KR101917737B1 - 유무기 복합 - 다공성 생분해성 고분자 지지체 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

염기성 무기 입자, 동물 조직 또는 세포 유래 생체활성 제1 세포외기질 물질 및 생분해성 고분자을 포함하고, 기공 내벽에 제2 세포외기질 물질이 코팅된 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체가 제공된다.

Description

유무기 복합 - 다공성 생분해성 고분자 지지체 및 이의 제조방법{ORGANIC·INORGANIC HYBRID-BIODEGRADABLE POROUS POLYMER SCAFFOLDS AND PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 생체 활성 및 기계적 특성이 우수한 염기성 무기 입자 및 세포외기질 물질이 생분해성 고분자와 벌크혼합 및 표면코팅되어 결합된 유무기 복합 - 다공성 생분해성 고분자 지지체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고분산성 및 고안정성 염기성 무기 입자와 표적 조직의 세포외기질 유래 생체활성물질을 생분해성 고분자 지지체에 포함하고 기공 표면을 세포외기질 기반 물질로 코팅하여 생체 이식물에 따른 염증 반응을 억제하고 및 기계적 물성 향상시킬 수 있으며, 또한 고효율의 조직 재생능이 부여된 조직재생용 복합 지지체와, 그 용도 및 제조 방법에 관한 것이다.
조직공학(tissue engineering)이란 과학의 발달과 함께 등장한 새로운 분야의 하나로서 생명 과학과 공학, 의학 등의 기본 개념과 과학 기술을 통합 응용하는 다학제 간 학문으로 생체 조직의 구조와 기능 사이의 상관 관계를 이해하고, 더 나아가 손상된 조직이나 장기를 정상적인 조직으로 대체하거나 재생시키기 위해 체 내에 이식이 가능한 인공 조직을 만들어 우리 몸의 기능을 유지, 향상 또는 복원하는 것을 목적으로 하는 응용학문이다.
대표적인 조직공학 기법을 요약하면 다음과 같다. 우선, 환자의 몸에서 필요한 조직을 채취하고, 그 조직편으로부터 세포를 분리한 후 분리된 세포를 배양을 통해 필요한 양만큼 증식시킨다. 증식된 세포를 다공성 생분해성 고분자 지지체에 심어 일정기간 동안 체외 배양하여 얻어지는 하이브리드형 세포/고분자 구조물을 다시 인체 내에 이식한다. 이식된 세포들은 대부분의 조직이나 장기에서 신생 혈관이 형성될 때까지는 체액의 확산에 의해 산소와 영양분을 공급받다가 체내에 혈관이 자라서 혈액의 공급이 이루어지면 세포들이 증식, 분화하여 새로운 조직 및 장기를 형성하고 고분자 지지체는 그동안 분해되어 소실되는 기법을 응용하는 것이다.
이러한 조직공학 연구를 위해서는 우선 생체 조직과 유사한 생분해성 고분자 지지체를 제조하는 일이 중요하다. 인체 조직의 재생을 위해 사용되는 지지체 재료의 주된 요건은 조직 세포가 재료 표면에 유착하여 3차원적 구조를 가진 조직을 형성할 수 있도록 세포 친화성의 역할을 충분히 해내야 하고, 또한 이식된 세포와 숙주 세포 사이에 위치하는 중간 장벽으로서의 역할도 할 수 있어야 한다는 것이다. 이는 이식 후 혈액 응고나 염증 반응이 일어나지 않는 무독성의 생체 적합성을 가져야 함을 의미한다.
또한, 새로운 조직이 형성되면서 분해되어, 궁극적으로 신체에 외래 물질을 남기지 않는 생분해성 폴리머가 지지체 형성용 물질(scaffolding material)로서 매력적인 후보이다. 현재 널리 사용되고 있는 생분해성 고분자로는 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산(PLA), 폴리락트산-글리콜산 공중합체(PLGA), 폴리-ε-카프로락톤(PCL), 폴리아미노산, 폴리안하이드라이드, 폴리오르쏘에스테르 및 이들의 공중합체 등이 있다. 그러나, 현재까지는 PGA, PLA, PLGA 등만이 미국 식품의약청(FDA)으로부터 인체에 사용 가능한 생분해성 고분자로 승인되어 인체 조직의 체내 재생을 위한 다공성 고분자 지지체 재료로서 사용되고 있다.
일반적으로, 생분해성 고분자들은 생체 내에서 일정 시간 경과 후에 완전히 분해되는 특징으로 인하여 생체용 이식물에 널리 사용되고 있다. 하지만 이러한 생분해성 고분자는 다른 범용 고분자에 비하여 상대적으로 물성이 나쁘고, 생분해되면서 락트산, 글라이콜산, 수산화카프로산, 말레산, 포스파젠, 수산화부틸산, 수산화에톡시아세트산, 세바식산, 알콜, 트리메틸렌글라이콜, 아미노산, 포르말린, 알킬시아노아크릴레이트 등의 산성 물질이 생성되어 인체 내에서 염증 반응 및 세포 독성 문제를 야기한다.
이러한 단점을 극복하기 위해서 생분해성 고분자의 분해 시 발생하는 산성 물질을 염기성 무기 입자에 의해 중화시킴으로써 산성 물질을 원천적으로 억제 가능한 기술(대한민국 특허 출원번호 제10-2010-0091028)이 제안되었다. 또한, 염기성 무기 입자를 생분해성 고분자 내에 함유하여 산성 물질 생성을 원천적으로 억제하는 방법에 있어서, 중화 효율성, 기계적 물성, 생체 이식물에 적용 및 보관의 유용성을 향상시키기 위해 염기성 무기 입자를 나노화하는 방법(대한민국 특허 공개번호 제10-2012-0029130)이 제안되었다.
또한, 상기 합성 고분자 재료의 생체 이식물로서의 생체 적합성 및 조직 재생능의 한계를 극복하기 위하여 최근 여러 연구자들에 의해서 천연 고분자 및 세포외기질을 이용한 조직재생용 지지체의 개발이 제안되었으나(예를 들면, 대한민국 특허 공개번호 제10-2010-0041027), 물리적, 기계적 물성이 부족하고 분해 기간의 조절이 어려울 뿐 아니라 유기 용매에 대한 낮은 용해도로 인해 화학적 개질이 제한적이고 다양한 응용이 이루어지지 않는 문제점을 가지고 있다.
또한, 고분자 지지체의 세포 침투와 점착, 체내 이식 후 세포 이주를 용이하게 하고, 산소와 영양분의 공급을 원활하게 해줌으로써 지지체 내 세포 배양을 용이하게 하고, 세포의 성장을 촉진시켜 조직공학용 지지체로서 유용하게 사용하기 위하여 생분해성 고분자 다공성 지지체를 친수화하기 위한 방법으로서 물리화학적 개질 및 플라즈마 처리, 친수성 고분자 도입 등 다양한 방법이 제안되었고, 고분자 지지체의 세포친화성을 개선하는 방법으로서 지지체의 기공 표면을 세포외기질 유래 물질로 코팅하기 위해 다양한 방법이 시도되었다. 그러나 이들은 그 방법이 복잡하고 많은 시간이 소요되며 분자량이 낮은 고분자의 경우에는 특이적 물성을 변형시키고, 특히 지지체 기공의 표면 코팅 후에는 기공 크기를 감소시키는 등의 의도치 않은 변성에 있어서 한계점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위한 것으로서, 주요 기질을 구성하는 고분자 지지체의 기공 크기 및 밀도, 다공성을 조절할 수 있을 뿐 아니라, 제조된 염기성 무기 입자와 세포외기질 물질을 함유하는 고분자 지지체의 형태 및 크기를 다양하게 조절할 수 있고, 또한, 염기성 무기 입자 및 세포외기질 물질을 다양한 농도로 함유시키고 기공 표면을 탈세포화 세포외기질을 포함하는 세포외기질 기반 물질로 코팅함으로써 생분해성 고분자 지지체의 염증억제능, 세포부착능, 조직재생능, 친수성, 기계적 강도 및 분해기간을 제어 가능한, 고기능성 복합 지지체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 기존의 순수한 합성 및 천연 고분자 지지체가 가졌던 단점, 즉 합성 고분자 지지체의 경우 조직재생을 보다 이롭게 할 수 있는 생체 적합성이 부족하고, 체내 분해 시 발생되는 산성 분해 산물에 의해 세포 및 조직의 염증이 유발되며, 세포 침투 및 산소, 영양분 및 대사물질 교환을 유리하게 하는 고분자의 친수성 부여가 어렵고, 또한 천연 고분자 지지체의 경우 조직 재생을 위한 생체 적합성을 충족할 수는 있지만, 반면 낮은 기계적 강도 및 분해 기간 조절의 어려움이 있다는 문제점을 보완하면서, 조직재생을 효과적으로 유도할 수 있는 유무기 복합 지지체를 간단하면서 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 다음과 본 발명의 구성에 의하여 달성된다.
