KR20110007672A - Porous microsphere and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 골조직 재생을 위한 다공성 마이크로스피어 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 잘 연결된 열린 기공 구조를 가져 골세포가 부착되어 골전도 및 골재생을 할 수 있도록 넓은 표면적과 공간을 제공하고, 친수성으로 표면 개질되어 초기 세포 부착 및 증식을 촉진하는 다공성 마이크로스피어 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a porous microsphere for bone tissue regeneration and a method of manufacturing the same, and more particularly, to have a large surface area and space to allow bone cells to be attached to bone conduction and bone regeneration having an open pore structure that is well connected to each other. And a surface-modified hydrophilic to promote initial cell adhesion and proliferation, and a method for preparing the same.
일반적으로 척추동물의 뼈 조직이 외상, 종양, 기형 등에 의해 손상되는 경우 심한 통증과 함께 일상 활동에 제한을 받게 된다. 이에 손상된 부위에 골을 채워서 신생골을 생성시키는 치료법이 시행된다. In general, when bone tissue of a vertebrate is damaged by trauma, tumors, malformations, etc., severe pain and daily activities are limited. The treatment is performed to fill the damaged area with bone to generate new bone.
현재까지 알려진 치료방법으로 자신의 골을 이식하는 자가골 이식술, 다른 사람의 뼈를 이식하는 동종골 이식술, 동물의 뼈를 처리하여 이식하는 이종골 이식술 등이 있다.Treatments known to date include autologous bone grafts for transplanting their own bones, allogeneic bone grafts for transplanting bones of others, and xenograft grafts for treating and transplanting animal bones.
상기 자가골 이식술은 환자의 정상부위에서 이미 생성되어 있는 뼈조직을 손상된 조직 부위에 이식하는 방법으로, 일부 환자에게서 성공을 거두었다. 그러나 정상 조직을 희생하는 셈이 되므로, 이러한 공여부에 새로운 통증이 생길 수 있는 등의 취약점이 있으며, 수술 후 통증, 골절, 출혈, 반흔을 비롯하여 재활이 더디게 이루어지는 등의 합병증이 발생할 수 있는 단점이 있다. 동종골 이식술은 면역 반응, 간염 등의 질환이 전염될 수 있는 위험이 있다. 한편 이종골 이식술은 면역 반응과 광우병 등의 위험이 있는 단점이 있다. 이에 생체 적합성이 우수한 골이식재로서의 생체 인공재료의 개발이 요구되고 있다. The autologous bone graft is a method of transplanting bone tissue, which has already been produced in the normal part of a patient, into a damaged tissue area, and has been successful in some patients. However, since it is a sacrifice of normal tissue, there are vulnerabilities such as new pain in the donor, and complications such as pain, fracture, bleeding, scars, and slow rehabilitation after surgery may occur. . Allogeneic bone grafts present a risk of transmission of diseases such as immune response and hepatitis. On the other hand, xenograft transplantation has the disadvantage of risk of immune response and mad cow disease. Accordingly, there is a demand for development of a bio-artificial material as a bone graft material having excellent biocompatibility.
인공 골이식재의 대표적인 물질로, 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite), 인산삼칼슘(tricalcium phosphate) 등의 인산칼슘계 세라믹, 생체활성유리 등이 널리 사용되고 있다. 이중 인산칼슘계 세라믹은 생체 적합성이 우수할 뿐만 아니라 안전성이 우수하여 골 이식재로 활발이 연구되고 있다. As a representative material of artificial bone graft material, calcium phosphate-based ceramics such as hydroxyapatite, tricalcium phosphate, and bioactive glass are widely used. Dual calcium phosphate-based ceramics are not only excellent in biocompatibility but also excellent in safety, and are being actively researched as bone graft materials.
한편, 마이크로스피어(microsphere)는 종래에는 방사선 진단약에 사용되었고, 최근에는 약물운반체로 널리 주목받고 있다. 이러한 마이크로스피어는 일반적으로 약물이 고분자 매트릭스에 용해 상태 또는 미결정 상태로 분산하고 있는 1 내지 2000㎛의 미립자계를 가리킨다. On the other hand, the microsphere (microsphere) has been conventionally used in radiodiagnostic drugs, and recently, has attracted wide attention as a drug carrier. Such microspheres generally refer to a particulate system of 1 to 2000 μm in which the drug is dispersed in a dissolved or microcrystalline state in the polymer matrix.
