KR102656244B1 - Bioreactor - Google Patents

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KR102656244B1
KR102656244B1 KR1020210144025A KR20210144025A KR102656244B1 KR 102656244 B1 KR102656244 B1 KR 102656244B1 KR 1020210144025 A KR1020210144025 A KR 1020210144025A KR 20210144025 A KR20210144025 A KR 20210144025A KR 102656244 B1 KR102656244 B1 KR 102656244B1
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이민상
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Abstract

바이오리액터가 소개된다.
이를 위해 본 발명은 내면 및 외면에 줄기세포가 이식된 중공 형상의 고분자 지지체(100); 챔버(200); 펌프(300) 및 세포 배양액부(500)와 연결되되, 양 단이 상기 고분자 지지체에 연결된 채널(400); 상기 채널의 일 지점에 연결된 삼방밸브(700); 상기 삼방밸브의 일 지점에 연결된 에어 컴프레서(600); 및 순환펌프(800) 및 액상 조성물부(900)와 연결되되, 양 단이 상기 챔버에 연결된 순환채널(1000);을 포함한다.
Bioreactors are introduced.
For this purpose, the present invention includes a hollow polymer scaffold (100) on which stem cells are implanted on the inner and outer surfaces; Chamber 200; A channel 400 connected to the pump 300 and the cell culture medium 500, and both ends connected to the polymer support; A three-way valve 700 connected to one point of the channel; An air compressor (600) connected to one point of the three-way valve; and a circulation channel 1000 connected to the circulation pump 800 and the liquid composition unit 900, with both ends connected to the chamber.

Description

바이오리액터{BIOREACTOR}bioreactor {BIOREACTOR}

본 발명은 기체-액체상 계면(air-liquid interface, ALI) 환경 구현이 가능한 바이오리액터에 관한 것이다.The present invention relates to a bioreactor capable of implementing an air-liquid interface (ALI) environment.

조직공학(tissue engineering)은 생체조직을 배양하거나 생체조직의 대용품을 만들어 이식함으로써 생체 기능을 복원하는 학문 분야이다. 이런 조직공학은 환자의 몸에서 필요로 하는 조직을 생분해성 재료에서 일정기간 동안 체외 배양하여 다시 체내로 이식하는 방법이 있다. 또는, 조직공학은 인공 지지체를 체내로 이식하여 신체 내부의 세포가 증식 또는 재생되도록 유도하는 방법도 있다. Tissue engineering is a field of study that restores biological function by cultivating living tissue or creating a substitute for living tissue and transplanting it. This type of tissue engineering involves culturing the tissue needed in the patient's body in vitro in biodegradable materials for a certain period of time and then transplanting it back into the body. Alternatively, tissue engineering can be done by implanting an artificial scaffold into the body to induce the cells inside the body to proliferate or regenerate.

인공 지지체는 세포를 지지할 수 있는 구조체로서 세포 재생에 있어 매우 중요한 역할을 하므로, 이식거부, 세포독성, 염증반응 등을 유발하지 않아서 생체 적합한 성질을 가져야 할 뿐만 아니라, 세포 주입 및 세포 증식 유도 효율이 높고 물질전달이 용이하도록 공극(pore)의 크기가 일정하고 공극률이 좋고 공극 사이의 상호연결성(interconnectivity)이 우수하며 지지체로 역할을 수행하기 위하여 생체내의 압력을 견딜 수 있는 높은 기계적 강도를 지녀야 한다. The artificial scaffold is a structure that can support cells and plays a very important role in cell regeneration. Therefore, it must not only have biocompatible properties by not causing transplant rejection, cytotoxicity, or inflammatory reactions, but also must be efficient in injecting cells and inducing cell proliferation. To facilitate mass transfer, the pore size must be constant, the porosity must be good, the interconnectivity between pores must be excellent, and it must have high mechanical strength to withstand pressure in the living body to serve as a support. .

인공 지지체는 PLA(polylactic acid) 또는 PGA(polyglycolic acid)와 같은 재료를 이용하여, 주로 다공성 구조체로 제조된다. 이런 인공 지지체는 고분자 다공성 지지체를 제조하기 위해 다양한 방법들, 예를 들어 고분자 용액을 염화나트륨과 혼합하여 건조한 후 염화나트륨을 물에 용해시키는 염침출법(Solvent-casting/particle-leaching method: Mikos et al., Polymer, 35, 1068 (1994)), CO2 가스를 이용하여 고분자를 팽창시키는 방법(Gas foaming method: Harris et al., J. Biomed. Mater. Res., 42, 396 (1998)), 고분자 용액과 발포성 염을 혼합하여 건조한 후 물 또는 산성 용액에서 발포성 염을 발포하여 지지체를 제조하는 방법(Gas foaming salt method: Nam, et al., J. Biomed. Mater. Res., 53, 1 (2000)), 고분자 섬유로 부직포를 제조하는 방법(Fiber extrusion and fabric forming process: Paige et al., Tissue Engineering, 1, 97 (1995)), 고분자 용액에 함유되어 있는 용매를 비용매 속에 담그어 상 분리시키는 상 분리법(liquid-liquid phase separation method: Schugens, et al., J. Biomed. Mater. Res., 30, 449 (1996)), 고분자 용액과 비용매가 혼합된 유화용액을 액체질소에 급속 냉동시켜 동결건조하는 유화동결건조법(Emulsion freeze-drying method: Whang et al., Polymer, 36, 837 (1995)), 고분자 용액을 전기장 하에서 직접 방사하여 섬유상 지지체를 제조하는 압전방사법(Electrospinning method: Matthews et al., Biomacromolecules, 3, 232 (2002)) 등으로 제조되어 왔다. Artificial scaffolds are mainly manufactured as porous structures using materials such as polylactic acid (PLA) or polyglycolic acid (PGA). These artificial scaffolds are made using various methods to produce polymer porous scaffolds, for example, the solvent-casting/particle-leaching method (Mikos et al. , Polymer, 35, 1068 (1994)), method of expanding polymers using CO2 gas (Gas foaming method: Harris et al., J. Biomed. Mater. Res., 42, 396 (1998)), polymer solution A method of preparing a support by mixing and drying a foaming salt and then foaming the foaming salt in water or an acidic solution (Gas foaming salt method: Nam, et al., J. Biomed. Mater. Res., 53, 1 (2000) ), a method of manufacturing non-woven fabric from polymer fibers (Fiber extrusion and fabric forming process: Paige et al., Tissue Engineering, 1, 97 (1995)), a phase in which the solvent contained in the polymer solution is immersed in a non-solvent to separate the phase Separation method (liquid-liquid phase separation method: Schugens, et al., J. Biomed. Mater. Res., 30, 449 (1996)), in which an emulsified solution mixed with a polymer solution and a non-solvent is rapidly frozen in liquid nitrogen and freeze-dried. Emulsion freeze-drying method (Whang et al., Polymer, 36, 837 (1995)), and piezoelectric spinning method (Electrospinning method: Matthews et al., which produces a fibrous support by directly spinning a polymer solution under an electric field). Biomacromolecules, 3, 232 (2002)), etc.

하지만, 이와 같은 방법으로 제작되는 인공 지지체는 그 제작공정이 매우 복잡함에도 불구하고, 표면 거칠기가 높을 뿐만 아니라 정밀한 구조로 제작되지 못하고 있다. 또한, 기존 인공 지지체는 외부/내부 형상의 제어가 어렵고, 동일 형상을 재연하기 어려워서 이를 이용한 생물학적인 연구에서 항상 오차를 갖는 문제점이 있다. However, artificial scaffolds manufactured using this method not only have high surface roughness but are also not manufactured with precise structures, despite the fact that the manufacturing process is very complex. In addition, existing artificial scaffolds have the problem of always having errors in biological research using them because it is difficult to control the external/internal shape and it is difficult to reproduce the same shape.

이와 같은 기존 인공 지지체의 문제점을 해결하기 위해 다양한 연구 및 기술개발이 이뤄지고 있다. 이런 기술 중에서 임의형상제작 기술(Solid Freeform Fabrication: SFF)로 명명되는 기술은 쾌속 조형 기술을 이용한 마이크로 3차원 가공 기술로 조직공학 분야에서 주목받고 있다. 임의형상제작 기술로는 SLA(stereolithography), FDM(fused depostion modelling), SLS(selective laser sintering)과 같은 마이크로 3차원 가공기술이 있다. 임의형상제작 기술을 사용한 인공 지지체는 기계가공 기반의 자동화된 제조시스템에 의하여 제작되므로, 표준화된 동일한 형상으로 제작될 수 있으며, 환자의 환부 형상을 고려한 맞춤형 지지체로 제작될 수 있다. 또한, 임의형상제작 기술을 사용한 인공 지지체는 혈관재생을 유도할 수 있도록 내부 공간을 설계할 수 있으며, 복합적인 조직체나 기관을 재생할 수 있는 공간 확보도 가능하다.Various research and technological developments are being conducted to solve these problems of existing artificial scaffolds. Among these technologies, a technology called Solid Freeform Fabrication (SFF) is a micro three-dimensional processing technology using rapid prototyping technology and is attracting attention in the field of tissue engineering. Arbitrary shape manufacturing technologies include micro 3D processing technologies such as SLA (stereolithography), FDM (fused depostion modeling), and SLS (selective laser sintering). Artificial scaffolds using arbitrary shape manufacturing technology are manufactured using a machining-based automated manufacturing system, so they can be manufactured in the same standardized shape and can be manufactured as customized scaffolds that take into account the shape of the patient's affected area. In addition, artificial scaffolds using arbitrary shape manufacturing technology can design the internal space to induce blood vessel regeneration, and it is also possible to secure space for regenerating complex tissues or organs.