(1) 염기성 무기 입자, 동물 조직 또는 세포 유래 생체활성 제1 세포외기질 물질 및 생분해성 고분자을 포함하고,
기공 내벽에 제2 세포외기질 물질이 코팅된 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
(2) 상기 제2 세포외기질 물질은 콜라겐, 젤라틴, 엘라스틴, 실크, 케라틴, 피브리노겐, 히알루론산, 알지네이트, 덱스트란, 콘드로이틴 설페이트, 헤파란 설페이트, 케라탄 설페이트, 덱스트란 설페이트, 피브로넥틴 및 라미닌를 포함하는 세포외기질 기반의 단백질, 다당류 및 당단백질 그룹으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
(3) 상기 제2 세포외기질 물질은 섬유아세포, 혈관내피세포, 상피세포, 연골세포, 조골세포, 평활근세포, 심근세포, 간세포, 신경세포, 척추 추간판세포, 혈액생성내피세포, 혈관내피 전구세포, 신장 전구세포, 췌장 전구세포, 신경계 전구세포, 심장 전구세포, 지방유래 줄기세포, 골수유래 줄기세포, 제대혈 줄기세포, 유도 만능 줄기세포 및 배아줄기세포로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 세포가 탈세포화된 세포외기질인 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
(4) 상기 염기성 무기 입자는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속 입자 또는 알칼리 금속의 수산화물, 알칼리 금속의 산화물, 알칼리 토금속의 수산화물 및 알칼리 토금속의 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 입자인 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
(5) 상기 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속은 리튬(Li), 베릴늄(Be), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 루비듐(Rb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 세슘(Cs), 프란슘(Fr) 또는 라듐(Ra)인 것인 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
(6) 상기 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 산화물, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금금속의 수산화물 또는 알칼리 금속을 함유하는 화합물은 수산화리튬, 수산화베릴륨, 수산화나트륨, 수산화마그네슘, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 수산화루비듐, 수산화스트론튬, 수산화바륨, 수산화세슘, 수산화프란슘, 수산화라듐, 산화마그네슘, 산화나트륨, 산화리튬, 산화나트륨, 산화망간, 산화칼륨, 산화칼슘, 산화바륨, 산화세슘, 산화라듐, 황산마그네슘, 염화마그네슘, 탄산마그네슘, 브롬화마그네슘, 스테아린산마그네슘, 과염소산마그네슘, 시트르산마그네슘, 인산마그네슘, 질산마그네슘, 질화마그네슘, 요오드화마그네슘, 아세트산마그네슘, 마그네슘에톡시드, 불화마그네슘, 수소화마그네슘, 망간 모노퍼록시프탈레이트, 수산화붕소마그네슘, 규화마그네슘, 붕소화마그네슘, 알루민산마그네슘, 마그네슘메틸레이트, 마그네슘메탈로시아닌, 살리실산마그네슘, 헥사플루오로규산마그네슘, 스트루브석(Struvite), 훈타이트(Huntite), 휘틀록석(Whitlockite), 브레이자이트(Bredigite), 돌로마이트(Dolomite), 탄산칼슘, 형석(Fluorspar), 인산삼석회(tricalcium phosphate) 및 수산화인회석(Hydroxyapatite)으로 구성된 군에서 1종 이상 선택되는 것인 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
(7) 상기 염기성 무기 입자는 카프릴릭산, 카프릭산, 라우릭산, 미리스트올레산, 팔미톨레익산, 사피에닉산, 올레익산, 엘라이딘산, 박센산, 리놀레익산, 리신올레익산, 린올레아딕산, a-린올레익산, 아라키돈산, 에이코사펜타에노산, 에루식산, 팔미테이트, 스테아린산, DHA, 옥타테카노익산, 코코넛오일, 팜오일, 목화오일, 말씨눈오일, 콩오일, 올리브오일, 옥수수오일, 해바라기오일, 홍화오일, 대마오일 및 카놀라오일으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 지방산으로 표면개질된 것인 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
(8) 상기 염기성 무기 입자는 L-락타이드, D-락타이드, D,L-락타이드, 글라이콜라이드, 카프로락톤, 다이옥산온, 트리메틸렌카보네이트, 수산화알카노에이트, 펩티드, 시아노아크릴레이트, 락트산, 글라이콜산, 수산화카프로산, 말레산, 포스파젠, 아미노산, 수산화부틸릭산, 세바식산, 수산화에톡시아세트산 및 트리메틸렌글라이콜로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 단량체로 폴리-L-락타이드, 폴리-D-락타이드, 폴리-D,L-락타이드, 폴리글라이콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리-L-락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리-D-락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리-D,L-락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리-L-락타이드-co-카프로락톤, 폴리-D-락타이드-co-카프로락톤, 폴리-D,L-락타이드-co-카프로락톤, 폴리글라이콜라이드-co-카프로락톤, 폴리다이옥산온, 폴리트리메틸렌카보네이트, 폴리글라이콜라이드-co-다이옥산온, 폴리아미드에스터, 폴리펩티드, 폴리오르쏘에스터, 폴리말레산, 폴리포스파젠, 폴리안하이드라이드, 폴리세바식안하이드라이드, 폴리수산화알카노에이트, 폴리수산화부틸레이트 및 폴리시아노아크릴레이트로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자로 표면 개질된 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
(9) 상기 생분해성 고분자는 폴리락타이드, 폴리글라이콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리락타이드-co-카프로락톤, 폴리글라이콜라이드-co-카프로락톤, 폴리다이옥산온, 폴리다이옥판온, 폴리트리메틸렌카보네이트, 폴리글라이콜라이드-co-다이옥산온, 폴리아미드에스터, 폴리펩티드, 폴리올쏘에스터, 폴리말레산, 폴리안하이드라이드, 폴리세바식안하이드라이드, 폴리수산화알카노에이트, 폴리수산화부틸레이트 및 폴리시아노아크릴레이트로 구성된 군에서 1종 이상 선택되는 것인 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
(10) 상기 동물 조직 또는 세포 유래 생체활성 제1 세포외기질 물질은 섬유 구조를 갖는 그룹, 골분화 및 골형성과 관련된 그룹, 글루코스아미노글라이칸 그룹 및 프로테오글리칸 그룹으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상 선택되는 것인 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
(11) 상기 염기성 무기 입자의 입자 크기는 1 nm 내지 1 mm의 범위인 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
(12) 상기 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체 전체 100 중량부에 대하여, 상기 염기성 무기 입자 1 내지 99 중량부, 상기 동물 조직 또는 세포 유래 생체활성 세포외기질 물질 1 내지 99 중량부 및 생분해성 고분자 1 내지 99 중량부 범위인 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
(13) 전술한 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체를 포함하는 생체 이식물.
(14) 상기 생체 이식물은 조직 재생용 지지체, 스텐트, 수술용 봉합사, 바이오 나노 섬유, 하이드로젤, 바이오 스폰지, 핀, 나사, 막대 및 임플란트와 의료용품 중에서 선택되는 1종 이상인 생체 이식물.
(15) (a) 염기성 무기 입자, 동물 조직 또는 세포 유래 생체 활성 제 1 세포외 기질 물질, 생분해성 고분자 및 기공 유도체를 유기 용매에 용해 또는 현탁시켜 유무기 복합 고분자 용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 기공 유도체가 제거되도록 유무기 복합 고분자 동결 건조하여 다공성 생분해성 고분자 지지체를 제조하는 단계;
(c) 상기 다공성 생분해성 고분자 지지체에 세포를 배양하고, 탈세포 처리하여, 기공 내벽에 제2 세포외기질 물질을 코팅하는 단계;를 포함하는 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체의 제조방법.
(16) 상기 기공 유도체는 얼음입자인 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체의 제조방법.
(17) 상기 기공 유도체는 제2 세포외기질 물질 및 얼음입자를 포함하는 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체의 제조방법.
(18) 상기 (c) 단계는 다공성 생분해성 고분자 지지체를 세포 배양액에 담지하여 세포를 배양하는 것이고,
상기 세포 배양액은 앤지오포이에틴(angiopoietin), 골형성 단백질(bone morphogenic protein, BMP), 과립구 콜로니 자극인자(granulocyte colony stimulating factor, G-CSF), 과립구 대식세포 콜로니 자극인자(granulocyte macrophage colony-stimulating factor, GM-CSF), 표피 성장인자(epidermal growth factor, EGF), 에프린(ephrin), 적혈구 생성 촉진인자(erythropoietin), 섬유아세포 성장인자(fibroblast growth factor, FGF), 간세포 성장인자(hepatocyte growth factor, HGF), 인슐린 유사 성장인자(insulin-like growth factor, IGF), 케라틴세포 성장인자(keratinocyte growth factor, KGF), 신경 성장인자(nerve growth factor, NGF), 태반 성장인자 (placental growth factor, PGF), 혈소판유래 성장인자(platelet-derived growth factor, PDGF), 전환 성장인자(transforming growth factor, TGF), 종양 괴사인자(tumor necrosis factor-alpha, TNF-α) 및 혈관내피 성장인자(vascular endothelial growth factor, VEGF) 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체의 제조방법.
(19) (a) 염기성 무기 입자, 동물 조직 또는 세포 유래 생체 활성 제1 세포외기질 물질, 생분해성 고분자 및 제2 세포외기질 물질을 포함하는 기공 유도체를 유기 용매에 용해 또는 현탁시켜 유무기 복합 고분자 용액을 제조하는 단계; 및
(b) 상기 기공 유도체가 제거되고, 기공 내벽에 제2 세포외기질 물질이 코팅되도록 유무기 복합 고분자 용액을 동결 건조하는 단계;를 포함하는 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체의 제조방법.
본 발명은 생체 이식물의 분해 과정에서 생성되는 산성 물질에 의한 염증 반응을 억제하고, 기계적 강도 조절이 용이하며, 표적 조직의 세포외 기질 유래 생체 활성 물질을 포함하고, 세포외기질 기반 물질로 표면 코팅하여 높은 효율로 조직 재생을 유도하는 지능형 다공성 생분해 고분자 지지체를 제공함으로써 보다 효과적인 조직재생을 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 유무기 복합 고분자 용액에 생체 적합성 기공유도체로서 세포외기질 기반 물질을 포함하는 얼음 입자를 혼합하여 사용하며, 이 때 얼음 입자의 크기 및 함량을 조절함으로써 다양한 기공 크기 및 기공도를 갖는 다공성 고분자 지지체의 제조가 가능할 뿐만 아니라, 얼음 입자에 포함된 세포외기질 물질의 종류 및 농도를 조절함으로써 고분자 지지체 기공 표면을 간단하게 코팅하여 다양한 생체활성을 갖는 기동 유도가 가능하다.
또한, 다공성 지지체 제조를 위해 기공유도체로서 얼음 입자를 이용한 동결건조법을 사용함으로써 통상의 염 발포법 (salt foaming)에서 발생할 수 있는 생체 이식물 제조 과정 중의 염기성 무기 입자 및 생체 활성 세포외 기질 물질의 이탈을 방지할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에서는 다공성 유무기 복합 지지체에 세포를 이식 및 배양한 후 탈세포 처리하여 기공 표면에 세포외기질을 코팅함으로써 지지체의 생체활성을 강화하며, 이 때 세포의 종류 및 배양 시기를 조절함으로써 다양한 화학적 조성 및 물리적 구성을 갖는 세포외기질을 유도하고 세포외기질 함량 조절이 가능하다. 표면에 코팅된 세포외기질 물질은 초기 세포부착능을 향상시켜 세포증식능을 개선할 수 있고, 세포외기질의 미세환경 지형(topography)을 이용하여 특성 조직의 줄기세포 및 전구세포의 증식과 분화를 유도할 수 있다.
또한, 세포 배양 중 배양액에 존재거나 세포로부터 생성된 생리활성물질 및 탈세포 처리 후 지지체에 생리활성물질을 담지하여 유무기 복합 지지체의 세포증식능 및 세포분화능을 강화시킬 수 있다.
본 발명에서는 염기성 무기 입자를 통상의 지방산 또는 생분해성 고분자 물질로 개질함으로써 유기 용매 상에서 분산 안정성을 향상시키며, 이와 같이 개질된 염기성 무기 입자를 생분해성 고분자 재료와 혼합함으로써 생분해성 고분자 재료의 기계적 물성을 향상시킬 수 있고, 또한 생분해성 고분자가 분해되면서 생성되는 산성 물질을 염기성인 염기성 무기 입자로 중화하여 억제함으로써 체내 염증 반응 및 세포 독성을 현저하게 개선할 수 있다.
또한 본 발명에서는 동물 조직이나 세포로부터 얻은 생체활성 세포외기질 물질을 생분해성 고분자 재료와 혼합시킴으로써 분해 기간의 조절이 가능하고, 친수성과 조직 재생능이 향상된 생체 이식물을 제공하여 세포 침투와 점착, 체내 이식 후 세포 이주를 용이하게 하고 산소와 영양분의 공급을 원활하게 하여 지지체 내 세포 배양을 용이하게 하고 세포 성장을 촉진시킴으로써 조직공학용 지지체로서 유용하게 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 염증 억제 효과가 있으며, 물성이 강화되고, 또한 친수성이 뛰어나고, 조직 재생능이 개선된 다공성 생분해성 생체 이식물을 제공할 수 있게 된다. 또한 본 발명에 의한 생체 이식물은 스텐트, 수술용 봉합사, 조직재생용 지지체, 바이오 나노 섬유, 하이드로젤이나 바이오 스폰지 등의 심혈관계 재료, 핀, 나사, 막대 및 임플란트와 의료용품 등의 치과재료 및 신경외과, 정형외과, 성형외과용 재료로서 사용되거나, 또는 이들 재료에 본 발명에 의한 생체 이식물을 코팅하는 방법으로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서상에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서, 이를 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 염기성 무기 입자, 동물 조직 또는 세포 유래 생체활성 제1 세포외기질 물질 및 생분해성 고분자을 포함하고, 기공 내벽에 제2 세포외기질 물질이 코팅된 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체이다. 본 발명에서 사용되는 염기성 무기 입자, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속 입자 또는 알칼리 금속의 수산화물, 알칼리 금속의 산화물, 알칼리 토금속의 수산화물 및 알칼리 토금속의 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 염기성 금속 화합물 입자이다.