마이크로스피어와 같은 마이크로입자는 약물, 단백질, 세포의 전달, 약물의 지연방출, 표적부위로의 송달, 유동성을 비롯한 물리적 특성의 개선 등의 다양한 목적으로 개발되고 있다(S. Freiberg, X.X. Zhu, Int. J. Pharm. 282, 1 (2004)). 유전자, 세포 또는 조직 수준에서 치료 효과를 이끌어내기 위하여 생체 활성 고분자를 유지하고 방출하는데 있어 마이크로 입자가 효과적임이 많은 시험관내(in vitro) 및 생체내(in vivo) 연구 결과 밝혀졌다. Microparticles, such as microspheres, are being developed for a variety of purposes, including delivery of drugs, proteins, cells, delayed release of drugs, delivery to target sites, and improvement of physical properties, including fluidity (S. Freiberg, XX Zhu, Int). J. Pharm. 282 , 1 (2004). In vitro and in vivo studies have shown that microparticles are effective at maintaining and releasing bioactive polymers to elicit therapeutic effects at the gene, cell or tissue level.
이와 같이 마이크로스피어는 뼈, 연골 그리고 근육을 포함한 손상된 조직 치료에 널리 사용되는 방법이다. 많은 경우, 치료 효과를 위하여 단백질이나 호르몬과 같은 생체분자는 미세입자에 탑재되어 왔다. As such, microspheres are widely used to treat damaged tissue, including bone, cartilage and muscle. In many cases, biomolecules such as proteins and hormones have been loaded into the microparticles for therapeutic effects.
최근에는 줄기세포로부터 특수 조직세포에 이르기까지 다양한 조직 세포의 효과적인 운반체로서 마이크로스피어가 소개된 바 있다. 몇몇 마이크로스피어 물질은 생체내(in vivo) 실험에서 세포와 동일한 단백질 운송능력을 보이고 또한 시험관내(in vivo) 실험에서 세포와 동일한 조직재생능력을 보이고 있다(H. J. Gu, H. H. Lee, H. W. Kim, Tissue Eng. 2007, 13, 965; Q. Q. Qiu, P. Ducheyne, P. S. Ayyaswamy, J. Biomed. Mater. Res.2000, 52, 66; S. Frauenschuh, E. Reichmann, Y. Ibold, P. M. Goetz, M. Sittinger, J. Ringe, Biotech. Prog. 2007, 23, 187; T. K. Kim, J. J. Yoon, D. S. Lee, T. G. Park, Biomaterials 2006, 27, 152; D. Kato, M. Takeuchi, T. Sakurai, S. Furukawa, H. Mizokami, M.Sakata, C. Hirayama, M. Kunitake, Biomaterials 2003, 24, 4253).Recently, microspheres have been introduced as effective carriers of various tissue cells, ranging from stem cells to specialized tissue cells. Some microsphere materials Showed the same protein transport capability and cells in vivo (in vivo) experiments also In vitro (in vivo) experiments have shown the same tissue and cell capacity in (HJ Gu, HH Lee, HW Kim, Tissue Eng 2007, 13, 965;. QQ Qiu, P. Ducheyne, PS Ayyaswamy, J. Biomed. Mater. Res. 2000, 52 , 66; S. Frauenschuh, E. Reichmann, Y. Ibold, PM Goetz, M. Sittinger, J. Ringe, Biotech.Prog. 2007, 23 , 187; TK Kim, JJ Yoon, DS Lee, TG Park, Biomaterials 2006, 27 , 152; D. Kato, M. Takeuchi, T. Sakurai, S. Furukawa, H. Mizokami, M. Sakata, C. Hirayama, M. Kunitake, Biomaterials 2003, 24, 4253 ).
세포의 효과적인 운송체로 마이크로스피어를 디자인할 때, 많은 변수가 고려되어야한다. 무엇보다 초기 세포 접착성, 세포 증식과 분화, 조직 형성과 유지와 같은 세포와 조직의 반응을 결정함에 있어 미세 운반체의 조성과 모폴로지가 가장 중요하다. When designing microspheres as effective carriers of cells, many variables must be considered. Above all, the composition and morphology of the microcarrier is the most important in determining cell and tissue responses such as initial cell adhesion, cell proliferation and differentiation, tissue formation and maintenance.
실험적으로 이식된 물질의 조성이 초기 세포 접착성과 그 이후의 특수 세포로 분화가능성을 조절한다. 부착성 세포(anchorage-dependent cells)의 향상된 생물학적 반응성을 얻기 위하여, 표면 화학이 적절히 고려되어야 한다. 골원성의 분 화와 새로운 뼈 형성을 위하여, 인산칼슘계 세라믹와 생체활성 유리와 같은 뼈 생반응성 물질이 바람직하다. 나아가, 적정 인체 반응성과 조직 형성을 위하여 적절한 생분해성을 가진 물질이 바람직하다. The composition of the experimentally implanted material modulates early cell adhesion and subsequent differentiation into specialized cells. In order to achieve improved biological reactivity of anchorage-dependent cells, surface chemistry must be properly considered. For osteogenic differentiation and new bone formation, bone bioreactive materials such as calcium phosphate-based ceramics and bioactive glasses are preferred. Furthermore, materials having adequate biodegradability are desirable for proper human reactivity and tissue formation.
