KR102479559B1 - Surface modification method for cell sheet generation with spontaneous chemical reaction - Google Patents

Surface modification method for cell sheet generation with spontaneous chemical reaction Download PDF

Info

Publication number
KR102479559B1
KR102479559B1 KR1020200147155A KR20200147155A KR102479559B1 KR 102479559 B1 KR102479559 B1 KR 102479559B1 KR 1020200147155 A KR1020200147155 A KR 1020200147155A KR 20200147155 A KR20200147155 A KR 20200147155A KR 102479559 B1 KR102479559 B1 KR 102479559B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cell culture
culture substrate
group
polyisopropylacrylamide
pnipam
Prior art date
Application number
KR1020200147155A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210055019A (en
Inventor
황창모
홍소영
Original Assignee
재단법인 아산사회복지재단
울산대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인 아산사회복지재단, 울산대학교 산학협력단 filed Critical 재단법인 아산사회복지재단
Publication of KR20210055019A publication Critical patent/KR20210055019A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102479559B1 publication Critical patent/KR102479559B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/0068General culture methods using substrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2537/00Supports and/or coatings for cell culture characterised by physical or chemical treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2539/00Supports and/or coatings for cell culture characterised by properties
    • C12N2539/10Coating allowing for selective detachment of cells, e.g. thermoreactive coating

Abstract

자발적 화학반응에 기반한 세포시트 제조용 표면 형성 방법에 관한 것이다. 일 양상에 따른 방법은 플라즈마 처리 및 자발적인 화학반응을 기반으로 하여, 경제적이고 친환경적인 공정으로 세포배양기재 표면에 온도감응성 물질인 폴리이소프로필아크릴아미드를 효과적으로 고정시킬 수 있다. 상기 방법으로 제조된 세포배양기재는 표면에 단계적으로 층상으로 공유결합된 분자들에 의해 폴리이소프로필아크릴아미드 작용기가 표면에 단일층을 이루어, 수화될 경우 수직방향으로 일직선으로 배열되는 구조를 가져 세포시트의 형성 및 수확이 용이하고, 자발적인 가교반응에 기반하므로 재현성이 크게 향상되어 재생 의료와 조직공학 분야에서 유용하게 사용될 것으로 기대된다.It relates to a surface formation method for cell sheet production based on spontaneous chemical reaction. The method according to one aspect is based on plasma treatment and spontaneous chemical reaction, and can effectively fix polyisopropylacrylamide, a temperature-sensitive material, on the surface of a cell culture substrate in an economical and environmentally friendly process. The cell culture substrate prepared by the above method has a structure in which polyisopropylacrylamide functional groups form a single layer on the surface by molecules covalently bonded to the surface step by step in a layered fashion, and when hydrated, cells are arranged in a straight line in the vertical direction. Formation and harvesting of sheets are easy, and reproducibility is greatly improved because it is based on spontaneous cross-linking, so it is expected to be useful in the fields of regenerative medicine and tissue engineering.

Description

자발적 화학반응에 기반한 세포시트 제조용 표면 형성 방법{Surface modification method for cell sheet generation with spontaneous chemical reaction}Surface modification method for cell sheet generation with spontaneous chemical reaction}

자발적 화학반응에 기반한 세포시트 제조용 표면 형성 방법에 관한 것이다.It relates to a surface formation method for cell sheet production based on spontaneous chemical reaction.

조직공학(tissue engineering)이란 과학의 발달과 함께 등장한 새로운 분야의 하나로서 생명과학과 공학, 의학 등의 기본 개념과 과학기술을 통합 응용하는 다학제간 학문으로 생체조직의 구조와 기능 사이의 상관관계를 이해하고 더 나아가 손상된 조직이나 장기를 정상적인 조직으로 대체하거나 재생시키기 위해 체내에 이식이 가능한 인공조직을 만들어 우리 몸의 기능을 유지, 향상 또는 복원하는 것을 목적으로 하는 응용학문이다.Tissue engineering is one of the new fields that emerged with the development of science. It is a multidisciplinary study that integrates and applies basic concepts such as life science, engineering, and medicine and scientific technology. It is an applied study that aims to maintain, improve, or restore the functions of our body by creating artificial tissues that can be transplanted into the body in order to understand and further replace or regenerate damaged tissues or organs with normal tissues.

대표적인 조직공학 기법은 우선, 환자의 몸에서 필요한 조직을 채취하고 그 조직편으로부터 세포를 분리한 후 분리된 세포를 배양을 통해 필요한 양만큼 증식시키고 이를 다공성 생분해성 고분자 지지체에 심어 일정기간 동안 체외 배양하여 얻어지는 하이브리드형 세포/고분자 구조물인 세포 시트를 다시 인체 내에 이식한다. 이식 후 세포들은 대부분의 조직이나 장기의 경우 신생 혈관이 형성될 때까지는 체액의 확산에 의해 산소와 영양분을 공급받다가 인체 내에 혈관이 자라서 들어와 혈액의 공급이 이루어지면 세포들이 증식, 분화하여 새로운 조직 및 장기를 형성하고 고분자 지지체는 그동안 분해되어 없어지게 되는 기법을 응용하는 것이다.Representative tissue engineering techniques first collect necessary tissues from the patient's body, isolate cells from the tissue pieces, grow the separated cells to the required amount through culture, plant them on a porous biodegradable polymer scaffold, and incubate them in vitro for a certain period of time. The obtained cell sheet, which is a hybrid type cell/polymer structure, is transplanted back into the human body. After transplantation, cells are supplied with oxygen and nutrients by the diffusion of body fluids until new blood vessels are formed in most tissues or organs. It is to apply a technique in which organs are formed and the polymer scaffold decomposes and disappears during that time.

종래에는 상기한 세포시트 제작을 위해 온도변화에 따른 친수성-소수성 변화하는 물질, 효소에 의해 분해되는 효소감응성 물질, 온도에 따라 팽창-수축기전을 보이는 소재 등을 사용하는 방법이 제시되어 왔는데, 이 경우 상기 물질들을 세포 배양 기재의 표면에 효과적으로 고정하기 위한 연구가 요구되고 있는 실정이다.Conventionally, methods of using materials that change hydrophilicity and hydrophobicity according to temperature changes, enzyme-sensitive materials that are degraded by enzymes, and materials that exhibit expansion-contraction mechanisms according to temperature have been proposed for the production of cell sheets. In this case, there is a need for research on effectively immobilizing the materials on the surface of a cell culture substrate.

일 양상은 1) 세포배양기재의 표면을 플라즈마 처리하는 단계;One aspect includes: 1) plasma-treating the surface of a cell culture substrate;

2) 상기 플라즈마 처리된 세포배양기재에 카르복실기 또는 글리시딜기를 포함하는 실란(silane)계 화합물을 처리하여 세포배양기재 표면에 카르복실기 또는 글리시딜기를 고정하는 단계; 및2) fixing the carboxyl group or glycidyl group on the surface of the cell culture substrate by treating the plasma-treated cell culture substrate with a silane-based compound containing a carboxyl group or glycidyl group; and

3) 상기 카르복실기 또는 글리시딜기가 고정된 세포배양기재에 아민기를 포함하는 폴리이소프로필아크릴아미드(poly(N-isopropylacrylamide), PNiPAm) 용액을 처리하여 세포배양기재 표면에 폴리이소프로필아크릴아미드를 코팅하는 단계를 포함하는 세포배양기재의 표면을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.3) Coat the surface of the cell culture substrate with polyisopropylacrylamide by treating the cell culture substrate to which the carboxyl group or glycidyl group is fixed with a poly(N-isopropylacrylamide), PNiPAm solution containing an amine group It is to provide a method of forming the surface of a cell culture substrate comprising the step of.

다른 양상은 1) 세포배양기재의 표면을 플라즈마 처리하는 단계;Another aspect is 1) plasma treating the surface of the cell culture substrate;

2) 상기 플라즈마 처리된 세포배양기재에 아민기를 포함하는 실란(silane)계 화합물을 처리하여 세포배양기재 표면에 아민기를 고정하는 단계; 및2) fixing the amine group on the surface of the cell culture substrate by treating the plasma-treated cell culture substrate with a silane-based compound containing an amine group; and

3) 상기 아민기가 고정된 세포배양기재에 카르복실기 또는 글리시딜기를 포함하는 폴리이소프로필아크릴아미드(poly(N-isopropylacrylamide), PNiPAm) 용액을 처리하여 세포배양기재 표면에 폴리이소프로필아크릴아미드를 코팅하는 단계를 포함하는 세포배양기재의 표면을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.3) Coat the surface of the cell culture substrate with polyisopropylacrylamide by treating the cell culture substrate with the amine group fixed with a poly(N-isopropylacrylamide), PNiPAm solution containing a carboxyl group or glycidyl group It is to provide a method of forming the surface of a cell culture substrate comprising the step of.

또 다른 양상은 1) 상기 세포배양기재의 표면을 형성하는 방법으로 표면 형성된 세포배양기재에 세포를 배양하는 단계; 및Another aspect is 1) culturing cells on the cell culture substrate formed on the surface by a method of forming the surface of the cell culture substrate; and

2) 상기 세포배양기재를 냉각하여 상기 세포배양기재의 표면에서 배양한 세포를 세포시트의 형태로 분리하는 단계를 포함하는 세포시트를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.2) It is to provide a method for manufacturing a cell sheet comprising the step of cooling the cell culture substrate and separating the cells cultured on the surface of the cell culture substrate in the form of a cell sheet.

본 출원의 다른 목적 및 이점은 첨부한 청구범위 및 도면과 함께 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. 본 명세서에 기재되지 않은 내용은 본 출원의 기술 분야 또는 유사한 기술 분야 내 숙련된 자이면 충분히 인식하고 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.Other objects and advantages of this application will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the appended claims and drawings. Any person skilled in the art of this application or a similar technical field can sufficiently recognize and infer the content not described in this specification, and thus the description thereof will be omitted.

일 양상은 1) 세포배양기재의 표면을 플라즈마 처리하는 단계;One aspect includes: 1) plasma-treating the surface of a cell culture substrate;

2) 상기 플라즈마 처리된 세포배양기재에 카르복실기 또는 글리시딜기를 포함하는 실란(silane)계 화합물을 처리하여 세포배양기재 표면에 카르복실기 또는 글리시딜기를 고정하는 단계; 및2) fixing the carboxyl group or glycidyl group on the surface of the cell culture substrate by treating the plasma-treated cell culture substrate with a silane-based compound containing a carboxyl group or glycidyl group; and

3) 상기 카르복실기 또는 글리시딜기가 고정된 세포배양기재에 아민기를 포함하는 폴리이소프로필아크릴아미드(poly(N-isopropylacrylamide), PNiPAm) 용액을 처리하여 세포배양기재 표면에 폴리이소프로필아크릴아미드를 코팅하는 단계를 포함하는 세포배양기재의 표면을 형성하는 방법을 제공한다.3) Coat the surface of the cell culture substrate with polyisopropylacrylamide by treating the cell culture substrate to which the carboxyl group or glycidyl group is fixed with a poly(N-isopropylacrylamide), PNiPAm solution containing an amine group It provides a method of forming the surface of a cell culture substrate comprising the step of.

