KR102494197B1 - Cartilage component based bio ink for manufacturing microtia therapeutic construct and a method of making the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3D(Three dimensional, 3D) 프린팅용 바이오 잉크 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 바이오 잉크 조성물은 미세입자화된 연골 성분을 함유함으로써, 연골 조직이 안전하고 효과적으로 재생될 수 있도록 유도할 수 있으며, 소이증 치료 목적의 구조체 제작용으로 적용될 수 있다.
The present invention relates to a bioink composition for 3D (three dimensional, 3D) printing and a manufacturing method thereof.
The bio-ink composition according to the present invention contains a micronized cartilage component, so that cartilage tissue can be safely and effectively regenerated, and can be applied for fabricating a structure for the purpose of treating microtia.

Description

연골 성분 기반 바이오 잉크를 이용한 소이증 치료 목적 구조체 제작용 조성물 및 그 제조방법{Cartilage component based bio ink for manufacturing microtia therapeutic construct and a method of making the same}Cartilage component based bio ink for manufacturing microtia therapeutic construct and a method of making the same}

본 발명은 연골 성분 기반 3D 프린팅 바이오 잉크 및 상기 바이오 잉크를 이용한 소이증 치료 목적의 구조체 제작 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 동종 및 이종 유래 연골을 탈세포화하여 면역반응 유발인자들의 잔류를 최소화한 연골 조직을 미세입자화하고, 한 가지 이상의 생체적합성 고분자 및 미세입자화된 고분자와 물리적으로 혼합하여 제조한 3D 프린팅 바이오 잉크 조성물로 소이증 치료를 위한 구조체를 제작하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to cartilage component-based 3D printing bio-ink and a method for manufacturing a structure for microtia treatment using the bio-ink. More specifically, allogeneic and heterogeneous cartilage is decellularized to microparticulate cartilage tissue that minimizes the residual of immune response-inducing factors, and is prepared by physically mixing one or more biocompatible polymers and microparticulated polymers. It relates to a method of manufacturing a structure for microtia treatment using a 3D printing bio-ink composition.

연골조직 재건 수술은 선천기형인 소이증이나 외상, 화상 등으로 인한 귀 결손이 있는 환자의 복원을 위해 시행된다. 출생 당시부터 귀가 없거나 흔적만 있는 선천기형인 소이증의 경우, 소아나 청소년기에 형성된 외모불만이 대인기피증을 불러오고 이성관계와 취직 등의 사회적 관계 형성에 어려움을 주므로 수술적 치료가 요구된다. Cartilage tissue reconstruction surgery is performed to restore patients with ear defects caused by microtia, which is a congenital anomaly, or trauma or burns. In the case of microtia, which is a congenital deformity with no ears or only traces from birth, surgical treatment is required because dissatisfaction with appearance during childhood or adolescence causes social phobia and makes it difficult to form social relationships such as relationships with the opposite sex and employment.

현재 적용되는 귀 재건 수술 방법은 자가 갈비뼈 연골을 채취하여 칼로 귀 모양을 만들고 철사로 연결하는 방식으로 진행된다. 그러나, 상기 방법은 연골이 성장한 후 10세 경 수술해야 하고, 채취할 수 있는 갈비뼈 연골이 제한적이며, 갈비뼈 연골로 귀 모양을 표현하기 어렵고, 갈비뼈 채취 후 흉곽의 변형 등의 부작용과 통증을 수반하는 단점이 존재한다. Currently, ear reconstruction surgery is performed by collecting autologous rib cartilage, making an ear shape with a knife, and connecting it with a wire. However, the above method requires surgery at around the age of 10 after the cartilage has grown, the rib cartilage that can be collected is limited, and it is difficult to express the shape of the ear with the rib cartilage. There are downsides.

동종 연골 혹은 합성 물질과 같은 인공 이식재를 적용하는 방법이 있으나, 상기 방법은 수급의 어려움과 고비용이라는 한계 요소가 있을 뿐 아니라, 인공 이식재의 경우, 이식 후 돌출과 같은 부작용이 발생할 우려가 있다.There is a method of applying an artificial graft material such as allogeneic cartilage or synthetic material, but the method has limitations such as difficulty in supply and high cost, and in the case of an artificial graft material, side effects such as protrusion after implantation may occur.

상기 언급한 기존 치료 방법의 한계점을 해결하기 위하여, 3D 프린팅을 이용하여 소이증 환자 맞춤형 구조체를 제작 및 적용하고자 한다. In order to solve the limitations of the above-mentioned existing treatment methods, we intend to fabricate and apply a customized structure for microtia patients using 3D printing.

3D 프린팅은 환자 정보를 통해 조직 및 장기를 인쇄하여 맞춤형 조직 및 장기를 생산할 수 있는 미래 유망 신기술이다. 특히, 소이증과 같이 한 쪽의 귀가 결손된 경우, 정상 귀의 CT 자료를 미러링하여 결손 부위를 동일하게 구현할 수 있다. 더욱이, 귀와 같은 연골 조직은 미세혈관이 적고 개인마다 다른 굴곡과 곡면으로 이루어지므로, 3D 프린팅 접목이 적합하다고 볼 수 있다.3D printing is a promising new technology that can produce customized tissues and organs by printing tissues and organs through patient information. In particular, when one ear is missing, such as in microtia, the same missing part can be implemented by mirroring the CT data of the normal ear. Moreover, since cartilage tissue such as the ear has few microvessels and has different curves and curves for each individual, 3D printing grafting can be considered suitable.

바이오 잉크는 3D 프린팅을 통해 조직 또는 장기를 인쇄 가능하도록 만들어 주는 재료로, 3D 프린팅의 핵심요소 중 하나이다. 합성 고분자부터 생체 고분자까지 다양한 재료를 이용할 수 있으며, 생체적합하여야 한다. 바이오 잉크를 구성할 수 있는 생체적합성 물질로는 아가로즈(agarose), 알긴산(alginate), 키토산(chitosan), 무세포화된 세포외기질(decellularized extracellular matrix), 피브린/피브리노겐(fibrin/fibrinogen), 젤라틴(gelatin), 히알루론산(hyaluronic acid), 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 폴리락트산(polylactic acid, PLA) 폴리(DL-락트-코-글라이콜산(poly-D, L-lactic-co-glycolic acid, PLGA) 및 플루로닉(pluronic F 127) 등이 있다. 이 중, 알긴산(alginate)은 2가 양이온(divalent cation)의 킬레이션(chelation)을 통해 가교되어 젤화하는 특징이 있고, 이 성질이 바이오 잉크의 인쇄능(printability)과 인쇄 후 기계적 물성을 충족시켜준다. 그러나, 알긴산 단독으로는 세포친화도가 낮아, 세포가 부착하여 생장하기에 적합한 환경을 제공하지는 못한다. Bio-ink is a material that makes tissues or organs printable through 3D printing, and is one of the key elements of 3D printing. A variety of materials can be used, from synthetic polymers to biopolymers, and must be biocompatible. Biocompatible materials that can constitute bioink include agarose, alginate, chitosan, decellularized extracellular matrix, fibrin/fibrinogen, and gelatin. (gelatin), hyaluronic acid, polycaprolactone (PCL), polylactic acid (PLA), poly(DL-lactic-co-glycolic acid (poly-D, L-lactic-co- glycolic acid, PLGA) and pluronic (pluronic F 127), etc. Among them, alginate is crosslinked through chelation of divalent cations to form a gel, which The properties satisfy the printability of bioink and mechanical properties after printing, but alginate alone does not provide a suitable environment for cell attachment and growth due to its low cell affinity.

미세입자화된 고분자는 약물전달, 정밀탐지, 분자영상 및 재생공학 등 의료 분야에 적용된다. 미세입자화가 가능한 고분자로는 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 폴리(DL-락트-코-글라이콜산(poly-D, L-lactic-co-glycolic acid, PLGA), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol, PEG) 등이 있다. 이러한 재료들은 모두 FDA 승인받은 생분해성 고분자로, 특히, 폴리카프로락톤(PCL)은 독성이 거의 없고 체내 효소에 의해 가수분해되며 생체적합성이 높아 현재 임상적으로 널리 사용되고 있다. 또한, 기계적 강도가 비교적 높고 다른 고분자와의 병용성이 우수하여, 골 재생 분야에서는 다른 골 재생 목적 재료들과 혼합하여 골 형성 유도 연구에 사용되고 있다(비특허 문헌 [1] 및 [2]).Micronized polymers are applied to medical fields such as drug delivery, precision detection, molecular imaging, and regenerative engineering. Polymers that can be micronized include polycaprolactone (PCL), poly(DL-lactic-co-glycolic acid (PLGA)), polyethylene glycol, PEG), etc. All of these materials are FDA-approved biodegradable polymers, and in particular, polycaprolactone (PCL) has little toxicity, is hydrolyzed by enzymes in the body, and is widely used clinically due to its high biocompatibility. In addition, because of its relatively high mechanical strength and excellent compatibility with other polymers, it is mixed with other materials for bone regeneration in the field of bone regeneration and used for bone formation induction research (non-patent literature [1] and [2]).

이에, 본 발명에서는 연골 성분 기반 바이오 잉크 조성물을 사용하여 소이증 치료 목적의 구조체 제작 방법을 제시하고자 한다.Accordingly, in the present invention, a method for fabricating a structure for the purpose of treating microtia using a cartilage component-based bioink composition is proposed.

