KR101574585B1 - Mobile bio-scaffold controlled by magnetic field - Google Patents

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Abstract

자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체(bio-scaffold)를 제공한다.
본 발명은 광경화 폴리머를 포함하는 3차원의 입체구조의 다공성 생체 지지체(bio-scaffold); 및 외부에서 제공되는 자기장에 의해 생체 내에 투입된 생체지지체를 원하는 지점까지 위치이동시킬 수 있도록 상기 생체 지지체의 표면에 일정두께로 코팅된 자성체층; 을 포함한다.
And provides a movable bio-scaffold with magnetic field control.
The present invention relates to a three-dimensional three-dimensional porous bio-scaffold comprising a photocurable polymer; And a magnetic layer coated on the surface of the living body support to a predetermined thickness so as to position the living body support inserted into the living body by a magnetic field provided from the outside to a desired position; .

Description

자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체{Mobile bio-scaffold controlled by magnetic field}[0001] The present invention relates to a mobile bio-scaffold controlled by magnetic field,

본 발명은 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부의 자기장에 의해 생체 지지체의 이동을 제어하여 목표하는 위치에 도달하도록 할 수 있는 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체에 관한 것이다.Field of the Invention [0002] The present invention relates to a movable body support capable of controlling a magnetic field, and more particularly, to a movable body support capable of controlling a movement of a living body support by an external magnetic field to reach a desired position.

최근 생명공학 분야 중에서도 조직의 치료 및 재생을 위한 조직공학(tissue engineering) 분야가 발달하고 있다. 조직공학은 생명과학과 공학의 기본 개념과 기술을 통합 응용하여 생체조직의 구조와 기능 사이의 상관관계를 이해하고, 나아가 생체조직의 대용품을 만들어 다시 체내에 이식함으로써 우리 몸의 기능을 유지, 향상 또는 복원하는 것을 목적으로 하는 응용학문이다.Recently, the field of tissue engineering for the treatment and regeneration of tissues has been developed in the field of biotechnology. Tissue engineering is to understand the relationship between structure and function of biomedical tissues by integrating basic concepts and technologies of bioscience and engineering, and to maintain, enhance, or improve the function of our body by implanting biomedical tissue substitute in the body again. It is an applied discipline aiming at restoration.

높은 수준의 의료공학 기술이 급속한 성장을 보이고 있음에도 불구하고, 인체장기나 조직의 손상은 빈번히 발생하고, 이를 치료하기 위한 장기이식 수술은 기술적인 어려움, 높은 비용, 기증자의 부족 및 면역 억제제의 사용에 따른 부작용 등과 같은 많은 문제점을 안고 있다.Despite the rapid growth of high-level medical engineering technology, damage to organs or tissues of the human body occurs frequently, and organ transplant surgery to treat it is technically difficult, costly, lack of donors and use of immunosuppressive drugs And the side effects caused by it.

장기 이식의 새로운 접근법으로서 조직 공학을 이용한 인공장기의 개발이나 조직의 재생에 대한 필요성이 크게 대두되고 있다. 조직 공학의 기본 원리는 환자의 몸에서 필요한 조직을 채취하고 그 조직으로부터 세포를 분리한 다음 분리된 세포를 지지체에 배양하여 세포-지지체 복합체를 제조한 후 세포-지지체 복합체를 다시 인체 내에 이식하는 것이다.As a new approach to organ transplantation, there is a great need for the development of artificial organs or tissue regeneration using tissue engineering. The basic principle of tissue engineering is to take the necessary tissues from the body of the patient, to separate the cells from the tissue, to cultivate the separated cells on a support to prepare a cell-support complex, and then transplant the cell-support complex into the body .

이러한 세포-지지체는 생체 내 안전성뿐만 아니라 다양한 조건을 만족해야 한다. 먼저, 세포의 부착, 증식, 분화의 활성에 도움을 주는 재료로 제조되어야 하고, 지지체 전체적으로 세포의 증식과 조직 재생이 원활할 수 있는 다공성 구조로 제조되어야 하며, 이러한 다공성 구조의 기공들 간에 상호 연결성이 좋아야 한다. 생체지지체는 생체 적합성을 가져야 하며, 이식되는 세포와 조직의 일체화가 쉽도록 넓은 표면적을 제공하기 위한 공극을 가지게 되며, 적용되는 위치에 따라 생분해 재료를 사용하여야 할 때도 있다. 현재 사용되는 생체 지지체는 뼈, 피부, 장기 등의 재생에 주로 사용되며, 생체 지지체에 이식되는 세포와 조직에 맞는 구조물의 형태와 공극의 크기가 결정된다. 구조체 상에 새로운 조직을 형성하는 것은 구조체의 다공성, 크기 및 3차원적 다공간 연결구조에 따라 크게 영향을 받기 때문에 이들은 매우 중요한 요소이다. 적절한 다공 구조는 충분한 수의 세포를 운반하기 위해서 필요하며, 상호 연결된 다공 구조는 영양성분 확산을 위해서 필요하다.Such a cell-support must satisfy various conditions as well as safety in vivo. First, it should be made of a material that helps the cell adhesion, proliferation, and differentiation activity. The support should be made of a porous structure capable of promoting cell proliferation and tissue regeneration throughout the support. This should be good. The biocompatible body must have biocompatibility and have pores to provide a large surface area for easy integration of the cells and tissues to be transplanted. In some cases, the biodegradable material should be used depending on the applied position. Currently used biomedical scaffolds are mainly used for regeneration of bones, skin, organs, etc., and the shape and pore size of the cells and tissues of the biomedical scaffold are determined. The formation of new structures on the structure is a very important factor because it depends heavily on the porosity, size and three-dimensional multispace connection structure of the structure. A suitable porous structure is needed to carry a sufficient number of cells, and interconnected porous structures are necessary for nutrient diffusion.

이와 같은 조직의 치료 및 재생에 보다 효과적이고 안정적으로 사용할 수 있는 생체 지지체를 제조하고자 하는 연구 개발이 최근 들어 계속하여 이어지고 있다. Research and development for producing a living body scaffold that can be more effectively and stably used for the treatment and regeneration of such tissues has been continuing in recent years.

그러나, 종래에는 이러한 지지체를 생체 내 삽입하여 이식 부위에 위치시키기 위해서는 수술적 방법 및 기계의 도움을 받아 직접 삽입하고 원하는 위치에 정착시켜야 하는 어려움이 있었다. 또한, 이와 같은 방법으로는 삽입과정에서 감염 및 외상의 위험이 있고, 접근하기 힘든 국소부위나 혈관 및 뇌조직과 같은 외부에 노출되면 위험한 부분에 적용에는 한계가 있다는 문제점이 있었다.However, conventionally, there has been a difficulty in directly inserting such a support into a living body and locating it at a desired position with the help of a surgical method and a machine in order to place it in a living body. In addition, such a method has a problem in that there is a risk of infection and trauma in the insertion process, and there is a limit in application to a dangerous part when exposed to external parts such as a local site or a blood vessel or brain tissue which is difficult to access.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 우수한 생체 적합성을 가지면서도 외부의 자기장에 의해 생체 지지체의 이동을 제어하여 목표하는 위치까지 용이하게 도달하도록 할 수 있는 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체를 제공하려는 목적이 있다.Disclosure of the Invention The present invention has been conceived to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a mobile biomedical scaffold which can control a movement of a living body support by an external magnetic field, The purpose of this is to provide.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 광경화 폴리머를 포함하는 3차원의 입체구조의 다공성 생체 지지체(bio-scaffold); 및 외부에서 제공되는 자기장에 의해 생체 내에 투입된 생체지지체를 원하는 지점까지 위치이동시킬 수 있도록 상기 생체 지지체의 표면에 일정두께로 코팅된 자성체층; 을 포함할 수 있다. In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a three-dimensional porous bio-scaffold comprising a photocurable polymer; And a magnetic layer coated on the surface of the living body support to a predetermined thickness so as to position the living body support inserted into the living body by a magnetic field provided from the outside to a desired position; . ≪ / RTI >