다른 양상은 1) 세포배양기재의 표면을 플라즈마 처리하는 단계;Another aspect is 1) plasma treating the surface of the cell culture substrate;

2) 상기 플라즈마 처리된 세포배양기재에 아민기를 포함하는 실란(silane)계 화합물을 처리하여 세포배양기재 표면에 아민기를 고정하는 단계; 및2) fixing the amine group on the surface of the cell culture substrate by treating the plasma-treated cell culture substrate with a silane-based compound containing an amine group; and

3) 상기 아민기가 고정된 세포배양기재에 카르복실기 또는 글리시딜기를 포함하는 폴리이소프로필아크릴아미드(poly(N-isopropylacrylamide), PNiPAm) 용액을 처리하여 세포배양기재 표면에 폴리이소프로필아크릴아미드를 코팅하는 단계를 포함하는 세포배양기재의 표면을 형성하는 방법을 제공한다.3) Coat the surface of the cell culture substrate with polyisopropylacrylamide by treating the cell culture substrate with the amine group fixed with a poly(N-isopropylacrylamide), PNiPAm solution containing a carboxyl group or glycidyl group It provides a method of forming the surface of a cell culture substrate comprising the step of.

기존 세포시트 제작을 위해 온도변화에 따라 친수성-소수성의 성질이 변화하는 물질, 효소에 의해 분해되는 효소감응성 물질, 온도에 따라 팽창-수축기전을 보이는 소재 등을 사용하는 방법이 제시되어 왔으며, 상기 물질들을 세포배양기재의 표면에 고정하는 방법으로는 전자빔(E-beam), UV 가교를 포함한 화학적 가교 방법 등이 사용된다. 그러나, 이와 같은 화학적 가교 방법은 세포배양기재의 표면 형성에 사용되는 분자들이 일정한 방향으로 배열되기 어려운 단점이 있으며, 가교 조건, 사용되는 분자들의 분자량, 촉매 등의 영향으로 가교 결과가 달라질 수 있어(예를 들어, 무작위적 배열) 세포시트 제작 시 재현성이 상대적으로 낮은 특징이 있다.Methods of using a material whose hydrophilic-hydrophobic properties change with temperature change, an enzyme-sensitive material that is decomposed by enzymes, and a material that exhibits an expansion-contraction mechanism depending on temperature have been proposed for the production of existing cell sheets. As a method of fixing substances on the surface of a cell culture substrate, chemical crosslinking methods including electron beam (E-beam) and UV crosslinking are used. However, this chemical crosslinking method has a disadvantage in that molecules used to form the surface of the cell culture substrate are difficult to arrange in a certain direction, and the crosslinking result may vary due to the influence of the crosslinking conditions, the molecular weight of the molecules used, and the catalyst ( For example, random arrangement), there is a relatively low reproducibility when producing cell sheets.

Figure 112020118469195-pat00001
Figure 112020118469195-pat00001

폴리이소프로필아크릴아미드(poly(N-isopropylacrylamide), PNiPAm) 역시, 기존에 전자빔, UV 등에 따른 화학적 가교방법을 사용하면 가교 후 비정형 배열구조가 형성되어, 세포시트 제작 시 재현성이 높지 않다는 문제점이 있다(도 1).Polyisopropylacrylamide (poly(N-isopropylacrylamide), PNiPAm) also has a problem in that reproducibility is not high when producing cell sheets because atypical array structures are formed after crosslinking when chemical crosslinking methods such as electron beam and UV are used. (Fig. 1).

이에, 본 발명자들은 전자빔, UV 등을 사용하는 화학적 가교방법이 아닌, 플라즈마 표면개질 및 자발적인 화학반응에 기반하여 온도감응성 물질을 세포배양기재의 표면에 효율적으로 고정시키고, 나아가 상기 제조된 세포배양기재를 사용하여 높은 재현성으로 세포시트를 수득할 수 있음을 확인하여, 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors efficiently fix the temperature-sensitive material to the surface of the cell culture substrate based on plasma surface modification and spontaneous chemical reaction, not the chemical crosslinking method using electron beam, UV, etc., and furthermore, the cell culture substrate prepared above. The present invention was completed by confirming that cell sheets could be obtained with high reproducibility using.

일 양상에 따른 세포배양기재의 표면을 형성하는 방법의 단계 1)은 세포배양기재를 플라즈마 처리하여 세포배양기재의 표면을 활성화시키는 것이다.Step 1) of the method of forming the surface of the cell culture substrate according to one aspect is to activate the surface of the cell culture substrate by plasma-treating the cell culture substrate.

상기 단계 1)의 플라즈마 처리는 산소(O2) 플라즈마를 10초 내지 10분간 처리하는 것일 수 있고, 바람직하게는 10초 내지 5분간 처리하는 것일 수 있고, 보다 바람직하게는 10초 내지 1분간 처리하는 것일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 10초 내지 30초간 처리하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The plasma treatment in step 1) may be performed with oxygen (O 2 ) plasma for 10 seconds to 10 minutes, preferably for 10 seconds to 5 minutes, and more preferably for 10 seconds to 1 minute. It may be to do, and more preferably, it may be to process for 10 seconds to 30 seconds, but is not limited thereto.

상기 플라즈마 처리는 UV 가교용 촉매 등이 사용되지 않아 친환경적이며, 전자빔 가교방식에 비해 경제적이어서 제조장비에 의한 생산 비용을 낮출 수 있다는 이점이 있다.The plasma treatment is eco-friendly because no catalyst for UV crosslinking is used, and is more economical than the electron beam crosslinking method, so it has the advantage of lowering production cost by manufacturing equipment.

일 구체예에 있어서, 상기 단계 1)은 산소 플라즈마 장치 내부에 폴리머 재질의 조직 배양 폴리스티렌(Tissue culture polystyrene: TCPS) 접시를 넣고, 10-2Torr(1 Torr=1 mmHg) 이하에 도달한 후, 분당 30입방센티미터의 산소를 공급하는 상태에서 산소(O2) 플라즈마를 30초간 처리하여 세포배양기재의 표면에 히드록시기(-OH)의 표면 작용기가 발생하도록 유도하였다.In one embodiment, in step 1), a tissue culture polystyrene (TCPS) dish made of polymer is placed inside the oxygen plasma apparatus, and after reaching 10 -2 Torr (1 Torr = 1 mmHg) or less, Oxygen (O 2 ) plasma was treated for 30 seconds in a state of supplying 30 cubic centimeters of oxygen per minute to induce generation of surface functional groups of hydroxy groups (-OH) on the surface of the cell culture substrate.

상기 단계 2)의 카르복실기, 글리시딜기 또는 아민기 고정은 세포배양기재 표면의 히드록시기와 카르복실기, 글리시딜기 또는 아민기를 포함하는 실란(silane)계 화합물의 실란 작용기 간 자발적인 가교반응으로 형성될 수 있다.The fixation of the carboxyl group, glycidyl group or amine group in step 2) may be formed by a spontaneous cross-linking reaction between the hydroxyl group on the surface of the cell culture substrate and the silane functional group of a silane-based compound containing a carboxyl group, glycidyl group or amine group. .

상기 실란계 화합물은 알코올, 증류수 또는 이들의 혼합 용액에 용해된 형태로 플라즈마 처리된 세포배양기재에 접촉시켜 반응을 진행할 수 있다. 또한, 상기 반응은 상온 내지 150℃에서 이루어질 수 있고, 바람직하게는 상온 내지 60℃에서 이루어질 수 있고, 보다 바람직하게는 상온에서 이루어질 수 있으며, 0 내지 24시간 동안 진행할 수 있고, 바람직하게는 0 내지 12시간 동안 진행할 수 있고, 보다 바람직하게는 0 내지 6시간 동안 진행할 수 있고, 보다 더 바람직하게는 1 내지 3시간 동안 진행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The silane-based compound may be reacted by contacting the plasma-treated cell culture substrate in a form dissolved in alcohol, distilled water, or a mixed solution thereof. In addition, the reaction may be performed at room temperature to 150° C., preferably at room temperature to 60° C., more preferably at room temperature, for 0 to 24 hours, preferably at 0 to 60° C. It may proceed for 12 hours, more preferably for 0 to 6 hours, and even more preferably for 1 to 3 hours, but is not limited thereto.

상기 실란계 화합물은 카르복실기, 글리시딜기 또는 아민기를 포함하는 것일 수 있다. The silane-based compound may include a carboxyl group, a glycidyl group, or an amine group.

상기 실란계 화합물이 카르복실기를 포함하는 경우(예를 들어, APTMS) 및 글리시딜기를 포함하는 경우(예를 들어, GPTMS) 단계 3)의 폴리이소프로필아크릴아미드 코팅 단계에서 아민기(-NH2)를 포함하는 PNiPAm 용액을 사용할 수 있다. When the silane-based compound includes a carboxyl group (eg, APTMS) and a glycidyl group (eg, GPTMS), in the polyisopropylacrylamide coating step of step 3), an amine group (-NH 2 ) can be used.

또한, 상기 실란계 화합물이 아민기를 포함하는 경우(예를 들어, APTES), 단계 3)의 폴리이소프로필아크릴아미드 코팅 단계에서 카르복실기 또는 글리시딜기를 포함하는 PNiPAm 용액을 사용할 수 있다.In addition, when the silane-based compound includes an amine group (eg, APTES), a PNiPAm solution containing a carboxyl group or a glycidyl group may be used in the polyisopropylacrylamide coating step of step 3).

상기 단계 2)의 고정 단계를 통하여 실란-히드록시기 사이의 결합반응과 실란-실란 가교반응이 발생하여 세포배양기재의 표면층이 형성되며, 반응에 참여하지 않은 카르복실기, 글리시딜기 또는 아민기가 노출된 세포배양기재를 도출할 수 있다.Through the fixation step of step 2), a bonding reaction between silane-hydroxy groups and a silane-silane crosslinking reaction occur to form the surface layer of the cell culture substrate, and cells exposed to carboxyl groups, glycidyl groups, or amine groups that did not participate in the reaction Culture materials can be derived.