[1] Malikmammadov, Elbay, et al. "PCL and PCL-based materials in biomedical applications." Journal of Biomaterials science, Polymer edition 29.7-9 (2018): 863-893.[1] Malikammadov, Elbay, et al. "PCL and PCL-based materials in biomedical applications." Journal of Biomaterials science, Polymer edition 29.7-9 (2018): 863-893. [2] Xu, Ning, et al. "3D artificial bones for bone repair prepared by computed tomography-guided fused deposition modeling for bone repair." ACS applied materials & interfaces 6.17 (2014): 14952-14963.[2] Xu, Ning, et al. "3D artificial bones for bone repair prepared by computed tomography-guided fused deposition modeling for bone repair." ACS applied materials & interfaces 6.17 (2014): 14952-14963.

본 발명은 미세입자화된 연골 성분을 함유하는 바이오 잉크 조성물 및 상기 바이오 잉크 조성물을 이용한 소이증 치료 목적의 구조체 제작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a bioink composition containing a micronized cartilage component and a method for fabricating a structure for the purpose of treating microtia using the bioink composition.

본 발명은 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 포함하는 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물을 제공한다. The present invention is a microparticled cartilage component; micronized polymers; and a bio-ink composition for 3D printing comprising a biocompatible polymer.

본 발명은 또한, 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 포함하는 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물을 압출하여 구조체를 제조하는 단계를 포함하는 구조체의 제조 방법을 제공한다. The present invention also provides a microparticled cartilage component; micronized polymers; and extruding a bio-ink composition for 3D printing containing a biocompatible polymer to prepare a structure.

본 발명에 따른 바이오 잉크 조성물은 미세입자화된 연골 성분을 함유함으로써, 연골 조직이 안전하고 효과적으로 재생될 수 있도록 유도할 수 있으며, 소이증 치료 목적의 구조체 제작용으로 용이하게 사용할 수 있다. The bio-ink composition according to the present invention contains micronized cartilage components, so that cartilage tissue can be safely and effectively regenerated, and can be easily used for constructing a structure for the purpose of treating microtia.

본 발명에서는 상기 미세입자화된 연골 성분과 함께 생체적합성 고분자 및 미세입자화된 고분자를 물리적으로 혼합하여, 바이오 잉크 조성물의 점탄성 및 강도를 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 출력된 구조체의 점탄성 및 강도를 향상시킬 수 있다.In the present invention, it is possible to improve the viscoelasticity and strength of a bioink composition by physically mixing a biocompatible polymer and a microparticled polymer together with the micronized cartilage component, thereby increasing the viscoelasticity and strength of the printed structure. can improve

또한, 본 발명의 바이오 잉크 조성물은 겔 형태로서, 기존의 3D 프린팅 시 2~3mm 이상을 적층하지 못하고 형태가 없어지는 현상을 해결할 수 있다.In addition, the bio-ink composition of the present invention is in the form of a gel, and can solve the phenomenon of loss of shape due to failure to laminate 2 to 3 mm or more during conventional 3D printing.

도 1은 (A) 미세입자화된 고분자를 포함하지 않는 바이오 잉크 조성물과 (B) 미세입자화된 고분자를 포함하는 바이오 잉크 조성물을 사용하여 3D 프린팅을 이용하여 제작된 귀 구조체의 사진을 나타낸다. 상기 (A) 및 (B)의 바이오 잉크 조성물을 동일한 조건으로 출력하였으며, 그 출력물을 가교 과정 없이 위에서 본 모양, 옆에서 본 모양을 나타낸다.
도 2는 (A) 미세입자화된 고분자를 포함하지 않는 바이오 잉크 조성물과 (B) 미세입자화된 고분자를 포함하는 바이오 잉크 조성물의 내부의 주사전자현미경(SEM) 사진을 나타낸다.
도 3은 (A) 동종 또는 (B) 이종유래 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물로 제작된 구조체에 세포를 배양하여 세포 생존을 확인한 결과를 나타낸다. 구체적으로, 도 3에서 초록색은 살아있는 세포를, 빨간색은 사멸한 세포를 나타낸다. (C)는 각 조건에서의 세포 증식을 CCK 8 assay를 통해 흡광도를 이용하여 분석한 결과를 나타낸다.
도 4는 이종유래 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물로 제작된 구조물에 세포를 배양하여 세포 생존을 확인한 결과를 나타낸다.
구체적으로, 도 4의 (A)는 연골 성분의 효능을 확인하기 위하여 미세입자화된 연골 성분이 포함된 바이오 잉크 조성물과 포함되지 않은 바이오 잉크 조성물로 제작된 구조체에 사람 피부 유래 섬유아세포(human dermal fibroblast, HDF)를 배양하여 세포 생존을 확인한 결과이다. 초록색은 살아있는 세포를, 빨간색은 사멸한 세포를 나타낸다. (B)는 기간별 세포 증식을 CCK 8 assay를 통해 흡광도를 측정하여 분석하였다.
도 5의 (A)는 연골 성분의 효능을 확인하기 위하여 미세입자화된 연골 성분이 포함된 바이오 잉크 조성물과 포함되지 않은 바이오 잉크 조성물로 제작된 구조체에 사람 유래 연골 세포(human chondrocyte)를 배양하여 세포 생존을 확인한 결과이다. (B)는 기간별 세포 증식을 CCK 8 assay를 통해 흡광도를 측정하여 분석하였다.
도 6의 (A)는 귀 구조체 모형 파일을 3D 프린트에 적용하고, 동종 및 이종유래 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물로 출력한 귀 구조체를 나타낸다. (B)는 여러 가지 귀 구조체 모형 파일과 그 파일의 귀 구조체 사이즈를 조절한 파일로 다양하게 출력한 귀 구조체이다. 이는 귀 구조체 모형에 따라, 파일 크기를 조절하여 다양하게 출력할 수 있음을 나타낸다.
도 7은 제작된 구조체를 동물에 직접 삽입한 사진을 나타낸다.
FIG. 1 shows photographs of ear structures fabricated using 3D printing using (A) a bio-ink composition not containing a micro-particled polymer and (B) a bio-ink composition containing a micro-particled polymer. The bioink compositions of (A) and (B) were printed under the same conditions, and the printed products were viewed from above and from the side without a crosslinking process.
FIG. 2 shows (A) a scanning electron microscope (SEM) image of the inside of a bioink composition containing no micronized polymer and (B) a bioink composition including the micronized polymer.
Figure 3 shows the result of confirming cell viability by culturing cells in a construct made of a bioink composition containing (A) allogeneic or (B) allogeneic cartilage components. Specifically, in FIG. 3 , green indicates living cells and red indicates dead cells. (C) shows the result of analyzing cell proliferation in each condition using absorbance through CCK 8 assay.
Figure 4 shows the result of confirming cell viability by culturing cells in a structure made of a bioink composition containing a heterogeneous cartilage component.
Specifically, in (A) of FIG. 4, human skin-derived fibroblasts (human dermal This is the result of confirming cell survival by culturing fibroblast, HDF). Green represents live cells and red represents dead cells. (B) analyzed cell proliferation by period by measuring absorbance through CCK 8 assay.
5(A) shows human-derived chondrocytes cultured in a structure made of a bioink composition containing and not including a microparticled cartilage component in order to confirm the efficacy of the cartilage component. This is the result of confirming cell viability. (B) analyzed cell proliferation by period by measuring absorbance through CCK 8 assay.
6(A) shows an ear structure obtained by applying an ear structure model file to 3D printing and outputting a bioink composition containing homogeneous and heterogeneous cartilage components. (B) is an ear structure output in various ways with various ear structure model files and files in which the size of the ear structure is adjusted. This indicates that various outputs can be made by adjusting the file size according to the ear structure model.
7 shows a photograph of the fabricated structure directly inserted into an animal.

본 발명은 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 포함하는 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물에 관한 것이다. The present invention is a microparticled cartilage component; micronized polymers; and a bioink composition for 3D printing comprising a biocompatible polymer.

본 발명의 실시예에서는 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 포함하는 바이오 잉크 조성물을 제조하고, 상기 바이오 잉크 조성물의 세포 접합성을 분석하여 세포친화성을 확인하였다. 또한, 상기 바이오 잉크 조성물로 귀 구조체를 제작하여 상기 바이오 잉크 조성물의 3D 바이오 프린팅으로의 적용 가능성을 확인하였으며, 상기 제작된 구조체를 동물에 이식하여, 이식된 구조체가 귀 형태를 유지함을 확인하였다. In an embodiment of the present invention, a microparticled cartilage component; micronized polymers; and a biocompatible polymer, and cell compatibility was confirmed by preparing a bioink composition and analyzing the cell adhesion of the bioink composition. In addition, an ear structure was fabricated with the bio-ink composition to confirm the applicability of the bio-ink composition to 3D bioprinting, and it was confirmed that the fabricated structure was transplanted to an animal to maintain the shape of the ear.

이하, 본 발명의 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the bio-ink composition for 3D printing of the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 바이오 잉크 조성물(또는 바이오 잉크라 할 수 있다.)은 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 포함한다. The bio-ink composition (or may be referred to as bio-ink) according to the present invention includes a micronized cartilage component; micronized polymers; and biocompatible polymers.

본 발명에서 미세입자화된 연골 성분은 연골이 10 내지 1000 μm의 크기로 분쇄된 것을 의미한다. 미세입자화된 연골 성분은 생체 적합성, 세포 부착성, 바이오 잉크의 물리적 특성 향상의 목적으로 사용될 수 있다. 특히, 상기 미세입자화된 연골 성분은 원래 연골 조직과 유사한 미세환경을 조성할 수 있는 조건을 제공한다. 인위적으로 생성된 물질이 아니라 인체 내에서 세포와의 상호작용을 통해 형성된 구조이기 때문에, 연골 조직에 특화된 구성 성분 및 위상을 가지며, 세포의 성장과 분화에 유리한 환경을 제공할 수 있다.In the present invention, the micronized cartilage component means cartilage pulverized to a size of 10 to 1000 μm. The micronized cartilage component can be used for the purpose of improving biocompatibility, cell adhesion, and physical properties of bioink. In particular, the micronized cartilage component provides conditions capable of creating a microenvironment similar to the original cartilage tissue. Since it is not an artificially produced material, but a structure formed through interaction with cells in the human body, it has components and phases specific to cartilage tissue, and can provide a favorable environment for cell growth and differentiation.

