KR102522974B1 - 2d cell and 3d cell implant patch - Google Patents

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Abstract

2차원 및 3차원으로 공배양한 세포를 담지하고 있는 패치에 관한 것으로, 본 발명의 복수의 웰 유닛들이 정렬되어 형성된 어레이 구조를 가지는 시트에 세포를 2차원 및 3차원으로 공배양하여 제작한 패치는 2차원 형태의 세포 시트와 3차원 형태의 세포 스페로이드를 함께 포함하여 상처치유에 관련된 혈관신생인자 및 성장인자의 분비가 증가하고, 높은 생존율 및 생착률을 나타내며, 세포를 배양한 후 따로 수집 단계가 없이 바로 전달할 수 있어 세포 전달률이 높고 제조 효율이 높아지는 효과가 있으므로, 조직 재생용 패치로 유용하게 활용될 수 있다. It relates to a patch carrying two- and three-dimensionally co-cultured cells, which is manufactured by two-dimensionally and three-dimensionally co-cultivating cells on a sheet having an array structure formed by arranging a plurality of well units of the present invention. contains two-dimensional cell sheets and three-dimensional cell spheroids together, increases the secretion of angiogenic factors and growth factors related to wound healing, and exhibits high survival and engraftment rates, and separate collection steps after culturing cells Since it can be delivered directly without a patch, the cell delivery rate is high and the manufacturing efficiency is increased, so it can be usefully used as a patch for tissue regeneration.

Description

2차원 세포 및 3차원 세포 이식용 패치{2D CELL AND 3D CELL IMPLANT PATCH}Patch for 2D cell and 3D cell transplant {2D CELL AND 3D CELL IMPLANT PATCH}

본 발명은 2차원 및 3차원으로 공배양한 세포를 담지하고 있는 패치에 관한 것이다.The present invention relates to a patch carrying two-dimensional and three-dimensional co-cultured cells.

인체의 다양한 기관 및 조직은 다양한 종류의 세포로 이뤄져있고 각 세포들의 상호작용을 통해서 항상성을 유지한다. 피부(skin)는 인체의 가장 외부를 덮고 있는 조직으로 인체를 보호하고 장벽기능을 하여 외부의 화학적/물리적 충격으로부터 몸을 보호하는 일차적인 방어기능을 한다. 피부는 표피(epidermis)와 진피(dermis), 피하지방층(subcutis)의 3개의 층으로 구성되어 있으며, 가장 바깥층에 위치하고 있는 표피는 90 %가 각질형성세포(keratinocyte)로 구성되어있다. 피부의 경우 대표적으로 섬유아세포 (fibroblasts), 각질세포 (keratinocytes) 등 다양한 세포로 이뤄지는데, 피부에 상처가 난 경우 상처 치유의 단계를 거쳐 회복한다. 상처 치유(wound healing)는 손상된 피부에 대한 조직의 반응으로 조직회복 과정으로 화학주성, 세포의 분화 및 복제, 지질 단백질의 합성, 혈관생성 등을 포함하는 복잡한 생물학적 과정이며, 단계별로 시간에 따라 조금씩 이루어진다. 상처치유 단계는 (1) 혈관성 반응 (지혈 hemostasis), (2) 염증 반응 (inflammation), 증식기 (육아, 상피화기 (granulation, epithelialization), 활성 성장기로도 알려짐) 및 (4) 성숙기 (재성형(remodeling)) 단계로, 이 단계들이 중첩되면서 세포외기질(extracellular matrix)이 재형성된다 (H. J. Lim, H. T. Kim, E. J. Oh, J. H. Chio, H. D. Ghim, D. G. Pyun, S. B. Lee, D. J. Chung, and H. Y. Chung, Polymer(korea), 34, 363, 2010. 각 단계에서 섬유아세포 및 각질세포 뿐 아니라 대식세포(macrophages)로 개시되는 면역작용 (e.g. macrophage M2 polarization), 및 내피세포(endothelial cell), 상피세포(epithelial cell) 및 혈소판 세포(platelet cell) 등의 다양한 세포들의 상호작용을 통한 혈관생성을 통해 상처 부위를 회복한다.Various organs and tissues of the human body are composed of various types of cells, and maintain homeostasis through the interaction of each cell. The skin is a tissue that covers the outermost part of the human body and serves as a primary defense function to protect the body from external chemical/physical shocks by protecting the human body and functioning as a barrier. The skin is composed of three layers: epidermis, dermis, and subcutaneous fat layer. In the case of skin, it is typically composed of various cells such as fibroblasts and keratinocytes, and when the skin is damaged, it recovers through the stage of wound healing. Wound healing is a tissue repair process in response to damaged skin. It is a complex biological process including chemotaxis, cell differentiation and replication, lipoprotein synthesis, and angiogenesis. It is done. Wound healing phases include (1) vascular response (hemostasis), (2) inflammatory response (inflammation), proliferative phase (also known as granulation, epithelialization, and active growth phase) and (4) maturation (remodeling). remodeling) step, where these steps overlap to reform the extracellular matrix (H. J. Lim, H. T. Kim, E. J. Oh, J. H. Chio, H. D. Ghim, D. G. Pyun, S. B. Lee, D. J. Chung, and H. Y. Chung). , Polymer (korea), 34, 363, 2010. Immune action initiated by macrophages as well as fibroblasts and keratinocytes at each stage (e.g. macrophage M2 polarization), and endothelial cells, epithelial cells ( It recovers the wound site through angiogenesis through the interaction of various cells such as epithelial cells and platelet cells.

종래에 세포 주사 치료법 및 3D 세포 배양 후 이식 방법이 상처 치유를 위해 이용되었으나, 세포 주사 치료법의 경우 세포가 이식되는 환부는 세포가 생착되어 치료효과를 나타내기 어려운 환경을 가지고 있어, 낮은 생존율 및 생착률을 가지며, 심하게 손상된 조직 부위에 직접 세포를 전달하지 못하므로, 환부 중심부에는 치료 효과를 지닌 세포를 전달하지 못하는 한계점으로 인해 임상에서의 효능 검증 수준에 미치지 못하고 있다. 또한, 종래의 3D 세포 배양 후 이식 방법의 경우 spheroids 형성 후 주입을 위한 수집 단계를 포함하는 추가 과정들을 필요로 하기 때문에 시간, 노동집약적 문제가 있으며, 비-접착성 세포의 경우 스페로이드 배양이 어려워 세포 수집 단계에서 측밀리기 변향력 (shear stress) 등으로 인해 형태가 무너지는 경우가 많아 온전한 상태로 환부에 전달하는데 어려움이 있어왔다.Conventionally, cell injection therapy and transplantation after 3D cell culture have been used for wound healing, but in the case of cell injection therapy, the affected area where cells are transplanted has an environment in which cells are engrafted and it is difficult to show a therapeutic effect, so low survival rate and engraftment rate , and cannot directly deliver cells to severely damaged tissue, so it does not reach the level of clinical efficacy verification due to the limitation of not delivering cells with therapeutic effects to the center of the affected area. In addition, in the case of the conventional transplantation method after 3D cell culture, there is a time and labor intensive problem because it requires additional processes including a collection step for injection after spheroids are formed, and in the case of non-adherent cells, it is difficult to culture spheroids. In the cell collection stage, there are many cases where the shape collapses due to shear stress, etc., so it has been difficult to deliver it to the affected area in an intact state.

한편, 세포의 경우 2D에서와 3D에서의 배양에 따라 생존성, 성장인자 및 각종 사이토카인 분비 형태가 달라진다. 성체줄기세포, 섬유아세포 및 각질세포 등은 3D 배양을 할 경우 2D에서 보다 혈관신생 관련 인자를 많이 분비하는 것으로 알려져 있다. 또한 1차 면역 염증반응에 직접적인 영향을 주는 염증전 또는 항염증 (pro- 또는 anti-inflammatory) 사이토카인의 분비능도 세포 구조에 따라 달라지는 것으로 알려져 있다. 2D 또는 3D 세포를 조직재생을 접목시킨 사례는 최근 활발히 연구되고 있다. 하지만, 대부분 한가지 형태를 각종 지지체나 무기물질 및 유전자, 성장인자 등과 결합한 연구가 진행되고 있으며, 외부 물질 유입 없이 세포의 2D 및 3D 형태를 동시에 환부에 직접 전달하여 혈관재생 및 염증, 면역작용을 조절해 조직 재생을 시도한 사례는 아직 보고되지 않았다. On the other hand, in the case of cells, viability, growth factors, and various cytokine secretion patterns change according to culture in 2D and 3D. It is known that adult stem cells, fibroblasts, and keratinocytes secrete more angiogenesis-related factors when cultured in 3D than in 2D. It is also known that the ability to secrete pro- or anti-inflammatory cytokines that directly affect the primary immune inflammatory response depends on the cell structure. Cases of grafting 2D or 3D cells to tissue regeneration have recently been actively studied. However, studies are being conducted in which most of one form is combined with various supports, inorganic substances, genes, growth factors, etc., and 2D and 3D forms of cells are delivered directly to the affected area at the same time without inflow of external substances to regulate blood vessel regeneration, inflammation, and immune action No cases of attempted tissue regeneration have been reported yet.