최근 조직공학 분야에서는 인공구조체를 만들어 체내에 이식함으로써 우리 몸의 결손된 조직 및 기능을 향상 또는 복원하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 조직 이식용 인공구조체의 개발은 생체 조직공학의 발전에 따라 세포들이 3차원적으로 부착하고 배양될 수 있는 기능화된 조직을 제공하고 있고 신체 내 조직과 공존할 수 있는 생체적합성 물질로 이루어지며, 세포의 성장과 함께 구조체가 세포로 교체될 수 있도록 생분해적 성질과 적당한 기계적 강도를 보유하고 있어야 한다. 최근 생체조직 공학의 발달과 더불어 인체 조직의 재생을 위하여 더욱 정교하고 조직적으로 인공구조체를 제작하기 위한 여러 가지 기계 공학적 기술들이 사용되고 있다. Recently, in the field of tissue engineering, research is being actively conducted to improve or restore defective tissues and functions of our body by creating artificial structures and implanting them into the body. The development of these artificial structures for tissue transplantation follows the advancement of biotissue engineering, providing functionalized tissue to which cells can attach and be cultured in three dimensions, and is made of biocompatible materials that can coexist with tissues within the body. It must have biodegradable properties and adequate mechanical strength so that the structure can be replaced by cells as cells grow. With the recent development of biotissue engineering, various mechanical engineering techniques are being used to manufacture artificial structures in a more precise and organized manner for the regeneration of human tissue.

한편, 기도는 크게 상기도와 하기도로 나뉘는데, 상기도는 코, 구강, 인두, 후두로 이루어지며, 하기도는 기관, 기관지, 세기관지, 및 폐포 등으로 나뉜다. 기관(trachea)은 하기도가 시작되는 구역으로, 후두 바로 아래에서 시작하여 양측 주 기관지로 분지되기 전까지의 기도를 의미하며, 엄지손가락 굵기인 약 2cm 정도의 직경을 가진 관 모양이다. 이러한 기관은 연골, 점막하층, 점막층 구조를 이루고 있으며, 이 중 연골은 기관의 형태를 유지하는 역할을 수행하고 점막하층에는 기관 내부로 점액을 분비하는 분비선이 존재한다. Meanwhile, the airway is largely divided into the upper airway and lower airway. The upper airway is made up of the nose, oral cavity, pharynx, and larynx, and the lower airway is divided into the trachea, bronchi, bronchioles, and alveoli. The trachea is the area where the lower respiratory tract begins, and refers to the airway that starts just below the larynx before branching into the main bronchi on both sides. It is shaped like a tube with a diameter of about 2cm, which is the width of your thumb. These organs are composed of cartilage, submucosa, and mucosa layers. Among these, cartilage plays a role in maintaining the shape of the organ, and the submucosa contains glands that secrete mucus into the organ.

점막세포는 꼭대기에 섬모(cilia)가 부착되어 있는 컬럼 형태의 상피(columnar epithelium)와 배상세포(goblet cell), 기저세포(basal cell)로 이루어져 있다. 이 중 섬모는 배상세포에서 분비된 점액에 걸린 공기 속의 먼지나 세균, 바이러스를 외부로 배설하는 중요한 기능을 하여 폐렴을 예방하는 역할을 한다. 또한 점막세포는 각종 수로(water channel)를 통해 기도에 수분을 공급하는 역할도 수행한다. 점막세포는 점막하층과 바로 연결된 것이 아니고 기저막(basement membrane)으로 불리는 막 위에 부착이 되어 있으며, 이는 점막이 재생될 때 매우 필수적인 구조물로써 다양한 성분으로 구성되어 있다고 알려져 있다. Mucosal cells are composed of a columnar epithelium with cilia attached to the top, goblet cells, and basal cells. Among these, cilia play an important role in preventing pneumonia by excreting dust, bacteria, and viruses in the air caught in the mucus secreted by goblet cells to the outside. Additionally, mucosal cells also play a role in supplying moisture to the respiratory tract through various water channels. Mucosal cells are not directly connected to the submucosal layer, but are attached to a membrane called the basement membrane. This is a very essential structure when the mucous membrane is regenerated and is known to be composed of various components.

이러한 기관은 선천적인 원인 및 식생활 변화, 환경오염에 의해 발생빈도가 높아지고 있으며, 종양의 제거, 다양한 외상에 의한 기관 손상 등의 이유로 그 손상 빈도가 높아지고 있다. 또한 고령화 사회에 따른 노인 중증 환자들의 치료에 필수적인 인공호흡기 사용 빈도의 증가로 인해 기관 손상이 심각한 의료 문제로 대두되고 있다. 이를 해결하기 위해 최근 사망한 사람의 공여 조직을 손상 기관에 이식하는 방법이 보고되고 있지만 공여조직을 구하기 어려울 뿐만 아니라, 공여조직을 구한다고 해도 오랜 기간에 걸쳐 복잡한 전처리 과정을 거쳐야 기관을 이식할 수 있는 문제가 있다.The frequency of damage to these organs is increasing due to congenital causes, changes in diet, and environmental pollution. The frequency of damage to these organs is also increasing due to reasons such as removal of tumors and damage to organs due to various traumas. In addition, as the aging society increases the frequency of use of artificial respirators, which are essential for the treatment of seriously ill elderly patients, organ damage is emerging as a serious medical problem. To solve this problem, a method of transplanting donor tissue from a recently deceased person into a damaged organ has been reported, but not only is it difficult to obtain donor tissue, but even if donor tissue is obtained, the organ cannot be transplanted until it undergoes a complex preprocessing process over a long period of time. There is a problem.

최근 인공구조체에 의한 기관 재건이 시도되어오고 있으나, 기존 기도 재생용 인공 지지체는 이식 후 조직의 극성 구조 재현에 한계로, 점막 섬모로의 분화 효율이 낮아 가래 배출이 어렵게 되어 실제 임상적으로 적용하는 데는 많은 문제점이 남아 있다. 따라서, 기도 점막세포의 특성상 섬모조직의 분화를 위해서는 기체-액체상 계면(air-liquid interface, ALI) 환경의 확보가 필수적이며, 인공 지지체의 경우 내강의 기체-액체상이 교류되는 흐름을 모사할 수 있는 ALI 환경 구축이 필요한 실정이다.Recently, attempts have been made to reconstruct organs using artificial structures, but existing artificial scaffolds for airway regeneration have limitations in reproducing the polar structure of tissues after transplantation, and the differentiation efficiency into mucociliaries is low, making it difficult to expel sputum, making it difficult to expel sputum. There remain many problems. Therefore, due to the characteristics of airway mucosal cells, securing an air-liquid interface (ALI) environment is essential for differentiation of ciliated tissue, and in the case of artificial scaffolds, it is possible to simulate the flow of gas-liquid phase exchange in the lumen. There is a need to build an ALI environment.

KRKR 10-2020-0062236 10-2020-0062236 AA

본 발명의 목적은 기도 재생용 인공지지체 상 섬모(cilia)가 포함된 극성 구조의 기도 점막 재생 및 극성 획득을 유도하기 위해 기체상과 액체상의 교차 흐름(alternating flow)을 유도할 수 있는 바이오리액터를 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to develop a bioreactor that can induce alternating flow between gas and liquid phases to induce regeneration and polarity acquisition of the airway mucosa of a polar structure containing cilia on an artificial scaffold for airway regeneration. It is provided.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 내면 및 외면에 줄기세포가 이식된 중공 형상의 고분자 지지체(100); 챔버(200); 펌프(300) 및 세포 배양액부(500)와 연결되되, 양 단이 상기 고분자 지지체에 연결된 채널(400); 상기 채널의 일 지점에 연결된 삼방밸브(700); 상기 삼방밸브의 일 지점에 연결된 에어 컴프레서(600); 및 순환펌프(800) 및 액상 조성물부(900)와 연결되되, 양 단이 상기 챔버에 연결된 순환채널(1000);을 포함하는 바이오리액터를 제공한다.In order to solve the above problem, the present invention includes a hollow polymer scaffold (100) on which stem cells are implanted on the inner and outer surfaces; Chamber 200; A channel 400 connected to the pump 300 and the cell culture medium 500, and both ends connected to the polymer support; A three-way valve 700 connected to one point of the channel; An air compressor (600) connected to one point of the three-way valve; and a circulation channel 1000 connected to the circulation pump 800 and the liquid composition unit 900, with both ends connected to the chamber.

본 발명에 의한다면, 관형 또는 관상형 지지체의 내부에 기체상과 액체상의 교차흐름(alternating flow)을 유도하여 기체-액체상 계면(air-liquid interface, ALI) 환경을 구현할 수 있으므로, 발달 및 조직 특이적 기능을 결정하는 조직 및 세포의 극성(polarity) 구조를 모사할 수 있고, 이를 통해, 위, 장, 신장, 인두, 후두, 기도(respiratory track), 혈관, 기관 또는 기도의 특징적인 극성 조직 구조를 모사할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to implement an air-liquid interface (ALI) environment by inducing alternating flow between the gas phase and the liquid phase inside the tubular or tubular support, thereby creating a development and tissue-specific environment. It is possible to simulate the polarity structure of tissues and cells that determine their function, and through this, the characteristic polarity tissue structure of the stomach, intestines, kidneys, pharynx, larynx, respiratory track, blood vessels, organs, or airways. There is an effect that can be copied.