상기 알킬리 금속 또는 알칼리 토금속은 리튬(Li), 베릴늄(Be), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 루비듐(Rb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 세슘(Cs), 프란슘(Fr) 또는 라듐(Ra)일 수 있다. 또한, 상기 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 산화물, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금금속의 수산화물 또는 알칼리 금속을 함유하는 화합물은 수산화리튬, 수산화베릴륨, 수산화나트륨, 수산화마그네슘, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 수산화루비듐, 수산화스트론튬, 수산화바륨, 수산화세슘, 수산화프란슘, 수산화라듐, 산화마그네슘, 산화나트륨, 산화리튬, 산화나트륨, 산화망간, 산화칼륨, 산화칼슘, 산화바륨, 산화세슘, 산화라듐, 황산마그네슘, 염화마그네슘, 탄산마그네슘, 브롬화마그네슘, 스테아린산마그네슘, 과염소산마그네슘, 시트르산마그네슘, 인산마그네슘, 질산마그네슘, 질화마그네슘, 요오드화마그네슘, 아세트산마그네슘, 마그네슘에톡시드, 불화마그네슘, 수소화마그네슘, 망간 모노퍼록시프탈레이트, 수산화붕소마그네슘, 규화마그네슘, 붕소화마그네슘, 알루민산마그네슘, 마그네슘메틸레이트, 마그네슘메탈로시아닌, 살리실산마그네슘, 헥사플루오로규산마그네슘, 스트루브석(Struvite), 훈타이트(Huntite), 휘틀록석(Whitlockite), 브레이자이트(Bredigite), 돌로마이트(Dolomite), 탄산칼슘, 형석(Fluorspar), 인산삼석회(tricalcium phosphate) 및 수산화인회석(hydroxyapatite)으로 구성된 군에서 1종 이상 선택되는 것일 수 있다.
이때, 염기성 무기 입자의 직경이 1 mm 이상 일 경우 염기성 무기 입자의 무게에 의한 침전이 발생되어 유기 용매와 상분리가 발생되기 때문에 본 발명에서 사용되는 염기성 무기 입자의 크기는 1 mm 이하가 바람직하다. 이때 염기성 무기 입자의 크기는 개질 전 입자뿐 아니라 지방산으로 개질된 입자 및 고분자로 개질된 입자를 포함하여 의미한다.
상기 염기성 무기 입자의 유기 용매 내에서의 분산성 및 안정성을 향상시키기 위하여 염기성 무기 입자의 표면은 지방산으로 개질될 수 있으며, 이 때 개질 지방산으로는 카프릴릭산, 카프릭산, 라우릭산, 미리스트올레산, 팔미톨레익산, 사피에닉산, 올레익산, 엘라이딘산, 박센산, 리놀레익산, 리신올레익산, 린올레아딕산, a-린올레익산, 아라키돈산, 에이코사펜타에노산, 에루식산, 팔미테이트, 스테아린산, DHA, 옥타테카노익산, 코코넛오일, 팜오일, 목화오일, 말씨눈오일, 콩오일, 올리브오일, 옥수수오일, 해바라기오일, 홍화오일, 대마오일 및 카놀라오일로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 지방산이 사용 가능하다.
상기 지방산으로 표면 개질된 염기성 무기 입자는 상기 지방산의 1 중량부 내지 95중량부를 상기 염기성 무기 입자와 에스테르화 반응시킴으로써 제조가 가능하다.
본 발명에 의한 염기성 무기 입자는 유기 용매 중에서 고분산성 및 고안정성을 유지하는 염기성 무기 입자이며, 이 때, 유기 용매로는 다음에서 선택되는 1종 이상이 사용가능하다: 메탄올, 에탈올, 프로탄올 및 부탄올 등의 알콜류; 암모니아, 디메틸서폭사이드, 디메틸포름아마이드, 아세트로나이트릴, 테트라하이드로퓨란, 포름알데하이드, 글루타알데하이드 및 아세트알데히드 등의 알데하이드류; 다이옥산, 클로로포름, 헵탄, 헥산, 펜탄, 옥탄, 노난 및 데칸 등의 알칸류; 벤젠, 톨루엔 및 자이렌 등의 벤젠고리형 용매류; 에테르, 다이-프로필 에테르, 페트로늄 에테르 및 메틸-t-부틸 에테르 등의 에테르류; 프로판온, 부탄온, 펜탄온, 헥산온 및 헵탄온 등의 케톤류; 메틸렌 클로라이드, 사플루오로이소프로판, 사염화탄소등의 통상의 유기 용매 등을 사용할 수 있다.
또한, 염기성 무기 입자 또는 지방산으로 개질된 염기성 무기 입자는 고분자 물질에 의해 추가로 표면 개질될 수 있으며, 이 때 염기성 무기 입자의 표면 개질에 사용되는 고분자 물질은, L-락타이드, D-락타이드, D,L-락타이드, 글라이콜라이드, 카프로락톤, 다이옥산온, 트리메틸렌카보네이트, 수산화알카노에이트, 펩티드, 시아노아크릴레이트, 락트산, 글라이콜산, 수산화카프로산, 말레산, 포스파젠, 아미노산, 수산화부틸산, 세바식산, 수산화에톡시아세트산 및 트리메틸렌글라이콜로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 단량체의 중합에 의한 고분자 물질일 수 있다. 구체적으로, 염기성 무기 입자의 표면 개질에 사용되는 중합체는 폴리-L-락타이드, 폴리-D-락타이드, 폴리-D,L-락타이드, 폴리글라이콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리-L-락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리-D-락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리-D,L-락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리-L-락타이드-co-카프로락톤, 폴리-D-락타이드-co-카프로락톤, 폴리-D,L-락타이드-co-카프로락톤, 폴리글라이콜라이드-co-카프로락톤, 폴리다이옥산온, 폴리트리메틸렌카보네이트, 폴리글라이콜라이드-co-다이옥산온, 폴리아미드에스터, 폴리펩티드, 폴리오르쏘에스테르, 폴리말레산, 폴리포스파젠, 폴리안하이드라이드, 폴리세바식안하이드라이드, 폴리수산화알카노에이트, 폴리수산화부틸레이트 및 폴리시아노아크릴레이트로 구성된 군에서 1종 이상 선택되는 것일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 동물 조직 또는 세포 유래 생체활성 제1 세포외기질 물질은 동물 조직 또는 세포로부터 만들어진 기질 단백질들로서 복합적으로 혼합된 상태 혹은 인위적으로 분리한 단일 분자 상태로 사용 가능하며, 각 단백질 구조는 자연적 구조 혹은 변성된 구조일 수 있다.
기질단백질은 섬유 구조를 갖는 그룹, 글루코스아미노글라이칸 그룹 및 프로테오글리칸 그룹으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 섬유구조를 갖는 그룹으로는 콜라겐 섬유, 엘라스틴 섬유, 라미닌, 피브리노겐, 피브로넥틴 및 젤라틴으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 이때 콜라겐은 타입별로 I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII, XIV, XV, XVI, XVIII, XIX, XX, XXI, XXII, XXIII, XXIV, XXV, XXVI, XXVII, XXVIII 콜라겐이 사용될 수 있다. 골분화 및 골형성과 관련된 그룹으로는 오스테오넥틴, 오스테오폰틴, 비트로넥틴 및 비멘틴으로 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 글루코스아미노글라이칸 그룹으로는 헤파란 황산, 케라탄 황산, 콘드로이틴 황산, 더마탄 황산, 헤파린, 저분자 헤파린 및 히알루로산으로부터 선택되는 1종 이상이 포함될 수 있다. 프로테오글리칸 그룹으로는 데코린, 바이클라이칸, 베르시칸, 테르티칸, 퍼레칸, 비큐닌, 뉴로칸, 어그리칸, 피브로모듈린 및 루미칸으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 또한, 기질 단백질이 혼합되어 있는 형태는 Matrigel 등일 수 있으며, 이들 세포외 기질 물질은 조직 또는 세포 배양 후 탈세포화 후 사용 가능하다.
본 발명에서, 상기 동물 유래 조직은 돼지, 소, 쥐, 양, 말, 개 또는 고양이 등의 척수동물에서 유래할 수 있으며, 목적에 따라 양막, 피부, 소장점막하 조직, 근막, 또는 척수막일 수 있다.
본 발명에서 기공 표면에 코팅되는 탈세포화 제2 세포외기질을 구성하는 세포는 섬유아세포, 혈관내피세포, 상피세포, 연골세포, 조골세포, 평활근세포, 심근세포, 간세포, 신경세포, 척추 추간판세포, 혈액생성내피세포, 혈관내피 전구세포, 신장 전구세포, 췌장 전구세포, 신경계 전구세포, 심장 전구세포, 지방유래 줄기세포, 골수유래 줄기세포, 제대혈 줄기세포, 유도 만능 줄기세포 및 배아줄기세포로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용되는 얼음입자 기공유도체는 제2 세포외기질을 구성하는 천연고분자가 용해된 용액으로부터 제조된 그룹으로, 콜라겐, 젤라틴, 엘라스틴, 실크, 케라틴, 피브리노겐, 히알루론산, 알지네이트, 덱스트란, 콘드로이틴 설페이트, 헤파란 설페이트, 케라탄 설페이트, 덱스트란 설페이트, 피브로넥틴 및 라미닌를 포함하는 세포외기질 기반의 단백질, 다당류 및 당단백질 그룹으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
본 발명에서 기공유도체 제조 및 세포배양액에 포함되어 다공성 유무기 복합 지지체에 함유되는 생리활성물질은 앤지오포이에틴(angiopoietin), 골형성 단백질(bone morphogenic protein, BMP), 과립구 콜로니 자극인자(granulocyte colony stimulating factor, G-CSF), 과립구 대식세포 콜로니 자극인자(granulocyte macrophage colony-stimulating factor, GM-CSF), 표피 성장인자(epidermal growth factor, EGF), 에프린(ephrin), 적혈구 생성 촉진인자(erythropoietin), 섬유아세포 성장인자(fibroblast growth factor, FGF), 간세포 성장인자(hepatocyte growth factor, HGF), 인슐린 유사 성장인자(insulin-like growth factor, IGF), 케라틴세포 성장인자(keratinocyte growth factor, KGF), 신경 성장인자(nerve growth factor, NGF), 태반 성장인자 (placental growth factor, PGF), 혈소판유래 성장인자(platelet-derived growth factor, PDGF), 전환 성장인자(transforming growth factor, TGF), 종양 괴사인자(tumor necrosis factor-alpha, TNF-α) 및 혈관내피 성장인자(vascular endothelial growth factor, VEGF)으로부터 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 세포외 기질 물질의 탈세포화는 물리적 탈세포 방법, 화학적 탈세포 방법 또는 물리적 및 화학적 방법을 조합한 방법에 의해 수행될 수 있다.
