KR101927707B1 - 다공성 실로 제작된 시트를 이용한 세포지지체 제조방법 - Google Patents

다공성 실로 제작된 시트를 이용한 세포지지체 제조방법 Download PDF

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Abstract

다공성 실로 제작된 다공성 시트를 이용한 세포지지체 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 세포지지체 제조방법은, (a) 수용성 물질과 비수용성 물질이 혼합된 다공성 실을 이용하여 다공성 시트를 제작하는 단계; 및 (b) 상기 다공성 시트를 미리 지정된 직경을 갖는 봉에 말아 주는 롤링 공정을 통해 도관 형태 세포지지체를 제조하는 단계를 포함하되, 상기 도관 형태 세포지지체의 제조 이후 침출 공정을 통해 상기 다공성 실의 제1 기공을 만들어 주어 상기 도관 형태 세포지지체의 기공률을 증가시킬 수 있다.

Description

다공성 실로 제작된 시트를 이용한 세포지지체 제조방법{Scaffold fabrication method using sheet manufactured with porous filament}
본 발명은 세포지지체 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다공성 실로 제작된 시트를 이용한 세포지지체 제조방법에 관한 것이다.
손상된 장기나 기능을 상실한 피부 등의 세포를 배양하여 복원하는 조직공학은 지난 몇 년간 상당한 주목을 받고 있으며 광범위한 생명공학 내에서 더 유망한 도메인 중 하나로 분류되고 있다. 이러한 조직공학은 조직 재생을 위한 학문분야로서, 손상된 세포조직을 체외에서 세포 배양을 통해 인공적으로 조직을 만들어 이식하는 것을 목적으로 하고 있다.
조직공학에서 세포 배양 시 세포집 역할을 하는 세포지지체(scaffold)는 조직 재생을 위한 세포 배양, 증식, 분열을 목적으로 하고 있는 중요한 아이템이다.
이러한 세포지지체는 인체 내에 이식해야 하므로 조직의 생체적합성, 생분해성인 재료를 사용하여 제작될 필요가 있다. 또한, 세포지지체는 영양분 공급과 노폐물 배출을 위한 높은 다공성과 세포 성장에 있어 적절한 기공 크기, 세포 부착이 용이하도록 하는 높은 표면적이 요구되며, 구조적 강도 역시 요구되고 있다.
현재 혈관 재생이나 신경 재생 연구는 기초적인 조직 재생실험에 초점이 맞추어져 있다. 이러한 이유로 조직 재생에 사용되는 혈관용 세포지지체나 신경재생용 세포지지체는 외부에서 재생되는 조직이 안쪽으로 들어오는 것을 방지하고, 조직이 세포지지체 안쪽으로 재생될 수 있도록 기계적 강성이 요구되며, 산소 또는 영양분이 투과하도록 하는 다공성 구조를 필요로 한다.
한국공개특허 10-2006-0097806호 (다공성 나노섬유 및 그의 제조방법)
본 발명은 다공성 실을 이용하여 시트(sheet)를 제작하여 실과 실 사이의 기공뿐만 아니라 실 자체의 기공을 활용하여 세포지지체의 기공률, 기공의 크기, 기공의 모양 등을 조절할 수 있는 다공성 실로 제작된 시트를 이용한 세포지지체 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 도관 형태의 세포지지체 제작 시 기공률 혹은 분해속도가 다른 계층 구조를 갖도록 하거나 하나의 시트에 대해서도 기공률이 가변되도록 할 수 있는 다공성 실로 제작된 시트를 이용한 세포지지체 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 수용성 물질과 비수용성 물질이 혼합된 다공성 실을 이용하여 다공성 시트를 제작하는 단계; 및 (b) 상기 다공성 시트를 미리 지정된 직경을 갖는 봉에 말아 주는 롤링 공정을 통해 도관 형태 세포지지체를 제조하는 단계를 포함하되, 상기 도관 형태 세포지지체의 제조 이후 침출 공정을 통해 상기 다공성 실의 제1 기공을 만들어 주어 상기 도관 형태 세포지지체의 기공률을 증가시킨 것을 특징으로 하는 다공성 시트를 이용한 세포지지체 제조방법이 제공된다.