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 자성체층 상에 코팅된 생체 적합성 금속층; 을 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, a biocompatible metal layer coated on the magnetic layer; . ≪ / RTI >

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체의 다공 내에 배양된 세포를 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the cells may be cultured in the pores of the magnetic field controllable mobile body support.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 다공성 생체 지지체는 광경화 폴리머를 포함하는 3차원의 입체구조를 가질 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the porous bio-support may have a three-dimensional structure including a photocurable polymer.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 다공성 생체 지지체는 원통형, 육면체형, 타원구형, 다면체형 또는 원뿔형일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the porous bio-support may be cylindrical, hexahedral, elliptical, polyhedral or conical.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, XYZ 좌표 상에서, 상기 다공성 생체 지지체는 XY, YZ 및 XZ면에 의하여 잘린 단면 중 어느 한 면이 사각형, 구형, 삼각형 또는 변이 5개 이상인 다각형 중 어느 하나이고, 상기 XY, YZ 및 XZ면에 의해 잘린 각 단면의 형태는 서로 같거나 상이한 것일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, in the XYZ coordinate system, the porous biocompatible member may be any one of cross-sections cut by XY, YZ and XZ planes of any one of rectangular, spherical, triangular, , And the shape of each cross section cut by the XY, YZ, and XZ planes may be the same or different from each other.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 자성체층의 두께는 50 내지 200nm 일 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the thickness of the magnetic layer may be 50 to 200 nm.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 자성체층의 두께는 100 내지 200nm 일 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the thickness of the magnetic layer may be 100 to 200 nm.

또한, 본 발명은 상기 자기장 제어 가능한 생체 지지체를 외부 자기장에 의해 제어하여 생체 내 목표 위치로 이동시키는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for controlling the above-mentioned magnetic field controllable body support by an external magnetic field to move to a target position in the living body.

나아가, 본 발명은 다공성의 생체 지지체(bio-scaffold)를 제조하는 단계; 및 상기 제조된 생체 지지체(bio-scaffold) 상에 자성물질을 코팅하는 단계;를 포함하는 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체(bio-scaffold)의 제조방법을 제공한다.Further, the present invention relates to a method for producing a porous bio-scaffold; And coating a magnetic material on the prepared bio-scaffold. The present invention also provides a method of manufacturing a bio-scaffold capable of controlling a magnetic field.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 생체 지지체를 제조하는 단계는, 광경화 폴리머를 이용한 리소그래피(lithography)법으로 다공성의 생체 지지체를 3차원 형태의 생체 지지체(bio-scaffold)를 제조할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the step of preparing the bio-support may include the steps of: preparing a bio-scaffold of a porous bio-support by a lithography method using a photocurable polymer; have.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 자성물질을 코팅하는 단계 후에, 코팅된 자성물질 상에 생체 적합성 금속을 코팅하는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the step of coating the magnetic material may further include coating a biocompatible metal on the coated magnetic material.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 생체 적합성 금속을 코팅하는 단계 후에, 금속이 코팅된 자기장 제어 가능한 생체 지지체의 다공 내에 세포를 배양하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a biomedical device, comprising the steps of: after the step of coating the biocompatible metal, culturing the cells in the pores of a metal-coated magnetic field controllable biological support; As shown in FIG.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 3차원의 생체 지지체는 원통형, 육면체형, 타원구형, 다면체형 또는 원뿔형일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the three-dimensional body support may be cylindrical, hexahedral, elliptical, polyhedral or conical.

본 발명의 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체는 생체 적합성이 우수하면서도 외부의 자기장에 의해 생체 지지체의 이동을 제어하여 목표하는 위치에 용이하게 도달하도록 할 수 있다. 따라서 수술적 방법 및 기계의 도움을 받아 이식 부위에 직접 삽입하지 않아도 되며, 국소부위나 혈관 및 뇌조직과 같은 외부에 노출되면 위험한 부분에 까지도 생체 지지체를 용이하게 위치시킬 수 있다.The movable body support capable of controlling the magnetic field of the present invention has excellent biocompatibility and can control the movement of the living body support by an external magnetic field to easily reach a target position. Therefore, it is not necessary to insert directly into the transplantation site with the help of surgical methods and machines, and it is possible to easily place the living body support even in a dangerous part when exposed to the outside such as the local area, blood vessel and brain tissue.

도 1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체의 제조공정을 예시적으로 도시한 공정도이다.
도 2는 실시예 1 또는 실시예 2의 방법에 따라 제조된 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체의 SEM 사진이다.
도 3은 실시예1의 방법에 따라 제조된 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체를 확대한 SEM 사진이다.
도 4는 실시예 2의 방법에 따라 제조된 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체를 확대한 SEM 사진이다.
도 5는 실시예 3의 방법에 따라 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체에 세포가 배양된 모습을 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체의 외부 자기장에 의한 제어모습을 나타낸 이미지이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a process diagram illustrating a manufacturing process of a movable body support capable of controlling a magnetic field according to a preferred embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a SEM photograph of a magnetic field controllable mobile biocompound prepared according to the method of Example 1 or Example 2. FIG.
3 is an SEM photograph of an enlarged view of a movable body support capable of controlling a magnetic field produced according to the method of Example 1. Fig.
4 is an SEM photograph of an enlarged view of a movable body support capable of controlling a magnetic field produced according to the method of Example 2. Fig.
5 is a photograph showing a state where a cell is cultured on a mobile body support capable of controlling a magnetic field according to the method of Example 3. Fig.
6 is an image showing a state of control by an external magnetic field of a mobile body support capable of controlling a magnetic field according to a preferred embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

상술한 바와 같이 종래의 생체 지지체는 생체 내 삽입하여 이식 부위에 위치시키기 위해서는 수술적 방법 및 기계의 도움을 받아 직접 삽입하고 원하는 위치에 정착시켜야 하는 어려움이 있었다. 또한, 이와 같은 방법으로는 접근하기 힘든 국소부위나 혈관 및 뇌조직과 같은 외부에 노출되면 위험한 부분에 적용하는 것이 한계가 있다는 문제점이 있었다.
As described above, the conventional biofilm has to be directly inserted and fixed at a desired position with the help of a surgical method and a machine in order to insert the biofilm in a living body and place it at a transplantation site. In addition, there is a problem in that it is difficult to apply the method to a dangerous part when exposed to external parts such as a local site or a blood vessel or a brain tissue which is difficult to access.

이에 본 발명에서는 다공성 생체 지지체(bio-scaffold); 및 상기 생체 지지체 상에 코팅된 자성체층; 을 포함하는 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체(bio-scaffold)를 제공함으로써 상술한 문제의 해결을 모색하였다.Accordingly, the present invention provides a porous bio-scaffold; And a magnetic body layer coated on the living body support; And a bio-scaffold capable of controlling the magnetic field, which comprises the above-mentioned bio-scaffold.

이를 통해 생체 적합성이 우수하면서도 외부의 자기장에 의해 생체 지지체의 이동을 제어하여 목표하는 위치에 용이하게 도달하도록 할 수 있다.
By this, it is possible to control the movement of the living body support by the external magnetic field while having excellent biocompatibility, and to easily reach the target position.