일 구체예에서, 미세입자화된 연골 성분은 동종 또는 이종유래의 미세입자화된 연골 성분일 수 있다. 상기 동종유래 연골은 사람유래의 연골을 의미하며, 이종은 인간 이외의 동물, 즉, 돼지, 소, 말 등의 포유류 유래의 연골을 의미할 수 있다. In one embodiment, the micronized cartilage component may be a homogeneous or heterogeneous micronized cartilage component. The allogeneic cartilage refers to human-derived cartilage, and heterologous cartilage may refer to cartilage derived from animals other than humans, that is, mammals such as pigs, cows, and horses.

일 구체예에서, 미세입자화된 연골 성분은 평균입경이 10 내지 1000 um, 10 내지 700 um 또는 10 내지 500 um일 수 있다. 상기 입경 범위에서 바이오 잉크는 마이크로 단위의 3D 프린팅 노즐을 통과하여 입력된 형태를 구현할 수 있으며, 구조체의 구조를 유지할 수 있는 강도를 부여할 수 있다. 또한, 연골 조직의 원래 구조가 보존되어 원래 연골 조직과 유사한 미세환경을 조성할 수 있다.In one embodiment, the micronized cartilage component may have an average particle diameter of 10 to 1000 um, 10 to 700 um or 10 to 500 um. In the above particle size range, the bioink can pass through the 3D printing nozzle in micro units to implement the input shape, and can impart strength capable of maintaining the structure of the structure. In addition, the original structure of the cartilage tissue can be preserved to create a microenvironment similar to the original cartilage tissue.

일 구체예에서, 미세입자화된 연골 성분은 (S1)연골을 동결건조하는 동결건조 단계;In one embodiment, the micronized cartilage component is (S1) a freeze-drying step of freeze-drying the cartilage;

(S2) 상기 동결건조된 연골을 분쇄하는 분쇄 단계; 및(S2) grinding step of grinding the lyophilized cartilage; and

(S3) 상기 분쇄된 연골을 체분리하는 체분리 단계를 통해 제조될 수 있다. (S3) It can be prepared through a sieve separation step of sieving the pulverized cartilage.

본 발명에서는 동결건조 단계를 수행하기 전에 세척 단계를 수행할 수 있으며, 세척 용매로 멸균증류수를 사용할 수 있다. 상기 단계를 통해 연골 내의 불순물을 제거할 수 있다.In the present invention, a washing step may be performed before performing the lyophilization step, and sterile distilled water may be used as a washing solvent. Impurities in the cartilage may be removed through the above steps.

또한, 본 발명에서는 동결건조 단계를 수행하기 전에 연골에서 연부 조직 및 연골막을 제거하는 단계를 수행할 수 있다. In addition, in the present invention, a step of removing soft tissue and perichondrium from cartilage may be performed before performing the lyophilization step.

일 구체예에서, 연골 조직 및 연골막의 제거는 블레이드(blade)와 론저(rongeur)를 사용하여 수행할 수 있다. 구체적으로, 블레이드로 연골과 연골의 경계면을 수직으로 절단한 후, 론저를 사용하여 건조해지지 않도록 멸균증류수로 조직 표면을 적신 상태에서 절단면의 모서리를 물어 잡아 당기는 방법으로 연골막을 제거할 수 있다In one embodiment, the removal of cartilage tissue and perichondrium can be performed using a blade and a longeur. Specifically, after cutting the interface between cartilage and cartilage vertically with a blade, the perichondrium can be removed by using a longer to wet the tissue surface with sterile distilled water so that it does not dry out and pulling by biting the edge of the cut surface.

본 발명에서 (S1) 동결건조 단계는 연골을 동결건조하는 단계이다. In the present invention, the freeze-drying step (S1) is a step of freeze-drying the cartilage.

일 구체예에서, 상기 연골은 전술한 세척, 및 연골 조직 및 연골막이 제거된 연골일 수 있다. In one embodiment, the cartilage may be cartilage from which the above-described washing, and cartilage tissue and perichondrium have been removed.

일 구체예에서, 동결건조는 조직(연골)이 동결된 상태에서 이를 급속 냉각후 진공으로 수분을 흡수하는 방법으로, 상기 동결건조를 수행하여 연골 내 수분을 조절할 수 있다.In one embodiment, lyophilization is a method of rapidly cooling tissue (cartilage) in a frozen state and then absorbing moisture in a vacuum. The freeze-drying may be performed to control moisture in the cartilage.

일 구체예에서, 동결건조는 -50 내지 -80℃ 에서 24 내지 96 시간 동안 수행할 수 있다.In one embodiment, lyophilization may be performed at -50 to -80 ° C for 24 to 96 hours.

본 발명에서 (S2) 분쇄 단계는 상기 동결건조된 연골을 분쇄하는 단계이다. In the present invention, the grinding step (S2) is a step of grinding the freeze-dried cartilage.

일 구체예에서, 분쇄는 조직 분쇄기를 사용하여 수행할 수 있다. 이때, 분쇄 시간은 30 초 내지 5 시간일 수 있다. 일 구체예에서, 분쇄 후의 연골의 입경은 10 내지 1000 μm일 수 있다.In one embodiment, grinding may be performed using a tissue grinder. At this time, the grinding time may be 30 seconds to 5 hours. In one embodiment, the particle diameter of the cartilage after grinding may be 10 to 1000 μm.

상기 분쇄는 일회 이상 수행할 수 있다. The crushing may be performed one or more times.

본 발명에서 (S3) 체분리 단계는 상기 분쇄 단계에서 분쇄된 연골을 체분리하는 단계이다. In the present invention, the sieving step (S3) is a step of sieving the pulverized cartilage in the pulverizing step.

일 구체예에서, 체분리는 눈금이 100 내지 1000 μm인 체를 사용하여 수행할 수 있다. In one embodiment, sieving may be performed using a sieve having a grid of 100 to 1000 μm.

상기 체분리는 일회 이상 수행할 수 있다.The sieving may be performed one or more times.

본 발명에서는 체분리 단계를 수행한 후, 미분쇄된 미세입자화된 연골 성분을 (S4) 탈지방화하는 탈지방화 단계; 및 (S5) 탈세포화하는 탈세포화 단계를 추가로 수행할 수 있다. In the present invention, after performing the sieve separation step, (S4) a delipidation step of delipidating the pulverized microparticle cartilage component; and (S5) a decellularization step of decellularization may be further performed.

본 발명에서 (S4) 탈지방화 단계는 지방조직에서 지질 성분을 제거하는 단계이다. In the present invention, (S4) delipidation step is a step of removing lipid components from adipose tissue.

일 구체예에서, 탈지방화(delipidation)는 조직으로부터 지질 성분을 제거하는 것을 의미한다.In one embodiment, delipidation refers to the removal of lipid components from tissue.

상기 지질 성분의 제거는 화학적 처리에 의해 수행될 수 있다. Removal of the lipid component may be performed by chemical treatment.

일 구체예에서, 화학적 처리의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 탈지질 용액을 사용하여 수행할 수 있다. 상기 탈지질 용액은 극성 용매, 비극성 용매 또는 이들의 혼합 용매를 포함할 수 있다. 상기 극성 용매로는 물, 알코올 또는 이들의 혼합 용액을 사용할 수 있으며, 상기 알코올로 메탄올, 에탄올 또는 아이소프로필 알코올을 사용할 수 있다. 비극성 용매로는 헥산, 헵탄, 옥탄, 또는 이들의 혼합 용액을 사용할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서는 탈지질 용액으로 이소프로필 알코올 및 헥산의 혼합 용액을 사용할 수 있다. 이때, 이소프로필 알코올 및 헥산의 혼합 비율은 40:60 내지 60:40일 수 있다. In one embodiment, the type of chemical treatment is not particularly limited and may be performed using a delipidating solution. The degreasing solution may include a polar solvent, a non-polar solvent, or a mixture thereof. Water, alcohol or a mixed solution thereof may be used as the polar solvent, and methanol, ethanol or isopropyl alcohol may be used as the alcohol. As the non-polar solvent, hexane, heptane, octane, or a mixed solution thereof may be used. Specifically, in the present invention, a mixed solution of isopropyl alcohol and hexane may be used as a degreasing solution. At this time, the mixing ratio of isopropyl alcohol and hexane may be 40:60 to 60:40.

상기 탈지질 용액의 처리 시간은 1 내지 30 시간, 1 내지 20 시간 또는 10 내지 20 시간일 수 있다.The treatment time of the degreasing solution may be 1 to 30 hours, 1 to 20 hours, or 10 to 20 hours.

본 발명에서 (S5) 탈세포화 단계는 상기 탈지방화 단계에 의해 지질 성분이 제거된 미세입자화된 연골 성분에서 세포를 제거하는 단계이다.In the present invention, the decellularization step (S5) is a step of removing cells from the micronized cartilage components from which lipid components have been removed by the delocalization step.

일 구체예에서, 탈세포화(decellularization)는 조직으로부터 세포외기질을 제외한 다른 세포 성분, 예를 들면 핵, 세포막, 핵산 등을 제거하는 것을 의미한다.In one embodiment, decellularization refers to removing other cellular components other than the extracellular matrix from tissues, such as nuclei, cell membranes, and nucleic acids.