상기 단계 (a)는 상기 다공성 실로 이루어진 씨실과 날실을 서로 교차시키는 직조 방식으로 상기 다공성 시트를 제작하되, 상기 도관 형태 세포지지체의 기공률은 상기 제1 기공과 직조 과정에서 상기 씨실과 상기 날실 사이에 생성된 제2 기공의 조합에 의해 변화될 수 있다.
상기 씨실의 위치에 따라 상기 수용성 물질의 함량이 높은 다공성 실을 사용하여 상기 다공성 시트가 세로 방향으로 기공률이 점차 증가하도록 할 수 있다.
상기 단계 (b)는 상기 다공성 시트의 섬유다발이 세로로 배치된 경우 상기 봉을 세로 방향으로 배치한 상태에서 상기 다공성 시트를 롤링하며, 상기 도관 형태 세포지지체는 상기 섬유다발이 도관의 축 방향과 평행하게 배치되는 패턴이 형성될 수 있다.
상기 단계 (b)는 상기 다공성 시트의 섬유다발이 세로로 배치된 경우 상기 봉을 가로 방향으로 배치한 상태에서 상기 다공성 시트를 롤링하며, 상기 도관 형태 세포지지체는 상기 섬유다발이 도관의 축 방향과 수직하게 배치되는 패턴이 형성될 수 있다.
상기 단계 (a)는 복수 회 수행되어 복수의 다공성 시트를 제작하되, 상기 복수의 다공성 시트 각각의 제작에 사용된 다공성 실의 기공 크기가 상이하여 상기 복수의 다공성 시트는 상이한 기공률을 가지며, 상기 단계 (b)는 상이한 기공률을 가지는 상기 복수의 다공성 시트를 적층시켜 상기 도관 형태 세포지지체가 층별로 기공률이 다른 계층구조를 갖게 할 수 있다.
상기 도관 형태 세포지지체는 동맥 혈관 재생용 세포지지체로 적용될 수 있다.
상기 단계 (a)는 복수 회 수행되어 복수의 다공성 시트를 제작하되, 상기 복수의 다공성 시트 각각의 제작에 사용된 다공성 실은 체내에서 분해속도가 상이한 생분해성 고분자로 이루어지며, 상기 단계 (b)는 분해속도가 빠른 생분해성 고분자로 이루어진 다공성 시트를 내층으로 하고 분해속도가 느린 생분해성 고분자로 이루어진 다공성 시트를 외층으로 하는 계층구조를 갖도록 상기 도관 형태 세포지지체를 제조할 수 있다.
상기 내층에는 PLGA로 이루어진 다공성 실로 제작된 다공성 시트가 이용되고, 상기 외층에는 PCL로 이루어진 다공성 실로 제작된 다공성 시트가 이용될 수 있다.
상기 단계 (a)는 편물기를 이용하여 편물 방식으로 상기 다공성 시트를 제작하되, 상기 도관 형태 세포지지체의 기공률은 상기 제1 기공과 편물 과정에서 제2 기공의 조합에 의해 변화될 수 있다.
상기 다공성 실은, 수용성 파우더와 비수용성 파우더를 혼합한 혼합파우더를 디스펜서에 투입하는 단계; 히팅 챔버를 통해 혼합파우더를 소정 온도로 가열하는 단계; 상기 디스펜서의 노즐을 통해 제1 혼합 필라멘트를 토출시키는 단계; 제1 혼합 필라멘트의 양단을 잡아당기는 스트레칭 공정을 수행하여 상기 다공성 실을 제작하는 단계를 통해 제작될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다공성 실을 이용하여 시트를 제작하여 실과 실 사이의 기공뿐만 아니라 실 자체의 기공을 활용하여 세포지지체의 기공률, 기공의 크기, 기공의 모양 등을 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 도관 형태의 세포지지체 제작 시 기공률 혹은 분해속도가 다른 계층 구조를 갖도록 하거나 하나의 시트에 대해서도 기공률이 가변되도록 할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 실을 제조하는 방법을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 실의 제조방법의 순서도,
도 3은 스트레칭 공정 전후와 PEO 리칭 전후의 SEM 이미지,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 시트의 제조 방법을 나타낸 도면이고, 도 5는 리칭 전후 다공성 시트의 이미지를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 시트를 이용하여 제조된 도관 형태 세포지지체의 패턴을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 시트를 이용한 기공률이 다른 계층구조를 갖는 도관 형태 세포지지체 제조 방법을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시에에 따른 다공성 시트를 이용한 분해속도가 다른 계층구조를 갖는 도관 형태 세포지지체 제조 방법을 나타낸 도면,
도 9는 기공률이 변화되는 다공성 시트를 나타낸 도면,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다공성 시트의 제작 방법을 나타낸 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 실을 제조하는 방법을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 실의 제조방법의 순서도이며, 도 3은 스트레칭 공정 전후와 PEO 리칭 전후의 SEM 이미지이다.