본 발명의 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체(bio-scaffold)는 다공성 생체 지지체 상에 자성 물질을 코팅하여 자성체층을 형성함으로써 외부 자기장에 의해 생체 지지체를 원하는 위치까지 이동시킬 수 있다.The magnetic field-controllable movable bio-scaffold of the present invention can be moved to a desired position by an external magnetic field by coating a magnetic material on a porous bio-support to form a magnetic body layer.

먼저, 상기 다공성 생체 지지체는 통상의 생체 지지체로 사용될 수 있는 재료 및 형태라면 특별한 제한은 없으며, 고분자, 세라믹, 나노섬유, 인지질층 또는 생체적합성 금속 등으로 제조될 수 있고, 2차원 형태뿐 아니라 3차원적 구조를 형성할 수도 있다. First, the porous biocompatible material is not particularly limited as long as it can be used as a conventional biocompatible material. The porous biocompatible material may be a polymer, a ceramic, a nanofiber, a phospholipid layer or a biocompatible metal. Dimensional structure.

바람직하게는 상기 다공성 생체 지지체는 광경화 폴리머를 포함하는 3차원의 구조를 가질 수 있으며, 3차원의 구조는 세포의 이동과 침윤을 지지하기 유리한 장점이 있다. 또한, 더욱 바람직하게는 상기 다공생 생체 지지체는 광경화 폴리머를 이용하여 리소그래피(lithography)법으로 제조함에 따라 생체 내 이동이 용이한 마이크로 크기의 3차원 구조 다공성 생체 지지체를 형성할 수 있다.Preferably, the porous bio-support may have a three-dimensional structure including a photocurable polymer, and the three-dimensional structure may advantageously support cell migration and invasion. Further, more preferably, the multi-symbiotic living body support is manufactured by a lithography method using a photocurable polymer, so that a micro-sized three-dimensional structure biological living body support capable of easily moving in vivo can be formed.

상기 광경화 폴리머는 빛을 조사하면 경화하는 폴리머로, 리소그래피법을 통해 3차원의 생체 지지체를 형성할 수 있는 것이라면 특별한 제한은 없으나, 보다 바람직하게는 SU-8 폴리머, KMPR, IP-L 또는 IP-G 등의 단독 또는 혼합 형태일 수 있고, 가장 바람직하게는 SU-8폴리머일 수 있다.The photocurable polymer is a polymer that cures when irradiated with light and is not particularly limited as long as it can form a three-dimensional living body support by lithography. More preferably, SU-8 polymer, KMPR, IP-L or IP -G, and the like, and most preferably SU-8 polymer.

이와 같이 형성된 3차원의 생체 지지체는 이식되는 세포와 조직에 따라 그 형태를 적절하게 조절할 수 있고 특별한 제한은 없으나, 보다 바람직하게는 원통형, 육면체형, 타원구형, 다면체형 또는 원뿔형 등일 수 있다.  The three-dimensional bio-scaffold formed in this manner can suitably control its shape depending on cells and tissues to be transplanted and is not particularly limited, but may be more preferably cylindrical, hexahedral, elliptical, polyhedral, or conical.

또한, 상기 3차원의 생체 지지체는 원통형, 육면체형, 타원구형, 다면체형 또는 원뿔형의 1 형태에 상기 1 형태와 동일하거나 다른 형태의 2 형태를 추가로 가질 수 있다. 예를 들면, 원통형의 1 형태 및 나선형의 2 형태가 접합된 형태의 3차원 생체 지지체 또는 육면체형 1 형태 및 상기 1 형태보다 좁은 가로 길이 또는 세로 길이를 가지는 물결형의 육면체형 2 형태가 접합된 형태의 3차원 생체 지지체를 제조할 수 있다.
In addition, the three-dimensional body support may additionally have two forms of a cylindrical shape, a hexahedral shape, an elliptical spherical shape, a polyhedral shape, or a conical shape. For example, a three-dimensional living body support or a hexahedral type in which two types of cylindrical shape and helical shape are joined, and two types of hexahedron type in which a wavy shape or a longitudinal length is narrower than the above one type are bonded A three-dimensional bio-scaffold of the present invention can be produced.

나아가, 상기 3차원 생체 지지체는 XYZ 좌표 상에서, XY, YZ 및 XZ면에 의하여 잘린 단면 중 어느 한 면이 구형, 사각형 또는 삼각형일 수 있다. Further, on the XYZ coordinate system of the 3D living body support, any one of the cross sections cut by the XY, YZ, and XZ planes may be a sphere, a square, or a triangle.

본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 3차원 생체 지지체가 XYZ 좌표 상에서, XY, YZ 및 XZ면에 의하여 잘린 단면 중 어느 한 면이 구형일 경우, 상기 단면의 면적이 3.14 내지 785,000 ㎛2 일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, when the 3D living body scaffold has a spherical shape in which one of the XY, YZ, and XZ planes is spherical, the area of the 3D living body support is 3.14 to 785,000 탆 2 .

본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 3차원 생체 지지체가 XYZ 좌표 상에서, XY, YZ 및 XZ면에 의하여 잘린 단면 중 어느 한 면이 사격형일 경우, 상기 단면의 면적이 1 내지 1062 일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, when any one of the cross sections cut by the XY, YZ, and XZ planes on the XYZ coordinate of the 3D living body support is a square shape, the area of the cross section is 1 to 10 62 < / RTI >

본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 3차원 생체 지지체가 XYZ 좌표 상에서, XY, YZ 및 XZ면에 의하여 잘린 단면 중 어느 한 면이 삼각형일 경우, 상기 단면의 면적이 0.5 내지 5*1052 일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, when the three-dimensional body scaffold is triangular in cross-section by XY, YZ and XZ planes on the XYZ coordinate, the cross-sectional area is 0.5 to 5 * 10 52 .

본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 XY, YZ 및 XZ면에 의하여 잘린 단면의 형태는 서로 같거나 상이한 것일 수 있다.
According to another preferred embodiment of the present invention, the shapes of the cross sections cut by the XY, YZ and XZ planes may be the same or different from each other.

나아가, 상기 3차원 생체 지지체의 크기는 생체 내에 삽입되어 이동할 수 있는 것이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 가로, 세로 길이 또는 지름(diameter)이 1 내지 1,000 ㎛이고, 높이는 1 내지 1,000 ㎛ 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 가로, 세로 길이 또는 지름이 10 내지 300 ㎛이고, 높이는 10 내지 300 ㎛일 수 있다. 만약 생체 지지체가 상기 범위를 만족한다면, 외부 자기장에 의해 생체 내에서 이동이 용이할 수 있고, 혈관, 뇌실, 장기 내 점탄 성질 및 유체 등을 유영하는데 유리한 장점이 있다. 예를 들어, 실시예 1의 원통형의 경우 지름이 75 ㎛, 높이가 150 ㎛으로 하였으며, 실시예 2의 육면체의 경우 가로 길이가 75 ㎛, 세로 길이가 75 ㎛, 높이가 150 ㎛로 한 것을 확인할 수 있다.Further, the size of the three-dimensional body scaffold is not particularly limited as long as it can be inserted and moved in a living body, but it may preferably have a length, a length or a diameter of 1 to 1,000 μm and a height of 1 to 1,000 μm More preferably 10 to 300 mu m in width, length or diameter, and 10 to 300 mu m in height. If the living body support satisfies the above range, it can be easily moved in vivo by an external magnetic field, and is advantageous for swimming in blood vessels, ventricles, viscoelastic properties in the organ, fluid and the like. For example, in the case of the cylindrical form of Example 1, the diameter was 75 탆 and the height was 150 탆, and in the case of the hexahedron of Example 2, the width was 75 탆, the length was 75 탆, and the height was 150 탆 .

