KR20070082114A - Method for coculturing fibroblasts and keratinocytes in biocompatible scaffolds - Google Patents

Method for coculturing fibroblasts and keratinocytes in biocompatible scaffolds Download PDF

Info

Publication number
KR20070082114A
KR20070082114A KR1020060014449A KR20060014449A KR20070082114A KR 20070082114 A KR20070082114 A KR 20070082114A KR 1020060014449 A KR1020060014449 A KR 1020060014449A KR 20060014449 A KR20060014449 A KR 20060014449A KR 20070082114 A KR20070082114 A KR 20070082114A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
keratinocytes
fibroblasts
collagen
scaffold
chitosan
Prior art date
Application number
KR1020060014449A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100760989B1 (en
Inventor
박기숙
김윤영
이은규
Original Assignee
주식회사 엠씨티티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엠씨티티 filed Critical 주식회사 엠씨티티
Priority to KR1020060014449A priority Critical patent/KR100760989B1/en
Publication of KR20070082114A publication Critical patent/KR20070082114A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100760989B1 publication Critical patent/KR100760989B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B17/00Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
    • G01B17/06Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations for measuring contours or curvatures

Abstract

A method for coculturing fibroblasts and keratinocytes in biocompatible scaffolds is provided to manufacture keratinocyte-fibroblast-scaffold complex as an artificial skin substitute for treating skin defects. The method for coculturing fibroblasts and keratinocytes in biocompatible scaffolds comprises the steps of: (a) inoculating the fibroblasts and keratinocytes to the biocompatible scaffolds coated with collagen; and (b) coculturing the inoculated fibroblasts and keratinocytes under submerge condition and air-dry condition, sequentially, wherein the biocompatible scaffold is selected from chitosan, glycosaminoglycan, gelatin, hydroxyapatite, poly-d,l-lactic acid, poly-L-lactic acid, polyglycolic acid, d,l-lactic acid and glycolic acid copolymer, L-lactic acid and glycolic acid copolymer, copolyoxalate, polycaprolactone, poly(lactic acid-caprolactone), poly(glycolic acid-caprolactone), hyaluronic acid and its derivatives, chitin, alginate, fibronectin, polyanhydride, polyorthoester, polyurethane and casein.

Description

생체적합성 스캐폴드에서 섬유아세포와 피부각질세포를 공동 배양하는 방법{Method for Coculturing Fibroblasts and Keratinocytes in Biocompatible Scaffolds}Methods for Coculturing Fibroblasts and Keratinocytes in Biocompatible Scaffolds

도 1은 타입 I 콜라겐으로 코팅되지 않은 키토산 스캐폴드에 피부유래 섬유아세포를 배양한 상태를 나타낸다. 접종 농도는 1 x 106-10 x 106 이다. 섬유아세포가 7일 배양된 후에 H/E 염색결과 (패널 A), 섬유아세포 표지 단백질인 바이멘틴에 대한 면역조직화학을 행한 결과 (패널 B)를 나타낸다.Figure 1 shows the culture of skin-derived fibroblasts in chitosan scaffold not coated with type I collagen. The inoculation concentration is 1 x 10 6 -10 x 10 6 . After fibroblasts were cultured for 7 days, the results of H / E staining (Panel A) and immunohistochemistry for the fibroblast labeling protein bimentin (Panel B) are shown.

도 2는 타입 I 콜라겐으로 코팅된 키토산 스캐폴드에 피부유래 섬유아세포를 배양한 상태를 나타낸다. 접종 농도는 1 x 103-50 x 103 이다. 섬유아세포가 7일 배양된 후에 H/E 염색결과 (패널 A), 섬유아세포 표지 단백질인 바이멘틴에 대한 면역조직화학을 행한 결과 (패널 B)를 나타낸다.Figure 2 shows the culture of skin-derived fibroblasts in chitosan scaffold coated with type I collagen. The inoculation concentration is 1 x 10 3 -50 x 10 3 . After fibroblasts were cultured for 7 days, the results of H / E staining (Panel A) and immunohistochemistry for the fibroblast labeling protein bimentin (Panel B) are shown.

도 3은 피부유래 섬유아세포와 피부각질세포를 타입 I 콜라겐이 코팅되지 않은 키토산 스캐폴드에 공동 배양한 것을 나타낸다. 접종 농도는 섬유아세포의 경우 1 x 107, 피부각질세포의 경우 3 x 105 이다. 7일 동안 액내 배양된 후에 H/E 염색결과 (패널 A), 섬유아세포 표지 단백질인 바이멘틴에 대한 면역조직화학을 행한 결과 (패널 B), 증식 표지인 PCNA에 대한 면역조직화학 결과 (패널 C) 및 피부 각질세포의 표지 단백질인 판-사이토케라틴에 대한 면역조직화학 결과 (패널 D)를 나타낸다.Figure 3 shows co-culture of skin-derived fibroblasts and keratinocytes in a chitosan scaffold that is not coated with type I collagen. The inoculation concentration is 1 x 10 7 for fibroblasts and 3 x 10 5 for keratinocytes. H / E staining after 7 days incubation (Panel A), immunohistochemistry for the fibroblast marker protein, vimentin (Panel B), immunohistochemistry for the proliferative marker PCNA (Panel C) ) And immunohistochemistry for panel-cytokeratin, a marker protein of skin keratinocytes (Panel D).

도 4는 타입 Ⅰ 콜라겐이 코팅된 키토산 스캐폴드에 피부유래 섬유아세포와 피부각질세포를 접종한 후, 공기-건조 배양을 통해 피부각질세포의 분화를 유도한 것을 나타낸다. 접종 농도는 섬유아세포의 경우 5 x 104, 피부각질세포의 경우 3 x 105 이다. 7일 동안 액내 배양된 후에 H/E 염색결과 (패널 A), 섬유아세포 표지 단백질인 바이멘틴에 대한 면역조직화학을 행한 결과 (패널 B), 증식 표지인 PCNA에 대한 면역조직화학 결과 (패널 C) 및 피부각질세포의 표지 단백질인 판-사이토케라틴에 대한 면역조직화학 결과 (패널 D)를 나타낸다.Figure 4 shows inoculation of skin-derived fibroblasts and keratinocytes in a type I collagen-coated chitosan scaffold, followed by differentiation of keratinocytes through air-drying culture. The inoculation concentration was 5 x 10 4 for fibroblasts and 3 x 10 5 for keratinocytes. H / E staining after 7 days incubation (Panel A), immunohistochemistry for the fibroblast marker protein, vimentin (Panel B), immunohistochemistry for the proliferative marker PCNA (Panel C) ) And immunohistochemistry for panel-cytokeratin, a marker protein of keratinocytes (Panel D).

도 5는 타입 I 콜라겐이 코팅되지 않은 키토산 스캐폴드에 피부유래 섬유아세포와 피부각질세포를 공동배양한 것을 나타낸다. 접종 농도는 섬유아세포의 경우 1 x 107, 피부각질세포의 경우 3 x 105 이다. 7일 동안 액내 배양 후 다시 7일 동안 공기-건조 상태에서 배양된 후 H/E 염색결과 (패널 A), 섬유아세포 표지 단백질인 바이멘틴에 대한 면역조직화학을 행한 결과 (패널 B), 증식 표지인 PCNA에 대한 면역조직화학 결과 (패널 C) 및 피부각질세포의 표지 단백질인 판-사이토케라틴에 대한 면역조직화학 결과 (패널 D)를 나타낸다.Figure 5 shows co-culture of skin-derived fibroblasts and keratinocytes in a type I collagen-free chitosan scaffold. The inoculation concentration is 1 x 10 7 for fibroblasts and 3 x 10 5 for keratinocytes. H / E staining (Panel A) and immunohistochemistry for the fibroblast marker protein, vimentin (Panel B). Immunohistochemistry results for PCNA (Panel C) and immunohistochemistry results for panel-cytokeratin, a marker protein of keratinocytes (Panel D).

도 6은 타입 Ⅰ 콜라겐이 코팅된 키토산 스캐폴드에 피부유래 섬유아세포와 피부각질세포를 접종한 후, 공기-건조 배양을 통해 피부각질세포의 분화를 유도한 것을 나타낸다. 접종 농도는 섬유아세포의 경우 5 x 104, 피부각질세포의 경우 3 x 105 이다. 7일 동안 액내 배양 후 다시 7일 동안 공기-건조 상태에서 배양된 후 H/E 염색결과 (패널 A), 섬유아세포 표지 단백질인 바이멘틴에 대한 면역조직화학을 행한 결과 (패널 B), 증식 표지인 PCNA에 대한 면역조직화학 결과 (패널 C) 및 피부각질세포의 표지 단백질인 판-사이토케라틴에 대한 면역조직화학 결과 (패널 D)를 나타낸다.Figure 6 shows inoculation of skin-derived fibroblasts and keratinocytes in a type I collagen-coated chitosan scaffold, followed by differentiation of keratinocytes through air-drying culture. The inoculation concentration was 5 x 10 4 for fibroblasts and 3 x 10 5 for keratinocytes. H / E staining (Panel A) and immunohistochemistry for the fibroblast marker protein, vimentin (Panel B). Immunohistochemistry results for PCNA (Panel C) and immunohistochemistry results for panel-cytokeratin, a marker protein of keratinocytes (Panel D).

도 7은 공동배양 조건의 개략도이다.7 is a schematic of coculture conditions.

도 8은 키토산 스캐폴드에 콜라겐 코팅 여부를 확인한 면역조직화학염색 결과 사진이다.Figure 8 is a photograph of the immunohistochemical staining to confirm whether the collagen coating on the chitosan scaffold.

도 9는 콜라겐 코팅되지 않은 키토산 스캐폴드에 섬유아세포와 피부각질세포를 시간차 접종하여 공동배양한 결과를 보여주는 사진이다.Figure 9 is a photograph showing the results of co-cultivation by inoculating fibroblasts and keratinocytes in a collagen-free chitosan scaffold over time.

본 발명은 섬유아세포 및 피부각질세포의 공동 배양방법, 인공피부 대체물 및 생체적합성 스캐폴드에 관한 것이다.The present invention relates to a method of co-culture of fibroblasts and keratinocytes, artificial skin substitutes and biocompatible scaffolds.

표피와 진피로 구성되어있는 피부의 성공적인 인 비트로 재생은, 본래의 피 부에 존재하는 특정한 요소들로 공동배양 되는 몇 종의 세포들 및 상기 세포들을 수용하고 지지할 수 있는 적절한 스캐폴드 구조를 필요로 한다.Successful in vitro regeneration of the skin, consisting of the epidermis and the dermis, requires several types of cells co-cultured with specific elements present in the original skin and an appropriate scaffold structure to receive and support them. Shall be.

두 가지의 주요 구성 성분인 표피와 진피 외에도, 피부의 주요한 기관 중의 하나는 영양분과 산소의 적절한 관류를 보증하는 모세혈관 네트워크이다. 내피화된 피부는 인체의 전층 (full-thickness) 피부 샘플로 얻을 수 있는 피부각질세포 (keratinocytes), 섬유아세포 (fibroblasts) 그리고 혈관내피세포 (endothelial cells)의 세 가지 인체 세포 타입을 스캐폴드에서 공동배양하여 얻을 수 있다.In addition to the two main components, the epidermis and the dermis, one of the major organs of the skin is a capillary network that ensures proper perfusion of nutrients and oxygen. Endothelial skin is a joint of three human cell types in the scaffold: keratinocytes, fibroblasts, and endothelial cells, which can be obtained as a full-thickness skin sample of the body. Can be obtained by culturing.