도 1에는 디스펜서(110), 히팅 챔버(120), 노즐(115), 제1 혼합 필라멘트(10), 제2 혼합 필라멘트(20)가 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 실 제조 방법에 의하면, 물에 용해되는 물질과 물에 용해되지 않는 물질을 적절히 혼합하여 필라멘트를 제조한 후 스트레칭(stretching) 공정을 통해 그 직경을 줄여주어 세포지지체 제조에 활용하기 위한 시트(sheet) 제작에 활용 가능한 다공성 실을 제조하는 것을 특징으로 한다.
수용성 물질(water soluble material)과 비수용성 물질(non-water soluble material)을 소정 비율로 혼합한다(단계 S210). 여기서, 수용성 물질은 PEO(polyethylene oxide) 파우더이고, 비수용성 물질은 PCL(polycaprolactone) 파우더일 수 있다. 그리고 PCL 파우더의 크기는 예컨대 100~180μm이고, PEO 파우더의 크기는 예컨대 180~250μm일 수 있다.
PCL 파우더와 PEO 파우더의 혼합 비율은 예를 들어 PCL 파우더보다 PEO 파우더가 높은 중량 백분율을 가지도록 할 수 있다. 예컨대, PCL 파우더와 PEO 파우더의 혼합 비율은 1:3 wt% 일 수 있으며, 일정 시간(예. 하루) 동안 교반할 수 있다.
교반된 파우더(즉, 혼합파우더)는 디스펜서(110)에 투입된다(단계 S220).
디스펜서(110)는 몸체 주변에 히팅 챔버(120)가 설치되어 있어, 상부 입구를 통해 투입된 물질(혼합파우더)에 대해 열을 가한다(단계 S230). 본 실시예에서 히팅 챔버(120)에 의해 가열되는 온도는 대략 90℃일 수 있다.
혼합파우더는 히팅 챔버(120)를 통과한 후 액체상태가 되어 디스펜서(110)의 하부에 설치된 소정 직경의 토출구를 갖는 노즐(115)을 통해 토출됨으로써 제1 혼합 필라멘트(10)가 제작된다(단계 S240). 제1 혼합 필라멘트(10)는 PCL과 PEO가 혼재되어 있는 필라멘트로서, 본 명세서에서는 PCL/PEO 필라멘트로 칭해질 수도 있다.
제1 혼합 필라멘트(10)의 직경은 노즐(115)의 토출구 직경에 상응하여 결정된다. 노즐 제작과 관련된 기구적인 제약으로 인해 그 직경은 평균적으로 350μm의 크기를 가질 수 있다. 이러한 제1 혼합 필라멘트(10)의 경우 다공성 세포지지체 제조에 이용되기에는 다소 큰 직경을 가지고 있다.