또한, 상기 다공성 생체 지지체의 평균 공경 크기(pore size)는 생체 지지체에 이식되는 세포와 조직에 따라 조절될 수 있으며 이에 대한 특별한 제한은 없다. 바람직하게는 5 내지 30 ㎛일 수 있고, 더욱 바람직하게는 10 내지 20 ㎛일 수 있다.
In addition, the pore size of the porous biocompatible material can be controlled depending on the cells and tissues implanted in the biocompatible material, and there is no particular limitation thereto. Preferably from 5 to 30 mu m, and more preferably from 10 to 20 mu m.

본 발명은 이와 같은 다공성 생체 지지체 상에 코팅된 자성체층을 포함한다. 자성 물질을 생체 지지체 상에 코팅함으로써 외부 자기장에 의해 생체 지지체의 이동을 제어할 수 있으며, 따라서 수술적 방법이나 기계의 도움을 받아 이식 부위에 생체 지지체를 직접 삽입하지 않고도 이식 부위에 생체 지지체를 위치시킬 수 있다. 만약 자성 물질을 다공성 생체 지지체 상에 코팅하지 않고, 생체 지지체 내에 자성 입자를 포함하는 경우에는 외부 자기장에 의한 제어가 어려울 뿐만 아니라 리소그래피법을 이용한 3차원 구조의 생체 지지체를 형성하는 데에 어려움이 있다. 자성 입자는 빛에 대한 투과성이 없어 빛을 조사할 경우 간섭이 증가하므로 리소그래피법으로 원하는 형태의 3차원 생체 지지체를 형성하기 어려우며, 생체 지지체의 형태가 매끄럽지 않고 불규칙하게 형성될 수 있고, 다공의 크기 및 배열도 불규칙적으로 형성되는 문제점이 있다. 외부 자기장에 의해 생체 내에서 이동이 용이한 마이크로 크기의 3차원 생체 지지체를 제조하기 위해서는 리소그래피법이 바람직하므로 따라서, 자성 입자를 포함하여 생체 지지체를 제조하는 것은 적합하지 않다.
The present invention includes a magnetic body layer coated on such a porous biological support. It is possible to control the movement of the living body support by the external magnetic field by coating the magnetic substance on the living body support so that the living body support is positioned at the implantation site without directly inserting the living body support at the implantation site with the help of the surgical method or machine . If the magnetic material is not coated on the porous bio-support and magnetic particles are contained in the bio-support, it is difficult to control by the external magnetic field, and it is difficult to form the bio-support of the three-dimensional structure using the lithography method . Since magnetic particles are not transparent to light, interference is increased when light is irradiated. Therefore, it is difficult to form a desired three-dimensional body scaffold by lithography, irregular shape of a living body scaffold can be formed irregularly, And the array is also irregularly formed. In order to produce a micro-sized three-dimensional bio-scaffold which can be easily moved in vivo by an external magnetic field, lithography is preferable, and therefore, it is not suitable to prepare a bio-scaffold including magnetic particles.

상기 코팅된 자성체층은 자성을 띠고, 부식성(반응성)이 크지 않은 금속이라면 특별한 제한은 없으나, 보다 바람직하게는 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co) 또는 네오디뮴(Nd) 등의 단독 또는 혼합 형태일 수 있으며, 가장 바람직하게는 니켈(Ni)을 포함할 수 있다.The coated magnetic material layer is not particularly limited as long as it is a metal having a magnetic property and a small corrosivity (reactivity), but is preferably a metal such as nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co), or neodymium (Nd) Or mixed, and most preferably nickel (Ni).

상기 자성체층의 두께는 생체지지체가 외부의 자기장에 의하여 생체 내를 이동할 수 있는 자성을 가지는 두께라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 50 내지 200 ㎚일 수 있고, 더욱 바람직하게는 100 내지 200 ㎚일 수 있다. 만약, 자성체층의 두께가 50 ㎚ 미만일 경우 자성이 미비하여 외부 자기장에 의해 생체 내 지지체의 제어가 어려운 문제가 있으며, 200 ㎚를 초과하는 경우 자성체층의 증착에 오랜 시간이 걸리며, 자성체 층이 기판으로부터 깨끗하게 분리되지 않아 생체 지지체의 표면이 매끄럽지 않고, 자성체가 광경화성 폴리머 위에 균일하게 증착되지 않으며, 두껍게 형성된 자성체층이 광경화성 폴리머로부터 통째로 떨어져나가는 문제가 있을 수 있다.The thickness of the magnetic material layer is not particularly limited as long as the thickness of the living body support has a magnetic property capable of moving in vivo by an external magnetic field, but may be preferably 50 to 200 nm, more preferably 100 to 200 nm . If the thickness of the magnetic substance layer is less than 50 nm, there is a problem that the magnetic property is insufficient and control of the in vivo support is difficult due to the external magnetic field. When the thickness exceeds 200 nm, it takes a long time to deposit the magnetic substance layer, The surface of the living body support is not smooth, the magnetic substance is not uniformly deposited on the photo-curable polymer, and the thickly formed magnetic substance layer may be separated from the photo-curable polymer as a whole.

나아가, 상기 자기장 제어 가능한 생체 지지체는 생체 내에서의 안정성 및 생체 적합성을 향상시키기 위해서 상기 코팅된 자성체층 상에 코팅된 생체 적합성 금속층을 더 포함할 수 있다.Furthermore, the magnetic field controllable biological support may further comprise a biocompatible metal layer coated on the coated magnetic layer to improve in vivo stability and biocompatibility.

상기 생체 적합성 금속층은 생체 내에서 안정적이고, 생체 적합성이 우수한 금속이라면 특별한 제한은 없으나, 보다 바람직하게는 타이타늄(Ti), 의료용 스테인리스 스틸, 알루미나(Al2O3) 또는 금(Au) 등의 단독 또는 혼합 형태일 수 있으며, 가장 바람직하게는 타이타늄(Ti)을 포함할 수 있다.The biocompatible metal layer is not particularly limited as long as it is stable in the living body and is excellent in biocompatibility. It is more preferable that the biocompatible metal layer is composed of titanium (Ti), medical stainless steel, alumina (Al 2 O 3 ) Or mixed, and most preferably titanium (Ti).

상기 생체 적합성 금속층의 두께는 생체 지지체의 생체 적합성을 떨어뜨리지 않는 두께라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 10 내지 50 ㎚일 수 있다. 만약 생체 적합성 금속층의 두께가 10 ㎚ 미만일 경우 생체 적합성이 현저히 떨어지는 문제가 있으며, 50 ㎚를 초과하는 경우 생체적합성 금속층의 증착에 오랜 시간이 걸리며, 생체적합성 금속층이 기판으로부터 깨끗하게 분리되지 않아 생체 지지체의 표면이 매끄럽지 않고, 생체 적합성 금속이 자성체 위에 균일하게 증착되지 않는 문제가 있을 수 있다.
The thickness of the biocompatible metal layer is not particularly limited as long as it does not deteriorate the biocompatibility of the biocompatible support, but it may preferably be 10 to 50 nm. If the thickness of the biocompatible metal layer is less than 10 nm, the biocompatibility is significantly reduced. When the thickness exceeds 50 nm, it takes a long time to deposit the biocompatible metal layer and the biocompatible metal layer is not separated cleanly from the substrate. There is a problem that the surface is not smooth and the biocompatible metal is not uniformly deposited on the magnetic body.

이와 같은 자기장 제어 가능한 생체 지지체는 다공 내에 배양된 세포를 포함할 수 있다. 상기 자기장 제어 가능한 생체 지지체의 다공 내에 동일하거나 상이한 세포를 배양하여 세포-지지체 복합체를 형성할 수 있고, 이를 생체 내에 주입하고 외부 자기장에 의해 제어하여 이식 부위까지 이동시킬 수 있다.
Such a magnetic field controllable biological support may comprise cells cultured in the pores. The cell-support complex can be formed by culturing the same or different cells in the pores of the magnetic field controllable body support, and the cell-support complex can be injected into the living body and controlled by the external magnetic field to move to the implantation site.