도 1a 및 도 1b는 기체상과 액체상의 교차 전달이 가능한 바이오리액터(1)의 모식도를 나타낸 도이다.
도 2는 바이오리액터의 모식도를 바탕으로 구현한 바이오리액터의 시작품을 나타낸 도이다.
도 3은 챔버(200)의 설계도 및 시작품을 나타낸 도이다.
도 4는 시간에 따른 지지체 표면의 히알루론산-도파민 접합체 코팅 효과를 히알루론산에 표지된 형광의 강도 측정 변화를 통해서 확인한 도이다.
도 5는 형광(플루오로세인, FITC)이 표지된 히알루론산-도파민 접합체가 코팅된 지지체를 확인한 도이다:
a 및 b: 공초점 현미경을 사용하여 형광 표지된 히알루론산-도파민 접합체가 코팅된 지지체의 2D 형광 이미지 (Bar=2 mm);
c: 3D 형광 이미지 (Bar=500 μm).
도 6은 히알루론산-도파민 접합체 코팅 유무에 따른 지지체 표면으로의 MSC 이식 효과를 공초점 현미경으로 확인한 도이다 (Bar=100 μm).
도 7은 히알루론산-도파민 접합체가 코팅된 지지체와 MSC의 배양 시간(인큐베이션 시간)에 따른 지지체로의 MSC의 이식능을 세포생존능(cell viability)으로 평가한 도이다.
도 8은 d-HA가 코팅된 PCL 지지체 내부 및 외부에서의 MSC 이식 효과를 공초점 현미경을 이용한 2D 및 3D 형광 이미지로 확인한 도이다 (Bar=200 μm).
도 9는 액체상과 기체상을 교차 제공할 수 있는 바이오리액터에 MSC가 이식되어 있는 PCL 지지체를 장착하여 지지체 관강 내/외부를 서로 다른 분화 배지 조성을 가진 줄기세포 배양액을 이용하여 MSC를 분화시킨 뒤(내부는 액체상과 기체상이 교차 통과함), 기도점막상피세포(Foxj1) 및 연골(Collagen type Ⅱ 분화 마커를 이용하여 줄기세포의 분화를 확인한 도이다 (Foxj1 Bar=50 μm / CollagenⅡ Bar=100 μm).
1A and 1B are schematic diagrams of a bioreactor 1 capable of cross-transfer between gas and liquid phases.
Figure 2 is a diagram showing a prototype of a bioreactor implemented based on a schematic diagram of the bioreactor.
Figure 3 is a diagram showing a design and prototype of the chamber 200.
Figure 4 is a diagram confirming the effect of hyaluronic acid-dopamine conjugate coating on the surface of the support over time through the change in intensity measurement of fluorescence labeled with hyaluronic acid.
Figure 5 is a diagram confirming the support coated with fluorescent (fluorosene, FITC) labeled hyaluronic acid-dopamine conjugate:
a and b: 2D fluorescence images of scaffolds coated with fluorescently labeled hyaluronic acid-dopamine conjugate using confocal microscopy (Bar=2 mm);
c: 3D fluorescence image (Bar=500 μm).
Figure 6 is a diagram confirming the effect of MSC transplantation on the surface of the scaffold with or without hyaluronic acid-dopamine conjugate coating using a confocal microscope (Bar=100 μm).
Figure 7 is a diagram evaluating the transplantation ability of MSCs on a scaffold coated with a hyaluronic acid-dopamine conjugate and the MSCs according to the culture time (incubation time) in terms of cell viability.
Figure 8 is a diagram confirming the effect of MSC transplantation inside and outside the d-HA-coated PCL scaffold using 2D and 3D fluorescence images using a confocal microscope (Bar=200 μm).
Figure 9 shows a PCL scaffold with MSCs implanted in a bioreactor capable of alternating liquid and gas phases, and MSCs are differentiated using stem cell cultures with different differentiation medium compositions inside and outside the lumen of the scaffold ( The inside is a diagram confirming the differentiation of stem cells using a differentiation marker (Foxj1 Bar=50 μm / CollagenⅡ Bar=100 μm), airway mucosal epithelial cells (Foxj1), and cartilage (where liquid and gas phases intersect). .

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. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through embodiments of the present invention with reference to the attached drawings. However, the following embodiments are provided as examples of the present invention, and if it is judged that a detailed description of a technology or configuration well known to those skilled in the art may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description may be omitted. , the present invention is not limited thereby. The present invention is capable of various modifications and applications within the description of the claims described below and the scope of equivalents interpreted therefrom. The same reference numerals in each drawing indicate members that perform substantially the same function.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로, 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 terminology used in this specification is a term used to appropriately express preferred embodiments of the present invention, and may vary depending on the intention of the user or operator or the customs of the field to which the present invention belongs. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification. Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.

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 otherwise defined, are used with the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art in the field related to the present invention. In addition, preferred methods and samples are described in this specification, but similar or equivalent methods are also included in the scope of the present invention. The contents of all publications incorporated by reference herein are hereby incorporated by reference.

본 발명은 내면 및 외면에 줄기세포가 이식된 중공 형상의 고분자 지지체(100); 챔버(200); 펌프(300) 및 세포 배양액부(500)와 연결되되, 양 단이 상기 고분자 지지체에 연결된 채널(400); 상기 채널의 일 지점에 연결된 삼방밸브(700); 상기 삼방밸브의 일 지점에 연결된 에어 컴프레서(600); 및 순환펌프(800) 및 액상 조성물부(900)와 연결되되, 양 단이 상기 챔버에 연결된 순환채널(1000);을 포함하는, 바이오리액터(1)에 관한 것이다.The present invention includes a hollow polymer scaffold (100) on which stem cells are implanted on the inner and outer surfaces; Chamber 200; A channel 400 connected to the pump 300 and the cell culture medium 500, and both ends connected to the polymer support; A three-way valve 700 connected to one point of the channel; An air compressor (600) connected to one point of the three-way valve; and a circulation channel 1000 connected to the circulation pump 800 and the liquid composition unit 900, with both ends connected to the chamber.

이하 도면을 참조로 본 발명인 바이오리액터의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the bioreactor of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1a는 본 발명의 바이오리액터(1)의 모식도를 나타내고, 도 1b는 본 발명의 바이오리액터에 포함된 고분자 지지체(100)의 단면을 나타낸다.Figure 1a shows a schematic diagram of the bioreactor 1 of the present invention, and Figure 1b shows a cross section of the polymer support 100 included in the bioreactor of the present invention.

도 1a에 도시된 바를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 바이오리액터는 내면 및 외면에 줄기세포가 이식된 중공 형상의 고분자 지지체(100)를 포함한다.Referring to FIG. 1A, the bioreactor according to an embodiment of the present invention includes a hollow polymer support 100 into which stem cells are implanted on the inner and outer surfaces.

상기 고분자 지지체는 하기에서 자세하게 설명할 제1 유입구 및 제1 유출구에 의해 채널과 연결될 수 있다.The polymer support may be connected to the channel through a first inlet and a first outlet, which will be described in detail below.

상기 제1 유입구의 양 단은 고분자 지지체의 일 단 및 채널의 일 단과 연결될 수 있다.Both ends of the first inlet may be connected to one end of the polymer support and one end of the channel.

상기 제1 유출구의 양 단은 고분자 지지체의 타 단 및 채널의 타 단과 연결될 수 있다.Both ends of the first outlet may be connected to the other end of the polymer support and the other end of the channel.

상기 제1 유(출)입구에 의해 세포 배양액과 멸균 공기가 인입(출)될 수 있다.Cell culture medium and sterilized air can be introduced (exited) through the first inflow (outlet) inlet.

