KR20100083872A - Islet microcapsule of alginate-chitosan bilayer for treating diabetes mellitus and process for preparing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for an islet microcapsule of alginate-chitosan bilayer is provided to suppress deposition of inflammatory immunocytes and to treat diabetes. CONSTITUTION: An islet microcapsule of alginate-chitosan bilayer is used for treating diabetes. The islet microcapsule forms immune barrier by capsulating different kind islet with sodium alginate and coating with chitosan. The different kind islet is an islet isolated from adult pig. A method for preparing islet microcapsule of alginate-chitosan for treating diabetes comprises: a step of isolating islet from islet source; a step of diluting isolated islet in sodium alginate solution; a step of dropping in BaCl_2 to form a capsule; and a step of coating outer membrane of the capsule with chitosan at pH 4.5.

Description

당뇨병 치료용 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐 및 이의 제조방법 {Islet microcapsule of alginate-chitosan bilayer for treating diabetes mellitus and process for preparing the same}Islet microcapsule of alginate-chitosan bilayer for treating diabetes mellitus and process for preparing the same}

본 발명은 당뇨병 치료용 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pancreatic islet microcapsules of alginate-chitosan bilayer for diabetic treatment and a method for preparing the same.

당뇨병은 췌장소도(췌도)에서 분비되는 호르몬인 인슐린이 부족하거나 없을 경우에 발생하는 병으로, 크게 인슐린 의존형인 제 1형 당뇨병과 인슐린 비의존형인 제 2형 당뇨병으로 나뉠 수 있다.Diabetes is a disease caused by the lack or absence of insulin, a hormone secreted from the pancreatic islets, and can be divided into insulin-dependent type 1 diabetes and insulin-independent type 2 diabetes.

제 1형 당뇨병은 대개 30~40세 이전의 젊거나 어린 연령층에서 갑작스럽게 발생하고, 심한 체중감소, 의식장애 등을 호소하게 된다. 환자들은 대부분 마른 체형을 갖고 있으며, 당뇨병성 급성 합병증의 일종인 당뇨병성 케톤산혈증이 발생되기 쉽다. 또한, 제 1형 당뇨병은 췌장에서 인슐린이 거의 만들어지지 않아서 인슐린을 사용하지 않는 경우 생명의 위험을 초래하게 되므로, 반드시 인슐린의 사용과 더불어 식사조절, 적절한 운동으로 치료해야 한다.Type 1 diabetes usually occurs suddenly in young or young age groups before the age of 30 to 40 years, with severe weight loss and consciousness problems. Most patients have a thin body and are susceptible to diabetic ketoacidosis, a type of diabetic acute complication. In addition, type 1 diabetes has little risk of making insulin in the pancreas, so if you do not use insulin causes a risk of life, must be treated with the use of insulin, proper diet and exercise.

제 2형 당뇨병은 주로 40세 이후에 많이 발생하고, 췌장의 인슐린 분비능력 이 정상보다 감소되어 있거나 인슐린 분비는 정상이지만 비만 등의 이유로 인슐린의 작용이 저하되어 나타난다. 제 2형 당뇨병은 임상증상이 뚜렷하지 않은 경우가 많으며, 초기에는 인슐린 분비의 감소에 앞서서 인슐린 저항성의 증가로 인하여 대사 장애가 나타나고, 특수한 경우 이외에는 당뇨병성 케톤산혈증을 일으키지 않는 것이 특징이다. 따라서, 초기에 식사와 운동요법에 의하여 체중을 감량하면 당뇨병이 호전되는 경우가 많다.Type 2 diabetes occurs mainly after age 40, and the insulin secretion ability of the pancreas is less than normal or insulin secretion is normal, but the action of insulin appears due to obesity and the like. Type 2 diabetes is often characterized by inconspicuous clinical symptoms, and metabolic disorders appear due to an increase in insulin resistance prior to a decrease in insulin secretion, and do not cause diabetic ketoacidosis except in special cases. Therefore, in the early stages of weight loss by diet and exercise therapy, diabetes is often improved.

제 1형 당뇨병은 현재의 치료방법으로는 완치를 기대할 수 없는 만성 질환으로 일단 발생하면 일생 동안 철저한 자가관리가 필요하고, 거의 정상에 가까운 혈당조절만이 당뇨병성 만성 합병증을 예방할 수 있다. 그러나, 현재의 치료법인 인슐린 주사요법과 함께 운동요법 및 식이요법으로는 완치가 불가능하고 합병증의 위험이 여전히 존재하는 등 한계가 있다. 또한 제 1형 당뇨병 환자의 일부에서는 반복적인 저혈당 발생과 저혈당 인지능 부족으로 철저한 혈당 조절이 불가능하다. 제 2형 당뇨병 역시 최종적으로는 제 1형 당뇨병 환자와 같이 인슐린 주사요법을 수행하여야 한다. 따라서 당뇨병 환자에게서 정상에 가까운 혈당을 유지시킬 수 있는 가장 근본적이고 이상적인 치료방법으로는 인슐린의 분비가 생리적으로 조절되는 췌장 혹은 췌도 이식이라고 할 수 있다.Type 1 diabetes is a chronic disease that cannot be cured by current methods of treatment. Once it occurs, it requires thorough self-management for life. Only near-normal blood sugar control can prevent diabetic chronic complications. However, there are limitations such as exercise therapy and diet, together with the current treatment of insulin injection therapy, which cannot be cured and there is still a risk of complications. In addition, in some patients with type 1 diabetes, thorough hypoglycemia and insufficiency of hypoglycemic cognitive impairment are impossible. Type 2 diabetes also needs to be administered insulin injections in the same way as patients with type 1 diabetes. Therefore, the most basic and ideal treatment for maintaining blood sugar near normal in diabetic patients is pancreatic or pancreatic islet transplantation in which insulin secretion is physiologically controlled.

따라서, 최근에는 췌장 이식 및 췌도 이식을 통한 당뇨병 치료가 많이 시행되고 있다. 그러나, 췌장 이식의 경우 공여자의 절대 부족, 높은 수술 합병증, 지속적인 면역억제제의 투여를 비롯한 이식 후 관리의 어려움 등의 문제점이 있으며, 췌도 이식은 췌장 이식과 달리 비교적 간편한 수술로 합병증 없이 쉽게 이식이 가 능하며, 췌도세포에 대한 수술 전 면역조절 등을 통해 면역관용(immune tolerance)을 유발하여 면역억제제 사용에 따른 부작용의 감소를 기대할 수 있고, 분리된 췌도세포를 체외에서 배양 유지함으로써 가장 적절한 이식수술을 수행할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 췌도 이식도 췌장 이식과 마찬가지로 공여자의 절대적 부족으로 인해 이식을 통한 당뇨병 치료에 어려움이 있다.Therefore, recently, a lot of diabetes treatments through pancreas transplantation and pancreatic islet transplantation have been performed. However, in the case of pancreas transplantation, there are problems such as an absolute shortage of donors, high surgical complications, and difficulty in management after transplantation including continuous administration of immunosuppressive agents. It can be expected to reduce side effects of using immunosuppressive agents by inducing immune tolerance through preoperative immunomodulation of islet cells and maintaining the isolated islet cells in vitro for the most appropriate transplantation. There is an advantage to it. However, pancreatic islet transplantation, as well as pancreatic transplantation, has difficulty in treating diabetes through transplantation due to the absolute shortage of donors.

따라서, 췌도 이식을 통한 당뇨병 치료에 있어서 공여자의 절대적 부족 문제를 해결하기 위하여 베타세포의 시험관 내 증식방법, 성체 줄기세포인 췌관세포의 분화유도, 배아 줄기세포의 분화유도, 태아 췌도세포의 증식방법 등 다양한 인체 췌도세포의 증식방법과 함께 인간 이외의 동물 조직을 이용한 이종이식 (xenotransplantation)이 모색되고 있다.Therefore, in vitro proliferation of beta cells, induction of differentiation of pancreatic ducts as adult stem cells, induction of differentiation of embryonic stem cells, and proliferation of fetal pancreatic islets in order to solve the problem of absolute shortage of donors in the treatment of diabetes through pancreatic islet transplantation. In addition to the proliferation of various human pancreatic islet cells, xenotransplantation using animal tissues other than humans has been sought.

이종이식의 공급원으로 가장 이상적이라고 알려진 동물은 돼지이다. 이는 돼지의 인슐린이 오랜 기간 인체에 부작용 없이 사용되어온 점을 비롯하여, 돼지의 인슐린 대사가 사람과 유사하고, 식용으로 널리 이용되고 있어 거부감이 적으며, 비교적 다루기가 쉽고, 많은 양의 췌도세포를 가지고 있다는 장점이 있기 때문이다. 따라서, 사람과 유사한 인슐린 대사능력이 있는 베타세포를 가진 돼지의 췌도 세포를 이종이식의 공급원으로 사용할 수 있도록 하는 연구가 세계적으로 진행되고 있다(Wang, T., et al., Successful allotransplantation of encapsulated islets in pancreatectomized canines for diabetic management without the use of immunosuppression. Transplantation, 2008. 85(3): p. 331-7; Elliott, R.B., et al., Live encapsulated porcine islets from a type 1 diabetic patient 9.5 yr after xenotransplantation. Xenotransplantation, 2007. 14(2): p. 157-61; Lijun Bai, Kathrin Maedler, Marc Donath and Bernard E. Tuch, Expression of Fas but not Fas ligand on fetal pig β cells. Xenotransplantation, 2004. 11: p. 426435).The best known animal source for xenotransplantation is pigs. This is because pig's insulin has been used in humans for a long time without side effects, and because pig's insulin metabolism is similar to human and widely used for food, it has less rejection, relatively easy to handle, and has a large amount of islet cells. This is because there is an advantage. Therefore, studies are being conducted around the world that can be used as a source of xenograft islet cells of pigs having beta cells with human-like insulin metabolism (Wang, T., et al., Successful allotransplantation of encapsulated islets). in pancreatectomized canines for diabetic management without the use of immunosuppression.Transplantation, 2008. 85 (3): p. 331-7; Elliott, RB, et al., Live encapsulated porcine islets from a type 1 diabetic patient 9.5 yr after xenotransplantation. Xenotransplantation, 2007. 14 (2): p. 157-61; Lijun Bai, Kathrin Maedler, Marc Donath and Bernard E. Tuch, Expression of Fas but not Fas ligand on fetal pig β cells.Xenotransplantation, 2004. 11: p. 426435).