본 발명의 목적은 세포를 2차원 및 3차원으로 공배양하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for co-cultivating cells in two dimensions and three dimensions.

또한, 본 발명의 목적은 상처치유용 패치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a patch for wound healing.

아울러, 본 발명의 목적은 상처치유용 패치의 제조방법을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a patch for wound healing.

상기 목적의 달성을 위해, 본 발명은 복수의 웰 유닛들이 정렬되어 형성된 어레이 구조를 가지는 시트에 세포를 2차원 및 3차원으로 공배양하는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for two-dimensionally and three-dimensionally co-cultivating cells on a sheet having an array structure formed by arranging a plurality of well units.

또한, 본 발명은 상처치유용 패치를 제공한다.In addition, the present invention provides a patch for wound healing.

아울러, 본 발명은 상처치유용 패치의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing a patch for wound healing.

본 발명의 복수의 웰 유닛들이 정렬되어 형성된 어레이 구조를 가지는 시트에 세포를 2차원 및 3차원으로 공배양하여 제작한 패치는 2차원 형태의 세포 시트와 3차원 형태의 세포 스페로이드를 함께 포함하여 상처치유에 관련된 혈관신생인자 및 성장인자의 분비가 증가하고, 높은 생존율 및 생착률을 나타내며, 세포를 배양한 후 따로 수집 단계가 없이 바로 전달할 수 있어 세포 전달률이 높고 제조 효율이 높아지는 효과가 있으므로, 조직 재생용 패치로 유용하게 활용될 수 있다. The patch fabricated by two- and three-dimensional co-culture of cells on a sheet having an array structure formed by arranging a plurality of well units of the present invention includes a two-dimensional cell sheet and a three-dimensional cell spheroid. The secretion of angiogenic factors and growth factors related to wound healing increases, shows a high survival rate and engraftment rate, and can be delivered immediately without a separate collection step after culturing cells, which has the effect of increasing cell delivery rate and manufacturing efficiency. It can be usefully used as a patch for playback.

도 1은 PDMS 기반 패치 CSCP의 구조 및 인간 섬유아세포(human dermal fibroblasts, hDF)를 PDMS 패치에 2D 및 3D 공배양하기 위한 과정 모식도 및 배양 후 세포 이미지를 나타낸 도이다.
도 2는 Cell, SP 및 FP 그룹의 혈관신생, 염증전 사이토카인 및 항염증 사이토카인 관련 유전자 발현을 확인한 도이다.
도 3은 2D 및 3D 섬유아세포 공배양 CSCP (FP) (파란색 바), 2D 섬유아세포 단독 그룹 (Cell) (빨간색 바) 및 3D 섬유아세포 단독 그룹 (SP) (보라색 바)의 배양 배지를 처리한 m1 대식세포에서의 m1 및 m2 대식세포 마커의 유전자 발현을 확인한 도이다.
도 4는 창상 유도된 마우스 모델에서 2D 및 3D 공배양 섬유아세포가 담지된 CSCP의 이식으로 인한 상처 치유 효과를 확인한 도이다:
NT: 아무것도 처리하지 않은 마우스 그룹;
FP: 2D 및 3D 공배양 섬유아세포가 담지된 CSCP 이식 마우스 그룹;
Cell: 2D 배양 섬유아세포를 단독으로 직접 주사한 마우스 그룹;
SP: 3D 배양 섬유아세포를 단독으로 직접 주사한 마우스 그룹; 및
PDF: CSCP 패치에서 2D 세포 및 3D 세포를 떼어내어 직접 주사한 마우스 그룹.
도 5는 접착 특성(Adhesive property)이 부족해 현적(hanging drop) 배양하는데 어려움이 있는 각질세포의 TCP 및 CSCP의 배양 차이를 나타낸 도이다.
도 6은 저산소 상태에서 배양된 각질 세포의 세포 생존력을 live and dead staining을 수행하여 형광 현미경으로 확인한 도이다.
도 7은 CSCP 및 TCP의 세포에서의 세포 증식 관련 인자, 세포 사멸 관련 인자 및 혈관 재생인자의 발현 정도를 확인한 도이다.
1 is a diagram showing a structure of a PDMS-based patch CSCP and a process for 2D and 3D co-culture of human dermal fibroblasts (hDF) on a PDMS patch, and a diagram showing cell images after culture.
Figure 2 is a diagram confirming the expression of genes related to angiogenesis, pro-inflammatory cytokines and anti-inflammatory cytokines in Cell, SP and FP groups.
Figure 3 shows the culture medium of 2D and 3D fibroblast co-culture CSCP (FP) (blue bar), 2D fibroblast only group (Cell) (red bar) and 3D fibroblast only group (SP) (purple bar). It is a diagram confirming gene expression of m1 and m2 macrophage markers in m1 macrophages.
Figure 4 is a diagram confirming the wound healing effect due to transplantation of CSCP loaded with 2D and 3D co-cultured fibroblasts in a wound-induced mouse model:
NT: group of mice treated with nothing;
FP: CSCP-transplanted mice group loaded with 2D and 3D co-cultured fibroblasts;
Cell: mouse group directly injected with 2D cultured fibroblasts alone;
SP: group of mice directly injected with 3D cultured fibroblasts alone; and
PDF: Groups of mice directly injected with 2D cells and 3D cells removed from CSCP patches.
Figure 5 is a diagram showing the difference in culture of TCP and CSCP of keratinocytes that are difficult to culture hanging drops due to lack of adhesive properties.
6 is a diagram confirming the cell viability of keratinocytes cultured under hypoxic conditions by performing live and dead staining using a fluorescence microscope.
7 is a diagram confirming the expression levels of cell proliferation-related factors, apoptosis-related factors, and angiogenesis factors in cells of CSCP and TCP.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구현예로 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 구현예는 본 발명에 대한 예시로 제시되는 것으로, 당업자에게 주지 저명한 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 수 있고, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않는다. 본 발명은 후술하는 특허청구범위의 기재 및 그로부터 해석되는 균등 범주 내에서 다양한 변형 및 응용이 가능하다. Hereinafter, the present invention will be described in detail as an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are presented as examples of the present invention, and if it is determined that detailed descriptions of well-known techniques or configurations may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed descriptions may be omitted. , the present invention is not limited thereby. Various modifications and applications of the present invention are possible within the scope of the claims described below and equivalents interpreted therefrom.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the terms used in this specification (terminology) are terms used to appropriately express preferred embodiments of the present invention, which may vary according to the intention of a user or operator or customs in the field to which the present invention belongs. Therefore, definitions of these terms will have to be made based on the content throughout this specification. Throughout the specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 또한 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다.All technical terms used in the present invention, unless defined otherwise, are used with the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art related to the present invention. In addition, although preferred methods or samples are described in this specification, those similar or equivalent thereto are also included in the scope of the present invention. The contents of all publications incorporated herein by reference are incorporated herein by reference.

일 측면에서, 본 발명은 복수의 웰 유닛들이 정렬되어 형성된 어레이 구조를 가지는 시트에 세포를 2차원 및 3차원으로 공배양하는 방법으로서: 시트의 웰의 개구를 갖는 면 상에 세포를 2차원으로 배양하고; 및 웰 내부에서 세포를 3차원으로 배양하는 방법에 관한 것이다.In one aspect, the present invention provides a method for two-dimensionally and three-dimensionally co-cultivating cells on a sheet having an array structure formed by arranging a plurality of well units: cells are grown in two dimensions on the side of the sheet having well openings. incubate; and a method for culturing cells in three dimensions inside a well.

일 구현예에서, 상기 시트는 생체적합성 재료로 이루어질 수 있으며, 생체적합성 재료는 PDMS(Polydimethylsiloxane), 실리콘(Silicone), 폴리에틸렌글라이콜(Polyethyleneglycol) 및 알지네이트(Alginate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.In one embodiment, the sheet may be made of a biocompatible material, and the biocompatible material may be at least one selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), silicone, polyethyleneglycol, and alginate. can

일 구현예에서, 상기 세포는 임의의 세포, 예컨대 심장 조직, 골격근 조직, 평활근 조직, 간 조직, 신장 조직, 연골 조직, 피부, 골수 조직, 또는 이러한 조직의 조합 등으로부터의 세포로부터 유래된 조직과 함께 사용될 수 있다. 상기 세포는 임의의 상업적 공급원을 비롯하여 어느 곳에서나 공급될 수 있거나, 또는 심지어 개별 대상체 또는 환자로부터 공급될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 세포는 상업적으로 입수가능한 세포주, 대상체로부터 직접적으로 수득된 세포, 예를 들어 생검으로부터 단리된 세포일 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 세포는 서로 상이한 세포의 혼합물일 수 있으며, 이러한 세포의 혼합물은 동일하거나 상이한 조직으로부터의 건강 또는 이환 세포의 혼합물, 상이한 공급원 또는 환자로부터의 세포의 혼합물, 또는 둘 다의 환자 및 상업적 공급원으로부터의 세포의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 세포는 또한 유전자 조작된 세포, 예컨대 약물-저항성 또는 약물-감수성 조작된 세포주, 또는 GFP와 같은 다양한 바이오마커를 발현하는 것을 비롯한 다른 유형의 유전자 조작된 세포일 수 있다.In one embodiment, the cells are tissue-derived from any cell, such as cells from heart tissue, skeletal muscle tissue, smooth muscle tissue, liver tissue, kidney tissue, cartilage tissue, skin, bone marrow tissue, or combinations of these tissues. can be used together The cells may be sourced anywhere, including from any commercial source, or even from an individual subject or patient. For example, a cell of the invention can be a commercially available cell line, a cell obtained directly from a subject, eg, a cell isolated from a biopsy. In other embodiments, the cells can be a mixture of cells that are different from one another, such a mixture of cells being a mixture of healthy or diseased cells from the same or different tissues, a mixture of cells from different sources or a patient, or both from a patient. and mixtures of cells from commercial sources. The cell may also be a genetically engineered cell, such as a drug-resistant or drug-sensitive engineered cell line, or other types of genetically engineered cells, including those expressing various biomarkers such as GFP.