물리적 탈세포 방법은 동결-해동법, 초음파 처리, 또는 물리적 교반을 포함할 수 있다. 화학적 탈세포 방법은 동물 유래 조직의 분말을 물을 포함한 저장액, 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제 또는 양이온성 계면활성제, DNase, RNase 또는 트립신 등으로 처리하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 탈세포 단계는 약 0~50℃의 온도범위에서 수행할 수 있다. 상기 화학적 탈세포 방법에 있어서, 상기 저장액으로는 트리스 HCl(Tris HCl)(pH 8.0) 용액이 사용될 수 있고, 상기 음이온성 계면활성제로는 소디움도데실설페이트(SDS), 소디움데옥시초레이트(sodium deoxycholate), 또는 트리톤 X-200(Triton X-200)이 사용될 수 있다. 또한, 상기 비이온성 계면활성제로서는 트리톤 X-100(Triton X-100), 트윈 20(Tween 20) 또는 트윈 80(Tween 80)이 사용될 수 있고, 상기 양이온성 계면활성제로는 CHAPS, 술포베타인-10(Sulfobetaine-10, SB-10), 술포베타인-16(SB-16), 또는 트리-n-부틸포스페이트(Tri-n-butyl phosphate), N-라우로일-사르코시네이트(N-lauroyl-sarcosinate), Igepal CA630 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 탈세포화는 동물의 조직, 예를 들어 신장 조직을 채취한 후 분말화 과정을 수행하기 이전 또는 분말화 과정을 수행한 이후에, 또는 분말화와 동시에 수행될 수 있다.
본 발명은 상기 고분산성 및 고안정성 개질 염기성 무기 입자와, 생분해성 고분자 물질을 포함하여 이루어지는 다공성 유무기 복합 생체 이식물을 제공하며, 상기 생체 이식물은 그 자체로 생체 이식물의 재료로 이용되거나 또는 생체 이식물 표면에 코팅되어 생체 이식물을 구성할 수 있다.
본 발명의 다공성 지지체에서, 사용되는 생분해성 고분자는 폴리-L-락타이드, 폴리-D-락타이드, 폴리-D,L-락타이드, 폴리글라이콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리-L-락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리-D-락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리-D,L-락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리-L-락타이드-co-카프로락톤, 폴리-D-락타이드-co-카프로락톤, 폴리-D,L-락타이드-co-카프로락톤, 폴리글라이콜라이드-co-카프로락톤, 폴리다이옥산온, 폴리트리메틸렌카보네이트, 폴리글라이콜라이드-co-다이옥산온, 폴리아미드에스터, 폴리펩티드, 폴리올쏘에스터계, 폴리말레산, 폴리포스파젠, 폴리안하이드라이드, 폴리세바식안하이드라이드, 폴리수산화알카노에이트, 폴리수산화부틸레이트 및 폴리시아노아크릴레이트로 구성된 군에서 1종 이상 선택되는 것일 수 있다.
본 발명에 의한 염기성 무기 입자, 세포외기질 물질 및 생분해성 고분자를 포함하는 유무기 복합 생체 이식물은, 염기성 무기 입자 1 내지 99 중량부, 세포외기질 물질 1 내지 99 중량부 및 생분해성 고분자 1 내지 99 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 고분산성 및 고안정성 개질 염기성 무기 입자는 1 nm 내지 1 mm 범위의 입자 크기를 가질 수 있으며, 그 입자 크기에 따른 용매에 대한 염기성 무기 입자의 용해도 차이를 이용하여 생분해성 고분자의 분해시 발생하는 산성물질의 염기성 무기 입자에 의한 중화 속도를 1분 내지 2년 이상으로 조절할 수 있다.
또한, 생체 이식물의 중화도와 중화 속도는 생체 이식물 내에 포함되는 개질 염기성 무기 입자의 함유량에 의해서도 조절가능하며, 일반적으로 염기성 무기 입자의 함유량이 증가할수록 중화도 및 중화 속도가 증가한다.
또한, 본 발명에 의한 생체 이식물의 친수화 정도와 기계적 강도, 그리고 분해 기간은, 생체 활성 세포외 기질 물질의 함유량에 따라 조정될 수 있으며, 일반적으로 세포외 기질 물질의 함유량이 많아질수록 친수성이 높아지고, 기계적 강도는 저하되고 분해 기간 역시 짧아진다.
본 발명의 유무기 복합 고분자 재료를 이용한 다공성 지지체는, 염기성 무기 입자와, 탈세포화된 동물 유래 조직을 포함하는 생분해성 고분자 용액을 기공 표면을 개질하는 기공 유도체로서 세포외기질 기반 물질이 포함된 얼음 입자를 이용하여 동결건조함으로써 다공성 3차원 지지체로 제조되고, 특정 조직의 세포를 이식 및 배양하고 탈세포 처리하여, 세포외기질 물질이 표면 코팅된 조직재생용 다공성 생분해성 유무기 복합지지체로 제조될 수 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 얼음 입자를 기공유도체로 이용한 동결건조법을 적용함으로써 다공성 생분해 고분자 지지체를 보다 간단하게 제조할 수 있을 뿐만 아니라 기공 크기의 조절이 용이하고 표면적과 다공도가 높은 기공 간의 오픈 구조를 형성시킬 수 있다. 또한, 제조되는 지지체 표면의 기공 막힘 현상 및 유해 물질의 분비 및 잔존 현상을 해결할 수 있고, 특히 생체 이식물 제조 과정 중에 발생하는 염기성 무기 입자 및 세포외기질 물질의 이탈을 방지하여 그 효용성을 크게 높일 수 있다. 본 발명에 의한 다공성 지지체는, 기공의 크기가 10 내지 500 ㎛ 범위로 형성되며, 단위부피당 표면적이 매우 높고, 90~98%의 높은 기공도를 가진다
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위하여 실시예를 들어 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에 따른 실시예들은 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가지는 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
나노 수산화마그네슘 입자의 제조
나노 수산화마그네슘 입자는 다음과 같이 제조하였다. 수산화나트륨 10.8 g을 300 ㎖의 3차 증류수에 용해하여 수산화나트륨 용액을 만들고, 150 ㎖의 3차 증류수에 질산 마그네슘 20 g이 용해된 질산 마그네슘 용액을 적하 깔데기을 이용하여 수산화나트륨 용액에 분당 40 드롭의 속도로 적하하였다. 반응용액에 침전된 나노 수산화마그네슘입자는 증류수를 흘려주며 정제하고 필터를 통해 수득하였다. 수득한 나노 수산화마그네슘 입자는 진공건조하여 보관하였다.
지방산 개질 수산화 마그네슘 입자의 제조
리신 올레익산으로 개질된 수산화 마그네슘 입자는, 전체 혼합물의 중량을 기준으로 상기 방법으로 제조된 수산화마그네슘 10 중량부 및 리신올레익산 90 중량부를 혼합한 다음, 질소 분위기 하에서 유리 반응기 온도를 70℃로 하여 12시간 동안 교반하여 제조하였다. 지방산 개질 수산화마그네슘 입자는 에탄올 흘려주며 미반응 리신 올레익산 제거함으로써 정제하고 필터를 통해 수득하였다. 수득한 지방산 개질 수산화마그네슘 입자는 진공건조하여 보관하였다.
고분자 개질 수산화 마그네슘 입자의 제조
L-락타이드를 이용하여 표면 개질된 나노 수산화마그네슘 입자는 다음과 같이 제조하였다. 전체 혼합물의 총 중량을 기준으로 상기 방법으로 제조된 수산화마그네슘 80 중량부 및 L-락타이드 20 중량부를 혼합하고, 촉매로서 반응물 (수산화마그네슘 및 L-락타이드)의 총 중량에 대해 0.05 중량%의 옥토산주석을 톨루엔에 희석하여 투입하였다. 반응물이 담긴 유리 반응기를 교반하면서 70℃에서 진공 상태로 6시간 동안 유지시켜 톨루엔과 수분을 완전히 제거하였다. 봉인된 유리 반응기를 150℃로 조절된 기름 중탕에서 교반하면서 48시간 동안 개환 중합 반응을 수행하였다. 회수된 중합체를 충분한 양의 클로로포름에 넣어 1시간 이상 호모 폴리머 및 미반응 잔여물을 제거하였다.
지방산 및 고분자 개질 수산화 마그네슘 입자의 제조
L-락타이드를 이용하여 지방산 및 고분자 개질된 나노 수산화마그네슘 입자는 다음과 같이 제조하였다. 전체 혼합물의 총 중량을 기준으로 상기 방법으로 제조된 지방산 수산화마그네슘 80 중량부 및 L-락타이드 20 중량부를 혼합하고, 촉매로서 반응물(수산화마그네슘 및 L-락타이드)의 총 중량에 대해 0.05 중량%의 옥토산주석을 톨루엔에 희석하여 투입하였다. 반응물이 담긴 유리 반응기를 교반하면서 70℃에서 진공 상태로 6시간 동안 유지시켜 톨루엔과 수분을 완전히 제거하였다. 봉인된 유리 반응기를 150℃로 조절된 기름 중탕에서 교반하면서 48시간 동안 개환 중합 반응을 수행하였다. 회수된 중합체를 충분한 양의 클로로포름에 넣어 1시간 이상 호모 폴리머 및 미반응 잔여물을 제거하였다.
탈세포화 및 분말화된 제1 세포외 기질의 제조
동물의 신장으로부터 신장 조직을 채취한 후 생리식염수를 이용하여 10분간 3회 세척하였다. 세척된 신장 조직을 에탄올로 탈수시킨 후 조직에 존재하는 신장 세포 및 유전자 성분을 제거하고 순수한 세포외기질을 얻기 위해서 다음과 같이 탈세포화 과정을 수행하였다. 탈수된 신장 조직을 10 g 당 0.1%의 sodium dodecyl sulfate(SDS) 1ℓ용액에 넣고 100 rpm에서 24시간 동안 교반하였다. SDS 처리 후 3차 증류수로 100 rpm에서 30분간 5회 세척한 다음, 200 U/㎖의 농도의 DNase 200 ㎖을 넣고, 37 ℃에서 100 rpm으로 24시간 교반시켰다. 3차 증류수의 세척수로 100 rpm에서 30분간 5회 세척하였다. 최종적으로 건조된 탈세포된 세포외기질은 동결분쇄기를 사용하여 약 50 ㎛ 사이즈 정도로 동결 분쇄하여 분말화하였다.