그러나, 돼지의 췌도세포를 이용한 이종이식의 상기와 같은 장점에도 불구하고, 돼지의 췌도세포를 이식한 후 빠른 면역거부 반응이 나타나 이식한 돼지 췌도는 물론 수혜자의 건강에도 악영향을 줄 수 있다. 또한, 면역억제제를 사용하더라도 이러한 근본적인 조직적합 반응의 불일치에 의해 면역거부 반응이 나타나게 되며 면역억제제의 부작용도 심각하게 나타날 수 있다.However, despite the above advantages of xenograft transplantation using porcine islet cells, rapid immune rejection reactions may occur after transplanting pig islet cells, which may adversely affect the health of the recipient pig islets as well. In addition, even if the immunosuppressive agent is used, the immunorejection reaction may be caused by the inconsistency of the fundamental histocompatibility reaction, and the side effects of the immunosuppressive agent may also be serious.

상기와 같은 면역억제를 극복하기 위하여, 돼지 췌도를 수혜자의 면역 체계에서 격리시키는 방법이 구상되었으며, 이의 구체적인 예로는 면역장벽(immune barrier)을 형성하는 것이고, 이의 대표적인 예로는 알긴산 캡슐이 있다.In order to overcome such immunosuppression, a method of isolating pig islets from the recipient's immune system has been envisioned, and specific examples thereof include the formation of an immune barrier, and representative examples thereof include alginic acid capsules.

알긴산 캡슐은 췌도를 알긴산 나트륨으로 캡슐화한 것으로 1981년에 최초로 시도되었다. 알긴산 나트륨은 갈조류에서 추출되는 물질로서, β-1,4-D-만누론산 (mannuronic acid)과 β-1,4-L-글루쿠론산(glucuronic acid)으로 구성되는 중합체로 생체적합성이 뛰어난 물질이며, 갈조류에서 추출된 물질을 정제 가공하여 순도를 높인 것을 사용한다. 하지만 정제된 순수 알긴산 나트륨에는 내인성 독소가 존재하고 있어 염증작용을 유발하는 단점이 있다. 순수 알긴산 나트륨은 Al2+을 제외한 2가 양이온(Ca2+, Ba2+)과 강하게 결합하여 고형화되는 성질이 있다. 대표적으로 Ca2+을 많이 사용하고 있다. Ca2+을 이용하면 견고함이 작기 때문에 폴리-L-리신을 외부에 한번 더 코팅하는 방법도 제시되어 사용되고 있다(Aileen King, Evaluation of Alginate Microcapsules for Use in Transplantation Of Islets of Langerhans. ACTA Universitatis Upsaliensis, 2001.). 그러나, 폴리-L-리신은 사이토카인 분비를 촉진하는 부작용이 있기 때문에 결국 캡슐 내부의 췌도가 사이토카인에 의해 파괴된다(Juste, S., et al., Effect of poly-L-lysine coating on macrophage activation by alginate-based microcapsules: assessment using a new in vitro method. J Biomed Mater Res A, 2005. 72(4): p. 389-98; Ronn, S.G., et al., Suppressor of cytokine signalling-3 expression inhibits cytokine-mediated destruction of primary mouse and rat pancreatic islets and delays allograft rejection. Diabetologia, 2008. 51(10): p. 1873-82; Aiba, S. and T.L. Creazzo, Comparison of the number of dihydropyridine receptors with the number of functional L-type calcium channels in embryonic heart. Circ Res, 1993. 72(2): p. 396-402.). 또한, Ba2+을 이용한 알긴산 나트륨 캡슐은 견고하기 때문에 폴리-L-리신을 필요로 하지 않는다. 그러나, Ba2+은 Ca2+보다 독성이 강하기 때문에 사용에 주의가 필요하다.Alginate capsules were first attempted in 1981 to encapsulate the islets with sodium alginate. Sodium alginate is a material extracted from brown algae and is a polymer composed of β-1,4-D-mannuronic acid and β-1,4-L-glucuronic acid. The refined processing material extracted from brown algae is used to increase the purity. However, the purified pure sodium alginate has an endogenous toxin present, which causes inflammatory effects. Pure sodium alginate has the property of solidifying by strongly bonding with divalent cations (Ca 2+ , Ba 2+ ) except Al 2+ . Representatively, Ca 2+ is used a lot. Since Ca 2+ is less robust, a method of coating poly-L-lysine on the outside is also proposed and used (Aileen King, Evaluation of Alginate Microcapsules for Use in Transplantation Of Islets of Langerhans.ACTA Universitatis Upsaliensis, 2001.). However, since poly-L-lysine has a side effect of promoting cytokine secretion, the islets within the capsule are eventually destroyed by cytokines (Juste, S., et al., Effect of poly-L-lysine coating on macrophage). activation by alginate-based microcapsules: assessment using a new in vitro method.J Biomed Mater Res A, 2005. 72 (4): p. 389-98; Ronn, SG, et al., Suppressor of cytokine signaling-3 expression inhibits cytokine-mediated destruction of primary mouse and rat pancreatic islets and delays allograft rejection.Diabetologia, 2008. 51 (10): p. 1873-82; Aiba, S. and TL Creazzo, Comparison of the number of dihydropyridine receptors with the number of functional L-type calcium channels in embryonic heart.Circ Res, 1993. 72 (2): p. 396-402.). In addition, sodium alginate capsules with Ba 2+ do not require poly-L-lysine because they are robust. However, Ba 2+ is more toxic than Ca 2+ , so care must be taken in its use.

면역장벽의 형성, 즉 췌도를 알긴산 나트륨으로 캡슐화하는 경우 인슐린과 산소, 포도당 등의 저분자들은 쉽게 통과되지만 면역글로불린과 같은 고분자들은 통과되지 않아서 면역작용으로부터 공격 가능성이 획기적으로 줄어들게 됨으로 이 종 췌도 이식에 좋은 방법이지만, 알긴산 나트륨 캡슐 역시 재료 자체의 내인성 독소로 인해 대식세포(macrophage)나 단핵구(monocyte) 등의 면역세포들의 침착이 발생하게 된다. 또한, 알긴산 나트륨 캡슐 외막에 폴리-L-리신을 한번 더 코팅하여 6개월 이상의 장기간 동안 생체 내에 존재할 경우 대식세포와 보조 T 세포(helper T cell; CD4+ T cell), 단핵구들이 캡슐 외막에 침착하여 사이토카인과 보체를 분비하거나, 두텁게 침착되어 캡슐 내부와 외부간의 원활한 산소 및 영양분의 이동이 차단되어 캡슐 내부의 췌도에 심각한 손상을 초래하게 된다. 또한, 사이토카인 등은 저분자로서 자유롭게 캡슐 내부로 이동할 수 있으므로 캡슐 내부에 있는 췌도 세포의 사멸이 유도될 수 있다(Kobayashi, T., et al., Immune mechanisms associated with the rejection of encapsulated neonatal porcine islet xenografts. Xenotransplantation, 2006. 13(6): p. 547-59; de Groot, M., et al., Macrophage overgrowth affects neighboring nonovergrown encapsulated islets. J Surg Res, 2003. 115(2): p. 235-41; Lacy, P.E., et al., Maintenance of normoglycemia in diabetic mice by subcutaneous xenografts of encapsulated islets. Science, 1991. 254(5039): p. 1782-4.).When the immune barrier is formed, that is, the encapsulation of the pancreatic islet with sodium alginate, small molecules such as insulin, oxygen, and glucose are easily passed, but polymers such as immunoglobulins are not passed, which greatly reduces the possibility of attack from immunization. Although good, sodium alginate capsules also cause the deposition of immune cells, such as macrophage and monocytes, due to the endogenous toxin of the material itself. In addition, poly-L-lysine is coated on the outer surface of the sodium alginate capsule, and macrophages, helper T cells (CD4 + T cells), and monocytes are deposited on the capsule outer membrane when they are present in vivo for a long period of more than 6 months. The secretion of caffeine and complement, or thick deposits, blocks the smooth transfer of oxygen and nutrients between the inside and outside of the capsule, causing severe damage to the pancreatic islets inside the capsule. In addition, cytokines, etc., can move freely inside the capsule as small molecules, which may induce death of islet cells in the capsule (Kobayashi, T., et al., Immune mechanisms associated with the rejection of encapsulated neonatal porcine islet xenografts Xenotransplantation, 2006. 13 (6): p. 547-59; de Groot, M., et al., Macrophage overgrowth affects neighboring nonovergrown encapsulated islets.J Surg Res, 2003. 115 (2): p. 235-41. Lacy, PE, et al., Maintenance of normoglycemia in diabetic mice by subcutaneous xenografts of encapsulated islets.Science, 1991. 254 (5039): p. 1782-4.).

