KR102041223B1 - 3 Dimensional Shape-Specific Cell Sheet and Method for Producing the Same - Google Patents

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KR102041223B1 KR1020170125779A KR20170125779A KR102041223B1 KR 102041223 B1 KR102041223 B1 KR 102041223B1 KR 1020170125779 A KR1020170125779 A KR 1020170125779A KR 20170125779 A KR20170125779 A KR 20170125779A KR 102041223 B1 KR102041223 B1 KR 102041223B1
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Abstract

본 발명은 환자 맞춤형 세포 시트 제조를 위한 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드을 이용하여 제조된 세포 시트에 대한 것으로, 폴리이소프로필아크릴아마이드의 형상 기억 현상을 활용하여 세포 배양기 안에서 자연적으로 환자 상처 부위와 일치한 세포 시트의 제작하는 것이다. 이를 통해 제조된 환자 맞춤형 세포 시트는 환자들의 다양한 상처에 대하여 치유 속도를 촉진시킬 수 있다.The present invention relates to a cell sheet prepared using a shape memory polyisopropylacrylamide for the production of a patient-specific cell sheet. To prepare a cell sheet. The patient-specific cell sheet produced through this can promote the healing rate for various wounds of the patients.

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Figure 112017094992162-pat00003

Description

3차원 형상 맞춤형 세포 시트와 이의 제조 방법 {3 Dimensional Shape-Specific Cell Sheet and Method for Producing the Same}3D shape-specific cell sheet and method for producing the same}

본 발명은 3차원 형상 맞춤형 세포 시트와 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 수팽윤성 수지 지지체의 형상 기억 현상을 활용하여 상기 지지체에 세포를 분산 접종(seeding)하여 지지체 위에서 세포층을 배양함으로써 환자 상처 부위의 3차원 형상에 부합하는 세포층 시트를 제작하는 방법에 대한 것이다. The present invention relates to a three-dimensional shape customized cell sheet and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention utilizes the shape memory phenomenon of the water-swellable resin support to disperse seed the cells on the support to incubate the cell layer on the support to produce a cell layer sheet conforming to the three-dimensional shape of the patient wound. It's about how to do it.

이러한 본 발명의 방법을 통해 제조되는 형상 맞춤형 세포층 시트를 환자의 다양한 형상의 상처 부위에 덮어주어 상처 치유 속도와 효과를 촉진시킬 수 있다.The shape-customized cell layer sheet prepared by the method of the present invention may be covered with wound areas of various shapes of the patient to promote the speed and effect of wound healing.

한국특허출원 제10-2008-0110395호(2010.05.17공개)
한국특허출원 제10-2014-0120024호(2015.08.03공고)
한국특허출원 제10-2012-0130729호(2014.05.28공개)
한국특허출원 제10-2014-0117892호(2016.03.14공개)
한국특허출원 제10-2015-0065479호(2016.11.22공개)
한국특허출원 제10-2017-0121344호(등록제10-1963781호)
1980년대 1980년대 이후 등장한 조직공학(tissue engineering)은, 손상된 생체 조직을 재생 및 치료하기 위한 방법이다. 이러한 생체 조직 재생 방법에서는, 지지체를 사용하여 배양되는 세포 조직을 생체 내에 이식 또는 주입하게 되는데, 이러한 경우 재생이 필요한 조직의 다양한 3차원적 형상으로 인하여 여러 가지 문제점들이 발생하게 된다.
Korean Patent Application No. 10-2008-0110395 (published May 17, 2010)
Korean Patent Application No. 10-2014-0120024 (2015.08.03)
Korean Patent Application No. 10-2012-0130729 (2014.05.28 publication)
Korean Patent Application No. 10-2014-0117892 (published Mar. 14, 2016)
Korean Patent Application No. 10-2015-0065479 (published Nov. 22, 2016)
Korean Patent Application No. 10-2017-0121344 (Registration No. 10-1963781)
Tissue engineering, which emerged after the 1980s, is a method for regenerating and treating damaged living tissue. In the biological tissue regeneration method, a cell tissue cultured using a support is implanted or injected into a living body. In this case, various problems occur due to various three-dimensional shapes of the tissue that requires regeneration.

이러한 조직 공학 기술을 통하여 제작되는 이식 또는 주입용 재생 조직에는 세포를 공정하거나 조직을 지탱하기 위한 생분해성 지지체가 사용되고, 이들은 통상 세포 조직과 함께 생체 내부로 이식되거나 주입 된다.Biodegradable scaffolds for processing or supporting cells are used in transplanted or implanted regenerated tissues produced through such tissue engineering techniques, and these are usually implanted or injected into the living body together with the cell tissues.

이러한 경우에 이식되는 재생 조직에 상기 지지체가 차지하는 부피만큼 체내에 주입되는 조직 세포의 숫자는 줄어들게 되어 치료 효과가 감소하는 문제점이 발생한다. In this case, the number of tissue cells injected into the body by the volume occupied by the support in the regenerated tissue to be transplanted is reduced, thereby reducing the therapeutic effect.

또한, 지지체를 세포와 함께 이식하는 경우 이식 이후 지지체에 대한 면역 반응이 발생하게 되고 더 나아가, 생분해성 지지체가 체내에서 분해 될 경우에도 염증반응을 유발할 수도 있게 된다. In addition, when the support is transplanted with the cells, an immune response to the support occurs after transplantation, and furthermore, the biodegradable support may be induced even when the biodegradable support is degraded in the body.

최근 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 조직공학의 새로운 기술인 세포 시트 공학(cell sheet engineering)기술에서는 세포 조직 이식 과정에서 지지체(scaffold)를 제외하고 세포 조직만을 환자의 상처에 이식하게 된다. In order to solve these problems recently, in cell sheet engineering, a new technique of tissue engineering, only cell tissues, except scaffolds, are transplanted into a wound of a patient during cell tissue transplantation.

이러한 세포 시트 이식 기술은, 지지체가 함께 이식되는 기존의 세포 조직 이식 방식에 비하여, 상대적으로 높은 밀도의 세포를 환자 조직에 이식할 수 있다는 장점을 가지고 있다. This cell sheet transplantation technology has the advantage of being able to transplant relatively high density of cells into patient tissues, compared to conventional cell tissue transplantation methods in which scaffolds are transplanted together.

효과적으로 생체 조직을 재생하거나 치료하기 위해서는, 높은 밀도의 세포로 이루어진 조직을 이식하는 것이 필요하다. 이러한 이유로 세포 조직을 이식 가능한 시트 형태로 배양하여 지지체를 제거한 다음 세포 시트만을 조직의 치료와 재생에 사용 하는 세포 시트 공학이 주목 받고 있다. In order to effectively regenerate or treat living tissue, it is necessary to transplant tissue consisting of cells of high density. For this reason, attention has been paid to cell sheet engineering in which cell tissues are cultured in the form of implantable sheets to remove scaffolds and then only cell sheets are used for the treatment and regeneration of tissues.

현재까지 개발된 세포 시트 기술은 주로 평면 형상의 세포 시트를 제조하는 방법이므로 2차원 평면 형상의 세포 시트 조직을 3차원 형상의 굴곡진 환부를 덮어서 이식하기에는 물리적인 한계점이 존재하였다.Since the cell sheet technology developed to date is mainly a method of manufacturing a planar cell sheet, there are physical limitations in transplanting a two-dimensional planar cell sheet tissue covering a curved lesion of a three-dimensional shape.

따라서 당업계에서는 3차원 형상의 굴곡진 생체 조직에 정확하게 합체되어 치료 효과를 향상시키기 위하여 이식할 생체 부위의 형상에 부합하는 3차원 형상의 시트(sheet)형태로 세포 조직을 배양하는 기술의 개발이 오랫동안 요구되어 왔다. Therefore, in the art, the development of a technique for culturing cell tissue in the form of a three-dimensional sheet that conforms to the shape of the living body to be implanted in order to accurately integrate the three-dimensional curved living tissue and improve the therapeutic effect It has long been required.

세포외기질(extracellular matrix; ECM)과 세포로만 이루어진 세포 층상 시트를 지지체 상에서 배양한 다음, 이렇게 배양된 세포 시트를 지지체에서 분리해내고 분리된 세포 시트를 환자 상처 조직 부위에 이식할 수 있도록 함으로써 치료 효과를 상승시키는 재생의학 기술에 소요되는 새로운 생체 조직 제조 기술이 필요한 실정이다.Treatment by culturing extracellular matrix (ECM) and cell-laminated sheets consisting of cells only on the support, then removing the cultured cell sheet from the support and allowing the isolated cell sheet to be implanted into the patient wound tissue site There is a need for a new biological tissue manufacturing technology required for regenerative medicine technology to increase the effect.

그러나 3차원 형상의 다양한 형태의 생체 조직에 정확하게 합체될 수 있는 3차원 형상의 굴곡진 세포 층 시트를 제작하는 기술은 현재까지 개발되고 있지 아니하다. However, a technique for manufacturing a three-dimensional curved cell layer sheet that can be accurately incorporated into various types of biological tissues of three-dimensional shape has not been developed until now.

따라서, 본 발명자들은 환자의 상처 부위의 3차원 형상에 부합하는 굴곡진 형상의 세포 시트를 배양하기 위해서, 온도 감응 형상 회복 능력을 갖는 고분자인 수지 지지체를 환자 상처 부위의 3차원 형상을 기억하도록 제작한 다음, 이러한 형상 기억 수지 지지체 상에서 세포 조직을 시트 형상으로 배양하는 기술을 개발하고자 한다.Therefore, the present inventors fabricate a resin support, which is a polymer having a temperature-sensitive shape recovery ability, to store a three-dimensional shape of a patient wound in order to cultivate a curved cell sheet corresponding to the three-dimensional shape of a patient's wound. Next, a technique for culturing cell tissues in sheet form on such a shape memory resin supporter is intended.

따라서 본 발명의 목적은, 복잡한 3차원 형상의 생체 조직에 부합하는 3차원 형상을 기억하는 수팽윤성 고분자 지지체 시트 상에서 세포 시트를 배양하여 환자 부위별 형상 맞춤형 세포 시트를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a shape-specific cell sheet for each patient site by culturing the cell sheet on a water-swellable polymer support sheet that stores a three-dimensional shape corresponding to a complex three-dimensional living tissue.