본 명세서에서, 상기 카르복실기를 포함하는 실란은 예를 들어 3-아크릴아미도프로필트리메속시실란(3-ACRYLAMIDOPROPYLTRIMETHOXYSILANE), N-(3-아크릴옥시-2-히드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란(N-(3-ACRYLOXY-2-HYDROXYPROPYL)-3-AMINOPROPYLTRIETHOXYSILANE), 아크릴옥시메틸트리메톡시실란(ACRYLOXYMETHYLTRIMETHOXYSILANE), (아크릴옥시메틸)펜에틸트리메톡시실란((ACRYLOXYMETHYL)PHENETHYLTRIMETHOXYSILANE), (3-아크릴옥시프로필)트리메톡시실란((3-ACRYLOXYPROPYL)TRIMETHOXYSILANE), (3-메타크릴아미도프로필)트리에톡시실란((3-METHACRYLAMIDOPROPYL)TRIETHOXYSILANE), 메타크릴옥시메틸트리에톡시실란(METHACRYLOXYMETHYLTRIETHOXYSILANE), 메타크릴옥시메틸트리메톡시실란(METHACRYLOXYMETHYLTRIMETHOXYSILANE), 메타크릴옥시프로필트리에톡시실란(METHACRYLOXYPROPYLTRIETHOXYSILANE), 메타크릴옥시프로필트리이소프롭옥시실란(METHACRYLOXYPROPYLTRIISOPROPOXYSILANE), 메타크릴옥시프로필드리메톡시실란(METHACRYLOXYPROPYLTRIMETHOXYSILANE), (3-아크릴옥시프로필)메틸디에톡시실란((3-ACRYLOXYPROPYL)METHYLDIETHOXYSILANE), (3-아크릴옥시프로필)메틸디메톡시실란((3-ACRYLOXYPROPYL)METHYLDIMETHOXYSILANE), (메타크릴옥시메틸)메틸디에톡시실란(METHACRYLOXYMETHYL)METHYLDIETHOXYSILANE) 및 (메타크릴옥시메틸)메틸디메톡시실란((METHACRYLOXYMETHYL)METHYLDIMETHOXYSILANE)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 카르복실기를 포함하는 실란은 (3-아크릴옥시프로필)프리메톡시실란((3-ACRYLOXYPROPYL)TRIMETHOXYSILANE): APTMS)일 수 있다.In the present specification, the silane containing the carboxyl group is, for example, 3-acrylamidopropyltrimethoxysilane (3-ACRYLAMIDOPROPYLTRIMETHOXYSILANE), N-(3-acryloxy-2-hydroxypropyl)-3-aminopropyltri Ethoxysilane (N-(3-ACRYLOXY-2-HYDROXYPROPYL)-3-AMINOPROPYLTRIETHOXYSILANE), acryloxymethyltrimethoxysilane (ACRYLOXYMETHYLTRIMETHOXYSILANE), (acryloxymethyl)phenethyltrimethoxysilane ((ACRYLOXYMETHYL)PHENETHYLTRIMETHOXYSILANE), (3-Acrylicoxypropyl)trimethoxysilane ((3-ACRYLOXYPROPYL)TRIMETHOXYSILANE), (3-methacrylamidopropyl)triethoxysilane ((3-METHACRYLAMIDOPROPYL)TRIETHOXYSILANE), methacryloxymethyltriethoxysilane (METHACRYLOXYMETHYLTRIETHOXYSILANE), methacryloxymethyltrimethoxysilane (METHACRYLOXYMETHYLTRIMETHOXYSILANE), methacryloxypropyltriethoxysilane (METHACRYLOXYPROPYLTRIETHOXYSILANE), methacryloxypropyltriisopropoxysilane (METHACRYLOXYPROPYLTRIISOPROPOXYSILANE), methacryloxypropyltrimethoxysilane ( METHACRYLOXYPROPYLTRIMETHOXYSILANE), (3-ACRYLOXYPROPYL)METHYLDIETHOXYSILANE, (3-ACRYLOXYPROPYL)METHYLDIMETHOXYSILANE, (methacryloxymethyl)methyl It may be any one selected from the group consisting of diethoxysilane (METHACRYLOXYMETHYL)METHYLDIETHOXYSILANE) and (methacryloxymethyl)methyldimethoxysilane ((METHACRYLOXYMETHYL)METHYLDIMETHOXYSILANE), but is not limited thereto. Preferably, the silane containing the carboxyl group may be (3-acryloxypropyl) premethoxysilane ((3-ACRYLOXYPROPYL)TRIMETHOXYSILANE: APTMS).

상기 글리시딜기(에폭시기)를 포함하는 실란은 예를 들어 3-글리시드옥시프로필디메톡시메틸실란(3-Glycidoxypropyldimethoxymethylsilane), (3-글리시드옥시프로필)디메틸톡시실란((3-GLYCIDOXYPROPYL)DIMETHYLETHOXYSILANE), (3-글리시드옥시프로필)트리에톡시실란((3-GLYCIDOXYPROPYL)TRIETHOXYSILANE), (3-글리시드옥시프로필)트리메톡시실란((3-GLYCIDOXYPROPYL)TRIMETHOXYSILANE), (2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란(2-(3,4-EPOXYCYCLOHEXYL)ETHYLTRIETHOXYSILANE), 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸드리메톡시실란(2-(3,4-EPOXYCYCLOHEXYL)ETHYLTRIMETHOXYSILANE), 5,6-에폭시헥실트리에톡시실란(5,6-EPOXYHEXYLTRIETHOXYSILANE), 2-(3,4-에속시시클로헥실)에틸메틸디에톡시실란(2-(3,4-EPOXYCYCLOHEXYL)ETHYLMETHYLDIETHOXYSILANE), (3-글리시드옥시프로필)메틸디에톡시실란((3-GLYCIDOXYPROPYL)METHYLDIETHOXYSILANE) 및 (3-글리시드옥시프로필)메딜디메톡시실란((3-GLYCIDOXYPROPYL)METHYLDIMETHOXYSILANE)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 글리시딜기를 포함하는 실란은 3-글리시도옥시프로필트리메톡시실란(3-glycidoxyhpropyltrimethoxysilane: GPTMS)일 수 있다.The silane containing the glycidyl group (epoxy group) is, for example, 3-glycidoxypropyldimethoxymethylsilane (3-Glycidoxypropyldimethoxymethylsilane), (3-glycidoxypropyl) dimethyloxysilane ((3-GLYCIDOXYPROPYL)DIMETHYLETHOXYSILANE) , (3-glycidoxypropyl)triethoxysilane ((3-GLYCIDOXYPROPYL)TRIETHOXYSILANE), (3-glycidoxypropyl)trimethoxysilane ((3-GLYCIDOXYPROPYL)TRIMETHOXYSILANE), (2-(3,4 -Epoxycyclohexyl)ethyltriethoxysilane (2-(3,4-EPOXYCYCLOHEXYL)ETHYLTRIETHOXYSILANE), 2-(3,4-EPOXYCYCLOHEXYL)ETHYLTRIMETHOXYSILANE ), 5,6-epoxyhexyltriethoxysilane (5,6-EPOXYHEXYLTRIETHOXYSILANE), 2- (3,4-ethoxycyclohexyl) ethylmethyldiethoxysilane (2- (3,4-EPOXYCYCLOHEXYL) ETHYLMETHYLDIETHOXYSILANE), Any one selected from the group consisting of (3-glycidoxypropyl)methyldiethoxysilane ((3-GLYCIDOXYPROPYL)METHYLDIETHOXYSILANE) and (3-glycidoxypropyl)medyldimethoxysilane ((3-GLYCIDOXYPROPYL)METHYLDIMETHOXYSILANE) Preferably, the silane containing the glycidyl group may be 3-glycidoxyhpropyltrimethoxysilane (GPTMS).

상기 아민기를 포함하는 실란은 예를 들어 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyl)triethoxysilane: APTES)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The silane containing the amine group may be, for example, 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), but is not limited thereto.

일 구체예에 있어서, 상기 단계 2)는 플라즈마 표면처리된 세포배양접시에 GPTMS를 0%, 0.6%, 1% 녹인 메탄올 및 증류수를 메탄올:증류수 = 9:1의 비율(v/v)로 혼합한 용액을 처리하여 상온에서 2시간 동안 반응을 진행하였다. 상기 반응을 통하여, 히드록시기에 GPTMS의 실란 작용기가 자발반응으로 표면에 공유결합되고(실란-히드록시기 자발반응), 실란-실란 가교반응이 발생하여 세포배양기재의 표면층이 형성되며, 반응에 참여하지 않은 에폭시기가 세포배양기재 표면에 노출되어 이후 폴리이소프로필아크릴아미드 코팅에 사용될 수 있다.In one embodiment, in step 2), methanol and distilled water in which 0%, 0.6%, and 1% of GPTMS are dissolved in a plasma surface-treated cell culture dish are mixed in a ratio (v/v) of methanol:distilled water = 9:1 One solution was treated and the reaction proceeded for 2 hours at room temperature. Through the above reaction, the silane functional group of GPTMS is covalently bonded to the surface by spontaneous reaction to the hydroxyl group (silane-hydroxyl group spontaneous reaction), and a silane-silane crosslinking reaction occurs to form the surface layer of the cell culture substrate. Epoxy groups can be exposed on the surface of the cell culture substrate and then used for polyisopropylacrylamide coating.

다른 구체예에 있어서, 상기 단계 2)는 플라즈마 표면처리된 고분자 세포배양접시에 APTES를 1% 녹인 메탄올 및 증류수를 메탄올:증류수 = 9:1의 비율(v/v)로 혼합한 용액을 처리하여 상온에서 2시간 동안 반응을 진행하였다. 상기 반응을 통하여, 히드록시기에 APTES의 실란 작용기가 자발반응으로 표면에 공유결합되고(실란-히드록시기 자발반응), 실란-실란 가교반응이 발생하여 세포배양기재의 표면층이 형성되며, 반응에 참여하지 않은 아민기가 세포배양기재 표면에 노출되어 이후 폴리이소프로필아크릴아미드 코팅에 사용될 수 있다.In another embodiment, step 2) is a plasma surface-treated polymer cell culture dish treated with a solution of methanol and distilled water in which 1% APTES is dissolved in a mixture of methanol: distilled water = 9: 1 (v / v) The reaction proceeded for 2 hours at room temperature. Through the above reaction, the silane functional group of APTES is covalently bonded to the surface by spontaneous reaction to the hydroxyl group (silane-hydroxyl group spontaneous reaction), and a silane-silane crosslinking reaction occurs to form the surface layer of the cell culture substrate. The amine group is exposed on the surface of the cell culture substrate and can then be used for polyisopropylacrylamide coating.

상기 단계 3)의 폴리이소프로필아크릴아미드(PNiPAm)는 알코올, 증류수 또는 이들의 혼합 용액에 용해된 형태로 사용될 수 있으며, 상기 용액은 0.01 내지 5%(w/v)의 농도일 수 있다. 상기 폴리이소프로필아크릴아미드 용액의 농도가 0.01%(w/v) 미만인 경우 세포시트 형성에 시간이 많이 소요되고, 세포시트가 형성되더라도 형성 정도가 불안정해 세포배양기재로부터 세포시트의 분리가 불완전하다는 문제점이 있다. 또한, 상기 폴리이소프로필아크릴아미드 용액의 농도가 5% (w/v)를 초과하는 경우 세포배양기재에 대한 세포 부착능이 현저히 감소되며, 세포시트가 완전히 형성되기 전, 세포 배양 도중 세포가 탈착되는 현상이 나타나는 문제점이 있다.The polyisopropylacrylamide (PNiPAm) of step 3) may be used in a form dissolved in alcohol, distilled water, or a mixed solution thereof, and the solution may have a concentration of 0.01 to 5% (w/v). If the concentration of the polyisopropylacrylamide solution is less than 0.01% (w / v), it takes a lot of time to form the cell sheet, and even if the cell sheet is formed, the degree of formation is unstable, indicating that the separation of the cell sheet from the cell culture substrate is incomplete. There is a problem. In addition, when the concentration of the polyisopropylacrylamide solution exceeds 5% (w / v), the ability of cells to adhere to the cell culture substrate is significantly reduced, and the cells are detached during cell culture before the cell sheet is completely formed. There is a problem with the phenomenon.