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 다양한 물질들을 이용하여 캡슐을 형성하거나 기존의 알긴산 나트륨의 외막에 다른 막을 코팅하는 등의 방법들이 다양하게 제시되어 왔다(Chandy, T., D.L. Mooradian, and G.H. Rao, Evaluation of modified alginate-chitosan-polyethylene glycol microcapsules for cell encapsulation. Artif Organs, 1999. 23(10): p. 894-903; Calafiore, R., et al., Standard technical procedures for microencapsulation of human islets for graft into nonimmunosuppressed patients with type 1 diabetes mellitus. Transplant Proc, 2006. 38(4): p. 1156-7; Safley, S.A., et al., Inhibition of cellular immune responses to encapsulated porcine islet xenografts by simultaneous blockade of two different costimulatory pathways. Transplantation, 2005. 79(4): p. 409-18.). 그러나, 아직까지 알긴산 나트륨에 의해 발생되는 염증성 면역세포들의 침착을 해결하지 못하고 있다.In order to solve the above problems, a variety of methods have been proposed, such as forming a capsule using a variety of materials or coating another film on the existing outer film of sodium alginate (Chandy, T., DL Mooradian, and GH Rao). , Evaluation of modified alginate-chitosan-polyethylene glycol microcapsules for cell encapsulation.Artif Organs, 1999. 23 (10): p. 894-903; Calafiore, R., et al., Standard technical procedures for microencapsulation of human islets for graft into nonimmunosuppressed patients with type 1 diabetes mellitus.Transplant Proc, 2006. 38 (4): p. 1156-7; Safley, SA, et al., Inhibition of cellular immune responses to encapsulated porcine islet xenografts by simultaneous blockade of two different costimulatory pathways.Transplantation, 2005. 79 (4): p. 409-18.). However, it has not yet solved the deposition of inflammatory immune cells caused by sodium alginate.

한편, 키토산은 갑각류에서 추출되는 다당류로서, 질소가 포함되어 있으며, 물에 녹지 않는 키틴으로 최초로 존재한다. 키틴을 용해성으로 만들기 위하여 산에 반응시키게 되면 용해성을 가진 키토산이 된다. 키토산은 키틴이 20% 내외로 존재하며, 정제 및 분리가 극히 어려워 그대로 사용한다. 또한, 키토산은 pH 4.5 이하에서 녹으며, 다수의 양성 전하를 가지고 있어 음성 전하를 가진 물질과 강하게 결합하려는 특성이 있으며, 염증작용을 완화시키는 작용을 가지고 있다. 따라서, 음성 전하를 가진 물질과 강하게 결합하려는 특성과 항염증 작용을 갖는 키토산을, 알긴산 나트륨 캡슐 외막에 코팅하면 알긴산 나트륨에 의해 발생되는 염증성 면역세포들의 침착을 억제할 수 있을 것으로 생각된다.On the other hand, chitosan is a polysaccharide extracted from crustaceans, which contains nitrogen, and exists for the first time as chitin insoluble in water. When reacted with acid to make chitin soluble, it becomes soluble chitosan. Chitosan contains about 20% chitin and is extremely difficult to purify and isolate. In addition, chitosan is dissolved at a pH of 4.5 or less, has a number of positive charges, and has a characteristic of strongly binding to a material having a negative charge, and has an action of alleviating inflammatory effects. Therefore, it is thought that coating the sodium alginate capsule outer membrane with chitosan having an anti-inflammatory action and a strong binding property with a negatively charged substance can suppress the deposition of inflammatory immune cells caused by sodium alginate.

그러나, 아직까지 알긴산 나트륨 캡슐 외막에 키토산을 코팅하여 염증성 면역세포들의 침착을 억제하기 위한 방법이나 이에 대한 연구는 전무한 상태이다.However, there have been no studies on the method for inhibiting the deposition of inflammatory immune cells by coating chitosan on the outer membrane of sodium alginate capsule.

따라서, 이종 췌도를 알긴산 나트륨으로 캡슐화한 후, 캡슐 외막에 키토산을 코팅하여 캡슐을 제조하고, 이 캡슐을 이용하여 이종이식하면 당뇨병 치료에 효과 적일 것으로 기대된다. 따라서, 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐에 대한 개발 및 연구의 필요성이 요구되고 있다.Therefore, after encapsulating the heterologous islets with sodium alginate, chitosan is coated on the capsule outer membrane to prepare a capsule, and xenografting using the capsule is expected to be effective in treating diabetes. Therefore, there is a need for development and research on islet microcapsules of alginate-chitosan bilayers.

본 발명자들은 대식세포와 단핵구 등의 염증성 면역세포가 알기네이트 췌도 미세캡슐 외막에 침착되는 것을 억제하기 위하여 연구하던 중, 이종 췌도를 알긴산 나트륨으로 캡슐화한 후, 캡슐 외막에 항염증 작용을 갖는 키토산을 코팅하여 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐을 제조하였으며, 상기 제조된 췌도 미세캡슐의 외막에 염증성 면역세포의 침착이 현저히 감소됨을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.The present inventors have been studying to inhibit the deposition of inflammatory immune cells such as macrophages and monocytes on the alginate islet microcapsule outer membrane, and then, after encapsulating the heterologous islets with sodium alginate, chitosan having anti-inflammatory action on the capsule outer membrane The coating was prepared for the islet isotonic microcapsules of alginate-chitosan bilayer, and it was confirmed that the deposition of inflammatory immune cells on the outer membrane of the prepared islet microcapsules was remarkably reduced, thereby completing the present invention.

본 발명은 당뇨병 치료용 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a pancreatic islet microcapsules of alginate-chitosan bilayer for the treatment of diabetes mellitus and a method for preparing the same.

본 발명은 당뇨병 치료용 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐을 제공한다.The present invention provides islet microcapsules of alginate-chitosan bilayer for treating diabetes.

또한, 본 발명은In addition, the present invention

1) 췌도 공급원으로부터 췌도를 분리하는 단계,1) separating the islets from the islet source,

2) 상기 분리한 췌도를 알긴산 나트륨 용액에 희석시키고, 이를 BaCl2 용액에 적하하여 캡슐을 형성하는 단계, 및2) diluting the isolated islets in sodium alginate solution and dropping them in BaCl 2 solution to form capsules, and

3) 상기 형성된 캡슐 외막에 키토산을 pH 4.5에서 코팅하는 단계를 포함하 는, 당뇨병 치료용 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐의 제조방법을 제공한다.3) It provides a method for producing a pancreatic islet microcapsules of the alginate-chitosan double membrane for treating diabetes, comprising coating the chitosan at pH 4.5 on the formed capsule outer membrane.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 당뇨병 치료용 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐은 이종 췌도를 알긴산 나트륨으로 캡슐화한 후 외막을 항염증 작용을 갖는 키토산으로 코팅하여 면역장벽을 형성한 것을 특징으로 한다.The islets of the alginate-chitosan diaphragm for diabetic treatment according to the present invention are characterized in that the islets of the heterogeneous islets are encapsulated with sodium alginate and the outer membrane is coated with chitosan having anti-inflammatory action to form an immune barrier.

상기 이종 췌도는 성체 돼지로부터 분리된 췌도가 바람직하다.The heterologous islets are preferably islets isolated from adult pigs.

본 발명에 따른 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐의 제조방법을 단계별로 상세히 설명하면 다음과 같다.The method for preparing the islet microcapsules of the alginate-chitosan bilayer according to the present invention will be described in detail step by step.

상기 1)단계는 췌도 공급원으로부터 췌도를 분리하는 단계로, 췌도 공급원은 성체 돼지가 바람직하다. 이는 돼지의 인슐린 대사능력이 사람과 유사하고, 식용으로 널리 이용되고 있어 거부감이 적으며, 비교적 다루기가 쉽고, 많은 양의 췌도세포를 가지고 있기 때문이다. 성체 돼지로부터 분리한 췌도는 10% FBS를 함유한 RPMI 1640 배양액에서 1일 동안 배양한다.Step 1) is a step of separating the pancreatic islets from the source of pancreatic islets, the pancreatic source is preferably an adult pig. This is because the insulin metabolism of pigs is similar to that of humans, and is widely used for food, so it has little objection, is relatively easy to handle, and has a large amount of islets. The islets isolated from adult pigs are incubated for one day in RPMI 1640 medium containing 10% FBS.

상기 2)단계는 분리한 췌도를 알긴산 나트륨으로 캡슐화하는 단계로, 상기 1)단계에서 분리한 췌도를 알긴산 나트륨 용액 1㎖당 1000~100000개로 희석하여 5cc 주사기에 넣는다. 5cc 주사기를 주사기 펌프에 장착한 후 미세방울 제조기와 연결한다. 미세방울 제조기의 옆면에 준비된 공기 주입구로 이산화탄소 주입관을 연결시켜, 주사기 펌프를 15~25㎖/hr 속도로 밀어넣으면서 이산화탄소를 5~10kgf/ ㎠ 압력으로 주입한다. 알긴산 나트륨과 희석된 췌도 세포를 10mM BaCl2 용액에 적하하여 구형 캡슐을 형성한다. 형성된 캡슐을 HBSS 용액으로 세척한 후, 10% FBS를 함유한 D-MEM 배양액에서 37℃, 5% CO2 환경 하에서 하루 동안 배양한다.Step 2) is to encapsulate the isolated pancreatic islets with sodium alginate. The pancreatic islets isolated in step 1) are diluted to 1000 to 100,000 per 1 ml of sodium alginate solution and placed in a 5cc syringe. Attach a 5cc syringe to the syringe pump and connect it to the microdroplet maker. The carbon dioxide injection tube is connected to the prepared air inlet on the side of the micro drop maker, and the carbon dioxide is injected at a pressure of 5 to 10 kgf / cm 2 while pushing the syringe pump at a speed of 15 to 25 ml / hr. Sodium alginate and diluted islet cells are dropped into 10 mM BaCl 2 solution to form a spherical capsule. The formed capsules are washed with HBSS solution and then incubated in D-MEM culture medium containing 10% FBS for one day at 37 ° C. and 5% CO 2 .