따라서, 본 실시예에서는 제1 혼합 필라멘트(10)에 대해 양측에서 잡아당기는 스트레칭(stretching) 공정을 수행한다(단계 S250). 스트레칭 공정을 통해 제1 혼합 필라멘트(10)로부터 평균 100μm의 직경을 가지는 제2 혼합 필라멘트(20)가 제작될 수 있다(단계 S260). 제2 혼합 필라멘트(20) 역시 PCL과 PEO가 혼재되어 있는 필라멘트로서, PEO 리칭(leaching) 공정(침출 공정)을 통해 다수의 기공(pore) 형태가 형성된 다공성 실로서 기능할 수 있게 된다. 여기서, PEO 리칭 공정은 다공성 실 자체에 대해서 수행되거나 혹은 이후 설명할 다공성 실로 제작된 직물 시트 및/또는 편물 시트, 혹은 시트로 제작된 세포지지체에 대해 수행될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 스트레칭 공정에 의해 나타나는 필라멘트의 형상 변화를 관찰하기 위해 SEM을 이용하여 관찰된 표면 형상이 도시되어 있다. 스트레칭을 하지 않은 PCL/PEO 필라멘트(즉, 제1 혼합 필라멘트(10))는 앞서 설명한 필라멘트 제작공정(단계 S210~S240)으로 인해 평균 350μm의 직경을 갖는 것으로 확인되었다(① 참조). 그리고 스트레칭 공정을 통해 제작된 PCL/PEO 필라멘트(즉, 제2 혼합 필라멘트(20))는 110μm의 직경을 갖는 것으로 확인되었다(③ 참조).
또한, 스트레칭 공정을 통해 제작된 PCL/PEO 필라멘트(즉, 제2 혼합 필라멘트(20))의 PEO 리칭 후 이미지(④ 참조)에서 볼 수 있듯이 수 μm의 PCL 필라멘트가 섬유다발처럼 엉켜있는 현상을 확인할 수 있어, 스트레칭 공정이 보다 많은 기공(pore) 형태를 형성하는데 영향을 준 것을 확인할 수 있었다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 시트의 제조 방법을 나타낸 도면이고, 도 5는 리칭 전후 다공성 시트의 이미지를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 다공성 시트(100)는 전술한 다공성 실로 이루어진 씨실(weft)과 날실(warp)을 서로 교차시키는 직조(weaving) 방식으로 만들어진 시트이다. 다공성 시트(100)는 수작업으로 직조되거나 혹은 공지의 직조기를 이용하여 직조될 수 있다.
다공성 시트(100)를 구성하는 씨실과 날실이 다공성 실로 이루어져 있기 때문에, 다공성 실이 갖고 있는 제1 기공뿐만 아니라 직조 과정에서 씨실과 날실 사이에 생성된 제2 기공에 의해서도 다공성 시트(100)의 기공률이 달라질 수 있다.
도 5를 참조하면, PCL/PEO 필라멘트인 다공성 실로 다공성 시트(100)가 제작된 경우 PEO 리칭 이전과 이후의 SEM 이미지가 도시되어 있다.
PEO 리칭 이전의 (a)에서는 씨실과 날실 부분에 기공이 없지만, PEO 리칭 이후의 (b)에서는 씨실 및 날실 자체에 다수의 기공이 생성되어 있음을 확인할 수 있다.
조직공학에서는 세포지지체의 기공률, 기공의 크기, 기공의 모양과 같은 다양한 기공 속성이 세포 증식 및 분화에 영향을 미치게 된다. 또한, 재료의 분해 속도 또한 세포거동에 영향이 있다. 이러한 특징을 이용하여 기공 속성 혹은 분해 속도를 조절할 수 있는 세포지지체를 다공성 시트를 이용하여 제조하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 시트를 이용하여 제조된 도관 형태 세포지지체의 패턴을 나타낸 도면이다.
다공성 시트를 미리 지정된 직경을 갖는 봉에 말아 주는 롤링 공정을 통해 도관 형태 세포지지체를 제조한다. 이 때 다공성 시트가 봉에 롤링되는 방향에 따라 도관 형태 세포지지체의 패턴이 달라질 수 있다.
이하에서는 도면에 예시된 것과 같이 다공성 시트(100)에서 다공성 실로 이루어진 섬유다발이 세로로 배치된 경우를 가정한다.
도 6의 (a)를 참조하면, 봉(200a)을 가로 방향으로 배치한 상태에서 A 화살표를 따라 다공성 시트(100)를 말아줄 수 있다. 이 경우 도관 형태 세포지지체(300a)에는 섬유다발이 도관의 축 방향과 수직하게 배치되는 패턴이 형성될 수 있다.