또한, 본 발명은 상술한 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체를 외부 자기장에 의해 제어하여 생체 내 목표 위치로 이동시키는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for moving the above-mentioned movable body support capable of controlling a magnetic field by an external magnetic field to a target position in the living body.

도 6은 본 발명의 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체의 자기장 제어모습을 나타낸 것으로, 도 2에서와 같이 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체는 외부 자기장의 영향을 받아서 직선운동(A:직선운동 원리,C:직선운동 캡쳐이미지) 및 회전운동(B:회전운동 원리,D:회전운동 캡쳐이미지)을 하게 되고, 이 운동들의 조합으로 3차원 상에서 복잡한 경로를 따라제어(E:동시제어, F:목표지점 트래킹)될 수도 있다. 따라서 종래처럼 수술적 방법 및 기계의 도움을 받아 이식 부위에 생체 지지체를 직접 삽입하지 않아도 되며, 감염 및 외상의 위험이 적고, 국소부위나 혈관 및 뇌조직과 같은 외부에 노출되면 위험한 부분에 까지도 외부 자기장 제어를 통해 생체 지지체를 용이하게 위치시킬 수 있다.
FIG. 6 shows a magnetic field control of a movable body support capable of controlling a magnetic field of the present invention. As shown in FIG. 2, a movable body support capable of controlling a magnetic field is subjected to a linear motion (A: linear motion principle, C: (E: simultaneous control, F: target point tracking) is performed on a three-dimensional complex path by a combination of these motions, . Therefore, it is unnecessary to directly insert a living body support into a graft site with the help of surgical methods and machines as in the past, and there is little risk of infection and trauma, and even when exposed to the outside such as a local area, The biological support can be easily positioned through the magnetic field control.

한편, 본 발명은 다공성의 생체 지지체(bio-scaffold)를 제조하는 단계; 및 상기 제조된 생체 지지체(bio-scaffold) 상에 자성물질을 코팅하는 단계;를 포함하는 상술한 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체(bio-scaffold)의 제조방법을 제공한다.
The present invention also relates to a method of manufacturing a bio-scaffold of a porous bio-scaffold; And coating a magnetic material on the prepared bio-scaffold. The present invention also provides a method of manufacturing a bio-scaffold capable of controlling a magnetic field.

구체적으로, 다공성의 생체 지지체를 제조단계를 설명한다.Specifically, the step of preparing a porous biocompatible support will be described.

다공성의 생체 지지체의 제조는 통상의 다양한 생체 지지체를 제조하는 방법으로 제조할 수 있는데, 예를 들면, 입자침출법(particulate leaching), 유화동결 건조법(emulsion freeze-drying), 고압기체 팽창법(high pressure gas expansion) 및 상분리법(phase separation), 융착조형법(FDM: Fused Deposition Modelling) 또는 리소그래피법(Lithography) 등을 들 수 있다.Porous bio-supports may be prepared by conventional methods for preparing various bio-supports, for example, particulate leaching, emulsion freeze-drying, high- pressure gas expansion and phase separation, Fused Deposition Modeling (FDM), and lithography.

다공성 생체 지지체를 제조하기 위한 재료로는 통상의 생체 지지체로 사용될 수 있는 재료라면 특별한 제한은 없으며, 고분자, 세라믹, 나노 섬유, 인지질층 또는 생체적합성 금속 등으로 제조될 수 있고, 제조되는 다공성 생체 지지체의 형태는 2차원 형태뿐 아니라 3차원적 구조를 형성할 수도 있다.
The material for preparing the porous biocompatible material is not particularly limited as long as it can be used as a conventional biocompatible material and can be made of polymer, ceramic, nanofiber, phospholipid layer or biocompatible metal, May form a three-dimensional structure as well as a two-dimensional structure.

본 발명에 있어서, 외부 자기장 제어로 생체 내 이동이 용이한 다공성 생체 지지체를 제조하기 위해서 보다 바람직하게는 광경화폴리머를 이용한 리소그래피(lithography)법으로 3차원의 생체 지지체(bio-scaffold)를 제조할 수 있다. 상기 3차원의 구조는 세포의 이동과 침윤을 지지하기 유리한 장점이 있으며, 광경화 폴리머를 이용하여 리소그래피(lithography)법으로 제조함에 따라 생체 내 이동이 용이한 마이크로 크기의 3차원 구조 다공성 생체 지지체를 제조할 수 있다.In the present invention, in order to produce a porous bio-support which is easy to move in vivo by external magnetic field control, a three-dimensional bio-scaffold is manufactured by a lithography method using a photocurable polymer . The three-dimensional structure is advantageous in supporting migration and infiltration of cells, and can be produced by a lithography method using a photocurable polymer. Thus, a micro-sized three-dimensional porous biocompatible Can be manufactured.

상기 광경화 폴리머는 빛을 조사하면 경화하는 폴리머로, 리소그래피법을 통해 3차원의 생체 지지체를 형성할 수 있는 것이라면 특별한 제한은 없으나, 보다 바람직하게는 SU-8 폴리머, KMPR, IP-L 또는 IP-G 등의 단독 또는 혼합 형태일 수 있고, 가장 바람직하게는 SU-8폴리머일 수 있다.The photocurable polymer is a polymer that cures when irradiated with light and is not particularly limited as long as it can form a three-dimensional living body support by lithography. More preferably, SU-8 polymer, KMPR, IP-L or IP -G, and the like, and most preferably SU-8 polymer.

이와 같이 제조된 3차원의 생체 지지체는 이식되는 세포와 조직에 따라 그 형태를 적절하게 조절할 수 있고 특별한 제한은 없으나, 보다 바람직하게는 원통형, 육면체형, 타원구형, 다면체형 또는 원뿔형 등으로 제조될 수 있다. The 3-dimensional bio-scaffold prepared in this manner can be suitably regulated in accordance with the cells and tissues to be transplanted and is not particularly limited, but it is more preferable that it is made of a cylindrical, hexahedral, elliptical spherical, polyhedral or conical shape .

또한, 상기 3차원 생체 지지체는 XYZ 좌표 상에서, XY, YZ 및 XZ면에 의하여 잘린 단면 중 어느 한 면이 구형, 사각형 또는 삼각형일 수 있다. In addition, the three-dimensional body scaffold may have a sphere, a quadrangle, or a triangle on either side of the XYZ, XZ, YZ, and XZ planes cut out by the XYZ coordinate system.

본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 3차원 생체 지지체가 XYZ 좌표 상에서, XY, YZ 및 XZ면에 의하여 잘린 단면 중 어느 한 면이 구형일 경우, 상기 단면의 면적이 3.14 내지 785,000 ㎛2 일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, when the 3D living body scaffold has a spherical shape in which one of the XY, YZ, and XZ planes is spherical, the area of the 3D living body support is 3.14 to 785,000 탆 2 .

본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 3차원 생체 지지체가 XYZ 좌표 상에서, XY, YZ 및 XZ면에 의하여 잘린 단면 중 어느 한 면이 사격형일 경우, 상기 단면의 면적이 1 내지 1062 일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, when any one of the cross sections cut by the XY, YZ, and XZ planes on the XYZ coordinate of the 3D living body support is a square shape, the area of the cross section is 1 to 10 62 < / RTI >

본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 3차원 생체 지지체가 XYZ 좌표 상에서, XY, YZ 및 XZ면에 의하여 잘린 단면 중 어느 한 면이 삼각형일 경우, 상기 단면의 면적이 0.5 내지 5*1052 일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, when the three-dimensional body scaffold is triangular in cross-section by XY, YZ and XZ planes on the XYZ coordinate, the cross-sectional area is 0.5 to 5 * 10 52 .