일 구체예에서, 탈세포화는 염기성 용액을 사용하여 수행할 수 있으며, 상기 염기성 용액으로 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 칼슘카보네이트, 수산화마그네슘, 수산화칼슘 및 암모니아로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 염기성 용액으로 수산화나트륨(NaOH)을 사용할 수 있다. In one embodiment, decellularization may be performed using a basic solution, and one or more selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonium hydroxide, calcium carbonate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide and ammonia may be used as the basic solution. there is. In the present invention, sodium hydroxide (NaOH) may be used as a basic solution.

일 구체예에서, 염기성 용액의 농도는 0.01 내지 1 N, 0.06 내지 0.45 N, 0.06 내지 0.2 N, 또는 0.08 내지 1.02 N일 수 있다. 상기 농도 범위에서 세포의 제거가 용이하다. In one embodiment, the concentration of the basic solution may be 0.01 to 1 N, 0.06 to 0.45 N, 0.06 to 0.2 N, or 0.08 to 1.02 N. Removal of cells is easy in the above concentration range.

또한, 일 구체예에서, 탈세포화 단계는 40 내지 60 분, 70 내지 200 분, 또는 90 내지 150 분 동안 수행될 수 있다. 상기 시간 범위에서 세포의 제거가 용이하다.Also, in one embodiment, the decellularization step may be performed for 40 to 60 minutes, 70 to 200 minutes, or 90 to 150 minutes. It is easy to remove the cells in the above time range.

본 발명에서는 탈세포화 단계를 수행한 후, 필요에 따라 산성 용액으로 중화하는 중화 단계; In the present invention, after performing the decellularization step, neutralization step of neutralizing with an acidic solution if necessary;

상기 중화가 완료된 미세입자화된 연골 성분을 세척하는 세척 단계;Washing step of washing the neutralized cartilage components of the microparticles;

상기 세척이 완료된 미세입자화된 연골 성분을 원심 분리하는 단계; 및 Centrifuging the washed, finely granulated cartilage component; and

동결건조하는 단계로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 단계를 추가로 수행할 수 있다. One or more steps selected from the group consisting of lyophilization may be further performed.

일 구체예에서, 원심분리 단계를 통해 탈지방화 단계 및 탈세포화 단계에서의 불순물을 제거할 수 있으며, 높은 순도의 미세입자화된 연골 성분(침전물)을 수득할 수 있다. In one embodiment, impurities in the delipidation step and the decellularization step may be removed through the centrifugation step, and a high purity microparticled cartilage component (precipitate) may be obtained.

또한, 세척 단계 시, 세척 용액으로 멸균 증류수 및/또는 70% 에탄올을 사용할 수 있다.In addition, in the washing step, sterile distilled water and/or 70% ethanol may be used as a washing solution.

일 구체예에서, 미세입자화된 연골 성분의 함량은 바이오 잉크 조성물 전체 중량(100 중량부) 대비 1 내지 20 중량부일 수 있다. 또한, 상기 미세입자화된 연골 성분은 바이오 잉크 조성물 내에서 1~10 %(w/v)로 존재할 수 있다. In one embodiment, the content of the micronized cartilage component may be 1 to 20 parts by weight based on the total weight (100 parts by weight) of the bioink composition. In addition, the micronized cartilage component may be present in an amount of 1 to 10% (w/v) in the bioink composition.

본 발명에서 미세입자화된 고분자는 바이오 잉크 조성물의 점도를 조절하며, 3D 프린팅시 보다 정밀한 구조의 구조체 구현을 가능하게 한다. In the present invention, the micronized polymer controls the viscosity of the bio-ink composition and enables the realization of a more precise structure during 3D printing.

일 구체예에서, 미세입자화된 고분자는 미세입자화가 가능한 고분자를 사용하여 입자화하며, 이러한 고분자로는 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 폴리(DL-락트-코-글라이콜산(poly-D, L-lactic-co-glycolic acid, PLGA) 및 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol, PEG)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 고분자로 폴리카프로락톤(PCL)을 사용하며, 상기 폴리카프로락톤은 독성이 거의 없고 체내 효소에 의해 가수분해되며 생체적합성이 높고, 기계적 강도가 높다는 장점을 가진다. In one embodiment, the micronized polymer is granulated using a polymer capable of micronization, such as polycaprolactone (PCL), poly(DL-lactic-co-glycolic acid (poly- At least one selected from the group consisting of D, L-lactic-co-glycolic acid (PLGA) and polyethylene glycol (PEG) may be used In the present invention, polycaprolactone (PCL) is used as a polymer, and Polycaprolactone has the advantage of having little toxicity, being hydrolyzed by enzymes in the body, having high biocompatibility, and having high mechanical strength.

일 구체예에서, 미세입자화된 고분자는 평균입경이 1 nm 내지 200 um일 수 있다. 상기 입경 범위에서 바이오 잉크는 마이크로 단위의 3D 프린팅 노즐을 통과하여 입력된 형태를 구현할 수 있으며, 구조체의 구조를 유지할 수 있는 강도를 부여할 수 있다.In one embodiment, the micronized polymer may have an average particle diameter of 1 nm to 200 um. In the above particle size range, the bioink can pass through the 3D printing nozzle in micro units to implement the input shape, and can impart strength capable of maintaining the structure of the structure.

일 구체예에서, 미세입자화된 고분자는 (A) 고분자를 유기용매에 가용화(solubilizing)하여 고분자 용액을 제조하는 단계; 및In one embodiment, the micronized polymer is prepared by (A) preparing a polymer solution by solubilizing the polymer in an organic solvent; and

(b) 상기 고분자 용액을 계면활성제 및 생체적합성 고분자의 혼합 용액과 혼합한 후, 초음파 처리하는 단계를 통해 제조될 수 있다. (b) mixing the polymer solution with a mixed solution of a surfactant and a biocompatible polymer, and then subjecting the polymer solution to ultrasonication.

단계 (A)에서, 고분자 용액은 고분자를 유기용매에 가용화(solubilizing)하여 제조할 수 있다. In step (A), the polymer solution may be prepared by solubilizing the polymer in an organic solvent.

상기 고분자로 전술한 종류를 제한 없이 사용할 수 있으며, 유기용매로 클로로포름, 클로로메탄 또는 아세톤을 사용할 수 있다.As the polymer, the aforementioned types may be used without limitation, and chloroform, chloromethane or acetone may be used as the organic solvent.

단계 (B)는 고분자 용액을 계면활성제 및 생체적합성 고분자의 혼합 용액과 혼합한 후, 초음파 처리하는 단계로, 상기 두 용액이 혼합된 용액은 초음파 처리를 통해 미세입자화되어 구형의 미세입자화된 고분자로 제조될 수 있다. Step (B) is a step of mixing the polymer solution with a mixed solution of a surfactant and a biocompatible polymer, and then ultrasonicating the mixed solution. It can be made of polymers.

상기 혼합 용액에서 계면활성제는 용액의 표면장력을 감소시켜 미세입자의 제조를 가능하게 하며, 또한 안정한 입자의 형성을 가능하게 한다. 상기 계면활성제로 메틸 셀룰로오스(MC), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리옥시에틸렌 솔비탄(polyoxyethylene sorbitans), 플루로닉스(Pluronics ™)와 같은 폴리솔베이트(polysorbates)를 사용할 수 있으며, 구체적으로 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노올레이트(polyoxyethylene sorbitan monooleate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리올리어트(polyoxyethylene sorbitan trioleate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노스테아레이트(polyoxyethylene sorbitan monostearate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리스테아레이트(polyoxyethylene sorbitan tristearate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노팔미테이트(polyoxyethylene sorbitan monopalmitate), 또는 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노올레이트(polyoxyethylene sorbitan monooleate)을 포함하는 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노라우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate) (트윈, Tween 80(TM)) 및 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노스테아레이트(polyoxyethylene sorbitan monostearate)(T ween 60(TM))으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. In the mixed solution, the surfactant reduces the surface tension of the solution to enable the production of fine particles and also enables the formation of stable particles. As the surfactant, polysorbates such as methyl cellulose (MC), polyvinyl alcohol (PVA), polyoxyethylene sorbitans, and Pluronics ™ may be used. Specifically, polyoxy Ethylene sorbitan monooleate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan tristearate sorbitan tristearate), polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, or polyoxyethylene sorbitan monolaurate (twin), including polyoxyethylene sorbitan monooleate , Tween 80 (TM)) and polyoxyethylene sorbitan monostearate (T ween 60 (TM)).

또한, 생체적합성 고분자는 미세입자화 고분자에 친수성을 부여하여 바이오 잉크 내 조성물들과 혼합율을 높이고 세포 적합성을 부여하기 위해 사용할 수 있다. 상기 생체적합성 고분자의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 아가로즈(argarose), 알긴산(alginate), 키토산(chitosan), 콜라겐(collagen), 무세포화된 세포외기질(decellularized extracellular matrix), 피브린/피브리노겐(fibrin/fibrinogen), 젤라틴(gelatin), 히알루론산(hyaluronic acid) 및 플루로닉(pluronic F 127)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.In addition, the biocompatible polymer may be used to increase the mixing rate with the compositions in the bioink and impart cell compatibility by imparting hydrophilicity to the micronized polymer. The type of biocompatible polymer is not particularly limited, and for example, agarose, alginate, chitosan, collagen, decellularized extracellular matrix, fibrin / At least one selected from the group consisting of fibrin/fibrinogen, gelatin, hyaluronic acid, and pluronic F 127 may be used.

일 구체예에서, 상기 고분자 용액과 상기 혼합 용액을 혼합한 후, 초음파 처리하면, 구형의 고분자 입자가 제조된다. 이때, 구형이란 완전한 구 형상 외에도 실질적으로 구형상인 경우도 포함하며, 단면이 타원 형상을 갖는 경우도 포함하는 의미로 사용될 수 있다. 또한, 초음파 조건은 당업계에 알려진 조건에 따라 수행될 수 있다.In one embodiment, after mixing the polymer solution and the mixture solution, ultrasonication is performed to prepare spherical polymer particles. At this time, the spherical shape may be used as a meaning including a case in which a substantially spherical shape is included in addition to a complete spherical shape, and a case in which the cross section has an elliptical shape. In addition, ultrasonic conditions may be performed according to conditions known in the art.