상기 폴리이소프로필아크릴아미드(PNiPAm)는 대표적인 온도감응성 고분자로, 수용액상에서 32℃이하에서는 친수성을 가지나 32℃이상에서는 소수성 특성을 가지며, 고분자내의 N-이소프로필아미노(N-isopropylamino) 치환기가 온도에 따라 그 배향이 변화함으로써 고분자의 친수성/소수성 균형이 변화하게 된다. 이 물질은 온도의 상승에 따라 최저임계용액온도(lower critical solution temperature: LCST) 부근에서 급격히 부피가 줄어들게 되며, 이러한 온도감응 특성을 이용하여 세포시트 제조에 사용될 수 있다.The polyisopropylacrylamide (PNiPAm) is a typical temperature-sensitive polymer. It has hydrophilic properties below 32°C in an aqueous solution but has hydrophobic properties above 32°C, and the N-isopropylamino substituent in the polymer is sensitive to temperature. As the orientation changes, the hydrophilic/hydrophobic balance of the polymer changes. This material rapidly decreases in volume around the lower critical solution temperature (LCST) as the temperature rises, and can be used to manufacture a cell sheet using this temperature sensitive property.

일 구체예에 있어서, 상기 단계 3)은 에폭시기(글리시딜기)가 표면에 노출된 세포배양기재에 아민기를 갖는 폴리이소프로필아크릴아미드(PNiPAm-NH2)를 에탄올에 녹인 용액을 처리하여 상온에서 2시간 동안 반응을 진행하였다. 상기 반응을 통하여, 에폭시 작용기와 폴리이소프로필아크릴아미드의 아민기 간 자발적 가교반응이 진행되어 공유결합이 형성되고, 최종적으로 표면에 이소프로필아크릴아미드가 형성된 세포배양기재가 제조되었다. 이 때, 상기 폴리이소프로필아크릴아미드 용액의 농도를 0.01 내지 5%(w/v)로 하여 처리하는 경우, 세포배양 후 세포배양기재를 냉각하는 경우 배양한 세포가 세포시트의 형태로 세포배양접시 바닥으로부터 분리되며, 0.01%(w/v) 미만 또는 5%(w/v)를 초과하는 농도로 처리하는 경우 세포시트가 일부 형성 및 분리가 불완전함을 확인하였다.In one embodiment, step 3) is a solution of polyisopropylacrylamide (PNiPAm-NH 2 ) having an amine group dissolved in ethanol to a cell culture substrate having an epoxy group (glycidyl group) exposed on the surface thereof, at room temperature. The reaction proceeded for 2 hours. Through the above reaction, a spontaneous crosslinking reaction between the epoxy functional group and the amine group of polyisopropylacrylamide proceeded to form a covalent bond, and finally, a cell culture substrate having isopropylacrylamide formed on the surface was prepared. At this time, when the concentration of the polyisopropylacrylamide solution is 0.01 to 5% (w / v), when the cell culture substrate is cooled after cell culture, the cultured cells are placed in a cell culture dish in the form of a cell sheet It was separated from the bottom, and when treated at a concentration of less than 0.01% (w/v) or greater than 5% (w/v), it was confirmed that some cell sheets were formed and separated incompletely.

다른 구체예에 있어서, 상기 단계 3)은 아민기가 표면에 노출된 세포배양기재에 카르복실기를 갖는 폴리이소프로필아크릴아미드(PNiPAm-COOH)를 에탄올에 녹인 용액을 처리하여 상온에서 2시간 동안 반응을 진행하였다. 상기 반응을 통하여, 아민 작용기와 폴리이소프로필아크릴아미드의 카르복실기 간 자발적 가교반응이 진행되어 아마이드 결합이 형성되고, 최종적으로 표면에 이소프로필아크릴아미드가 형성된 세포배양기재가 제조되었다.In another embodiment, step 3) is a solution of polyisopropylacrylamide (PNiPAm-COOH) having a carboxyl group dissolved in ethanol to a cell culture substrate having an amine group exposed on the surface, and reacting at room temperature for 2 hours did Through the above reaction, a spontaneous crosslinking reaction between the amine functional group and the carboxyl group of polyisopropylacrylamide proceeded to form an amide bond, and finally a cell culture substrate having isopropylacrylamide formed on the surface was prepared.

상기 단계 3)의 폴리이소프로필아크릴아미드(PNiPAm) 코팅은 15 내지 65℃, 바람직하게는 20 내지 60℃ 의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 폴리이소프로필아크릴아미드(PNiPAm) 코팅은 전 단계에 사용된 실란계 화합물이 갖는 작용기의 종류에 따라, 세포배양기재 표면의 글리시딜기와 PNiPAm의 아민 작용기 간 자발적인 가교반응, 세포배양기재 표면의 카르복실기와 PNiPAm의 아민 작용기 간 자발적인 가교반응, 세포배양기재 표면의 아민기와 PNiPAm의 카르복실 작용기 간 자발적인 가교반응, 세포배양기재 표면의 아민기와 PNiPAm의 글리시딜기 간 자발적인 가교반응으로 형성될 수 있다.The polyisopropylacrylamide (PNiPAm) coating in step 3) may be performed at a temperature of 15 to 65°C, preferably 20 to 60°C. The polyisopropylacrylamide (PNiPAm) coating is a spontaneous cross-linking reaction between the glycidyl group on the surface of the cell culture substrate and the amine functional group of PNiPAm, depending on the type of functional group of the silane-based compound used in the previous step, and the surface of the cell culture substrate It can be formed by spontaneous cross-linking reaction between carboxyl group and amine functional group of PNiPAm, spontaneous cross-linking reaction between amine group on the surface of cell culture substrate and carboxyl functional group of PNiPAm, and spontaneous cross-linking reaction between amine group on the surface of cell culture substrate and glycidyl group of PNiPAm.

구체적으로, 세포배양기재 표면의 아민기와 PNiPAm의 카르복실 작용기 간 자발적인 가교반응이 진행되면 아마이드 반응(COOH + NH2 -> -CONH + H2O)이 발생하여, 최종적으로 표면에 이소프로필아크릴아미드가 형성된 세포배양기재의 표면을 형성할 수 있다. 이때, 아민기가 표면에 노출된 세포배양접시에 카르복실기를 가진 N-이소프로필아크릴아미드를 pH 3.0 내지 pH 6.5의 에틸렌디아민카보디아미드 등의 촉매를 포함한 정제수에 녹인 상태에서 아민-카르복실 공유결합반응을 유도할 수 있다.Specifically, when the spontaneous cross-linking reaction between the amine group on the surface of the cell culture substrate and the carboxyl functional group of PNiPAm proceeds, an amide reaction (COOH + NH 2 -> -CONH + H 2 O) occurs, finally isopropylacrylamide is formed on the surface It can form the surface of the cell culture substrate formed. At this time, amine-carboxyl covalent bonding reaction in a state in which N-isopropylacrylamide having a carboxyl group is dissolved in purified water containing a catalyst such as ethylenediaminecarbodiamide at pH 3.0 to pH 6.5 in a cell culture dish with an amine group exposed on the surface can induce

상기 일 양상에 따른 세포배양기재의 표면 형성 방법에 따라 폴리이소프로필아크릴아미드가 코팅된 세포배양기재는, 플라즈마 처리 및 자발적인 화학반응을 기반으로 하여 경제적이고 친환경적인 공정으로 세포배양기재 표면에 온도감응성 물질(폴리이소프로필아크릴아미드)이 효과적으로 고정되고, 표면에 작용기가 수직방향으로 일직선으로 배열되는 구조를 가져 세포시트의 형성 및 수확이 용이하고, 자발적인 가교반응에 기반하므로 재현성이 크게 향상된다는 이점이 있다.According to the surface formation method of the cell culture substrate according to the above aspect, the cell culture substrate coated with polyisopropyl acrylamide is an economical and environmentally friendly process based on plasma treatment and spontaneous chemical reaction, and the surface of the cell culture substrate is temperature sensitive. The material (polyisopropyl acrylamide) is effectively immobilized, the functional groups on the surface are arranged in a straight line in the vertical direction, so cell sheet formation and harvesting are easy, and reproducibility is greatly improved because it is based on spontaneous cross-linking. there is.

다른 양상은 1) 상기 세포배양기재의 표면을 형성하는 방법으로 표면 형성된 세포배양기재에 세포를 배양하는 단계; 및Another aspect is 1) culturing cells on the cell culture substrate formed on the surface by a method of forming the surface of the cell culture substrate; and

2) 상기 세포배양기재를 냉각하여 상기 세포배양기재의 표면에서 배양한 세포를 세포시트의 형태로 분리하는 단계를 포함하는 세포시트를 제조하는 방법을 제공한다.2) cooling the cell culture substrate to separate the cells cultured on the surface of the cell culture substrate in the form of a cell sheet;

일 양상에 따른 방법으로 표면 형성된 세포배양기재는, 상기 세포배양기재의 표면에 세포를 배양한 후 세포배양접시의 온도 변화로 세포시트를 형성할 수 있다.In the cell culture substrate surface formed by the method according to one aspect, a cell sheet may be formed by culturing cells on the surface of the cell culture substrate and then changing the temperature of the cell culture dish.

본 명세서에서, 용어 "세포"는 세포 집단을 의미하며, 상기 세포는 야생형이거나 재조합 될 수 있다. 용어 "세포 배양"은 세포의 생존 및/또는 성장에 적합한 방법 및 조건에서 이루어지는 것을 의미한다.As used herein, the term "cell" refers to a population of cells, which may be wild type or recombinant. The term "cell culture" means in a method and conditions suitable for the survival and/or growth of cells.

상기 세포배양기재 상에 배양할 수 있는 세포의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 시트(sheet) 형태로 제조가 가능한 세포 및 불가능한 세포 모두가 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 일 양상에 따른 방법으로 표면 형성된 세포배양기재는 섬유아세포, 평활근세포, 심근세포, 혈관내피세포, 각막세포, 구강 점막세포, 연골세포, 간세포, 간질세포, 소장표피세포, 표피각질세포, 골아세포, 골수간엽세포, 배아줄기세포, 성체줄기세포, 신경줄기세포, 신경세포, 신경교세포, 종양세포 등이 단독 또는 2종류 이상이 혼합되어 배양에 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The type of cells that can be cultured on the cell culture substrate is not particularly limited, and may include both cells that can be produced in the form of a sheet and cells that cannot be produced. For example, the cell culture substrate formed on the surface by the method according to the above aspect is fibroblasts, smooth muscle cells, cardiomyocytes, vascular endothelial cells, corneal cells, oral mucosal cells, chondrocytes, hepatocytes, stromal cells, small intestine epidermal cells, and epidermis. Keratinocytes, osteoblasts, bone marrow mesenchymal cells, embryonic stem cells, adult stem cells, neural stem cells, nerve cells, glial cells, tumor cells, etc. may be used alone or in combination of two or more, but are not limited thereto. .

본 명세서에서, 상기 세포배양기재는 배지(medium)를 포함할 수 있다. 배지는 균, 세포 또는 식물체 등의 배양에 필요한 영양소를 충분히 공급하고, 배양에 적당한 삼투압, pH 등을 조절하여 줌으로써 세포 배양을 더욱 증진시킬 수 있다. 배지의 종류는 배양되는 세포 등에 따라 상이할 수 있으므로, 본 명세서에서 배지는 특정 배지에 제한되지 않으며, 상업적으로 판매하는 배지를 사용할 수도 있고, 직접 제조하여 사용할 수도 있다.In the present specification, the cell culture substrate may include a medium. The medium can further enhance cell culture by supplying sufficient nutrients necessary for culturing bacteria, cells, or plants, and adjusting osmotic pressure, pH, etc. appropriate for culturing. Since the type of medium may be different depending on the cells to be cultured, the medium in the present specification is not limited to a specific medium, and a commercially available medium may be used or may be directly prepared and used.