일 구현예에서, 상기 세포는 사람 또는 포유류의 세포인 것이 가장 바람직하고, 섬유아세포, 각질세포, 심장섬유아세포, 심장근세포, 줄기세포 또는 일차배양세포일 수 있다. 상기 일차배양세포는 인간 피부 유래 각질세포 또는 인간 피부 유래 섬유아세포일 수 있다. 상기 줄기세포 또는 일차배양세포는 본 발명의 세포 배양 방법 및 세포배양기에 의해 배양될 수 있는 세포라면 특별히 그 유래에 제한되지 않으며, 그 예로 인간, 원숭이, 돼지, 말, 소, 양, 개, 고양이, 생쥐, 토끼 유래의 세포가 있다. 상기 줄기 세포 또는 일차배양세포는 바람직하게는 인간 유래의 줄기세포 또는 일차배양세포이나, 이에 제한되지 않는다.In one embodiment, the cells are most preferably human or mammalian cells, and may be fibroblasts, keratinocytes, cardiac fibroblasts, cardiomyocytes, stem cells or primary cultured cells. The primary cultured cells may be human skin-derived keratinocytes or human skin-derived fibroblasts. The stem cell or primary cultured cell is not particularly limited to its origin as long as it is a cell that can be cultured by the cell culture method and cell cultivator of the present invention, and examples thereof include human, monkey, pig, horse, cow, sheep, dog, and cat. , mouse, and rabbit-derived cells. The stem cells or primary cultured cells are preferably human-derived stem cells or primary cultured cells, but are not limited thereto.

일 구현예에서, 상기 세포의 밀도는 105 내지 106 cells/ml, 바람직하게는 3x105 내지 8x105 cells/ml, 더 바람직하게는 5x105 내지 6x105 cells/ml 일 수 있다.In one embodiment, the density of the cells may be 10 5 to 10 6 cells/ml, preferably 3x10 5 to 8x10 5 cells/ml, and more preferably 5x10 5 to 6x10 5 cells/ml.

일 구현예에서, 2차원 배양 세포 및 3차원 배양 세포는 동일한 세포이거나 서로 다른 세포일 수 있으며, 서로 다른 세포들의 조합일 수 있다.In one embodiment, the 2D cultured cells and the 3D cultured cells may be the same cell, different cells, or a combination of different cells.

일 구현예에서, 상기 세포는 접착형 또는 비접착형 세포일 수 있다.In one embodiment, the cells may be adherent or non-adherent cells.

일 구현예에서, 상기 시트의 웰 및 웰의 개구를 갖는 면은 세포배양용 배지에 잠길 수 있다.In one embodiment, the wells of the sheet and the side having the openings of the wells may be immersed in a cell culture medium.

일 구현예에서, 세포가 2차원 배양되면 세포 시트를 형성할 수 있으며, 세포가 3차원 배양되면 세포 스페로이드(spheroids)를 형성할 수 있다. In one embodiment, when cells are cultured in two dimensions, cell sheets can be formed, and when cells are cultured in three dimensions, cell spheroids can be formed.

일 구현예에서, 세포 스페로이드 당 2x103 내지 3x104의 세포를 포함할 수 있다.In one embodiment, it may comprise 2x10 3 to 3x10 4 cells per cell spheroid.

본 발명에서 용어, "줄기세포"는 자기 복제능 및 분화증식능을 갖는 미분화 세포를 의미한다. 줄기세포에는, 분화 능력에 따라서, 전분화능 줄기세포(pluripotent stem cell), 다분화능 줄기세포(multipotent stem cell), 단분화능 줄기세포(unipotent stem cell)등의 아집단이 포함된다. 상기 전분화능 줄기세포는 생체를 구성하는 모든 조직이나 세포로 분화할 수 있는 능력을 갖는 세포를 의미하며, 다분화능 줄기세포는 모든 종류는 아니지만, 복수 종의 조직이나 세포로 분화할 수 있는 능력을 갖는 세포를 의미한다. 단분화능 줄기세포는 특정한 조직이나 세포로 분화할 수 있는 능력을 갖는 세포를 의미한다. 전분화능 줄기세포로서는, 배아 줄기세포(ES Cell), 미분화생식선세포(EG Cell), 역분화줄기세포(iPS cell) 등을 들 수 있으며, 다분화능 줄기세포로서는,간엽계 줄기세포(지방유래, 골수유래, 제대혈 또는 탯줄 유래 등), 조혈계 줄기세포(골수 또는 말초 혈액 등에서 유래), 신경계 줄기세포, 생식 줄기세포 등의 성체 줄기세포 등을 들 수 있으며 단분화능 줄기세포로는 평소에는 분열능이 낮은 상태로 존재하다가 활성화 이후 왕성한 분열로 오직 간세포들만을 만드는 간세포(Committed stem cell) 등을 들 수 있다. As used herein, the term "stem cell" refers to an undifferentiated cell having self-replicating and differentiated proliferation. Stem cells include subgroups such as pluripotent stem cells, multipotent stem cells, and unipotent stem cells, depending on their differentiation ability. The pluripotent stem cells refer to cells having the ability to differentiate into all tissues or cells constituting the living body, and the pluripotent stem cells have the ability to differentiate into multiple types of tissues or cells, although not all types. means cells with Unipotent stem cells refer to cells having the ability to differentiate into specific tissues or cells. Examples of pluripotent stem cells include embryonic stem cells (ES Cell), undifferentiated germline cells (EG Cell), iPS cells, and the like. Bone marrow-derived, umbilical cord blood or umbilical cord-derived, etc.), hematopoietic stem cells (derived from bone marrow or peripheral blood, etc.), nervous system stem cells, and adult stem cells such as reproductive stem cells. Hepatocytes (Committed stem cells), which exist in a low state and produce only hepatocytes through vigorous division after activation, may be mentioned.

본 발명에서 용어, "일차배양세포(Primary cell)"는 개체에서 추출한 조직에서 유전자 등의 조작 없이 분리한 세포로 생체 장기/조직의 기능을 대변하는 세포이다. 피부나 혈관내피, 골수, 지방, 연골 등에서 일차배양세포가 분리되어 해당 조직 및 세포의 기능을 연구하거나 잃어버린 조직을 복구하기 위한 세포치료제로 이용되고 있다. In the present invention, the term "primary cell" is a cell isolated from a tissue extracted from an individual without manipulation of genes, etc., and represents a function of a living organ/tissue. Primary cultured cells are isolated from skin, vascular endothelium, bone marrow, fat, cartilage, etc., and are used as cell therapy products to study the functions of tissues and cells or to restore lost tissues.

본 발명에서 용어, "PDMS"는 중합체 폴리(디메틸실록산)을 지칭한다. 폴리디메틸실록산 (PDMS)은 통상적으로 실리콘으로 지칭되는 중합체 유기규소 화합물 군에 속한다. PDMS는 가장 광범위하게 사용되는 실리콘계 유기 중합체이고, 특히 그의 독특한 레올로지 (또는 유동) 특성이 공지되어 있다. PDMS는 광학적으로 투명하고, 일반적으로 불활성, 비-독성, 및 비-인화성이다. 또한 디메티콘으로도 불리고, 이는 실리콘 오일 (중합된 실록산)의 여러 유형 중 하나이다.As used herein, the term "PDMS" refers to the polymer poly(dimethylsiloxane). Polydimethylsiloxane (PDMS) belongs to a group of polymeric organosilicon compounds commonly referred to as silicones. PDMS is the most widely used silicone-based organic polymer and is particularly known for its unique rheological (or flow) properties. PDMS is optically transparent and is generally inert, non-toxic, and non-flammable. Also called dimethicone, it is one of several types of silicone oils (polymerized siloxanes).