상기 고분자 지지체는 후코이단(fucoidan), 콜라겐(collagen), 알지네이트(alginate), 키토산(chitosan), 히알루론산(hyaluronic acid), 실크(silk), 폴리이미드(polyimides), 폴리아믹스 산(polyamix acid), 폴리카프로락톤(polycarprolactone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 나일론(nylon), 폴리아라미드(polyaramid), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리벤질글루타메이트(poly-benzyl-glutamate), 폴리페닐렌테레프탈아마이드(polyphenyleneterephthalamide), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리스티렌(polystyrene), 셀룰로오스(cellulose), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리락산(polylactic acid; PLA), 폴리글리콜산(polyglycolic acid; PGA), 폴리락산과 폴리글리콜산의 공중합체(PLGA), 폴리(에틸렌옥사이드)테레프탈레이트-co-부틸렌테레프탈레이트(PEOT/PBT), 폴리포스포에스터(polyphosphoester; PPE), 폴리포스파젠(PPA), 폴리언하이드라이드(Polyanhydride; PA), 폴리오르쏘에스터(polyortho ester; POE), 폴리(프로필렌 푸마레이트)-디아크릴레이트(poly(propylene fumarate)-diacrylate; PPF-DA) 및 폴리(에틸렌 글리콜)디아크릴레이트(poly(ethylene glycol) diacrylate; PEG-DA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질로 제조될 수 있다.The polymer support includes fucoidan, collagen, alginate, chitosan, hyaluronic acid, silk, polyimides, polyamix acid, polycarprolactone, polyetherimide, nylon, polyaramid, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polybenzyl-glutamate glutamate, polyphenyleneterephthalamide, polyaniline, polyacrylonitrile, polyethylene oxide, polystyrene, cellulose, polyacrylate, Polymethylmethacrylate, polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA), copolymer of polylactic acid and polyglycolic acid (PLGA), poly(ethylene oxide) terephthalate-co -Butylene terephthalate (PEOT/PBT), polyphosphoester (PPE), polyphosphazene (PPA), polyanhydride (PA), polyortho ester (POE), poly A substance selected from the group consisting of (propylene fumarate)-diacrylate (PPF-DA) and poly(ethylene glycol) diacrylate (PEG-DA) It can be manufactured with

도 1b에 도시된 바를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 고분자 지지체는 줄기세포 부착능 증진을 위하여 내면(내강(lumen) 표면) 및/또는 외면이 코팅된 것일 수 있다.Referring to FIG. 1B, the polymer scaffold according to an embodiment of the present invention may be coated on the inner surface (lumen surface) and/or outer surface to enhance stem cell adhesion ability.

일 구현예에서, 상기 고분자 지지체의 내면 및 외면은 히알루론산으로 코팅된 것일 수 있고, 구체적으로, 상기 히알루론산은 히알루론산 사슬(111)에 L-도파민이 접합되어 카테콜기(112)가 유도된 히알루론산-도파민 접합체(d-HA)(110)일 수 있다.In one embodiment, the inner and outer surfaces of the polymer support may be coated with hyaluronic acid. Specifically, the hyaluronic acid is formed by conjugating L-dopamine to the hyaluronic acid chain 111 to form a catechol group 112. It may be hyaluronic acid-dopamine conjugate (d-HA) (110).

상기 히알루론산은 히알루론산 사슬(111)에 접합되어 있는 접착성을 지닌 카테콜기(112)에 의해 고분자 지지체에 접착될 수 있다.The hyaluronic acid can be attached to the polymer support by the adhesive catechol group 112 attached to the hyaluronic acid chain 111.

상기 고분자 지지체는 내강(lumen)이 형성된 관형(tubular) 구조일 수 있다.The polymer support may have a tubular structure with a lumen.

상기 고분자 지지체는 기관(Trachea) 재생 또는 기도(respiratory track) 재생 용도로 사용될 수 있다.The polymer support can be used for trachea regeneration or respiratory track regeneration.

상기 고분자 지지체는 상기 고분자 지지체 상에 섬모(cilia)가 포함된 극성 조직(polarized tissue) 구조를 포함할 수 있다.The polymer support may include a polarized tissue structure including cilia on the polymer support.

상기 고분자 지지체의 내부(내강)는 멸균 공기와 세포 배양액이 교류되어 기체-액체상 계면(air-liquid interface, ALI) 환경이 조성될 수 있다.In the interior (lumen) of the polymer support, sterilized air and cell culture fluid can interact to create an air-liquid interface (ALI) environment.

도 3은 본 발명의 챔버(200)의 설계도를 나타낸다.Figure 3 shows a schematic diagram of the chamber 200 of the present invention.

도 3 및 도 1a에 도시된 바를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 바이오리액터는 챔버(200)를 포함한다.Referring to Figures 3 and 1A, the bioreactor according to an embodiment of the present invention includes a chamber 200.

챔버(200)의 형상은 한정되지 않으며, 상기 고분자 지지체의 일부 혹은 전체를 외부에서 감쌀 수 있으면 본 발명에 적용될 수 있다.The shape of the chamber 200 is not limited, and it can be applied to the present invention as long as part or all of the polymer support can be wrapped from the outside.

상기 챔버(200) 내부에는 줄기세포를 연골세포를 포함한 특정 세포로 분화 유도할 수 있는 조성물이 담지될 수 있다.Inside the chamber 200, a composition capable of inducing differentiation of stem cells into specific cells, including cartilage cells, may be contained.

일 구현예에서, 상기 챔버는 제1 유입구(210) 및 제1 유출구(220)를 포함할 수 있다.In one implementation, the chamber may include a first inlet 210 and a first outlet 220.

다른 일 구현예에서, 상기 챔버는 챔버의 일(타) 측에 연결된 플러그(230, 240)를 포함할 수 있다.In another embodiment, the chamber may include plugs 230 and 240 connected to one (other) side of the chamber.

상기 플러그는 챔버의 양 측에 연결되어 챔버 내부와 외부 공간을 분리시킬 수 있다.The plug may be connected to both sides of the chamber to separate the interior and exterior spaces of the chamber.

또 다른 일 구현예에서, 상기 챔버는 제2 유입구(250), 제2 유출구(260) 및 샤프트(270)로 구성된 인서트(201)를 포함할 수 있다.In another embodiment, the chamber may include an insert 201 consisting of a second inlet 250, a second outlet 260, and a shaft 270.

상기 챔버는 제2 유입구 및 제2 유출구에 의해 하기에서 자세하게 설명할 순환채널과 연결될 수 있다.The chamber may be connected to a circulation channel, which will be described in detail below, through a second inlet and a second outlet.

상기 제2 유입구의 양 단은 챔버의 일 측 및 순환채널의 일 단과 연결될 수 있다.Both ends of the second inlet may be connected to one side of the chamber and one end of the circulation channel.

상기 제2 유출구의 양 단은 챔버의 타 측 및 순환채널의 타 단과 연결될 수 있다.Both ends of the second outlet may be connected to the other side of the chamber and the other end of the circulation channel.

상기 제2 유(출)입구에 의해 액상 조성물(910)이 인입(출)될 수 있다.The liquid composition 910 may be introduced (exited) through the second inlet (exit) inlet.

상기 샤프트에 의해 상기 고분자 지지체를 고정할 수 있다.The polymer support can be fixed by the shaft.

또한 도 1a에 도시된 바를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 바이오리액터는 채널(400)을 포함한다.Also, referring to FIG. 1A, the bioreactor according to an embodiment of the present invention includes a channel 400.

상기 채널은 양 단이 고분자 지지체에 연결될 수 있다.Both ends of the channel may be connected to a polymer support.

상기 채널은 펌프(300), 세포 배양액부(500), 및/또는 삼방밸브(700)와 연결될 수 있다.The channel may be connected to the pump 300, the cell culture medium 500, and/or the three-way valve 700.

상기 펌프에 의해 세포 배양액(510)이 고분자 지지체 내(외)부로 인입(출)될 수 있다.The cell culture medium 510 may be introduced (exited) into or out of the polymer support by the pump.

상기 펌프에 의해 세포 배양액이 지속적으로 순환될 수 있다.The cell culture medium can be continuously circulated by the pump.

상기 세포 배양액부는 세포 배양액이 채널을 따라 인입 및/또는 인출될 수 있도록 세포 배양액이 담지될 수 있다.The cell culture fluid portion may contain cell culture fluid so that the cell culture fluid can be introduced and/or withdrawn along the channel.

일 구현예에서, 상기 삼방밸브는 세포 배양액 유입부(710), 멸균 공기 유입부(720) 및 유출부(730)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the three-way valve may include a cell culture fluid inlet 710, a sterile air inlet 720, and an outlet 730.

상기 삼방밸브는 선택적으로 개폐될 수 있는 개폐구가 위치할 수 있으며, 별도로 마련된 제어부(도시하지 않음)에 의해 그 개폐 작동이 제어될 수 있다.The three-way valve may have an opening that can be selectively opened and closed, and its opening and closing operation may be controlled by a separately provided control unit (not shown).

다른 일 구현예에서, 상기 삼방밸브는 에어 컴프레서(600)과 연결될 수 있다.In another implementation, the three-way valve may be connected to the air compressor 600.

또 다른 일 구현예에서, 상기 에어 컴프레서는 필터(620)를 포함할 수 있다.In another implementation, the air compressor may include a filter 620.

상기 에어 컴프레서는 필터를 통해 외부 공기(630)로부터 멸균 공기(610)를 생성시킬 수 있다.The air compressor may generate sterilized air 610 from external air 630 through a filter.

상기 에어 컴프레서에 의해 멸균 공기가 고분자 지지체 내(외)부로 인입(출)될 수 있다.Sterile air may be introduced (exited) into (out) the polymer support by the air compressor.

상기 에어 컴프레서에 의해 멸균 공기가 지속적으로 순환될 수 있다.Sterile air can be continuously circulated by the air compressor.

종합해 보면, 상기 삼방밸브의 선택적 개폐에 의해 세포 배양액부로부터 유입된 세포 배양액과 에어 컴프레서로부터 유입된 멸균 공기가 번갈아 가면서 반복적으로 고분자 지지체 내(외)부로 인입(출)될 수 있다.In summary, by selectively opening and closing the three-way valve, the cell culture fluid introduced from the cell culture portion and the sterilized air introduced from the air compressor can be alternately and repeatedly introduced (exited) into and out of the polymer support.

또한 도 1a에 도시된 바를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 바이오리액터는 순환채널(1000)을 포함한다.Also, referring to FIG. 1A, the bioreactor according to an embodiment of the present invention includes a circulation channel 1000.