적절한 진피 스캐폴드는 피부 결함을 영구히 보완할 수 있는 인공 피부 대체물의 필수 구성요소이다. 진피 스캐폴드 물질에 대한 이러한 필요를 충족시키기 위하여 많은 생체적합성 중합 물질이 개발되었다. 이러한 많은 생체적합성 물질 중에서 콜라겐은, 염증성과 세포독성이 적고 세포의 생장을 촉진시키는 점에서, 가장 주목받는 피부 대체물이라 여겨진다. 콜라겐 스폰지를 전층 피부 결손 상처에 사용하면, 상처 부위에서 섬유 모세포와 모세혈관이 스폰지 내에 침투해서 증식하고, 자가 콜라겐의 합성에 의하여 콜라겐 섬유가 형성되어, 진피 모양의 조직이 구축된다. 그 후 콜라겐 스폰지는 극히 순수하게 분해 흡수된다. 따라서 이 진피 모양의 조직은 완전한 자기 진피 조직이 된다. 재료 자체가 생체 진피 조직으로 바뀌어 지기 때문에 이 스폰지는 진피대체물이라고도 불리고, 일부에서 이미 상품화되었으며 여러 가지 연구와 임상 보고가 들어와 있다.Suitable dermal scaffolds are an essential component of artificial skin substitutes that can permanently compensate for skin defects. Many biocompatible polymeric materials have been developed to meet this need for dermal scaffold materials. Among many biocompatible materials, collagen is considered to be the most noticeable skin substitute in view of its low inflammatory and cytotoxicity and promoting cell growth. When collagen sponges are used for whole skin defect wounds, fibroblasts and capillaries penetrate into the sponges and proliferate at the wound site, and collagen fibers are formed by the synthesis of autologous collagen, thereby constructing dermal tissue. The collagen sponge is then decomposed and absorbed in an extremely pure manner. Thus, this dermal tissue becomes a complete self-dermal tissue. Because the material itself is transformed into living dermal tissue, the sponge is also called a dermal substitute, which has already been commercialized in some and contains various research and clinical reports.

한편, 히알루론산 (HA: Hyaluronic acid)은 인공 피부의 기저물질로서의 약물로 광범위하게 이용되어왔고, 주입(injection) 가능한 조직 팽창 용액으로 이용 되어왔다. 그러나 이러한 생체적합성 물질들은 기계적 강도가 약하고, 세균에 의한 오염이 쉽기 때문에 진피 스캐폴드로 이용되기엔 제약이 따른다.On the other hand, hyaluronic acid (HA: Hyaluronic acid) has been widely used as a base material of artificial skin, and has been used as an injectable tissue expansion solution. However, these biocompatible materials are limited to be used as dermal scaffolds because of their low mechanical strength and easy contamination by bacteria.

이러한 진피 대체물에 관련된 종래 기술로는 다음과 같은 것들이 있다. 대한민국 출원공개번호 제2000-0013701호에는 콜라겐, 라미닌 및 히아루론산으로 구성된 경질층과 다공성층의 이중구조로 된 진피재생 유도용 다공성 교원질 이중구조 창상 보호막이 개시되어 있고, 대한민국 출원공개번호 제2000-0007983호는 콜라겐을 스폰지 및 망사의 복합구조로 제조한 강화된 콜라겐 층을 포함하는 생체조직 및 이의 용도를 제시하고 있으며, 대한민국 출원공고번호 제94-1379호의 생 조직 등가물은 겔상태의 콜라겐 층 내에 섬유아세포로 수축시킨 콜라겐 격자형태로 구성된 진피층으로 이루어진 진피대체물을 개시하고 있다. Conventional techniques related to such dermal replacements include the following. Korean Patent Application Publication No. 2000-0013701 discloses a porous collagen dual structure wound protective film for dermal regeneration induction consisting of a hard layer composed of collagen, laminin and hyaluronic acid and a porous layer, and Korean Application Publication No. 2000-0007983 No. 1 discloses a biological tissue comprising a reinforced collagen layer made of a collagen of sponges and a mesh and its use, and the living tissue equivalent of Korean Patent Application Publication No. 94-1379 discloses a fiber in a gelled collagen layer. Dermal replacement consisting of a dermal layer composed of collagen lattice form shrunk into blasts is disclosed.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.Throughout this specification, many papers and patent documents are referenced and their citations are indicated. The disclosures of cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety, and the level of the technical field to which the present invention belongs and the contents of the present invention are more clearly explained.

본 발명자들은 피부 결함 (skin defects)을 치료할 수 있는 인공피부 대체물을 개발하기 위하여 연구 노력한 결과, 생체적합성 스캐폴드에 피부 진피층의 주세포인 섬유아세포와 피부 표피층의 주세포인 피부각질세포를 접종하여 우수한 효율로 공 동 배양하는 데 성공하였고, 이는 인공피부 대체물을 제작하는 데 매우 효율적임을 발견함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have made efforts to develop artificial skin substitutes that can treat skin defects. As a result, the biocompatible scaffolds are inoculated with fibroblasts, which are the main cells of the dermal layer, and keratinocytes, which are the main cells of the skin epidermal layer, for excellent efficiency. Co-culture has been successfully achieved, and the present invention has been completed by discovering that it is very efficient to prepare an artificial skin substitute.

따라서 본 발명의 목적은 피부유래 섬유아세포와 피부각질세포를 공동으로 배양하는 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for co-culture of skin-derived fibroblasts and keratinocytes.

본 발명의 다른 목적은 생체적합성 스캐폴드, 섬유아세포 및 피부각질세포로 이루어져 있는 인공피부 대체물을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an artificial skin substitute consisting of biocompatible scaffolds, fibroblasts and keratinocytes.

본 발명의 또 다른 목적은 콜라겐-코팅 생체적합성 스캐폴드를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a collagen-coated biocompatible scaffold.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 섬유아세포 및 피부각질세포를 생체적합성 스캐폴드에 접종하는 단계; 및 (b) 상기 생체적합성 스캐폴드에 접종된 섬유아세포 및 피부각질세포를 배양하는 단계를 포함하는 섬유아세포 및 피부각질세포를 공동 배양하는 방법을 제공한다.According to one aspect of the present invention, the present invention comprises the steps of (a) inoculating fibroblasts and keratinocytes in a biocompatible scaffold; And (b) culturing fibroblasts and keratinocytes inoculated into the biocompatible scaffolds.

본 발명자들은 피부 결함 (skin defects)을 치료할 수 있는 인공피부 대체물을 개발하기 위하여 연구 노력한 결과, 생체적합성 스캐폴드에 피부 진피층의 주세포인 섬유아세포와 피부 표피층의 주세포인 피부각질세포를 우수한 효율로 공동 배양할 수 있어, 인공피부 대체물을 제작하는 데 매우 효율적임을 발견하였다.The present inventors have made efforts to develop artificial skin substitutes that can treat skin defects. As a result, the biocompatible scaffolds can be used to co-operate fibroblasts, which are the main cells of the dermal layer, and keratinocytes, which are the main cells of the skin epidermis, with excellent efficiency. It can be cultured and found to be very efficient in producing artificial skin substitutes.

본 발명에 있어서 놀라운 발견은 생체적합성 스캐폴드를 이용하여 섬유아세포와 피부각질세포를 공동배양할 수 있다는 것이다. 본 명세서에서, 용어 “공동배양”은, 생체적합성 스캐폴드에 최소 2종의 세포를 접종하여 여러 종의 세포를 동시에 증식 및 유지하는 것을 의미한다. 또한, 상기 접종은 여러 종의 세포를 동시에 접종하는 것뿐만 아니라, 시간적 차이를 두어 접종하는 것도 포함한다.A surprising finding in the present invention is that biocompatible scaffolds can be used to co-culture fibroblasts and keratinocytes. As used herein, the term “co-culture” refers to the inoculation of at least two cells into a biocompatible scaffold to proliferate and maintain several cells simultaneously. In addition, the inoculation includes not only inoculating several kinds of cells at the same time, but also inoculating with a time difference.

본 발명의 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다: The method of the present invention is described in detail as follows:

(a) 섬유아세포 및 피부각질세포를 생체적합성 스캐폴드에 접종하는 단계 (a) inoculating fibroblasts and keratinocytes into a biocompatible scaffold

생체적합성 스캐폴드에 섬유아세포 및 피부각질세포를 접종한다.The biocompatible scaffolds are seeded with fibroblasts and keratinocytes.

본 명세서에서 사용되는 용어 “생체적합성 스캐폴드”는 생체 내에서 분해될 수 있으며 세포가 잘 부착하여 3차원적인 조직의 구조를 형성하는 뼈대의 역할을 할 수 있는 물질을 의미한다. 바람직하게는, 본 발명에 이용되는 생체적합성 스캐폴드는 이식 후 염증반응이나 이물반응 (foreign body reaction)을 일으키지 않도록 면역학적으로 불활성이며, 한편으로는 적극적으로 주위조직과 반응하여 주위에 존재하는 세포가 증식하여 들어오도록 유도할 수 있고, 또한 이식물에 대한 이물반응으로 인해 이식된 후, 이식된 세포와 조직의 역할이 다 끝나기도 전에 그 지지층인 재료가 분해되지 않도록 그 분해속도가 적절한 것이며, 일정기간 지난 후에는 스스로 분해 되어 이물질로 남지 않는 것이다.As used herein, the term “biocompatible scaffold” refers to a substance that can be degraded in vivo and can serve as a skeleton to which cells adhere well to form a three-dimensional tissue structure. Preferably, the biocompatible scaffolds used in the present invention are immunologically inert so as not to cause inflammatory or foreign body reactions after transplantation, while actively reacting with surrounding tissues and present in the surrounding cells. Can be induced to multiply and enter, and the rate of decomposition is appropriate so that the material of the supporting layer does not decompose after being transplanted due to a foreign body reaction to the implant, but before the role of the transplanted cells and tissues is finished. After a certain period of time, it will not decompose itself and remain as a foreign substance.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 생체적합성 스캐폴드는 콜라겐으로 코팅된 것이다. 생체적합성 스캐폴드에 코팅되는 콜라겐은, 척추동물의 주된 구조 물질이며 기계적 기능을 하는 조직에 존재하고, 적어도 19개 타입이 있으며 그들 모두 동일한 3차 구조를 갖는다. 본 발명에서는 어떠한 타입의 콜라겐도 이용가능하며, 바람직하게는 콜라겐 타입 Ⅰ을 이용한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the biocompatible scaffold is coated with collagen. Collagen coated on biocompatible scaffolds is the major structural material of vertebrates and is present in tissues that function mechanically, and there are at least 19 types, all of which have the same tertiary structure. Any type of collagen may be used in the present invention, preferably collagen type I is used.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 생체적합성 스캐폴드는 키토산, 글리코스아미노글리칸, 젤라틴, 하이드록시애퍼타이트, 폴리-d,l-락트산, 폴리-L-락트산, 폴리글리콜산, 혼합 d,l-락트산과 글리콜산의 공중합체, L-락트산과 글리콜산의 공중합체, 코폴리옥살레이트, 폴리카프로락톤, 폴리(락트산-카프로락톤), 폴리(글리콜산-카프로락톤),히아루론산(hyaluronic acid) 및 그의 유도체, 키틴, 알지네이트(alginate), 피브로넥틴, 폴리안히드라이드 (polyanhydride), 폴리오르쏘에스터(polyorthoesters), 폴리우레탄(polyurethane) 및 카제인으로 구성된 군으로부터 선택된다. According to a preferred embodiment of the invention, the biocompatible scaffold is chitosan, glycosaminoglycans, gelatin, hydroxyapatite, poly-d, l-lactic acid, poly-L-lactic acid, polyglycolic acid, mixed d , l-lactic acid and glycolic acid copolymer, L-lactic acid and glycolic acid copolymer, copolyoxalate, polycaprolactone, poly (lactic acid-caprolactone), poly (glycolic acid-caprolactone), hyaluronic acid (hyaluronic acid) acid) and derivatives thereof, chitin, alginate, fibronectin, polyanhydride, polyorthoesters, polyurethane and casein.