도 6의 (b)를 참조하면, 봉(200b)을 세로 방향으로 배치한 상태에서 B 화살표를 따라 다공성 시트(100)를 말아줄 수 있다. 이 경우 도관 형태 세포지지체(300b)에는 섬유다발이 도관의 축 방향과 평행하게 배치되는 패턴이 형성될 수 있다.
도관 형태 세포지지체(300a, 300b)에서는 패턴의 방향에 따라 분화 및 증식이 달라질 수 있다. 예컨대 신경은 근위 쪽에서부터 말단으로 재생이 되는데, 신경세포의 진행방향과 수평인 패턴, 즉 도관의 축 방향과 나란한 패턴이 신경 재생이 긍정적인 영향이 있을 수 있다.
따라서, 세포지지체를 적용하고자 하는 부위에 따라 적합한 방향의 패턴을 제조할 필요가 있으며, 본 실시예에서는 적용부위에 상응하는 방향의 패턴을 갖는 세포지지체의 제조가 가능하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 시트를 이용한 기공률이 다른 계층구조를 갖는 도관 형태 세포지지체 제조 방법을 나타낸 도면이다.
다공성 시트를 만들 때 사용하는 다공성 실의 종류에 따라 다공성 시트의 기공률를 조절할 수 있다. 예컨대, 기공의 크기가 큰 다공성 실을 이용할 경우에는 다공성 시트의 기공률이 증가할 수 있다.
이처럼 기공률이 상이한 다공성 시트들(100a, 100b, 100c)을 이용하여 도관 형태 세포지지체(310)를 제작함으로써, 각각의 층이 기공률이 다른 층으로 도관 제작이 가능하게 된다.
이처럼 기공률이 다른 계층구조를 갖는 도관 형태 세포지지체(310)는 벽이 각각 다른 조직으로 되어 있는 동맥 혈관 재생용 세포지지체로서 적용이 가능하다. 이는 동맥 혈관은 외막, 중막, 내막이 각각 다른 세포로 이루어져 있어, 층별로 각각 다른 세포를 잘 성장시킬 수 있는 특성을 갖는 세포지지체가 요구되기 때문이다.
도 8은 본 발명의 일 실시에에 따른 다공성 시트를 이용한 분해속도가 다른 계층구조를 갖는 도관 형태 세포지지체 제조 방법을 나타낸 도면이다.
체내에서 분해속도가 다른 재료를 이용함으로써 층별로 분해속도가 다른 세포지지체 제작이 가능할 수 있다.
체내에서 분해속도가 다른 생분해성 고분자로는 PLA, PCL, PLGA 등이 있을 수 있다. 이들 고분자는 체내에서 분해가 되면 분해된 자리가 기공으로 남고 세포가 성장할 수 있는 공간이 생기게 된다.
예를 들어, 체내에서 2주일 후 분해되는 PLGA와 수개월 걸리는 PCL로 이루어진 다공성 시트(100d, 100e)를 이용하여 2층 구조의 도관 형태 세포지지체(320)를 제작할 수 있다. 이 경우 분해속도가 빠른 PLGA로 이루어진 제1 다공성 시트(100d)가 내층이 되고, 분해속도가 느린 PCL로 이루어진 제2 다공성 시트(100e)가 외층이 되도록 한다.
세포지지체(320)를 체내에 삽입하면 외층을 이루는 PCL에 의해 외형은 유지되며, 내층을 이루는 PLGA가 분해되면서 형성된 기공으로 세포가 증식 및 분화할 수 있게 된다.
도 9는 기공률이 변화되는 다공성 시트를 나타낸 도면이다.
직조 방식으로 다공성 시트를 제작할 때 씨실과 날실을 그 위치에 따라 기공률이 다른 다공성 실을 이용함으로써 하나의 시트에서도 기공률이 위치에 따라 변화되게 할 수 있다.
도 9의 (a)를 참조하면, 아래에서 위 방향으로 기공률이 점차 증가하는 다공성 시트(100f)가 예시되어 있다.