상기 순환채널은 양 단이 챔버에 연결될 수 있다.Both ends of the circulation channel may be connected to the chamber.

상기 순환채널은 순환펌프(800) 및/또는 액상 조성물부(900)와 연결될 수 있다.The circulation channel may be connected to the circulation pump 800 and/or the liquid composition unit 900.

상기 순환펌프에 의해 액상 조성물(910)이 챔버 내(외)부로 인입(출)될 수 있다.The liquid composition 910 may be introduced into (out of) the chamber by the circulation pump.

상기 순환펌프에 의해 액상 조성물이 지속적으로 순환될 수 있다.The liquid composition can be continuously circulated by the circulation pump.

상기 액상 조성물부는 액상 조성물이 순환채널을 따라 인입 및/또는 인출될 수 있도록 액상 조성물이 담지될 수 있다.The liquid composition portion may support the liquid composition so that the liquid composition can be drawn in and/or withdrawn along the circulation channel.

일 구체예에서, 상기 액상 조성물은 상기 고분자 지지체에 이식된 줄기세포가 기도점막상피세포(120)로 분화될 수 있게 한다.In one embodiment, the liquid composition allows stem cells transplanted to the polymer scaffold to differentiate into airway mucosal epithelial cells (120).

다른 일 구체예에서, 상기 액상 조성물은 상기 고분자 지지체에 이식된 줄기세포가 연골세포로 분화될 수 있게 한다.In another embodiment, the liquid composition allows stem cells transplanted to the polymer scaffold to differentiate into chondrocytes.

일 구현예에서, 상기 바이오리액터는 극성 조직(polarized tissue) 구조 재현용일 수 있으며, 극성 조직은 상피(epithelia) 조직일 수 있고, 기도점막상피(respiratory epithelium) 조직일 수 있다.In one embodiment, the bioreactor may be for reproducing the structure of polarized tissue, and the polarized tissue may be epithelium tissue or respiratory epithelium tissue.

일 구현예에서, 상기 바이오리액터는 고분자 지지체의 내부 및 외부에 이식된 줄기세포를 서로 상이한 세포로 분화시킬 수 있다.In one embodiment, the bioreactor is capable of differentiating stem cells transplanted inside and outside the polymer support into different cells.

일 구현예에서, 상기 바이오리액터는 고분자 지지체의 내부에는 기도점막상피(respiratory epithelium) 분화 배지 조성을 가진 액체상(세포 배양액)과 기체상(멸균 공기)을 번갈아 통과시켜 분화시키고, 외부는 연골세포(chondrocyte) 분화 배지 조성을 가진 액체상(세포 배양액)에서 배양하여 분화시킬 수 있다.In one embodiment, the bioreactor differentiates the inside of the polymer support by alternately passing a liquid phase (cell culture medium) and a gas phase (sterile air) having a composition of a respiratory epithelium differentiation medium, and the outside contains chondrocytes. ) Differentiation can be achieved by culturing in a liquid phase (cell culture medium) with a differentiation medium composition.

일 구현예에서, 상기 바이오리액터는 고분자 지지체 내 기체상과 액체상의 교차 흐름의 속도 조절을 통해 세포에 전달되는 전단스트레스를 조절할 수 있다.In one embodiment, the bioreactor can control the shear stress delivered to cells by controlling the speed of cross-flow of the gas phase and liquid phase within the polymer support.

일 구현예에서, 줄기세포는 상기 고분자 지지체를 줄기세포가 포함된 배양액에서 24 내지 96 시간 동안 배양(인큐베이션)함으로써, 고분자 지지체에 이식될 수 있다.In one embodiment, stem cells can be transplanted into a polymer scaffold by culturing (incubating) the polymer scaffold in a culture medium containing stem cells for 24 to 96 hours.

일 구체예에서, 줄기세포는 상기 고분자 지지체를 5Х104 cell/ml 내지 5Х106 cell/ml의 줄기세포가 포함된 배양액에서 24 내지 96 시간 동안 배양함으로써, 고분자 지지체에 이식될 수 있다.In one embodiment, stem cells can be transplanted into the polymer scaffold by culturing the polymer scaffold in a culture medium containing 5Х10 4 cell/ml to 5Х10 6 cell/ml for 24 to 96 hours.

일 구현예에서, 줄기세포는 성체 줄기세포일 수 있으며, 중간엽 줄기세포(mesenchymal stem cell, MSC)인 것이 더욱 바람직하고, 탯줄 유래 중간엽 줄기세포(Umbilical cord mesenchymal stem cell, UCMSC), 지방 유래 중간엽 줄기세포(Adipose derived mesenchymal stem cell, ADMSC) 또는 골수 유래 중간엽 줄기세포(Bone marrow-derived mesenchymal stem cell, BMMSC)일 수 있다.In one embodiment, the stem cells may be adult stem cells, more preferably mesenchymal stem cells (MSCs), umbilical cord mesenchymal stem cells (UCMSCs), or adipose-derived It may be adipose derived mesenchymal stem cell (ADMSC) or bone marrow-derived mesenchymal stem cell (BMMSC).

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. In the present invention, the term “stem cell” refers to an undifferentiated cell having the ability to self-replicate and differentiate and proliferate. Stem cells include subpopulations such as pluripotent stem cells, multipotent stem cells, and unipotent stem cells, depending on their differentiation ability.

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. The pluripotent stem cells refer to cells that have the ability to differentiate into all tissues or cells that make up a living body, and multipotent stem cells have the ability to differentiate into multiple types of tissues or cells, although not all types. refers to cells that have Unipotent stem cells refer to cells that have the ability to differentiate into specific tissues or cells.

전분화능 줄기세포로서는, 배아 줄기세포(ES Cell), 미분화생식선세포(EG Cell), 역분화 줄기세포(iPS cell) 등을 들 수 있으며, 다분화능 줄기세포로서는, 중간엽 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. Pluripotent stem cells include embryonic stem cells (ES Cells), undifferentiated germline cells (EG Cells), and pluripotent stem cells (iPS cells). Pluripotent stem cells include mesenchymal stem cells (adipose-derived, Examples include adult stem cells such as bone marrow (derived from bone marrow, cord blood or umbilical cord derived, etc.), hematopoietic stem cells (derived from bone marrow or peripheral blood, etc.), nervous system stem cells, and reproductive stem cells. Unipotent stem cells usually do not divide. Examples include committed stem cells, which exist in a state of low activity and then actively divide to produce only liver cells.

본 발명의 일 실시예에서는 대표적으로 중간엽 줄기세포를 사용하였다.In one embodiment of the present invention, mesenchymal stem cells were typically used.

줄기세포를 분리하고 수집하기 위한 임의의 적절한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 유도 만능 줄기 세포는 일반적으로 전사 인자, 예컨대, Oct4, Sox2, Klf4, c-MYC, Nanog, 및 Lin28의 이소성(ectopic) 발현에 의해 "역분화된(reprogrammed)" 체세포로부터 만능 상태로 얻어질 수 있다[문헌 참조: Takahashi et al.,Cell 131:861-72 (2007); Park et al., Nature 451:141-146 (2008); Yu et al., Science 318:1917-20(2007)]. 제대혈 줄기세포는 신선하거나 냉동된 탯줄의 제대혈로부터 분리될 수 있다. 중간엽 줄기세포는 예를 들어, 미가공의 비정제된 골수 또는 피콜(ficoll)-정제된 골수로부터 분리될 수 있다. 일부 경우에, 유세포 분석기(flow cytometry)-기반 방법(예를 들어, 형광-이용 세포 분류기(fluorescenceactivated cell sorting))는 특이적 세포 표면 마커의 존재 또는 부재를 기초로 하여 세포를 분류하기 위해 사용될 수 있다. 비-자가 세포가 사용되는 경우에, 면역 유형-매칭 세포의 선택, 피검체에 이식될 경우에 기관 또는 조직이 거부 반응을 보이지 않도록 고려되어야 한다. 분리된 세포는 완충 용액(예를 들어, 인산 완충 식염수)으로 세정되고 세포 배양 배지에서 재현탁될 수 있다. 표준 세포 배양 방법이 사용되어 세포군을 배양하거나 확장할 수 있다.Any suitable method for isolating and collecting stem cells can be used. For example, induced pluripotent stem cells typically enter a pluripotent state from somatic cells that have been “reprogrammed” by ectopic expression of transcription factors such as Oct4, Sox2, Klf4, c-MYC, Nanog, and Lin28. [Reference: Takahashi et al., Cell 131:861-72 (2007); Park et al., Nature 451:141-146 (2008); Yu et al., Science 318:1917-20 (2007)]. Cord blood stem cells can be isolated from fresh or frozen umbilical cord blood. Mesenchymal stem cells can be isolated, for example, from raw, unpurified bone marrow or ficoll-purified bone marrow. In some cases, flow cytometry-based methods (e.g., fluorescenceactivated cell sorting) can be used to sort cells based on the presence or absence of specific cell surface markers. there is. If non-autologous cells are used, consideration should be given to the selection of immune type-matched cells so that the organ or tissue will not reject the organ or tissue when transplanted into the subject. Isolated cells can be washed with a buffered solution (e.g., phosphate-buffered saline) and resuspended in cell culture medium. Standard cell culture methods can be used to culture or expand cell populations.