본 발명의 목적은 형상 기억 수팽윤성 수지 시트 지지체로 사용하여 기억하고자 하는 형상의 세포 시트를 제작하는 방법에 있어서,An object of the present invention is to provide a cell sheet having a shape to be stored in a shape memory water swellable resin sheet support,

1) 수용성 단량체와 물과의 혼합물에 가교제를 첨가하여 기억시키고자 하는 형상이 음각된 몰드에 투여하는 단계; 1) adding a crosslinking agent to the mixture of the water-soluble monomer and water and administering to the mold in which the shape to be remembered is engraved;

2) 상기 몰드에 채워진 단량체를 중합시키고 가교시켜서 중합 반응 당시의 형상 회복력을 갖는 수팽윤성 수지로 이루어진, 세포 지지체 시트를 제조하는 단계;2) preparing a cell support sheet, comprising a water-swellable resin having a shape recovery ability at the time of the polymerization reaction by polymerizing and crosslinking the monomer filled in the mold;

3) 상기 수팽윤성 고분자 수지로 이루어진 세포 지지체 시트에 압력을 가하여 평평한 형상의 시트로 변형 시키는 단계;3) applying a pressure to the cell support sheet made of the water-swellable polymer resin to transform the sheet into a flat sheet;

4) 평평한 형상으로 변형된 상기 지지체 시트에 세포를 살포하여 접종하는 단계;4) inoculating by spreading the cells on the support sheet deformed into a flat shape;

5) 상기 세포 지지체 시트에 접종된 세포를 배양하여 상기 지지체 시트 위에 세포 시트 층을 형성시키는 단계;5) culturing the cells inoculated on the cell support sheet to form a cell sheet layer on the support sheet;

6) 세포 시트 층이 형성된 세포 지지체의 형상을 상기 2)단계 지지체 중합 당시의 형상으로 복원시키는 단계; 그리고6) restoring the shape of the cell support on which the cell sheet layer is formed to the shape at the time of polymerization of the step 2); And

7) 지지체 중합 반응 당시의 형상으로 복원된 세포 지지체에서 필요로 하는 3차원 형상의 세포 시트 층을 분리해내는 단계를 포함하는, 3차원 형상의 세포 시트를 제작하는 방법을 제공하는 것이다.7) Support The present invention provides a method for producing a three-dimensional cell sheet, comprising the step of separating the three-dimensional cell sheet layer required from the cell support restored to the shape at the time of the polymerization reaction.

본 발명의 또 다른 목적은, 중합 반응 당시의 형상으로 복원되는 특성을 갖는 수팽윤성 수지 시트 지지체에서 배양되어 3차원 형상으로 제작되는 생체조직 형상 맞춤형 3차원 형상의 세포 시트를 제공하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide a cell sheet having a three-dimensional shape in which a tissue is tailored, which is cultured in a water-swellable resin sheet support having a property of being restored to the shape at the time of a polymerization reaction and manufactured in a three-dimensional shape.

본 발명은, 형상 기억 수팽윤성 고분자 지지체 시트를 사용하여 환자 상처 부위 또는 재생이 필요한 조직 부위의 형상 맞춤형 세포 시트를 제조하기 위한 것으로서, 본 발명을 통해 제조된 환자 맞춤형 세포 시트는 환자들의 다양한 상처에 대한 치유 속도를 촉진시킬 수 있다. 이하 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다.The present invention is to produce a shape-customized cell sheet of a patient wound site or a tissue site requiring regeneration using a shape memory water swellable polymer support sheet, wherein the patient-customized cell sheet produced through the present invention is applied to various wounds of patients. Can speed up the healing process. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 하나의 예시로서 아크릴아마이드계 단량체 수용액과, 가교제 및 광 개시제로 이루어진 조성물에 자외선을 조사하여 폴리아크릴아마이드 지지체 시트를 제조하였으며, 이 지지체 시트는 중합 반응 당시의 형상으로 복원되는 특성을 나타낸다.As an example of the present invention, a polyacrylamide support sheet was prepared by irradiating ultraviolet rays to a composition comprising an aqueous acrylamide-based monomer solution, a crosslinking agent and a photoinitiator, and the support sheet exhibits a property of restoring to the shape at the time of the polymerization reaction. .

보다 구체적으로 본 발명에서는 N-이소프로필아크릴아마이드 (N-isopropylacrylamide; NIPAAm) 단량체의 수용액을 제조하고, 이를 중합시켜 중합 반응 당시 형상으로 회복되는 복원력을 갖는 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체 시트를 제작하였다. More specifically, in the present invention, an aqueous solution of N-isopropylacrylamide (NIPAAm) monomer was prepared and polymerized to prepare a polyisopropylacrylamide support sheet having a restoring force restored to its shape at the time of polymerization.

본 발명의 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체 시트의 제조에 사용되는 단량체 수용액에서 N-이소프로필아크릴아마이드와 물의 몰 비율은 0.045:1 이하로 제조되며 물을 용매로 사용하는 용액 중합과정을 거쳐서 물이 발포체 역할을 하여 다공성 구조의 고분자 발포체를 형성한다. The molar ratio of N-isopropylacrylamide and water in the aqueous monomer solution used to prepare the polyisopropylacrylamide support sheet of the present invention is 0.045: 1 or less, and water is foamed through a solution polymerization process using water as a solvent. Serves to form polymeric foams of porous structure.

그런데 상기 다공성 구조는 폴리이소프로필아크릴아마이드의 기계적 물성을 훼손하는 요인이 된다. 기계적 특성이 낮은 소재는 외부압력을 부가하면 그 변형 과정에서 소재의 형상이 변할 수 있고, 변하지 아니한다 하더라도 변형된 형상이 유지되지 못한다. By the way, the porous structure is a factor that damages the mechanical properties of the polyisopropyl acrylamide. The material with low mechanical properties may change the shape of the material during the deformation process when the external pressure is applied, and even if it is not changed, the deformation shape may not be maintained.

이러한 점은 종래기술로 제작되는 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체가 형상 기억을 유지할 수 없는 이유가 된다. 지지체 시트가 형상 회복력을 갖는다는 점은 압력이 가하여졌을 때 변형되더라도 압력이 제거되고 특정 온도에 노출되면 중합 당시의 형상으로 복원되는 것을 의미한다.This is the reason why the polyisopropylacrylamide support produced in the prior art cannot maintain shape memory. The fact that the support sheet has a shape restoring force means that even if it deforms when a pressure is applied, the pressure is removed and restored to the shape at the time of polymerization when exposed to a specific temperature.

폴리이소프로필아크릴아마이드 발포체로 이루어진 지지체 시트의 기계적 물성이 나쁘다는 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는, N-이소프로필아크릴아마이드 단량체 농도가 상대적으로 높은 수용액을 사용하여 형상 회복력을 가지는 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체 시트를 제조하였다.In order to solve the problem of poor mechanical properties of the support sheet made of polyisopropylacrylamide foam, in the present invention, polyisopropylacryl having a shape recovery ability using an aqueous solution having a relatively high N -isopropylacrylamide monomer concentration An amide support sheet was prepared.

본 발명의 3차원 형상의 세포 층 시트를 제조하기 위해 요구되는 된 형상 복원력을 갖는 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체 시트는 물이나 다른 용매로 팽윤되어 있을 때는 건조된 상태보다 향상된 신축성(elastic)을 가지게 되므로 팽윤된 상태에서 외부압력을 가하여 평평한 형상으로 변형시키는 것이 가능하다. The polyisopropylacrylamide support sheet having the desired shape restoring force required to prepare the three-dimensionally shaped cell layer sheet of the present invention has an improved elasticity than the dried state when it is swollen with water or another solvent. It is possible to deform into a flat shape by applying external pressure in the swollen state.

평평한 형상으로 변형된 상태를 유지한 채 상온에서 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체 시트를 팽윤시켰던 용매나 물 분자들을 제거하게 되면, 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체 시트는 그러한 평평한 형상을 유지할 수 있게 된다. When the solvent or water molecules that swell the polyisopropylacrylamide support sheet at room temperature are removed while maintaining the state in a flat shape, the polyisopropylacrylamide support sheet can maintain such a flat shape.

평평한 형상의 건조된 폴리이소프로필아크릴아마이드 시트가 외부 자극과 물과 같은 용매에 의해 팽윤되고 일정한 조건에 이르면 폴리이소프로필아크릴아마이드 고분자가 중합 반응 당시의 형상으로 복원 된다.When the flat sheet of dried polyisopropylacrylamide is swollen by a solvent such as an external magnetic pole and water and reaches a certain condition, the polyisopropylacrylamide polymer is restored to the shape at the time of the polymerization reaction.

본 발명의 N-이소프로필아크릴아마이드 단량체 수용액은 종래의 기술에 비하여 N-이소프로필아크릴아마이드를 비교적 고농도로 함유하는 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 본 발명의 단량체 수용액에서 N-이소프로필아크릴아마이드 대 물의 중량 비는 87:13 내지 95:5, 바람직하게는 87:13 내지 88:12 일 수 있다. N -isopropyl acrylamide aqueous solution of the present invention is characterized by containing a relatively high concentration of N -isopropyl acrylamide compared to the prior art. For example, the weight ratio of N -isopropylacrylamide to water in the aqueous monomer solution of the present invention may be 87:13 to 95: 5, preferably 87:13 to 88:12.

본 발명에서 사용되는 가교제는 폴리이소프로필아크릴아마이드 제조에 사용되는 종래의 중합 방법에 사용될 수 있는 가교제라면 제한 없이 사용 가능하다. 바람직하게는, 본 발명의 지지체에는 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(N,N-Methylenebisacrylamide) 또는 테트라메틸에틸렌디아민(tetramethylethylenediamine,TEMED)이 가교제로서 사용될 수 있으나, 이들만으로 한정되지는 아니한다.The crosslinking agent used in the present invention can be used without limitation as long as it is a crosslinking agent that can be used in the conventional polymerization method used for producing polyisopropylacrylamide. Preferably, in the support of the present invention, N, N'-methylenebisacrylamide or tetramethylethylenediamine (TEMED) may be used as a crosslinking agent, but is not limited thereto.

특히 N-이소프로필아크릴아마이드 단량체 수용액에 첨가되는 가교제의 양에 따라 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체 시트 형상이 복원되는 시간이 달라질 수 있어서, 가교제의 함량 조절을 통하여 형상 회복 시간을 조절할 수 있다. In particular, the time for restoring the shape memory polyisopropylacrylamide support sheet shape may vary according to the amount of crosslinking agent added to the N -isopropylacrylamide monomer aqueous solution, so that shape recovery time may be controlled by controlling the content of the crosslinking agent.