날실의 경우에는 세로 방향으로 놓여지기 때문에 날실을 이용하여 기공률을 조절하기는 어렵다. 하지만, 씨실의 경우에는 가로 방향으로 놓여지기 때문에, PEO 함량을 높인 실을 단계적으로 씨실로 사용함으로써, 기공률이 점차 증가하는 다공성 시트(100f)를 제작할 수 있다.
즉, 제1 구역(110a)에서는 PEO 함량이 K1%이고, 제2 구역(110b)에서는 PEO 함량이 K2%이며, 제3 구역(110c)에서는 PEO 함량이 K3%인 다공성 실로 이루어진 씨실을 이용함으로써 제1 구역(110a), 제2 구역(110b), 제3 구역(110c)에서의 기공률이 달라지게 할 수 있는 것이다. 만약 K1<K2<K3 인 경우 도면에 예시된 것과 같이 제1 구역(110a), 제2 구역(110b), 제3 구역(110c) 순으로 기공률이 점차 증가할 수 있을 것이다.
도 9의 (b)를 참조하면, 날실의 직조 위치를 다르게 하여 다양한 패턴을 가지는 다공성 시트의 제작이 가능함을 확인할 수 있다.
날실을 씨실과 교차시킬 때 날실을 씨실 사이사이에 넣어 직조하는 것이 아니라 2~3개 정도의 씨실을 지나간 후 직조하는 형식으로, 다양한 패턴을 가지게 할 수 있다. 이러한 방법으로 직조하게 되면, 씨실과 날실이 교차되는 부분 없이 길게 직조될 수 있어, 다공성 시트의 섬유다발 패턴이 세로 방향으로 길게 만들어지면서 세포 증식 및 분화에 긍정적인 영향을 줄 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다공성 시트의 제작 방법을 나타낸 도면이다.
도 10의 (a)에는 편물기를 이용한 다공성 시트 제작 방법이 도시되어 있고, 도 10의 (b)에는 편물 방식으로 제작된 다공성 시트를 이용한 도관 형태 세포지지체의 제조 방법이 도시되어 있다.
편물기를 이용한 편물 방식으로 다공성 시트를 제작하는 경우, 원하는 기공률을 가지는 다공성 시트의 제작이 가능하다. 따라서, 다공성 시트를 구성하는 다공성 실의 기공률과 편물기의 설정치 조절에 따른 기공률 조절이 복합적으로 조합되어 다양한 기공률을 가지는 다공성 시트가 제작될 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 편물기는 편침(바늘)에 다공성 실이 공급되고, 다공성 실로 편침이 루프(코)를 만들며, 이 코를 세로 및 가로방향으로 연결하여 편포를 생산하는 기계이며, 그 종류, 작동 원리, 편성 주기 등과 같이 편물기에 대한 기본적인 기술은 관련 기술분야의 당업자에게 용이한 기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
편물기를 이용하여 제작된 다공성 시트는 세포지지체 제작이 이용될 때, 기공 연결성이 우수하며 세포가 안쪽으로 성장할 수 있도록 하는 유리한 환경을 제공해 줄 수 있다. 또한, 본 실시예에서와 같이 다공성 실을 이용할 경우 다공성 시트 자체가 가지는 추가적인 기공으로 인해 세포 부착 및 증식에 유리하고, 조직의 재생에 긍정적인 영향을 줄 수 있다.