화학조성과 더불어 표면 지형 특성, 거칠기와 친수성과 같은 미세 입자의 물리적 성질도 중요하다. 거시적인 관점에서 봤을때, 다공성 스캐폴드의 경우 혈관생성을 촉진하고 영양공급을 용이하게 하며 가능한한 많은 세포를 이식하고 운송하기 위하여 마이크로스피어의 기공이 크게 디자인되는 것이 바람직하다. 블록 타입에서 다공성 스캐폴더와 달리, 마이크로스피어 형상은 최소 침투 수술시 주입 시스템으로 효과적으로 적용될 수 있다. 고분자 매트릭스와 함께 생체무기물의 미세입자의 활용은 효과적인 주입식 뼈 대체물질로 주목받고 있다. 또한 세포 탑재 마이크로스피어는 결손 부위의 크기와 형상을 고려하지 않아도 되는 조직공학 분야에서 효과적인 주입 수단이 될 수 있다. In addition to chemical composition, the physical properties of fine particles such as surface topography, roughness and hydrophilicity are also important. From a macro perspective, it is desirable that the pores of the microspheres be largely designed in the case of porous scaffolds to promote angiogenesis, facilitate nutrition, and transplant and transport as many cells as possible. Unlike porous scaffolds in the block type, the microsphere shape can be effectively applied to the injection system during minimally invasive surgery. The utilization of microparticles of bio-inorganic particles together with the polymer matrix has attracted attention as an effective implantable bone substitute. Cell-mounted microspheres can also be an effective means of injection in tissue engineering where the size and shape of the defect site need not be considered.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 서로 잘 연결된 열린 기공 구조를 가져 골세포가 부착되어 골전도 및 골재생을 할 수 있도록 넓은 표면적과 공간을 제공하고, 친수성으로 표면 개질되어 초기 세포 부착 및 증식을 촉진하는 골재생을 위한 다공성 마이크로스피어 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다. In order to solve the above problems, an object of the present invention has an open pore structure that is well connected to each other to provide a large surface area and space for bone conduction and bone regeneration to be attached to the bone cells, surface-modified hydrophilic initial cells It is to provide a porous microsphere for bone regeneration that promotes adhesion and proliferation and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 In order to achieve the above object,
구형의 몸체 표면 및 내부에 기공이 형성된 다공성 마이크로스피어에 있어서, In porous microspheres with pores formed on and inside a spherical body,
상기 마이크로스피어는 폴리에스테르계 고분자를 포함하여 이루어지고, 마이크로스피어의 표면 및 기공 표면은 인산칼슘계 결정으로 코팅되어 표면 개질된 다공성 마이크로스피어를 제공한다.The microsphere comprises a polyester-based polymer, the surface and the pore surface of the microsphere is coated with calcium phosphate-based crystals to provide a surface-modified porous microsphere.
또한 본 발명은Also,
S1) 폴리에스테르계 고분자; 유기용매; 및 기공형성제를 포함하는 고분자 용액을 친수성 용매 및 계면활성제를 포함하는 수상에 분산시켜 O/W형 에멀젼을 제조하는 단계S1) polyester polymer; Organic solvents; And dispersing a polymer solution including a pore-forming agent in an aqueous phase containing a hydrophilic solvent and a surfactant to prepare an O / W emulsion.
S2) 상기 O/W형 에멀젼으로부터 유기용매를 제거하여 마이크로스피어를 수득하는 단계S2) removing the organic solvent from the O / W emulsion to obtain a microsphere
S3) 기공형성제를 승화시켜 마이크로스피어 몸체 및 내부에 기공을 형성하는 단계; S3) subliming the pore-forming agent to form pores in the microsphere body and inside;
S4) 기공이 형성된 마이크로스피어를 알칼리 용액으로 처리하여 표면을 활성화하는 단계; 및S4) activating the surface by treating the microspheres formed pores with an alkaline solution; And
S5) 표면 활성화된 마이크로스피어를 칼슘 이온 및 인산 이온의 혼합용액에 침지하는 단계S5) immersing the surface activated microsphere in a mixed solution of calcium ions and phosphate ions
를 포함하는 다공성 마이크로스피어의 제조방법을 제공한다. It provides a method for producing a porous microsphere comprising a.
본 발명에 따른 다공성 마이크로스피어는 외부와 연결된 열린 기공을 가지고, 이러한 기공은 서로 잘 연결되어 골세포가 부착되어 골전도 및 골재생을 할 수 있는 넓은 표면적과 공간을 제공한다. 또한, 인산칼슘계 결정으로 코팅되어 친수성으로 표면 개질됨으로써 초기 세포 부착 및 증식을 촉진한다. 따라서 본 발명에 따른 다공성 마이크로스피어는 골이식재 또는 골세포 지지체로 유용하게 사용될 수 있다. Porous microspheres according to the present invention has open pores connected to the outside, these pores are well connected to each other to provide a large surface area and space that can be attached to the bone cells to conduct bone conduction and bone regeneration. In addition, it is coated with calcium phosphate-based crystals and surface modified to hydrophilic to promote early cell adhesion and proliferation. Therefore, the porous microsphere according to the present invention can be usefully used as a bone graft material or bone cell support.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. The present invention is described in more detail below.