일 측면에서, 본 발명은 복수의 웰 유닛들이 정렬되어 형성된 어레이 구조의 시트; 시트의 웰의 개구를 갖는 면 상에 부착된 2차원 구조의 세포 시트; 및 시트의 웰 내부에 존재하는 3차원 구조의 세포 스페로이드(spheroids)를 포함하는, 상처치유용 패치에 관한 것이다.In one aspect, the present invention provides a sheet having an array structure formed by arranging a plurality of well units; a cell sheet having a two-dimensional structure attached to the side of the sheet having an opening in the well; and a patch for wound healing comprising cell spheroids having a three-dimensional structure existing inside the wells of the sheet.

일 구현예에서, 상기 세포는 사람 또는 포유류의 세포인 것이 바람직하고, 섬유아세포, 각질세포, 심장섬유아세포, 심장근세포, 줄기세포 또는 일차배양세포일 수 있다. In one embodiment, the cells are preferably human or mammalian cells, and may be fibroblasts, keratinocytes, cardiac fibroblasts, cardiomyocytes, stem cells or primary cultured cells.

일 구현예에서, 상기 시트는 생체적합성 재료로 이루어질 수 있으며, 생체적합성 재료는 PDMS, 실리콘, 폴리에틸렌글라이콜 및 알지네이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.In one embodiment, the sheet may be made of a biocompatible material, and the biocompatible material may be at least one selected from the group consisting of PDMS, silicone, polyethylene glycol, and alginate.

일 구현예에서, 상기 패치에 포함된 세포의 수는 2x105 내지 5x105 cell/cm2일 수 있다.In one embodiment, the number of cells included in the patch may be 2x10 5 to 5x10 5 cell/cm 2 .

일 구현예에서, 상기 패치는 창상 치료용일 수 있으며, 세포 수집단계 없이 2차원 배양된 세포와 3차원 배양된 세포를 동시에 상처 부위에 바로 직접적으로 전달할 수 있어, 손상된 부위에 대한 세포 전달 효율을 높일 수 있다.In one embodiment, the patch may be used for wound treatment, and the two-dimensionally cultured cells and the three-dimensionally cultured cells can be directly delivered to a wound site at the same time without a cell collection step, thereby increasing cell delivery efficiency to the damaged site. can

일 구현예에서, 창상은 인화상, 열상, 표피 창상, 궤양, 외상, 외과적 수술(post-surgical), 출산, 만성적 상처(chronic wound), 피부염(dermatitis)에 의한 손상, 각막 궤양, 각막 상피 박리, 각막염 및 안구건조증으로 인한 손상으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.In one embodiment, the wound is a burn, laceration, epidermal wound, ulcer, trauma, post-surgical, childbirth, chronic wound, damage due to dermatitis, corneal ulcer, corneal epithelium It may be any one or more selected from the group consisting of desquamation, keratitis, and damage due to dry eye syndrome.

일 구현예에서, 상기 패치는 피부 국소 도포용일 수 있다.In one embodiment, the patch may be for topical application to the skin.

일 측면에서, 본 발명은 생체적합성 재료로 복수의 웰 유닛들이 정렬되어 형성된 어레이 구조의 시트를 제작하고; 시트에 세포를 분주하며; 세포를 배양하는 것을 포함하는, 상처치유용 패치의 제조방법에 관한 것이다.In one aspect, the present invention manufactures a sheet of an array structure formed by aligning a plurality of well units with a biocompatible material; dispensing cells into sheets; It relates to a method for manufacturing a patch for wound healing, comprising culturing cells.

일 구현예에서, 웰의 개구를 갖는 면 상에서 세포를 2차원으로 배양하여 2차원 세포 시트를 제조할 수 있다.In one embodiment, a two-dimensional cell sheet may be prepared by two-dimensionally culturing cells on the side of a well having an opening.

일 구현예에서, 웰 내부에서 세포를 3차원으로 배양하여 3차원 세포 스페로이드를 제조할 수 있다.In one embodiment, a three-dimensional cell spheroid may be prepared by culturing the cells in three dimensions inside the well.

일 구현예에서, 상기 세포는 사람 또는 포유류의 세포인 것이 가장 바람직하고, 섬유아세포, 각질세포, 심장섬유아세포, 심장근세포, 줄기세포 또는 일차배양세포일 수 있다. In one embodiment, the cells are most preferably human or mammalian cells, and may be fibroblasts, keratinocytes, cardiac fibroblasts, cardiomyocytes, stem cells or primary cultured cells.

일 구현예에서, 상기 시트는 생체적합성 재료로 이루어질 수 있으며, 생체적합성 재료는 PDMS, 실리콘, 폴리에틸렌글라이콜 및 알지네이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.In one embodiment, the sheet may be made of a biocompatible material, and the biocompatible material may be at least one selected from the group consisting of PDMS, silicone, polyethylene glycol, and alginate.

일 구현예에서, 세포를 분주하고 400g 내지 2000g의 속도로 원심분리할 수 있다.In one embodiment, cells may be aliquoted and centrifuged at a speed of 400 g to 2000 g.

일 구현예에서, 저산소 조건으로 세포를 배양할 수 있다.In one embodiment, cells may be cultured under hypoxic conditions.

일 구현예에서, 상기 패치는 창상 치료용일 수 있다.In one embodiment, the patch may be used for wound healing.

일 측면에서, 본 발명은 생체적합성 재료로 복수의 웰 유닛들이 정렬되어 형성된 어레이 구조의 시트를 제작하고; 시트에 세포를 분주하며; 시트의 웰의 개구를 갖는 면 상 및 웰 내부에서 세포를 배양하는 단계를 포함하는, 2차원 세포 및 3차원 세포의 공배양 구조체를 포함하는 패치의 제조방법에 관한 것이다.In one aspect, the present invention manufactures a sheet of an array structure formed by aligning a plurality of well units with a biocompatible material; dispensing cells into sheets; A method for manufacturing a patch comprising a co-cultured structure of two-dimensional cells and three-dimensional cells, comprising culturing cells on the surface of a sheet having openings and inside the wells.

일 구현예에서, 상기 세포는 사람 또는 포유류의 세포인 것이 가장 바람직하고, 섬유아세포, 각질세포, 심장섬유아세포, 심장근세포, 줄기세포 또는 일차배양세포일 수 있다. In one embodiment, the cells are most preferably human or mammalian cells, and may be fibroblasts, keratinocytes, cardiac fibroblasts, cardiomyocytes, stem cells or primary cultured cells.

일 구현예에서, 상기 시트는 생체적합성 재료로 이루어질 수 있으며, 생체적합성 재료는 PDMS, 실리콘, 폴리에틸렌글라이콜 및 알지네이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.In one embodiment, the sheet may be made of a biocompatible material, and the biocompatible material may be at least one selected from the group consisting of PDMS, silicone, polyethylene glycol, and alginate.

일 구현예에서, 웰의 개구를 갖는 면 상에서 세포가 2차원으로 배양되어 2차원 세포 시트를 이룰 수 있으며, 웰 내부에서 세포가 3차원으로 배양되어 3차원 세포 스페로이드를 이룰 수 있다.In one embodiment, cells may be cultured in two dimensions on the side of the well having openings to form a two-dimensional cell sheet, and cells may be cultured in three dimensions inside the well to form a three-dimensional cell spheroid.

일 구현예에서, 상기 시트의 제작 공정은 리소그래피; 에칭 기술, 예컨대 레이저, 플라즈마 에칭, 포토리소그래피, 또는 화학적 에칭, 예컨대 습식 화학, 건조, 및 포토레지스트 제거; 또는 3차원 인쇄 (3DP), 스테레오리소그래피 (SLA), 선택적 레이저 소결 (SLS), 탄도 입자 제조 (BPM) 및 융합 증착 모델링 (FDM)을 비롯한 고체 유리 형태 기술에 의하는 것; 마이크로기계화에 의하는 것; 규소의 열산화; 전기도금 및 무전해 도금; 확산 공정, 예컨대 붕소, 인, 비소, 및 안티모니 확산; 이온 이식; 필름 증착, 예컨대 증발 (필라멘트, 전자 빔, 플래쉬, 및 섀도잉 및 단차 피복), 스퍼터링, 화학 증착 (CVD), 에피택시 (증기 상, 액체 상, 및 분자 빔), 전기도금, 스크린 인쇄, 적층 또는 그의 조합에 의하는 것을 포함한다. 문헌 [Jaeger, Introduction to Microelectronic Fabrication (Addison-Wesley Publishing Co., Reading Mass. 1988); Runyan, et al., Semiconductor Integrated Circuit Processing Technology (Addison-Wesley Publishing Co., Reading Mass. 1990); Proceedings of the IEEE Micro Electro Mechanical Systems Conference 1987-1998; Rai-Choudhury, ed., Handbook of Microlithography, Micromachining & Microfabrication (SPIE Optical Engineering Press, Bellingham, Wash. 1997)]을 참조한다. In one embodiment, the fabrication process of the sheet includes lithography; etching techniques such as laser, plasma etching, photolithography, or chemical etching such as wet chemistry, drying, and photoresist removal; or by solid glass form techniques including three-dimensional printing (3DP), stereolithography (SLA), selective laser sintering (SLS), ballistic particle fabrication (BPM) and fused deposition modeling (FDM); by micromechanization; thermal oxidation of silicon; electroplating and electroless plating; diffusion processes such as boron, phosphorus, arsenic, and antimony diffusion; ion implantation; Film deposition, such as evaporation (filament, electron beam, flash, and shadowing and step coating), sputtering, chemical vapor deposition (CVD), epitaxy (vapor phase, liquid phase, and molecular beam), electroplating, screen printing, lamination or by combinations thereof. See Jaeger, Introduction to Microelectronic Fabrication (Addison-Wesley Publishing Co., Reading Mass. 1988); Runyan, et al., Semiconductor Integrated Circuit Processing Technology (Addison-Wesley Publishing Co., Reading Mass. 1990); Proceedings of the IEEE Micro Electro Mechanical Systems Conference 1987-1998; See Rai-Choudhury, ed., Handbook of Microlithography, Micromachining & Microfabrication (SPIE Optical Engineering Press, Bellingham, Wash. 1997).