본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 상기 다공성 생체 지지체는 XY, YZ 및 XZ면에 의하여 잘린 단면 중 어느 한 면이 구형, 사각형, 삼각형 또는 변이 5개 이상인 다각형 중 어느 하나이고, 상기 XY, YZ 및 XZ면에 의해 잘린 각 단면의 형태는 서로 같거나 상이한 것일 수 있다.
According to another preferred embodiment of the present invention, the porous bio-scaffold is any one of cross-sections cut by XY, YZ and XZ faces is a sphere, a rectangle, a triangle or a polygon having five or more sides, The shapes of the cross sections cut by the XY, YZ, and XZ planes may be the same or different from each other.

나아가, 상기 3차원 생체 지지체의 크기는 생체 내에 삽입되어 이동할 수 있는 것이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 가로, 세로 길이 또는 지름(diameter)이 1 내지 1,000 ㎛이고, 높이는 1 내지 1,000 ㎛ 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 가로, 세로 길이 또는 지름이 10 내지 300 ㎛이고, 높이는 10 내지 300 ㎛일 수 있다. 만약 생체 지지체가 상기 범위를 만족한다면, 외부 자기장에 의해 생체 내에서 이동이 용이할 수 있고, 혈관, 뇌실, 장기 내 점탄 성질 및 유체 등을 유영하는데 유리한 장점이 있다. Further, the size of the three-dimensional body scaffold is not particularly limited as long as it can be inserted and moved in a living body, but it may preferably have a length, a length or a diameter of 1 to 1,000 μm and a height of 1 to 1,000 μm More preferably 10 to 300 mu m in width, length or diameter, and 10 to 300 mu m in height. If the living body support satisfies the above range, it can be easily moved in vivo by an external magnetic field, and is advantageous for swimming in blood vessels, ventricles, viscoelastic properties in the organ, fluid and the like.

또한, 상기 다공성 생체 지지체의 평균 공경 크기(pore size)는 생체 지지체에 이식되는 세포와 조직에 따라 조절될 수 있으며 이에 대한 특별한 제한은 없다. 바람직하게는 5 내지 30 ㎛일 수 있고, 더욱 바람직하게는 10 내지 20 ㎛일 수 있다.
In addition, the pore size of the porous biocompatible material can be controlled depending on the cells and tissues implanted in the biocompatible material, and there is no particular limitation thereto. Preferably from 5 to 30 mu m, and more preferably from 10 to 20 mu m.

이와 같은 3차원 생체 지지체의 크기 및 다공 크기는 리소그래피법에 의할 때 조사되는 빛의 세기, 스캔 속도, 슬라이스(slice) 거리 등을 조절하여 상기 범위를 만족하도록 제조할 수 있다.
The size and the pore size of the three-dimensional body scaffold can be adjusted to satisfy the above range by controlling the intensity of light, scan speed, slice distance, and the like, which are examined in the lithography method.

다음으로, 상기 제조된 생체 지지체 상에 자성물질을 코팅한다.Next, a magnetic material is coated on the prepared living body support.

자성 물질을 생체 지지체 상에 코팅함으로써 외부 자기장에 의해 생체 지지체의 이동을 제어할 수 있으며, 따라서 수술적 방법이나 기계의 도움을 받아 이식 부위에 생체 지지체를 직접 삽입하지 않고도 이식 부위에 생체 지지체를 위치시킬 수 있다. 만약 자성 물질을 제조된 다공성 생체 지지체 상에 코팅하지 않고, 생체 지지체를 제조할 때 자성 입자를 포함하여 제조하는 경우에는 외부 자기장에 의한 제어가 어려울 뿐만 아니라 리소그래피법을 이용한 3차원 구조의 생체 지지체를 형성하는 데에 어려움이 있다. 자성 입자는 빛에 대한 투과성이 없어 빛을 조사할 경우 간섭이 증가하므로 리소그래피법으로 원하는 형태의 3차원 생체 지지체를 형성하기 어려우며, 이에 따라 생체 지지체의 형태가 매끄럽지 않고 불규칙하게 제조될 수 있고, 다공의 크기 및 배열도 불규칙적으로 형성되는 문제점이 있다. 외부 자기장에 의해 생체 내에서 이동이 용이한 마이크로 크기의 3차원 생체 지지체를 제조하기 위해서는 리소그래피법이 바람직하므로 따라서, 자성 입자를 포함하여 생체 지지체를 제조하는 것은 적합하지 않다.
It is possible to control the movement of the living body support by the external magnetic field by coating the magnetic substance on the living body support so that the living body support is positioned at the implantation site without directly inserting the living body support at the implantation site with the help of the surgical method or machine . If the magnetic material is prepared not including the magnetic material on the prepared porous bio-support, but the magnetic particles are included in the preparation of the bio-support, it is difficult to control by the external magnetic field, and the three- There is a difficulty in forming. Since the magnetic particles are not transparent to light, interference is increased when light is irradiated. Therefore, it is difficult to form a desired three-dimensional body scaffold by the lithography method. Thus, the shape of the living body scaffold can be irregularly formed, There is a problem that the size and the arrangement of the electrodes are irregularly formed. In order to produce a micro-sized three-dimensional bio-scaffold which can be easily moved in vivo by an external magnetic field, lithography is preferable, and therefore, it is not suitable to prepare a bio-scaffold including magnetic particles.

상기 코팅하는 자성 물질은 자성을 띠고, 부식성(반응성)이 크지 않은 금속이라면 특별한 제한은 없으나, 보다 바람직하게는 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co) 또는 네오디뮴(Nd) 등의 단독 또는 혼합 형태일 수 있으며, 가장 바람직하게는 니켈(Ni)을 포함할 수 있다. The magnetic material to be coated is not particularly limited as long as it is a metal having a magnetic property and a small corrosivity (reactivity), but is preferably a metal such as nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co) or neodymium Or mixed, and most preferably nickel (Ni).

자성물질을 제조된 다공성 생체 지지체 상에 코팅하는 방법은 통상의 코팅 방법이라면 특별한 제한은 없으나, 보다 바람직하게는 전자빔증착법, 담금법, 전해도금, 스퍼터링(sputtering) 또는 화학기상증착법(chemical vapor deposition) 등의 방법으로 코팅할 수 있다.The method of coating the magnetic material on the prepared porous bio-support is not particularly limited as long as it is a conventional coating method, and more preferably, the electron-beam deposition method, the dipping method, the electrolytic plating method, the sputtering method or the chemical vapor deposition method By weight.

상기 자성물질을 코팅하여 형성되는 자성체층의 두께는 생체지지체가 외부의 자기장에 의하여 생체 내를 이동할 수 있는 자성을 가지는 두께라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 50 내지 200 ㎚일 수 있고, 더욱 바람직하게는 100 내지 200 ㎚일 수 있다. 만약, 자성체층의 두께가 50 ㎚ 미만일 경우 자성이 미비하여 외부 자기장에 의해 생체 내 지지체의 제어가 어려운 문제가 있으며, 200 ㎚를 초과하는 경우 자성체층의 증착에 오랜 시간이 걸리며, 자성체 층이 기판으로부터 깨끗하게 분리되지 않아 생체 지지체의 표면이 매끄럽지 않고, 자성체가 광경화성 폴리머 위에 균일하게 증착되지 않으며, 두껍게 형성된 자성체층이 광경화성 폴리머로부터 통째로 떨어져나가는 문제가 있을 수 있다.
The thickness of the magnetic material layer formed by coating the magnetic material is not particularly limited as long as the thickness of the living body support has magnetism capable of moving in vivo by an external magnetic field, but it may preferably be 50 to 200 nm, Lt; RTI ID = 0.0 > nm. ≪ / RTI > If the thickness of the magnetic substance layer is less than 50 nm, there is a problem that the magnetic property is insufficient and control of the in vivo support is difficult due to the external magnetic field. When the thickness exceeds 200 nm, it takes a long time to deposit the magnetic substance layer, The surface of the living body support is not smooth, the magnetic substance is not uniformly deposited on the photo-curable polymer, and the thickly formed magnetic substance layer may be separated from the photo-curable polymer as a whole.