또한, 상기 세포배양기재는 세포 및 이의 배양을 위한 배지를 함유할 수 있도록 격벽을 갖는 용기 안에 배치되거나, 기재 자체가 용기 형태인 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 표면 상에서 세포를 배양할 수 있다면 어느 형태로든 존재할 수 있고, 크기, 모양, 재질, 용적 등에 특별히 제한되지 않는다.In addition, the cell culture substrate may be placed in a container having a partition so as to contain cells and a medium for their culture, or the substrate itself may be in the form of a container, but is not limited thereto, and if cells can be cultured on the surface It may exist in any form, and is not particularly limited to size, shape, material, volume, and the like.

상기 단계 1)의 배양은 바람직하게는 37℃에서 이루어지는 것일 수 있다. 상기 배양 온도가 38℃ 이상인 경우에는 세포의 생존력(viability)이 급격히 떨어지고, 36℃ 이하인 경우 세포가 충분한 수로 자라지 않아 세포시트 생산율이 떨어진다는 문제점이 있다.The culturing of step 1) may be preferably performed at 37°C. When the incubation temperature is 38° C. or higher, cell viability rapidly decreases, and when the culture temperature is 36° C. or lower, cells do not grow in sufficient numbers, resulting in a decrease in cell sheet production rate.

상기 단계 2)의 냉각은 0 내지 32℃에서 이루어지는 것일 수 있고, 바람직하게는 15 내지 28℃, 보다 바람직하게는 22 내지 28℃에서 이루어지는 것일 수 있다.The cooling in step 2) may be performed at 0 to 32°C, preferably at 15 to 28°C, and more preferably at 22 to 28°C.

일 구체예에 있어서, 일 양상에 따른 방법으로 표면 형성된 세포배양기재에 인간 중간엽 줄기세포를 파종하여 배양기 내(37℃)에서 24시간 동안 배양 후, 세포배양접시의 온도를 22~28℃로 낮추는 경우, 배양한 인간 중간엽 줄기세포를 세포시트의 형태로 얻을 수 있음을 확인하였다.In one embodiment, after seeding human mesenchymal stem cells on a cell culture substrate formed on the surface by the method according to one aspect and culturing for 24 hours in an incubator (37 ° C), the temperature of the cell culture dish is set to 22 ~ 28 ° C. When lowered, it was confirmed that cultured human mesenchymal stem cells could be obtained in the form of a cell sheet.

상기 일 양상에 따른 세포시트를 제조하는 방법은 플라즈마 표면개질 단계, 실란에 의한 카르복실기, 글리시딜기 또는 아민기 고정 단계 및 온도감응성 물질인 폴리이소프로필아크릴아미드 코팅 단계를 포함하며, 자발적인 가교반응에 기반하여 고품질의 세포시트를 재현성 있고 신속하게 확보할 수 있다(도 2 내지 5).The method for manufacturing a cell sheet according to the above aspect includes a plasma surface modification step, a carboxyl group, a glycidyl group, or an amine group fixing step by silane, and a polyisopropylacrylamide coating step, which is a temperature-sensitive material. Based on this, high-quality cell sheets can be reproducibly and quickly secured (FIGS. 2 to 5).

따라서, 일 양상에 따른 세포배양기재의 표면을 형성하는 방법 및 세포시트를 제조하는 방법은 플라즈마 처리 및 자발적인 화학반응을 기반으로 하여, 세포배양기재 표면에 온도감응성 물질인 폴리이소프로필아크릴아미드를 효과적으로 고정시킬 수 있으며, layer-by-layer 반응으로 세포배양접시의 표면에 작용기가 수직방향으로 일직선으로 배열되는 구조를 가져 세포시트의 형성 및 수확이 용이하고, 자발적인 가교반응에 기반하므로 재현성이 크게 향상되어 재생 의료와 조직공학 분야에서 유용하게 사용될 것으로 기대된다.Therefore, the method of forming the surface of a cell culture substrate and the method of manufacturing a cell sheet according to one aspect are based on plasma treatment and spontaneous chemical reaction, and polyisopropylacrylamide, a temperature-sensitive material, is effectively applied to the surface of the cell culture substrate. It has a structure in which functional groups are arranged in a straight line in the vertical direction on the surface of a cell culture dish through layer-by-layer reaction, making it easy to form and harvest cell sheets, and reproducibility is greatly improved because it is based on spontaneous cross-linking reactions. It is expected to be useful in the fields of regenerative medicine and tissue engineering.

일 양상에 따른 방법은 플라즈마 처리 및 자발적인 화학반응을 기반으로 하여, 경제적이고 친환경적인 공정으로 세포배양기재 표면에 온도감응성 물질인 폴리이소프로필아크릴아미드를 효과적으로 고정시킬 수 있다. 상기 방법으로 제조된 세포배양기재는 표면에 단계적으로 층상으로 공유결합된 분자들에 의해 폴리이소프로필아크릴아미드 작용기가 표면에 단일층을 이루어, 수화될 경우 수직방향으로 일직선으로 배열되는 구조를 가져 세포시트의 형성 및 수확이 용이하고, 자발적인 가교반응에 기반하므로 재현성이 크게 향상되어 재생 의료와 조직공학 분야에서 유용하게 사용될 것으로 기대된다.The method according to one aspect is based on plasma treatment and spontaneous chemical reaction, and can effectively fix polyisopropylacrylamide, a temperature-sensitive material, on the surface of a cell culture substrate in an economical and environmentally friendly process. The cell culture substrate prepared by the above method has a structure in which polyisopropylacrylamide functional groups form a single layer on the surface by molecules covalently bonded to the surface step by step in a layered fashion, and when hydrated, cells are arranged in a straight line in the vertical direction. Formation and harvesting of sheets are easy, and reproducibility is greatly improved because it is based on spontaneous cross-linking, so it is expected to be useful in the fields of regenerative medicine and tissue engineering.

도 1은 종래의 PNiPAm 가교방법에 대한 개요를 나타낸 것으로, N-이소프로필아크릴아미드 단량체를 자외선 또는 전자빔을 이용하여 가교 후 세포배양접시의 표면에 부정형 분자배열 구조를 가지는 것을 도시한 것이다.
도 2는 플라즈마 표면개질 단계, 실란에 의한 글리시딜기 고정 단계 및 온도감응성 물질인 아민-폴리이소프로필아크릴아미드 코팅 단계를 포함하는 일 양상에 따른 세포배양기재의 표면을 형성하는 방법과 세포시트를 수득하는 과정의 개요를 나타낸 도이다.
도 3은 플라즈마 표면개질 단계, 실란에 의한 아민기 고정 단계 및 온도감응성 물질인 글리시딜기-폴리이소프로필아크릴아미드 코팅 단계를 포함하는 일 양상에 따른 세포배양기재의 표면을 형성하는 방법과 세포시트를 수득하는 과정의 개요를 나타낸 도이다.
도 4는 플라즈마 표면개질 단계, 실란에 의한 카르복실기 고정 단계 및 온도감응성 물질인 아민기-폴리이소프로필아크릴아미드 코팅 단계를 포함하는 일 양상에 따른 세포배양기재의 표면을 형성하는 방법과 세포시트를 수득하는 과정의 개요를 나타낸 도이다.
도 5는 플라즈마 표면개질 단계, 실란에 의한 아민기 고정 단계 및 온도감응성 물질인 글리시딜기-폴리이소프로필아크릴아미드 코팅 단계를 포함하는 일 양상에 따른 세포배양기재의 표면을 형성하는 방법과 세포시트를 수득하는 과정의 개요를 나타낸 도이다.
도 6은 일 양상에 따른 방법으로 제조된 세포배양기재 표면의 물리화학적 분석(FTIR) 결과를 나타낸 도이다.
도 7은 일 양상에 따른 방법으로 제조된 세포배양기재 표면의 물리화학적 분석(ESCA) 결과를 나타낸 도이다.
도 8은 일 양상에 따른 방법으로 제조된 세포배양기재를 이용하여 세포 배양 후, 광학현미경으로 관찰한 결과를 나타낸 도이다.
도 9는 일 양상에 따른 방법으로 제조된 세포배양기재를 이용하여 세포 배양 후, Live/DEAD 생존력 분석 결과를 나타낸 도이다.
도 10은 서로 다른 농도의 폴리이소프로필아크릴아미드 용액을 이용하여 코팅한 세포배양기재를 이용하여 세포 배양 후, 세포시트의 형성을 확인한 도이다.
Figure 1 shows an overview of the conventional PNiPAm crosslinking method, showing that N-isopropylacrylamide monomer has an irregular molecular arrangement structure on the surface of a cell culture dish after crosslinking using ultraviolet rays or electron beams.
2 shows a method for forming the surface of a cell culture substrate and a cell sheet according to one aspect including a plasma surface modification step, a glycidyl group fixation step by silane, and a temperature-sensitive amine-polyisopropylacrylamide coating step. It is a diagram showing an overview of the obtaining process.
3 is a method of forming the surface of a cell culture substrate and a cell sheet according to one aspect including a plasma surface modification step, an amine group fixation step by silane, and a glycidyl group-polyisopropylacrylamide coating step, which is a temperature-sensitive material. It is a diagram showing an overview of the process of obtaining.
4 is a method for forming the surface of a cell culture substrate according to one aspect including a plasma surface modification step, a carboxyl group fixation step by silane, and an amine group-polyisopropylacrylamide coating step, which is a temperature-sensitive material, and obtaining a cell sheet This diagram shows an outline of the process.
5 is a method for forming the surface of a cell culture substrate and a cell sheet according to one aspect including a plasma surface modification step, an amine group fixation step by silane, and a glycidyl group-polyisopropylacrylamide coating step, which is a temperature-sensitive material. It is a diagram showing an overview of the process of obtaining.
6 is a diagram showing the results of physical and chemical analysis (FTIR) of the cell culture substrate surface prepared by the method according to one aspect.
7 is a diagram showing the results of physicochemical analysis (ESCA) of the cell culture substrate surface prepared by the method according to one aspect.
8 is a diagram showing the results observed with an optical microscope after culturing cells using a cell culture substrate prepared by the method according to one aspect.
Figure 9 is a diagram showing the Live / DEAD viability analysis results after cell culture using a cell culture substrate prepared by the method according to one aspect.
10 is a diagram confirming the formation of cell sheets after cell culture using cell culture substrates coated with polyisopropylacrylamide solutions of different concentrations.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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. Terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

따라서, 본 명세서에 기재된 제조예, 실시예 및 도면에 기재된 구성은 가장 바람직한 제조예 또는 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the configurations described in the manufacturing examples, examples, and drawings described in this specification are only the most preferred manufacturing examples or embodiments, and do not represent all the technical ideas of the present invention, so they can be substituted at the time of the present application. It should be understood that there may be many equivalents and variations.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.In the following embodiments, terms such as first and second are used for the purpose of distinguishing one component from another component without limiting meaning.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In the following examples, expressions in the singular number include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.In the following embodiments, terms such as include or have mean that features or elements described in the specification exist, and do not preclude the possibility that one or more other features or elements may be added.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다. In the following embodiments, when a part such as a film, region, component, etc. is said to be on or on another part, not only when it is directly above the other part, but also when another film, region, component, etc. is interposed therebetween. Including if there is

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In the drawings, the size of components may be exaggerated or reduced for convenience of explanation. For example, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다. When an embodiment is otherwise implementable, a specific process sequence may be performed differently from the described sequence. For example, two processes described in succession may be performed substantially simultaneously, or may be performed in an order reverse to the order described.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.In the following embodiments, when it is assumed that films, regions, components, etc. are connected, not only are the films, regions, and components directly connected, but also other films, regions, and components are interposed between the films, regions, and components. This includes cases where it is connected indirectly. For example, when a film, region, component, etc. is electrically connected in this specification, not only is the film, region, component, etc. directly electrically connected, but another film, region, component, etc. is interposed therebetween. Including cases of indirect electrical connection.