편물 방식으로 제작된 다공성 시트를 이용한 세포지지체의 경우 골 재생에 이용될 수 있다. 골 재생의 경우 신경 재생에 비해 기공의 크기 제한이 적어 편물 방식으로 제작된 다공성 시트가 다공성 실로 제작된 경우 우수한 성능이 배가 될 수 있을 것이다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 디스펜서 120: 히팅 챔버
115: 노즐 10: 제1 혼합 필라멘트
20: 제2 혼합 필라멘트
100, 100a~100f: 다공성 시트 300a, 300b, 310, 320: 세포지지체

Claims (11)

  1. (A1) 수용성 파우더와 비수용성 파우더를 혼합한 혼합파우더를 디스펜서에 투입하는 단계;
    (A2) 히팅챔버를 통해 혼합파우더를 소정 온도로 가열하는 단계;
    (A3) 상기 디스펜서의 노즐을 통해 제1 혼합 필라멘트를 토출시키는 단계;
    (A4) 상기 제1 혼합 필라멘트의 양단을 잡아당기는 스트레칭 공정을 수행하여 연신되고 상기 제1 혼합 필라멘트에 비해 작은 직경을 갖는 제2 혼합 필라멘트를 제작하는 단계;
    (a) 수용성 물질과 비수용성 물질이 혼합된 상기 제2 혼합 필라멘트를 이용하여 다공성 시트를 제작하는 단계; 및
    (b) 상기 다공성 시트를 미리 지정된 직경을 갖는 봉에 말아 주는 롤링 공정을 통해 도관 형태 세포지지체를 제조하는 단계를 포함하되,
    상기 제2 혼합 필라멘트는 침출 공정을 통해 상기 수용성 파우더가 제거되어 다수의 제1 기공이 형성된 다공성 실로서 기능하며,
    상기 침출 공정은 상기 단계 (a)에서 상기 제2 혼합 필라멘트 자체 혹은 상기 다공성 시트에 대해 수행되거나 상기 단계 (b) 이후에 상기 도관 형태 세포지지체에 대해 수행되어 상기 도관 형태 세포지지체의 기공률을 증가시키며,
    상기 단계 (a)는 상기 제2 혼합 필라멘트로 이루어진 씨실과 날실을 서로 교차시키는 직조 방식으로 상기 다공성 시트를 제작하되, 상기 도관 형태 세포지지체의 기공률은 상기 제1 기공과 직조 과정에서 상기 씨실과 상기 날실 사이에 생성된 제2 기공의 조합에 의해 변화되는 것을 특징으로 하는 다공성 시트를 이용한 세포지지체 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 씨실의 위치에 따라 상기 수용성 물질의 함량이 높은 상기 제2 혼합 필라멘트를 사용하여 상기 다공성 시트가 세로 방향으로 기공률이 점차 증가하도록 한 것을 특징으로 하는 다공성 시트를 이용한 세포지지체 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (a)는 복수 회 수행되어 복수의 다공성 시트를 제작하되,
    상기 복수의 다공성 시트 각각의 제작에 사용된 상기 제2 혼합 필라멘트에서 형성될 기공 크기가 상이하여 상기 복수의 다공성 시트는 상이한 기공률을 가지며,
    상기 단계 (b)는 상이한 기공률을 가지는 상기 복수의 다공성 시트를 적층시켜 상기 도관 형태 세포지지체가 층별로 기공률이 다른 계층구조를 갖게 하는 것을 특징으로 하는 다공성 시트를 이용한 세포지지체 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도관 형태 세포지지체는 동맥 혈관 재생용 세포지지체로 적용되는 것을 특징으로 하는 다공성 시트를 이용한 세포지지체 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (a)는 복수 회 수행되어 복수의 다공성 시트를 제작하되,
    상기 복수의 다공성 시트 각각의 제작에 사용된 상기 제2 혼합 필라멘트의 비수용성 물질은 체내에서 분해속도가 상이한 생분해성 고분자로 이루어지며,
    상기 단계 (b)는 분해속도가 빠른 생분해성 고분자로 이루어진 다공성 시트를 내층으로 하고 분해속도가 느린 생분해성 고분자로 이루어진 다공성 시트를 외층으로 하는 계층구조를 갖도록 상기 도관 형태 세포지지체를 제조하는 것을 특징으로 하는 다공성 시트를 이용한 세포지지체 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 내층에는 비수용성 물질이 PLGA로 이루어진 상기 제2 혼합 필라멘트로 제작된 다공성 시트가 이용되고, 상기 외층에는 비수용성 물질이 PCL로 이루어진 상기 제2 혼합 필라멘트로 제작된 다공성 시트가 이용되는 것을 특징으로 하는 다공성 시트를 이용한 세포지지체 제조방법.
  10. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101275659B1 (ko) * 2011-12-26 2013-06-17 원광대학교산학협력단 편물기를 이용한 3차원 세포지지체 제조 방법 및 그 세포지지체

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