상기 3)단계는 캡슐 외막에 키토산을 코팅하는 단계로, 상기 췌도를 포함한 알긴산 나트륨 캡슐을 1% 키토산 용액에 넣고 pH 4.5에서 코팅하여 키토산이 코팅된 알긴산 나트륨 캡슐을 제조한다. 상기 제조된 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐을 HBSS 용액으로 세척한 후 10% FBS를 함유한 RPMI 1640 배양액에서 1주일 동안 배양한다.In step 3), the chitosan is coated on the capsule outer membrane. The sodium alginate capsule including the pancreatic islet is placed in a 1% chitosan solution and coated at pH 4.5 to prepare a chitosan-coated sodium alginate capsule. The pancreatic islets of the alginate-chitosan bilayer prepared above were washed with HBSS solution, and then cultured in RPMI 1640 culture medium containing 10% FBS for 1 week.

상기 방법으로 제조된 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐의 경우 캡슐 내부에서 췌도 생존율은 이상이 없으며, 외부자극에 의해 정상적으로 인슐린을 분비한다. 또한, 상기 제조된 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐을 당뇨병이 유발된 마우스의 복강 내에 이식한 후, 혈당변화를 측정한 결과 정상 혈당을 유지하며, 이식한 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐을 수거하여 관찰한 결과 캡슐 외막에 염증성 면역세포의 침착이 현저히 감소된다.In the case of the pancreatic islets of the alginate-chitosan bilayer prepared by the above method, the islet viability is not abnormal in the capsule and secretes insulin normally by external stimulation. In addition, after implanting the pancreatic islet microcapsules of the sodium alginate-chitosan bilayer prepared above into the abdominal cavity of a diabetic mouse, the blood glucose change was measured to maintain normal blood glucose, and the islets of the alginate-chitosan bilayer of the transplanted islet microcapsules As a result of collecting and observing, the deposition of inflammatory immune cells on the capsule envelope is markedly reduced.

따라서, 본 발명에 따른 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐은 미세캡슐 외막에 염증성 면역세포의 침착을 효과적으로 억제하여 이종이식에서 나타나는 면역거부 반응에서 이종 췌도세포를 보호함으로써, 당뇨병 치료에 매우 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the islet-capsular microcapsules of the alginate-chitosan bilayer according to the present invention effectively inhibit the deposition of inflammatory immune cells on the microcapsule outer membrane to protect the heterologous islet islets in immune rejection reactions resulting from xenografts, thereby making them very useful in treating diabetes. Can be used.

본 발명에 따른 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐 내 췌도의 농도 는 1000~100000 IEq/㎖인 것이 바람직하다.The concentration of pancreatic islets in the islets of the alginate-chitosan bilayer according to the present invention is preferably 1000 to 100,000 IEq / ml.

본 발명에 따른 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐은 당뇨병 치료를 필요로 하는 환자에게 이식할 수 있으며, 이식 부위로는 복강, 피하, 근육내, 내부장기, 장기 동맥/정맥의 혈관질, 뇌-척수액 또는 림프액 등이 바람직하다.The pancreatic islet capsule of the alginate-chitosan bilayer according to the present invention can be implanted into a patient in need of diabetes treatment. Spinal fluid or lymph fluid is preferred.

또한, 본 발명에 따른 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐은 면역억제제 또는 항염증제와 조합하여 당뇨병 치료를 필요로 하는 환자에게 투여될 수 있다. 상기 면역억제제는 시클로스포린(cyclosporine), 시롤리무스(sirolimus), 라파마이신(rapamycin) 및 오르타크롤리무스(ortacrolimus)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 항염증제는 아스피린, 이부프로펜, 스테로이드 및 비스테로이성 항염증제로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 면역억제제 또는 항염증제는 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐의 이식 후 6개월 동안, 바람직하게는 1개월 동안 투여되는 것이 좋다.In addition, the pancreatic islet microcapsules of the alginate-chitosan bilayer according to the present invention may be administered to patients in need of diabetes treatment in combination with immunosuppressants or anti-inflammatory agents. The immunosuppressive agent may be selected from the group consisting of cyclosporine, sirolimus, rapamycin and ortacrolimus, but is not limited thereto. The anti-inflammatory agent may be selected from the group consisting of aspirin, ibuprofen, steroids, and non-steroidal anti-inflammatory agents, but is not limited thereto. The immunosuppressive agent or anti-inflammatory agent is preferably administered for 6 months, preferably 1 month after transplantation of the islet microcapsules of the alginate-chitosan bilayer.

본 발명에 따른 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐을 수여자에게 이식하기 위해서는, 이식되는 췌도 미세캡슐의 양이 5,000~20,000 IEq/㎏(수여자의 체중)가 바람직하며, 공여자의 성별 및 췌장 상태, 수여자의 체중, 연령, 성별, 건강상태, 식이, 투여시간, 투여방법, 배설율 및 질환의 중증도 등에 따라 그 범위가 다양하다.In order to implant the islets of the alginate-chitosan bilayer according to the present invention into recipients, the amount of islets to be transplanted is preferably 5,000 to 20,000 IEq / kg (weight of the recipient), and the donor's gender and pancreas. The range varies depending on the condition, weight of the recipient, age, sex, health condition, diet, time of administration, method of administration, rate of excretion and severity of the disease.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예 에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are merely provided to more easily understand the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the examples.

실시예 1Example 1 : 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 랫트 췌도 미세캡슐 : Rat islet microcapsules of sodium alginate-chitosan bilayer

1. 랫트로부터 췌도 세포의 분리1. Isolation of Pancreatic Islet Cells from Rats

평균 200g의 SD-랫트 수컷들을 럼푼 케타민 혼합액을 이용하여 마취하였다. 랫트의 복강을 열어서 십이지장에 연결된 췌도관을 묶고, 간과 연결되는 췌도관을 절개한 후 폴리에틸렌-50(PE-50) 관을 절개된 틈에 연결하였다. 준비한 Media 199 1㎖당 콜라게나제 P 1㎎을 용해시킨 용액 8~9㎖를 PE-50을 통해 췌장으로 넣었다. 췌장을 분리하여 37℃ 수조에서 60rpm으로 25분간 흔들며 진탕하여 소화시켰다. 10% FBS(fetal bovine serum)를 함유한 Media 199로 3번 세척한 후, 500㎛의 구멍크기를 가진 체로 여과하여 일정크기 이상의 췌장 조직을 제거하였다. 췌도의 순도를 높이기 위하여 분리배지(Histopaque 1077)로 밀도차를 이용한 분리방법으로 췌도를 순수 분리하였다. 분리한 췌도는 10% FBS를 함유한 Media 199로 세척하면서 췌도 수량을 측정하였다. 그 다음 10% FBS를 함유한 RPMI 1640 배양액에서 1일 동안 배양하였다.An average of 200 g SD-rat males were anesthetized using a lump of ketamine mixture. The abdominal cavity of the rat was opened to bind the pancreatic ducts connected to the duodenum, and the incision was made between the pancreatic ducts connected to the liver and the polyethylene-50 (PE-50) tube was connected to the incision. 8-9 ml of a solution in which 1 mg of collagenase P was dissolved per 1 ml of prepared Media 199 was put into the pancreas through PE-50. The pancreas was separated and digested by shaking at 37 rpm for 60 minutes at 60 rpm. After washing three times with Media 199 containing 10% FBS (fetal bovine serum), it was filtered through a sieve having a pore size of 500 ㎛ to remove pancreas tissues of a predetermined size or more. In order to increase the purity of the pancreatic islets, the pancreatic islets were purely separated using a separation medium (Histopaque 1077). Isolated pancreatic islets were washed with Media 199 containing 10% FBS, and the number of pancreatic islets was measured. It was then incubated for one day in RPMI 1640 medium containing 10% FBS.

2. 췌도를 알긴산 나트륨으로 캡슐화2. Encapsulating Pancreatic Islets with Sodium Alginate

알긴산 나트륨을 KRH(krebs-ringer-hepes) 완충액에 2%의 농도로 녹인 후 Hepa 여과기로 여과시켰다. 상기 1에서 분리한 췌도 세포를 알긴산 나트륨 용액 1㎖당 1000개로 희석을 하여 5cc 주사기에 넣었다. 5cc 주사기를 주사기 펌프에 장착한 후 미세방울 제조기와 연결하였다. 미세방울 제조기의 옆면에 준비된 공기 주입구로 이산화탄소 주입관을 연결시켰다. 주사기 펌프를 20㎖/hr 속도로 밀어넣으 면서 이산화탄소를 6.0kgf/㎠ 압력으로 주입하였다. 알긴산 나트륨과 희석된 췌도 세포를 자기 교반기 위에 올려진 10mM BaCl2 용액에 적하하고 10분간 교반시키면 빠르게 고형화되면서 구형 캡슐이 형성되었다. 형성된 캡슐을 HBSS(Hank's balanced salt solution) 용액으로 2~3번 세척한 후, 10% FBS를 함유한 D-MEM 배양액에서 37℃, 5% CO2 환경 하에서 하루 동안 배양하였다.Sodium alginate was dissolved in KRH (krebs-ringer-hepes) buffer at a concentration of 2% and filtered through a Hepa filter. The pancreatic islet cells isolated in 1 were diluted to 1000 per 1 ml of sodium alginate solution and placed in a 5cc syringe. A 5 cc syringe was mounted on the syringe pump and then connected to the microdroplet maker. The carbon dioxide injection tube was connected to the prepared air inlet on the side of the micro drop maker. Carbon dioxide was injected at 6.0 kgf / cm 2 pressure while pushing the syringe pump at 20 ml / hr. Sodium alginate and diluted pancreatic islet cells were added to a 10 mM BaCl 2 solution placed on a magnetic stirrer and stirred for 10 minutes to solidify rapidly and form spherical capsules. The formed capsules were washed 2-3 times with Hanks' balanced salt solution (HBSS) solution, and then cultured in D-MEM culture medium containing 10% FBS for 1 day under 37 ° C. and 5% CO 2 .