제조예 1. 세포배양기재 표면에 글리시딜기-아민반응으로 폴리이소프로필아크릴아미드 표면작용기를 형성하는 방법Preparation Example 1. Method of forming polyisopropylacrylamide surface functional group by glycidyl group-amine reaction on the surface of cell culture substrate

제조예 1에 따른 세포배양기재의 표면 형성 방법의 개요를 도 1에 나타내었으며, 하기에서 자세히 기술한다.An overview of the method for forming the surface of the cell culture substrate according to Preparation Example 1 is shown in FIG. 1, and will be described in detail below.

1-1. 플라즈마 표면처리1-1. plasma surface treatment

세포배양기재로서 폴리머 재질의 조직 배양 폴리스티렌(Tissue culture polystyrene: TCPS)의 표면에 산소(O2) 플라즈마를 처리하여 작용기를 생성시켰다. 구체적으로, 산소 플라즈마 장치의 내부에 세포배양접시를 넣고, 10-2Torr(1 Torr=1 mmHg) 이하에 도달한 후, 분당 30입방센티미터의 산소를 공급하는 상태에서 산소 플라즈마를 30초간 처리하여 세포배양기재의 표면에 산소(-O-) 또는 히드록시기(-OH) 등의 표면 작용기가 발생하도록 유도하였다.Functional groups were generated by treating the surface of tissue culture polystyrene (TCPS), a polymer material, with oxygen (O 2 ) plasma as a cell culture substrate. Specifically, after putting the cell culture dish inside the oxygen plasma device and reaching 10 -2 Torr (1 Torr = 1 mmHg) or less, treating with oxygen plasma for 30 seconds while supplying 30 cubic centimeters of oxygen per minute Surface functional groups such as oxygen (-O - ) or hydroxyl group (-OH) were induced to occur on the surface of the cell culture substrate.

1-2. 실란에 의한 글리시딜기 고정1-2. Fixation of glycidyl group by silane

다음으로, 세포배양기재의 표면에 글리시딜기를 형성하기 위해 글리시딜 작용기를 갖는 실란(예를 들어, 3-글리시도옥시프로필트리메톡시실란(3-glycidoxyhpropyltrimethoxysilane: GPTMS))을 화학적으로 고정하였다. 구체적으로, 플라즈마 표면처리된 고분자 세포배양접시에 상기 GPTMS를 0%, 0.001, 0,01, 0.1, 0.5%, 1, 5% 녹인 메탄올 90%, 증류수 10% 혼합용액을 처리하여 상온에서 2시간 동안 방치하여 자발반응을 유도하였다. 상기 반응을 통하여, 히드록시기에 GPTMS의 실란 작용기가 자발반응으로 표면에 공유결합되고(실란-히드록시기 자발반응), 실란-실란 가교반응이 발생하여 세포배양기재의 표면층이 형성되며, GPTMS의 실란분자에 연결되어 있는, 반응에 참여하지 않는 글리시딜기가 세포배양기재 표면에 형성되었다.Next, a silane (eg, 3-glycidoxyhpropyltrimethoxysilane: GPTMS) having a glycidyl functional group is chemically fixed to form a glycidyl group on the surface of the cell culture substrate did Specifically, 0%, 0.001, 0,01, 0.1, 0.5%, 1, 5% methanol 90%, distilled water 10% mixed solution of the GPTMS dissolved in a plasma surface-treated polymer cell culture dish was treated at room temperature for 2 hours left for a while to induce a spontaneous reaction. Through the above reaction, the silane functional group of GPTMS is covalently bonded to the surface by spontaneous reaction to the hydroxy group (silane-hydroxy group spontaneous reaction), and a silane-silane crosslinking reaction occurs to form the surface layer of the cell culture substrate, and to the silane molecule of GPTMS A linked glycidyl group that does not participate in the reaction was formed on the surface of the cell culture substrate.

1-3. 아민작용기를 갖는 폴리이소프로필아크릴아미드 코팅1-3. Polyisopropylacrylamide coating with amine functional group

글리시딜기가 표면에 노출된 세포배양기재에 아민기를 갖는 폴리이소프로필아크릴아미드(PNiPAm-NH2)를 에탄올에 녹인 용액을 처리하여 상온에서 2시간 동안 반응을 진행하였다. 상기 반응을 통하여, 에폭시 작용기와 폴리이소프로필아크릴아미드의 아민기 간 자발적 가교반응이 진행되어 공유결합이 형성되고, 최종적으로 표면에 이소프로필아크릴아미드가 형성된 세포배양기재가 제조되었다. 제조한 세포배양기재는 증류수로 세척 및 건조하여 이후 세포시트 제조에 사용하였다. 한편, 상기 아민기-글리시딜기의 반응용액은 알코올, 증류수 등의 용매 및 혼합용액을 사용해도 결과에 큰 차이가 없으며, 반응온도는 예를 들어 150℃ 등과 같이 높을수록 촉진되나, 상온 내지 60℃ 조건으로 실험하여도 세포배양기재의 변형 등이 없이 반응시간 단축이 가능함을 확인하였다. A solution of polyisopropylacrylamide (PNiPAm-NH 2 ) having an amine group was dissolved in ethanol to the cell culture substrate having a glycidyl group exposed on the surface, and the reaction was carried out at room temperature for 2 hours. Through the above reaction, a spontaneous crosslinking reaction between the epoxy functional group and the amine group of polyisopropylacrylamide proceeded to form a covalent bond, and finally, a cell culture substrate having isopropylacrylamide formed on the surface was prepared. The prepared cell culture substrate was washed with distilled water and dried, and then used for cell sheet production. On the other hand, the reaction solution of the amine group-glycidyl group has no significant difference in results even when a solvent such as alcohol or distilled water and a mixed solution are used, and the reaction temperature is accelerated as the reaction temperature is higher, such as 150 ° C. It was confirmed that the reaction time can be shortened without modification of the cell culture substrate even when the experiment is performed under the condition of ℃.

제조예 2. 세포배양기재 표면에 카르복실기-아민반응으로 폴리이소프로필아크릴아미드 표면작용기를 형성하는 방법Preparation Example 2. Method of forming polyisopropylacrylamide surface functional group by carboxyl group-amine reaction on the surface of cell culture substrate

2-1. 플라즈마 표면처리2-1. plasma surface treatment

세포배양기재로서 폴리머 재질의 조직 배양 폴리스티렌(Tissue culture polystyrene: TCPS)의 표면에 산소(O2) 플라즈마를 처리하여 작용기를 생성시켰다. 구체적으로, 산소 플라즈마 장치의 내부에 세포배양접시를 넣고, 10-2Torr(1 Torr=1 mmHg) 이하에 도달한 후, 분당 30입방센티미터의 산소를 공급하는 상태에서 산소 플라즈마를 30초간 처리하여 세포배양기재의 표면에 산소(-O-) 또는 히드록시기(-OH) 등의 표면 작용기가 발생하도록 유도하였다.Functional groups were generated by treating the surface of tissue culture polystyrene (TCPS), a polymer material, with oxygen (O 2 ) plasma as a cell culture substrate. Specifically, after putting the cell culture dish inside the oxygen plasma device and reaching 10 -2 Torr (1 Torr = 1 mmHg) or less, treating with oxygen plasma for 30 seconds while supplying 30 cubic centimeters of oxygen per minute Surface functional groups such as oxygen (-O - ) or hydroxyl group (-OH) were induced to occur on the surface of the cell culture substrate.

2-2. 실란에 의한 아민기 고정2-2. Amino group fixation by silane

다음으로, 세포배양기재의 표면에 아민기를 형성하기 위해 아민기를 갖는 실란(예를 들어, 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyl)triethoxysilane: APTES))을 화학적으로 고정하였다. 구체적으로, 플라즈마 표면처리된 고분자 세포배양접시에 상기 APTES를 1% 녹인 메탄올 용액을 처리하여 상온에서 2시간 동안 반응을 진행하였다. 상기 반응을 통하여, 히드록시기에 APTES의 실란 작용기가 자발반응으로 표면에 공유결합되고(실란-히드록시기 자발반응), 실란-실란 가교반응이 발생하여 세포배양기재의 표면층이 형성되며, 반응에 참여하지 않은 아민기가 세포배양기재 표면에 노출되었다.Next, in order to form an amine group on the surface of the cell culture substrate, a silane having an amine group (eg, 3-aminopropyltriethoxysilane: APTES) was chemically fixed. Specifically, a plasma surface-treated polymer cell culture dish was treated with a methanol solution in which 1% of the APTES was dissolved, and the reaction was performed at room temperature for 2 hours. Through the above reaction, the silane functional group of APTES is covalently bonded to the surface by spontaneous reaction to the hydroxyl group (silane-hydroxyl group spontaneous reaction), and a silane-silane crosslinking reaction occurs to form the surface layer of the cell culture substrate. Amine groups were exposed on the surface of the cell culture substrate.

2-3. 카르복실 작용기를 갖는 폴리이소프로필아크릴아미드 공유결합2-3. Polyisopropylacrylamide covalent bond with carboxyl functional group

아민기가 표면에 노출된 세포배양기재에 카르복실기를 갖는 폴리이소프로필아크릴아미드(PNiPAm-COOH)를 증류수에 녹인 용액을(pH3.0~6.5) 처리하여 상온에서 2시간 동안 반응을 진행하였다. 상기 반응을 통하여, 아민 작용기와 폴리이소프로필아크릴아미드의 카르복실기 간 자발적 가교반응이 진행되어 아마이드 결합이 형성되고, 최종적으로 표면에 이소프로필아크릴아미드가 형성된 세포배양기재가 제조되었다. 제조한 세포배양기재는 증류수로 세척 및 건조하여 이후 세포시트 제조에 사용하였다.A solution of polyisopropylacrylamide (PNiPAm-COOH) having a carboxyl group dissolved in distilled water (pH 3.0 to 6.5) was treated with a cell culture substrate having an amine group exposed on the surface, and the reaction was carried out at room temperature for 2 hours. Through the above reaction, a spontaneous crosslinking reaction between the amine functional group and the carboxyl group of polyisopropylacrylamide proceeded to form an amide bond, and finally a cell culture substrate having isopropylacrylamide formed on the surface was prepared. The prepared cell culture substrate was washed with distilled water and dried, and then used for cell sheet production.