예를 들어 가교제의 함량이 N-이소프로필아크릴아마이드 중량 100%를 기준으로 0.02 중량%인 경우, 형상 복원에 소요되는 시간이 115 내지 125 분이고, 0.1 중량%인 경우 형상 복원 시간은 185 내지 195 분 일 수 있다. For example, when the content of the crosslinking agent is 0.02% by weight based on 100% by weight of N -isopropylacrylamide, the time required for shape restoration is 115 to 125 minutes, and the shape restoration time is 185 to 195 minutes when the content is 0.1% by weight. Can be.

또한 상기 광 가교제는 2-히드록시-1-1[4-(히드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1프로파논을 사용할 수 있으나 이에 한정되지는 아니한다.In addition, the optical crosslinking agent may be used, but is not limited thereto, 2-hydroxy-1-1 [4- (hydroxyethoxy) phenyl] -2-methyl-1propanone.

예를 들어 상기 광 개시제는 N-이소프로필아크릴아마이드 중량 100%를 기준으로 0.01 내지 0.05 중량%로 포함될 수 있다.For example, the photoinitiator may be included in an amount of 0.01 to 0.05% by weight based on 100% by weight of N -isopropylacrylamide.

본 발명의 하나의 실시 예에서 상기 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체는 다공성 구조를 나타내지 아니하거나, 매우 낮은 수준의 다공성을 보이는 것에 그치는 것을 특징으로 한다. In one embodiment of the present invention, the polyisopropylacrylamide support is characterized in that it does not exhibit a porous structure or only shows a very low level of porosity.

본 발명의 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체의 다공성 구조의 최소화에 따른 각별한 효과로서 지지체 시트의 기계적 강도가 비교적 우수한 것을 특징으로 한다.As a special effect of minimizing the porous structure of the polyisopropylacrylamide support of the present invention, the mechanical strength of the support sheet is relatively excellent.

예를 들어 본 발명의 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체는 신장탄성계수(young's modulus)의 범위가 14 내지 15 MPa일 수 있다.For example, the polyisopropylacrylamide support of the present invention may have a Young's modulus in the range of 14 to 15 MPa.

본 발명의 또 다른 실시예는 N-이소프로필아크릴아마이드와 물의 중량비가 87:13 내지 95:5인 단량체 용액과, 가교제 및 광 개시제로 이루어진 조성물에 자외선을 조사하여 중합 반응이 이루어지며, 용매로 팽윤되었을 때 기억되었던 형상으로 회복되는 특성을 갖는 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체를 제공한다. In another embodiment of the present invention, a polymerization reaction is performed by irradiating ultraviolet rays to a composition consisting of a monomer solution having a weight ratio of N -isopropylacrylamide and water of 87:13 to 95: 5, and a crosslinking agent and a photoinitiator. There is provided a shape memory polyisopropylacrylamide support having the property of restoring to a shape that was stored when swollen.

현재까지 당업계에 알려진 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드 제조에 관한 다양한 공지 기술들은 본 발명의 세포 시트 제조용 지지체의 제조 과정에 적용될 수 있다. Various known techniques related to the production of shape memory polyisopropylacrylamide known to the art to date can be applied to the production process of the support for producing a cell sheet of the present invention.

본 발명의 또 다른 실시예는 N-이소프로필아크릴아마이드 (N-isopropylacrylamide)와 물을 혼합하여 단량체 수용액을 제조하는 단계; 상기 단량체 수용액을 3차원 형상의 몰드에 공급하는 단계; 및 상기 몰드 내의 단량체 수용액에 자외선을 조사하여 폴리이소프로필아크릴아마이드로 중합시키는 단계를 포함하는 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체 시트 제조 방법을 포함한다. Another embodiment of the invention N - mixing to prepare an aqueous monomer solution of isopropyl acrylamide (N-isopropylacrylamide) and water; Supplying the aqueous monomer solution to a mold having a three-dimensional shape; And a method of manufacturing a shape memory polyisopropylacrylamide support sheet comprising irradiating ultraviolet light to the aqueous monomer solution in the mold to polymerize the polyisopropylacrylamide.

본 발명에서 사용된 지지체 시트 제조 방법에서는 사용되는 몰드는 기억시키고자 하는 환자의 생체 조직의 3차원 형상이 음각되거나 양각된 형상이다. 본 발명의 하나의 실시예는 L자 형태의 몰드를 사용하였다. In the method for producing a support sheet used in the present invention, the mold used is a shape in which the three-dimensional shape of the living tissue of the patient to be stored is engraved or embossed. One embodiment of the present invention used a L-shaped mold.

본 발명의 제조 방법에서, 자외선을 조사하는 단계 이후, 가교 반응을 통해 중합되는 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체 시트의 기계적 물성을 강화하는 단계를 추가로 포함하여, 종래 기억된 형상과 다른 형상으로도 변형시킬 수 있다.In the manufacturing method of the present invention, after the step of irradiating ultraviolet rays, further comprising the step of strengthening the mechanical properties of the polyisopropyl acrylamide support sheet which is polymerized through a crosslinking reaction, modified to a shape different from the previously memorized shape You can.

예를 들어, 세포 시트 제작에 사용하기 위한 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체를 제조하는 경우, 세포 배양이 용이하도록 하기 위하여 특정 형상이 기억된 형상 기억 지지체 시트에 물리적 압력을 가하여 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체가 평평하게 펴지도록 변형을 가할 수 있다.For example, when manufacturing a shape memory polyisopropyl acrylamide support for use in cell sheet production, in order to facilitate cell culture, polyisopropyl acrylamide is applied by applying physical pressure to the shape memory support sheet in which a specific shape is stored. Deformation can be made to flatten the support.

본 발명의 하나의 실시예에서, 자외선 조사하는 단계 이후 제조된 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체 시트를 물에 침지시켜 폴리이소프로필아크릴아마이드의 탄성을 증진시키는 단계를 추가할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of immersing the prepared polyisopropyl acrylamide support sheet in water after the step of ultraviolet irradiation may be added to enhance the elasticity of the polyisopropyl acrylamide.

본 발명의 제조 방법에서 사용되는 N-이소프로필아크릴아마이드 용액은 단량체를 고농도로 함유하는 것을 특징으로 하며, 예를 들어 단량체 수용액 내의 N-이소프로필아크릴아마이드 및 물의 중량비가 87:13 내지 95:5, 바람직하게는 87:13 내지 88:12 일 수 있다.The N -isopropylacrylamide solution used in the production method of the present invention is characterized by containing a high concentration of monomer, for example, the weight ratio of N -isopropylacrylamide and water in the aqueous monomer solution is 87:13 to 95: 5 , Preferably from 87:13 to 88:12.

또한 상기 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드 시트의 제조를 위한 단량체 수용액을 제조하는 단계에서 가교제 및/또는 광 개시제를 추가로 혼합할 수 있다.In addition, a crosslinking agent and / or a photoinitiator may be further mixed in the preparation of the aqueous monomer solution for the preparation of the shape memory polyisopropylacrylamide sheet.

본 발명의 제조방법으로 제조되는 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체는 용매에 의한 팽윤에 의하여 기억된 형상을 회복하는 것을 특징으로 하며, 상기 용매는 하이드로겔이 흡수할 수 있는 용매이면 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 물을 사용할 수 있다. The shape memory polyisopropylacrylamide support prepared by the manufacturing method of the present invention is characterized by recovering the shape memorized by swelling with a solvent, and the solvent can be used without limitation as long as the solvent can absorb the hydrogel. For example, water may be used.

본 발명의 지지체 시트의 형상 복원을 위하여 사용되는 상기 용매의 온도에 따라 형상 복원 시간이 달라질 수 있어서, 용매의 온도를 조절함으로써 형상 복원 시간을 조절할 수 있다. The shape restoration time may vary depending on the temperature of the solvent used for shape restoration of the support sheet of the present invention, so that the shape restoration time may be adjusted by adjusting the temperature of the solvent.

예를 들어 상기 용매의 온도가 37℃ 인 경우 형상 복원 시간이 860 내지 880 분이고, 용매의 온도가 80℃ 인 경우 형상 복원 시간은 100 내지 110분일 수 있다. For example, when the temperature of the solvent is 37 ℃ shape recovery time is 860 to 880 minutes, when the temperature of the solvent is 80 ℃ shape recovery time may be 100 to 110 minutes.

본 발명의 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체는 전술한 바와 같이, 제조 당시 단량체 용액에 첨가되는 가교제의 함량 또는 형상 회복시 사용되는 용액의 온도 조절을 통하여 형상 회복 시간을 조절할 수 있어 매우 유용하다. As described above, the shape memory polyisopropylacrylamide support of the present invention is very useful because the shape recovery time can be controlled by controlling the content of the crosslinking agent added to the monomer solution at the time of manufacture or the temperature of the solution used at the time of shape recovery.

특히 상기 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드를 세포 시트 제조용 지지체로 사용하는 경우, 세포에 따라 부착되는 시간이 상이하여 다양한 종류의 환자 생체 형상 맞춤형 세포 시트의 제조에 특히 적합하다.In particular, when the shape memory polyisopropyl acrylamide is used as a support for producing a cell sheet, the time of attachment depending on the cells is different, so that the shape memory polyisopropyl acrylamide is particularly suitable for the production of various kinds of patient biometric customized cell sheets.

본 발명의 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체를 사용하여 세포 시트 제조에 사용될 수 있으며, 예를 들어 원하는 형상으로 형상을 기억시켜 해당 형상의 세포 시트를 제조할 수 있다.The shape memory polyisopropylacrylamide support of the present invention can be used to prepare cell sheets, for example, a shape can be stored in a desired shape to produce a cell sheet of the shape.

본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 세포 시트는 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드에 기억된 형상과 동일한 형상을 나타낼 수 있으며, 상기 형상은 필요에 따라 다양한 형태일 수 있다. The cell sheet produced by the production method of the present invention may exhibit the same shape as that stored in the shape memory polyisopropylacrylamide, and the shape may have various shapes as necessary.

특히 중력 방향의 역방향을 포함하는 형상의 지지체에 세포를 살포하여 접종해야 하는 경우 중력의 작용으로 인하여 아래쪽 면으로 세포가 몰리게 되는 부작용이 발생하므로, 본 발명의 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드에 물리적 압력을 가하여 평평하게 변형시킨 후 세포를 살포 접종하여 세포 시드(seed)가 지지체 전면에 고르게 살포되어 균일한 두께의 세포 층으로 배양될 수 있게 된다. In particular, when the inoculation of the cells to the support having a shape including the reverse direction of the gravity direction is caused by the action of gravity causes the side cells to rush to the lower surface, the physical pressure in the shape memory polyisopropyl acrylamide of the present invention After the addition of a flat strain to the cell seeding (seed) is spread evenly spread on the front of the support (seed) to be able to be cultured into a cell layer of uniform thickness.