상기 구형의 고분자는 추출증발법(extraction evaporation)에 의해 형성될 수 있다. The spherical polymer may be formed by extraction evaporation.

일 구체예에서, 미세입자화된 고분자의 함량은 바이오 잉크 조성물 전체 대비 1 내지 50% (w/v)일 수 있다. 상기 범위에서 지지체 제조시 목적하는 물성을 총족시킬 수 있다.In one embodiment, the content of the micronized polymer may be 1 to 50% (w/v) of the total bioink composition. In the above range, desired physical properties may be satisfied during preparation of the support.

본 발명에서 생체적합성 고분자는 제조되는 구조체에 생체 적합성을 부여한다. In the present invention, the biocompatible polymer imparts biocompatibility to the fabricated structure.

일 구체예에서, 생체적합성 고분자의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 아가로즈(argarose), 알긴산(alginate), 키토산(chitosan), 콜라겐(collagen), 무세포화된 세포외기질(decellularized extracellular matrix), 피브린/피브리노겐(fibrin/fibrinogen), 젤라틴(gelatin), 히알루론산(hyaluronic acid), 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 폴리락트산(polylactic acid, PLA), 폴리(DL-락트-코-글라이콜산(poly-D, L-lactic-co-glycolic acid, PLGA) 및 플루로닉(pluronic F 127)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. In one embodiment, the type of biocompatible polymer is not particularly limited, and for example, agarose, alginate, chitosan, collagen, and decellularized extracellular matrix. matrix), fibrin/fibrinogen, gelatin, hyaluronic acid, polycaprolactone (PCL), polylactic acid (PLA), poly(DL-lact-co- At least one selected from the group consisting of glycolic acid (poly-D, L-lactic-co-glycolic acid, PLGA) and pluronic (Pluronic F 127) may be used.

일 구체예에서, 상기 생체적합성 고분자로 알긴산을 사용할 수 있다. 상기 알긴산은 칼슘, 소듐, 포타슘, 암모늄, 또는 마그네슘 알긴산을 포함할 수 있다. 상기 알긴산은 생체 분해성이 우수하며, 바이오 잉크의 물리적 특성을 향상시키고, 가교가 용이하다는 특징을 가진다. 구체적으로, 알긴산(alginate)은 2가 양이온(divalent cation)의 킬레이션(chelation)을 통해 가교되어 겔화하므로, 상기 겔화 성질을 통해 바이오 잉크로서의 인쇄능(printability)과 인쇄 후 기계적 물성을 충족시킬 수 있다. In one embodiment, alginic acid may be used as the biocompatible polymer. The alginic acid may include calcium, sodium, potassium, ammonium, or magnesium alginate. The alginic acid is characterized by excellent biodegradability, improved physical properties of bioink, and easy crosslinking. Specifically, since alginate is crosslinked and gelled through chelation of divalent cation, printability as a bioink and mechanical properties after printing can be satisfied through the gelation property. there is.

일 구체예에서, 생체적합성 고분자의 함량은 바이오 잉크 조성물 전체 중량(100 중량부) 대비 0.5 내지 10 중량부일 수 있다. 상기 생체적합성 고분자는 바이오 잉크 조성물 내에서 1~12 %(w/v)로 존재할 수 있다. 상기 중량부 범위에서 지지체 제조시 목적하는 물성을 총족시킬 수 있다.In one embodiment, the content of the biocompatible polymer may be 0.5 to 10 parts by weight based on the total weight of the bioink composition (100 parts by weight). The biocompatible polymer may be present in an amount of 1 to 12% (w/v) in the bioink composition. In the range of parts by weight, desired physical properties may be satisfied during preparation of the support.

또한, 본 발명의 바이오 잉크 조성물을 물을 추가로 포함할 수 있다.In addition, the bioink composition of the present invention may further include water.

일 구체예에서, 본 발명에 따른 바이오 잉크 조성물 3D 프린팅에 사용되어, 소이증의 치료를 목적으로 하는 귀 구조체의 제작에 적용될 수 있다. In one embodiment, the bio-ink composition according to the present invention can be used for 3D printing and applied to the fabrication of an ear structure for the purpose of treating microtia.

또한, 본 발명은 전술한 바이오 잉크 조성물의 제조 방법을 제공한다. In addition, the present invention provides a method for preparing the aforementioned bio-ink composition.

본 발명에 따른 바이오 잉크 조성물은 전술한 성분들, 즉, 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 혼합하여 제조할 수 있다. 미세입자화된 연골 성분은 나노 또는 마이크로 단위의 입자 형태이므로 생체유래 고분자에 수화 시 별도의 혼합 공정 없이도 물리적으로 고르게 혼합될 수 있다. 아울러, 본 발명에서는 미세입자화된 연골 성분 및 미세입자화된 고분자의 함량에 따라 바이오 잉크의 기계적 강도를 조절할 수 있다. The bio-ink composition according to the present invention includes the above-mentioned components, that is, a micronized cartilage component; micronized polymers; And it can be prepared by mixing a biocompatible polymer. Since the micronized cartilage component is in the form of nano- or micro-sized particles, it can be physically and evenly mixed with bio-derived polymers without a separate mixing process during hydration. In addition, in the present invention, the mechanical strength of the bioink can be adjusted according to the content of the micronized cartilage component and the micronized polymer.

또한, 본 발명은 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 포함하는 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물을 압출하여 구조체를 제조하는 단계를 포함하는 구조체의 제조 방법을 제공한다. In addition, the present invention is a microparticled cartilage component; micronized polymers; and extruding a bio-ink composition for 3D printing containing a biocompatible polymer to prepare a structure.

본 발명에서는 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 포함하는 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물을 통해 소이증의 치료를 위한 귀 구조체를 제작할 수 있다. In the present invention, the micronized cartilage component; micronized polymers; And it is possible to manufacture an ear structure for the treatment of microtia through a bio-ink composition for 3D printing containing a biocompatible polymer.

일 구체예예서, 본 발명에 따른 바이오 잉크 조성물은 3D 바이오 프린팅에 적용될 수 있다. In one embodiment, the bio-ink composition according to the present invention can be applied to 3D bio-printing.

상기 3D 바이오 프린팅은 목표 구조물을 삼차원으로 스캐닝하여 이미지를 얻고, 바이오 잉크를 통해 스캐닝한 이미지를 삼차원 구조 형태로 만드는 공정을 의미한다. 본 발명에서는 압출기반 프로세스에 적용될 수 있다. The 3D bio-printing refers to a process of obtaining an image by scanning a target structure in three dimensions and making the scanned image into a three-dimensional structure through bio-ink. The present invention can be applied to extrusion-based processes.

본 발명에서 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물의 압출물을 구조체, 출력물, 또는 지지체(scaffold)라 표현할 수 있다. 본 발명에 따른 바이오 잉크 조성물은 세포의 생장 및 분화에 대한 지지체 역할을 수행할 수 있고, 생체친화성을 가지며, 생체 적합성을 가진다. 따라서, 체내에 용이하게 이식될 수 있으며, 체외 배양 또는 체내 이식 환경에서 세포의 생장과 분화를 조절할 수 있다.In the present invention, the extruded product of the bio-ink composition for 3D printing may be referred to as a structure, an output product, or a scaffold. The bioink composition according to the present invention can serve as a support for cell growth and differentiation, and has biocompatibility and biocompatibility. Therefore, it can be easily transplanted into the body, and the growth and differentiation of cells can be controlled in an environment of in vitro culture or transplantation into the body.

본 발명에서 구조체는 3D 프린터를 이용하여 바이오 잉크 조성물을 압출하여 제조할수 있다. 구체적으로, 3D 컴퓨터로 미리 디자인된 프로그램을 따라 3차원 도면 데이터를 프린트하여 구조체를 제조할 수 있다.In the present invention, the structure may be prepared by extruding a bio-ink composition using a 3D printer. Specifically, the structure may be manufactured by printing 3D drawing data according to a pre-designed program using a 3D computer.

본 발명에서는 제조하고자 하는 목적에 따라, 압출력, 및 압출속도를 적절히 조절하여 구조체를 제조할 수 있다. In the present invention, the structure can be manufactured by appropriately adjusting the extrusion force and extrusion speed according to the purpose to be manufactured.

본 발명에서는 압출된 구조체를 가교하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. In the present invention, a step of crosslinking the extruded structure may be further included.

상기 가교는 당업계에서 일반적으로 사용하는 공정을 통해 수행될 수 있다. The crosslinking may be performed through a process commonly used in the art.

일 구체예에서, 생체적합성 고분자로 알긴산을 사용할 경우, 상기 알긴산은 2가 양이온(divalent cation)의 킬레이션(chelation)을 통해 가교되어 겔화하므로, 이 특성을 이용하여 가교를 수행할 수 있다. In one embodiment, when alginic acid is used as a biocompatible polymer, since the alginic acid is crosslinked and gelled through chelation of divalent cations, crosslinking can be performed using this characteristic.

본 발명에서는 3D 바이오 프린팅을 위한 바이오 잉크 조성물을 제공함으로써, 바이오 프린팅을 통해 완성된 구조체, 즉, 귀 구조체는 소이증의 치료를 위해 사용할 수 있다. 구체적으로, 바이오 잉크로 만들어진 구조체는 생체 친화성을 갖고, 지지체 내에 세포를 함유 및 표면에 부착하여 조직 재생을 유도할 수 있기에 생체조직 재생, 조직 공학, 재생 의학에 유용하게 사용될 수 있다.In the present invention, by providing a bioink composition for 3D bioprinting, a structure completed through bioprinting, that is, an ear structure, can be used for the treatment of microtia. Specifically, a structure made of bioink has biocompatibility and can induce tissue regeneration by containing cells in a scaffold and attaching to a surface thereof, and thus can be usefully used in living tissue regeneration, tissue engineering, and regenerative medicine.