한편, 상기 제조예 2에 따른 세포배양기재 표면에 실란 가교에 의한 아민기 형성 후 PNiPAm-글리시딜기 분자와의 반응은 아민-글리시딜기의 자발반응에 의한 것이므로, 제조예 1에 따른 세포배양기재 표면에 실란 가교에 의한 글리시딜기 형성 후 PNiPAm-아민기 분자와 자발반응을 통하여 PNiPAm형성된 세포배양기재를 형성하는 것과 자발반응의 원리상 동등하다고 해석할 수 있다. 마찬가지로, 세포배양기재 표면에 실란 가교에 의한 카르복실기 형성 후 PNiPAm-아민기 분자와의 반응은 아민-카르복실기의 공유결합반응에 의한 것이므로, 세포배양기재 표면에 실란 가교에 의한 아민기 형성 후 PNiPAm-카르복실기 분자와 자발반응을 통하여 PNiPAm형성된 세포배양기재를 형성하는 것은 자발반응의 원리상 동등하다고 해석할 수 있다.On the other hand, since the reaction with the PNiPAm-glycidyl group molecule after the formation of an amine group by silane crosslinking on the surface of the cell culture substrate according to Preparation Example 2 is due to the spontaneous reaction of the amine-glycidyl group, cell culture according to Preparation Example 1 It can be interpreted that the spontaneous reaction is equivalent to the formation of a PNiPAm-formed cell culture substrate through spontaneous reaction with PNiPAm-amine molecules after formation of glycidyl groups by silane crosslinking on the surface of the substrate. Similarly, the reaction with the PNiPAm-amine molecule after formation of a carboxyl group by silane crosslinking on the surface of the cell culture substrate is due to the covalent bonding reaction of the amine-carboxyl group, so after formation of an amine group on the surface of the cell culture substrate by silane crosslinking, PNiPAm-carboxyl group Forming a cell culture substrate formed with PNiPAm through a spontaneous reaction with a molecule can be interpreted as equivalent in principle of a spontaneous reaction.

실시예 1. 온도감응형 작용기를 갖는 세포배양기재의 물리화학적 분석Example 1. Physical and chemical analysis of cell culture substrates having temperature-sensitive functional groups

제조예 1에서 제조한 온도감응형 작용기를 갖는 세포배양기재 표면의 가교형태를 이화학적으로 분석하기 위하여 전반사 측정 푸리에 변환 적외선분광분석(Fourier transform infrared spectroscopy: FTIR) 및 화학분석용 광전자분광법(Electron spectroscopy of chemical analysis: ESCA)을 실시하였다. FTIR 및 ESCA는 하기 4개 군에 대하여 실시하였고, 그 결과를 도 6 및 도 7에 각각 나타내었다.In order to physically and chemically analyze the cross-linked form of the surface of the cell culture substrate having a temperature-sensitive functional group prepared in Preparation Example 1, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) for measuring total reflection and photoelectron spectroscopy for chemical analysis (Electron spectroscopy) of chemical analysis: ESCA) was performed. FTIR and ESCA were performed on the following four groups, and the results are shown in FIGS. 6 and 7, respectively.

a. 아무런 처리도 하지 않은 대조군(Control)a. Control without any treatment

b. GPTMS를 사용하여 실란 고정으로 글리시딜기가 노출된 실험군(GPTMS)b. Experimental group exposed to glycidyl groups by silane fixation using GPTMS (GPTMS)

c. 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, GPTMS 가교반응 없이 PNiPAm-NH2을 단순 코팅 후 건조시킨 양성 대조군(PNiPAm positive)c. Positive control (PNiPAm positive) prepared in the same manner as in Preparation Example 1, but dried after simple coating of PNiPAm-NH 2 without GPTMS crosslinking reaction

d. 상기 제조예 1(PNiPAm)d. Preparation Example 1 (PNiPAm)

1-1. FTIR 분석1-1. FTIR analysis

도 6은 산소 플라즈마 처리를 통한 표면개질 및 자발적 화학반응에 기반한 폴리이소프로필아크릴아미드 고정에 따른 세포배양기재 표면의 화학적 구조 변화를 FTIR을 이용하여 측정한 결과로서, 실험군(b, GPTMS)에서는 세포배양기재의 히드록시기에 GPTMS 공유결합 후 생성된 Si-O 결합(~1,124 cm-1 peak)을 확인할 수 있었으며, 제조예 1(d, PNiPAm)에서는 PNiPAm에만 존재하는 N-H 결합(1,533, 1,543, ~3,300 cm-1 peak)을 확인함으로써, PNiPAm 코팅 반응을 확인할 수 있었다.Figure 6 is a result of measuring the chemical structure change of the surface of the cell culture substrate according to the fixation of polyisopropylacrylamide based on surface modification and spontaneous chemical reaction through oxygen plasma treatment using FTIR, and in the experimental group (b, GPTMS), cells Si-O bonds (~1,124 cm -1 peak) generated after covalent bonding of GPTMS to the hydroxy group of the culture substrate were confirmed, and in Preparation Example 1 (d, PNiPAm), NH bonds (1,533, 1,543, ~3,300 cm -1 peak), it was confirmed that the PNiPAm coating reaction.

1-2. ESCA 분석1-2. ESCA analysis

도 7은 산소 플라즈마 처리를 통한 표면개질 및 자발적 화학반응에 기반한 폴리이소프로필아크릴아미드 고정에 따른 세포배양기재 표면의 화학적 구조 변화를 ESCA를 이용하여 측정한 결과로서, 질소 피크(N)에서 질소는 PNiPAm 군과, PNiPAm positive 군에 공통적으로 존재하며, PNiPAm 군에 PNiPAm이 공유결합되어 있음을 확인할 수 있었다. 실란 피크(Si)에서는 실란이 GPTMS 가교반응을 수행한 GPTMS 군에서 검출됨을 확인할 수 있었다. 기질에 포함된 산소(O) 및 조직 배양 폴리스티렌의 주성분인 탄소(C)는 모든 군에서 검출되었다. 7 is a result of measuring the chemical structure change of the surface of the cell culture substrate according to surface modification through oxygen plasma treatment and fixation of polyisopropylacrylamide based on spontaneous chemical reaction using ESCA, and nitrogen in the nitrogen peak (N) is It was found to exist in common in the PNiPAm group and the PNiPAm positive group, and it was confirmed that PNiPAm was covalently bound to the PNiPAm group. In the silane peak (Si), it was confirmed that silane was detected in the GPTMS group subjected to the GPTMS crosslinking reaction. Oxygen (O) contained in the matrix and carbon (C), which is the main component of tissue culture polystyrene, were detected in all groups.

상기 결과를 통해, 제조예 1에서 제조한 온도감응형 작용기를 갖는 세포배양기재는 layer-by-layer 반응으로 세포배양접시의 표면에 GPTMS 가교반응, PNiPAm 공유결합이 안정적으로 형성됨을 확인하였다.Through the above results, it was confirmed that the cell culture substrate having a temperature-sensitive functional group prepared in Preparation Example 1 stably formed GPTMS crosslinking reaction and PNiPAm covalent bond on the surface of the cell culture dish by layer-by-layer reaction.

실시예 2. 온도감응형 작용기를 갖는 세포배양기재를 이용한 세포시트의 제조Example 2. Preparation of a cell sheet using a cell culture substrate having a temperature-sensitive functional group

전술한 본 발명의 제조예들에 따른 자발적 화학반응에 기반한 세포시트 제조용 표면 형성 방법은 상기한 방법에 의해 형성된 세포배양기재의 표면에 세포를 배양한 후 세포배양접시의 온도변화로 세포시트를 형성할 수 있다.In the method for forming a surface for producing a cell sheet based on spontaneous chemical reactions according to the above-described examples of the present invention, cells are cultured on the surface of the cell culture substrate formed by the above method, and then the cell sheet is formed by changing the temperature of the cell culture dish. can do.

제조예 1에서 제조한 온도감응형 작용기를 갖는 세포배양기재를 이용하여 세포시트를 제조하였다. 이 때, 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 폴리이소프로필아크릴아미드(PNiPAm-NH2) 처리 시, PNiPAm 용액의 농도를 0~5%(w/v)로 하여 코팅한 세포배양접시를 사용하였다.A cell sheet was prepared using the cell culture substrate having a temperature-sensitive functional group prepared in Preparation Example 1. At this time, it is prepared in the same manner as in Preparation Example 1, but when treating polyisopropylacrylamide (PNiPAm-NH 2 ), the concentration of PNiPAm solution is 0 to 5% (w / v). Use a coated cell culture dish did

2-1. 세포 배양2-1. cell culture

상기 다양한 농도 조건의 PNiPAm 용액을 처리하여 준비한 세포배양기재에 인간 중간엽 줄기세포를 배양하고 1일차, 2일차, 4일차에 광학현미경으로 관찰하였다. 또한, Live/DEAD 생존력 분석 키트를 사용하여 세포 상태(Viability)를 관찰하였다. 그 결과를 도 8 및 도 9에 나타내었다.Human mesenchymal stem cells were cultured on cell culture substrates prepared by treating the PNiPAm solutions at various concentrations, and observed under an optical microscope on the first, second, and fourth days. In addition, the cell state (Viability) was observed using the Live/DEAD viability assay kit. The results are shown in Figures 8 and 9.

도 8에 나타낸 바와 같이, 세포 배양 결과는 PNiPAm 표면처리의 영향을 거의 받지 않음을 확인하였다. 한편, Live/DEAD 생존력 분석 키트를 사용할 경우 배양 후 세포에 Calcein-AM, EthD-1(Ethidium homodimer-1) 용액을 혼합해 주면 살아 있는 세포는 녹색, 죽은 세포는 붉은색 형광을 띠는데, 도 9에 나타낸 바와 같이, 배양된 세포는 PNiPAm 표면처리 여부와 관계 없이 세포 생존 및 세포 형태에 차이가 없어 표면처리에 따른 세포독성이 없음을 확인하였다.As shown in FIG. 8 , it was confirmed that the cell culture results were hardly affected by the PNiPAm surface treatment. On the other hand, when using the Live/DEAD viability assay kit, when Calcein-AM and EthD-1 (Ethidium homodimer-1) solutions are mixed with the cells after culture, live cells emit green fluorescence and dead cells emit red fluorescence. As shown in Fig. 9, there was no difference in cell viability and cell morphology regardless of whether the cultured cells were treated with PNiPAm, confirming that there was no cytotoxicity due to the surface treatment.

2-2. 중간엽 줄기세포 세포시트의 제조2-2. Preparation of mesenchymal stem cell cell sheet

탯줄의 와튼 젤리(Wharton's jelly)로부터 유래된 인간 중간엽 줄기세포(hMSC)를 배양하여 중간엽 줄기세포 세포시트를 제조하였다. 구체적으로, 세포배양접시에 인간 중간엽 줄기세포를 시딩하여 배양기 내(37℃)에서 3일 이상 배양 후 현미경으로 관찰하여 세포가 배양접시를 모두 덮고 있는 것을 확인 한 후, 세포배양접시에 있던 기존 배지를 제거한 후, 상온으로 보관되어 있던 배지를 넣어 접시의 온도를 22~28℃로 낮추어 세포배양접시로부터 세포층이 분리되는지 관찰하였다. 그 결과를 도 10에 나타내었다. A mesenchymal stem cell cell sheet was prepared by culturing human mesenchymal stem cells (hMSC) derived from Wharton's jelly of the umbilical cord. Specifically, human mesenchymal stem cells were seeded in a cell culture dish, cultured in an incubator (37 ° C) for more than 3 days, observed under a microscope to confirm that the cells covered all the culture dish, and then the existing existing cell culture dish After removing the medium, the temperature of the dish was lowered to 22 ~ 28 ℃ by putting the medium stored at room temperature to observe whether the cell layer was separated from the cell culture dish. The results are shown in FIG. 10 .