이렇게 균일하게 배양된 세포 층 시트가 결합된 상태의 지지체 시트 형상을 원래 기억되었던 형상으로 복원시키면 균일한 두께의 세포 층 시트도 원래 기억되었던 3차원 형상으로 복원된다. By restoring the shape of the support sheet in the state in which the cell layer sheets uniformly cultured are bound to the originally stored shape, the cell layer sheet having the uniform thickness is also restored to the three-dimensional shape originally stored.

이라한 과정을 통해 원래 기억되었던 형상이 복원된 이후 세포 층 시트를 지지체 시트에서 분리해내어 원래 기억되었던 형상을 갖는 본 발명의 세포 층 시트를 제조할 수 있게 된다. Through such a process, after the original stored shape is restored, the cell layer sheet can be separated from the support sheet, thereby preparing the cell layer sheet of the present invention having the original stored shape.

또한, 본 발명에서 사용하는 형상 기억 수팽윤성 지지체 시트를 평평하게 변형시킨 후 O2(산소) 플라즈마를 처리하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, O2(산소) 플라즈마 처리에 의하여 수팽윤성 지지체 시트에 대한 세포 부착력을 증진시킬 수 있다.In addition, the shape-memory water-swellable support sheet used in the present invention may further include a step of flatly deforming the O 2 (oxygen) plasma, water-swellable support sheet by O 2 (oxygen) plasma treatment Can enhance cell adhesion to cells.

본 발명의 제조방법에 있어서 원래 기억되었던 형상으로 회복시키는 단계는 세포가 형상 기억 지지체 시트의 표면에 부착(adhesion)된 이후 수행하는 것이 바람직하며, 이러한 이유는 지지체에 균일하게 확산시킨 세포가 표면에 부착되기 전에 수팽윤성 지지체 시트가 3차원의 굴곡진 형상을 회복하게 되면 세포가 다시 중력의 영향을 받아 더 낮은 쪽으로 이동하게 되기 때문이다(도 3).In the manufacturing method of the present invention, the step of restoring to the shape originally stored is preferably performed after the cells are adhered to the surface of the shape memory support sheet. This is because when the water-swellable support sheet recovers the three-dimensional curved shape before being attached, the cells move again to the lower side under the influence of gravity (FIG. 3).

본 발명의 하나의 예시에서는 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체 제조 시 단량체 수용액 내 첨가되는 가교제의 함량 또는 형상 회복시 사용되는 용액의 온도를 조절하여 형상 회복 시간을 조절할 수 있어서 세포에 따라 다른 부착 시간(adhesion time) 등 다양한 요소를 조절하여 형상 회복 시간을 조절할 수 있다.In one example of the present invention, the shape recovery time can be controlled by adjusting the content of the crosslinking agent added in the aqueous monomer solution or the temperature of the solution used to recover the shape when the shape memory polyisopropylacrylamide support is prepared. Shape recovery time can be controlled by adjusting various factors such as (adhesion time).

본 발명의 또 다른 실시 예는 본 발명의 제조방법으로 제조된 세포 시트를 포함하며, 상기 세포 시트는 환자 맞춤형인 것을 특징으로 할 수 있다.Another embodiment of the present invention includes a cell sheet manufactured by the method of the present invention, wherein the cell sheet may be characterized in that it is patient-specific.

본 발명의 세포 시트는 비교적 균일한 분포의 세포 층으로 이루어진 것임을 특징으로 한다. 통상적으로 세포 시트가 다양한 형상을 갖는 경우 중력 방향으로 세포 분포가 몰려 세포 시트 두께가 불균일한 층이 형성되는 것이 일반적이나, 본 발명에 따른 세포 시트는 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체 시트를 평평하게 변형시킨 후 세포 층을 형성시키고 이를 원래의 형상으로 복원시키는 방법이므로 형상 기억을 통한 회복을 통하여 세포 시트가 균일한 두께로 3차원 형상을 나타낸다.The cell sheet of the invention is characterized in that it consists of cell layers of relatively uniform distribution. In general, when the cell sheet has various shapes, a cell distribution in the direction of gravity is concentrated to form a layer having a non-uniform cell sheet thickness. However, the cell sheet according to the present invention is obtained by flatly deforming a polyisopropylacrylamide support sheet. After forming the cell layer and restoring it to its original shape, the cell sheet shows a three-dimensional shape with uniform thickness through recovery through shape memory.

본 발명의 세포 시트는 인체조직이나 장기의 재생에 사용하기 위한 것으로서, 예를 들어 세포, 조직 및/또는 장기를 재생시키는 것을 특징으로 할 수 있으며, 구체적으로 피부 재생 또는 상처 치료용으로 사용할 수 있다.Cell sheet of the present invention is for use in the regeneration of human tissues or organs, for example, may be characterized by regenerating cells, tissues and / or organs, specifically can be used for skin regeneration or wound treatment. .

본 발명과 같이, 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드 세포 지지체를 사용하여 제조된 세포 시트를 사용하게 되면 환자 상처 부위와 일치하는 형상을 가지는 세포 시트를 제작할 수 있고, 이는 상처를 치유하는데 요구되는 시간을 절약할 수 있다. As with the present invention, using a cell sheet prepared using a shape memory polyisopropylacrylamide cell support can produce a cell sheet having a shape consistent with a patient wound site, which is a time required to heal the wound. You can save.

또한, 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체가 형상 기억 현상을 통하여 원래의 모양으로 복원하는데 소요되는 시간은 필요에 따라 조절이 가능하고, 이는 각기 다른 부착 시간을 가지는 세포들을 사용한 다양한 종류의 환자 맞춤형 세포 시트의 제작을 가능하게 한다.In addition, the time required for the polyisopropylacrylamide support to restore the original shape through the shape memory phenomenon can be adjusted as needed, which is useful for various types of patient-specific cell sheets using cells having different attachment times. Enable production.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 원하는 형상의 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체를 제작하는 과정을 보여주는 공정도이다.
도 2는 본 발명의 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체의 제조 과정을 도식화한 것이다.
도 3은 통상적으로 사용되는 폴리이소프로필아크릴아마이드(도 3a)과 본 발명에 따른 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드(도 3b) 지지체를 사용하여 세포 시트 제조 과정을 도시화한 것이다.
도 4는 낮은 비율 또는 높은 비율로 N-이소프로필아크릴아마이드를 함유하는 단량체 용액을 제조한 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 N-이소프로필아크릴아마이드 비율이 높은 단량체 수용액을 사용하여 폴리이소프로필아크릴아마이드를 제작했을 때의 내부구조를 보여주는 주사전자현미경(Scanning electron microscope, SEM) 사진이다.
도 6은 비교예에 따라 N-이소프로필아크릴아마이드 비율이 낮은 단량체 수용액을 사용하여 폴리이소프로필아크릴아마이드를 제작했을 때에 내부구조를 보여주는 주사전자현미경(Scanning electron microscope, SEM) 사진이다.
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 L 형상으로 제작된 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체에 압력을 가하여 평평한 시트모양으로 만든 후 한쪽 변을 PDMS 홀더로 고정시키고 이를 증류수 (80 ℃)가 담긴 비커에 담고 20분 간격으로 얻어진 사진이다.
도 8a는 비교예에 따라 낮은 비율의 N-이소프로필아크릴아마이드 함유하여 제조된 폴리이소프로필아크릴아마이드의 기계적 강도를 측정한 결과이고, 도 8b는 본 발명의 높은 비율의 N-이소프로필아크릴아마이드 함유 폴리이소프로필아크릴아마이드의 기계적 강도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 L 형상으로 제작된 폴리이소프로필아크릴아마이드에 외부압력을 부가하여 평평한 모양으로 만든 후 세포를 시딩하고 이를 배양기(32℃)에서 배양한 후 상온에 정해시간 동안 보관하였을 때 원하는 형상의 세포 시트가 회수되는 과정을 보여주는 그림이다.
도 10은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 L 형상으로 배양된 세포 시트를 보여주는 사진이다.
도 11은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 L 형상으로 배양된 세포 시트의 윗면에서의 세포 생사를 보여주는 사진이다.
도 12는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 L 형상으로 배양된 세포 시트의 아랫면에서의 세포 생사를 보여주는 사진이다.
도 13은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체가 형상 기억 현상을 통하여 원래의 모양을 복원시키는데 소요되는 시간을 증류수의 온도에 따라 조절이 가능하다는 것을 보여주는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 폴리이소프로필아크릴아마이드이 형상 기억 현상을 통하여 원래의 모양을 복원시키는데 소요되는 시간을 N-이소프로필아크릴아마이드의 조성에 따라 조절이 가능하다는 것을 보여주는 그래프이다.
1 is a process diagram showing a process of manufacturing a polyisopropyl acrylamide support of a desired shape, in accordance with one embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a schematic diagram illustrating the manufacturing process of the shape memory polyisopropylacrylamide support of the present invention.
FIG. 3 illustrates a cell sheet manufacturing process using polyisopropylacrylamide (FIG. 3A) and a shape memory polyisopropylacrylamide (FIG. 3B) support according to the present invention.
Figure 4 shows the results of preparing a monomer solution containing N-isopropyl acrylamide in a low or high ratio.
FIG. 5 is a scanning electron microscope (SEM) showing an internal structure when a polyisopropylacrylamide is prepared using an aqueous monomer solution having a high ratio of N-isopropylacrylamide according to one embodiment of the present invention. It is a photograph.
FIG. 6 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the internal structure when polyisopropyl acrylamide is prepared using a monomer solution having a low ratio of N-isopropyl acrylamide according to a comparative example.
7 is a beaker containing polyisopropyl acrylamide support made of L shape according to one embodiment of the present invention by applying pressure to a flat sheet shape to fix one side with a PDMS holder and distilled water (80 ° C.). The pictures were taken in 20-minute intervals.
Figure 8a is a result of measuring the mechanical strength of the polyisopropyl acrylamide prepared by containing a low proportion of N-isopropyl acrylamide according to the comparative example, Figure 8b is a high proportion of N- isopropyl acrylamide of the present invention The result of measuring the mechanical strength of polyisopropyl acrylamide is shown.
Figure 9 is made of a flat shape by adding an external pressure to the polyisopropyl acrylamide produced in the L shape after seeding the cells and incubated in the incubator (32 ℃) and stored at room temperature for a period of time desired cells Figure shows how the sheet is retrieved.
10 is a photograph showing a cell sheet cultured in an L shape according to one embodiment of the present invention.
Figure 11 is a photograph showing the cell death on the top of the cell sheet cultured in L shape in accordance with one embodiment of the present invention.
12 is a photograph showing cell death on the underside of a cell sheet cultured in an L shape according to one embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a graph showing that the time required for the polyisopropylacrylamide support to restore its original shape through a shape memory phenomenon can be adjusted according to the temperature of distilled water according to one embodiment of the present invention.
14 is a graph showing that the time required for polyisopropylacrylamide to restore its original shape through shape memory phenomenon can be controlled according to the composition of N-isopropylacrylamide according to one embodiment of the present invention. .