3. 알긴산 나트륨 캡슐 외막에 키토산 코팅3. Chitosan Coating on Sodium Alginate Capsule Outer Membrane

상기 2에서 제조된 췌도를 포함한 알긴산 나트륨 캡슐을 pH 4.5에서 1% 키토산 용액에 넣고 10분 동안 교반하면서 배양하였다. 10분 후 키토산이 코팅된 알긴산 나트륨 캡슐을 HBSS 용액으로 세척한 후 10% FBS를 함유한 RPMI 1640 배양액에서 1주일 동안 배양하였다.The sodium alginate capsule including the islets prepared in 2 was put in a 1% chitosan solution at pH 4.5 and incubated with stirring for 10 minutes. After 10 minutes, chitosan-coated sodium alginate capsules were washed with HBSS solution and incubated for one week in RPMI 1640 medium containing 10% FBS.

실시예 2Example 2 : 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 성체 돼지 췌도 미세캡슐 : Adult Porcine Islet Microcapsules of Sodium Alginate-chitosan Double Layer

1. 성체 돼지로부터 췌도 세포의 분리1. Isolation of Islet Cells from Adult Pigs

도축장에서 적출된 성체 돼지 장기를 식염수로 세척하였다. 췌장을 둘러싼 장간막을 가위로 잘라 췌장이 나오도록 하였다. 췌장 주변 손질을 마친 후 적당히 80g 내외로 췌장을 절제하였다. 절제한 췌장의 도관에 혈관 카테터를 넣은 후 20~40㎖ 장기보존액(HTK solution; histidine-tryptophan-ketoglutarate solution)을 넣은 후 4℃로 보관하면서 실험실로 옮겼다. 실험실로 옮겨온 췌장을 베타딘 용액과 항생제 용액에 각각 넣은 후 D-PBS(dulbecco's phosphate buffer solution)로 세척하였다. 췌장 도관에 연결된 카테터를 통해 2g/㎖의 콜라게나제 P 100㎖를 주입하였다. 주입 후 췌장을 4~8 등분한 후 리코르디 챔버(ricordi chamber)에 넣고, 35℃를 유지시키면서 리코르디 챔버를 서서히 흔들었다. 5~15분 사이로 소화시킨 후 4% BSA(Bovine serum albumin)를 함유한 M199를 챔버에 주입하고, 챔버 내부를 4~10℃로 유지시키면서 소화된 췌장 세포들을 250㎖ conical tube에 모은 후 2% BSA를 함유한 M199로 3번 세척하였다. 세척된 췌장 세포들을 비중 1.108의 Ficoll 용액 200㎖에 넣은 후 cobe bag에 넣었다. 1200rpm으로 cobe bag을 회전시키면서 비중 1.100과 1.060을 gradient maker beaker에서 서서히 섞으면서 넣었다. 마지막으로 HBSS 용액 100㎖를 넣은 후 5분 동안 2200rpm으로 회전시켰다. 5분후 cobe bag에서 용액들을 35㎖씩 50㎖ conical tube에 각각 받은 후, 각 튜브에서 세포들을 추출하여 DTZ(dithizone)으로 염색하였다. 각 튜브 세포 시료마다의 췌도 분포를 확인한 후, 30% 이상되는 튜브만 모아서 세척하고, 10% FBS를 함유한 RPMI 1640 배양액에서 1일 동안 배양하였다.Adult pig organs extracted from the slaughterhouses were washed with saline. The mesentery surrounding the pancreas was cut with scissors to make the pancreas come out. After finishing the peripancreatic care, the pancreas was excised to about 80g. A catheter was placed in the catheter of the resected pancreas, followed by 20-40 ml long-term preservation solution (HTK solution; histidine-tryptophan-ketoglutarate solution) and stored at 4 ° C. The pancreas transferred to the laboratory was put into betadine solution and antibiotic solution, respectively, and washed with D-PBS (dulbecco's phosphate buffer solution). 100 g of 2 g / ml collagenase P was injected through a catheter connected to the pancreatic catheter. After injection, the pancreas was divided into 4 to 8 portions, placed in a ricordi chamber, and slowly shaken while maintaining the 35 ° C. After digestion for 5 to 15 minutes, M199 containing 4% BSA (Bovine serum albumin) is injected into the chamber, and the digested pancreatic cells are collected in 250 ml conical tube while maintaining the inside of the chamber at 4 to 10 ° C. Washed three times with M199 containing BSA. The washed pancreatic cells were placed in 200 ml of Ficoll solution having a specific gravity of 1.108 and then placed in a cobe bag. While rotating the cobe bag at 1200 rpm, specific gravity 1.100 and 1.060 were slowly mixed into the gradient maker beaker. Finally, 100 ml of HBSS solution was added and then rotated at 2200 rpm for 5 minutes. After 5 minutes, each solution was received in a 50 ml conical tube by 35 ml in a cobe bag, and cells were extracted from each tube and stained with DTZ (dithizone). After confirming the distribution of pancreatic islets for each tube cell sample, only 30% or more of the tubes were collected and washed, and cultured in RPMI 1640 medium containing 10% FBS for 1 day.

2. 췌도를 알긴산 나트륨으로 캡슐화2. Encapsulating Pancreatic Islets with Sodium Alginate

상기 1에서 분리한 췌도 세포를 알긴산 나트륨 용액 1㎖당 10000 IEq 농도로 희석한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 2와 동일한 방법으로 알긴산 나트륨 캡슐을 제조하였다.Sodium alginate capsules were prepared in the same manner as in Example 1, 2 except that the pancreatic islet cells isolated in 1 were diluted to a concentration of 10000 IEq per 1 ml of sodium alginate solution.

3. 알긴산 나트륨 캡슐 외막에 키토산 코팅3. Chitosan Coating on Sodium Alginate Capsule Outer Membrane

상기 2에서 제조된 췌도를 포함한 알긴산 나트륨 캡슐을 이용하여 상기 실시예 1의 3과 동일한 방법으로 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐을 제조 하였다.The pancreatic islet microcapsules of sodium alginate-chitosan double membranes were prepared in the same manner as in Example 3 using the sodium alginate capsule including the islets prepared in 2 above.

상기 실시예 1 및 2에서 제조한 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐의 제조과정은 도 1에 나타내었으며, 이들 미세캡슐의 물리적인 형태 및 특징은 주사전자현미경으로 관찰하여 도 2에 나타내었고, 이들 미세캡슐의 구멍 크기는 공초점 현미경으로 관찰하여 도 3에 나타내었다.The production process of the islet isotonic microcapsules of the sodium alginate-chitosan bilayers prepared in Examples 1 and 2 is shown in Figure 1, the physical shape and characteristics of these microcapsules are shown in Figure 2 by scanning electron microscopy, The pore size of these microcapsules is shown in FIG. 3 under a confocal microscope.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐은 키토산으로 코팅되었음을 확인하였다.As shown in Figure 2, it was confirmed that the pancreatic islet microcapsules of the sodium alginate-chitosan bilayer according to the present invention was coated with chitosan.

또한, 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐은 70kDa, 150kDa, 250kDa의 분자량을 지닌 FITC가 결합된 덱스트란의 캡슐 내부로의 이동이 없음을 확인하였다. 이는 면역작용에 중추적인 분자인 면역글로불린 G가 150kDa으로 캡슐 내부로 이동되지 않음을 시사한다.In addition, as shown in Fig. 3, the islet isotonic microcapsules of the sodium alginate-chitosan bilayer according to the present invention was confirmed that there is no movement of the FITC-bound dextran with a molecular weight of 70kDa, 150kDa, 250kDa into the capsule. This suggests that immunoglobulin G, a molecule central to immunization, is not transported into the capsule at 150 kDa.

비교예 1Comparative Example 1 : 랫트 췌도를 포함한 알긴산 나트륨 미세캡슐 : Sodium alginate microcapsules including rat islets

상기 실시예 1에서 키토산 코팅 과정은 수행하지 않고, 랫트로부터 췌도를 분리하고, 분리된 췌도를 알긴산 나트륨으로 캡슐화하는 단계까지만 동일하게 수행하여 알긴산 나트륨 췌도 미세캡슐을 제조하였다.In Example 1, the chitosan coating process was not performed, but the same procedure was performed only to separate the islets from the rats and to encapsulate the separated islets with sodium alginate to prepare sodium alginate islets.

비교예 2Comparative Example 2 : 성체 돼지 췌도를 포함한 알긴산 나트륨 미세캡슐 : Sodium alginate microcapsules including adult pig islets

상기 실시예 2에서 키토산 코팅 과정은 수행하지 않고, 성체 돼지로부터 췌 도를 분리하고, 분리된 췌도를 알긴산 나트륨으로 캡슐화하는 단계까지만 동일하게 수행하여 알긴산 나트륨 췌도 미세캡슐을 제조하였다.In Example 2, the chitosan coating process was not performed, but the same procedure was performed until the islets were separated from adult pigs and the isolated islets were encapsulated with sodium alginate to prepare sodium alginate pancreatic microcapsules.