보다 바람직한 구현예에 따르면, 상기 생체적합성 스캐폴드로 키토산을 이용한다. 키토산과 그의 유도체들은 인 비트로 상의 수성 배지에 라이소자임이 존재하더라도 느린 속도로 분해되기 때문에 키토산 스폰지는 세포가 배양되는 동안에 그 형태와 크기가 안정한 상태로 유지될 수 있기 때문에 본 발명에 적합하다. 더욱이, 키토산은 면역성이 없고 미생물오염에 대한 내성이 있으며 키틴의 탈아세틸화(deacetylation)반응으로 쉽게 얻을 수 있고 키토산과 키토산의 미생물 분해 산물인 글루코사민은 독성이 없기 때문에 본 발명에 더욱 유용하게 이용할 수 있다.According to a more preferred embodiment, chitosan is used as the biocompatible scaffold. Chitosan and its derivatives are, because even if lysozyme is present in an aqueous medium on the in vitro to degrade at a slower rate chitosan sponge is suitable for the present invention because the shape and size can be kept in a stable state during which the cells are cultured. Moreover, chitosan is not immune, resistant to microbial contamination, can be easily obtained by deacetylation of chitin, and glucosamine, which is a microbial degradation product of chitosan and chitosan, is not toxic. have.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 콜라겐-코팅된 생체적합성 스캐폴드를 이용하며, 이는 섬유아세포와 각질세포의 동시배양의 효율을 크게 증가시킨다. 본 명세서에서 생체적합성 스캐폴드와 연결되어 사용되는 용어 “콜라겐-코팅”은 콜라겐이 생체적합성 스캐폴드의 표면 및/또는 스캐폴드 두께의 전(全) 부분에 도포된 것을 의미한다. 즉, 스캐폴드의 기본적인 골격을 제조하는 과정에서 콜라겐이 사용되는 것이 아니라, 이미 기본적인 골격이 제작된 스캐폴드에 도포되는 것을 의미한다.According to a preferred embodiment of the present invention, collagen-coated biocompatible scaffolds are used, which greatly increases the efficiency of coculture of fibroblasts and keratinocytes. The term "collagen-coating" as used in connection with a biocompatible scaffold herein means that the collagen is applied to the surface of the biocompatible scaffold and / or the entire portion of the scaffold thickness. That is, collagen is not used in the process of preparing the scaffold's basic skeleton, but it means that the basic skeleton is already applied to the manufactured scaffold.

생체적합성 스캐폴드에 접종되는 섬유아세포 및 피부각질세포의 양은 특별히 제한되지 않으며, 일반적으로 1 x 102-1 x 108개의 세포를 접종한다.The amount of fibroblasts and keratinocytes inoculated into the biocompatible scaffold is not particularly limited and is generally inoculated with 1 × 10 2 -1 × 10 8 cells.

본 발명의 변형예에 따르면, 생체적합성 스캐폴드에 접종되는 세포는 섬유아세포 및 피부각질세포 이외에도 피부를 구성하는 다른 세포를 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 멜라닌세포, 미분화 지방세포, 지방조직-유래 간엽줄기세포, 혈관내피세포 및/또는 모낭-유래 미분화 세포를 포함할 수 있다.According to a modification of the present invention, the cells inoculated into the biocompatible scaffold may further include other cells constituting the skin in addition to fibroblasts and keratinocytes. For example, melanocytes, undifferentiated adipocytes, adipose tissue-derived mesenchymal stem cells, vascular endothelial cells and / or hair follicle-derived undifferentiated cells.

(b) 생체적합성 스캐폴드에 접종된 섬유아세포 및 피부각질세포의 배양단계 (b) Cultivation of fibroblasts and keratinocytes inoculated into the biocompatible scaffold

상기 단계에서 생체적합성 스캐폴드에 접종된 섬유아세포 및 피부각질세포를 공동으로 배양한다. 공동배양에 있어서, 적용되는 온도 및 대기 조건은 당업계에서 통상적으로 이용되는 조건을 그대로 적용할 수 있다. 예컨대, 공동배양 온도는 약 37℃, 대기 조건은 약 5% CO2로 할 수 있다.In this step, fibroblasts and keratinocytes inoculated in the biocompatible scaffold are co-cultured. In co-culture, the temperature and atmospheric conditions applied may be applied as it is commonly used in the art. For example, the coculture temperature may be about 37 ° C., and the atmospheric conditions may be about 5% CO 2 .

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 섬유아세포 및 피부각질세포의 공동배양은 다음의 서브-단계를 포함한다: (b-1) 상기 생체적합성 스캐폴드에 접종된 섬유아세포 및 피부각질세포를 액내배양 (submerge) 조건 하에서 배양하는 단계; 및 (b-2) 상기 배양된 섬유아세포 및 피부각질세포를 공기-건조 (air-dry) 조건에서 배양하는 단계.According to a preferred embodiment of the present invention, the co-culture of fibroblasts and keratinocytes comprises the following sub-steps: (b-1) Incubation of fibroblasts and keratinocytes inoculated into the biocompatible scaffold culturing under submerge conditions; And (b-2) culturing the cultured fibroblasts and keratinocytes under air-dry conditions.

접종된 섬유아세포 및 피부각질세포의 배양 조건은 공기 노출도에 따라 크게 3가지 조건을 선택할 수 있다: 공기-건조 (air-dry) 조건, 반-건조 (semi-dry) 조건 및 액내배양 (submerged) 조건.Culture conditions of inoculated fibroblasts and keratinocytes can be largely selected according to air exposure: air-dry conditions, semi-dry conditions and submerged cultures. ) Condition.

본 명세서에서 공기-건조 조건은 생체적합성 스캐폴드에 접종된 섬유아세포는 액내에 존재하고 피부각질세포가 공기 중에 완전히 노출된 상태를 의미한다 (참조: 도 7의 A).Air-drying conditions herein refer to a state in which fibroblasts inoculated into the biocompatible scaffold are present in the liquid and keratinocytes are completely exposed to the air (see FIG. 7A).

본 명세서에서 반-건조 조건은 생체적합성 스캐폴드에 접종된 섬유아세포 및 피부각질세포가 가능한 최소 높이의 배양액으로 덮여 있는 상태를 의미한다 (참조: 도 7의 B). 이 조건에서는 세포층 바로 위에 배앵액이 가능한 얇게 덮여 있게 되며, 세포층에 영향을 주는 요소들은 배양액과 공기를 통하여 작용을 하게 된다.Semi-drying conditions as used herein refer to a condition in which fibroblasts and keratinocytes inoculated in a biocompatible scaffold are covered with a culture medium of the minimum height possible (see FIG. 7B). In this condition, the vesicle is covered as thinly as possible just above the cell layer, and the elements affecting the cell layer act through the culture medium and the air.

본 명세서에서 액내배양 조건은 생체적합성 스캐폴드에 접종된 섬유아세포 및 피부각질세포가 가능한 최대 높이의 배양액으로 덮여 있는 상태를 의미한다 (참조: 도 7의 C). 이 조건에서는 세포층에 영향을 주는 요소들이 배양액을 통하여 작용을 하게 된다.Intracellular culture conditions herein refers to a state in which fibroblasts and keratinocytes inoculated in a biocompatible scaffold are covered with a culture medium of the maximum possible height (see FIG. 7C). In this condition, factors affecting the cell layer act through the culture medium.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면 초기 공동배양은 액내배양 조건 하에서 이루어지고, 후기 공동배양은 공기-건조 조건에서 이루어진다.초기 공동배양의 기간은 1-20일, 바람직하게는 2-10일, 보다 바람직하게는 3-9일, 가장 바람직하게는 6-7일이다. 후기 공동배양의 기간은 1-20일, 바람직하게는 2- 10일, 보다 바람직하게는 3-9일, 가장 바람직하게는 6-7일이다.As mentioned above, according to a preferred embodiment of the present invention the initial coculture is carried out under in-liquid culture conditions and the late co-culture is carried out under air-dry conditions. The duration of the initial co-culture is 1-20 days, preferably 2 -10 days, more preferably 3-9 days, most preferably 6-7 days. The period of late coculture is 1-20 days, preferably 2-10 days, more preferably 3-9 days, and most preferably 6-7 days.

공동배양시 이용되는 배지는, 당업계에서 동물세포의 배양에 통상적으로 이용되는 어떠한 것도 가능하다. 예를 들어, KGM, FGM, DMEM, MEM, F-12, RPMI 및 DMEM:F12의 3:1 혼합배지에 FBS가 첨가된 배지를 이용할 수 있다. 바람직하게는, 공동배양의 초기 배양 (액내배양 조건 하에서의 배양)은 KGM을 이용하여 실시하고, 후기 배양 (공기-건조 조건 하에서의 배양)은 DMEM:F12의 3:1 혼합배지에 10% FBS가 첨가된 배지를 이용하여 실시한다.The medium used in the co-culture may be any one commonly used in the culture of animal cells in the art. For example, a medium in which FBS is added to a 3: 1 mixed medium of KGM, FGM, DMEM, MEM, F-12, RPMI, and DMEM: F12 may be used. Preferably, initial culture of coculture (cultivation under in-liquid conditions) is carried out using KGM, and late culture (cultivation under air-dry conditions) is added with 10% FBS to a 3: 1 mixed medium of DMEM: F12. Using the prepared medium.

한편, 본 발명은 콜라겐이 코팅된 생체적합성 스캐폴드뿐만 아니라, 콜라겐이 코팅되지 않은 생체적합성 스캐폴드에도 적용된다. 본 발명이 콜라겐 비코팅-스캐폴드에 적용되는 경우에는, 바람직하게는 우선적으로 섬유아세포를 접종하고 어느 정도 배양한 후에 피부각질세포를 접종하여 공동배양한다. 이러한 변형예에따르면, 본 발명은 (ⅰ) 섬유아세포를 생체적합성 스캐폴드에 접종하고 배양하는 는 단계; (ⅱ) 피부각질세포를 상기 스캐폴드에 접종하는 단계; (ⅲ) 상기 접종된 섬유아세포 및 피부각질세포를 공동배양하는 단계를 포함한다. 상기 단계 (ⅰ)의 배양은 액내 배양이 바람직하다. 액내배양 기간은 1-20일, 바람직하게는 2-10일, 보다 바람직하게는 3-9일, 가장 바람직하게는 6-7일이다. 상기 단계 (ⅱ)의 배양은 초기에는 액내배양이 바람직하고, 후기에는 공기-건조 조건에서 실시하는 것이 바람직하다. 초기 공동배양의 기간은 1-20일, 바람직하게는 2-10일, 보다 바람직하게는 3-9일, 가장 바람직하게는 6-7일이다. 후기 공동배양의 기간은 1-20일, 바람직하게는 2-10일, 보다 바람직하게는 3-9일, 가장 바람직하게는 6-7일이다.Meanwhile, the present invention is applied not only to biocompatible scaffolds coated with collagen but also to biocompatible scaffolds not coated with collagen. When the present invention is applied to the collagen uncoated scaffold, it is preferably inoculated with fibroblasts and cultured to some extent and then co-cultured with keratinocytes. According to this variant, the present invention comprises the steps of (i) inoculating and culturing fibroblasts into a biocompatible scaffold; (Ii) inoculating the keratinocytes into the scaffold; (Iii) co-culturing the inoculated fibroblasts and the keratinocytes. The culture of step (iii) is preferably in solution culture. The incubation period is 1-20 days, preferably 2-10 days, more preferably 3-9 days, and most preferably 6-7 days. The culture of step (ii) is preferably carried out in liquid culture at the beginning, and is preferably carried out in air-drying conditions. The period of initial coculture is 1-20 days, preferably 2-10 days, more preferably 3-9 days, most preferably 6-7 days. The period of late coculture is 1-20 days, preferably 2-10 days, more preferably 3-9 days, and most preferably 6-7 days.