일 구현예에서, 상기 시트는 세포의 스캐폴드로서 작용하며, 통상의 기술자는 조직 공학 스캐폴드의 제조 및 사용과 관련하여 최신 기술에서 이용가능한 자원을 참조할 수 있고, 특히 문헌 [Dhandayuthapani et al., "Polymeric Scaffolds in Tissue Engineering Application: A Review; International Journal of Polymer Science, Vol. 2011 (2011), pages 1-19]에 기재된 스캐폴드 물질을 참조할 수 있음을 인지할 것이다. 스캐폴드 요소의 형상, 두께, 길이, 배향 및 표면 토포그래피 특성은 스캐폴드 요소가 그 표면 또는 웰 내부의 세포의 작용 또는 활성에 반응하여 형상을 변형, 굴곡, 또는 달리 변화시킬 수 있고, 이러한 변형, 굴곡, 또는 다른 형상 변화가 신뢰할 만하게 측정될 수 있는 한, 임의의 수의 적합한 방식으로 달라질 수 있다.In one embodiment, the sheet serves as a scaffold for cells, and the skilled person may refer to resources available in the state of the art regarding the manufacture and use of tissue engineering scaffolds, in particular Dhandayuthapani et al. , “Polymeric Scaffolds in Tissue Engineering Application: A Review; International Journal of Polymer Science, Vol. 2011 (2011), pages 1-19. Shape of Scaffold Elements. , thickness, length, orientation, and surface topography characteristics allow the scaffold element to deform, bend, or otherwise change its shape in response to the action or activity of cells on its surface or within the well, and such deformation, bending, or other It can be varied in any number of suitable ways, as long as the change in shape can be measured reliably.

일 구현예에서, 본 발명의 시트의 웰의 형상은 임의의 특정한 방식으로 제한되지 않고, 사각형, 직사각형, 원형, 계란형, 타원형, 삼각형, 또는 형상의 임의의 조합일 수 있다. 웰의 다른 치수도 또한 임의의 적합한 방식으로 달라질 수 있다. In one embodiment, the shape of the wells of the sheet of the present invention is not limited in any particular way, and may be square, rectangular, circular, oval, oval, triangular, or any combination of shapes. Other dimensions of the wells may also vary in any suitable way.

하기의 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 내용을 구체화하기 위한 것일 뿐 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail through the following examples. However, the following examples are only for specifying the content of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

실시예 1. CSCP 제작 Example 1. CSCP fabrication

CSCP(co-spatial compartmentalized patch)는 패턴화된 폴리 우레탄-아크릴 레이트 몰드 및 5 중량 %의 PDMS(Polydimethylsiloxane) (Sylgard, Dow Corning co., Midland, MI, USA)를 사용하여 제조하였다. 또한, 네거티브 톤 포토 레지스트 SU-8은 포토 리소그래피 공정에 의해 실리콘 웨이퍼에 마이크로 패턴화하였다. 구체적으로, PDMS 베이스와 경화제 (Sylgard, Dow Corning Co.)를 20 : 1 비율로 혼합한 PDMS 용액을 맞춤형 몰드에 부은 뒤 진공 챔버에서 기포를 제거하고 80℃ 오븐에서 2 시간 동안 경화시켰다. 경화된 PDMS 복제본을 몰드에서 분리하고, PDMS 평면에 3D 세포가 독성도를 나타내지 않는 것으로 알려진 직경 이내의 지름 (500um 이내)을 가지는 웰(well) 구조를 포토 리소그래피로 도입한 뒤, 원형 금속 구멍 펀치를 사용하여 구멍을 뚫어 직경 10mm의 둥근 모양의 패치 CSCP를 제작하였다. 제작한 CSCP의 표면을 관찰하기 위해 패치를 주사 전자 현미경 (SEM, JSM-6510, JEOL Ltd, Tokyo, Japan)의 시료 챔버에 넣고 표면을 관찰하였고, 패치에 만들어진 구멍의 깊이는 광학 현미경 (CKX53, Olympus, Tokyo, Japan) 및 SEM을 사용하여 확인 및 측정하였다 (도 1a).A co-spatial compartmentalized patch (CSCP) was fabricated using a patterned polyurethane-acrylate mold and 5 wt% polydimethylsiloxane (PDMS) (Sylgard, Dow Corning co., Midland, MI, USA). In addition, the negative tone photoresist SU-8 was micropatterned on the silicon wafer by a photolithography process. Specifically, a PDMS solution in which a PDMS base and a curing agent (Sylgard, Dow Corning Co.) were mixed at a ratio of 20:1 was poured into a custom mold, air bubbles were removed in a vacuum chamber, and cured in an oven at 80° C. for 2 hours. The cured PDMS replica is separated from the mold, and a well structure having a diameter within a known diameter (within 500 μm) of which 3D cells do not show toxicity is introduced on the PDMS plane by photolithography, and then a circular metal hole punch is used. A round-shaped patch CSCP with a diameter of 10 mm was fabricated by drilling a hole using the To observe the surface of the fabricated CSCP, the patch was placed in the sample chamber of a scanning electron microscope (SEM, JSM-6510, JEOL Ltd, Tokyo, Japan) and the surface was observed, and the depth of the hole made in the patch was measured using an optical microscope (CKX53, Olympus, Tokyo, Japan) and SEM were used to confirm and measure (Fig. 1a).

실시예 2.Example 2. CSCP에서의 2D 및 3D 섬유아세포 배양2D and 3D fibroblast culture in CSCP 및 특성 확인and check properties

혈청이 포함된 배지에 세포를 현탁한 후 세포가 원심분리의 중력가속도 (g)로 인한 스트레스로 생존성을 지장 받지 않을 정도의 g를 가한 후 (세포의 종류마다 다름. 통상 400g~2000g), 24시간 내지 48시간 가량 (또는 그이상, 세포마다 다름) 하룻밤 동안 배양하였다. 부착성 세포의 예로, 섬유아세포(human dermal fibroblasts)를 각각 CSCP에 분주하고 5% CO2 조건에서 24시간 동안 배양한 뒤, 세포의 2D 및 3D 배양을 형광 현미경으로 확인하였다. After suspending the cells in a serum-containing medium, adding enough g that the cells do not interfere with viability due to the stress caused by the gravitational acceleration (g) of centrifugation (depending on the type of cell. Usually 400g to 2000g), It was cultured overnight for about 24 to 48 hours (or longer, depending on the cell). As an example of adherent cells, fibroblasts (human dermal fibroblasts) were each dispensed into CSCP and cultured for 24 hours under 5% CO 2 conditions, and then 2D and 3D cultures of the cells were observed under a fluorescence microscope.

그 결과, CSCP의 겉면에는 섬유아세포의 2D 구조의 세포 시트가 만들어졌으며, 웰 구조의 내부에는 3D 형태의 스페로이드(spheroids)가 만들어진 것을 확인할 수 있었으며, 옆 단면을 통해서도 만들어진 스페로이드가 구 형태로 존재하는 것을 확인할 수 있었다 (도 1b). As a result, it was confirmed that a 2D structured cell sheet of fibroblasts was made on the outer surface of the CSCP, and 3D spheroids were made inside the well structure, and the spheroids made through the side cross section were also formed in a spherical shape. It was confirmed that it exists (Fig. 1b).