실험예 1Experimental Example 1 : 본 발명에 따른 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐 내의 췌도 생존율 측정(in vitro) : Measurement of pancreatic islet viability in islet microcapsules of sodium alginate-chitosan bilayer according to the present invention (in vitro)

본 발명에 따른 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐 내의 췌도 생존율을 확인하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.In order to confirm the islet survival rate in the islet microcapsules of the sodium alginate-chitosan bilayer according to the present invention, the following experiment was performed.

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 췌도 미세캡슐을 제조 당일부터 14일 동안 일부 채취하여 AO/PI(acridine orange/propidium iodide)를 처리한 후, 미세캡슐 내의 췌도 생존율을 확인하였다. 대조군으로는 캡슐화하지 않은 랫트 췌도를 사용하였다.Some of the islet microcapsules prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were collected for 14 days from the day of preparation, and treated with AO / PI (acridine orange / propidium iodide) to confirm the islet survival rate in the microcapsules. Unencapsulated rat islets were used as a control.

결과는 도 4에 나타내었다.The results are shown in FIG.

도 4에 나타난 바와 같이, 알긴산 나트륨 췌도 미세캡슐과 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐 내의 췌도 생존율은 캡슐화하지 않은 랫트 췌도에 비해 7일째까지 유의하게 감소하는 것을 확인하였다. 그러나 14일째에는 캡슐화하지 않은 랫트 췌도와 거의 차이가 없음을 확인하였다.As shown in FIG. 4, it was confirmed that the islet viability in the islet microcapsules of the sodium alginate islet microcapsules and the sodium alginate-chitosan bilayer was significantly reduced by 7 days compared to the rat uncapsulated islets. However, on day 14, there was almost no difference from the unencapsulated rat pancreas.

실험예 2Experimental Example 2 : 본 발명에 따른 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐 내의 인슐린 분비능 측정(in vitro) : Measurement of insulin secretion in pancreatic islet microcapsules of sodium alginate-chitosan bilayer according to the present invention (in vitro)

본 발명에 따른 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐 내의 인슐린 분비능을 확인하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.In order to confirm the insulin secretion ability in the pancreatic islet microcapsules of the sodium alginate-chitosan bilayer according to the present invention, the following experiment was performed.

1. 랫트 췌도 미세캡슐의 인슐린 분비능 측정1. Measurement of insulin secretion in rat islet microcapsules

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 췌도 미세캡슐을 IEq 20개에 2.8mM 및 16.8mM의 포도당을 처리한 후, 인슐린 분비능을 측정하였다. 대조군으로는 캡슐화하지 않은 랫트 췌도를 사용하였다.The pancreatic islet microcapsules prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were treated with 2.8 mM and 16.8 mM of glucose in 20 IEqs, and then insulin secretion ability was measured. Unencapsulated rat islets were used as a control.

결과는 도 5에 나타내었다.The results are shown in FIG.

도 5에 나타난 바와 같이, 캡슐화하지 않은 랫트 췌도, 알긴산 나트륨 췌도 미세캡슐 및 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐 모두 정상적으로 외부 자극에 의해 인슐린을 분비함을 확인하였다.As shown in FIG. 5, unencapsulated rat pancreatic islets, sodium alginate islet microcapsules and pancreatic microcapsules of sodium alginate-chitosan bilayer were all normally secreted by external stimuli.

2. 성체 돼지 미세캡슐의 인슐린 분비능 측정2. Determination of insulin secretion in adult pig microcapsules

상기 실시예 2 및 비교예 2에서 제조한 췌도 미세캡슐의 인슐린 분비능을 상기 1과 동일한 방법으로 하여 측정하였다.Insulin secretion ability of the islet microcapsules prepared in Example 2 and Comparative Example 2 was measured by the same method as described above.

결과는 도 6에 나타내었다.The results are shown in FIG.

도 6에 나타난 바와 같이, 알긴산 나트륨 췌도 미세캡슐 및 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐 모두 정상적으로 외부 자극에 의해 인슐린을 분비함을 확인하였다.As shown in FIG. 6, it was confirmed that both of sodium alginate islet microcapsules and pancreatic islet of sodium alginate-chitosan bilayer normally secrete insulin by external stimulation.

실험예 3Experimental Example 3 : 본 발명에 따른 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐이 혈당변화에 미치는 영향(in vivo) : Effect of Islet Alginate-chitosan Double Membrane Microcapsules on Blood Glucose Changes in the Present Invention

본 발명에 따른 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐이 혈당변화에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.In order to determine the effect of pancreatic islet microcapsules of sodium alginate-chitosan bilayer according to the present invention on the blood glucose change, the following experiment was performed.

Balb/c 수컷 마우스에 180㎎/㎏의 스트렙토조토신을 복강주사하여 당뇨병을 유발시켰다. 당뇨병이 유발된 Balb/c 마우스를 마취시킨 다음, 복강을 1㎝ 크기로 절개하였다. 절개한 부위를 통해 상기 실시예 1~2 및 비교예 1~2에서 제조한 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐을 각각 500 IEq로 주입하여 이식하고, 절개 부위를 봉합하였다. 이식 후, 오전 9~10시 사이에 이식된 마우스의 꼬리에서 말초혈액을 수거하여 혈당기를 이용하여 혈당을 측정하였다. 대조군으로는 캡슐화하지 않은 랫트 췌도 또는 성체 돼지 췌도를 신장에 이식한 후 혈당을 측정하였다.Balb / c male mice were intraperitoneally injected with 180 mg / kg of streptozotocin to induce diabetes. Diabetic Balb / c mice were anesthetized, and the abdominal cavity was cut into 1 cm in size. Pancreatic islet microcapsules of sodium alginate-chitosan bilayers prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were respectively injected at 500 IEq, and the incision site was closed. After transplantation, peripheral blood was collected from the tail of the transplanted mouse between 9 and 10 am and blood glucose was measured using a blood glucose meter. As a control, unencapsulated rat islets or adult porcine islets were transplanted into the kidney and blood glucose levels were measured.

알긴산 나트륨-키토산 이중막의 랫트 췌도 미세캡슐을 당뇨병이 유발된 Balb/c 마우스의 복강에 이식한 후의 혈당변화는 도 7에 나타내었으며, 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 성체 돼지 췌도 미세캡슐을 당뇨병이 유발된 Balb/c 마우스의 복강에 이식한 후의 혈당변화는 도 8에 나타내었다.Glucose change after transplantation of rat pancreatic islets of sodium alginate-chitosan bilayer into the abdominal cavity of diabetic-induced Balb / c mice is shown in FIG. 7. Blood glucose changes after transplantation of the abdominal cavity of Balb / c mice are shown in FIG. 8.

도 7에 나타난 바와 같이, 캡슐화하지 않은 랫트 췌도를 이식한 경우 이식 후 3일부터 혈당이 급격히 올랐으나, 알긴산 나트륨 췌도 미세캡슐 및 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐을 이식한 경우에는 오랜기간 정상 혈당을 유지하는 것을 관찰하였다.As shown in FIG. 7, when the non-encapsulated rat pancreatic islets were transplanted, blood glucose rapidly increased from the 3rd day after transplantation, but when the alginate islet microcapsules and the pancreatic microcapsules of sodium alginate-chitosan bilayer were transplanted, the normal blood glucose was long. It was observed to keep.

또한 도 8에 나타난 바와 같이, 캡슐화하지 않은 성체 돼지 췌도를 이식한 경우 이식 후 2일부터 혈당이 급격히 올랐으나, 알긴산 나트륨 췌도 미세캡슐 및 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐을 이식한 경우에는 오랜기간 정상 혈당을 유지하는 것을 관찰하였다.In addition, as shown in FIG. 8, when the unencapsulated adult porcine islets were transplanted, blood glucose rapidly increased from 2 days after transplantation, but when the alginate islet microcapsules and the pancreatic islet of alginate-chitosan bilayer were transplanted for a long time, Maintaining normal blood sugar was observed.

실험예 4Experimental Example 4 : 이식한 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐을 수거하여 췌도 분석 : DTZ 염색 : Pancreatic islet analysis by collecting islet microcapsules from transplanted sodium alginate-chitosan bilayer: DTZ staining

당뇨병이 유발된 마우스의 복강에 이식한 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐을 수거하여 캡슐 내의 베타세포의 존재 및 수거한 캡슐의 염증성 면역세포의 침착정도를 확인하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.In order to confirm the presence of beta cells in the capsule and the degree of inflammatory immune cell deposition in the collected capsules by collecting the islets of the alginate-chitosan bilayer transplanted into the abdominal cavity of diabetes-induced mice, the following experiments were performed. It was.