상기한 과정을 통해 생체적합성 스캐폴드에서 배양한 결과, 섬유아세포 및 피부각질세포의 배양 효율이 매우 우수할 뿐만 아니라, 피부각질세포는 스캐폴드의 상부쪽으로 이동되어 위치하는 데, 이러한 배양 결과는 본 발명의 방법에 의해 형성된 피부각질세포-섬유아세포-스캐폴드 복합체가 피부 대체물로서 매우 유용하게 이용될 수 있음을 보여주는 것이다.As a result of culturing in the biocompatible scaffold through the above process, not only the cultivation efficiency of fibroblasts and keratinocytes is very excellent, but also keratinocytes are moved to the upper side of the scaffold. It is shown that the keratinocyte-fibroblast-scaffold complex formed by the method of the invention can be very usefully used as a skin substitute.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 생체적합성 스캐폴드, 섬유아세포 및 피부각질세포로 이루어져 있으며, 상기의 공동 배양방법에 의해 제조된 인공피부 대체물을 제공한다. According to another aspect of the present invention, the present invention comprises a biocompatible scaffold, fibroblasts and keratinocytes, and provides an artificial skin substitute prepared by the co-culture method.

본 발명의 인공피부 대체물은 상술한 공동 배양방법에 의해 제조되기 때문에, 이 둘 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.Since the artificial skin substitute of the present invention is prepared by the co-culture method described above, the common content between the two is omitted in order to avoid excessive complexity of the present specification.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 인공피부 대체물은 액내배양 (submerge) 조건 하에서의 배양과 공기-건조 (air-dry) 조건 하에서의 배양으로 실시되는 상술한 본 발명의 방법에 따라 제조된 것이고, 피부각질세포는 상기 스캐폴드의 상부에 위치해 있는 것이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the artificial skin substitute of the present invention is prepared according to the method of the present invention described above, which is carried out by culturing under submerge conditions and culturing under air-dry conditions. The keratinocytes are located on top of the scaffold.

본 발명의 인공피부 대체물은 피부결함을 치료할 수 있는 충분한 양의 섬유아세포 및 피부각질세포를 포함하며, 피부각질세포가 상부에 위치해 있는 3-차원 구조를 가지기 때문에 인공피부 대체물로서 매우 유용하다.The artificial skin substitute of the present invention contains a sufficient amount of fibroblasts and keratinocytes to treat skin defects, and is very useful as an artificial skin substitute because it has a three-dimensional structure in which the keratinocytes are located on top.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 생체적합성 스캐폴드의 표면에 콜라겐이 코팅된 콜라겐-코팅 생체적합성 스캐폴드를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a collagen-coated biocompatible scaffold coated with collagen on the surface of the biocompatible scaffold.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 생체적합성 스캐폴드는 키토산, 글리코스아미노글리칸, 젤라틴, 하이드록시애퍼타이트, 폴리-d,l-락트산, 폴리-L-락트산, 폴리글리콜산, 혼합 d,l-락트산과 글리콜산의 공중합체, L-락트산과 글리콜산의 공중합체, 코폴리옥살레이트, 폴리카프로락톤, 폴리(락트산-카프로락톤), 폴리(글리콜산-카프로락톤),히아루론산(hyaluronic acid) 및 그의 유도체, 키틴, 키토산, 알지네이트(alginate), 피브로넥틴, 폴리안히드라이드 (polyanhydride), 폴리오르쏘에스터(polyorthoesters), 폴리우레탄(polyurethane) 및 카제인으로 구성된 군으로부터 선택된다. 본 발명의 보다 바람직한 구현예에 따르면, 상기 생체적합성 스캐폴드는 키토산이며, 가장 바람직하게는 중화 키토산 스폰지이다.According to a preferred embodiment of the invention, the biocompatible scaffold is chitosan, glycosaminoglycans, gelatin, hydroxyapatite, poly-d, l-lactic acid, poly-L-lactic acid, polyglycolic acid, mixed d , l-lactic acid and glycolic acid copolymer, L-lactic acid and glycolic acid copolymer, copolyoxalate, polycaprolactone, poly (lactic acid-caprolactone), poly (glycolic acid-caprolactone), hyaluronic acid (hyaluronic acid) acid) and derivatives thereof, chitin, chitosan, alginate, fibronectin, polyanhydride, polyorthoesters, polyurethane and casein. According to a more preferred embodiment of the invention, the biocompatible scaffold is chitosan, most preferably a neutralizing chitosan sponge.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 콜라겐-코팅 생체적합성 스캐폴드는 섬유아세포 및 피부각질세포의 공동배양에 이용되는 것이다.In a preferred embodiment of the invention, the collagen-coated biocompatible scaffold is used for coculture of fibroblasts and keratinocytes.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention. .

실시예Example

실험방법Experiment method

1. 인체 진피 섬유아세포 (Human Dermal Fibroblast)의 배양1. Culture of Human Dermal Fibroblast

수술 직후 얻은 피부 조직을 5% PS 가 포함된 PBS (phosphate buffered saline)로 10 회 이상 세척하고 대부분의 지방조직을 가위로 제거하였다. 조직을 2 mm 단위로 절편을 만들고 4℃에서 10 유닛의 디스파아제 (dispase, Roche, Mannheim, 독일))를 16시간 처리하여 상피 세포층을 분리한 후, 37℃에서 2시간 동안 0.35%의 콜라게나아제 (collagenase, Roche, Mannheim, 독일)를 처리하여 진피 세포층에 분포하는 섬유아세포를 단일세포로 분리해냈다. 섬유아세포를 FGM-2 [섬유아세포 배지(Cambrex, walkersville, MD, USA)에 2% FBS, 1 ng/㎖ hFGF-B (human basic fibroblast growth factor), 5 ㎍/㎖ 인슐린, 0.1% 젠타마이신, 암포테리신 B]에서 배양하였다.      Skin tissues obtained immediately after surgery were washed at least 10 times with phosphate buffered saline (PBS) containing 5% PS and most of the adipose tissue was removed with scissors. Sections were cut into 2 mm tissues and treated with 10 units of dispase (dispase, Roche, Mannheim, Germany) at 4 ° C for 16 hours to separate epithelial cell layers, followed by 0.35% cola at 37 ° C for 2 hours. Genomes (collagenase, Roche, Mannheim, Germany) were treated to separate the fibroblasts distributed in the dermal layer into single cells. Fibroblasts were placed in FGM-2 [Fibroblast medium (Cambrex, walkersville, MD, USA) in 2% FBS, 1 ng / ml hFGF-B (human basic fibroblast growth factor), 5 μg / ml insulin, 0.1% gentamicin, Cultured in amphotericin B].

2. 인체 2. human body 피부각질세포(keratinocyte)의Of keratinocytes 배양 culture

절제된 조직을 5% PS 가 포함된 PBS로 8 회 이상 세척하여 응고된 혈액과 오염물들이 제거되도록 하였다. 이 과정에서 진피 쪽의 혈관과 지방층을 가능한 깨끗이 제거하고, 조직을 5 mm 정도로 잘게 절단하였다. 절단된 조직을 50 ㎖ 원심튜브에 옮긴 후, 트립신 용액 (0.125% trypsin : versene = 1 : 1) 10 ㎖를 첨가한 후, 마그네틱 바를 이용하여 실온에서 1시간동안 물리적인 자극(100 rpm)을 주어 피부각질세포가 떨어져 나오도록 하였다. 트립신 용액에 40 ㎖의 PBS를 첨가하여 1,200 rpm, 4℃에서 5분간 원심분리 한 후, 상등액을 제거하였다. 피부각질세포 침전물에 20% FBS 가 포함된 KGM [keratinocyte growth media: 피부각질세포 배양액 (Cambrex, walkersville, MD, USA) 0.4% BPE (bovine pituitary extract), 0.1 ng/㎖ hEGF (human epithelial growth facotr), 5 ㎍/㎖ 인슐린, 0.5 ㎍/㎖ 하이드로코티손, 0.1% 젠타마이신, 암포테리신 B] 10 ㎖ 를 첨가하여 원심분리(1,200 rpm, 4℃, 5분간)하였다. 원심분리가 끝난 후, 상층액을 제거한 원심튜브에 1-4 ㎖ 의 새로운 KGM 배지를 넣어 세포를 단일화하였다. 세포수를 계산하여 0.1 mg/㎖ 콜라겐 IV (Sigma, Saint Louis, Missouri, USA)가 코팅된 10 cm의 배양접시 한 개당 3-5 x 105 개의 세포수가 되도록 분주하였다.The excised tissue was washed at least eight times with PBS containing 5% PS to remove coagulated blood and contaminants. In the process, the blood vessels and fat layer on the dermis were removed as cleanly as possible, and the tissue was cut finely to about 5 mm. The cut tissues were transferred to a 50 ml centrifuge tube, and then 10 ml of trypsin solution (0.125% trypsin: versene = 1: 1) was added, followed by physical stimulation (100 rpm) for 1 hour at room temperature using a magnetic bar. The keratinocytes come off. 40 ml of PBS was added to the trypsin solution, followed by centrifugation at 1,200 rpm and 4 ° C. for 5 minutes, and the supernatant was removed. KGM (keratinocyte growth media) containing 20% FBS in keratinocyte sediment (Cambrex, walkersville, MD, USA) 0.4% bovine pituitary extract (BPE), 0.1 ng / ml hEGF (human epithelial growth facotr) , 5 μg / ml insulin, 0.5 μg / ml hydrocortisone, 0.1% gentamycin, amphotericin B] 10 ml were added and centrifuged (1,200 rpm, 4 ° C., 5 minutes). After the centrifugation, 1-4 ml of fresh KGM medium was added to the centrifuge tube from which the supernatant was removed to unify the cells. The cell counts were calculated and dispensed to 3-5 x 10 5 cell numbers per 10 cm culture dish coated with 0.1 mg / ml collagen IV (Sigma, Saint Louis, Missouri, USA).

3. 키토산 3. Chitosan 스캐폴드Scaffold I의 제작 I made

부피 1 L을 기준으로 1.5% 키토산 (15 g), 1% 아세트산 (10 ㎖) 그리고 멸균 증류수를 넣어 제작 원료를 만들어 상온에서 12시간 정도 쉐이킹 하였다. 만들어진 용액을 유리 필터로 여과한 후 용액의 기포를 제거하기 위해서 4℃ 냉장고에서 하룻밤 동안 보관하였다. 몰드 (9× 11 ㎝)에, 상기 지지체 원료를 35 g 붓고 평평하게 골고루 몰드에 퍼지도록 한 다음, -80℃ 냉동고에서 하룻밤 동안 급속 동결시킨 후, 냉동고에서 꺼내 -70℃ 진공 5 torr인 동결건조기에 넣어 24시간 동안 건조시켰다. 지지체에 잔류하는 아세트산이 없도록 하기 위해, 알코올 세척을 하였다. 100% 알코올로 1시간씩 세척 2회, 70% 알코올로 1시간씩 세척 2회, 50% 알코올로 1시간씩 세척 2회 후 알코올 제거를 위해 3차 증류수로 1시간 세척하고, 증류수를 교체한 후 하룻밤 동안 놓아두었다. 이어, 3차 증류수로 교체하고, 30분 세척 후 -80℃ 냉동고에 하룻밤 동안 보관하여 급속 동결시켰다. 그런 다음, 냉동고에서 꺼내 -70℃, 진공 5 torr인 동결건조기에 넣어 24시간 동안 건조시켜 최종적으로 키토산 스캐폴드를 제조하였다.1.5% chitosan (15 g), 1% acetic acid (10 mL) and sterile distilled water were added based on the volume of 1 L to prepare a raw material, which was shaken at room temperature for about 12 hours. The resulting solution was filtered through a glass filter and stored overnight in a 4 ° C. refrigerator to remove bubbles. In a mold (9 × 11 cm), 35 g of the support material is poured into a flat, evenly spread mold, and then rapidly frozen in a -80 ° C. freezer overnight, and then taken out of the freezer at -70 ° C. vacuum to 5 torr. And dried for 24 hours. Alcohol washing was performed to ensure no acetic acid remained on the support. Wash twice with 100% alcohol for 1 hour, wash twice with 70% alcohol for 1 hour, wash twice with 50% alcohol for 1 hour, and then wash with tertiary distilled water for 1 hour to remove alcohol. Then left for one night. Subsequently, the mixture was replaced with tertiary distilled water, washed for 30 minutes, and stored in a -80 ° C. freezer overnight to rapidly freeze. Then, it was taken out of the freezer and put into a freeze dryer of -70 ℃, vacuum 5 torr for 24 hours to prepare a chitosan scaffold finally.