도 10에 나타낸 바와 같이, 0% 음성 대조군의 경우 PNiPAm 코팅층이 없어서 세포시트가 형성되지 않고, 0.1~5% 실험군의 경우 세포배양접시 표면에 PNiPAm이 코팅됨에 따라 세포시트가 형성되어 세포배양접시 바닥으로부터 분리됨을 확인하였다. 한편, 0.001~0.01% 실험군의 경우 세포시트가 일부 형성되나, 세포시트 형성에 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 세포시트의 분리가 불완전함을 확인하였다. 상기 결과를 통해, PNiPAm 코팅 시 PNiPAm 용액의 농도를 0.001~5%(w/v)로 하여 사용하는 경우, 배양한 세포를 시트의 형태로 얻을 수 있음을 알 수 있었다.As shown in FIG. 10, in the case of the 0% negative control group, no cell sheet was formed because there was no PNiPAm coating layer, and in the case of the 0.1-5% experimental group, a cell sheet was formed as the PNiPAm was coated on the surface of the cell culture dish, resulting in the bottom of the cell culture dish. It was confirmed that it was separated from On the other hand, in the case of the 0.001-0.01% experimental group, cell sheets were partially formed, but it was confirmed that it took a long time to form the cell sheets and the separation of the cell sheets was incomplete. From the above results, it was found that when the PNiPAm solution was used at a concentration of 0.001 to 5% (w/v) during PNiPAm coating, the cultured cells could be obtained in the form of a sheet.

전술한 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 제조예 및 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The above description is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, the manufacturing examples and embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.

Claims (12)

1) 세포배양기재의 표면을 플라즈마 처리하는 단계;
2) 상기 플라즈마 처리된 세포배양기재에 카르복실기 또는 글리시딜기를 포함하는 실란(silane)계 화합물을 처리하여 세포배양기재 표면에 카르복실기 또는 글리시딜기를 고정하는 단계; 및
3) 상기 카르복실기 또는 글리시딜기가 고정된 세포배양기재에 아민기를 포함하는 폴리이소프로필아크릴아미드(poly(N-isopropylacrylamide), PNiPAm) 용액을 처리하여 세포배양기재 표면에 폴리이소프로필아크릴아미드를 코팅하는 단계를 포함하는 세포배양기재의 표면을 형성하는 방법으로서,
상기 단계 3)의 폴리이소프로필아크릴아미드(PNiPAm) 코팅은 세포배양기재 표면의 카르복실기 또는 글리시딜기와 폴리이소프로필아크릴아미드의 아민기 간 자발적인 가교반응으로 형성되며,
상기 자발적인 가교반응은 20 내지 60℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 방법.
1) Plasma treatment of the surface of the cell culture substrate;
2) fixing the carboxyl group or glycidyl group on the surface of the cell culture substrate by treating the plasma-treated cell culture substrate with a silane-based compound containing a carboxyl group or glycidyl group; and
3) Coat the surface of the cell culture substrate with polyisopropylacrylamide by treating the cell culture substrate to which the carboxyl group or glycidyl group is fixed with a poly(N-isopropylacrylamide), PNiPAm solution containing an amine group A method of forming the surface of a cell culture substrate comprising the step of:
The polyisopropylacrylamide (PNiPAm) coating in step 3) is formed by a spontaneous crosslinking reaction between the carboxyl group or glycidyl group on the surface of the cell culture substrate and the amine group of polyisopropylacrylamide.
The spontaneous crosslinking reaction is characterized in that made at 20 to 60 ℃, method.
1) 세포배양기재의 표면을 플라즈마 처리하는 단계;
2) 상기 플라즈마 처리된 세포배양기재에 아민기를 포함하는 실란(silane)계 화합물을 처리하여 세포배양기재 표면에 아민기를 고정하는 단계; 및
3) 상기 아민기가 고정된 세포배양기재에 카르복실기 또는 글리시딜기를 포함하는 폴리이소프로필아크릴아미드(poly(N-isopropylacrylamide), PNiPAm) 용액을 처리하여 세포배양기재 표면에 폴리이소프로필아크릴아미드를 코팅하는 단계를 포함하는 세포배양기재의 표면을 형성하는 방법으로서,
상기 단계 3)의 폴리이소프로필아크릴아미드(PNiPAm) 코팅은 세포배양기재 표면의 아민기와 폴리이소프로필아크릴아미드의 카르복실기 또는 글리시딜기 간 자발적인 가교반응으로 형성되며,
상기 자발적인 가교반응은 20 내지 60℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 방법..
1) Plasma treatment of the surface of the cell culture substrate;
2) fixing the amine group on the surface of the cell culture substrate by treating the plasma-treated cell culture substrate with a silane-based compound containing an amine group; and
3) Coat the surface of the cell culture substrate with polyisopropylacrylamide by treating the cell culture substrate with the amine group fixed with a poly(N-isopropylacrylamide), PNiPAm solution containing a carboxyl group or glycidyl group A method of forming the surface of a cell culture substrate comprising the step of:
The polyisopropylacrylamide (PNiPAm) coating in step 3) is formed by a spontaneous crosslinking reaction between the amine group on the surface of the cell culture substrate and the carboxyl or glycidyl group of polyisopropylacrylamide.
The spontaneous crosslinking reaction is characterized in that it takes place at 20 to 60 ℃, the method..
청구항 1 또는 2에 있어서, 단계 1)의 플라즈마 처리는 산소(O2) 플라즈마를 10초 내지 10분간 처리하는 것인, 방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the plasma treatment of step 1) is to treat oxygen (O 2 ) plasma for 10 seconds to 10 minutes. 청구항 1 또는 2에 있어서, 단계 2)의 카르복시기, 글리시딜기 또는 아민기 고정은 세포배양기재 표면의 히드록시기와 실란 작용기 간 자발적인 가교반응으로 형성되는 것인, 방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the fixation of the carboxyl group, glycidyl group or amine group in step 2) is formed by a spontaneous crosslinking reaction between the hydroxyl group and the silane functional group on the surface of the cell culture substrate. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 실란계 화합물은 알코올, 증류수 또는 이들의 혼합 용액에 용해된 형태로 처리되는 것인, 방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the silane-based compound is processed in a form dissolved in alcohol, distilled water or a mixed solution thereof. 청구항 1 또는 2에 있어서, 단계 3)의 폴리이소프로필아크릴아미드(PNiPAm) 용액은 0.001 내지 5%(w/v)의 농도인 것인, 방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the polyisopropylacrylamide (PNiPAm) solution of step 3) is at a concentration of 0.001 to 5% (w / v). 삭제delete 삭제delete 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 폴리이소프로필아크릴아미드(PNiPAm)는 알코올, 증류수 또는 이들의 혼합 용액에 용해된 형태로 처리되는 것인, 방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the polyisopropylacrylamide (PNiPAm) is processed in a form dissolved in alcohol, distilled water or a mixed solution thereof. 삭제delete 1) 청구항 1 또는 2의 방법으로 표면 형성된 세포배양기재에 세포를 배양하는 단계; 및
2) 상기 세포배양기재를 냉각하여 상기 세포배양기재의 표면에서 배양한 세포를 세포시트의 형태로 분리하는 단계를 포함하는 세포시트를 제조하는 방법.
1) culturing cells on the cell culture substrate surface formed by the method of claim 1 or 2; and
2) A method of manufacturing a cell sheet comprising the step of cooling the cell culture substrate and separating the cells cultured on the surface of the cell culture substrate in the form of a cell sheet.
청구항 11에 있어서, 단계 2)의 냉각은 22 내지 28℃에서 이루어지는 것인, 방법.The method according to claim 11, wherein the cooling of step 2) is made at 22 to 28 ° C.
KR1020200147155A 2019-11-06 2020-11-05 Surface modification method for cell sheet generation with spontaneous chemical reaction KR102479559B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190140792 2019-11-06
KR20190140792 2019-11-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210055019A KR20210055019A (en) 2021-05-14
KR102479559B1 true KR102479559B1 (en) 2022-12-21

Family

ID=75915499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200147155A KR102479559B1 (en) 2019-11-06 2020-11-05 Surface modification method for cell sheet generation with spontaneous chemical reaction

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102479559B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106633167A (en) 2015-10-30 2017-05-10 中国科学院大连化学物理研究所 Blotting material used for specific recognition of cells, and preparation and applications thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106633167A (en) 2015-10-30 2017-05-10 中国科学院大连化学物理研究所 Blotting material used for specific recognition of cells, and preparation and applications thereof

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Alghunaim, A. et al., Polymer(Guildf) (2016) 101:139-150*
BIOMATERIALS, VOL. 153 (2018) P.27_48 [DOI.ORG/10.1016/J.BIOMATERIALS.2017.10.026]
DOCTORIAL THESIS, NEETU SINGH, SCHOOL OF CHEMISTRY AND BIOCHEMISTRY AND PETIT INSTITUTE OF BIOENGINEERING AND BIOSCIENCE, GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY, APRIL 2008

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210055019A (en) 2021-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chao et al. Carbon nanotubes promote neuron differentiation from human embryonic stem cells
Patel et al. Rapid cell sheet detachment using spin-coated pNIPAAm films retained on surfaces by an aminopropyltriethoxysilane network
JP5080848B2 (en) Cell culture support and production method thereof
US9469839B2 (en) Cell culture support and associated method for cell growth and release
JP5880181B2 (en) Organic inorganic composite hydrogel
CN102433304B (en) Graphene substrate for cell culture and preparation method thereof
KR20070094875A (en) Composition and methods for cell culturing and tissue culture platforms
KR102479559B1 (en) Surface modification method for cell sheet generation with spontaneous chemical reaction
CN113265032B (en) Preparation method and application of polyallylamine-modified temperature-sensitive copolymer
Hamerli et al. Enhanced tissue-compatibility of polyethylenterephtalat membranes by plasma aminofunctionalisation
Khorasani et al. BHK cells behaviour on laser treated polydimethylsiloxane surface
US20230036162A1 (en) Cell culture substrates, methods and uses thereof
US20060084169A1 (en) Polymer substrate for cultivating cells, in particular keratinozytes
EP2574664B1 (en) Method for preparation a thermosensitive coating substrate, the substrate with a thermosensitive coating and its application
Bacakova et al. Regionally-selective adhesion and growth of human osteoblast-like MG 63 cells on micropatterned fullerene C60 layers
CN114806869A (en) Culture dish and application thereof in preparing cell film
TWI513819B (en) Culture layer, graft using the same, and metohd for making the graft
JPS63196273A (en) Substrate for cell culture
CN115044086B (en) Polylysine-polyvinyl alcohol hydrogel bionic antifouling material and preparation method thereof
US20070274962A1 (en) Methods and Composition for Transplantation of Dopaminergic Neurons for Parkinson's Disease
EP2725099B1 (en) Use of cell culture membrane, cell culture substrate in cell culture
KR20130053396A (en) Surface modified porous polymers for enhanced cell growth
US9334474B2 (en) Method for manufacturing culture medium comprising carbon nanotubes and growing cells thereon
JP2021158968A (en) Cell adhesiveness hydrophilic modification cell culture material
CN114292743A (en) Printing device under assistance of electric field, preparation method and application of hydrogel microspheres

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right