상기 실시예 1~2 및 비교예 1~2에서 제조한 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐을 Balb/c 수컷 마우스의 복강에 이식한 후 28일, 56일, 189일 또는 혈당치가 다시 상승할 시 마우스의 복강을 절개하여 37℃의 생리식염수를 넣은 후에 다시 빼는 방법을 반복하여 이식한 미세캡슐을 수거하였다. 상기 수거한 췌도 미세캡슐을 베타세포에만 특이적으로 염색되는 DTZ 용액으로 염색한 후 관찰하여, 인슐린을 분비하는 베타세포의 존재를 1차적으로 확인하였다. 또한, 상기 수거한 췌도 미세캡슐의 염증성 면역세포의 침착 정도를 각각 캡슐마다 개수로 확인하였다.After implanting the islets of the alginate-chitosan bilayers prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 into the abdominal cavity of Balb / c male mice, 28 days, 56 days, 189 days, or blood glucose levels may rise again. Intraperitoneal section of the mouse was inoculated, and the physiological saline at 37 ° C. was added again, and the microcapsules were collected by repeating the method of subtraction again. The collected islet microcapsules were stained with DTZ solution, which is specifically stained only on beta cells, followed by observation, thereby primarily confirming the presence of insulin secreting beta cells. In addition, the degree of deposition of inflammatory immune cells in the collected islet microcapsules was confirmed by the number of capsules, respectively.

수거한 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 랫트 췌도 미세캡슐을 DTZ 용액으로 염색하여 미세캡슐 외막에 침착된 염증성 면역세포와 미세캡슐 내부의 췌도가 염색된 것을 관찰한 결과는 도 9에 나타내었고, 염증성 면역세포가 침착되지 않은 깨끗한 미세캡슐의 수량은 도 10에 나타내었다. 또한, 수거한 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 성체 돼지 췌도 미세캡슐을 DTZ 용액으로 염색하여 미세캡슐 외막에 침착된 염증성 면역세포와 미세캡슐 내부의 췌도가 염색된 것을 관찰한 결과는 도 11에 나 타내었고, 염증성 면역세포가 침착되지 않은 깨끗한 미세캡슐의 수량은 도 12에 나타내었다.The rat pancreatic islet microcapsules of the collected sodium alginate-chitosan bilayers were stained with DTZ solution to observe the staining of inflammatory immune cells deposited on the microcapsule outer membrane and the islets of the microcapsules. The yield of clean microcapsules not deposited was shown in FIG. 10. In addition, the adult pig pancreatic islet microcapsules of the collected sodium alginate-chitosan bilayer were stained with DTZ solution, and the results of observing staining of inflammatory immune cells deposited on the microcapsule outer membrane and the islets of the microcapsules were shown in FIG. 11. , The quantity of clear microcapsules in which inflammatory immune cells were not deposited is shown in FIG. 12.

도 9에 나타난 바와 같이, 수거된 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 랫트 췌도 미세캡슐은 염증세포가 침착된 것과 침착되지 않은 것이 관찰되었다(9-A). 또한, 염증세포가 침착되지 않은 캡슐 내부의 췌도는 이식 후 장기간이 지나면 일부가 사멸되는 것이 관찰되었고(9-B), 염증세포가 침착된 캡슐 내부의 췌도는 일부만 DTZ로 염색되었음을 확인하였다(9-C). 또한 도 10에 나타난 바와 같이, 수거된 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 랫트 췌도 미세캡슐의 염증세포 침착율은 알긴산 나트륨 랫트 췌도 미세캡슐과 비교하여 유의하게 차이(P<0.05)가 있음을 확인하였지만, 모두 20% 이하의 캡슐에서만 염증세포가 침착되었다.As shown in FIG. 9, rat pancreatic islet microcapsules of the collected sodium alginate-chitosan bilayers were observed with and without deposition of inflammatory cells (9-A). In addition, some of the pancreatic islets inside the capsule where no inflammatory cells were deposited were observed to die after prolonged transplantation (9-B), and only a part of the pancreatic islets inside the capsule where the inflammatory cells were deposited were stained with DTZ (9-B). -C). In addition, as shown in Figure 10, the inflammatory cell deposition rate of the rat pancreatic islet microcapsules of the collected sodium alginate-chitosan double membrane was confirmed that there is a significant difference (P <0.05) compared to the sodium alginate rat islet microcapsules, but all Inflammatory cells were deposited only in capsules up to 20%.

도 11에 나타난 바와 같이, 수거된 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 성체 돼지 췌도 미세캡슐은 염증세포가 적게 침착되었고, 미세캡슐 내부의 췌도는 대부분 DTZ로 염색됨을 관찰하였다(11-A 및 11-C). 반면, 수거된 알긴산 나트륨 성체 돼지 췌도 미세캡슐은 대부분 염증세포가 침착되었고, 미세캡슐 내부의 췌도는 대부분 DTZ로 염색됨을 관찰하였다(11-B 및 11-D). 또한 도 12에 나타난 바와 같이, 수거된 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 성체 돼지 췌도 미세캡슐의 염증세포 침착율은 알긴산 나트륨 성체 돼지 췌도 미세캡슐과 비교하여 유의하게 차이(P<0.01)가 있음을 확인하였고, 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 성체 돼지 췌도 미세캡슐은 60% 이상이 침착되지 않은 반면, 알긴산 나트륨 성체 돼지 췌도 미세캡슐은 5% 미만만 침착되지 않았다.As shown in FIG. 11, it was observed that adult pig pancreatic islet microcapsules of the collected sodium alginate-chitosan bilayers had less inflammatory cells and most of the pancreatic islets stained with DTZ (11-A and 11-C). . On the other hand, the collected sodium alginate adult porcine islet microcapsules were mostly deposited with inflammatory cells, and the islets inside the microcapsules were mostly stained with DTZ (11-B and 11-D). In addition, as shown in Figure 12, the inflammatory cell deposition rate of adult porcine islet islets of the collected sodium alginate-chitosan double membrane was confirmed to be significantly different (P <0.01) compared to the sodium alginate adult porcine islet microcapsules. Adult algal pancreatic microcapsules of sodium alginate-chitosan bilayer were not deposited more than 60%, whereas sodium alginate adult porcine islet microcapsules were not deposited less than 5%.

실험예 5Experimental Example 5 : 수거된 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐의 염증세포의 침착 정도 확인 : Determination of Inflammatory Cell Deposition in Pancreatic Islet Microcapsules of Collected Sodium Alginate-Citosan Bilayer

수거된 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 성체 돼지 췌도 미세캡슐에 염증세포의 침착 정도를 확인하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.To confirm the degree of deposition of inflammatory cells in adult porcine islet microcapsules of the collected sodium alginate-chitosan bilayer, the following experiment was performed.

1. 인슐린 형광면역염색1. Insulin Fluorescent Immunostaining

수거된 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 성체 돼지 췌도 미세캡슐을 4% 파라포름알데히드(PFA) 용액으로 고정한 후 파라핀 포매하고, 5~10㎛ 크기로 잘랐다. 절편에서 파라핀을 제거한 후 물을 다시 넣은 다음, 기니피그가 호스트인 인슐린 항체를 1:100의 비율로 희석한 용액을 조직 절편에 뿌린 후 1시간 동안 실온에서 배양하였다. 1x PBS로 충분히 세척한 후 로다민(rhodamin)이 붙은 항 기니피그 항체를 2차 항체로 하여 염색하였다.Adult pig pancreatic islet microcapsules of the collected sodium alginate-chitosan bilayers were fixed with 4% paraformaldehyde (PFA) solution, paraffin embedded, and cut into 5-10 μm sizes. After removing paraffin from the sections, water was added again, and then a solution of 1: 100 diluted guinea pig host insulin antibody was sprinkled onto the tissue sections and incubated at room temperature for 1 hour. After sufficient washing with 1 × PBS, anti-guinea pig antibodies with rhodamine were stained with secondary antibodies.

2. 마이크로파지 형광면역염색2. Microwave Fluorescent Immunostaining

절편에서 파라핀을 제거한 후 물을 다시 넣은 다음 랫트가 호스트인 마이크로파지 항체를 1:100의 비율로 희석한 용액을 조직 절편에 뿌린 후 10시간 동안 4℃에서 배양하였다. 1x PBS로 충분히 세척한 후 Alexa 526(yellow) 형광이 붙은 2 차 항체를 이용하여 염색하였다.After removing paraffin from the sections, water was added again, and a solution of the rat-digested microphage antibody at a ratio of 1: 100 was sprayed onto the tissue sections, and then incubated at 4 ° C. for 10 hours. After sufficient washing with 1 × PBS, the cells were stained using a secondary antibody with Alexa 526 (yellow) fluorescence.

3. Masson Trichrome 염색3. Masson Trichrome Dyeing

절편에서 파라핀을 제거한 후 물을 다시 넣은 다음 Weigert's iron hematoxylin을 첨부하고 실온에서 10분간 배양하였다. 물로 충분히 세척한 후, Biebrich scarlet acid fuchsin 용액에 절편을 넣고 20~30분 동안 실온에서 배양하였다. 물로 세척한 후 5% 수용성 텅스토인산(aqueous phosphotungstic acid)에서 3분 동안 실온에서 배양한 후, 1% 빙초산에서 3분 동안 실온에서 배양하였다. 그 다음 light green 용액에서 10분 동안 실온에서 배양하여 염색하였다.After removing paraffin from the sections, water was added again, and then Weigert's iron hematoxylin was attached and incubated at room temperature for 10 minutes. After washing sufficiently with water, the sections were put in Biebrich scarlet acid fuchsin solution and incubated at room temperature for 20-30 minutes. After washing with water was incubated for 3 minutes at room temperature in 5% aqueous phosphotungstic acid, then incubated for 3 minutes at 1% glacial acetic acid. It was then stained by incubating for 10 minutes at room temperature in a light green solution.

결과는 도 13에 나타내었다.The results are shown in FIG.