제2 세포외기질 기반 물질이 포함된 얼음입자 기공 유도체의 제조
젤라틴을 이용하여 다공성 지지체 제조를 위한 얼음입자 기공 유도체를 제조하였다. 젤라틴 5, 20, 50 g을 증류수 1 ℓ에 각각 넣고 50 ℃에서 300 rpm으로 교반하여 0.5, 2, 5 wt%의 젤라틴 용액을 준비하였다. 젤라틴 용액을 미세분무기에 옮기고 액체 질소에 직접 분사하여 젤라틴 얼음입자를 제조하였다. 제조된 젤라틴 얼음입자는 저온실에서 각기 사이즈가 다른 마이크로 표준망체에 순차적으로 옮기며 젤라틴 얼음입자를 크기별로 구분하였다. 0.5, 2, 5 wt% 농도의 젤라틴 얼음입자를 100 ㎛이하, 100-200 ㎛, 200-300 ㎛, 300-400 ㎛, 400-500 ㎛ 크기로 구분하고 -80 ℃에서 보관하여 유무기 고분자 용액과 함께 지지체를 제조할 수 있도록 준비하였다.
유무기 복합 고분자 다공성 지지체의 제조
유무기 복합 고분자 재료를 이용한 다공성 지지체는 기공유도체로서 증류수 또는 젤라틴 얼음 입자를 이용한 동결건조법으로 제조하였다. 상술한 바와 같이 제조한 수산화마그네슘 입자와 분말화된 세포외 기질 물질을 포함하는 생분해성 고분자 용액에 200-300 ㎛ 크기의 증류수 또는 젤라틴 얼음 입자를 균일하게 혼합하고 실리콘 몰드를 이용하여 액체 질소 내에서 지지체의 크기 및 형태를 고정한 후 0℃와 5 mTorr 조건에서 동결 건조함으로써 다공성 지지체를 제조하였다.
탈세포화 제2 세포외기질이 코팅된 다공성 지지체의 제조
증류수 또는 젤라틴 얼음 입자로 기공이 형성된 다공성 지지체에 세포를 이식 및 배양하고 탈세포 처리하여 기공 표면에 세포외기질이 코팅된 지지체를 제조하였다. 에틸렌 옥사이드 가스로 멸균된 다공성 지지체를 인산염완충용액과 세포배양액에 침지하여 습윤 상태로 만들고 5×105 섬유아세포를 이식하였다. 세포가 분주된 지지체는 37 ℃, 5% CO2 조건의 배양기에서 3일 동안 배양하였다. 이후 세포가 배양된 지지체를 인산염완충용액에서 세척하고 암모니아 0.4 mM와 Triton X-100 0.25%가 혼합된 용액에 10분간 침지하여 탈세포를 진행하였다. 다시 인산염완충용액로 세척하고 DNA/RNA 가수분해효소가 각각 50 units/㎖과 125 ㎕/㎖ 농도로 용해된 핵산가수분해효소 용액을 24시간 처리하여 세포의 핵을 환벽하게 제거하였다. 탈세포 처리하여 기공 표면에 세포외기질 물질이 코팅된 지지체는 인산염완충용액에 충분히 세척하고 멸균 상태에서 밀봉하여 -20 ℃에 보관하였다.
평가 방법
제조한 염기성 무기 입자의 크기는 나노 입자 분석기 또는 입도 분석기 (Malvern Zen 3600 Zatasizer, Zetasizer Ivano, UK)를 이용하여 확인하였다.
염기성 무기 입자의 유기 용매 내에서의 안정성을 확인하기 위해 통상의 유기용매, 구체적으로 메탄올, 에탈올, 프로탄올, 디메틸서폭사이드, 디메틸포름아마이드, 아세트로나이트릴, 테트라하이드로퓨란, 다이옥산, 클로로포름, 헥산, 톨루엔, 자이렌, 에테르, 메틸렌 클로라이드 등의 유기 용매와 염기성 무기 입자를 혼합하여 상온에서 4주간 입자의 침전 상태를 평가하였다.
또한 세포외기질 물질의 잔존 세포 및 유전자 성분의 확인을 위해 형광 이미징을 이용하였고, 세포 독성을 확인하기 위하여 섬유아세포를 이용한 체외 평가를 실행하였다.
제조된 생체 이식물의 특성 평가를 위해 ASTM D638의 방법에 따라 Instron으로 기계적 인장 강도를 측정하였고, 물 접촉각 변화, 생분해 기간 및 pH 변화를 확인하였다. 또한 세포 염증 반응 및 세포 독성은 각각 염증 인자의 발현 정도와 세포 독성 실험 방법으로 평가하였다.
다공성 생분해 고분자 지지체의 기공 크기 및 구조는 주사전자현미경을 이용하여 분석하였고, 기공도는 수은 세공계를 이용하여 측정하였다. 또한 지지체 제조 과정 중의 염기성 무기 입자 손실량은 원소 분석을 통해 확인하였다. 그 결과, 기공 크기는 100-300 ㎛ 크기로 균일하였고, 기공과 기공 사이의 적절한 상호 연결성이 존재함을 확인하였다. 또한 기공도는 90~98%로 높게 평가되었다. 또한 지지체 내에 잔존하는 마그네슘 함량은 초기 공급량과 유사하여 손실이 거의 없음을 확인하였다.
세포외기질 기반 천연고분자 물질을 포함하는 기공 유도체를 이용하여 기공 표면을 코팅하거나 세포 이식 및 배양으로 탈세포화 세포외기질이 기공 표면에 코팅된 지지체의 기공 표면 구조는 주사전자현미경을 이용하여 분석하였다. 기공 표면에 코팅된 세포외기질 유래 물질은 형광 이미징으로 확인하였고, 지지체에 유도된 기질 단백질은 마이크로 BCA 분석법으로 정량하였다.
상기 제조된 다공성 생분해 고분자 지지체의 조직재생능 평가를 위해 신장 손상 모델에 이식하였다. 지지체는 에틸렌 옥사이드 가스와 에탄올로 멸균하고 생리식염수에 침지하여 프리웨팅시켜 준비하였다. 실험동물 쥐의 등을 통해 신장 절제술을 실시하고 신장 피질의 부분적 손상 부위에 5x2x2 mm3 크기의 지지체를 이식하였다. 1, 2, 4, 8, 12주 후에 적출된 조직은 면역조직화학염색 및 중합효소연쇄반응법을 통해 조직학적 분석을 시행하여 평가하였다.
이하의 실시예에서 제조되는 생체 이식물은 신장 재생용으로 제조된 것이지만, 본 발명이 이들 실시예의 범위로 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 재생 목표 기관의 적절한 동물 조직 또는 세포 유래 생체 활성 세포외기질 물질을 사용함으로써 필요한 목표 조직용 생체 이식물을 제조할 수 있음은 물론이다.
실시예 1
상술한 방법으로 제조된 수산화마그네슘 염기성 무기 입자 15 중량부와 돼지 신장으로부터 제조된 탈세포된 세포외기질 분말 0.2 내지 10 중량부를 분자량 40kDa의 폴리락타이드-co-글라이콜라이드(50:50) 생분해성 고분자 90내지 99.8 중량부와 혼합하고 앤지포오이에틴을 포함하는 콜라겐 0.5% 얼음입자 기공 유도체를 이용하여 상술한 방법과 같이 기공 표면에 세포외기질 기반 물질인 콜라겐이 코팅된 다공성 생분해 고분자 지지체를 제조하였다.
제조된 다공성 생분해 고분자 지지체의 분해 기간은 2개월이었으며, 제조된 지지체는 pH 중화효과를 나타냈고, 염증 반응은 완전히 억제되었으며, 세포 독성은 나타나지 않았다. 또한, 세포부착능/조직재생능의 향상 및 고분자 지지체의 친수성과 압축 강도 향상이 확인되었다.
실시예 2
상술한 방법으로 제조된 산화마그네슘 염기성 무기 입자 15 중량부와 돼지 폐로부터 제조된 탈세포된 세포외기질 분말 0.2 내지 10 중량부를 분자량 40kDa의 폴리락타이드-co-글라이콜라이드(75:25) 생분해성 고분자 90 내지 99.8 중량부와 혼합하고 골형성 단백질을 포함하는 히알루론산 2% 얼음입자 기공 유도체를 이용하여 기공 표면에 세포외기질 기반 물질인 히알루론산이 코팅된 다공성 생분해 고분자 지지체를 제조하였다. 제조된 다공성 생분해 고분자 지지체는 2개월 동안 분해되었다. 제조된 지지체는 pH 중화효과를 보였고 염증 반응은 완전히 억제되었으며, 세포 독성은 나타나지 않았다. 또한, 우수한 세포부착능 및 조직재생능을 보였으며 고분자 지지체의 친수성과 압축 강도가 크게 향상되었다.
실시예 3
상술한 방법으로 제조된 리놀레익산으로 표면 개질된 수산화마그네슘 염기성 무기 입자 15 중량부와 쥐 신장으로부터 제조된 탈세포된 세포외기질 분말 0.2 내지 10 중량부를 분자량 80kDa의 폴리락타이드-co-글라이콜라이드(50:50) 생분해성 고분자 90내지 99.8 중량부와 혼합하고 간세포 성장인자를 포함하는 피브로넥틴 0.5% 얼음입자 기공 유도체를 이용하여 기공 표면에 세포외기질 기반 물질인 피브로넥틴이 코팅된 다공성 생분해 고분자 지지체를 제조하였다. 제조된 다공성 생분해 고분자 지지체는 2개월 동안 분해되었다. 제조된 지지체는 pH 중화효과를 보였고 염증 반응은 완전히 억제되었으며, 세포 독성은 나타나지 않았다. 또한, 우수한 세포부착능 및 조직재생능을 보였으며 고분자 지지체의 친수성과 압축 강도가 크게 향상되었다.
실시예 4
상술한 방법으로 제조된 올레익산으로 표면 개질된 수산화마그네슘 염기성 무기 입자 15 중량부와 토끼 간으로부터 제조된 탈세포된 세포외기질 분말 0.2 내지 10 중량부를 분자량 100kDa의 폴리락타이드-co-글라이콜라이드(85:15) 생분해성 고분자 90내지 99.8 중량부와 혼합하고 섬유아세포 성장인자를 포함하는 라미닌 0.5% 얼음입자 기공 유도체를 이용하여 기공 표면에 세포외기질 기반 물질인 라미닌이 코팅된 다공성 생분해 고분자 지지체를 제조하였다. 제조된 다공성 생분해 고분자 지지체는 2개월 동안 분해되었다. 제조된 지지체는 pH 중화효과를 보였고 염증 반응은 완전히 억제되었으며, 세포 독성은 나타나지 않았다. 또한, 우수한 세포부착능 및 조직재생능을 보였으며 고분자 지지체의 친수성과 압축 강도가 크게 향상되었다.
실시예 5
상술한 방법으로 제조된 스테아린산으로 표면 개질된 수산화마그네슘 염기성 무기 입자 15 중량부와 돼지 신장으로부터 제조된 탈세포된 세포외기질 분말 0.2 내지 10 중량부를 분자량 60kDa의 폴리락타이드-카프로락톤(50:50) 생분해성 고분자 90내지 99.8 중량부와 혼합하고 젤라틴 5% 얼음입자 기공 유도체를 이용하여 기공 표면에 젤라틴이 코팅된 다공성 생분해 고분자 지지체를 제조하였다. 제조된 다공성 생분해 고분자 지지체는 2개월 동안 분해되었다. 제조된 지지체는 pH 중화효과를 보였고 염증 반응은 완전히 억제되었으며, 세포 독성은 나타나지 않았다. 또한, 우수한 세포부착능 및 조직재생능을 보였으며 고분자 지지체의 친수성과 압축 강도가 크게 향상되었다.