하기 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 범주는 하기 실시예에 한정되는 것이 아니며 첨부된 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 도출되는 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형, 수정 또는 응용이 가능하다는 것을 당업자는 이해할 수 있을 것이다. The present invention will be described in more detail through the following examples. However, those skilled in the art can understand that the scope of the present invention is not limited to the following examples, and that various changes, modifications, or applications are possible within a range that does not deviate from the technical details derived by the matters described in the appended claims. will be.

실시예Example

실시예 1. 3D 프린팅 기반 귀 구조체 제작을 위한 바이오 잉크 조성물 제조 및 귀 구조체 제조Example 1. Preparation of bio-ink composition for fabrication of ear structure based on 3D printing and preparation of ear structure

(1) 동종유래 미세입자화된 연골 성분 제조(1) Manufacture of allogeneic microparticle cartilage components

연골 조직(조직은행으로부터 비영리 목적의 환자 치료를 위해 기증받은 시신으로부터 채취)을 마이크로 분쇄기를 이용하여 분쇄하였다. 상기 분쇄시 100~1000 um 구경의 체(sieve)를 통과시켜 1000 um 이하의 연골 조직 분말을 얻었다. Cartilage tissue (collected from a cadaver donated by a tissue bank for non-profit patient treatment) was pulverized using a micro grinder. During the grinding, cartilage tissue powder having a size of 1000 um or less was obtained by passing through a sieve having a diameter of 100 to 1000 um.

상기 얻어진 연골 조직 분말을 무세포화(탈세포화)하였다.The obtained cartilage tissue powder was acellularized (decellularized).

먼저, 연골 조직을 알코올과 핵산을 이용하여 탈지방화 과정을 수행하였다. 그 후, 수산화 나트륨을 이용하여 세포를 제거하고, 알코올과 증류수를 이용하여 세척하였다. 동결 건조를 진행하여 수분을 제거하였다. First, cartilage tissue was subjected to delipidation using alcohol and nucleic acid. Thereafter, the cells were removed using sodium hydroxide, and washed using alcohol and distilled water. Freeze-drying was performed to remove moisture.

(2) 미세입자화된 고분자 제조(2) Preparation of micronized polymer

고분자의 미세입자화 과정을 진행하였다. The microparticleization process of the polymer was performed.

먼저, 폴리카프로락톤(PCL)를 클로로포름에 녹여 고분자 용액을 제조하였다. 그 후, 계면활성제와 생체적합성 고분자의 혼합 용액에 상기 고분자 용액을 천천히 떨어뜨리고, 초음파를 이용하여 분산시켰다.First, a polymer solution was prepared by dissolving polycaprolactone (PCL) in chloroform. Thereafter, the polymer solution was slowly dropped into a mixed solution of a surfactant and a biocompatible polymer and dispersed using ultrasonic waves.

구체적으로, 고분자를 유기용매에 녹여 1 내지 50% (10 mg/ml 내지 500 mg/ml(w/v))의 고분자 용액을 제작하였다. 그리고, 10 mg/ml 내지 500 mg/ml의 계면활성제 용액과 10 mg/ml 내지 500 mg/ml의 생체적합성 고분자 용액을 혼합하여, 혼합 용액을 제작하였다. 이때, 계면활성제 용액과 생체 적합성 고분자 용액은 1:1 부피비로 혼합하였다.Specifically, a 1 to 50% (10 mg/ml to 500 mg/ml (w/v)) polymer solution was prepared by dissolving the polymer in an organic solvent. Then, a mixed solution was prepared by mixing a surfactant solution of 10 mg/ml to 500 mg/ml and a biocompatible polymer solution of 10 mg/ml to 500 mg/ml. At this time, the surfactant solution and the biocompatible polymer solution were mixed at a volume ratio of 1:1.

상기 혼합 용액에 고분자 용액을 천천히 떨어뜨리고, 초음파 처리로 분산된 용액에서 유기용매를 휘발시키며, 증류수로 세척 후 동결건조하여 미세입자화된 고분자를 수득하였다.A polymer solution was slowly dropped into the mixed solution, the organic solvent was volatilized from the dispersed solution by ultrasonic treatment, washed with distilled water and lyophilized to obtain a micronized polymer.

이 때, 수득된 미세입자화된 고분자의 평균입경은 1 nm 내지 200 um 였다. At this time, the average particle diameter of the obtained micronized polymer was 1 nm to 200 um.

(3) 바이오 잉크 조성물 제조(3) Preparation of bio-ink composition

(1)에서 제조된 미세입자화된 연골 성분과 (2)에서 제조된 미세입자화된 고분자 및 알긴산 수용액을 혼합하여 하이드로겔 형태의 바이오 잉크 조성물을 제조하였다. A bioink composition in the form of a hydrogel was prepared by mixing the micronized cartilage component prepared in (1) with the micronized polymer prepared in (2) and an aqueous alginate solution.

알긴산 1-12%(W/V) 수용액을 준비하였다. 알긴산 수용액은 0.22 um 시린지 필터로 여과한 후에 사용하였다. A 1-12% (W/V) aqueous solution of alginate was prepared. Alginic acid aqueous solution was used after filtering with a 0.22 um syringe filter.

미세입자화된 고분자 1-50%(W/V) 수용액을 준비하였다. A 1-50% (W/V) aqueous solution of the micronized polymer was prepared.

알긴산 수용액 및 미세입자화된 고분자 수용액에 미세입자화된 연골 성분 1-10%(w/v)를 수화시켰다. 두개의 주사기를 루어 어댑터에 연결하여 수화하여 조성물을 제조하였다.1-10% (w/v) of the micronized cartilage component was hydrated in an aqueous solution of alginate and an aqueous solution of the micronized polymer. The composition was prepared by connecting two syringes to a luer adapter and hydrating them.

(4) 3D 프린터를 이용한 소이증 치료를 위한 귀 구조체 제작 (4) Production of ear structure for microtia treatment using 3D printer

출력하고자 하는 귀 연골 모형의 STL 파일을 준비하고, 3D 프린터에 입력하였다. 잉크 출력에 적절한 조건을 설정하여 3D 프린팅을 수행하였다. An STL file of an ear cartilage model to be printed was prepared and inputted to a 3D printer. 3D printing was performed by setting appropriate conditions for ink output.

구체적으로, 노즐 18-22G, 온도 4-40℃, 압력 10-200kPa, 인쇄 속도 1-5mm/s, 인쇄 높이 0.2-1.0mm 조건으로 수행하였다. STL 파일에 따라 출력을 진행한 후, 완전 경화를 위하여 이온 용액(1% 염화칼슘 용액)에 침지하여 가교를 진행하였다. Specifically, it was performed under conditions of a nozzle of 18-22G, a temperature of 4-40°C, a pressure of 10-200kPa, a printing speed of 1-5mm/s, and a printing height of 0.2-1.0mm. After printing according to the STL file, crosslinking was performed by immersing in an ionic solution (1% calcium chloride solution) for complete curing.

실시예 2. 3D 프린팅 기반 귀 구조체 제작을 위한 바이오 잉크 조성물 제조 및 귀 구조체 제조Example 2. Preparation of bioink composition for fabrication of ear structure based on 3D printing and preparation of ear structure

바이오 잉크 조성물의 제조 시, 동종유래 연골 대신 말 유래 연골(영농조합으로부터 공급)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1의 방법으로 바이오 잉크 조성물 및 귀 구조체를 제작하였다. A bioink composition and an ear structure were prepared in the same manner as in Example 1, except that horse-derived cartilage (supplied from a farming association) was used instead of allogeneic cartilage in the preparation of the bio-ink composition.

비교예 1. Comparative Example 1.

바이오 잉크 조성물의 제조 시, 실시예 1의 (2)에서 제조된 미세입자화된 고분자를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1의 방법으로 바이오 잉크 조성물 및 귀 구조체를 제조하였다. In preparing the bioink composition, the bioink composition and the ear structure were prepared in the same manner as in Example 1, except that the micronized polymer prepared in (2) of Example 1 was not used.

비교예 2. Comparative Example 2.

바이오 잉크 조성물의 제조 시, 실시예 1의 (1)에서 제조된 미세입자화된 연골 성분 및 실시예 1의 (2)에서 제조된 미세입자화된 고분자를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1의 방법으로 바이오 잉크 조성물 및 귀 구조체를 제조하였다.In the preparation of the bioink composition, Example 1, except that the micronized cartilage component prepared in (1) of Example 1 and the micronized polymer prepared in (2) of Example 1 were not used. A bioink composition and an ear structure were prepared by the method of.

본 발명에서 도 1은 (A) 비교예 1에서 제조된 미세입자화된 고분자를 포함하지 않는 바이오 잉크 조성물과 (B) 실시예 1에서 제조된 미세입자화된 고분자를 포함하는 바이오 잉크 조성물을 3D 프린터에 장착하여 동일한 조건으로 귀 구조체를 출력한 모양을 나타낸다. 미세입자화된 고분자를 포함하지 않은 비교예 1의 잉크 조성물의 경우, 토출된 바이오 잉크 조성물로 귀 구조체를 구현하지 못하는 것을 확인할 수 있다. 반면, 미세입자화된 고분자를 포함하는 본 발명에 따른 잉크 조성물은 귀 모양을 세밀하게 구현하는 것을 확인할 수 있다. In the present invention, FIG. 1 shows (A) a bioink composition that does not contain the micronized polymer prepared in Comparative Example 1 and (B) a bioink composition that includes the micronized polymer prepared in Example 1 in 3D It shows the shape of the ear structure printed under the same conditions by attaching it to the printer. In the case of the ink composition of Comparative Example 1 not containing the micronized polymer, it was confirmed that the ear structure could not be implemented with the discharged bio-ink composition. On the other hand, it can be confirmed that the ink composition according to the present invention including the micronized polymer finely implements the shape of the ear.