본 발명의 다공성 마이크로스피어는 구형의 몸체 표면 및 내부에 기공이 형성된 다공성 마이크로스피어에 있어서, 상기 마이크로스피어는 폴리에스테르계 고분자를 포함하여 이루어지고, 마이크로스피어의 표면 및 기공 표면은 인산칼슘계 결정으로 코팅되어 표면 개질된다. Porous microspheres of the present invention is a porous microsphere in which pores are formed on the surface and the inside of the spherical body, the microsphere comprises a polyester-based polymer, the surface and the pore surface of the microspheres are calcium phosphate-based crystals Coated and surface modified.
상기 폴리에스테르계 고분자는 생분해성 고분자의 일종으로 생체 내에서 일 정 기간 후 자발적으로 서서히 분해되는 것으로, 혈액 친화성, 세포 친화성 및 조직 친화성 중에서 하나 이상의 특성을 갖춘 고분자를 말한다. The polyester-based polymer is a kind of biodegradable polymer, which spontaneously decomposes after a certain period of time in vivo, and refers to a polymer having one or more characteristics of blood affinity, cell affinity, and tissue affinity.
이러한 폴리에스테르계 고분자는 본 발명에서 특별히 그 종류를 한정하지는 않으며, 대표적으로 폴리카프로락톤, 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리락타이드-co-글리콜라이드, 폴리발레로락톤, 폴리하이드록시 부티레이트, 폴리하이드록시 발러레이트, 이들의 공중합체 및 이들의 블렌드로 이루어진 군에서 선택되는 1종이 가능하다. 상기 폴리에스테르계 고분자는 중량평균 분자량이 5,000 내지 2,000,000 달톤, 보다 바람직하게는 10,000 내지 100,000 달톤 범위인 것을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. Such polyester-based polymers are not particularly limited in the present invention, typically polycaprolactone, polylactic acid, polyglycolic acid, polylactide-co-glycolide, polyvalerolactone, polyhydroxy butyrate, poly One kind selected from the group consisting of hydroxy valerate, copolymers thereof and blends thereof is possible. The polyester-based polymer may have a weight average molecular weight of 5,000 to 2,000,000 Daltons, more preferably 10,000 to 100,000 Daltons range, but is not necessarily limited thereto.
본 발명의 다공성 마이크로스피어는 몸체 표면 및 기공 표면이 친수성의 생체적합성 무기물인 인산칼슘계 결정으로 코팅됨으로써, 우수한 생체적합성, 세포적합성 및 골전도성 (Osteoconductivity)을 갖도록 개질된다. 그 결과 세포의 부착 및 증식이 촉진되어 골 및 치주 조직의 재생을 효과적으로 도모할 수 있게 된다. Porous microspheres of the present invention are modified to have excellent biocompatibility, cell compatibility and osteoconductivity by coating the body surface and the pore surface with calcium phosphate-based crystals, which are hydrophilic, biocompatible minerals. As a result, the adhesion and proliferation of cells can be promoted, thereby effectively regenerating bone and periodontal tissue.
이때 인산칼슘계 결정은 조직세포의 유착과 증식이 잘 일어나고 분화된 세포의 기능이 보전되며, 체내 이식 후에도 주위 조직과 잘 융화되어 염증 반응을 유발하지 않는 생체적합성 인산칼슘계 무기물이 형성되도록 한다. At this time, the calcium phosphate-based crystals are well adhered and proliferated in tissue cells, and the function of differentiated cells is preserved, and biocompatible calcium phosphate-based minerals are formed that do not induce an inflammatory response because they are compatible with surrounding tissues even after transplantation.
이러한 인산칼슘계 결정은 본 발명에서 한정하지 않으며, 이 분야에서 공지된 바의 인산칼슘계 무기물이 사용된다. 대표적으로 하이드록시아파타이트, 옥시 아파타이트, 트리칼슘포스페이트, 모노칼슘포스페이트, 육인산사칼슘, 칼슘메타 포스페이트 등이 가능하다. 이러한 인산칼슘계 결정의 종류는 표면 개질시 칼슘 이 온 및 인산 이온의 농도, 처리조건 또는 처리시간을 조절하여 결정할 수 있다. Such calcium phosphate-based crystals are not limited in the present invention, and calcium phosphate-based inorganic materials as known in the art are used. Typically, hydroxyapatite, oxyapatite, tricalcium phosphate, monocalcium phosphate, tetracalcium phosphate, calcium metaphosphate and the like are possible. The type of calcium phosphate crystals can be determined by adjusting the concentration of calcium ions and phosphate ions, treatment conditions or treatment time during surface modification.