실시예 6
상술한 방법으로 제조된 리신올레익산으로 표면 개질된 산화마그네슘 염기성 무기 입자 15 중량부와 돼지 간으로부터 제조된 탈세포된 세포외기질 분말 0.2 내지 10 중량부를 분자량 30kDa의 폴리락타이드-카프로락톤(75:25) 생분해성 고분자 90내지 99.8 중량부와 혼합하여 다공성 생분해 고분자 지지체를 제조하였다. 인슐린 유사 성장인자를 포함하는 배양액을 이용하여 제조된 지지체에 5×105 섬유아세포를 이식 및 배양하고 3일 후 상술한 방법과 같이 탈세포 처리하여 기공 표면에 세포외기질이 코팅된 다공성 지지체를 제조하였다. 제조된 다공성 생분해 고분자 지지체는 2개월 동안 분해되었다. 제조된 지지체는 pH 중화효과를 보였고 염증 반응은 완전히 억제되었으며, 세포 독성은 나타나지 않았다. 또한, 우수한 세포부착능 및 조직재생능을 보였으며 고분자 지지체의 친수성과 압축 강도가 크게 향상되었다.
실시예 7
상술한 방법으로 제조된 스테아린산으로 표면 개질된 산화마그네슘 염기성 무기 입자 15 중량부와 토끼 심장으로부터 제조된 탈세포된 세포외기질 분말 0.2 내지 10 중량부를 분자량 100kDa의 폴리락타이드-co-글라이콜라이드(65:35) 생분해성 고분자 90 내지 99.8 중량부와 혼합하여 다공성 생분해 고분자 지지체를 제조하였다. 신경 성장인자를 포함하는 배양액을 이용하여 제조된 지지체에 2×106 연골세포를 이식 및 배양하고 3일 후 상술한 방법과 같이 탈세포 처리하여 기공 표면에 세포외기질이 코팅된 다공성 지지체를 제조하였다. 다공성 생분해 고분자 지지체는 2개월 동안 분해되었다. 제조된 지지체는 pH 중화효과를 보였고 염증 반응은 완전히 억제되었으며, 세포 독성은 나타나지 않았다. 또한, 우수한 세포부착능 및 조직재생능을 보였으며 고분자 지지체의 친수성과 압축 강도가 크게 향상되었다.
실시예 8
상술한 방법으로 제조된 폴리락타이드로 표면 개질된 수산화마그네슘 염기성 무기 입자 15 중량부와 돼지 폐로부터 제조된 탈세포된 세포외기질 분말 0.2 내지 10 중량부를 분자량 200kDa의 폴리L-락틱산 생분해성 고분자 90내지 99.8 중량부와 혼합하여 다공성 생분해 고분자 지지체를 제조하였다. 혈소판유래 성장인자를 포함하는 배양액을 이용하여 제조된 지지체에 1×106 혈관내피세포를 이식 및 배양하고 3일 후 상술한 방법과 같이 탈세포 처리하여 기공 표면에 세포외기질이 코팅된 다공성 지지체를 제조하였다. 다공성 생분해 고분자 지지체는 2개월 동안 분해되었다. 제조된 지지체는 pH 중화효과를 보였고 염증 반응은 완전히 억제되었으며, 세포 독성은 나타나지 않았다. 또한, 우수한 세포부착능 및 조직재생능을 보였으며 고분자 지지체의 친수성과 압축 강도가 크게 향상되었다.
실시예 9
상술한 방법으로 제조된 폴리락타이드로 표면 개질된 산화마그네슘 염기성 무기 입자 15 중량부와 쥐 신장으로부터 제조된 탈세포된 세포외기질 분말 0.2 내지 10 중량부를 분자량 180kDa의 폴리카프로락톤 생분해성 고분자 90내지 99.8 중량부와 혼합하여 다공성 생분해 고분자 지지체를 제조하였다. 전환 성장인자를 포함하는 배양액을 이용하여 제조된 지지체에 1×106 조골세포를 이식 및 배양하고 3일 후 상술한 방법과 같이 탈세포 처리하여 기공 표면에 세포외기질이 코팅된 다공성 지지체를 제조하였다. 다공성 생분해 고분자 지지체는 2개월 동안 분해되었다. 제조된 지지체는 pH 중화효과를 보였고 염증 반응은 완전히 억제되었으며, 세포 독성은 나타나지 않았다. 또한, 우수한 세포부착능 및 조직재생능을 보였으며 고분자 지지체의 친수성과 압축 강도가 크게 향상되었다.
실시예 10
상술한 방법으로 제조된 리신올레익산과 폴리락타이드로 표면 개질된 수산화마그네슘 염기성 무기 입자 15 중량부와 돼지 심장으로부터 제조된 탈세포된 세포외기질 분말 0.2 내지 10 중량부를 분자량 350kDa의 폴리DL-락틱산 생분해성 고분자 90내지 99.8 중량부와 혼합하여 다공성 생분해 고분자 지지체를 제조하였다. 제조된 지지체에 5×105 지방유래 줄기세포를 이식 및 배양하고 3일 후 상술한 방법과 같이 탈세포 처리하여 기공 표면에 세포외기질이 코팅된 다공성 지지체를 제조하였다. 다공성 생분해 고분자 지지체는 2개월 동안 분해되었다. 제조된 지지체는 pH 중화효과를 보였고 염증 반응은 완전히 억제되었으며, 세포 독성은 나타나지 않았다. 또한, 우수한 세포부착능 및 조직재생능을 보였으며 고분자 지지체의 친수성과 압축 강도가 크게 향상되었다.
실시예 11
상술한 방법으로 제조된 스테아린산과 폴리락타이드로 표면 개질된 수산화마그네슘 염기성 무기 입자 15 중량부와 토끼 신장으로부터 제조된 탈세포된 세포외기질 분말 0.2 내지 10 중량부를 분자량 30kDa의 폴리락타이드-카프로락톤(75:25) 생분해성 고분자 90내지 99.8 중량부와 혼합하고 콘드로이틴 젤라틴 5% 얼음입자 기공 유도체를 이용하여 기공 표면에 젤라틴이 코팅된 다공성 생분해 고분자 지지체를 제조하였다. 섬유아세포 성장인자를 포함하는 배양액을 이용하여 제조된 지지체에 5×105 섬유아세포를 이식 및 배양하고 3일 후 상술한 방법과 같이 탈세포 처리하여 기공 표면에 세포외기질이 코팅된 다공성 지지체를 제조하였다. 다공성 생분해 고분자 지지체는 2개월 동안 분해되었다. 제조된 지지체는 pH 중화효과를 보였고 염증 반응은 완전히 억제되었으며, 세포 독성은 나타나지 않았다. 또한, 우수한 세포부착능 및 조직재생능을 보였으며 고분자 지지체의 친수성과 압축 강도가 크게 향상되었다.
실시예 12
상술한 방법으로 제조된 폴리락타이드로 표면 개질된 수산화마그네슘 염기성 무기 입자 15 중량부와 돼지 폐으로부터 제조된 탈세포된 세포외기질 분말 0.2 내지 10 중량부를 분자량 100kDa의 폴리락타이드-co-글라이콜라이드(50:50) 생분해성 고분자 90내지 99.8 중량부와 혼합하고 콘드로이틴 설페이트 2% 얼음입자 기공 유도체를 이용하여 기공 표면에 콘드로이틴 설페이트가 코팅된 다공성 생분해 고분자 지지체를 제조하였다. 혈관내피 성장인자를 포함하는 배양액을 이용하여 제조된 지지체에 1×106 혈관내피 전구세포를 이식 및 배양하고 3일 후 상술한 방법과 같이 탈세포 처리하여 기공 표면에 세포외기질이 코팅된 다공성 지지체를 제조하였다. 다공성 생분해 고분자 지지체는 2개월 동안 분해되었다. 제조된 지지체는 pH 중화효과를 보였고 염증 반응은 완전히 억제되었으며, 세포 독성은 나타나지 않았다. 또한, 우수한 세포부착능 및 조직재생능을 보였으며 고분자 지지체의 친수성과 압축 강도가 크게 향상되었다.
실시예 13
상술한 방법으로 제조된 리신올레익산으로 표면 개질된 수산화마그네슘 염기성 무기 입자 15 중량부와 쥐 신장으로부터 제조된 탈세포된 세포외기질 분말 0.2 내지 10 중량부를 폴리락타이드-co-글라이콜라이드(40kDa, 50:50) 생분해성 고분자 90내지 99.8 중량부와 혼합하고 헤파란 설페이트 5% 얼음입자 기공 유도체를 이용하여 기공 표면에 헤파란 설페이트가 코팅된 다공성 생분해 고분자 지지체를 제조하였다. 혈소판유래 성장인자를 포함하는 배양액을 이용하여 제조된 지지체에 5×105 신장 전구세포를 이식 및 배양하고 4일 후 상술한 방법과 같이 탈세포 처리하여 기공 표면에 세포외기질이 코팅된 다공성 지지체를 제조하였다. 다공성 생분해 고분자 지지체는 2개월 동안 분해되었다. 제조된 지지체는 pH 중화효과를 보였고 염증 반응은 완전히 억제되었으며, 세포 독성은 나타나지 않았다. 또한, 우수한 세포부착능 및 조직재생능을 보였으며 고분자 지지체의 친수성과 압축 강도가 크게 향상되었다.
실시예 14
상술한 방법으로 제조된 리신올레익산과 폴리락타이드로 동시에 표면 개질된 산화마그네슘 염기성 무기 입자 15 중량부와 돼지 간으로부터 제조된 탈세포된 세포외기질 분말 0.2 내지 10 중량부를 분자량 200kDa의 폴리L-락틱산 생분해성 고분자 90 내지 99.8 중량부와 혼합하고 콜라겐 0.5% 얼음입자 기공 유도체를 이용하여 기공 표면에 콜라겐이 코팅된 다공성 생분해 고분자 지지체를 제조하였다. 전환 성장인자를 포함하는 배양액을 이용하여 제조된 지지체에 1×106 골수유래 줄기세포를 이식 및 배양하고 3일 후 상술한 방법과 같이 탈세포 처리하여 기공 표면에 세포외기질이 코팅된 다공성 지지체를 제조하였다. 다공성 생분해 고분자 지지체는 2개월 동안 분해되었다. 제조된 지지체는 pH 중화효과를 보였고 염증 반응은 완전히 억제되었으며, 세포 독성은 나타나지 않았다. 또한, 우수한 세포부착능 및 조직재생능을 보였으며 고분자 지지체의 친수성과 압축 강도가 크게 향상되었다.
실시예 15
상술한 방법으로 제조된 스테아린산과 폴리락타이드로 동시에 표면 개질된 산화마그네슘 염기성 무기 입자 15 중량부와 돼지 신장으로부터 제조된 탈세포된 세포외기질 분말 0.2 내지 10 중량부를 폴리락타이드-카프로락톤(168kDa, 90:10) 생분해성 고분자 90내지 99.8 중량부와 혼합하고 피브로넥틴 0.5% 얼음입자 기공 유도체를 이용하여 기공 표면에 피브로넥틴이 코팅된 다공성 생분해 고분자 지지체를 제조하였다. 제조된 지지체에 5×105 유도 만능 줄기세포를 이식 및 배양하고 3일 후 상술한 방법과 같이 탈세포 처리하여 기공 표면에 세포외기질이 코팅된 다공성 지지체를 제조하였다. 다공성 생분해 고분자 지지체는 2개월 동안 분해되었다. 제조된 지지체는 pH 중화효과를 보였고 염증 반응은 완전히 억제되었으며, 세포 독성은 나타나지 않았다. 또한, 우수한 세포부착능 및 조직재생능을 보였으며 고분자 지지체의 친수성과 압축 강도가 크게 향상되었다.