도 13에 나타난 바와 같이, 수거된 알긴산 나트륨 성체 돼지 췌도 미세캡슐 (13-A)과 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 성체 돼지 췌도 미세캡슐(13-E)을 인슐린 형광면역염색한 결과 둘다 캡슐 내부의 췌도세포가 염색됨을 확인하였다(붉은색). 그러나, 알긴산 나트륨 성체 돼지 췌도 미세캡슐 외막에는 염증세포가 침착되었으나(파란색)(13-A), 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 성체 돼지 췌도 미세캡슐에서는 염증세포가 침착되지 않음을 확인하였다(13-E).As shown in FIG. 13, both the collected adult sodium pancreatic islet microcapsules (13-A) and adult porcine pancreatic islet microcapsules (13-E) of the sodium alginate-chitosan bilayer (13-E) were obtained by insulin fluorescence immunostaining. It was confirmed that the cells were stained (red). However, it was confirmed that inflammatory cells were deposited on the outer membrane of the adult sodium alginate porcine islet microcapsules (blue) (13-A), but no inflammatory cells were deposited on the adult porcine islet microcapsules of the sodium alginate-chitosan bilayer (13-E). ).

또한, 마이크로파지 형광면역염색 결과는 알긴산 나트륨 성체 돼지 췌도 미세캡슐 외막에 침착된 염증세포가 마이크로파지 항체에 염색됨을 확인하였다(노란색)(13-B).Microphage fluorescence immunostaining results also confirmed that the inflammatory cells deposited on the sodium alginate adult porcine islet microcapsule outer membrane were stained with the microphage antibody (yellow) (13-B).

또한, Masson Trichrome 염색 결과는 알긴산 나트륨 성체 돼지 췌도 미세캡슐 외막에 침착된 염증세포가 푸른색(콜라겐)으로 염색된 것을 확인하였다(13-C 및 13-D).In addition, Masson Trichrome staining results confirmed that the inflammatory cells deposited on sodium alginate adult porcine islet microcapsule outer membrane were stained blue (collagen) (13-C and 13-D).

따라서, 본 발명에 따른 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐은 염증성 면역세포들의 침착을 효과적으로 억제하여 이종이식에서 나타나는 면역거부 반응에서 이종 췌도세포를 보호할 수 있다.Therefore, the islet isotonic microcapsules of the sodium alginate-chitosan bilayer according to the present invention can effectively inhibit the deposition of inflammatory immune cells to protect the heterologous islet cells in the immune rejection reaction in xenografts.

본 발명에 따른 췌도 미세캡슐은 이종 췌도를 알긴산 나트륨으로 캡슐화한 후 외막을 키토산으로 코팅하여 면역장벽을 형성함으로써, 알긴산 나트륨에 의해 발생되는 염증성 면역세포들의 침착을 억제하여 이종이식에서 나타나는 면역거부 반응에서 이종 췌도세포를 보호할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐은 당뇨병 치료에 매우 유용하게 사용될 수 있다.Islet microcapsules according to the present invention encapsulates heterogeneous islets with sodium alginate and then coats the outer membrane with chitosan to form an immune barrier, thereby suppressing the deposition of inflammatory immune cells caused by sodium alginate, resulting in immune rejection reactions in xenografts. Can protect heterogeneous islet cells. Therefore, the islet microcapsules of the alginate-chitosan bilayer according to the present invention can be very useful for treating diabetes.

도 1은 본 발명에 따른 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐의 제조과정을 나타낸 도이다.1 is a view showing the manufacturing process of the islet microcapsules of sodium alginate-chitosan bilayer according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐을 주사전자현미경으로 관찰한 도이다.2 is a diagram illustrating islet microcapsules of the sodium alginate-chitosan bilayer according to the present invention with a scanning electron microscope.

도 3은 본 발명에 따른 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐을 공초점 현미경으로 관찰한 도이다.Figure 3 is a view of the islet microcapsules microcapsules of sodium alginate-chitosan bilayer according to the present invention by confocal microscopy.

도 4는 본 발명에 따른 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐 내의 췌도 생존율을 나타낸 도이다.Figure 4 is a diagram showing the survival rate of pancreatic islets in the islet microcapsules of sodium alginate-chitosan bilayer according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 랫트 췌도 미세캡슐 내의 인슐린 분비능을 나타낸 도이다.Figure 5 is a diagram showing the insulin secretion ability in the rat pancreatic islet microcapsules of the sodium alginate-chitosan bilayer according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 성체 돼지 췌도 미세캡슐 내의 인슐린 분비능을 나타낸 도이다.Figure 6 is a diagram showing the insulin secretion ability in adult porcine pancreatic islet microcapsules of sodium alginate-chitosan bilayer according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 랫트 췌도 미세캡슐을 당뇨병이 유발된 Balb/c 마우스의 복강에 이식한 후의 혈당변화를 나타낸 도이다.Figure 7 is a diagram showing the change in blood glucose after transplanting the rat pancreatic islet microcapsules of sodium alginate-chitosan bilayer according to the present invention in the abdominal cavity of diabetes-induced Balb / c mice.

도 8은 본 발명에 따른 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 성체 돼지 췌도 미세캡슐을 당뇨병이 유발된 Balb/c 마우스의 복강에 이식한 후의 혈당변화를 나타낸 도이다.Figure 8 is a diagram showing the change in blood glucose after transplanting adult porcine islet islet microcapsules of sodium alginate-chitosan bilayer according to the present invention in the abdominal cavity of diabetes-induced Balb / c mice.

도 9는 수거한 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 랫트 췌도 미세캡슐을 DTZ 용 액으로 염색하여 미세캡슐 외막에 침착된 염증성 면역세포와 미세캡슐 내부의 췌도가 염색된 것을 나타낸 도이다.FIG. 9 is a diagram illustrating that the inflammatory immune cells deposited on the microcapsule outer membrane and the islets of the microcapsules were stained by staining the rat pancreatic islets of the collected sodium alginate-chitosan bilayer with DTZ solution.

도 10은 수거한 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 랫트 췌도 미세캡슐을 DTZ 용액으로 염색하여 염증성 면역세포가 침착되지 않은 깨끗한 미세캡슐의 수량을 나타낸 도이다.FIG. 10 is a diagram showing the yield of clean microcapsules in which inflammatory immune cells are not deposited by staining rat pancreatic islets of the collected sodium alginate-chitosan bilayer with DTZ solution.

도 11은 수거한 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 성체 돼지 췌도 미세캡슐을 DTZ 용액으로 염색하여 미세캡슐 외막에 침착된 염증성 면역세포와 미세캡슐 내부의 췌도가 염색된 것을 나타낸 도이다.FIG. 11 is a diagram showing that adult porcine islet pancreatic microcapsules of the collected sodium alginate-chitosan bilayers were stained with DTZ solution to stain inflammatory immune cells deposited on the microcapsule outer membrane and the islets inside the microcapsules.

도 12는 수거한 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 성체 돼지 췌도 미세캡슐을 DTZ 용액으로 염색하여 염증성 면역세포가 침착되지 않은 깨끗한 미세캡슐의 수량을 나타낸 도이다.FIG. 12 is a diagram showing the yield of clean microcapsules in which inflammatory immune cells are not deposited by staining adult porcine islets of the collected alginate-chitosan bilayer with DTZ solution.

도 13은 수거된 알긴산 나트륨-키토산 이중막의 성체 돼지 췌도 미세캡슐에 염증세포 침착 정도를 형광면역염색하여 관찰한 도이다.FIG. 13 is a diagram illustrating fluorescence immunostaining of inflammatory cell deposition in adult porcine islet microcapsules of collected sodium alginate-chitosan bilayers.

Claims (6)

당뇨병 치료용 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐.Pancreatic islet microcapsules of alginate-chitosan bilayer for diabetes treatment. 제 1항에 있어서, 상기 췌도 미세캡슐은 이종 췌도를 알긴산 나트륨으로 캡슐화한 후 외막을 항염증 작용을 갖는 키토산으로 코팅하여 면역장벽을 형성한 것을 특징으로 하는 췌도 미세캡슐.The method of claim 1, wherein the islet microcapsules are encapsulated with heterogenous islets and sodium alginate, and then the outer membrane is coated with chitosan having anti-inflammatory action to form an immune barrier. 제 2항에 있어서, 상기 이종 췌도는 성체 돼지로부터 분리된 췌도인 것을 특징으로 하는 췌도 미세캡슐.The islet microcapsules according to claim 2, wherein the heterologous islets are isolated islets from adult pigs. 1) 췌도 공급원으로부터 췌도를 분리하는 단계,1) separating the islets from the islet source, 2) 상기 분리한 췌도를 알긴산 나트륨 용액에 희석시키고, 이를 BaCl2 용액에 적하하여 캡슐을 형성하는 단계, 및2) diluting the isolated islets in sodium alginate solution and dropping them in BaCl 2 solution to form capsules, and 3) 상기 형성된 캡슐 외막에 키토산을 pH 4.5에서 코팅하는 단계를 포함하는, 제 1항의 당뇨병 치료용 알기네이트-키토산 이중막의 췌도 미세캡슐의 제조방법.3) A method for preparing the islet microcapsules of the alginate-chitosan bilayer for treating diabetes of claim 1, comprising coating the formed capsule outer membrane at pH 4.5. 제 4항에 있어서, 상기 1)단계에서 췌도 공급원은 성체 돼지인 것을 특징으 로 하는 췌도 미세캡슐의 제조방법.5. The method of claim 4, wherein the pancreatic islet source in step 1) is an adult pig. 제 4항에 있어서, 상기 2)단계에서 췌도는 알긴산 나트륨 용액 1㎖당 1000~100000개로 희석한 것을 특징으로 하는 췌도 미세캡슐의 제조방법.[5] The method of claim 4, wherein the pancreatic islets in step 2) are diluted 1000 to 100,000 per 1 ml of sodium alginate solution.
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