실시예 3. 2D 및 3D 섬유아세포 공배양 CSCP의 Example 3. 2D and 3D fibroblast co-culture CSCP in vitroin vitro 상처치유 효과 확인 Check wound healing effect

3-1. CSCP의 2D 및 3D 섬유아세포에서의 혈관신생 및 사이토카인 관련 유전자 발현 확인 3-1. Confirmation of gene expression related to angiogenesis and cytokines in 2D and 3D fibroblasts of CSCP

본 발명의 2D 및 3D 공배양 섬유아세포 (FP) 포함 CSCP가 상처치유 과정에서 혈관신생을 통한 상처 치유 효과를 가지는지 확인하기 위해, 상기 실시예 2에서 제작한 CSCP의 2D 및 3D 섬유아세포에서의 혈관신생인자, 염증-전 사이토카인 및 항-염증 사이토카인 관련 유전자를 qRT-PCR로 확인하였다. 구체적으로, 상기 실시예 2의 CSCP에 부착되어 공배양된 2D 섬유아세포 및 3D 섬유아세포 그룹 (FP), 2D 섬유아세포 단독 그룹 (Cell) 및 3D 섬유아세포 단독 그룹 (SP) 각각으로부터 총 리보 핵산 (RNA)을 1 mL TRIzol 시약 (Life Technologies, Inc., Carlsbad, CA, USA) 및 200 μL 클로로포름으로 추출하고, 4℃에서 10 분 동안 12,000 rpm으로 원심 분리하여 얻은 RNA 펠릿을 물에서 75% (v/v) 에탄올로 세척하고 건조시켰다. 건조 후 각 시료를 RNase-free 증류수에 용해시키고 qRT-PCR의 경우 SsoAdvanced ™ Universal SYBR Green Supermix 키트 (Bio-Rad, Hercules, CA, USA) 및 CFX Connect ™ 실시간 PCR 검출 시스템 (Bio-Rad)을 이용하여 GAPDH(Glyceraldehyde-3-Phosphate Dehydrogenase), KLF-4( Kruppel-like factor 4), E-CADHERIN, INVOLUCRIN, KI67, PCNA, HIF-1α, VEGF, CASPASE-3, BAX, BCL-2 및 Involucrin의 발현 정도를 확인하였다.In order to confirm whether the CSCP containing 2D and 3D co-cultured fibroblasts (FP) of the present invention has a wound healing effect through angiogenesis in the wound healing process, Angiogenic factors, pro-inflammatory cytokines and anti-inflammatory cytokine related genes were identified by qRT-PCR. Specifically, total ribonucleic acid from each of the 2D fibroblasts and 3D fibroblast groups (FP), the 2D fibroblasts alone group (Cell) and the 3D fibroblasts alone group (SP) adhered to and co-cultured with the CSCP of Example 2 ( RNA) was extracted with 1 mL TRIzol reagent (Life Technologies, Inc., Carlsbad, CA, USA) and 200 μL chloroform, and the RNA pellet obtained by centrifugation at 12,000 rpm for 10 min at 4 °C was obtained in 75% (v /v) washed with ethanol and dried. After drying, each sample was dissolved in RNase-free distilled water, and for qRT-PCR, SsoAdvanced ™ Universal SYBR Green Supermix kit (Bio-Rad, Hercules, CA, USA) and CFX Connect ™ real-time PCR detection system (Bio-Rad) were used. GAPDH (Glyceraldehyde-3-Phosphate Dehydrogenase), KLF-4 (Kruppel-like factor 4), E-CADHERIN, INVOLUCRIN, KI67, PCNA, HIF-1α, VEGF, CASPASE-3, BAX, BCL-2 and Involucrin The expression level was confirmed.

그 결과, 상기 실시예 2에서 CSCP 상의 2D 및 3D 공배양 섬유아세포 (FP) 의 혈관신생인자 관련 유전자 발현이 2D 단독 그룹 및 3D 단독 그룹 (Cell 및 SP)에 비해 높게 나타났으며, 대부분의 염증 관련 사이토카인의 경우 2D 단독 그룹과 차이가 나지 않거나 중간값을 나타내는 것으로 나타났다 (도 2).As a result, the expression of angiogenesis factor-related genes in 2D and 3D co-cultured fibroblasts (FP) on CSCP in Example 2 was higher than that of the 2D alone group and the 3D alone group (Cell and SP), and most of the inflammation In the case of related cytokines, there was no difference from the 2D alone group or showed median values (FIG. 2).

3-2. CSCP의 2D 및 3D 섬유아세포에서의 M2 대식세포 분극 확인 3-2. Confirmation of M2 macrophage polarization in 2D and 3D fibroblasts by CSCP

본 발명의 2D 및 3D 공배양 섬유아세포 (FP) 포함 CSCP가 상처치유 과정에서 대식세포로 개시되는 면역작용에 미치는 영향을 확인하기 위해, CSCP에서 배양한 2D 및 3D 공배양 섬유아세포 (FP)와 같은 숫자의 2D 섬유아세포 단독 그룹 (Cell) 및 3D 섬유아세포 단독 그룹 (SP)의 세포를 무혈청배지에 24시간 배양한 후 배지로 분비된 각종 사이토카인에 의한 M2 분극(polarization)을 M1 대식세포 및 M2 대식세포 관련 유전자의 발현을 확인함으로써 확인하였다.In order to confirm the effect of CSCP containing 2D and 3D co-cultured fibroblasts (FP) of the present invention on macrophage-initiated immune action during wound healing, 2D and 3D co-cultured fibroblasts (FP) cultured in CSCP and After culturing the cells of the same number of 2D fibroblasts alone group (Cell) and 3D fibroblasts only group (SP) in a serum-free medium for 24 hours, M2 polarization by various cytokines secreted into the medium was observed in M1 macrophages And it was confirmed by confirming the expression of M2 macrophage-related genes.

그 결과, FP 그룹 및 SP 그룹에서 M1 관련 마커가 감소하고, M2 관련 마커는 증가하는 경향을 확인할 수 있었다 (도 3).As a result, it was confirmed that M1-related markers decreased and M2-related markers increased in the FP group and the SP group (FIG. 3).

실시예 4. 2D 및 3D 섬유아세포 공배양 CSCP의 Example 4. 2D and 3D fibroblast co-culture CSCP in vivoin vivo 상처 치료 효과 확인 Check wound healing effect

상기 실시예 2에서 제작한 CSCP에 담지된 2D 및 3D 섬유아세포가 전임상 단계에서 실제로 질환 부위에 직접 전달되는지 확인하기 위해 염료를 컨쥬게이트한 섬유아세포를 이용하여 CSCP를 제작하고 창상 유도된 마우스에 이식한 뒤 생체 내 이미징을 수행하였다. 구체적으로, 8 주령 수컷 흉선이 제거된 생쥐 (체중 20 ~ 25g, 동양, 서울, 한국)를 정상 식염수에 희석한 200 μL 자일라진 (20 mg / kg)과 케타민 (100 mg / kg)을 사용하여 마취하고, 8mm 생검 펀치 (LKF, 안산, 한국)를 사용하여 두 개의 피부 결함 부위를 표시하고 표피, 진피, 각질층을 수술로 제거하여 창상 유도하였다. 피부를 제거한 후 각 상처의 경계에 6-0 봉합사 4 개 (AILEE 사, 부산)를 만들어 피부 구축으로 인한 상처 붕괴를 방지하였다. 피부 상처 모델링 직후, 마우스를 아무것도 처리하지 않은 그룹 (NT), 2D 및 3D 공배양 섬유아세포가 담지된 CSCP 그룹 (FP), 2D 배양 섬유아세포 단독 그룹 (Cell), 3D 배양 섬유아세포 단독 그룹 (SP) 및 CSCP 패치에서 2D 세포 및 3D 세포를 떼어내어 주사기로 주입한 그룹 (PDF)의 다섯 그룹으로 세분화하여 FP 그룹은 2D 및 3D 공배양 섬유아세포가 담지된 CSCP를 이식하고, Cell 그룹, SP 그룹 및 PDF 그룹은 질환과 정상 조직 부위 사이의 근육층에 세포를 주입 (직접주사법)하였다. 모든 동물은 성균관대 학교 실험 동물 관리 및 사용 지침 (SKKUIACUC2020-01-12-1, 2020 년 1 월)에 따라 관리를 받았다. 그 후, 상처 치유 효과를 확인하기 위해, 거시적 상처 부위는 상처 마진을 추적하고 눈금자를 사용하여 관련 픽셀 면적을 계산하여 다양한 시점에서 찍은 사진을 처리하여 정량화하였으며, 치유된 상처 가장자리의 위치는 상처의 중심으로 그리고 육아 조직 베드 위로 상피 이동의 육안으로 보이는 가장자리로 정의하였다. 상처 면적은 하기의 수학식 1로 계산하였으며 (도 4A, B), 이미징 소프트웨어 (ImageJ, NIH, MD, USA)를 사용하여 형광 및 광자의 정량적 평균을 Lago-x (Spectral instrument imaging, USA)를 사용하여 디지털 이미지에 대한 형태 측정 분석을 수행하였다. 그 결과, 2D 및 3D 공배양 섬유아세포가 담지된 CSCP를 이식한 FP 그룹의 질환 부위에서 전반적으로 염료의 신호가 관찰되었으며, 이의 정량값도 Cell, SP 및 PDF 그룹에 비해 현저히 높게 나타났다 (도 4C 내지 E). In order to confirm that the 2D and 3D fibroblasts supported on the CSCP prepared in Example 2 were actually delivered directly to the disease site in the preclinical stage, CSCP was prepared using dye-conjugated fibroblasts and transplanted into a wound-induced mouse After that, in vivo imaging was performed. Specifically, 8-week-old male athymic mice (weight 20-25 g, Dongyang, Seoul, Korea) were treated with 200 μL xylazine (20 mg/kg) and ketamine (100 mg/kg) diluted in normal saline. After anesthesia, two skin defects were marked using an 8 mm biopsy punch (LKF, Ansan, Korea), and the epidermis, dermis, and stratum corneum were surgically removed to induce wounds. After removing the skin, four 6-0 sutures (AILEE, Busan) were made at the border of each wound to prevent wound collapse due to skin contracture. Immediately after skin wound modeling, mice were treated with nothing (NT), CSCP group supported with 2D and 3D co-cultured fibroblasts (FP), 2D cultured fibroblasts alone group (Cell), and 3D cultured fibroblasts alone group (SP). ) and 2D and 3D cells from the CSCP patch and injected with a syringe (PDF). The FP group transplanted CSCP containing 2D and 3D co-cultured fibroblasts, the Cell group and the SP group and PDF group injected cells (direct injection method) into the muscle layer between diseased and normal tissue sites. All animals were managed according to the Guidelines for Care and Use of Laboratory Animals of Sungkyunkwan University (SKKUAICUC2020-01-12-1, January 2020). After that, to confirm the wound healing effect, the macroscopic wound area was quantified by processing pictures taken at different time points by tracing the wound margin and calculating the associated pixel area using a ruler, and the position of the healed wound edge was determined by the location of the wound. Centrally and defined as the macroscopic edge of epithelial migration over the granulation tissue bed. The wound area was calculated by Equation 1 below (Fig. 4A, B), and the quantitative average of fluorescence and photons was calculated using imaging software (ImageJ, NIH, MD, USA) using Lago-x (Spectral instrument imaging, USA). Morphometric analysis was performed on the digital images using As a result, dye signals were generally observed in the diseased areas of the FP group implanted with CSCP loaded with 2D and 3D co-cultured fibroblasts, and their quantitative values were significantly higher than those of the Cell, SP, and PDF groups (Fig. 4C to E).