비교예 1
폴리락타이드-co-글라이콜라이드(40kDa, 50:50) 생분해성 고분자 단독으로 지지체를 제조하여 pH 변화, 염증 반응, 세포 독성 및 인장 강도를 측정하였다. 제조된 지지체는 기계적 물성이 매우 낮았다. 2주 이후 pH 3.7 이하의 강한 산성을 나타냈으며, 염증 반응 및 세포 독성은 매우 강하게 나타났다.
비교예 2
폴리락타이드-co-글라이콜라이드(100kDa, 50:50) 생분해성 고분자와 수산화마그네슘 염기성 무기 입자를 혼합하여 지지체를 제조하여 pH 변화, 염증 반응, 세포 독성 및 인장 강도를 측정하였다. 제조된 지지체는 기계적 물성이 크게 향상되었다. 2주 이후 pH 7.0 이상으로 높은 중화효과를 보였다. 염증 반응은 완전히 억제되었으며 세포 독성은 나타나지 않았지만, 조직 재생능의 향상 역시 관찰되지 않았다.
비교예 3
폴리L-락타이드(200kDa) 생분해성 고분자와 돼지 신장유래 세포외기질 물질을 혼합하여 지지체를 제조하여 pH 변화, 염증 반응, 세포 독성 및 인장 강도를 측정하였다. 제조된 지지체는 기계적 물성이 약간 향상되었다. 초기 pH는 7.2로 중성을 나타냈으며, 2주 이후 pH 4.0 이하의 강한 산성을 나타냈으며, 염증 반응 및 세포 독성은 매우 강하게 나타났다.
비교예 4
폴리락타이드-카프로락톤(30kDa, 75:25) 생분해성 고분자와 산화마그네슘 염기성 무기 입자 및 돼지 간유래 세포외기질 물질을 혼합하여 지지체를 제조하여 pH 변화, 염증 반응, 세포 독성 및 인장 강도를 측정하였다. 제조된 지지체는 기계적 물성이 약간 향상되었다. 2주 이후 pH는 7.0으로 중성을 나타냈으며, 염증 반응 및 세포 독성은 약하게 나타났다. 세포부착능 및 조직재생능은 약하게 향상되었다.
비교예 5
폴리카프로락톤(180kDa) 생분해성 고분자와 젤라틴 기공유도체를 혼합하여 기공 표면에 젤라틴이 코팅된 지지체를 제조하여 pH 변화, 염증 반응, 세포 독성 및 인장 강도를 측정하였다. 제조된 지지체는 기계적 물성은 변화가 없었다. 초기 pH는 7.2로 중성을 나타냈고, 2주 이후 pH 4.0 이하의 강한 산성을 나타냈으며, 염증 반응 및 세포 독성은 매우 강하게 나타났다.
비교예 6
폴리락타이드-co-글라이콜라이드(100kDa, 85:15) 생분해성 고분자 단독으로 지지체를 제조하고, 세포 이식 및 배양 후 탈세포 처리하여 세포외기질 물질이 코팅된 지지체를 제조하고 pH 변화, 염증 반응, 세포 독성 및 인장 강도를 측정하였다. 제조된 지지체는 기계적 물성은 변화가 없었다. 초기 pH는 7.2로 중성을 나타냈고, 2주 이후 pH 4.0 이하의 강한 산성을 나타냈으며, 염증 반응 및 세포 독성은 매우 강하게 나타났다.
비교예 7
폴리락타이드-co-글라이콜라이드 (40kDa, 50:50) 생분해성 고분자와 섬유아세포 성장인자를 포함하는 기공유도체를 혼합하여 지지체를 제조하고 pH 변화, 염증 반응, 세포 독성 및 인장 강도를 측정하였다. 제조된 지지체는 기계적 물성은 변화가 없었다. 초기 pH는 7.2로 중성을 나타냈고, 2주 이후 pH 4.0 이하의 강한 산성을 나타냈으며, 염증 반응 및 세포 독성은 매우 강하게 나타났다.
실시예와 비교예의 고분자 지지체의 구성을 표 2에 요약하고, 특성 평가 결과를 비교하기 위해 표 1에 요약하여 나타낸다.
구분 생분해성 고분자 벌크혼합 염기성 무기 입자 벌크혼합 세포외기질 표면코팅 기공유도체 표면코팅 세포외기질 세포활성물질
실시예 1 PLGA
(50:50, 40kDa)		 수산화마그네슘 돼지 신장 유래 콜라겐 0.5% - 앤지오포이에틴
실시예 2 PLGA
(75:25, 40kDa)		 산화마그네슘 돼지 폐 유래 히알루론산 2% - 골형성 단백질
실시예 3 PLGA
(50:50, 80kDa)		 리신올레익산-수산화마그네슘 쥐 신장 유래 피브로넥틴 0.5% - 간세포 성장인자
실시예 4 PLGA
(85:15, 100kDa)		 올레익산-수산화마그네슘 토끼 간 유래 라미닌 0.5% - 섬유아세포 성장인자
실시예 5 PLCL
(50:50, 60kDa)		 스테아린산-수산화마그네슘 돼지 신장 유래 젤라틴 5% - -
실시예 6 PLCL
(75:25, 30kDa)		 리신올레익산-산화마그네슘 돼지 간 유래 - 섬유아세포 유래 인슐린 유사 성장인자
실시예 7 PLGA
(65:35, 100kDa)		 스테아린산-산화마그네슘 토끼 심장 유래 - 연골세포 유래 신경 성장인자
실시예 8 PLLA
(200kDa)		 폴리락타이드-수산화마그네슘 돼지 폐 유래 - 혈관내피세포 유래 혈소판유래 성장인자
실시예 9 PCL
(180kDa)		 폴리락타이드-산화마그네슘 쥐 신장 유래 - 조골세포 유래 전환 성장인자
실시예 10 PDLLA
(350kDa)		 폴리락타이드-리신올레익산-수산화마그네슘 돼지 심장 유래 - 지방줄기세포 유래 -
실시예 11 PLCL
(75:25, 30kDa)		 폴리락타이드-스테아린산-수산화마그네슘 토끼 신장 유래 젤라틴 5% 섬유아세포 유래 섬유아세포 성장인자
실시예 12 PLGA
(50:50, 100kDa)		 폴리락타이드-수산화마그네슘 돼지 폐 유래 콘드로이틴 설페이트 2% 혈관내피 전구세포 유래 혈관내피 성장인자
실시예 13 PLGA
(50:50, 40kDa)		 리신올레익산-수산화마그네슘 쥐 신장 유래 헤파란 설페이트 5% 신장 전구세포 유래 혈소판유래 성장인자
실시예 14 PLLA
(200kDa)		 폴리락타이드-리신올레익산-산화마그네슘 돼지 간 유래 콜라겐 0.5% 골수줄기세포 유래 전환 성장인자
실시예 15 PLCL
(90:10, 168kDa)		 폴리락타이드-스테아린산-산화마그네슘 돼지 신장 유래 피브로넥틴 0.5% 유도 만능 줄기세포 유래 -
비교예 1 PLGA
(50:50, 40kDa)		 - - - - -
비교예 2 PLGA
(50:50, 100kDa)		 수산화마그네슘 - - - -
비교예 3 PLLA
(200kDa)		 - 돼지 신장 유래 - - -
비교예 4 PLCL
(75:25, 30kDa)		 산화마그네슘 돼지 간 유래 - - -
비교예 5 PCL
(180kDa)		 - - 젤라틴 5% - -
비교예 6 PLGA
(85:15, 100kDa)		 - - - 섬유아세포 유래 -
비교예 7 PLGA
(50:50, 40kDa)		 - - - - 섬유아세포 성장인자
구분 *pH 중성화 평가 염증반응 **세포부착능 **조직재생능 물 접촉각 압축 강도
실시예 1 1등급 완전 억제 ○ ○ 43 74
실시예 2 1등급 완전 억제 ○ ○ 46 77
실시예 3 1등급 완전 억제 ○ ○ 44 73
실시예 4 1등급 완전 억제 ○ ○ 44 72
실시예 5 1등급 완전 억제 ○ ○ 43 78
실시예 6 1등급 완전 억제 ○ ○ 45 72
실시예 7 1등급 완전 억제 ○ ○ 45 73
실시예 8 1등급 완전 억제 ○ ○ 42 72
실시예 9 1등급 완전 억제 ○ ○ 44 72
실시예 10 1등급 완전 억제 ○ ○ 43 74
실시예 11 1등급 완전 억제 ○ ○ 41 77
실시예 12 1등급 완전 억제 ○ ○ 42 75
실시예 13 1등급 완전 억제 ○ ○ 40 78
실시예 14 1등급 완전 억제 ○ ○ 43 75
실시예 15 1등급 완전 억제 ○ ○ 41 76
비교예 1 4등급 심함 × × 85 20
비교예 2 1등급 완전 억제 △ △ 80 72
비교예 3 4등급 심함 △ △ 51 30
비교예 4 1등급 완전 억제 △ △ 52 75
비교예 5 4등급 심함 △ △ 49 27
비교예 6 4등급 심함 △ △ 49 24
비교예 7 4등급 심함 × × 82 21
(*1등급: 2주 후 pH가 7.2-7.8 범위, 2등급: 2주 후 pH가 6.5-8.5 범위, 3등급: 2주 후 pH가 5.0-8.5 범위, 4등급: 2주 후 pH가 4 이하., **×: 30% 이하 세포부착, △: 30-50% 세포부착, ○: 50-80% 세포부착., ***×: 30% 이상 세포사멸, △: 10-30% 세포사멸, ○: 90% 이상 세포증식)

Claims (19)

  1. 염기성 무기 입자, 동물 조직 또는 세포 유래 제1 세포외기질 및 생분해성 고분자를 포함하는 다공성 구조체; 및
    상기 다공성 구조체의 기공 내벽 상에 구비된 제2 세포외기질 코팅층을 포함하고,
    상기 제2 세포외기질 코팅층은 상기 다공성 구조체에 세포를 직접 배양한 후 탈세포화하여 형성된 것인, 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 세포외기질 코팅층은 섬유아세포, 혈관내피세포, 상피세포, 연골세포, 조골세포, 평활근세포, 심근세포, 간세포, 신경세포, 척추 추간판세포, 혈액생성내피세포, 혈관내피 전구세포, 신장 전구세포, 췌장 전구세포, 신경계 전구세포, 심장 전구세포, 지방유래 줄기세포, 골수유래 줄기세포, 제대혈 줄기세포, 유도 만능 줄기세포 및 배아줄기세포로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 세포를 상기 다공성 구조체에 직접 배양한 후 탈세포화하여 형성된 것인, 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 염기성 무기 입자는 알칼리 금속 입자, 알칼리 토금속 입자, 알칼리 금속의 수산화물, 알칼리 토금속의 수산화물, 알칼리 금속의 산화물, 및 알칼리 토금속의 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 입자인 것인, 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속은 리튬(Li), 베릴늄(Be), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 루비듐(Rb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 세슘(Cs), 프란슘(Fr) 또는 라듐(Ra)인 것인, 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 염기성 무기 입자는 수산화리튬, 수산화베릴륨, 수산화나트륨, 수산화마그네슘, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 수산화루비듐, 수산화스트론튬, 수산화바륨, 수산화세슘, 수산화프란슘, 수산화라듐, 산화마그네슘, 산화나트륨, 산화리튬, 산화나트륨, 산화망간, 산화칼륨, 산화칼슘, 산화바륨, 산화세슘, 산화라듐, 황산마그네슘, 염화마그네슘, 탄산마그네슘, 브롬화마그네슘, 스테아린산마그네슘, 과염소산마그네슘, 시트르산마그네슘, 인산마그네슘, 질산마그네슘, 질화마그네슘, 요오드화마그네슘, 아세트산마그네슘, 마그네슘에톡시드, 불화마그네슘, 수소화마그네슘, 망간 모노퍼록시프탈레이트, 수산화붕소마그네슘, 규화마그네슘, 붕소화마그네슘, 알루민산마그네슘, 마그네슘메틸레이트, 마그네슘메탈로시아닌, 살리실산마그네슘, 헥사플루오로규산마그네슘, 스트루브석(Struvite), 훈타이트(Huntite), 휘틀록석(Whitlockite), 브레이자이트(Bredigite), 돌로마이트(Dolomite), 탄산칼슘, 형석(Fluorspar), 인산삼석회(tricalcium phosphate) 및 수산화인회석(Hydroxyapatite)으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인, 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 염기성 무기 입자는 카프릴릭산, 카프릭산, 라우릭산, 미리스트올레산, 팔미톨레익산, 사피에닉산, 올레익산, 엘라이드산(elaidic acid), 박센산, 리놀레익산, 리시놀레산(ricinoleic acid), 리놀렐라이드산(linolelaidic