이하, 본 발명을 하기의 실시예들에 의하여 좀 더 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, these examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these examples.

실시예 1. 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체 시트의 제조Example 1 Preparation of Shape Memory Polyisopropylacrylamide Support Sheet

1.1. N-이소프로필아크릴아마이드 용액 제조 1.1. N-isopropylacrylamide solution preparation

고농도의 N-이소프로필아크릴아마이드 용액 내에서 나타나는 상분리 현상을 이용하여 높은 함량 비율(> 87 %) N-이소프로필아크릴아마이드 용액과 낮은 함량 비율(< 13 %)의 N-이소프로필아크릴아마이드 용액을 제조하였다. 상기 낮은 함량 비율의 폴리이소프로필아크릴아마이드는 본 발명의 높은 비율의 폴리이소프로필아크릴아마이드와의 비교를 위하여 비교군으로서 제조하였다.Phase separation in high concentration N -isopropylacrylamide solution was used to prepare a high content ratio (> 87%) N -isopropylacrylamide solution and a low content ratio (<13%) solution of N -isopropylacrylamide. Prepared. The low content ratio of polyisopropylacrylamide was prepared as a comparative group for comparison with the high ratio of polyisopropylacrylamide of the present invention.

구체적으로, N-이소프로필아크릴아마이드와 증류수를 1:1 질량비로 혼합하고, N-이소프로필아크릴아마이드가 증류수에 충분히 녹을 수 있도록 5분 동안 교반하였다. 시간이 지남에 따라서, 낮은 농도의 N-이소프로필아크릴아마이드 용액과 높은 농도의 N-이소프로필아크릴아마이드 용액은 안정적으로 나뉘게 되었고, 최종적으로 N-이소프로필아크릴아마이드 용액이 안정적으로 분리되었을 때, 파이펫을 이용하여 각각의 용액을 바이알에 옮겨 N-이소프로필아크릴아마이드:물의 질량비가 87:100인 높은 함량 비율의 N-이소프로필아크릴아마이드 용액 5 ml와 나이팜:물의 중량비가 13:100인 낮은 함량 비율의 나이팜 용액 5 ml를 수득하였다.Specifically, N -isopropyl acrylamide and distilled water were mixed in a 1: 1 mass ratio, and stirred for 5 minutes so that N -isopropyl acrylamide was sufficiently dissolved in distilled water. Over time, the low concentration of N -isopropylacrylamide solution and the high concentration of N -isopropylacrylamide solution were divided stably, and finally, when the N -isopropylacrylamide solution was stably separated, transferred to each of the solutions using a pipette to the vial N - isopropyl acrylamide: water weight ratio of 87: 100 in a high content ratio of N - isopropyl acrylamide solution, 5 ml of age farm: water weight ratio of 13: 100 in a low 5 ml of napalm solution in content proportions were obtained.

그 다음, 자외선 조사처리를 할 때 자외선에 반응하게 만들기 위한 가교제인 N,N’-메틸렌비스아크릴아미드(N,N-Methylenebisacrylamide; MBAAm) 0.05 mg (0.1%) 와 광개시제인 2-히드록시-1-1[4-(히드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로파논 0.005 mg (0.01%)를 수득한 각각의 나이팜 용액에 첨가하였다. Next, 0.05 mg (0.1%) of N, N'-methylenebisacrylamide (MBAAm), a crosslinking agent, to react with ultraviolet rays when subjected to UV irradiation, and 2-hydroxy-1, a photoinitiator, were used. 0.005 mg (0.01%) of −1 [4- (hydroxyethoxy) phenyl] -2-methyl-1-propanone were added to each of the obtained napalm solutions.

1.2. 높은 비율의 단량체 용액을 사용한 폴리이소프로필아크릴아마이드 제조1.2. Preparation of Polyisopropylacrylamide Using High Ratio of Monomer Solution

실시예 1.1. 에서 제조된 높은 비율의 N-이소프로필아크릴아마이드 용액을 사용한 폴리이소프로필아크릴아마이드를 제조하기 위해 도 1에 나타낸 공정도와 같이, 레이저 커터를 이용하여 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 몰드를 제작하고, 제작된 PMMA 몰드에 폴리디메틸실록산(PDMS)를 채우고 오븐에 하루 정도 두어 PDMS 몰드를 제작하였다.Example 1.1. To prepare polyisopropylacrylamide using a high proportion of N -isopropylacrylamide solution prepared in the above, a polymethylmethacrylate (PMMA) mold was manufactured by using a laser cutter, as shown in FIG. 1. Polydimethylsiloxane (PDMS) was filled in the prepared PMMA mold and placed in an oven for about one day to prepare a PDMS mold.

그 다음, 제작된 PDMS 몰드에 상기 N-이소프로필아크릴아마이드 용액을 채우고 UV 광원을 조사하여 원하는 형상의 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체를 제작하였다.Then, the N -isopropyl acrylamide solution was filled in the prepared PDMS mold, and a polyisopropyl acrylamide support having a desired shape was prepared by irradiating a UV light source.

구체적으로, 3D 모델링 소프트웨어를 사용하여 원하는 형상을 완성시키고, 그 형상을 가지는 폴리메틸메타크릴레이트 (Poly(methyl methacrylate); PMMA)재질의 몰드를 레이저 커팅기를 사용하여 제작하였다. 그 다음, 제작된 PMMA 몰드를 이용하여 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane; PDMS) 몰드를 제작하였다.Specifically, a desired shape was completed using 3D modeling software, and a mold made of poly (methyl methacrylate) (PMMA) material having the shape was manufactured using a laser cutting machine. Next, a polydimethylsiloxane (PDMS) mold was manufactured using the prepared PMMA mold.

그 다음, 제작된 PDMS 몰드에 상기 실시예 1.1.에서 수득한 높은 비율의 나이팜 용액을 가득 채웠다. 원하는 형상의 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체를 제작하기 위하여, N-이소프로필아크릴아마이드 용액이 가득 찬 PDMS 몰드의 윗면을 커버 글래스로 덮어 N-이소프로필아크릴아마이드 용액이 PDMS 몰드에 채워졌을 때 발생하는 표면장력을 최소화 시켰다.Thereafter, the prepared PDMS mold was filled with the high proportion of the nifam solution obtained in Example 1.1. To produce a poly-isopropyl acrylamide support of desired shape, N-isopropyl acrylamide solution is cold PDMS covering the upper surface with a cover glass N of the mold filled-acrylamide solution isopropyl surface that occur when it is filled in the PDMS mold The tension is minimized.

마지막으로, 원하는 형상으로 채워진 N-이소프로필아크릴아마이드 용액에 UV 광원을 30분간 조사하여 높은 비율의 N-이소프로필아크릴아마이드 용액을 사용한 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체를 제작하였다. 제작된 폴리나이팜 지지체의 내부구조를 보여주는 주사전자현미경(Scanning electron microscope, SEM) 사진을 도 4에 나타내었다.Finally, an N -isopropylacrylamide solution filled in a desired shape was irradiated with a UV light source for 30 minutes to prepare a polyisopropylacrylamide support using a high proportion of N -isopropylacrylamide solution. 4 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the internal structure of the manufactured polynipal support.

1.3. 낮은 비율의 N-이소프로필아크릴아마이드 용액을 사용한 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체의 제조 (비교예)1.3. Preparation of Polyisopropylacrylamide Support Using Low Ratio N -isopropylacrylamide Solution (Comparative Example)

높은 비율의 나이팜 용액 대신에 실시예 1.1.에서 수득한 낮은 비율의 나이팜 용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1.2.와 동일한 조건 및 방법으로 폴리이소프로필아크릴아마이드를 제조하였다. 제작된 폴리이소프로필아크릴아마이드의 내부구조를 보여주는 주사전자현미경(Scanning electron microscope, SEM) 사진을 도 5에 나타내었다.Polyisopropylacrylamide was prepared under the same conditions and methods as in Example 1.2, except that the low ratio of the naphage solution obtained in Example 1.1 was used instead of the high ratio of the naphage solution. A scanning electron microscope (SEM) photograph showing the internal structure of the prepared polyisopropyl acrylamide is shown in FIG. 5.

실시예 2. 형상 기억 폴리이소프로필크릴아마이드 지지체의 형상 기억 능력 확인Example 2 Confirmation of Shape Memory Capability of Shape Memory Polyisopropyl Crylamide Support

2.1. 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드의 형상 복원력 확인2.1. Confirmation of shape resilience of shape memory polyisopropylacrylamide

실시예 1에서 제작된 N-이소프로필아크릴아마이드 단량체 농도가 높은 수용액으로 제조된 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체가 형상 기억 특성을 갖는지 확인하기 위하여, 우선, 상기 실시예 1의 방법으로 L자 형상을 가지는 높은 비율의 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체를 제작하였다. In order to check whether the polyisopropylacrylamide support prepared in the aqueous solution having high concentration of N -isopropylacrylamide monomer prepared in Example 1 has shape memory characteristics, first, the method of Example 1 has an L-shape. A high proportion of polyisopropylacrylamide support was produced.

그 다음, 제작된 L 형상의 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체를 그것의 탄성력을 높이기 위하여, 80℃의 증류수에 15분간 담그고 이에 압력을 가하여 평평하게 만들었다. 평평하게 된 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체는 그것의 탄성력을 낮추고 경도(hardness)를 증가시키기 위하여 상온(25℃)에서 건조시키면서 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체 내부에 함유되어 있던 물 분자들을 제거시켰다. Then, in order to increase its elastic force, the produced L-shaped polyisopropylacrylamide support was immersed in distilled water at 80 ° C. for 15 minutes and flattened by applying pressure thereto. The flattened polyisopropylacrylamide support removes water molecules contained within the polyisopropylacrylamide support while drying at room temperature (25 ° C.) to lower its elasticity and increase the hardness.