바람직하기로 마이크로스피어 몸체 표면 및 기공 표면은 하이드록시아파타이트 결정으로 코팅된다. Ca10(PO4)6(OH)2 구조를 갖는 하이드록시아파타이트의 Ca/P 몰비는 1.67으로 인체뼈와 유사하다. 이와 같이 화학적, 결정학적으로 뼈나 치아 내의 무기 조직과 유사한 특성을 가진 하이드록시아파타이트 결정으로 인체 내 이식되는 마이크로스피어 몸체 표면 및 기공 표면을 코팅하여 표면 개질하는 경우, 이식 주위의 뼈나 조직과의 접착력 및 안정성이 우수한 이점이 있다. Preferably the microsphere body surface and the pore surface are coated with hydroxyapatite crystals. The Ca / P molar ratio of hydroxyapatite having Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 structure is 1.67, similar to human bone. In the case of surface modification by coating the surface of microspheres and pores implanted in the human body with hydroxyapatite crystals that are chemically and crystallographically similar to inorganic tissues in bone or teeth, the adhesion to bones or tissues around the graft and There is an advantage of excellent stability.
이때 마이크로스피어에 코팅되는 인산칼슘계 결정은 그 직경이 3 nm 내지 100 nm 이다. 만약 인산칼슘계 결정의 직경이 상기 범위 미만이면 초기에 세포가 부착되기 전 결정이 분리되거나 생분해되어 친수성 리간드로 작용하기 어렵고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 마이크로스피어의 다공성이 저하되는 문제점이 있다. In this case, the calcium phosphate-based crystals coated on the microspheres have a diameter of 3 nm to 100 nm. If the diameter of the calcium phosphate-based crystals is less than the above range, the crystals are separated or biodegraded before the cells are initially attached, so that they are difficult to act as hydrophilic ligands. On the contrary, if the diameters exceed the above ranges, the porosity of the microspheres is lowered.
상기 다공성 마이크로스피어는 기계적 물성 및 조직공학적 용도를 고려하여 평균입경이 바람직하게는 100 내지 1000 ㎛, 더욱 바람직하게는 100 내지 300 ㎛이고, 미세기공의 직경이 1 내지 100 ㎛이다. The porous microspheres have an average particle diameter of preferably 100 to 1000 μm, more preferably 100 to 300 μm and micropore diameters of 1 to 100 μm in consideration of mechanical properties and histological use.
본 발명의 다공성 마이크로스피어는 미세 기공이 상호 연결된 열린 기공구조를 가지고 있어 골조직이 마이크로스피어 내로 성장되어 들어올 수 있다. 이에 따라, 골세포가 부착되어 골전도 및 골재생을 할 수 있는 넓은 표면적과 공간이 제공된다. Porous microspheres of the present invention has an open pore structure in which micropores are interconnected to allow bone tissue to be grown into the microspheres. Accordingly, a large surface area and space for attaching bone cells to conduct bone conduction and bone regeneration are provided.
도 1은 본 발명에 따른 골조직 재생을 위한 다공성 마이크로스피어의 제조단계를 보여주는 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a step of manufacturing a porous microsphere for bone tissue regeneration according to the present invention.
도 1을 참조하면, 전술한 바의 골조직 재생을 위한 다공성 마이크로스피어는Referring to Figure 1, the porous microspheres for bone tissue regeneration as described above
S1) 폴리에스테르계 생분해성 고분자; 유기용매; 및 기공형성제를 포함하는 고분자 용액을 친수성 용매 및 계면활성제를 포함하는 수상에 분산시켜 O/W형 에멀젼을 제조하는 단계S1) polyester biodegradable polymer; Organic solvents; And dispersing a polymer solution including a pore-forming agent in an aqueous phase containing a hydrophilic solvent and a surfactant to prepare an O / W emulsion.
S2) 상기 O/W형 에멀젼으로부터 유기용매를 제거하여 마이크로스피어를 수득하는 단계S2) removing the organic solvent from the O / W emulsion to obtain a microsphere
S3) 기공형성제를 승화시켜 마이크로스피어 몸체 및 내부에 기공을 형성하는 단계; S3) subliming the pore-forming agent to form pores in the microsphere body and inside;
S4) 기공이 형성된 마이크로스피어를 알칼리 용액으로 처리하여 표면을 활성화하는 단계; 및S4) activating the surface by treating the microspheres formed pores with an alkaline solution; And
S5) 표면 활성화된 마이크로스피어를 칼슘 이온 및 인산 이온의 혼합용액에 침지하는 단계 S5) immersing the surface activated microsphere in a mixed solution of calcium ions and phosphate ions
를 거쳐 제조한다. It is prepared through.
먼저, 단계 S1)에서 폴리에스테르계 고분자; 유기용매; 및 기공형성제를 포함하는 고분자 용액을 친수성 용매 및 계면활성제를 포함하는 수상에 분산시켜 O/W형 에멀젼을 제조한다. First, the polyester polymer in step S1); Organic solvents; And a polymer solution including a pore-forming agent is dispersed in an aqueous phase containing a hydrophilic solvent and a surfactant to prepare an O / W emulsion.