4. 키토산 4. Chitosan 스캐폴드Scaffold II의 제작 II production

본 발명자들의 대한민국 특허 제298846호에 개시된 방법에 따라 중화 키토산 스폰지를 제작하였다.A neutralized chitosan sponge was prepared according to the method disclosed in Korean Patent No. 298846 of the present inventors.

5. 키토산 5. Chitosan 스캐폴드의Scaffold 타입 I 콜라겐에 의한 코팅 Coating with Type I Collagen

60% 알코올에 실험에 필요한 크기의 지지체(상기에서 제조된 키토산 스캐폴드)를 넣고 귀지용 솜으로 키토산 지지체를 살살 눌러 기포를 제거해 지지체에 알코올이 완전히 스며들게 하였다. 이어, 1-2시간 동안 상온에서 방치 후 흡착지 (kimwipes)를 이용 알코올을 제거하였다. 그런 다음, 클린 벤치 안에서 0.3% 타입 I 콜라겐 (Vitrogen)을 PBS로 현탁하여 0.1%로 만든 후, 키토산 지지체와 혼합하고 4℃에서 2시간 동안 쉐이킹 하였다. 코팅된 키토산 지지체를 페트리 디쉬에 잘 펴서 -80℃ 냉동고에 하룻밤 동안 보관하여 급속 동결시킨 다음, 냉동고에서 꺼내 -70℃, 진공 5 torr인 동결건조기에 넣고 24시간 동안 건조시켰다. 동결건조 된 콜라겐-코팅 키토산 지지체를 4℃에서 보관 하거나 또는 UV 처리 후 PBS에 적신 뒤 배지에 3-4일 동안 함침시킨 다음 실험에 사용하였다.The support (size of chitosan scaffold prepared above) in the size required for the experiment was added to 60% alcohol, and the chitosan support was gently pressed with an ear wax to remove bubbles to allow alcohol to completely infiltrate the support. Subsequently, after leaving at room temperature for 1-2 hours, alcohol was removed using kimwipes. Then, 0.3% type I collagen (Vitrogen) in a clean bench was suspended in PBS to make 0.1%, then mixed with the chitosan support and shaken at 4 ° C for 2 hours. The coated chitosan scaffold was well spread in a Petri dish and stored in a -80 ° C. freezer overnight to rapidly freeze, and then taken out of the freezer and placed in a freeze dryer of -70 ° C. and a vacuum of 5 torr, and dried for 24 hours. The lyophilized collagen-coated chitosan scaffold was stored at 4 ° C. or soaked in PBS after UV treatment and impregnated in the medium for 3-4 days before use in experiments.

콜라겐 코팅 여부를 확인하기 위하여, 타입 I 콜라겐에 대한 면역조직화학 염색을 실시하였다. 도 8에서 확인할 수 있듯이, 콜라겐은 키토산 스캐폴드의 표면 및 끝면뿐만 아니라, 스캐폴드 두께의 중간 부분에도 코팅되어 있음을 알 수 있다.In order to confirm the collagen coating, immunohistochemical staining was performed on type I collagen. As can be seen in Figure 8, it can be seen that the collagen is coated not only on the surface and the end face of the chitosan scaffold, but also on the middle portion of the scaffold thickness.

키토산 Chitosan 스캐폴드(chitosan scaffold)에In the chitosan scaffold 세포 접종과 배양 Cell Inoculation and Culture

상기 실험방법 4에서 제조된 키토산 스캐폴드 또는 콜라겐-코팅된 실험방법 4의 키토산 스캐폴드를 8 mm 생검 펀치로 자른 후, FGM-2 배지에 한 시간 동안 담가두어 충분히 세척하였다. 8 mm 키토산 스캐폴드에 흡수된 배지를 거의 제거한 후, 섬유아세포와 피부각질세포 현탁액을 접종하여 흡수되게 하였다. 세포를 혼합 접종하여 7일간 37℃, 5% CO2에서 섬유아세포만 접종한 경우는 FGM-2 배지에서 피부각질세포를 혼합 접종한 경우에는 KGM 배지에서 배양하였다. 콜라겐 코팅이 된 경우에는 1, 5, 10, 50 x 103 개의 섬유아세포만을 접종하거나, 5 x 104 개의 섬유아세포와 3 x 105 개의 피부각질세포를 혼합 접종하여 7일간 배양하였다. 피부 각질세포를 혼합한 경우에는 7일간 배양액에 잠기도록 액내배양 (Submerged culture)하고, 키토산 스캐폴드의 실리콘 막을 벗겨 제거하고 밀리셀 (millicell)에 옮긴 후 E-배지 [10% FBS, DMEM(dulbecco's modified eagle medium):F-12(nutrient mixture)를 3:1로 혼합한 배지]에서 다시 7일간 공기-건조 (air-dry) 조건 하에서 배양하였다. 액내배양 하는 동안 섬유아세포만 접종한 군은 FGM-2 배지에서 배양하였으며, 피부각질세포를 혼합한 군은 KGM 배지에서 배양하였다.The chitosan scaffold prepared in Experimental Method 4 or the collagen-coated chitosan scaffold of Experimental Method 4 was cut with an 8 mm biopsy punch, and then immersed in FGM-2 medium for 1 hour to be sufficiently washed. After nearly removing the absorbed medium in the 8 mm chitosan scaffold, fibroblasts and keratinocyte suspensions were inoculated to allow absorption. Cells were inoculated and inoculated with fibroblasts at 37 ° C. and 5% CO 2 for 7 days, and then cultured in KGM medium when inoculated with keratinocytes in FGM-2 medium. In the case of collagen coating, only 1, 5, 10, 50 x 10 3 fibroblasts were inoculated, or 5 x 10 4 fibroblasts and 3 x 10 5 skin keratinocytes were inoculated and cultured for 7 days. If skin keratinocytes are mixed, submerged culture for 7 days to submerge in culture, peel off the silicon membrane of chitosan scaffold, transfer to millicell, and then remove E-medium [10% FBS, DMEM (dulbecco's). modified eagle medium): F-12 (nutrient mixture) 3: 1 mixed medium] was incubated for 7 days again under air-dry (air-dry) conditions. The group inoculated only with fibroblasts during the incubation was cultured in FGM-2 medium, and the keratinocyte mixed group was cultured in KGM medium.

ABC 법을 이용한 Using ABC method PCNAPCNA , , 바이메틴Bimethine , 판-, Plate 사이토케라틴Cytokeratin 조직염색 Tissue staining

파라핀 블록을 4 μm 두께로 박절한 후 건조시켜 파라핀 절편을 제작하였다. 탈파라핀 과정을 위해서 자일렌 (xylene)에서 5분간 3번, 100% 에탄올에서 2분간 3번, 90% 에탄올에서 1분간 1번, 80% 에탄올에서 1분간 1번, 70% 에탄올에서 1분간 1번 반응시킨 후, PBS에서 10분간 세척하였다. 전 처리 과정을 위해서 0.5% 과산화수소를 포함한 메탄올에서 10분간, 0.3% PBST (Tween 20이 0.05% 함유된 PBS)에서 5분간, 100℃로 끓인 0.01 M 소듐 시트레이트 용액에서 10분간 반응시켰다. 비 특이적인 단백질의 반응을 억제하기 위해서 PBS에 1% 노말 블로킹 혈청 (normal blocking serum)을 혼합한 용액에서 30분간 반응시켰다. 바이멘틴 (vimentin : Dako, Carpinteria, CA, 미국), 판사이토케라틴 (pancytokeratin: Dako, Carpinteria, CA, 미국), PCNA (proliferating cell nuclear antigen: (Dako, Carpinteria, CA, 미국)에 대한 일차항체(Primary Antibody)를 각각 1% 노말 블로킹 혈청에 혼합하여 40분간 반응시킨 후 바이오틴이 붙어있는 유니버설 이차항체 (Universal Secondary Antibody, Vector, Burlingame, CA, 미국)를 35분간 반응시켰다. 스트렙타비딘이 부착된 스트렙타비딘 호스래디쉬 퍼옥시다아제 (streptavidin-conjugated horseradish peroxidase, Vector, Burlingame, CA, 미 국)를 30분간 반응 시켰다. 발색제로는 DAB (Diaminobenzidine : Dako, Carpinteria, CA, 미국)용액에 3.5% 과산화수소와 니켈을 혼합하여 사용하였다. 카운터염색 (Counterstain)으로는 패스트 레드 (fast red, Sigma, Saint Louis, MO, USA)를 사용하였다. 70% 에탄올에 1초간 10번, 80% 에탄올에 1초간 10번, 90% 에탄올에 1초간 10번, 100% 에탄올에 1분간 2번, 자일렌에 3분간 3번 반응 시킨 후, 마운틴 (mounting)용액으로 마운팅 하였다.Paraffin blocks were cut to 4 μm thickness and dried to prepare paraffin sections. 3 times for 5 minutes in xylene, 2 minutes in 100% ethanol, 1 minute in 90% ethanol, 1 minute in 80% ethanol, 1 minute in 70% ethanol for the deparaffinization process After the reaction, it was washed for 10 minutes in PBS. For the pretreatment, the reaction was performed for 10 minutes in methanol containing 0.5% hydrogen peroxide, 5 minutes in 0.3% PBST (PBS containing 0.05% of Tween 20), and 10 minutes in a 0.01 M sodium citrate solution boiled at 100 ° C. In order to inhibit the reaction of non-specific proteins, the reaction was performed for 30 minutes in a solution in which 1% normal blocking serum was mixed with PBS. Primary antibodies to vimentin (Dako, Carpinteria, CA, USA), pancytokeratin (Pancytokeratin: Dako, Carpinteria, CA, USA), PCNA (proliferating cell nuclear antigen: (Dako, Carpinteria, CA, USA) Each primary antibody was mixed with 1% normal blocking serum and allowed to react for 40 minutes, followed by reaction of biotin-attached universal secondary antibody (Universal Secondary Antibody, Vector, Burlingame, CA, USA) for 35 minutes. Streptavidin horseradish peroxidase (Vector, Burlingame, CA, USA) was reacted for 30 minutes, and as a colorant, 3.5% hydrogen peroxide in DAB (Diaminobenzidine: Dako, Carpinteria, CA, USA) solution was used. And nickel were mixed in. Counterstain was used as fast red (Sigma, Saint Louis, MO, USA) 10 times in 70% ethanol for 10 seconds and 10 seconds in 80% ethanol. Times, 90% After reacting 10 times in ethanol for 1 second, 2 minutes in 100% ethanol for 2 minutes, and 3 minutes in xylene for 3 minutes, it was mounted with a mountain solution.