Figure 112020127365662-pat00001
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또한, 질환 부위에 DAPI와 함께 인간 세포의 핵에 양성 반응을 보이는 HNA 항체를 통해 염색한 결과, 질환부위 섹션(section)에도 CSCP 패치를 이식한 그룹 (FP)에서 이식한 섬유아세포(hDF) 양성 신호를 확인할 수 있었다 (도 4F).In addition, as a result of staining the diseased area with DAPI and HNA antibody that showed a positive reaction to the nuclei of human cells, fibroblasts (hDF) transplanted in the group (FP) transplanted with the CSCP patch were also positive in the diseased section. A signal could be confirmed (Fig. 4F).

실시예 5. 2D 및 3D 각질세포 공배양 CSCP 제작 및 확인Example 5. 2D and 3D keratinocyte co-culture CSCP production and confirmation

5-1. CSCP 제작 및 세포 밀도 확인5-1. CSCP fabrication and cell density confirmation

접착 특성(Adhesive property)이 부족해 현적(hanging drop) 배양하는데 어려움이 있는 세포들의 3D 배양이 CSCP에서 가능한지 확인하기 위해, 인간 표피 각질 세포(human keratinocytes)를 이용하여, CSCP의 겉면에 2D 구조의 세포 시트, 웰 구조의 내부에는 3D 형태의 스페로이드(spheroids)가 담지된 2D 및 3D 각질세포 공배양 CSCP를 제작하였다. 그 후, SupplementMix (PromoCell), CaCl2 스톡 용액 (PromoCell) 및 1% (v/v) 페니실린/스트렙토 마이신 (Gibco BRL, Gaithersburg, MD, USA)이 보충된 각질 세포 성장 배지 2 (PromoCell)에서 5% CO2 포화도 및 37℃의 조건으로 배양하고, 배지를 2 일마다 교체하여 4 회 계대 후 세포 배양을 위해 5% CO2 조건에서 48 시간 동안 배양하였다. 그 뒤, 제작된 2D 및 3D 각질세포 공배양 CSCP와 기존의 현적 배양을 이용한 조직 배양 플레이트(Tissue culture plate, TCP) 그룹의 세포 밀도를 조사하기 위해 트립신 처리 후 세포 수를 계산하고 하기 수학식 2을 사용하여 디쉬 및 패치 면적을 기준으로 세포 밀도를 계산하였다. 또한, CSCP에서 성장하는 2D 각질 세포를 긁어 낸 후 TCP에서 성장하는 2D 각질 세포와 CSCP의 구멍에서 성장하는 3D 각질 세포 클러스터에서 세포 사멸 관련 유전자 발현을 테스트하였다.In order to confirm that 3D culture of cells that are difficult to culture by hanging drop due to lack of adhesive property is possible in CSCP, human keratinocytes were used to form 2D structured cells on the surface of CSCP. 2D and 3D keratinocyte co-culture CSCPs with 3D spheroids supported inside the sheet and well structures were fabricated. Then, 5 in keratinocyte growth medium 2 (PromoCell) supplemented with SupplementMix (PromoCell), CaCl 2 stock solution (PromoCell) and 1% (v/v) penicillin/streptomycin (Gibco BRL, Gaithersburg, MD, USA). The cells were cultured under conditions of % CO 2 saturation and 37° C., the medium was replaced every 2 days, and the cells were cultured for 48 hours under 5% CO 2 conditions for cell culture after passage 4 times. After that, in order to investigate the cell density of the tissue culture plate (TCP) group using the fabricated 2D and 3D keratinocyte co-culture CSCP and existing tissue culture, the number of cells after trypsinization was calculated, and the following Equation 2 was used to calculate cell density based on dish and patch area. In addition, after scraping off the 2D keratinocytes growing in the CSCP, we tested the expression of apoptosis-related genes in 2D keratinocytes growing in the TCP and 3D keratinocyte clusters growing in the pores of the CSCP.

Figure 112020127365662-pat00002
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그 결과, 조직 배양 플레이트(TCP) 그룹과 달리 2D 및 3D 각질세포 공배양 CSCP의 표면과 내부 웰 구조에 각질세포가 잘 부착되어 자라는 것을 확인할 수 있었다 (도 5B). 또한, 2D 및 3D 각질세포 공배양 CSCP의 세포 밀도가 TCP 그룹에 비해 현저히 높은 것으로 나타났으며 (도 5D), 기존의 3차원 구조체 제작 방법을 이용한 TCP 그룹의 경우 3차원 구조체의 형성이 거의 되지 않는 것으로 나타났다 (도 5E). As a result, unlike the tissue culture plate (TCP) group, it was confirmed that the keratinocytes adhered well to the surface and inner well structures of the 2D and 3D keratinocyte co-cultured CSCPs and grew (FIG. 5B). In addition, the cell density of 2D and 3D keratinocyte co-cultured CSCP was found to be significantly higher than that of the TCP group (Fig. 5D), and in the case of the TCP group using the conventional 3D structure manufacturing method, the formation of a 3D structure was almost nonexistent. did not appear (Fig. 5E).

5-2. 각질세포 3D 구조체의 저산소 상태에서의 세포 생존성 및 혈관신생 관련 인자 확인 5-2. Identification of factors related to cell viability and angiogenesis in hypoxic conditions of keratinocyte 3D structures

저산소 상태에서 배양된 각질 세포의 세포 생존력을 확인하기 위해, 플루오 레세 인 디 아세테이트 (FDA, Sigma, St. Louis, MO, USA) (생존 가능한 세포의 세포질 염색) 및 에티듐 브로마이드(ethidium bromide, EB) (죽은 세포의 핵 염색) (Sigma)를 사용하여 세포 생존도 분석을 수행하였다. 10μL의 FDA 저장 용액 (디메틸 설폭 사이드에 포함된 FDA 1.5mg / mL), EB 저장 용액 5mL (인산염 완충 식염수에 포함된 EB 1mg / mL (PBS, Gibco BRL, Gaithersburg))를 혼합한 염색 용액을 상기 실시예 5-1에서 제작한 CSCP 및 TCP의 세포에 각각 처리하고 37℃에서 3-5 분 동안 배양하고 형광 현미경 (DFC 3000 G, Leica, Wetzlar, Germany)으로 세포 생존을 확인하였다. 또한, CSCP 및 TCP의 세포를 분리하여 세포 증식 관련 인자 PCNA, 세포 사멸 관련 인자 Caspase-3, 및 혈관 재생인자 HIF 및 VEGF의 발현 정도를 각각 확인하였다.To confirm the cell viability of keratinocytes cultured under hypoxic conditions, fluorescein diacetate (FDA, Sigma, St. Louis, MO, USA) (cytoplasmic staining of viable cells) and ethidium bromide (EB ) (nuclear staining of dead cells) (Sigma). The staining solution was prepared by mixing 10 μL of FDA stock solution (FDA 1.5 mg/mL in dimethyl sulfoxide) and 5 mL of EB stock solution (EB 1 mg/mL in phosphate buffered saline (PBS, Gibco BRL, Gaithersburg)) as described above. Cells of CSCP and TCP prepared in Example 5-1 were treated, respectively, and incubated at 37° C. for 3-5 minutes, and cell viability was observed under a fluorescence microscope (DFC 3000 G, Leica, Wetzlar, Germany). In addition, the CSCP and TCP cells were separated to confirm the expression levels of the cell proliferation-related factor PCNA, the cell death-related factor Caspase-3, and the angiogenesis factors HIF and VEGF, respectively.