나아가, 상기 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체의 제조방법은 생체 내에서의 안정성 및 생체 적합성을 향상시키기 위해서, 상기 코팅된 자성물질 상에 생체 적합성 금속을 코팅하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Further, the method for manufacturing a movable body support capable of controlling the magnetic field may further include coating a biocompatible metal on the coated magnetic material to improve stability and biocompatibility in vivo.

상기 생체 적합성 금속은 생체 내에서 안정적이고, 생체 적합성이 우수한 금속이라면 특별한 제한은 없으나, 보다 바람직하게는 타이타늄(Ti), 의료용 스테인리스 스틸, 알루미나(Al2O3) 또는 금(Au) 등의 단독 또는 혼합 형태일 수 있으며, 가장 바람직하게는 타이타늄(Ti)을 포함할 수 있다.The biocompatible metal is not particularly limited as long as it is stable in vivo and has excellent biocompatibility. More preferably, the biocompatible metal is a metal such as titanium (Ti), medical stainless steel, alumina (Al 2 O 3 ) Or mixed, and most preferably titanium (Ti).

자성물질의 코팅과 마찬가지로 통상의 코팅 방법이라면 특별한 제한은 없으나, 보다 바람직하게는 전자빔증착법, 담금법, 전해도금, 스퍼터링(sputtering) 또는 화학기상증착법(chemical vapor deposition) 등의 방법으로 코팅할 수 있다.As with the coating of the magnetic material, the coating method is not particularly limited as long as it is a conventional coating method, but it can be more preferably coated by an electron beam deposition method, a dipping method, an electrolytic plating method, a sputtering method or a chemical vapor deposition method.

상기 생체 적합성 금속을 코팅하여 형성되는 생체 적합성 금속층의 두께는 생체 지지체의 생체 적합성을 떨어뜨리지 않는 두께라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 10 내지 50 ㎚일 수 있다. 만약 생체 적합성 금속층의 두께가 10 ㎚ 미만일 경우 생체 적합성이 현저히 떨어지는 문제가 있으며, 50 ㎚를 초과하는 경우 생체적합성 금속층의 증착에 오랜 시간이 걸리며, 생체적합성 금속층이 기판으로부터 깨끗하게 분리되지 않아 생체 지지체의 표면이 매끄럽지 않고, 생체 적합성 금속이 자성체 위에 균일하게 증착되지 않는 문제가 있을 수 있다.
The thickness of the biocompatible metal layer formed by coating the biocompatible metal is not particularly limited as long as the biocompatibility of the biocompatible material is not impaired, but may be preferably 10 to 50 nm. If the thickness of the biocompatible metal layer is less than 10 nm, the biocompatibility is significantly reduced. When the thickness exceeds 50 nm, it takes a long time to deposit the biocompatible metal layer and the biocompatible metal layer is not separated cleanly from the substrate. There is a problem that the surface is not smooth and the biocompatible metal is not uniformly deposited on the magnetic body.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples should not be construed as limiting the scope of the present invention, and should be construed to facilitate understanding of the present invention.

<< 실시예1Example 1 > 원통형 자기장 제어 이동식 생체 지지체의 제조> Manufacture of Cylindrical Magnetic Field Controlled Mobile Body Support

잔존 먼지 및 유기물질들을 제거하기 위하여 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol; IPA)을 사용하는 초음파 배스(bath) 내에서 3㎝ glass 웨이퍼를 세척하였다. 1.25 ㎖의 SU-8(NANOTM SU-8 100, Microchem)은 500 rpm까지 10초의 오름 시간 동안 100 rpm/s의 속도로, 그리고 1000 rpm까지 30초의 오름 시간 동안 300 rpm/s로 스핀-코팅되었다. 이러한 공정으로부터, 100 ㎛ 두께의 SU-8층이 glass 상에 코팅되었다. 이후 10분 동안 65 ℃ 핫플레이트 상, 후에 30분 동안 95 ℃로 처리한 후 상온에서 10분 동안 식혔다. A 3 cm glass wafer was washed in an ultrasonic bath using isopropyl alcohol (IPA) to remove residual dust and organic materials. 1.25 mL of SU-8 (NANOTM SU-8 100, Microchem) was spin-coated at a rate of 100 rpm / s for 10 seconds of ramp up to 500 rpm and 300 rpm / s for 30 seconds of ramp up to 1000 rpm . From this process, a 100 탆 thick SU-8 layer was coated on the glass. After that, the mixture was treated on a 65 ° C hot plate for 10 minutes, then at 95 ° C for 30 minutes, and then at room temperature for 10 minutes.

이후 이광자 중합(Two-photon polymerization; TPP) 3D laser 리소그래피를 디자인된 구조를 중합하기 위해 실행하였다. Laser 세기, 스캔 속도, 슬라이스(slice) 거리는 최대 레이저 강도(20 ㎽/초)의 16% 세기, 50 ㎛/s, 0.9 ㎛로 하였다. 이후 65 ℃ 핫플레이트 상에서 1분, 그리고 95℃로 10분 동안 처리하였다. Two-photon polymerization (TPP) 3D laser lithography was then performed to polymerize the designed structures. The laser intensity, scan speed, and slice distance were 16% intensity, 50 ㎛ / s, and 0.9 ㎛ of maximum laser intensity (20 ㎽ / sec). Then treated on a 65 ° C hot plate for 1 minute, and at 95 ° C for 10 minutes.

샘플을 식힌 후에, SU-8을 성장(develop)시키기 위해 mr-Dev 600을 20분 동안 사용하여 지름 75 ㎛, 높이 150 ㎛이고, 공경 크기는 10 ~ 20 ㎛인 원통형의 다공성 생체 지지체를 제조하였다.After cooling the sample, a cylindrical porous support having a diameter of 75 mu m, a height of 150 mu m and a pore size of 10 to 20 mu m was prepared using mr-Dev 600 for 20 minutes to develop SU-8 .

상기 지지체 상에 자성체층(Ni) 및 생체 적합성 금속층(Ti)의 다층을 형성시켰다. 우선, 균일한 증착을 위해 틸팅(tilting)하고, 척(chuck)이 회전(rotating)하는 전자빔증착법(E-beam evaporation system)을 사용하여 자성체층인 150 ㎚의 니켈(Ni)을 코팅하였다. 이후, 상기 자성체층이 적층된 생체 지지체 상에 생체적합성 금속층인 20 ㎛의 타이타늄(Ti)을 코팅하였다.A multilayer of a magnetic body layer (Ni) and a biocompatible metal layer (Ti) was formed on the support. First, 150 nm of nickel (Ni), which is a magnetic material layer, was coated using an E-beam evaporation system in which a chuck was tilted for uniform deposition. Then, a biocompatible metal layer of 20 占 퐉 in thickness was coated on the bio-support on which the magnetic layer was laminated.

이와 같이 제조된 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체의 SEM사진을 하기 도 3에 나타내었다.
SEM photographs of the thus prepared movable bio-scaffold capable of controlling the magnetic field are shown in FIG.