일 측면에서, 본 발명은 고분자 물질을 전기방사(electrospuning) 또는 3D 프린팅하여 고분자 지지체를 제조하는 단계; 및 고분자 지지체의 내부 및 외부에 줄기세포를 이식하는 단계를 포함하는 고분자 지지체의 제조방법에 관한 것이다.In one aspect, the present invention includes the steps of manufacturing a polymer support by electrospinning or 3D printing a polymer material; and a method for producing a polymer scaffold including the step of transplanting stem cells inside and outside the polymer scaffold.

일 측면에서, 본 발명은 본 발명의 방법으로 제조된 관형 구조의 고분자 지지체에 관한 것이다.In one aspect, the present invention relates to a polymer support with a tubular structure prepared by the method of the present invention.

일 구현예에서, 상기 고분자 지지체는 위, 장, 신장, 인두, 후두, 혈관 또는 기관(Trachea) 재생용일 수 있으며, 기관(Trachea) 재생용인 것이 더욱 바람직하다.In one embodiment, the polymer support may be used for regeneration of the stomach, intestines, kidneys, pharynx, larynx, blood vessels, or trachea, and is more preferably used for regeneration of trachea.

일 측면에서, 본 발명은 본 발명의 방법으로 제조된 관형 구조의 기도(respiratory track) 재생용 고분자 지지체에 관한 것이다.In one aspect, the present invention relates to a polymer support for regenerating a tubular respiratory track (respiratory track) manufactured by the method of the present invention.

일 측면에서, 본 발명은 본 발명의 관형 구조의 고분자 지지체를 본 발명의 바이오리액터에 장착하는 단계; 및 고분자 지지체의 내부는 기도점막상피세포(respiratory epithelial cells) 분화 배지 조성을 가진 액체상과 기체상을 번갈아 통과시켜 분화시키고, 외부는 연골세포(chondrocyte) 분화 배지 조성을 가진 액체상에서 배양하여 분화시키는 단계를 포함하는 인공 기관(Trachea) 지지체의 제조방법에 관한 것이다.In one aspect, the present invention includes the steps of mounting the polymer support having a tubular structure of the present invention into the bioreactor of the present invention; And the inside of the polymer scaffold is differentiated by alternately passing through a liquid phase and a gas phase having a differentiation medium composition for respiratory epithelial cells, and the outside is cultured in a liquid phase having a chondrocyte differentiation medium composition for differentiation. It relates to a method of manufacturing a prosthetic organ (Trachea) support.

일 측면에서, 본 발명은 본 발명의 관형 구조의 고분자 지지체를 본 발명의 바이오리액터에 장착하는 단계; 및 고분자 지지체의 내부는 기도점막상피세포(respiratory epithelial cells) 분화 배지 조성을 가진 액체상과 기체상을 번갈아 통과시켜 분화시키고, 외부는 연골세포(chondrocyte) 분화 배지 조성을 가진 액체상에서 배양하여 분화시키는 단계를 포함하는 인공 기도(respiratory track) 지지체의 제조방법에 관한 것이다.In one aspect, the present invention includes the steps of mounting the polymer support having a tubular structure of the present invention into the bioreactor of the present invention; And the inside of the polymer scaffold is differentiated by alternately passing through a liquid phase and a gas phase having a differentiation medium composition for respiratory epithelial cells, and the outside is cultured in a liquid phase having a chondrocyte differentiation medium composition for differentiation. It relates to a method of manufacturing an artificial respiratory track support.

일 측면에서, 본 발명은 본 발명의 제조방법으로 제조된 인공 기관(Trachea) 지지체에 관한 것이다.In one aspect, the present invention relates to a prosthetic organ (Trachea) support manufactured by the manufacturing method of the present invention.

일 구현예에서, 지지체 상에서 기도점막상피세포(respiratory epithelial cells)는 섬모(cilia)가 포함된 극성 구조를 포함할 수 있다.In one embodiment, respiratory epithelial cells on the scaffold may include a polar structure containing cilia.

일 측면에서, 본 발명은 본 발명의 제조방법으로 제조된 인공 기도(respiratory track) 지지체에 관한 것이다.In one aspect, the present invention relates to an artificial respiratory track support manufactured by the manufacturing method of the present invention.

일 구현예에서, 지지체 상에 섬모가 포함된 극성 구조를 포함할 수 있다.In one embodiment, the support may include a polar structure including cilia.

본 발명의 바이오리액터를 이용하면 고분자 지지체 내/외부의 세포 배양액에 포함된 생체활성물질 조성을 조절하고, 액체상과 기체상의 교차 흐름을 통한 Air-liquid interface 환경을 조성함으로써 내부의 줄기세포를 점막으로 분화 유도하고 및 외부의 줄기세포를 유리질 연골 분화 유도하여 기관 또는 기도의 특징적인 극성 조직 구조를 모사할 수 있다.Using the bioreactor of the present invention, the composition of bioactive substances contained in the cell culture medium inside and outside the polymer support is adjusted, and the internal stem cells are differentiated into mucous membranes by creating an air-liquid interface environment through cross-flow between the liquid and gas phases. It is possible to simulate the characteristic polarized tissue structure of an organ or airway by inducing differentiation of external stem cells into hyaline cartilage.

본 발명에서, 바이오리액터에 제공되는 세포 배양액은 분화 배지 조성을 가진 액체상을 포함할 수 있으며, 분화를 원하는 목적 세포에 따라 적절한 성장 인자, 예를 들어, 맥관 내피 성장 인자(vascular endothelial growth factor; VEGF), TGF-β 성장 인자, 뼈 형성 단백질(예를 들어, BMP-1, BMP-4), 혈소판 유래 성장 인자(platelet derived growth factor; PDGF), 기본 섬유모세포 성장 인자(basic fibroblast growth factor; b-FGF), 예를 들어, FGF-10, 인슐린형 성장 인자(insulin-like growth factor; IGF), 상피 성장 인자(epidermal growth factor; EGF), 또는 성장 분화 인자-5(growth differentiation factor-5; GDF-5) 등을 포함할 수 있다 [참조: Desai and Cardoso, Respir. Res. 3:2 (2002)].In the present invention, the cell culture medium provided to the bioreactor may include a liquid phase with a differentiation medium composition, and depending on the target cell for differentiation, appropriate growth factors, for example, vascular endothelial growth factor (VEGF) , TGF-β growth factor, bone morphogenetic proteins (e.g., BMP-1, BMP-4), platelet derived growth factor (PDGF), basic fibroblast growth factor (b- FGF), such as FGF-10, insulin-like growth factor (IGF), epidermal growth factor (EGF), or growth differentiation factor-5 (GDF) -5) etc. [Reference: Desai and Cardoso, Respir. Res. 3:2 (2002)].

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 illustrating the content of the present invention and are not intended to limit the present invention.

실시예 1. 액체상과 기체상을 교차 제공할 수 있는 바이오리액터 제작Example 1. Fabrication of a bioreactor capable of alternating liquid and gas phases

인체 내 장기의 극성 조직(polarized tissue) 구조를 모사하는 세포 지지체 제조용 바이오리액터를 제조하였다. 구체적으로, 극성 조직 구조 중 섬모가 포함된 극성 구조의 기관(Trachea)를 모사하는 세포 지지체의 내강 표면에서 줄기세포의 효율적 점막 섬모 분화가 유도될 수 있도록, 기체상과 액체상을 번갈아 전달하여 교차흐름(alternating flow)을 유도하여 기체-액체상 계면(air-liquid interface, ALI) 환경을 구현할 수 있으면서 상 이동의 속도를 조절할 수 있도록 펌프가 연결된 바이오리액터를 제작하였다 (도 1 내지 3).A bioreactor for manufacturing cell scaffolds that mimics the polarized tissue structure of organs in the human body was manufactured. Specifically, cross-flow is performed by alternating gas and liquid phases so that efficient mucociliary differentiation of stem cells can be induced on the luminal surface of a cell scaffold that mimics a trachea with a polar structure containing cilia among polar tissue structures. A bioreactor connected to a pump was manufactured to control the speed of phase transfer while inducing an alternating flow to create an air-liquid interface (ALI) environment (FIGS. 1 to 3).