본 발명에서 사용될 수 있는 폴리에스테르계 고분자는 전술한 바의 내용으로 대체한다. 이때 폴리에스테르계 고분자의 함량은 다공성 마이크로스피어가 용이하게 형성될 수 있도록 고분자 용액 중 1 내지 20 중량%인 것이 바람직하다. Polyester-based polymers that can be used in the present invention is replaced by the contents described above. At this time, the content of the polyester-based polymer is preferably 1 to 20% by weight of the polymer solution so that the porous microsphere can be easily formed.
상기 유기 용매는 폴리에스테르계 고분자와 기공형성제 모두를 균일하게 용해시킬 수 있는 것이면 본 발명에서 특별히 제한되지 않는다. 바람직한 유기 용매로 소수성 및 휘발성이 강한 것을 사용할 수 있다. 일예로 디클로로메탄, 클로로포름, 디메틸포름아미드, 에틸 아세테이트, 아세토니트릴, 테트라하이드로퓨란, 디메틸설폭사이드 및 이들의 혼합용매가 가능하다. 이때 유기 용매의 함량은 고분자 용액 중 3 내지 85 중량%인 것이 바람직하다. The organic solvent is not particularly limited in the present invention as long as it can uniformly dissolve both the polyester-based polymer and the pore-forming agent. As preferred organic solvents, those having high hydrophobicity and high volatility can be used. For example, dichloromethane, chloroform, dimethylformamide, ethyl acetate, acetonitrile, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide and mixed solvents thereof are possible. At this time, the content of the organic solvent is preferably 3 to 85% by weight in the polymer solution.
본 발명의 기공형성제는 최종 제조되는 다공성 마이크로스피어에 열린 기공 구조를 부여하기 위해 첨가되는 것으로, 대기 조건에서 승화에 의해 제거될 수 있는 것으면 특별히 한정하지 않는다. 바람직하게는 20 내지 60 ℃의 융점을 가진 것을 사용한다. 대표적으로 캄펜, 캠포르, 나프탈렌, 멘톨, 티몰, 쿠마린, 바닐린, 살리실아미드, 2-아미노피리딘, t-부탄올, 트리클로로- t-부탄올, 이미다졸, 디메틸설폰, 우레아, 2-아미도피리딘이 가능하다. 바람직하기로는 캄펜을 사용한다. 이때 기공형성제의 함량은 고분자 용액 중 10 내지 95 중량%인 것이 바람직하다. The pore-forming agent of the present invention is added to impart an open pore structure to the finally prepared porous microsphere, and is not particularly limited as long as it can be removed by sublimation under atmospheric conditions. Preferably, those having a melting point of 20 to 60 ° C are used. Typically camphor, camphor, naphthalene, menthol, thymol, coumarin, vanillin, salicyamide, 2-aminopyridine, t -butanol, trichloro- t -butanol, imidazole, dimethylsulfone, urea, 2-amidopyridine This is possible. Preferably, camphor is used. At this time, the content of the pore-forming agent is preferably 10 to 95% by weight in the polymer solution.
상기 친수성 용매는 바람직하게는 증류수를 사용한다.The hydrophilic solvent is preferably used distilled water.
본 발명의 수상은 고분자 용액과 친수성 용매 사이의 계면을 조정하기 위해 계면활성제를 포함할 수 있다. 상기 계면활성제는 HLB(hydrophilic-lipophilic balance) 값이 10 이상인 것이면 어떠한 것이든 사용할 수 있다. 일예로 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐부티럴, 폴리비닐메틸에테르, 폴리비닐에테르 및 이들의 혼합물 등이 가능하다. 계면활성제의 사용량은 제조되는 다공성 마이크로스피어의 입경을 고려하여 수상 중 0.1 내지 10 중량%가 바람직하다.The aqueous phase of the present invention may include a surfactant to adjust the interface between the polymer solution and the hydrophilic solvent. The surfactant may be used as long as HLB (hydrophilic-lipophilic balance) value is 10 or more. For example, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl butyral, polyvinyl methyl ether, polyvinyl ether and mixtures thereof may be used. The amount of the surfactant is preferably 0.1 to 10% by weight in the water phase in consideration of the particle size of the porous microspheres to be produced.
이때 수상은 대기 조건에서 승화하는 기공형성제를 승화를 방지하고, 고화를 유도하기 위해서 기공형성제의 융점 이하로 냉각되며, 사용하는 기공형성제가 갖는 융점에 따라 달라지는데, 바람직하게는 60 ℃ 미만으로 냉각한다.At this time, the water phase is cooled below the melting point of the pore-forming agent to prevent sublimation and induce solidification under atmospheric conditions, and depends on the melting point of the pore-forming agent used, preferably below 60 ° C. Cool.