그 다음, 평평하게 된 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체의 한쪽 변을, 실시예 1에서 원하는 모양의 PDMS 몰드를 제작할 때와 같은 방법으로 제작된 PDMS 홀더로 고정시키고, 이를 80℃ 증류수가 담긴 비커에 넣어 20분씩 시간이 지남에 따라 형상이 복원되는지 확인하였다. 그 결과를 도 7에 나타내었다. Then, one side of the flattened polyisopropylacrylamide support was fixed with a PDMS holder made in the same manner as in Example 1 to produce a PDMS mold of the desired shape, which was placed in a beaker containing 80 ° C. distilled water. It was confirmed whether the shape is restored over time by 20 minutes. The results are shown in FIG.

도 7에서 확인할 수 있듯이, 단량체 비율이 높은 수용액을 중합시킨 폴리이소프로필아크릴아마이드에 압력을 가하였을 때 그 형상이 유지 되는 것이 확인되었고, 이를 증류수에 넣었을 때, 시간이 지남에 따라서 폴리이소폴리아크릴아마이드 지지체가 증류수의 물 분자를 흡수하면서 압력을 가하기 전의 원래 형상으로 돌아가는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in Figure 7, it was confirmed that the shape is maintained when the pressure is applied to the polyisopropyl acrylamide polymerized in the aqueous solution having a high monomer ratio, when it is put in distilled water, polyisopolyacryl with time It was confirmed that the amide support was returned to its original shape before the pressure was applied while absorbing the water molecules in the distilled water.

이와 같이 높은 농도의 단량체로 중합된 폴리이소프로필아크릴아마이드를 L자 형상으로 기억시킨 후 압력을 가하였을 때 해당 압력에 버틸 수 있는 반면 낮은 농도의 단량체로 중합시킨 폴리나이팜에서는 이러한 효과를 확인할 수 없었다.The polyisopropyl acrylamide polymerized with such a high concentration of monomer was memorized in an L-shape, and when the pressure was applied, the polyisopropyl acrylamide could withstand the corresponding pressure. .

2.2. 물성 비교2.2. Property comparison

실시예 2.1.에서 제조된 두 가지 종류의 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체의 내부 구조 및 물성을 비교하였다.The internal structure and physical properties of the two kinds of polyisopropylacrylamide supports prepared in Example 2.1 were compared.

그 결과를 도 5, 도 6 및 도 8a, 8b에 나타내었으며, 낮은 농도의 단량체 수용액으로 중합시킨 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체와 높은 농도의 단량체 수용액으로 중합시킨 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체의 다공성(porosity) 차이에 의하여 낮은 농도의 폴리이소프로필아크릴아마이드는 0.0607MPa의 young’s modulus를 갖는 반면, 높은 농도의 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체는 14.814MPa의 young’s modulus를 가져 Young’s modulus (elastic modulus) 차이가 ~250배 가량 차이 난 것에 기인한 것으로 판단된다.The results are shown in FIGS. 5, 6 and 8A, 8B, and the porosity of the polyisopropylacrylamide support polymerized with the low concentration aqueous monomer solution and the polyisopropylacrylamide support polymerized with the high monomer concentration solution. The low concentration of polyisopropylacrylamide has a young's modulus of 0.0607 MPa, whereas the high concentration of polyisopropylacrylamide supports has a young's modulus of 14.814 MPa, resulting in a difference of 250 times the Young's modulus (elastic modulus). We believe this is due to a difference.

실시예 3. 원하는 형상의 세포시트 제조Example 3. Preparation of Cell Sheet of Desired Shape

3.1. 세포 시트 제조3.1. Cell sheet manufacturers

실시예 1에서 제작된 형상 기억 현상을 가지는 높은 농도의 단량체 수용액으로 중합시킨 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체에서 원하는 형상의 세포시트가 회수되는지 확인하기 위하여, 상기 실시예 1에 따라 L 형상의 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체의 탄성력을 높이기 위하여 80℃의 증류수에 15분간 담갔다. 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체의 탄성력이 확보된 후, 압력을 가하여 평평하게 만들었고, 평평한 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체에 세포가 보다 잘 부착하게 만들기 위하여 플라즈마 처리를 진행하였다. In order to confirm whether a cell sheet having a desired shape is recovered from the polyisopropyl acrylamide support polymerized with a high concentration aqueous monomer solution having the shape memory phenomenon prepared in Example 1, the L-shaped polyisopropyl according to Example 1 In order to increase the elastic force of the acrylamide support, it was immersed in distilled water at 80 ℃ for 15 minutes. After the elastic force of the polyisopropyl acrylamide support was secured, it was flattened by applying pressure, and plasma treatment was performed to make cells adhere to the flat polyisopropylacrylamide support better.

그 다음, 생체적합성(biocompatibility)을 증가시키기 위하여 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체에 UV 광원을 4시간 동안 조사하여 살균처리를 하였다. 살균처리가 완료된 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체에 상피 종양세포 (epidermoid carcinoma(A431))를 시딩하였고, 37℃로 온도가 맞춰져 있는 세포배양기 안에서 7일 동안 배양하였다. 7 일간의 세포 배양 후, 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체는 배양 배지(culture media)에 담긴 채 상온에 40분간 보관되었고 이 때, 배양 배지가 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체에 흡수되어 원하는 형상의 세포 시트를 회수하였다.Then, to increase biocompatibility, the polyisopropyl acrylamide support was sterilized by irradiating the UV light source for 4 hours. Epithelial tumor cells (epidermoid carcinoma (A431)) were seeded on a polyisopropylacrylamide scaffold after sterilization, and cultured for 7 days in a cell incubator at 37 ° C. After 7 days of cell culture, the polyisopropylacrylamide support was stored at room temperature for 40 minutes in a culture medium. At this time, the culture medium was absorbed by the polyisopropylacrylamide support to obtain a cell sheet having a desired shape. Recovered.

상기 원하는 형상의 세포 시트 회수 공정도를 도 9에 나타내었다.The cell sheet recovery process diagram of the desired shape is shown in FIG. 9.

3.2. 회수된 세포의 형상 확인3.2. Confirm shape of recovered cells

실시예 3.1에서 회수된 원하는 형상의 세포 시트의 상태가 상처 치유의 목적으로 사용될 수 있을 정도인지를 확인 하기 위하여, 제작된 세포 시트의 전체적인 형상이 L 형상을 가지고 있는지 확인하였다. In order to confirm whether the state of the cell sheet of the desired shape recovered in Example 3.1 can be used for the purpose of wound healing, it was confirmed whether the overall shape of the manufactured cell sheet has an L shape.

구체적으로, L 형상으로 배양되고 있는 세포시트를 형광 염료 중 세포가 살아있음을 확인할 수 있는 염료인 calcein AM(시그마-알드리치, 미국)을 이용하여 염색하였고, 이를 형광 현미경을 확인한 결과를 도 10에서 나타내었다.Specifically, the cell sheet cultured in L shape was stained using calcein AM (Sigma-Aldrich, USA), which is a dye capable of confirming that the cells of the fluorescent dyes are alive, and the result of confirming the fluorescence microscope in FIG. 10. Indicated.

도 10에서 확인할 수 있듯이, 세포들이 L 형상을 유지하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 폴리이소프로필아크릴아마이드가 37℃로 온도가 맞추어진 세포 배양기안에서 형상을 기억하는 과정에 있어서 세포들이 중력에 의하여 아래로 떨어지지 않고 L 형상의 각 변에 잘 부착된 채 세포의 migration/proliferation이 진행 되었음을 의미한다. As can be seen in Figure 10, it was confirmed that the cells maintain the L shape. In the process of remembering the shape of polyisopropyl acrylamide in a cell incubator at 37 ° C, the migration / proliferation of the cells proceeded while the cells adhered well to each side of the L shape without falling down by gravity. It means.

3.3. 회수된 세포의 생사 정도 확인3.3. Confirm the degree of death of recovered cells

실시예 3.1에서 제조된 원하는 형상(L자)의 세포 시트 각 면에서의 세포 생사 정도를 보다 정확하게 파악하기 위하여 형광 염료 중 세포가 죽었음을 확인할 수 있는 염료인 ethidium homodimer-1을 사용하여 추가 염색을 진행하였다. 세포염색이 완료된 후, 형광 현미경을 사용하여 각 면의 세포 생사 정도를 고배율(200)로 확인한 결과를 도 11(세포시트의 윗면) 및 도 12(세포시트의 아랫면)에 나타내었다. Further staining using ethidium homodimer-1, a dye capable of confirming cell death in fluorescent dyes, to more accurately determine the degree of cell death on each side of the cell sheet of the desired shape (L) prepared in Example 3.1 Proceeded. After cell staining was completed, the results of confirming the degree of cell death on each side using a fluorescence microscope at high magnification 200 are shown in FIGS. 11 (upper surface of the cell sheet) and FIG. 12 (lower surface of the cell sheet).

세포실험에 있어서 세포가 형광 염료 (calcein AM과 ethidium homodimer-1)에 염색되게 되면 세포의 상태에 따라 서로 다른 색을 띄게 되는데, 이때 세포가 초록색을 띄게 되면 이는 세포가 live상태에 있음을 의미하고, 적색을 띄게 되면 세포가 dead 상태에 있음을 의미한다. 도 11 및 도 12를 통하여 dead 상태의 세포에 비하여 live 상태의 세포가 현저히 많은 것을 확인할 수 있고, 이는 긍정적인 결과로 판단되고 더 나아가 상처 치유를 목적으로 사용될 수 있을 것을 의미한다. In cell experiments, when cells are stained with fluorescent dyes (calcein AM and ethidium homodimer-1), they have different colors depending on the state of the cells. When the cells become green, this means that the cells are in the live state. The red light indicates that the cell is dead. 11 and 12 it can be seen that there are significantly more cells in the live state compared to the cells in the dead state, which means that it can be used for the purpose of wound healing further determined to be a positive result.