<< 실시예2Example 2 > > 육면체형Hexahedral type 자기장 제어 이동식 생체 지지체의 제조 Fabrication of magnetic field-controlled mobile bio-support

Laser 세기, 스캔 속도, 슬라이스(slice) 거리를 최대 레이저 강도(20 ㎽/초)의 16%의 레이저 세기, 50 ㎛/s, 0.9 ㎛로 하고, 가로 길이 75 ㎛, 세로 길이 75 ㎛, 높이 150 ㎛, 공경 크기 10 ~ 20 ㎚의 직육면제형 다공성 생체 지지체를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하였다. The laser intensity, scan speed and slice distance were set to 16% of the laser intensity (20 ㎽ / sec), 50 ㎛ / s and 0.9 ㎛, and the transverse length was 75 ㎛, Mu] m and a pore size of 10 to 20 nm was prepared in the same manner as in Example 1, except that a biocompatible porous support was prepared.

이와 같이 제조된 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체의 SEM사진을 도 4에 나타내었다.
FIG. 4 shows an SEM photograph of the thus-prepared movable body support capable of controlling the magnetic field.

<< 실시예3Example 3 > 자기장 제어 이동식 생체 지지체 내의 세포 배양 > Cell culture in magnetic field control mobile biomaterial support

세포를 배양하기 전에, glass 상에 제조된 생체 지지체는 오토클레이브(autoclave)에서 자외성(UV) 조사로 살균된 10 ㎛/㎖의 폴리 엘 라이신(poly L lysine; PLL)(0.01%; Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA)으로 코팅하였다.Prior to culturing the cells, the bio-scaffolds prepared on glass were immersed in an autoclave at 10 [mu] m / ml of poly L lysine (PLL) (0.01%; Sigma Chemical Co., St. Louis, Mo., USA).

상기 생체 지지체에 배양될 세포인 HEK293(human embryonic kidney 293) 세포들은 10% fetal bovin serum (SH30919.03, Thermo, USA)과 1% 항생제가 보충된 배지(Dulbecco’s Modification of Eagle’s medium; DMEM) 내에서 37 ℃, 5% CO2에서 배양되었다. 이후 1×106 cells/㎖ 세포 서스펜션을 준비하기 위해, 상기 배지는 폐기하였고, 0.25%(wt/vol)의 트립신(trypsin)을 포함하는 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA; Ethylenediaminetetra acetic acid)가 첨가하였다. 이후 37 ℃의 인큐베이터에서 30초 동안 처리한 후 5분 동안 1000rpm에서 원심분리하여 세포들 및 DMEM를 분리하였다. HEK293 (human embryonic kidney 293) cells to be cultured in the above-mentioned biocompatible cells were cultured in Dulbecco's Modification of Eagle's medium (DMEM) supplemented with 10% fetal bovine serum (SH30919.03, Thermo, USA) And cultured at 37 ° C, 5% CO 2 . The medium was then discarded and ethylenediaminetetra acetic acid (EDTA), containing 0.25% (wt / vol) trypsin, was added to prepare a 1x106 cells / ml cell suspension. The cells were then treated in an incubator at 37 ° C for 30 seconds and centrifuged at 1000 rpm for 5 minutes to separate the cells and DMEM.

상기에서 분리된 세포 서프펜션은 상기 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체를 포함하는 배지에 배양되었다. 상기 배지의 세포들은 4일 동안 배양하였고, 4일 후 배지는 제거하고, dish는 증류된 인산완충용액(dPBS; distilled phosphate buffered solution)으로 세척하였다. 이후 세포를 4% 파라포름알데히드 용액에 함침시켰으며, 4 ℃에 24시간 동안 두었다. 이후 파라포름알데히드를 제거하였고, glass wafer의 표면은 dPBS로 3회 세척하였다. Dish를 깨끗이 한 후에, 코팅하였고 세포 배양된 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체를 SEM으로 관찰하기 위해 백금(platinum)을 세포 상에 코팅하였다.
The cell supernatant separated from the above was cultured in a medium containing the magnetic field controllable mobile body support. The cells of the medium were cultured for 4 days, and after 4 days, the medium was removed and the dish was washed with distilled phosphate buffered solution (dPBS). The cells were then impregnated with 4% paraformaldehyde solution and placed at 4 ° C for 24 hours. The paraformaldehyde was then removed and the surface of the glass wafer was washed three times with dPBS. After clearing the Dish, the cells were coated and platinum plated onto the cells to observe the cell cultured magnetic field controllable mobile support by SEM.

이와 같이 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체에 세포를 배양한 결과를 하기 도 5에 나타내었다. 사용된 HEK293 세포는 생체 지지체에 잘 달라붙어 있었으며, 세포로부터 뻗어나온 발(filopodia) 등에서 볼 때 본 발명의 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체가 생체 적합하다는 것을 알 수 있었다.FIG. 5 shows the result of culturing the cells on a mobile body support capable of controlling the magnetic field. The HEK293 cells used stuck to the living body support, and it was found that the magnetic field controllable living body support of the present invention is biocompatible when viewed from the filopodia extending from the cells.

Claims (7)

광경화 폴리머를 포함하고, XYZ 좌표 상에서, XY, YZ 및 XZ면에 의하여 잘린 단면 중 어느 한 면이 구형, 사각형, 삼각형 또는 변이 5개 이상인 다각형 중 어느 하나이고, 5 내지 30 ㎛ 크기의 공극을 가지는 3차원의 입체구조의 다공성 생체 지지체(bio-scaffold); 및
외부에서 제공되는 자기장에 의해 생체 내에 투입된 생체지지체를 원하는 지점까지 위치이동시킬 수 있도록 상기 생체 지지체의 표면에 50 내지 200nm 두께로 코팅된 자성체층;
상기 자성체층의 표면에 10 내지 50 ㎚의 두께로 코팅된 생체적합성 금속층; 을 포함하고,
상기 자성체층은, 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co) 또는 네오디뮴(Nd) 중 하나 이상이 전자빔 증착법(E-beam evaporation system)에 의하여 코팅되고,
상기 생체 적합성 금속층은, 타이타늄(Ti), 스테인리스 스틸, 알루미나(Al2O3) 또는 금(Au) 중 하나 이상이 전자빔 증착법(E-beam evaporation system)에 의하여 코팅되는 것을 특징으로 하는 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체(bio-scaffold).
Wherein one of the cross sections cut by the XY, YZ, and XZ planes on the XYZ coordinate is any one of a sphere, a rectangle, a triangle, or a polygon having five or more sides, and a pore having a size of 5 to 30 탆 A three-dimensional three-dimensional porous bio-scaffold; And
A magnetic substance layer coated on the surface of the living body support to a thickness of 50 to 200 nm so that a living body support inserted into the living body by a magnetic field provided from the outside can be moved to a desired position;
A biocompatible metal layer coated on the surface of the magnetic layer at a thickness of 10 to 50 nm; / RTI &gt;
The magnetic layer may be formed by coating at least one of nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co), and neodymium (Nd) by an E-beam evaporation system,
Wherein the biocompatible metal layer is coated with at least one of titanium (Ti), stainless steel, alumina (Al2O3) or gold (Au) by an E-beam evaporation system (bio-scaffold).
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 자기장 제어 가능한 생체 지지체의 다공 내에 배양된 세포를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체.2. The movable body support as claimed in claim 1, comprising cells cultured in the pores of the magnetic field controllable living body support. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 자성체층의 두께는 100 내지 200nm 인 것을 특징으로 하는 자기장 제어 가능한 이동식 생체 지지체.
The method according to claim 1,
Wherein the magnetic body layer has a thickness of 100 to 200 nm.
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BOCK, N. et al., ACTA BIOMATERIALIA (2010) Vol.6, pp.786-796*
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