acid), a-리놀렌산(a-linolenic acid), 아라키돈산, 에이코사펜타에노산, 에루식산, 팔미테이트, 스테아린산, DHA, 옥타테카노익산, 코코넛오일, 팜오일, 목화오일, 말씨눈오일, 콩오일, 올리브오일, 옥수수오일, 해바라기오일, 홍화오일, 대마오일 및 카놀라오일으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 지방산으로 표면개질된 것인, 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 염기성 무기 입자는 폴리-L-락타이드, 폴리-D-락타이드, 폴리-D,L-락타이드, 폴리글라이콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리-L-락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리-D-락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리-D,L-락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리-L-락타이드-co-카프로락톤, 폴리-D-락타이드-co-카프로락톤, 폴리-D,L-락타이드-co-카프로락톤, 폴리글라이콜라이드-co-카프로락톤, 폴리다이옥산온, 폴리트리메틸렌카보네이트, 폴리글라이콜라이드-co-다이옥산온, 폴리아미드에스터, 폴리펩티드, 폴리오르쏘에스터, 폴리말레산, 폴리포스파젠, 폴리안하이드라이드, 폴리세바식안하이드라이드, 폴리수산화알카노에이트, 폴리수산화부틸레이트 및 폴리시아노아크릴레이트로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자로 표면 개질된 것인, 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 생분해성 고분자는 폴리락타이드, 폴리글라이콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리락타이드-co-카프로락톤, 폴리글라이콜라이드-co-카프로락톤, 폴리다이옥산온, 폴리다이옥판온, 폴리트리메틸렌카보네이트, 폴리글라이콜라이드-co-다이옥산온, 폴리아미드에스터, 폴리펩티드, 폴리올쏘에스터, 폴리말레산, 폴리안하이드라이드, 폴리세바식안하이드라이드, 폴리수산화알카노에이트, 폴리수산화부틸레이트 및 폴리시아노아크릴레이트로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인, 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 염기성 무기 입자의 입자 크기는 1 nm 내지 1 mm의 범위인 것인, 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 다공성 구조체 전체 100 중량부에 대하여, 상기 염기성 무기 입자는 1 내지 99 중량부, 상기 동물 조직 또는 세포 유래 제1 세포외기질은 1 내지 99 중량부 및 상기 생분해성 고분자는 1 내지 99 중량부 범위로 포함되는 것인, 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체.
  13. 제1항, 제3항 내지 제9항, 제11항, 및 제12항 중 어느 하나의 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체를 포함하는, 생체 이식물.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 생체 이식물은 조직 재생용 지지체, 스텐트, 수술용 봉합사, 바이오 나노 섬유, 하이드로젤, 바이오 스폰지, 핀, 나사, 막대, 임플란트 또는 의료용품인 것인, 생체 이식물.
  15. (a) 염기성 무기 입자, 동물 조직 또는 세포 유래 제 1 세포외 기질, 및 생분해성 고분자가 유기 용매에 용해 또는 현탁된 용액에, 얼음 입자 상의 기공 유도체를 분산시켜 유무기 복합 고분자 용액을 제조하는 단계;
    (b) 상기 기공 유도체가 제거되도록 유무기 복합 고분자 용액을 동결 건조하여 다공성 구조체를 제조하는 단계;
    (c) 상기 다공성 구조체에 세포를 배양하고, 탈세포 처리하여, 기공 내벽에 제2 세포외기질 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는, 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체의 제조방법.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서,
    상기 기공 유도체는 콜라겐, 젤라틴, 엘라스틴, 실크, 케라틴, 피브리노겐, 히알루론산, 알지네이트, 덱스트란, 콘드로이틴 설페이트, 헤파란 설페이트, 케라탄 설페이트, 덱스트란 설페이트, 피브로넥틴 및 라미닌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 세포외기질 기반의 천연고분자를 포함하는 얼음입자인 것인, 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체의 제조방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 다공성 구조체에 세포를 배양하는 것은 상기 다공성 구조체를 세포 배양액에 담지하여 세포를 배양하는 것이고,
    상기 세포 배양액은 앤지오포이에틴(angiopoietin), 골형성 단백질(bone morphogenic protein, BMP), 과립구 콜로니 자극인자(granulocyte colony stimulating factor, G-CSF), 과립구 대식세포 콜로니 자극인자(granulocyte macrophage colony-stimulating factor, GM-CSF), 표피 성장인자(epidermal growth factor, EGF), 에프린(ephrin), 적혈구 생성 촉진인자(erythropoietin), 섬유아세포 성장인자(fibroblast growth factor, FGF), 간세포 성장인자(hepatocyte growth factor, HGF), 인슐린 유사 성장인자(insulin-like growth factor, IGF), 케라틴세포 성장인자(keratinocyte growth factor, KGF), 신경 성장인자(nerve growth factor, NGF), 태반 성장인자 (placental growth factor, PGF), 혈소판유래 성장인자(platelet-derived growth factor, PDGF), 전환 성장인자(transforming growth factor, TGF), 종양 괴사인자(tumor necrosis factor-alpha, TNF-α) 및 혈관내피 성장인자(vascular endothelial growth factor, VEGF) 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인, 유무기 복합-다공성 생분해성 고분자 지지체의 제조방법.
  19. 삭제
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210156465A (ko) * 2020-06-18 2021-12-27 권순창 에어 마스크 필터 및 그 제조방법

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019099685A1 (en) * 2017-11-15 2019-05-23 Rutgers, The State University Of New Jersey Biodegradable hybrid inorganic nanoscaffolding materials and methods of use and manufacture thereof
CA3103823A1 (en) * 2018-06-14 2019-12-19 Figene, Llc Use of fibroblasts and/or modified fibroblasts for three dimensional tissue printing
KR102428870B1 (ko) 2018-07-10 2022-08-04 차의과학대학교 산학협력단 표면이 개질된 염기성 세라믹 입자 및 골 형성 인자를 포함하는 생체 이식물 및 이의 제조방법
KR20200006457A (ko) * 2018-07-10 2020-01-20 차의과학대학교 산학협력단 표면이 개질된 염기성 세라믹 입자 및 골 형성 인자를 포함하는 생체 이식물 및 이의 제조방법
CN109260521A (zh) * 2018-10-16 2019-01-25 广州润虹医药科技股份有限公司 一种可降解人工骨及其制备方法
CN110585481B (zh) * 2019-08-28 2021-12-17 华南师范大学 一种针对脊柱损伤修复的纳米氢氧化镁区域性涂布聚乳酸-己内酯支架的制备及应用
KR102248030B1 (ko) * 2019-09-06 2021-05-06 차의과학대학교 산학협력단 표면 개질된 무기 나노입자 및 생분해성 고분자를 포함하는 생체이식물, 및 이의 제조방법
CN111514372B (zh) * 2020-04-17 2022-04-22 上海交通大学医学院附属第九人民医院 CaCO3/MgO纳米复合物及其在骨修复中的应用
CN112972773B (zh) * 2021-02-04 2022-03-08 深圳先进技术研究院 一种生物活性骨用复合材料及其制备方法和应用
KR20220126005A (ko) * 2021-03-08 2022-09-15 차의과학대학교 산학협력단 생리활성물질을 포함하는 생분해성 고분자 지지체 및 이의 제조방법
CN113827777A (zh) * 2021-09-26 2021-12-24 青岛大学附属医院 一种三维多孔复合支架材料及其制备方法
CN113969048B (zh) * 2021-10-15 2023-05-26 万华化学集团股份有限公司 一种生物基、阻燃耐磨型聚碳酸酯复合材料及其制备方法和应用
KR102624211B1 (ko) * 2021-11-17 2024-01-12 성균관대학교산학협력단 표면 개질된 무기 나노 입자 및 이의 제조 방법
WO2023101034A1 (ko) * 2021-11-30 2023-06-08 주식회사 엘앤씨바이오 인체 이식을 위한 3d 프린팅 구조체 및 그 제조방법
CN115227879B (zh) * 2022-09-15 2023-01-06 北京天星博迈迪医疗器械有限公司 一种用于可降解关节球囊的组合物及其应用、一种可降解关节球囊及其制备方法
CN116059451A (zh) * 2023-02-20 2023-05-05 青岛大学 一种具有三维多孔结构的气凝胶人工皮肤及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101056069B1 (ko) 2008-10-13 2011-08-10 아주대학교산학협력단 동물조직 분말을 이용한 다공성 3차원 지지체의 제조방법
KR101141547B1 (ko) 2009-12-30 2012-05-03 차의과학대학교 산학협력단 구조틀 표면 상에 히아루론산 또는 그의 염 및 피브리노오겐이 코팅되어 형성된 코팅층을 포함하는 조직재생용 구조체
KR101324170B1 (ko) 2010-09-16 2013-11-05 한국과학기술연구원 표면 개질된 금속 입자 및 생분해성 고분자를 포함하는 생체 이식물, 이의 염증 억제용으로서의 용도 및 그 제조 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210156465A (ko) * 2020-06-18 2021-12-27 권순창 에어 마스크 필터 및 그 제조방법
KR102466228B1 (ko) 2020-06-18 2022-11-10 권순창 에어 마스크 필터 및 그 제조방법

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