H & E 염색H & E Dyeing

파라핀 블록을 4 μm 두께로 박절한 후 건조시켜 파라핀 절편을 제작하였다. 탈파라핀과정을 위해 자일렌에서 5분간 3번, 100% 에탄올에서 2분간 3번, 90%에탄올에서 1분간 1번, 80% 에탄올에서 1분간 1번, 70% 에탄올에서 1분간 1번 반응시킨 후, 흐르는 물에 10분간 세척하였다. 헤마토자일린 (Hematoxylin) 염색액에 10분간 반응 시킨 후 흐르는 물에 3분간 세척하고 에오신 (Eosin) 염색액에 10분간 반응시킨 후, 흐르는 물에 에오신 염색액이 나오지 않을 때가지 세척하였다. 70% 에탄올에 1초간 10 번, 80% 에탄올에 1초간 10번, 90% 에탄올에 1초간 10번, 100% 에탄올에 1분간 2번, 자일렌에 3분간 3번 반응 시킨 후, 마운팅 용액으로 마운팅 하였다.Paraffin blocks were cut to 4 μm thickness and dried to prepare paraffin sections. For deparaffinization, the reaction was carried out three times for 5 minutes in xylene, three times for two minutes in 100% ethanol, once for one minute in 90% ethanol, once for one minute in 80% ethanol, and once for one minute in 70% ethanol. Then, it was washed with running water for 10 minutes. After reacting with hematoxylin stain for 10 minutes, washing with running water for 3 minutes, reacting with Eosin staining solution for 10 minutes, and washing with running water until no eosin stain was released. 10 times in 70% ethanol for 1 second, 10 times in 80% ethanol for 1 second, 10 times in 90% ethanol for 1 second, 2 times for 1 minute in 100% ethanol, 3 minutes in xylene, and then Mounting.

키토산 Chitosan 스캐폴드Scaffold ( ( chitosanchitosan scaffold)에 섬유아세포와  fibroblasts in the scaffold) 피부각질세포의Keratinocyte 시간차 접종과 배양 Timed inoculation and culture

키토산 스캐폴드를 10 mm 생검 펀치로 자른 후, FGM-2 배지에 한 시간 동안 담가두어 충분히 세척하였다. 본 실험에서 이용된 키토산 스캐폴드는 상기 실험방법 3에서 제조된 키토산 스캐폴드로서 콜라겐 코팅이 되지 않은 것이다. 10 mm 키토산 스캐폴드에 흡수된 배지를 거의 제거한 후, 섬유아세포를 cm2 당 7 x 105개 접종하여 흡수되게 하였다. 37℃, 5% CO2, 인큐베이터에서 7일간 FGM-2 배양액에서 잠기도록 액내배양 (Submerged culture)하고, 키토산 스캐폴드의 실리콘 막을 벗겨 제거하고 밀리셀 (millicell)에 옮긴 후 1 x 106개의 피부각질세포를 스캐풀드 위쪽에 접종하였다. 37℃, 5% CO2, 인큐베이터에서 7일간 E-배지 [10% FBS, DMEM(Dulbecco's modified eagle medium): F-12(nutrient mixture)를 3:1로 혼합한 배지]에서 다시 잠기도록 액내배양(Submerged culture)하고, 7일간 같은 배지에서 공기-건조 (air-dry) 조건 하에서 배양하였다. Chitosan scaffolds were cut with a 10 mm biopsy punch and then immersed in FGM-2 medium for 1 hour to wash thoroughly. The chitosan scaffold used in this experiment is a chitosan scaffold prepared in Experimental Method 3 without collagen coating. After nearly removing the absorbed media on the 10 mm chitosan scaffold, fibroblasts were inoculated by inoculation with 7 × 10 5 per cm 2 . Submerged culture for 7 days submerged in FGM-2 culture in 37 ° C., 5% CO 2 , incubator, stripped off the silicon membrane of chitosan scaffold, transferred to millicell, and then 1 × 10 6 skins Keratinocytes were seeded on top of the scaffold. Incubate for 7 days in an incubator at 37 ° C., 5% CO 2 , incubated again in 10% FBS, DMEM (Dulbecco's modified eagle medium) medium containing F-12 (nutrient mixture) 3: 1 (Submerged culture) and incubated in the same medium under air-dry conditions for 7 days.

실험결과Experiment result

키토산 Chitosan 스캐폴드에서On the scaffold 인체 진피 섬유아세포의 증식 및 생존 Proliferation and Survival of Human Dermal Fibroblasts

키토산 스캐폴드의 사용에 의한 3차원 배양 (three dimensional culture)에서 인체 진피 섬유아세포가 생존하고 증식할 수 있는지 확인하였다. 인체 진피 섬유 아세포는 타입 I 콜라겐을 코팅한 키토산 스캐폴드의 경우 8 mm 직경의 환형 스캐폴드 각각에 1 x 103, 5 x 103, 10 x 103, 50 x 103 의 농도로 접종되었고, 타입 I 콜라겐을 코팅하지 않은 키토산 스캐폴드의 경우 8 mm 직경의 환형 스캐폴드 각각에 1 x 106, 3 x 106, 6 x 106, 10 x 106 농도로 접종되었다. 접종 후 인체 진피 섬유아세포는 FGM-2 배지를 이용하여 7일 동안 일반적인 세포배양조건에서 배양되었다. 키토산 스캐폴드에서 인체 진피 섬유아세포의 생존과 증식을 확인하기 위하여 헤마토자일린/에오신 염색 (H/E 염색) 및 섬유아세포 표지 단백질인 바이멘틴에 대한 면역조직화학반응 (immunohistochemistry)을 수행하였다. It was confirmed that human dermal fibroblasts can survive and proliferate in three dimensional culture by use of chitosan scaffold. Human dermal fibroblasts were inoculated at a concentration of 1 x 10 3 , 5 x 10 3 , 10 x 10 3 , 50 x 10 3 in each of the 8 mm diameter annular scaffolds for type I collagen-coated chitosan scaffolds, Chitosan scaffolds that were not coated with type I collagen were inoculated at concentrations of 1 × 10 6 , 3 × 10 6 , 6 × 10 6 , 10 × 10 6 to each of the 8 mm diameter annular scaffolds. After inoculation, human dermal fibroblasts were cultured under normal cell culture conditions for 7 days using FGM-2 medium. In order to confirm the survival and proliferation of human dermal fibroblasts in chitosan scaffolds, hematoxylin / eosin staining (H / E staining) and immunohistochemistry for the fibroblast marker protein, bimentin, were performed.

인체 진피 섬유아세포는 타입 I 콜라겐을 코팅한 키토산 스캐폴드와 코팅하지 않은 키토산 스캐폴드에서의 세포 접종 농도에 비례하여 증식되었다 (도 1 및 도 2 ). 이러한 결과는 키토산 스펀지는 인체 진피 섬유아세포의 3-D 배양에 있어서 적당한 스캐폴드임을 보여준다.Human dermal fibroblasts proliferated in proportion to cell inoculation concentrations in type I collagen coated chitosan scaffolds and uncoated chitosan scaffolds (FIGS. 1 and 2). These results show that chitosan sponges are suitable scaffolds for 3-D culture of human dermal fibroblasts.

키토산 Chitosan 스캐폴드에서의On the scaffold 인체 진피 섬유아세포 및 인체  Human dermal fibroblast and human body 피부각질세포의Keratinocyte 증식과 생존 Proliferation and Survival

인체 각질세포와 혼합하지 않은 인체 진피 섬유아세포뿐만 아니라, 인체 진피 섬유아세포와 피부각질세포의 혼합물 또한 키토산 스캐폴드를 이용한 3-D 배양에서 생존하고 증식할 수 있는지 살펴보았다. 섬유아세포와 피부각질세포를 타입 I 콜라겐이 코팅된 8 mm 직경의 원형 키토산 스캐폴드에 각각 5 x 104와 3 x 105 의 농도로 접종하였다 (도 4). 타입 I 콜라겐이 코팅되지 않은 경우에는 8 mm 직경의 원형 키토산 스캐폴드에 섬유아세포와 피부각질세포를 각각 1 x 107 및 3 x 105 의 농도로 접종하였다 (도 3). 접종 후, 세포들은 7일 동안 FGM-2 배지를 이용하여 액내배양 되었다. 피부각질세포를 분화시키기 위하여, 세포들은 다시 7일 동안 공기-건조 상태에서 배양되었다. We investigated whether human dermal fibroblasts and mixtures of human dermal fibroblasts and keratinocytes not mixed with human keratinocytes can survive and proliferate in 3-D culture using chitosan scaffold. Fibroblasts and keratinocytes were inoculated into type I collagen-coated 8 mm diameter circular chitosan scaffolds at concentrations of 5 × 10 4 and 3 × 10 5 , respectively (FIG. 4). When the type I collagen was not coated, fibroblasts and keratinocytes were inoculated into 8 mm diameter circular chitosan scaffolds at concentrations of 1 × 10 7 and 3 × 10 5 , respectively (FIG. 3). After inoculation, cells were cultured in FGM-2 medium for 7 days. To differentiate the keratinocytes, the cells were again incubated in air-dried for 7 days.

첫째로, 키토산 스캐폴드에서 세포의 생존과 증식을 확인하기 위하여 H/E 염색과 PCNA에 대한 면역조직화학반응을 실시하였다. 두 번째로, 섬유아세포의 표지단백질인 바이멘틴 또는 피부각질세포의 표지단백질인 판-사이토케라틴에 대한 면역조직화학반응을 실시하여 배양된 세포가 섬유아세포인지 피부각질세포인지를 입증하였다. H/E 염색과 PCNA에 대한 면역조직화학반응에서 살펴보면 세포들은 타입 I 콜라겐이 코팅되거나 코팅되지 않은 키토산 스캐폴드 모두에서 잘 증식되었다 (도 3 및 도 4).First, H / E staining and immunohistochemistry for PCNA were performed to confirm cell survival and proliferation in chitosan scaffolds. Second, immunohistochemical reactions were performed on bimentin, a marker protein of fibroblasts, or plate-cytokeratin, a marker protein of keratinocytes, to verify whether the cultured cells were fibroblasts or keratinocytes. In H / E staining and immunohistochemistry for PCNA, cells proliferated well in both type I collagen coated and uncoated chitosan scaffolds (FIGS. 3 and 4).

그 후, 키토산 스캐폴드에서 증식하는 세포를 동정하기 위하여 면역조직화학반응을 행하였다. 타입 I 콜라겐으로 코팅되지 않은 키토산 스캐폴드의 경우에는, 대부분이 바이멘틴 포지티브(+)세포이고 판-사이토케라틴 네거티브(-)세포였다 (도 3 및 도 5). 그러나 타입 I 콜라겐이 코팅된 키토산 스캐폴드에서는 바이멘틴 포지티브(+)세포와 판-사이토케라틴 포지티브(+)세포를 모두 관찰할 수 있었다 (도 4 및 도 6). 이러한 결과는 타입 I 콜라겐이 코팅된 키토산 스캐폴드가 섬유아세포와 피부각질세포의 공동 배양에 특히 바람직하다는 것을 보여준다.Thereafter, immunohistochemical reactions were performed to identify cells proliferating in the chitosan scaffold. For chitosan scaffolds that were not coated with type I collagen, most were bimentin positive (+) cells and plate-cytokeratin negative (−) cells (FIGS. 3 and 5). However, in type I collagen-coated chitosan scaffolds, both bimentin positive (+) cells and plate-cytokeratin positive (+) cells could be observed (FIGS. 4 and 6). These results show that type I collagen coated chitosan scaffolds are particularly preferred for co-culture of fibroblasts and keratinocytes.

또한, 놀랍게도, 피부각질세포, 판-사이토케라틴 포지티브(+)세포는 공기-건조 조건을 준 경우 스캐폴드의 상부쪽으로 이동되었다(도 6의 패널 D). 이러한 각질세포의 이동은 피부 대체물로서의 사용 가능성을 더욱 명확하게 보여준다.In addition, surprisingly, keratinocytes, plate-cytokeratin positive (+) cells migrated to the top of the scaffold given air-drying conditions (Panel D of FIG. 6). This migration of keratinocytes more clearly shows its potential as a skin substitute.