실시예 2. 기관 모사용 MSC가 이식된 지지체 제작Example 2. Fabrication of a scaffold implanted with MSCs for organ simulation

2-1. 히알루론산에 L-도파민이 치환된 히알루론산-도파민 접합체(d-HA)가 코팅된 PCL 지지체의 제작2-1. Fabrication of a PCL scaffold coated with hyaluronic acid-dopamine conjugate (d-HA) in which L-dopamine is substituted for hyaluronic acid

지지체 표면의 히알루론산-도파민 접합체의 코팅 효과를 확인하기 위해, 플루오르세인(FITC) 형광 입자가 표지되어 있는 d-HA(히알루론산에 L-도파민이 치환된 히알루론산-도파민 접합체)(d-HA-FITC)가 용해된 PBS 완충용액(pH 8.5)에 PCL 지지체를 첨가하고, 37 ℃에서 보관하여 표면 코팅을 수행하였다. 코팅 정도의 측정을 위해 특정 시간(12, 18, 24, 48, 72 시간)마다 지지체를 채취한 후, d-HA-FITC가 코팅된 PCL 지지체를 PBS 용액으로 세 번 세척하고, 히알루론산을 분해시키는 히알루로니데이즈를 처리하여 PCL 지지체 표면의 히알루론산의 분해에 의해서 분리된 플루오로세인(FITC)의 형광 세기를 측정하였다. 그 결과, 형광의 세기는 시간에 따라서 증가하는 것을 확인할 수 있었고, 48 시간 이후부터는 증가하지 않는 것을 확인할 수 있었다(도 4). 이를 통해, d-HA의 PCL 지지체 코팅을 위한 가장 적절한 시간이 48 시간인 것을 확인할 수 있었으며, 이러한 PCL 지지체 코팅은 히알루론산에 접합되어 있는 L-도파민의 접착능을 통해서 형성된 것으로 유추된다.To confirm the coating effect of the hyaluronic acid-dopamine conjugate on the surface of the scaffold, d-HA (hyaluronic acid-dopamine conjugate with L-dopamine substituted for hyaluronic acid) labeled with fluorescent fluorescent particles (FITC) (d-HA) The PCL support was added to a PBS buffer solution (pH 8.5) in which -FITC) was dissolved and stored at 37°C to perform surface coating. To measure the degree of coating, the scaffold was collected at specific times (12, 18, 24, 48, and 72 hours), and then the d-HA-FITC-coated PCL scaffold was washed three times with a PBS solution, and the hyaluronic acid was decomposed. Shiki treated hyaluronidase and measured the fluorescence intensity of fluorocein (FITC), which was separated by decomposition of hyaluronic acid on the surface of the PCL support. As a result, it was confirmed that the intensity of fluorescence increased with time, and did not increase after 48 hours (Figure 4). Through this, it was confirmed that the most appropriate time for coating d-HA on the PCL support was 48 hours, and it was inferred that this PCL support coating was formed through the adhesive ability of L-dopamine conjugated to hyaluronic acid.

또한, 48 시간 뒤에 d-HA-FITC가 코팅된 지지체를 공초점 현미경(LSM510, Carl Zeiss, Germany)을 이용하여 확인하였고, 그 결과, 녹색의 플루오로세인(FITC)이 지지체 내부 및 외부 전체에 고르게 분포되어 있어, d-HA가 PCL 지지체 표면을 효과적으로 고르게 코팅할 수 있음을 확인할 수 있었다(도 5).In addition, after 48 hours, the d-HA-FITC-coated scaffold was confirmed using a confocal microscope (LSM510, Carl Zeiss, Germany), and as a result, green fluorocein (FITC) was present throughout the inside and outside of the scaffold. Since it was evenly distributed, it was confirmed that d-HA could effectively and evenly coat the surface of the PCL support (Figure 5).

2-2. d-HA 코팅 PCL 지지체로의 MSC 이식 조건 확립2-2. Establishment of MSC transplantation conditions onto d-HA coated PCL scaffolds

히알루론산-도파민 접합체 코팅 여부에 따른 중간엽 줄기세포(mesenchymal stem cell, MSC)(히알루론산 수용체인 CD44를 발현)의 PCL 지지체로의 이식 효과를 확인하기 위해, 히알루론산-도파민 접합체가 코팅된 PCL 지지체와 코팅되지 않은 PCL 지지체를 각각 5Х105 cell/ml의 MSC가 포함된 세포 배양액에 보관하고 48 시간 후에 지지체를 DAPI로 핵을 염색하고(푸른색), 공초점 현미경을 이용하여 핵이 염색된 세포를 확인하였다. 그 결과, 히알루론산이 코팅된 PCL 지지체의 내부와 외부에서는 MSC가 이식되어 있는 것으로 나타난 반면, 히알루론산이 코팅되지 않은 PCL 지지체에서는 MSC가 관찰되지 않았다(도 6). 이와 같은 PCL 지지체로의 효과적인 MSC의 이식 효과는 PCL 지지체 표면에 있는 히알루론산과 MSC의 히알루론산 수용체(CD44)와의 특이적 결합을 통한 것으로 유추된다.To confirm the effect of transplantation of mesenchymal stem cells (MSC) (expressing CD44, a hyaluronic acid receptor) onto the PCL scaffold depending on whether or not the hyaluronic acid-dopamine conjugate was coated, the PCL scaffold coated with the hyaluronic acid-dopamine conjugate was tested. The scaffold and the uncoated PCL scaffold were each stored in cell culture containing 5Х10 5 cells/ml of MSC, and after 48 hours, the scaffold was stained with DAPI for the nuclei (blue), and the nuclei were stained using a confocal microscope. Cells were confirmed. As a result, it appeared that MSCs were transplanted inside and outside of the hyaluronic acid-coated PCL scaffold, whereas MSCs were not observed in the PCL scaffold that was not coated with hyaluronic acid (Figure 6). It is inferred that the effective transplantation effect of MSCs onto the PCL scaffold is through specific binding between the hyaluronic acid on the surface of the PCL scaffold and the hyaluronic acid receptor (CD44) of the MSCs.

또한, 배양 시간에 따른 MSC의 히알루론산이 코팅된 PCL 지지체에 대한 이식 효율을 확인하기 위해, 5Х105 cell/ml의 MSC가 포함된 세포 배양액에 히알루론산으로 코팅된 PCL 지지체를 넣고 교반하며 배양하고, 특정 시간(3, 6, 12, 24, 48, 72, 96 시간)마다 지지체를 채취하여, PBS 용액으로 세 번 세척하고, MTT assay를 이용하여 세포생존능를 확인함으로써 지지체에 이식된 MSC의 양을 측정하였다. 그 결과, 시간에 따라서 지지체에 이식되는 MSC의 양이 증가하는 것으로 나타났으며, 72 시간 이후부터는 증가하지 않는 것을 확인할 수 있었다(도 7). 또한, 72 시간 이후에 채취한 지지체를 5Х105 cell/ml의 MSC가 포함된 세포 배양액에 함께 추가적으로 48시간 동안 보관하였으나 이식되는 MSC의 양이 증가되지 않는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해, 히알루론산으로 코팅된 지지체 표면에 MSC를 이식하기 위한 가장 적절한 배양 시간이 48시간인 것을 확인할 수 있었다.In addition, in order to confirm the transplantation efficiency of MSCs onto the hyaluronic acid-coated PCL scaffold according to the culture time, the hyaluronic acid-coated PCL scaffold was added to a cell culture medium containing 5Х10 5 cells/ml of MSC, stirred, and cultured. , the scaffold was collected at specific times (3, 6, 12, 24, 48, 72, and 96 hours), washed three times with PBS solution, and cell viability was checked using MTT assay to determine the amount of MSCs transplanted to the scaffold. Measured. As a result, it was confirmed that the amount of MSCs transplanted to the scaffold increased with time, and did not increase after 72 hours (Figure 7). In addition, the scaffold collected after 72 hours was stored in a cell culture medium containing 5Х10 5 cells/ml of MSC for an additional 48 hours, but it was confirmed that the amount of transplanted MSC did not increase. Through this, it was confirmed that the most appropriate culture time for transplanting MSCs onto the surface of a scaffold coated with hyaluronic acid was 48 hours.

2-3. MSC가 이식된 d-HA 코팅 PCL 지지체 제작2-3. Fabrication of d-HA coated PCL scaffolds implanted with MSCs

상기 실시예 2-1 및 2-2에서 최적화된 d-HA 코팅 조건 및 MSC 이식조건으로 3D 프린팅된 PCL 지지체에 MSC를 이식하였다. 이식 후 푸른색을 띠는 DAPI로 핵을 염색하고, 공초점 현미경을 이용하여 3D 이미지로 확인하였다. 그 결과, d-HA가 코팅된 PCL 지지체 내부와 외부에 MSC 이식이 효과적으로 이루어진 것을 확인할 수 있었다(도 8).MSCs were transplanted onto the 3D printed PCL scaffold under the d-HA coating conditions and MSC transplantation conditions optimized in Examples 2-1 and 2-2. After transplantation, the nuclei were stained with blue DAPI and confirmed in 3D images using a confocal microscope. As a result, it was confirmed that MSCs were effectively transplanted inside and outside the d-HA-coated PCL scaffold (Figure 8).

실시예 3. 바이오리액터를 이용한 지지체의 기도 상피세포로의 분화 확인Example 3. Confirmation of differentiation of scaffold into airway epithelial cells using bioreactor

상기 실시예 1에서 제작한 액체상과 기체상을 교차 제공할 수 있는 바이오리액터에 상기 실시예 2에서 제작한 MSC가 이식되어 있는 PCL 지지체를 장착하였다. 바이오리액터를 통해, 지지체 내부는 점막 상피 세포(mucosal epithelial cell) 분화 배지 조성을 가진 액체상과 기체상이 번갈아 통과하게 하였고, 지지체 외부는 연골세포(chondrocyte) 분화 배지 조성을 가진 액체상에 보관하였다. 48시간 뒤에, 바이오리액터와 줄기세포의 기도점막상피세포 및 연골세포 분화 유도용 배지에 의해서 MSC가 이식된 지지체의 내부 및 외부의 분화정도를 면역 염색을 통해 확인하였다. 그 결과, 지지체의 내부와 외부의 MSC가 각각 점막 상피세포 분화 마커인 FOXJ1과 연골 세포 분화 마커인 CollagenⅡ를 발현하는 것을 확인되었으며(도 9), 이를 통해, 지지체 내부의 MSC가 점막 상피 세포로 분화되었고 지지체 외부의 MSC가 골세포로 분화되어, 극성 조직인 기관 점막을 모사하는 인공지지체가 제조되는 것을 확인할 수 있었다.The PCL support on which the MSCs prepared in Example 2 were transplanted was installed in a bioreactor capable of providing alternating liquid and gas phases prepared in Example 1. Through the bioreactor, the inside of the scaffold was alternately passed through a liquid phase and a gas phase containing a mucosal epithelial cell differentiation medium composition, and the outside of the scaffold was stored in a liquid phase containing a chondrocyte differentiation medium composition. After 48 hours, the degree of differentiation inside and outside of the MSC-transplanted scaffold using the bioreactor and the medium for inducing stem cell differentiation into airway mucosal epithelial cells and chondrocytes was confirmed through immunostaining. As a result, it was confirmed that MSCs inside and outside the scaffold expressed FOXJ1, a mucosal epithelial cell differentiation marker, and CollageII, a chondrocyte differentiation marker, respectively (Figure 9), through which MSCs inside the scaffold differentiated into mucosal epithelial cells. It was confirmed that the MSCs outside the scaffold were differentiated into osteocytes, producing an artificial scaffold that mimics the tracheal mucosa, which is a polar tissue.