또한, 도 2는 (A) 비교예 1에서 제조된 미세입자화된 고분자를 포함하지 않는 바이오 잉크 조성물과 (B) 실시예 1에서 제조된 미세입자화된 고분자를 포함하는 바이오 잉크 조성물의 내부 모습을 주사전자현미경을 이용하여 확인한 모습을 나타낸다. 도 2에 나타난 바와 같이, 미세입자화된 고분자를 포함하는 경우 바이오 잉크 조성물 내에 구형의 미세입자가 포함되어 있는 것을 확인 할 수 있다.In addition, FIG. 2 shows (A) an internal view of a bioink composition without the micronized polymer prepared in Comparative Example 1 and (B) a bioink composition including the micronized polymer prepared in Example 1 is shown using a scanning electron microscope. As shown in FIG. 2 , it can be confirmed that spherical microparticles are included in the bioink composition when the micronized polymer is included.

실험예 1. 바이오 잉크 조성물의 세포 적합성 분석Experimental Example 1. Cytocompatibility analysis of bioink composition

실시예 및 비교예에서 제작된 구조체가 삽입되었을 때 삽입 환경에서 주변 세포와의 적합성을 확인하기 위하여, 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 바이오 잉크 조성물에 사람유래 연골 세포를 배양하여 세포 적합성을 확인하였다.In order to confirm compatibility with surrounding cells in the insertion environment when the structures manufactured in Examples and Comparative Examples are inserted, human-derived chondrocytes were cultured in the bioink compositions prepared in Examples and Comparative Examples to confirm cell compatibility. did

실험예 1-1. 3.1 동종 및 이종유래 미세입자화된 연골 성분 기반 바이오 잉크 조성물에 대한 세포 적합성 분석Experimental Example 1-1. 3.1 Cytocompatibility analysis of bioink compositions based on homogeneous and heterogeneous microparticles of cartilage components

(1) 방법(1) method

동종 및 이종유래 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물, 즉, 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 바이오 잉크 조성물을 3D 프린터에 장착하고 구조체를 제작한 후, 1~3 X 105의 지방유래 줄기 세포를 구조체 위에 분사하여 배양하였다. 구조체 표면에의 세포 부착 및 생존을 확인하기 위하여, 배양 7일 후 Live/dead cell viability assay(Life Technology, USA)를 진행하였다. 구체적으로, 0.5 μl/ml Calcein-AM과 2 ul/ml Ethidium homodimer-1이 용해되어 있는 배지를 구조체에 침지하여 30 분간 반응시킨 후, 공초점 현미경을 통해 확인하였다. After mounting the bio-ink composition containing the homogeneous and heterogeneous micronized cartilage component, that is, the bio-ink composition prepared in Examples 1 and 2 to a 3D printer and fabricating a structure, 1 to 3 X 10 5 The adipose-derived stem cells were sprayed and cultured on the construct. In order to confirm cell attachment and survival on the structure surface, Live/dead cell viability assay (Life Technology, USA) was performed after 7 days of culture. Specifically, the structure was immersed in a medium in which 0.5 μl/ml Calcein-AM and 2 ul/ml Ethidium homodimer-1 were dissolved and allowed to react for 30 minutes, and then confirmed using a confocal microscope.

또한, 배양 1일, 4일 후에 CCK-8 Kit를 이용하여 흡광도를 측정하여 세포 증식 정도를 확인하였다. In addition, after 1 day and 4 days of culture, the degree of cell proliferation was confirmed by measuring absorbance using a CCK-8 Kit.

(2) 결과 (2) Results

분석 결과를 도 3에 나타내었다. The analysis results are shown in FIG. 3 .

도 3의 (A)는 실시예 1에서 제조된 동종유래 미세입자화된 연골 성분 기반 바이오 잉크 조성물, 도 3의 (B)는 실시예 2에서 제조된 이종유래 미세입자화된 연골 성분 기반 바이오 잉크 조성물에 대해서 분석한 결과를 나타낸다. 상기 도면에서 초록색은 살아있는 세포를, 빨간색은 사멸한 세포를 나타낸다.3(A) is a bioink composition based on allogeneic microparticled cartilage component prepared in Example 1, and (B) in FIG. 3 is a bioink based on heterogeneous microparticled cartilage component prepared in Example 2 The results of analyzing the composition are shown. In the figure, green represents live cells and red represents dead cells.

상기 도 3에 나타난 바와 같이, 동종 및 이종유래 미세입자화된 연골 성분 기반 바이오 잉크 조성물 모두에서 구조체 표면에 세포가 부착되어 증식하는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 3, it can be confirmed that cells adhere to and proliferate on the surface of the structure in both allogeneic and heterogeneous microparticled cartilage component-based bioink compositions.

또한, (C)는 세포 증식율을 분석한 결과로, 바이오 잉크 조성물을 사용하여 프린팅된 구조체에 세포가 부착하여 생존하고 증식이 가능함을 확인할 수 있다. In addition, (C) is a result of analyzing the cell proliferation rate, and it can be confirmed that the cells are attached to the structure printed using the bioink composition and are able to survive and proliferate.

실험예 1-2. 미세입자화된 연골 성분 기반 바이오 잉크 조성물에 대한 귀 연골 조직 관련 세포 적합성 분석Experimental Example 1-2. Micronized cartilage component-based bioink composition for ear cartilage tissue-related cytocompatibility analysis

(1) 방법(1) method

실시예 2에서 제조된 미세입자화된 연골 성분 기반 바이오 잉크 조성물로 제작된 구조체에 대한 귀 연골 조직 관련 세포 적합성을 확인하기 위하여, 상기 구조체에 사람 피부 유래 섬유아세포 및 연골 세포를 배양하여 이를 확인하였다.In order to confirm the cell suitability of the ear cartilage tissue-related cells to the structure made of the microparticled cartilage component-based bioink composition prepared in Example 2, human skin-derived fibroblasts and cartilage cells were cultured and confirmed. .

구체적으로, 1~3 X 105의 사람 유래 섬유아세포를 포함하는 세포 혼탁액을 실시예 2 및 비교예 2에서 제작된 구조체에 분사하여 배양하였다. 구조체 표면에서의 세포 부착 및 증식을 확인하기 위하여, 배양 1일, 7일, 14일 동안 세포 배양기에서 배양하였다. Specifically, a cell suspension containing 1-3 X 10 5 human-derived fibroblasts was sprayed onto the constructs prepared in Example 2 and Comparative Example 2 and cultured. In order to confirm cell attachment and proliferation on the surface of the construct, culture was performed in a cell culture medium for 1, 7, and 14 days.

세포 적합성 분석은 다음과 같이 진행하였다. 1일, 7일, 14일 또는 28일 후에 Live/dead cell viability assay(Life Technology, USA)를 이용하여 세포 부착 및 생존 여부를 공초점 현미경(LSM 700, Carl Zeiss, Germany)으로 확인하였다. Cytocompatibility analysis was performed as follows. After 1 day, 7 days, 14 days or 28 days, cell adhesion and survival were confirmed by a confocal microscope (LSM 700, Carl Zeiss, Germany) using a Live/dead cell viability assay (Life Technology, USA).

또한, 구조체의 표면에 세포를 배양하고, 1일, 7일, 14일 후에 CCK-8 Kit를 이용하여 흡광도를 측정하여 세포 증식 정도를 확인한다. In addition, cells are cultured on the surface of the structure, and after 1, 7, and 14 days, absorbance is measured using a CCK-8 Kit to confirm the degree of cell proliferation.

(2) 결과(2) Results

분석 결과를 도 4 및 5에 나타내었다. The analysis results are shown in Figures 4 and 5.

도 4(A)는 배양 시간에 따른 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물(실시예 2)과 미세입자화된 연골 성분을 포함하지 않은 바이오 잉크 조성물(비교예 2)에 대한 사람유래 섬유아세포의 부착 및 증식 결과를 나타낸다. 상기 도면에서 초록색은 살아있는 세포를, 빨간색은 사멸한 세포를 나타낸다.4(A) shows human-derived bioink compositions containing micronized cartilage components (Example 2) and bioink compositions without micronized cartilage components (Comparative Example 2) according to culturing time. The results of attachment and proliferation of fibroblasts are shown. In the figure, green represents live cells and red represents dead cells.

상기 도 4 (A)에 나타난 바와 같이, 배양 초기부터 다수의 세포들이 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크로 출력된 구조체에 부착 및 생존하고 증식하는 것을 확인 할 수 있다. As shown in FIG. 4(A), it can be confirmed that a large number of cells attach to, survive, and proliferate on the structure printed with bioink containing microparticle cartilage components from the beginning of culture.

또한, 도 4(B)는 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물로 제작된 구조체(실시예 2)와 미세입자화된 연골 성분을 포함하지 않은 바이오 잉크 조성물로 제작된 구조체(비교예 2)에 사람 피부유래 섬유아세포를 배양하여 세포 증식율을 확인한 결과를 나타낸다. In addition, FIG. 4(B) shows a structure made of a bioink composition containing a micronized cartilage component (Example 2) and a structure made of a bioink composition not containing a micronized cartilage component (Comparative Example). 2) shows the result of confirming the cell proliferation rate by culturing human skin-derived fibroblasts.