키토산 Chitosan 스캐폴드에서On the scaffold 섬유아세포와  Fibroblasts and 피부각질세포의Keratinocyte 시간차 접종과 공동배양 Timed vaccination and coculture

섬유아세포와 피부각질세포를 동시에 접종하여 공동배양하는 경우뿐만 아니라, 시간적 차이를 두고 접종하고 공동배양하는 경우에도, 키토산 스캐폴드를 이용한 3-D 배양에서 두 세포가 잘 증식할 수 있는지를 조사하였다.In addition to co-culture with fibroblasts and keratinocytes at the same time, we examined whether two cells can proliferate well in 3-D cultures using chitosan scaffolds. .

타입 I 콜라겐으로 코팅되지 않은 키토산 스캐폴드에 섬유아세포와 피부각질세포를 동시에 접종하였을 경우, 섬유아세포의 표지 단백질인 바이멘틴 포지티브(+)세포이고 피부각질세포의 표지 단백질인 판-사이토케라틴 네거티브(-)세포였다 (도 3 및 도 5). 그러나 타입 I 콜라겐이 코팅되지 않은 키토산 스캐폴드에 섬유아세포를 먼저 접종하여 7일간 액내배양하고, 피부각질세포를 상부 층에 접종하였을 경우에는 도 9에서 확인할 수 있듯이 섬유아세포의 표지 단백질인 바이멘틴 포지티브(+)세포이고 피부각질세포의 표지 단백질인 판-사이토케라틴 포지티브(+)세포를 모두 관찰할 수 있었다. 이는 타입 I 콜라겐이 코팅되지 않은 키토산 스캐폴드에 섬유아세포를 먼저 접종하여 7일간 액내배양 하는 동안 섬유아세포에 의해서 생산된 타입 I 콜라겐이 피부각질세포의 생착률을 도왔기 때문이라고 판단된다. When fibroblasts and keratinocytes were simultaneously inoculated into a type I collagen-coated chitosan scaffold, the plate-cytokeratin negative, a label protein of fibroblasts and a label protein of keratinocytes, was used. -) Cells (Figures 3 and 5). However, when fibroblasts were first inoculated into the type I collagen-coated chitosan scaffold and intracellularly cultured for 7 days, and when keratinocytes were inoculated into the upper layer, as shown in FIG. 9, a bimentin positive protein, a marker protein of fibroblasts, was identified. All plate-cytokeratin positive (+) cells, which are (+) cells and marker proteins of keratinocytes, were observed. This is because the type I collagen produced by the fibroblasts helped the engraftment rate of the keratinocytes during 7 days incubation by inoculating fibroblasts into the type I collagen-free chitosan scaffold first.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 피부유래 섬유아세포와 피부각질세포를 공동으로 배양하는 방법, 인공피부 대체물 및 콜라겐-코팅 생체적합성 스캐폴드를 제공한다. 본 발명의 방법에 따르면, 피부 진피층의 주세포인 섬유아세포와 피부 표피층의 주세포인 피부각질세포를 우수한 효율로 공동 배양할 수 있 어 인공피부 대체물을 제작하는 데 매우 효율적이며, 이렇게 하여 제작된 인공피부 대체물에서 피부각질세포는 스캐폴드의 상부쪽으로 이동되어 위치하는 데, 이러한 3차원 구조는 본 발명의 피부각질세포-섬유아세포-스캐폴드 복합체가 피부 대체물로서 매우 유용하게 이용될 수 있음을 보여주는 것이다.As described in detail above, the present invention provides a method for co-culture of skin-derived fibroblasts and keratinocytes, artificial skin substitutes and collagen-coated biocompatible scaffolds. According to the method of the present invention, the fibroblasts, which are the main cells of the dermal dermal layer, and the keratinocytes, which are the main cells of the skin epidermal layer, can be co-cultured with excellent efficiency, which is very efficient for producing artificial skin substitutes, and thus manufactured artificial skin. In the substitute, the keratinocytes are moved to the top of the scaffold, and this three-dimensional structure shows that the keratinocyte-fibroblast-scaffold complex of the present invention can be very usefully used as a skin substitute.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Having described the specific part of the present invention in detail, it is apparent to those skilled in the art that the specific technology is merely a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereto. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and equivalents thereof.

참고 문헌references

Bell E, Ehrlich HP, Buttle DJ, Nakatsuji T. Living tissue formed in vitro and accepted as skin-equivalent tissue of full thickness. Science 1981;211:1052Bell E, Ehrlich HP, Buttle DJ, Nakatsuji T. Living tissue formed in vitro and accepted as skin-equivalent tissue of full thickness. Science 1981; 211: 1052

Bell E, Ehrlich HP, Sher S, Merrill C, Sarber R, Hull B, Nakatsuji T, Church D. Development and use of a living skin equivalent. Plast Reconstr Surg 1981;67:386Bell E, Ehrlich HP, Sher S, Merrill C, Sarber R, Hull B, Nakatsuji T, Church D. Development and use of a living skin equivalent. Plast Reconstr Surg 1981; 67: 386

Bell E, Ivarsson B, Merrill C. Production of a tissue-like structure and contraction of collagen lattices by human fibroblasts of different proliferative potential in vitro. Proc Natl Acad Sci USA 1979;76:1274Bell E, Ivarsson B, Merrill C. Production of a tissue-like structure and contraction of collagen lattices by human fibroblasts of different proliferative potential in vitro. Proc Natl Acad Sci USA 1979; 76: 1274

Bell E, Sher S, Hull B, Merrill C, Rosen S, Chamson A, Asselineau D, Dubertret L, Coulomb B, Lapiere C, Nusgens B, Neveux Y. The reconstitution of living skin. J Invest Dermatol 1983;81:s2 10Bell E, Sher S, Hull B, Merrill C, Rosen S, Chamson A, Asselineau D, Dubertret L, Coulomb B, Lapiere C, Nusgens B, Neveux Y. The reconstitution of living skin. J Invest Dermatol 1983; 81: s2 10

Hafemann B, Ghofrani K, Gattner HG, Stieve H, Pallua N. Cross-linking by 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide (EDC) of a collagen/elastin membrane meant to be used as a dermal substitute: effects on physical, biochemical and biological features in vitro. J Mater Sci Mater Med 2001 May;12:437Hafemann B, Ghofrani K, Gattner HG, Stieve H, Pallua N. Cross-linking by 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) -carbodiimide (EDC) of a collagen / elastin membrane meant to be used as a dermal substitute: effects on physical, biochemical and biological features in vitro. J Mater Sci Mater Med 2001 May; 12: 437

Hansbrough JF, Boyce ST, Cooper ML, Foreman TJ. Burn wound closure with cultured autologous keratinocytes and fibroblasts attached to a collagenglycosaminoglycan substrate. JAMA 1989;262:2125Hansbrough JF, Boyce ST, Cooper ML, Foreman TJ. Burn wound closure with cultured autologous keratinocytes and fibroblasts attached to a collagenglycosaminoglycan substrate. JAMA 1989; 262: 2125

Kubo K, Kuroyanagi Y. Characterization of a cultured dermal substitute composed of a spongy matrix of hyaluronic acid and collagen combined withKubo K, Kuroyanagi Y. Characterization of a cultured dermal substitute composed of a spongy matrix of hyaluronic acid and collagen combined with

fibroblasts. J Artif Organs 2003;6:138fibroblasts. J Artif Organs 2003; 6: 138

Kubo K, Kuroyanagi Y. Development of a cultured dermal substitute composed of a spongy matrix of hyaluronic acid and atelo-collagen combined with fibroblasts: fundamental evaluation. J Biomater Sci Polym Ed 2003;14:625Kubo K, Kuroyanagi Y. Development of a cultured dermal substitute composed of a spongy matrix of hyaluronic acid and atelo-collagen combined with fibroblasts: fundamental evaluation. J Biomater Sci Polym Ed 2003; 14: 625

Kuroyanagi Y, Kenmochi M, Ishihara S, Takeda A, Shiraishi A, Ootake N, Uchinuma E, Torikai K, Shioya N. A cultured skin substitute composed of fibroblasts and keratinocytes with a collagen matrix: preliminary results of clinical trials. Ann Plast Surg 1993;31:340Kuroyanagi Y, Kenmochi M, Ishihara S, Takeda A, Shiraishi A, Ootake N, Uchinuma E, Torikai K, Shioya N. A cultured skin substitute composed of fibroblasts and keratinocytes with a collagen matrix: preliminary results of clinical trials. Ann plast Surg 1993; 31: 340

Park SN, Kim JK, Suh H. Evaluation of antibiotic-loaded collagen-hyaluronic acid matrix as a skin substitute. Biomaterials 2004 Aug;25:3689Park SN, Kim JK, Suh H. Evaluation of antibiotic-loaded collagen-hyaluronic acid matrix as a skin substitute. Biomaterials 2004 Aug; 25: 3689

Tonello C, Vindigni V, Zavan B, Abatangelo S, Abatangelo G, Brun P, Cortivo R. In vitro reconstruction of an endothelialized skin substitute provided with a microcapillary network using biopolymer scaffolds. FASEB J 2005 Sep;19:1546Tonello C, Vindigni V, Zavan B, Abatangelo S, Abatangelo G, Brun P, Cortivo R. In vitro reconstruction of an endothelialized skin substitute provided with a microcapillary network using biopolymer scaffolds. FASEB J 2005 Sep; 19: 1546

Venugopal J, Ramakrishna S. Biocompatible nanofiber matrices for the engineering of a dermal substitute for skin regeneration. Tissue Eng 2005;11:847Venugopal J, Ramakrishna S. Biocompatible nanofiber matrices for the engineering of a dermal substitute for skin regeneration. Tissue Eng 2005; 11: 847

Wang HJ, Bertrand-De Haas M, Riesle J, Lamme E, Van Blitterswijk CA. Tissue engineering of dermal substitutes based on porous PEGT/PBT copolymer scaffolds: comparison of culture conditions. J Mater Sci Mater Med 2003;14:235Wang HJ, Bertrand-De Haas M, Riesle J, Lamme E, Van Blitterswijk CA. Tissue engineering of dermal substitutes based on porous PEGT / PBT copolymer scaffolds: comparison of culture conditions. J Mater Sci Mater Med 2003; 14: 235

Claims (12)