실시예 4. 온도에 따른 형상 회복 실험Example 4. Shape Recovery Experiment with Temperature

실시예 1에서 제작된 높은 비율의 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체 형상 기억 특성이 증류수의 온도에 따라 어떤 변화를 갖는지 확인하기 위하여, 상기 실시예 1에 따라 L 형상을 가지는 높은 비율의 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체를 2개 제작하였다. 그 다음, 제작된 L 형상의 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체의 탄성력을 높이기 위하여 80℃의 증류수에 15분간 담가졌고 이에 압력을 가하여 이를 평평하게 만들었다. In order to confirm how the high ratio of the polyisopropylacrylamide support shape memory properties produced in Example 1 had a change according to the temperature of the distilled water, a high proportion of the polyisopropylacrylamide having an L shape according to Example 1 Two supports were produced. Then, in order to increase the elastic force of the produced L-shaped polyisopropyl acrylamide support, it was immersed in distilled water at 80 ° C. for 15 minutes and applied to pressure to make it flat.

그 다음, 평평하게 된 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체의 한쪽 면을 PDMS 홀더로 고정시키고 각각의 높은 비율의 폴리이소프로필아크릴아마이드를 37℃의 증류수와 80℃의 증류수가 담긴 비커에 넣어 증류수의 온도가 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체의 형상 기억 현상에 미치는 영향을 확인하여, 그 결과를 도 13 및 표 1에 나타내었다. Then, one side of the flattened polyisopropylacrylamide support was fixed with a PDMS holder, and each high proportion of polyisopropylacrylamide was placed in a beaker containing distilled water at 37 ° C. and distilled water at 80 ° C. The effect on the shape memory phenomenon of the polyisopropyl acrylamide support was confirmed, and the results are shown in FIG. 13 and Table 1. FIG.

이 때, empty circle (○)은 증류수의 온도가 80℃일 때의 시간 별 복원 정도를 나타낸 것이고 filled circle (●)은 증류수의 온도가 37℃일 때의 시간 별 복원 정도를 나타낸 것이다.At this time, empty circle (○) shows the degree of restoration by time when the temperature of distilled water is 80 ℃ and filled circle (●) shows the degree of restoration by time when the temperature of distilled water is 37 ℃.

시간에 따른 폴리이소프로필아크릴아마이드의 형상 회복 정도를 정량적을 분석하기 위해서 형상 회복율 (Recovery ratio, Rr)을 하기의 계산식과 같이 정의하였다.In order to quantitatively analyze the degree of shape recovery of polyisopropylacrylamide over time, the shape recovery ratio (R r ) was defined as follows.

[계산식 1][Calculation 1]

Figure 112017094992162-pat00001
Figure 112017094992162-pat00001


시간 (Min)Time (Min)

Recovery ratio (80 )Recovery ratio (80)

Recovery ratio (37 )Recovery ratio (37)

0

0

0

0

0

0

7

7

0.91

0.91


14

14

1.54

1.54


21

21

2.64

2.64


28

28

5.43

5.43

0.061

0.061

35

35

10.20

10.20


42

42

15.10

15.10


49

49

16.84

16.84


56

56

26.11

26.11

0.095

0.095

63

63

35.53

35.53


70

70

43.77

43.77


77

77

52.71

52.71


84

84

73.30

73.30

0.17

0.17

91

91

85.29

85.29


98

98

93.89

93.89


105

105

100

100


133

133


0.90

0.90

161

161


0.96

0.96

189

189


1.15

1.15

217

217


1.48

1.48

245

245


2.16

2.16

273

273


3.03

3.03

301

301


4.39

4.39

329

329


5.44

5.44

357

357


6.14

6.14

385

385


9.28

9.28

413

413


10.77

10.77

441

441


12.06

12.06

469

469


13.36

13.36

497

497


14.39

14.39

525

525


17.17

17.17

553

553


19.97

19.97

581

581


25.85

25.85

609

609


34.13

34.13

637

637


40.54

40.54

665

665


47.04

47.04

693

693


56.24

56.24

721

721


67.50

67.50

749

749


74.47

74.47

777

777


83.73

83.73

805

805


92.08

92.08

833

833


97.40

97.40

861

861


100

100

889

889


99.18

99.18

도 13 및 표 1에서 확인할 수 있듯이, 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체의 형상 회복 속도는 증류수의 온도가 높아질수록 증류수 내부의 물 분자 운동량이 증가함에 따라 폴리이소프로필아크릴아마이드 내부로 들어가게 되는 물 분자의 속도가 증가하므로 증류수의 온도가 올라감에 따라 촉진되는 것을 알 수 있어서, 본원 발명의 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체의 형상 회복이 형상 회복을 위해 처리되는 용액의 온도에 따라 조절될 수 있음을 확인하였다.As can be seen in Figure 13 and Table 1, the shape recovery rate of the polyisopropyl acrylamide support is the rate of water molecules entering the polyisopropyl acrylamide as the molecular weight of water in the distilled water increases as the temperature of the distilled water increases It can be seen that since the increase in the temperature of the distilled water is increased, so that the shape recovery of the shape memory polyisopropylacrylamide support of the present invention can be adjusted according to the temperature of the solution to be treated for shape recovery. .

실시예 5. 가교제 사용량에 따른 형상 회복 실험Example 5. Shape recovery experiment according to the amount of crosslinking agent used

실시예 1에서 제작된 높은 비율의 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체의 형상 기억 특성이 가교제(cross-linker) 사용량에 따라 어떤 변화를 갖는지 확인하기 위하여, 우선, 상기 실시예 1에 따라 L 형상을 가지는 높은 비율의 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체 2개를 가교제 N,N’-메틸렌비스아크릴아미드 (N,N-Methylenebisacrylamide; MBAAm)의 함유량을 다르게 하여 제작하였다. In order to confirm what shape memory properties of the high proportion of the polyisopropylacrylamide support fabricated in Example 1 vary depending on the amount of cross-linker used, first of all, Two polyisopropylacrylamide supports were prepared by varying the content of the crosslinking agent N, N'-methylenebisacrylamide (MBAAm).

구체적으로, 가교제 사용량은 각각 총 폴리이소프로필아크릴아마이드의 중량을 기준으로 0.02%질량과 0.1%질량으로 맞추었다. 가교제 함유량이 다르게 제작된 L 형상의 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체는 탄성력을 높이기 위하여 80℃의 증류수에 15 분간 담가졌고 이에 압력을 가하여 평평하게 만들었다. Specifically, the amount of crosslinking agent used was adjusted to 0.02% mass and 0.1% mass based on the total weight of polyisopropylacrylamide, respectively. The L-shaped polyisopropylacrylamide support prepared with different crosslinking agent content was immersed in distilled water at 80 ° C. for 15 minutes to increase elasticity, and was flattened by applying pressure thereto.

그 다음에, 평평하게 된 폴리이소프로필아크릴아마이드의 한쪽 변을 PDMS 홀더로 고정시키고 이를 80℃의 증류수가 담긴 비커에 넣어 가교제 함유량이 폴리이소프로필아크릴아마이드 형상 기억 현상에 미치는 영향을 확인하여, 그 결과를 도 14 및 표 2에 나타내었다.Next, one side of the flattened polyisopropylacrylamide was fixed with a PDMS holder and placed in a beaker containing distilled water at 80 ° C to check the effect of crosslinking agent content on the polyisopropylacrylamide shape memory phenomenon. The results are shown in FIG. 14 and Table 2.

이 때, empty circle (○)은 폴리이소프로필아크릴아마이드의 cross-linker concentration이 0.02 중량%일 ? 시간별 복원정도를 나타낸 것이고 filled circle (●)은 폴리이소프로필아크릴아마이드의 cross-linker concentration이 0.1 중량%일 때 시간별 복원정도를 나타낸 것이다.At this time, the empty circle (○) indicates that the cross-linker concentration of polyisopropylacrylamide is 0.02% by weight? The degree of restoration was shown over time, and filled circle (●) is the degree of restoration over time when the cross-linker concentration of polyisopropylacrylamide is 0.1% by weight.

시간에 다른 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체의 형상 회복 정도를 정량적을 분석하기 위해서 형상 회복율 (Recovery ratio, Rr)을 다음과 같이 정의하였다. In order to quantitatively analyze the degree of shape recovery of different polyisopropylacrylamide supports at time, shape recovery ratio (R r ) was defined as follows.

[계산식 2][Calculation 2]

Figure 112017094992162-pat00002
Figure 112017094992162-pat00002


시간 (Min)Time (Min)

Recovery ratio (CS-0.02 %)Recovery ratio (CS-0.02%)

Recovery ratio (CS-0.1 %)Recovery ratio (CS-0.1%)

0

0

0

0

0

0

7

7

0.11

0.11

0.14

0.14

14

14

1.54

1.54

0.39

0.39

21

21

0.91

0.91

1.24

1.24

28

28

2.65

2.65

2.02

2.02

35

35

5.43

5.43

0.47

0.47

42

42

5.49

5.49

1.12

1.12

49

49

10.21

10.21

1.49

1.49

56

56

15.10

15.10

1.07

1.07

63

63

16.84

16.84

0.91

0.91

70

70

26.11

26.11

2.47

2.47

77

77

35.54

35.54

2.69

2.69

84

84

43.78

43.78

8.00

8.00

91

91

52.72

52.72

16.71

16.71

98

98

73.30

73.30

19.97

19.97

105

105

85.30

85.30

23.80

23.80

112

112

93.90

93.90

33.01

33.01

119

119

100

100

42.43

42.43

126

126

99.83

99.83

49.92

49.92

133

133

99.83

99.83

65.88

65.88

140

140


71.00

71.00

147

147


85.25

85.25

153

153


89.44

89.44

160

160


92.00

92.00

167

167


97.99

97.99

173

173


98.10

98.10

180

180


96.34

96.34

187

187


100

100

도 14 및 표 2에서 확인할 수 있듯이, 폴리이소프로필아크릴아마이드의 형상 회복 속도는 폴리나이팜 내 가교제 사용량이 증가함에 따라 감소되는 것을 알 수 있었다. 이는, 폴리나이팜 내 가교밀도가 높아질수록 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체를 이루는 주쇄 사이의 가교가 조밀해져 증류수 내부의 물 분자가 폴리이소프로필아크릴아마이드로 침투하는데 어려움을 겪게 됨을 의미한다. 따라서 본원 발명의 형상 기억 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체의 형상 회복 능력이 폴리이소프로필아크릴아마이드 지지체의 가교 밀도에 따라 조절될 수 있음을 확인하였다.As can be seen in Figure 14 and Table 2, the shape recovery rate of the polyisopropyl acrylamide was found to decrease as the amount of crosslinking agent in the polynipalm increases. This means that as the crosslinking density in the polynipalm increases, crosslinking between the main chains forming the polyisopropylacrylamide support becomes dense and water molecules in distilled water have difficulty in penetrating into the polyisopropylacrylamide. Therefore, it was confirmed that the shape recovery ability of the shape memory polyisopropylacrylamide support of the present invention can be adjusted according to the crosslinking density of the polyisopropylacrylamide support.