상기 도 4(B)에 나타난 바와 같이, 세포 배양 초기부터 2주까지 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물이 이를 포함하지 않은 바이오 잉크 조성물에 비해 세포 증식이 월등함을 확인 할 수 있다. As shown in FIG. 4(B), it can be confirmed that the bioink composition containing the microparticled cartilage component has superior cell proliferation compared to the bioink composition without it from the beginning of cell culture to 2 weeks. .

한편, 도 5(A)는 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물(실시예 2)과 미세입자화된 연골 성분을 포함하지 않은 바이오 잉크 조성물(비교예 2)에 사람유래 연골 세포를 배양하여 세포 부착과 생존을 확인한 결과를 나타낸다. On the other hand, FIG. 5(A) shows human-derived chondrocytes in a bioink composition containing micronized cartilage components (Example 2) and a bioink composition without micronized cartilage components (Comparative Example 2). The result of confirming cell adhesion and survival by culturing is shown.

상기 도 5(A)에 나타난 바와 같이, 시간에 따라 두 군 모두에서 세포 증식율은 증가하지만, 미세입자화된 연골 성분을 포함하지 않은 바이오 잉크 조성물에 비해 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물에서 많은 수의 세포가 부착 및 생존하고 증식하는 것을 확인 할 수 있다. As shown in FIG. 5(A), the cell proliferation rate increased in both groups with time, but the bioink containing the micronized cartilage component compared to the bioink composition without the micronized cartilage component. It can be confirmed that a large number of cells adhere, survive and proliferate in the composition.

또한, 도 5(B)는 배양 시간에 따른 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물(실시예 2)과 미세입자화된 연골 성분을 포함하지 않은 바이오 잉크 조성물(비교예 2)에 대한 사람 유래 연골세포의 증식율을 나타낸다.In addition, FIG. 5(B) shows the bioink composition containing the micronized cartilage component (Example 2) and the bioink composition without the micronized cartilage component (Comparative Example 2) according to the culture time. It shows the proliferation rate of human-derived chondrocytes.

상기 도 5(B)에 나타난 바와 같이, 배양 초기부터 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물이 미세입자화된 연골 성분을 포함하지 않는 바이오 잉크 조성물에 비해, 세포 증식률이 2 배 이상 높은 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 5(B), the bioink composition containing the microparticled cartilage component from the beginning of culture has a cell proliferation rate that is more than twice as high as that of the bioink composition without the microparticled cartilage component. can confirm that

상기 도 4 및 도 5를 통해 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물이 귀연골 관련 세포에서 세포적합성 및 세포친화성이 우수함을 확인할 수 있다. 4 and 5, it can be confirmed that the bioink composition including the microparticled cartilage component has excellent cytocompatibility and cell affinity in ear cartilage-related cells.

실험예 2. 바이오 잉크 조성물을 이용한 3D 프린터를 통한 귀 구조체 제작Experimental Example 2. Fabrication of ear structure through 3D printer using bio ink composition

실시예 1 및 실시예 2에 개시된 귀 구조체의 제작 방법에 따라 귀 구조체를 제작하였다. Ear structures were manufactured according to the manufacturing method of the ear structures disclosed in Examples 1 and 2.

본 발명에서 도 6은 제작된 귀 구조체를 나타낸다. In the present invention, Figure 6 shows the fabricated ear structure.

도 6(A)에 나타난 바와 같이, 동일 STL 파일에 따라 동종유래(왼쪽 사진) 및 이종유래(오른쪽 사진) 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물로 출력 및 제작된 구조체의 형태는 서로 동일한 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 6(A), the shapes of structures printed and fabricated with bioink compositions containing allogeneic (left photo) and heterogeneous (right photo) micronized cartilage components according to the same STL file are different from each other. can confirm the same.

또한, 도 6(B)는 이종유래 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물을 서로 다른 STL 파일에 따라 출력하여 제작한 구조체를 나타낸다.In addition, FIG. 6(B) shows a structure fabricated by outputting a bioink composition including a heterogeneous microparticle cartilage component according to different STL files.

상기 도 6(B)에 나타난 바와 같이, 미세입자화된 연골 성분 기반 바이오 잉크 조성물을 통해 다양한 STL 파일의 구조체 제작이 가능함을 확인할 수 있으며, 동일 파일의 경우에도 크기와 같은 조건을 조절하여 구조체 제작이 가능함을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 6(B), it can be confirmed that structures of various STL files can be fabricated through the micronized cartilage component-based bioink composition, and even in the case of the same file, structures are fabricated by adjusting conditions such as size. You can confirm that this is possible.

실험예 3. 제작된 구조체의 동물로의 이식Experimental Example 3. Implantation of fabricated structures into animals

실시예 1에서 제조된 바이오 잉크 조성물을 이용하여 3D 프린팅으로 제작된 귀 구조체를 멸균 후, 동물의 피하에 직접 이식하였다.After sterilizing the ear structure manufactured by 3D printing using the bio-ink composition prepared in Example 1, it was directly implanted under the skin of the animal.

도 7은 (A)는 실제 귀 크기의 70%, (B)는 실제 귀 크기의 50% 구조체를 누드 마우스 배부에 삽입한 모습이다.7 is a view showing structures having a size of 70% of the actual ear size in (A) and 50% of the size of the actual ear in (B) inserted into the back of a nude mouse.

상기 도 7을 통해, 동물에 삽입된 구조체가 귀 형태를 유지하는 것을 확인할 수 있다.7, it can be confirmed that the structure inserted into the animal maintains the shape of the ear.

Claims (13)

미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 포함하며,
상기 미세입자화된 연골 성분은 바이오 잉크 조성물 전체 대비 1 내지 10% (w/v)이고,
상기 미세입자화된 고분자는 바이오 잉크 조성물 전체 대비 1 내지 50% (w/v)이며,
상기 생체적합성 고분자는 바이오 잉크 조성물 전체 대비 1 내지 12% (w/v)이고,
상기 미세입자화된 고분자는 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL)을 포함하고,
상기 생체적합성 고분자는 알긴산(alginate), 콜라겐(collagen) 및 젤라틴(gelatin)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것인 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물.
micronized cartilage component; micronized polymers; And a biocompatible polymer,
The micronized cartilage component is 1 to 10% (w / v) of the total bioink composition,
The micronized polymer is 1 to 50% (w / v) relative to the total bioink composition,
The biocompatible polymer is 1 to 12% (w / v) of the total bioink composition,
The micronized polymer includes polycaprolactone (PCL),
The biocompatible polymer is a bio-ink composition for 3D printing comprising at least one selected from the group consisting of alginate, collagen and gelatin.
제 1 항에 있어서,
미세입자화된 연골 성분의 평균입경은 10 내지 1000 um인 것인 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물.
According to claim 1,
The average particle diameter of the micronized cartilage component is 10 to 1000 um bio-ink composition for 3D printing.
제 1 항에 있어서,
미세입자화된 연골 성분은 연골을 동결건조하는 동결건조 단계;
상기 동결건조된 연골을 분쇄하는 분쇄 단계; 및
상기 분쇄된 연골을 체분리하는 체분리 단계를 통해 제조된 것인 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물.
According to claim 1,
A lyophilization step of freeze-drying the micronized cartilage component;
Grinding step of pulverizing the lyophilized cartilage; and
A bioink composition for 3D printing prepared through a sieve separation step of sieving the pulverized cartilage.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
미세입자화된 고분자의 평균입경은 1 nm 내지 200 um인 것인 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물.
According to claim 1,
The average particle diameter of the microparticled polymer is 1 nm to 200 um, the bio-ink composition for 3D printing.
제 1 항에 있어서,
미세입자화된 고분자는 폴리카프로락톤을 유기용매에 가용화(solubilizing)하여 고분자 용액을 제조하는 단계; 및
상기 고분자 용액을 계면활성제 및 생체적합성 고분자의 혼합 용액과 혼합한 후 초음파 처리하는 단계를 통해 제조되는 것인 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물.
According to claim 1,
preparing a polymer solution by solubilizing the micronized polymer in an organic solvent; and
A bio-ink composition for 3D printing that is prepared by mixing the polymer solution with a mixed solution of a surfactant and a biocompatible polymer and then ultrasonically treating the solution.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 포함하는 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물을 압출하여 구조체를 제조하는 단계를 포함하며,
상기 미세입자화된 연골 성분은 바이오 잉크 조성물 전체 대비 1 내지 10% (w/v)이고,
상기 미세입자화된 고분자는 바이오 잉크 조성물 전체 대비 1 내지 50% (w/v)이며,
상기 생체적합성 고분자는 바이오 잉크 조성물 전체 대비 1 내지 12% (w/v)이고,
상기 미세입자화된 고분자는 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL)을 포함하며,
상기 생체적합성 고분자는 알긴산(alginate), 콜라겐(collagen) 및 젤라틴(gelatin)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것인 구조체의 제조 방법.
micronized cartilage component; micronized polymers; and extruding a bioink composition for 3D printing containing a biocompatible polymer to prepare a structure,
The micronized cartilage component is 1 to 10% (w / v) of the total bioink composition,
The micronized polymer is 1 to 50% (w / v) relative to the total bioink composition,
The biocompatible polymer is 1 to 12% (w / v) of the total bioink composition,
The micronized polymer includes polycaprolactone (PCL),
Wherein the biocompatible polymer comprises at least one selected from the group consisting of alginate, collagen and gelatin.
제 11 항에 있어서,
압출된 구조체를 가교하는 단계를 추가로 포함하는 구조체의 제조 방법.
According to claim 11,
A method of making a structure further comprising the step of crosslinking the extruded structure.
제 11 항에 있어서,
구조체는 소이증의 치료를 위한 귀 구조체인 것인 구조체의 제조 방법.
According to claim 11,
A method of manufacturing a construct, wherein the construct is an auricular construct for the treatment of microtia.
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