다음의 단계를 포함하는 섬유아세포 및 피부각질세포를 공동배양하는 방법:A method of co-culturing fibroblasts and keratinocytes comprising the following steps: (a) 섬유아세포 및 피부각질세포를 생체적합성 스캐폴드에 접종하는 단계; 및 (a) inoculating fibroblasts and keratinocytes into a biocompatible scaffold; And (b) 상기 생체적합성 스캐폴드에 접종된 섬유아세포 및 피부각질세포를 배양하는 단계.(b) culturing fibroblasts and keratinocytes inoculated into the biocompatible scaffold. 제 1 항에 있어서, 상기 생체적합성 스캐폴드는 콜라겐으로 코팅된 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the biocompatible scaffolds are coated with collagen. 제 1 항에 있어서, 상기 생체적합성 스캐폴드는 키토산, 글리코스아미노글리칸, 젤라틴, 하이드록시애퍼타이트, 폴리-d,l-락트산, 폴리-L-락트산, 폴리글리콜산, 혼합 d,l-락트산과 글리콜산의 공중합체, L-락트산과 글리콜산의 공중합체, 코폴리옥살레이트, 폴리카프로락톤, 폴리(락트산-카프로락톤), 폴리(글리콜산-카프로락톤),히아루론산(hyaluronic acid) 및 그의 유도체, 키틴, 키토산, 알지네이트(alginate), 피브로넥틴, 폴리안히드라이드 (polyanhydride), 폴리오르쏘에스터(polyorthoesters), 폴리우레탄(polyurethane) 및 카제인으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The biocompatible scaffold of claim 1, wherein the biocompatible scaffold comprises chitosan, glycosaminoglycans, gelatin, hydroxyapatite, poly-d, l-lactic acid, poly-L-lactic acid, polyglycolic acid, mixed d, l- Copolymers of lactic acid and glycolic acid, copolymers of L-lactic acid and glycolic acid, copolyoxalates, polycaprolactones, poly (lactic acid-caprolactones), poly (glycolic acid-caprolactones), hyaluronic acid and A derivative thereof, chitin, chitosan, alginate, fibronectin, polyanhydride, polyorthoesters, polyurethane and casein. 제 3 항에 있어서, 상기 생체적합성 스캐폴드는 키토산인 것을 특징으로 하는 방법.4. The method of claim 3 wherein the biocompatible scaffold is chitosan. 제 2 항에 있어서, 상기 콜라겐은 타입 Ⅰ 콜라겐인 것을 특징으로 하는 방법.3. The method of claim 2, wherein said collagen is type I collagen. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (b)는 다음의 서브-단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법: The method of claim 1, wherein step (b) comprises the following sub-steps: (b-1) 상기 생체적합성 스캐폴드에 접종된 섬유아세포 및 피부각질세포를 액내배양 (submerge) 조건 하에서 배양하는 단계; 및 (b-1) culturing the fibroblasts and keratinocytes inoculated in the biocompatible scaffold under submerge conditions; And (b-2) 상기 배양된 섬유아세포 및 피부각질세포를 공기-건조 (air-dry) 조건에서 배양하는 단계.(b-2) culturing the cultured fibroblasts and keratinocytes under air-dry conditions. 생체적합성 스캐폴드, 섬유아세포 및 피부각질세포로 이루어져 있으며, 상기 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 인공피부 대체물.An artificial skin substitute, comprising the biocompatible scaffold, fibroblasts and keratinocytes, prepared by the method of any one of claims 1 to 6. 제 7 항에 있어서, 상기 인공피부 대체물은 상기 제 6 항의 방법에 의해 제조되고 상기 피부각질세포는 상기 스캐폴드의 상부에 위치해 있는 것을 특징으로 하는 인공피부 대체물.8. The artificial skin substitute of claim 7, wherein the artificial skin substitute is prepared by the method of claim 6 and wherein the keratinocytes are located on top of the scaffold. 생체적합성 스캐폴드의 표면에 콜라겐이 코팅된 콜라겐-코팅 생체적합성 스캐폴드.A collagen-coated biocompatible scaffold with collagen coated on the surface of the biocompatible scaffold. 제 9 항에 있어서, 상기 생체적합성 스캐폴드는 키토산, 글리코스아미노글리칸, 젤라틴, 하이드록시애퍼타이트, 폴리-d,l-락트산, 폴리-L-락트산, 폴리글리콜산, 혼합 d,l-락트산과 글리콜산의 공중합체, L-락트산과 글리콜산의 공중합체, 코폴리옥살레이트, 폴리카프로락톤, 폴리(락트산-카프로락톤), 폴리(글리콜산-카프로락톤), 히아루론산(hyaluronic acid) 및 그의 유도체, 키틴, 키토산, 알지네이트(alginate), 피브로넥틴, 폴리안히드라이드(polyanhydride), 폴리오르쏘에스터(polyorthoesters), 폴리우레탄(polyurethane) 및 카제인으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 콜라겐-코팅 생체적합성 스캐폴드.10. The method of claim 9, wherein the biocompatible scaffold is chitosan, glycosaminoglycans, gelatin, hydroxyapatite, poly-d, l-lactic acid, poly-L-lactic acid, polyglycolic acid, mixed d, l- Copolymers of lactic acid and glycolic acid, copolymers of L-lactic acid and glycolic acid, copolyoxalates, polycaprolactones, poly (lactic acid-caprolactones), poly (glycolic acid-caprolactones), hyaluronic acid and Collagen-coating, characterized in that it is selected from the group consisting of derivatives thereof, chitin, chitosan, alginate, fibronectin, polyanhydride, polyorthoesters, polyurethane and casein Biocompatible Scaffolds. 제 10 항에 있어서, 상기 생체적합성 스캐폴드는 키토산인 것을 특징으로 하는 콜라겐-코팅 생체적합성 스캐폴드.The collagen-coated biocompatible scaffold of claim 10, wherein the biocompatible scaffold is chitosan. 제 9 항에 있어서, 상기 콜라겐-코팅 생체적합성 스캐폴드는 섬유아세포 및 피부각질세포의 공동배양에 이용되는 것을 특징으로 하는 콜라겐-코팅 생체적합성 스캐폴드.10. The collagen-coated biocompatible scaffold of claim 9, wherein the collagen-coated biocompatible scaffold is used for coculture of fibroblasts and keratinocytes.
KR1020060014449A 2006-02-15 2006-02-15 Method for Coculturing Fibroblasts and Keratinocytes in Biocompatible Scaffolds KR100760989B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060014449A KR100760989B1 (en) 2006-02-15 2006-02-15 Method for Coculturing Fibroblasts and Keratinocytes in Biocompatible Scaffolds

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060014449A KR100760989B1 (en) 2006-02-15 2006-02-15 Method for Coculturing Fibroblasts and Keratinocytes in Biocompatible Scaffolds

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070082114A true KR20070082114A (en) 2007-08-21
KR100760989B1 KR100760989B1 (en) 2007-10-04

Family

ID=38611842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060014449A KR100760989B1 (en) 2006-02-15 2006-02-15 Method for Coculturing Fibroblasts and Keratinocytes in Biocompatible Scaffolds

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100760989B1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103721294A (en) * 2013-12-27 2014-04-16 太原理工大学 Quick construction preparation method of human epidermal tissues
WO2017065368A1 (en) * 2015-10-16 2017-04-20 부경대학교 산학협력단 Cell carrier for skin tissue regeneration containing chitooligosaccharide and method for producing same
WO2017116355A1 (en) 2015-12-29 2017-07-06 Atilim Universitesi Tissue scaffold with enhanced biocompatibility and mechanical properties and a method for producing it
CN108795844A (en) * 2018-06-25 2018-11-13 深圳市嘉祺生物科技有限公司 Fibroblastic preparation method and products thereof for cicatrix of skin reparation
KR20190003061A (en) * 2017-06-30 2019-01-09 (주)아모레퍼시픽 Producing method of artificial skin and artificial skin
KR20190003060A (en) * 2017-06-30 2019-01-09 (주)아모레퍼시픽 Producing method of artificial skin and artificial skin

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101145394B1 (en) 2009-07-29 2012-05-15 주식회사 바이오랜드 Compositions for promoting stemness and proliferation of skin cells comprising Oligo-hyaluronic acid
KR101874790B1 (en) * 2011-11-23 2018-07-05 (주)아모레퍼시픽 Skin equivalent comprising melanocytes and the method preparing the same

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100247892B1 (en) * 1997-11-13 2000-04-01 김진 Artificial epitheliam reconstrucred by raft culture and basement membrane component and method for reconstructing thereof
KR100304348B1 (en) * 1998-07-09 2002-08-27 양은경 Reinforced collagen structure in the complex form of sponge and mesh
KR100271732B1 (en) * 1998-08-12 2000-11-15 활 서 Porous collagen dual structure wound shield for dermal regeneration
JP3865635B2 (en) * 2000-05-26 2007-01-10 エンゲルハード・リヨン Collagen-based supports for tissue engineering and biomaterial manufacturing
KR100386418B1 (en) * 2000-07-25 2003-06-02 주식회사 웰스킨 Skin equivalent and manufacturing method of same
KR20020017552A (en) * 2000-08-31 2002-03-07 장인순 Bioartificial skin using neutralized chitosan and/or neutralized collagen sponge and method for manufacturing the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103721294A (en) * 2013-12-27 2014-04-16 太原理工大学 Quick construction preparation method of human epidermal tissues
WO2017065368A1 (en) * 2015-10-16 2017-04-20 부경대학교 산학협력단 Cell carrier for skin tissue regeneration containing chitooligosaccharide and method for producing same
US10420858B2 (en) 2015-10-16 2019-09-24 Pukyong National University Industry-University Cooperation Foundation Cell carrier for skin tissue regeneration containing chitooligosaccharide and method for producing the same
WO2017116355A1 (en) 2015-12-29 2017-07-06 Atilim Universitesi Tissue scaffold with enhanced biocompatibility and mechanical properties and a method for producing it
KR20190003061A (en) * 2017-06-30 2019-01-09 (주)아모레퍼시픽 Producing method of artificial skin and artificial skin
KR20190003060A (en) * 2017-06-30 2019-01-09 (주)아모레퍼시픽 Producing method of artificial skin and artificial skin
CN108795844A (en) * 2018-06-25 2018-11-13 深圳市嘉祺生物科技有限公司 Fibroblastic preparation method and products thereof for cicatrix of skin reparation

Also Published As

Publication number Publication date
KR100760989B1 (en) 2007-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3808900B2 (en) Biological material composed of a three-dimensional biocompatible and biodegradable matrix comprising an effective culture of bone marrow stem cells partially or fully differentiated into connective tissue cells and a hyaluronic acid derivative
Chen et al. Culturing of skin fibroblasts in a thin PLGA–collagen hybrid mesh
Zacchi et al. In vitro engineering of human skin‐like tissue
Meana et al. Large surface of cultured human epithelium obtained on a dermal matrix based on live fibroblast-containing fibrin gels
KR100760989B1 (en) Method for Coculturing Fibroblasts and Keratinocytes in Biocompatible Scaffolds
Ng et al. Reduced contraction of skin equivalent engineered using cell sheets cultured in 3D matrices
Maruguchi et al. A new skin equivalent: keratinocytes proliferated and differentiated on collagen sponge containing fibroblasts
US20190247541A1 (en) Preparation of artificial tissues by means of tissue engineering using fibrin and agarose biomaterials
US6699287B2 (en) Dermal scaffold using alkaline pre-treated chitosan matrix or alkaline pre-treated chitosan and alkaline pre-treated collagen mixed matrix
US20060153815A1 (en) Tissue engineering devices for the repair and regeneration of tissue
EP1273312A2 (en) Implant for cartilage tissue regeneration
KR101135709B1 (en) Method for surface modification of polymeric scaffold for stem cell transplantation using decellularized extracellular matrix
EP1835949A2 (en) Tissue engineering devices for the repair and regeneration of tissue
Murakami et al. Fabrication of transplantable human oral mucosal epithelial cell sheets using temperature-responsive culture inserts without feeder layer cells
EP1861492B1 (en) Skin equivalent culture
EP1115432B1 (en) Dermal scaffold using neutralized chitosan sponge or neutralized chitosan/collagen mixed sponge
Danielsson et al. Modified collagen fleece, a scaffold for transplantation of human bladder smooth muscle cells
CA2529143A1 (en) Methods of producing neurons
Larsson et al. Transplantation of autologous cells and porous gelatin microcarriers to promote wound healing
Pajoum et al. In vitro co-culture of human skin keratinocytes and fibroblasts on a biocompatible and biodegradable scaffold
Yang et al. Evaluation of functions and tissue compatibility of poly (D, L-lactic-co-glycolic acid) seeded with human dermal fibroblasts
KR20030050168A (en) Bioartificial skin prepared from mesenchymal cells of hair follicle
KR100377784B1 (en) Bioartificial skin prepared from mesenchymal cells of hair follicle
CA2682453C (en) Method for obtaining three-dimensional structures for tissue engineering
Low et al. Plasma polymer surfaces for cell expansion and delivery

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120907

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130819

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140917

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150707

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161017

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181023

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190805

Year of fee payment: 13