1: 바이오리액터
100: 고분자 지지체 110: 히알루론산-도파민 접합체
111: 히알루론산 사슬 112: 카테콜기
120: 기도점막상피세포
200: 챔버 201: 인서트
210: 제1 유입구 220: 제1 유출구
230, 240: 플러그 250: 제2 유입구
260: 제2 유출구 270: 샤프트
300: 펌프 400: 채널
500: 세포 배양액부 510: 세포 배양액
600: 에어 컴프레서 610: 멸균 공기
620: 필터 630: 외부 공기
700: 삼방밸브 710: 세포 배양액 유입부
720: 멸균 공기 유입부 730: 유출부
800: 순환펌프 900: 액상 조성물부
910: 액상 조성물 1000: 순환채널
1: Bioreactor
100: polymer support 110: hyaluronic acid-dopamine conjugate
111: Hyaluronic acid chain 112: Catechol group
120: Airway mucosal epithelial cells
200: Chamber 201: Insert
210: first inlet 220: first outlet
230, 240: plug 250: second inlet
260: second outlet 270: shaft
300: pump 400: channel
500: Cell culture fluid part 510: Cell culture fluid
600: Air compressor 610: Sterile air
620: Filter 630: Outside air
700: three-way valve 710: cell culture fluid inlet
720: Sterile air inlet 730: Outlet
800: Circulation pump 900: Liquid composition section
910: Liquid composition 1000: Circulation channel

Claims (12)

내면 및 외면에 줄기세포가 이식된 중공 형상의 고분자 지지체(100);
챔버(200);
펌프(300) 및 세포 배양액부(500)와 연결되되, 양 단이 상기 고분자 지지체에 연결된 채널(400);
상기 채널의 일 지점에 연결된 삼방밸브(700);
상기 삼방밸브의 일 지점에 연결된 에어 컴프레서(600); 및
순환펌프(800) 및 액상 조성물부(900)와 연결되되, 양 단이 상기 챔버에 연결된 순환채널(1000);을 포함하는, 바이오리액터(1):
상기 바이오 리액터는 상기 삼방밸브(700)의 선택적 개폐에 따라 멸균 공기와 세포 배양액이 교류되어 기체-액체상 계면(air-liquid interface, ALI) 환경을 고분자 지지체 내부에 조성할 수 있는 것임.
A hollow polymer scaffold (100) with stem cells implanted on its inner and outer surfaces;
Chamber 200;
A channel 400 connected to the pump 300 and the cell culture medium 500, and both ends connected to the polymer support;
A three-way valve 700 connected to one point of the channel;
An air compressor (600) connected to one point of the three-way valve; and
A bioreactor (1) comprising a circulation channel (1000) connected to a circulation pump (800) and a liquid composition unit (900), with both ends connected to the chamber:
The bioreactor is capable of creating an air-liquid interface (ALI) environment inside the polymer support by alternating between sterilized air and cell culture fluid by selectively opening and closing the three-way valve 700.
제 1항에 있어서, 상기 챔버는
제1 유입구(210);
제1 유출구(220);
챔버의 일(타) 측에 연결된 플러그(230, 240); 및
제2 유입구(250), 제2 유출구(260) 및 샤프트(270)로 구성된 인서트(201);
를 포함하는 것인, 바이오리액터.
The method of claim 1, wherein the chamber
First inlet 210;
First outlet (220);
Plugs (230, 240) connected to one (other) side of the chamber; and
Insert 201 consisting of a second inlet 250, a second outlet 260, and a shaft 270;
A bioreactor comprising:
제 1항에 있어서,
상기 고분자 지지체와 채널은 제1 유입구 및 제1 유출구에 의해 연결되는 것인, 바이오리액터.
According to clause 1,
A bioreactor wherein the polymer support and the channel are connected by a first inlet and a first outlet.
제 1항에 있어서,
상기 챔버와 순환채널은 제2 유입구 및 제2 유출구에 의해 연결되는 것인, 바이오리액터.
According to clause 1,
A bioreactor wherein the chamber and the circulation channel are connected by a second inlet and a second outlet.
제 1항에 있어서,
상기 고분자 지지체는 후코이단(fucoidan), 콜라겐(collagen), 알지네이트(alginate), 키토산(chitosan), 히알루론산(hyaluronic acid), 실크(silk), 폴리이미드(polyimides), 폴리아믹스 산(polyamix acid), 폴리카프로락톤(polycarprolactone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 나일론(nylon), 폴리아라미드(polyaramid), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리벤질글루타메이트(poly-benzyl-glutamate), 폴리페닐렌테레프탈아마이드(polyphenyleneterephthalamide), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile), 폴리에틸렌옥사이드(polyethyleneoxide), 폴리스티렌(polystyrene), 셀룰로오스(cellulose), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리락산(polylactic acid; PLA), 폴리글리콜산(polyglycolic acid; PGA), 폴리락산과 폴리글리콜산의 공중합체(PLGA), 폴리(에틸렌옥사이드)테레프탈레이트-co-부틸렌테레프탈레이트(PEOT/PBT), 폴리포스포에스터(polyphosphoester; PPE), 폴리포스파젠(PPA), 폴리언하이드라이드(Polyanhydride; PA), 폴리오르쏘에스터(polyorthoester; POE), 폴리(프로필렌 푸마레이트)-디아크릴레이트(poly(propylene fumarate)-diacrylate; PPF-DA), 및 폴리(에틸렌 글리콜)디아크릴레이트(poly(ethylene glycol)diacrylate; PEG-DA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질로 제조되는 것인, 바이오리액터.
According to clause 1,
The polymer support includes fucoidan, collagen, alginate, chitosan, hyaluronic acid, silk, polyimides, polyamix acid, polycarprolactone, polyetherimide, nylon, polyaramid, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polybenzyl-glutamate glutamate, polyphenyleneterephthalamide, polyaniline, polyacrylonitrile, polyethyleneoxide, polystyrene, cellulose, polyacrylate, poly Methyl methacrylate, polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA), copolymer of polylactic acid and polyglycolic acid (PLGA), poly(ethylene oxide) terephthalate-co- Butylene terephthalate (PEOT/PBT), polyphosphoester (PPE), polyphosphazene (PPA), polyanhydride (PA), polyorthoester (POE), poly(propylene) A material selected from the group consisting of poly(propylene fumarate)-diacrylate (PPF-DA), and poly(ethylene glycol)diacrylate (PEG-DA). A bioreactor is manufactured.
제 1항에 있어서,
상기 고분자 지지체의 내면 및 외면에 히알루론산이 코팅된 것인, 바이오리액터.
According to clause 1,
A bioreactor in which hyaluronic acid is coated on the inner and outer surfaces of the polymer support.
제 6항에 있어서,
상기 히알루론산은 L-도파민이 접합된 히알루론산(d-HA)인, 바이오리액터.
According to clause 6,
The bioreactor wherein the hyaluronic acid is hyaluronic acid (d-HA) conjugated with L-dopamine.
제 1항에 있어서,
상기 고분자 지지체는 5Х104 cell/ml내지 5Х106 cell/ml의 줄기세포가 포함된 배양액에서 24 내지 96시간 동안 배양된 것인, 바이오리액터.
According to clause 1,
The polymer support is a bioreactor that is cultured for 24 to 96 hours in a culture medium containing stem cells of 5Х10 4 cell/ml to 5Х10 6 cell/ml.
제 1항에 있어서,
상기 고분자 지지체는 기관(Trachea) 재생용 또는 기도(respiratory track) 재생용인, 바이오리액터.
According to clause 1,
The polymer support is a bioreactor for trachea regeneration or respiratory track regeneration.
제 1항에 있어서,
상기 고분자 지지체는 상기 고분자 지지체 상에 섬모(cilia)가 포함된 극성 조직(polarized tissue) 구조를 포함하는 것인, 바이오리액터.
According to clause 1,
The bioreactor wherein the polymer support includes a polarized tissue structure including cilia on the polymer support.
제 1항에 있어서,
상기 줄기세포는 중간엽 줄기세포인, 바이오리액터.
According to clause 1,
The stem cells are mesenchymal stem cells, bioreactor.
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