상기 에멀젼 제조시 유화 방법은 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있다. 일예로, 초음파파쇄기, 호모믹서, 교반기 등을 이용하여 에멀젼을 제조할 수 있다.The emulsification method in preparing the emulsion is well known to those skilled in the art. For example, the emulsion may be prepared using an ultrasonic wave crusher, a homomixer, a stirrer, or the like.
O/W형 에멀젼을 제조할 때 고분자 용액에 대한 수상의 부피비는 1:10 내지 1:200, 바람직하게는 1:20 내지 1:60이 되도록 한다. 이는 고분자 용액(유상)에 대한 수상의 부피비가 상기 범위를 벗어나면 같은 교반 조건하에서 상전이가 발생하여 안정한 O/W형 에멀젼 형성을 기대하기 어렵기 때문이다. When preparing the O / W emulsion, the volume ratio of the aqueous phase to the polymer solution is 1:10 to 1: 200, preferably 1:20 to 1:60. This is because when the volume ratio of the aqueous phase to the polymer solution (oil phase) is out of the range, it is difficult to expect stable O / W type emulsion formation due to phase transition under the same stirring conditions.
이어서, 단계 S2)에서는 상기 O/W형 에멀젼으로부터 유기용매를 제거하여 마이크로스피어를 수득한다. Subsequently, in step S2), the organic solvent is removed from the O / W emulsion to obtain microspheres.
이후, 유상 중의 유기용매의 증발, 제거과정을 통해 폴리에스테르계 고분자 및 기공 형성제가 경화되어 고형화된 마이크로스피어를 수득할 수 있다. 이외의 통상적으로 알려진 방법에 의해 다공성 마이크로스피어를 후처리할 수 있다. 예를 들면, 원심분리, 여과, 세척, 건조 등의 방법이 수행될 수 있다.Thereafter, the polyester-based polymer and the pore former may be cured through evaporation and removal of the organic solvent in the oil phase to obtain a solidified microsphere. The porous microspheres can be worked up by other commonly known methods. For example, methods such as centrifugation, filtration, washing, drying and the like can be performed.
이때 다공성 마이크로스피어의 제조를 위해 100 내지 2,000 rpm의 교반속도로 10 분 내지 24 시간 충분히 교반하여 제조한다. 만약 교반 속도가 너무 빨라 지면 입자의 형성이 어렵고, 깨지는 문제점이 있으며, 이와 반대로 교반 속도가 너무 느리면 입자들의 초기 형성시 응집에 의한 마이크로스피어의 입경이 커지는 문제점이 있기 때문이다. 교반시간은 유기용매가 충분히 증발하고 마이크로스피어가 고상화하는데 필요한 시간으로서 마이크로스피어의 재질, 교반속도, 유기용매의 종류에 따라 상기 범위 내에 변경될 수 있다. At this time, for the preparation of the porous microsphere is prepared by stirring sufficiently for 10 minutes to 24 hours at a stirring speed of 100 to 2,000 rpm. If the stirring speed is too fast, the formation of particles is difficult, there is a problem that is broken, on the contrary, if the stirring speed is too slow, there is a problem that the particle size of the microspheres due to agglomeration during the initial formation of the particles increases. The stirring time is a time required for the organic solvent to evaporate sufficiently and the microspheres to be solidified may be changed within the above ranges according to the material, the stirring speed, and the type of the organic solvent of the microspheres.
다음으로 단계 S3)에서는 기공형성제를 승화시켜 마이크로스피어 몸체 및 내부에 기공을 형성한다. Next, in step S3), the pore forming agent is sublimated to form pores in the microsphere body and the inside.
본 발명에서 사용되는 기공형성제는 제조공정에서 사용되는 용액의 융점 이상의 온도로 가열하지 않아도 대기 조건에서 승화에 의해 쉽게 제거된다. 기공형성제의 융점 이하로 냉각된 수상에서 유기 용매의 증발에 의해 폴리에스테르계 고분자와 함께 고화되었던 기공 형성제는 상온에서 승화하여 마이크로스피어에 서로 연결된 열린 기공 구조를 형성한다. The pore-forming agent used in the present invention is easily removed by sublimation at atmospheric conditions without heating to a temperature above the melting point of the solution used in the manufacturing process. The pore former, which has solidified with the polyester-based polymer by evaporation of an organic solvent in an aqueous phase cooled to below the melting point of the pore former, is sublimed at room temperature to form an open pore structure connected to the microspheres.
이러한 기공 형성단계는 대기조건 상온에서 10분 내지 100 시간 동안 수행한다. 이때 기공 형성 시간이 상기 범위 미만이면 충분한 기공을 형성할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하더라도 더 이상의 효과가 없어 비경제적이다. The pore forming step is performed for 10 minutes to 100 hours at room temperature atmospheric conditions. At this time, when the pore forming time is less than the above range, sufficient pores cannot be formed. On the contrary, even if the pore-forming time exceeds the above range, there is no further effect, which is uneconomical.