그 결과, 더 많은 사멸 세포들 (red signal이 표시된 죽은 또는 죽어가는 세포)이 TCP 그룹에서 확인되었다 (도 6). 본 발명의 2D 및 3D 각질세포 공배양 CSCP의 경우 2D 세포 및 3D 세포 모두 잘 부착되어 생존하고 있는 것으로 나타났으나, 종래의 방법으로 3D 배양 시도한 현적(hanging drop) 그룹의 경우 세포 생존이 현저히 낮은 것으로 나타나 (도 5E 및 F), 본 발명의 방법은 종래의 방법으로 3D 세포 배양이 불가능한 접착성이 낮은 세포의 3D 배양을 구현할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 본 발명의 2D 및 3D 각질세포 공배양 CSCP에서 세포 증식과 관련된 인자인 PCNA는 감소하나, HIF, VEGF와 같은 혈관 재생인자가 크게 상승하였으며, Caspase-3와 같은 세포 사멸 관련 인자들의 발현이 감소하여 상처 치유에 유용하게 이용될 수 있음을 확인하였다 (도 7).As a result, more apoptotic cells (dead or dying cells with a red signal) were identified in the TCP group (FIG. 6). In the case of the 2D and 3D keratinocyte co-culture CSCPs of the present invention, both 2D and 3D cells were found to adhere well and survive. (Fig. 5E and F), it was found that the method of the present invention can implement 3D culture of cells with low adhesiveness, which is impossible in 3D cell culture by conventional methods. In addition, in the 2D and 3D keratinocyte co-culture CSCP of the present invention, PCNA, a factor related to cell proliferation, was decreased, but angiogenesis factors such as HIF and VEGF were greatly increased, and expression of apoptosis-related factors such as Caspase-3 was decreased. It was confirmed that it can be usefully used for wound healing by reducing (FIG. 7).

Claims (17)

복수의 웰 유닛들이 정렬되어 형성된 어레이 구조를 가지는 시트에 세포를 2차원 및 3차원으로 공배양하는 방법으로서:
시트의 웰의 외부 면 상에 세포를 2차원으로 배양하고; 및
웰 내부에서 세포를 3차원으로 배양하는 방법.
A method of two-dimensionally and three-dimensionally co-cultivating cells on a sheet having an array structure formed by arranging a plurality of well units:
culturing the cells in two dimensions on the outer surface of the wells of the sheet; and
A method for culturing cells in three dimensions inside a well.
제 1항에 있어서, 시트는 생체적합성 재료로 이루어진, 방법.The method of claim 1 , wherein the sheet is made of a biocompatible material. 제 2항에 있어서, 생체적합성 재료는 PDMS(Polydimethylsiloxane), 실리콘(Silicone), 폴리에틸렌글라이콜(Polyethyleneglycol) 및 알지네이트(Alginate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인, 방법.The method of claim 2, wherein the biocompatible material is at least one selected from the group consisting of PDMS (Polydimethylsiloxane), silicone (Silicone), polyethylene glycol (Polyethyleneglycol) and alginate (Alginate). 복수의 웰 유닛들이 정렬되어 형성된 어레이 구조의 시트;
시트의 웰의 외부 면 상에 부착된 2차원 구조의 세포 시트; 및
시트의 웰 내부에 존재하는 3차원 구조의 세포 스페로이드(spheroids)를 포함하는, 상처치유용 패치.
a sheet having an array structure formed by arranging a plurality of well units;
a two-dimensionally structured cell sheet attached on the outer surface of the well of the sheet; and
A wound healing patch comprising cell spheroids having a three-dimensional structure existing inside a well of a sheet.
제 4항에 있어서, 세포는 섬유아세포 또는 각질세포인, 상처치유용 패치.The patch for wound healing according to claim 4, wherein the cells are fibroblasts or keratinocytes. 제 4항에 있어서, 시트는 생체적합성 재료로 이루어진, 상처치유용 패치.The patch for wound healing according to claim 4, wherein the sheet is made of a biocompatible material. 제 6항에 있어서, 생체적합성 재료는 PDMS, 실리콘, 폴리에틸렌글라이콜 및 알지네이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인, 상처치유용 패치.The patch for wound healing according to claim 6, wherein the biocompatible material is at least one selected from the group consisting of PDMS, silicone, polyethylene glycol and alginate. 제 4항에 있어서, 창상 치료용인, 상처치유용 패치.The patch for wound healing according to claim 4, which is used for wound healing. 제 4항에 있어서, 2차원 세포 및 3차원 세포의 공배양 구조체를 포함하는, 상처치유용 패치.The patch for wound healing according to claim 4, comprising a co-culture structure of two-dimensional cells and three-dimensional cells. 1) 생체적합성 재료로 복수의 웰 유닛들이 정렬되어 형성된 어레이 구조의 시트를 제작하고;
2) 시트에 세포를 분주하며;
3) 세포를 배양하는 것을 포함하는, 상처치유용 패치의 제조방법.
1) fabricating a sheet having an array structure formed by aligning a plurality of well units with a biocompatible material;
2) dispensing cells into sheets;
3) A method for producing a patch for wound healing, comprising culturing cells.
제 10항에 있어서, 웰의 외부 면 상에서 세포를 2차원으로 배양하여 2차원 세포 시트를 제조하는, 제조방법.The method according to claim 10, wherein the two-dimensional cell sheet is prepared by culturing the cells in two dimensions on the outer surface of the well. 제 10항에 있어서, 웰 내부에서 세포를 3차원으로 배양하여 3차원 세포 스페로이드를 제조하는, 제조방법.According to claim 10, To prepare a three-dimensional cell spheroid by culturing the cells in three dimensions inside the well, the production method. 제 10항에 있어서, 생체적합성 재료는 PDMS, 실리콘, 폴리에틸렌글라이콜 및 알지네이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인, 제조방법.The method of claim 10, wherein the biocompatible material is at least one selected from the group consisting of PDMS, silicone, polyethylene glycol, and alginate. 제 10항에 있어서, 세포를 분주하고 400g 내지 2000g의 속도로 원심분리하는, 제조방법.The method according to claim 10, wherein the cells are divided and centrifuged at a speed of 400 g to 2000 g. 삭제delete 제 10항에 있어서, 세포는 섬유아세포 또는 각질세포인, 제조방법.The method of claim 10, wherein the cells are fibroblasts or keratinocytes. 제 10항에 있어서, 창상 치료용 패치인, 제조방법.
The manufacturing method according to claim 10, which is a patch for wound treatment.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101922346B1 (en) 2017-09-14 2018-11-26 서울대학교병원 Mesenchymal stem cells spheroid-sheet complex for treating ulcer and preparation method thereof
KR102095346B1 (en) 2018-11-16 2020-03-31 고려대학교 산학협력단 Adipose-derived Stem Cell Sheet for Transplantion with Enhanced Angiogenesis Potential by Three-dimensional Co-culutre

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5917357B2 (en) * 2012-10-05 2016-05-11 日本写真印刷株式会社 Cell culture member and cell culture method
KR101561744B1 (en) * 2013-12-19 2015-10-20 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 3D cell implant patch and process for preparing the same
KR101829407B1 (en) * 2015-12-30 2018-02-14 강원대학교 산학협력단 Methods for Improving Endothelization and Vascular Regeneration in Bioartificial Organs
KR102169782B1 (en) * 2016-08-31 2020-10-27 가톨릭대학교 산학협력단 Cell spheroid formed by co-culture of human gingiva-derived stem cell and osteoprecursor cell and increasing method of VEGF production thereof
KR102075035B1 (en) * 2017-11-24 2020-02-10 (주) 마이크로핏 Method for preparing pellet of chondrocytes using nano-pattern sheet and 3D cell co-culturing plate for differentiation
JP2020080680A (en) * 2018-11-19 2020-06-04 株式会社 資生堂 Composition for reconstructing human skin tissue having hair follicles, human skin tissue model animal, and production method thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101922346B1 (en) 2017-09-14 2018-11-26 서울대학교병원 Mesenchymal stem cells spheroid-sheet complex for treating ulcer and preparation method thereof
KR102095346B1 (en) 2018-11-16 2020-03-31 고려대학교 산학협력단 Adipose-derived Stem Cell Sheet for Transplantion with Enhanced Angiogenesis Potential by Three-dimensional Co-culutre

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ARCH MED SCI 2018; 14, 4: P. 910-919 [DOI.ORG/10.5114/AOMS.2016.63743]
JOURNAL OF TISSUE ENGINEERING, VOLUME 8: 1-17 [DOI: 10.1177/2041731417724640]
PHARMACEUTICS 2018, VOL.10, 229; P.1_14, [DOI:10.3390/PHARMACEUTICS10040229]
TISSUE ENGINEERING, VOL. 13, NO. 10, P.2577_2588, 2007 [DOI: 10.1089/TEN.2007.0022]

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