Claims (21)

형상 기억 수팽윤성 수지 지지체를 이용하여 기억된 형상의 세포 시트를 제작하는 방법에 있어서,
1) N-이소프로필아크릴아마이드 단량체 수용액과 가교제를 기억시키고자 하는 형상의 몰드에 투여하는 단계;
2) 상기 몰드에 채워진 N-이소프로필아크릴아미드 단량체를 중합시키고 가교시켜서 수팽윤성 폴리N-이소프로필아크릴아미드 수지 지지체 시트를 제조하는 단계;
3) 상기 2)단계에서 제조된 수팽윤성 폴리N-이소프로필아크릴아미드 수지 지지체 시트에 압력을 가하여 평평한 형상으로 변형 시키는 단계;
4) 평평한 형상으로 변형된 상기 수팽윤성 폴리N-이소프로필아크릴아미드 수지 지지체 시트에 세포를 분산시켜 접종하는 단계;
5) 상기 4)단계에서 제조된 수팽윤성 폴리N-이소프로필아크릴아미드 수지 지지체 시트에 분산시켜 접종된 세포를 배양하여 상기 수팽윤성 폴리N-이소프로필아크릴아미드 수지 지지체 시트 위에 세포 시트를 형성시키는 단계;
6) 상기 5) 단계에서 수팽윤성 폴리N-이소프로필아크릴아미드 수지 지지체 시트 위에 형성된 세포 시트와 상기 수팽윤성 폴리N-이소프로필아크릴아미드 수지 지지체 시트를, 상기 2)단계의 폴리N-이소프로필아크릴아미드 수지 지지체 시트 중합 및 가교 반응 온도로 유지하여, 상기 세포 시트와 상기 수팽윤성 폴리N-이소프로필아크릴아미드 수지 지지체 시트 형상을, 상기 몰드의 형상으로 복원시키는 단계; 그리고
6) 상기 몰드 형상으로 복원된 수팽윤성 폴리N-이소프로필아크릴아미드 수지 지지체 시트로부터, 형성된 세포 시트를 분리해내는 단계
를 포함하는, 상기 몰드 형상으로 복원된 세포 시트 제작 방법.
In the method of manufacturing the cell sheet of the shape memorized using the shape memory water-swellable resin support body,
1) administering N-isopropylacrylamide monomer aqueous solution and a crosslinking agent to a mold of a shape to be memorized;
2) polymerizing and crosslinking the N-isopropylacrylamide monomer filled in the mold to prepare a water swellable polyN-isopropylacrylamide resin support sheet;
3) depressurizing the water-swellable polyN-isopropylacrylamide resin support sheet prepared in step 2) into a flat shape;
4) dispersing and inoculating cells in the water-swellable polyN-isopropylacrylamide resin support sheet deformed into a flat shape;
5) culturing the inoculated cells dispersed in the water-swellable polyN-isopropylacrylamide resin support sheet prepared in step 4) to form a cell sheet on the water-swellable polyN-isopropylacrylamide resin support sheet ;
6) The cell sheet formed on the water-swellable polyN-isopropylacrylamide resin support sheet in step 5) and the water-swellable polyN-isopropylacrylamide resin support sheet are the polyN-isopropylacrylates of step 2). Maintaining the cell sheet and the water-swellable polyN-isopropylacrylamide resin support sheet shape to the shape of the mold by maintaining at an amide resin support sheet polymerization and crosslinking reaction temperature; And
6) separating the formed cell sheet from the water-swellable polyN-isopropylacrylamide resin support sheet restored to the mold shape
Including, the cell sheet manufacturing method restored to the mold shape.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항의 세포 시트 제작 방법에 있어서, 상기 폴리N-이소프로필아크릴아미드 수지 지지체 시트가, N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(MBAAm)로 가교된 수팽윤성 폴리N-이소프로필아크릴아마이드 수지 지지체 시트인 것을 특징으로 하는, 세포 시트 제작 방법.The water-swellable polyN-isopropylacrylamide resin support sheet in which the polyN-isopropylacrylamide resin support sheet is crosslinked with N, N'-methylenebisacrylamide (MBAAm) in the cell sheet preparation method of claim 1. The cell sheet manufacturing method characterized by the above-mentioned. 제1항의 세포 시트 제작 방법에 있어서, 상기 수팽윤성 폴리N-이소프로필아크릴아마이드 수지 지지체 시트가 테트라메틸에틸렌디아민(TEMED)으로 가교된 폴리N-이소프로필아크릴아마이드 수지 지지체 시트인 것임을 특징으로 하는, 세포 시트 제작 방법.The method for producing a cell sheet according to claim 1, wherein the water-swellable polyN-isopropylacrylamide resin support sheet is a polyN-isopropylacrylamide resin support sheet crosslinked with tetramethylethylenediamine (TEMED). Cell Sheet Fabrication Method. 제1항의 세포 시트 제작 방법에 있어서, 상기 가교된 폴리N-이소프로필아크릴아마이드 수지 지지체 시트의 신장탄성계수가 14 내지 15메가파스칼(Mpa)인 것임을 특징으로 하는, 세포 시트 제작 방법.The cell sheet manufacturing method of claim 1, wherein the elastic modulus of elasticity of the crosslinked polyN-isopropylacrylamide resin support sheet is 14 to 15 megapascals (Mpa). 제1항의 세포 시트 제작 방법에 있어서, 상기 폴리N-이소프로필아크릴아마이드 수지 지지체 시트의 중합 반응에 광 개시제가 사용되는 것임을 특징으로 하는, 세포 시트 제작 방법.The method for producing a cell sheet according to claim 1, wherein a photoinitiator is used for the polymerization reaction of the polyN-isopropylacrylamide resin support sheet. 제8항의 세포 시트 제작 방법에 있어서, 상기 광개시제가 2-히드록시-1-1[4-(히드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1프로파논인 것을 특징으로 하는, 세포 시트 제작 방법.The method for producing a cell sheet according to claim 8, wherein the photoinitiator is 2-hydroxy-1-1 [4- (hydroxyethoxy) phenyl] -2-methyl-1propanone. . 제1항의 세포 시트 제작 방법에 있어서, 상기 수팽윤성 폴리N-이소프로필아크릴아마이드 수지 지지체를 제조하기 위하여 사용되는 N-이소프로필아크릴아마이드 단량체와 물의 중량비가 87:13 내지 95:5인 것을 특징으로 하는, 세포 시트 제작 방법.The cell sheet manufacturing method of claim 1, wherein the weight ratio of the N-isopropylacrylamide monomer and water used to prepare the water-swellable polyN-isopropylacrylamide resin support is 87:13 to 95: 5. Cell sheet production method. 제10항의 세포 시트 제작 방법에 있어서, 상기 폴리N-이소프로필아크릴아마이드 수지 지지체 시트를 제조하기 위하여 사용되는 N-이소프로필아크릴아마이드 단량체와 물의 중량비가 87:13 내지 88:12인 것을 특징으로 하는, 세포 시트 제작 방법.The cell sheet manufacturing method of claim 10, wherein the weight ratio of the N-isopropylacrylamide monomer and water used to prepare the polyN-isopropylacrylamide resin support sheet is 87:13 to 88:12. , Cell sheet making method. 중합 반응 당시의 3차원 형상으로 복원되는 것을 특징으로 하는 형상 기억 수팽윤성 폴리N-이소프로필아크릴아마이드 수지 지지체 시트에 세포를 분산 접종하고, 상기 수팽윤성 폴리N-이소프로필아크릴아마이드 수지 지지체 위에 분산 접종된 세포를 배양하여 제작되는, 3차원 형상의 세포 시트.Cells are dispersed and seeded in the shape memory water-swellable polyN-isopropylacrylamide resin support sheet, wherein the cells are restored to a three-dimensional shape at the time of the polymerization reaction, and dispersed and inoculated onto the water-swellable polyN-isopropylacrylamide resin support. A three-dimensional cell sheet produced by culturing the prepared cells. 제12항의 세포 시트에 있어서, 상기 세포가 생체 조직 세포에서 유래된 것임을 특징으로 하는, 3차원 형상의 세포 시트.The cell sheet according to claim 12, wherein the cells are derived from living tissue cells. 제13항의 세포 시트에 있어서, 상기 세포가 생체 상피 조직 세포에서 유래된 것임을 특징으로 하는, 3차원 형상의 세포 시트.The cell sheet according to claim 13, wherein the cells are derived from living epithelial tissue cells. 제13항의 세포 시트에 있어서, 상기 세포가 생체의 장기 조직 세포에서 유래된 것임을 특징으로 하는, 3차원 형상의 세포 시트.
The cell sheet according to claim 13, wherein the cells are derived from organ tissue cells of a living body.
삭제delete 삭제delete 제12항의 세포 시트에 있어서, 상기 폴리N-이소프로필아크릴아마이드가 수지 지지체 시트가 가교된 것임을 특징으로 하는, 3차원 형상의 세포 시트.The cell sheet according to claim 12, wherein the polyN-isopropylacrylamide is a crosslinked resin support sheet. 제18항의 세포 시트에 있어서, 상기 폴리N-이소프로필아크릴아마이드지지체 시트를 제조하기 위하여 사용되는 N-이소프로필아크릴아마이드 단량체와 물의 중량비가 87:13 내지 95:5인 것을 특징으로 하는, 3차원 형상의 세포 시트.The cell sheet of claim 18, wherein the weight ratio of the N-isopropylacrylamide monomer and water used to prepare the polyN-isopropylacrylamide support sheet is 87:13 to 95: 5. Shaped cell sheet. 제19항의 세포 시트에 있어서, 상기 폴N-리이소프로필아크릴아마이드지지체 시트를 제조하기 위하여 사용되는 N-이소프로필아크릴아마이드 단량체와 물의 중량비가 87:13 내지 88:12인 것을 특징으로 하는, 3차원 형상의 세포 시트.
The cell sheet of claim 19, wherein the weight ratio of the N-isopropylacrylamide monomer and water used to prepare the poly N-isopropylacrylamide support sheet is 87:13 to 88:12, 3 Cell sheet in dimensional shape.
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