특히, 본 발명의 제조방법은 기공형성제와 폴리에스테르계 고분자의 중량비 를 조절하여 최종 얻어지는 다공성 마이크로스피어 직경 및 기공의 크기를 용이하게 제어할 수 있다. In particular, the production method of the present invention can easily control the pore size and pore size of the finally obtained porous microsphere by adjusting the weight ratio of the pore-forming agent and the polyester-based polymer.
본 발명의 실험예 1를 참조하면, 캄펜/폴리카프로락톤의 중량비가 증가할 수록 마이크로스피어의 평균 입경은 감소하고, 기공의 직경은 증가하였다. Referring to Experiment 1 of the present invention, as the weight ratio of camphor / polycaprolactone increases, the average particle diameter of the microspheres decreases, and the pore diameter increases.
다음으로, 단계 S4)에서는 기공이 형성된 마이크로스피어를 알칼리 용액으로 처리하여 표면을 활성화한다. Next, in step S4), the microspheres formed with pores are treated with an alkaline solution to activate the surface.
기공이 형성된 마이크로스피어를 알칼리 용액에 침지하여 마이크로스피어 몸체 표면 및 기공 표면의 관능기가 전기적으로 음성인 카르복실기로 되도록 표면 활성화하여, 이후 수행되는 침지 단계에서 인산칼슘계 결정의 침전을 촉진한다. The microspheres in which the pores are formed are immersed in an alkaline solution to surface-activate the microsphere body surface and the functional groups on the pore surface to be electrically negative carboxyl groups, thereby facilitating precipitation of calcium phosphate-based crystals in a subsequent immersion step.
이때 알칼리 용액은 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 과산화수소를 사용하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to use sodium hydroxide, potassium hydroxide or hydrogen peroxide as the alkaline solution.
알칼리 용액의 농도, 처리 온도 및 처리 시간은 다공성 마이크로스피어의 미세 구조가 파괴되지 않고, 다공성 마이크로스피어의 기계적 물성이 저하되지 않는 범위 내에서 결정되어야 한다. The concentration, the treatment temperature and the treatment time of the alkaline solution should be determined within a range in which the microstructure of the porous microspheres is not destroyed and the mechanical properties of the porous microspheres are not degraded.
바람직하기로 상기 알칼리 용액의 농도는 0.1 내지 10 N이다.Preferably the concentration of the alkaline solution is 0.1 to 10 N.
또한 처리 시간은 1분 내지 24시간 이다. 이때 알칼리 용액의 농도 및 처리 시간이 상기 범위 미만이면 표면 활성화 정도가 미미하고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 마이크로스피어의 물성이 저하되는 문제점이 있다. Furthermore, the treatment time is 1 minute to 24 hours. At this time, when the concentration and the treatment time of the alkaline solution is less than the above range, the degree of surface activation is insignificant. On the contrary, when the concentration exceeds the above range, the physical properties of the microspheres are deteriorated.
마지막으로 단계 S5)에서는 표면 활성화된 마이크로스피어를 칼슘 이온 및 인산 이온의 혼합용액에 침지한다. Finally, in step S5), the surface-activated microspheres are immersed in a mixed solution of calcium ions and phosphate ions.
이러한 단계를 거쳐 제조된 본 발명에 따른 마이크로스피어의 몸체 표면 및 기공 표면에 인산칼슘계 결정이 균일하게 코팅된다. Calcium phosphate-based crystals are uniformly coated on the body surface and pore surface of the microsphere according to the present invention prepared through this step.
이때 침지 단계는 체내의 온도 및 pH와 유사한 조건하에서 수행되는, 즉 생체모방적 제조공정에 의해 실시되는 것이 바람직하다. At this time, the immersion step is preferably carried out under conditions similar to the temperature and pH of the body, that is, by a biomimetic manufacturing process.
구체적으로, 혼합용액으로 칼슘 이온의 농도는 1 mM 내지 10 mM, 인산 이온의 농도는 0.5 mM 내지 5 mM이고, pH는 7.35 내지 7.45의 완충용액을 사용하여 36.5 내지 37.5 ℃에서 1 내지 28일 동안 수행한다. 만약 침지시간이 상기 범위 미만이면, 마이크로스피어 표면에 칼슘 포스페이트 침전 형성이 미미하고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 용액 내에서 칼슘 이온과 결정을 형성하여 침전물이 형성되어 고형물 표면에 침전이 형성되지 못하는 문제점이 있다. Specifically, the concentration of calcium ions in the mixed solution is 1 mM to 10 mM, the concentration of phosphate ions is 0.5 mM to 5 mM, the pH is 7.35 to 7.45 using a buffer solution of 36.5 to 37.5 ℃ for 1 to 28 days To perform. If the immersion time is less than the above range, the formation of calcium phosphate precipitate on the microsphere surface is insignificant, on the contrary, if it exceeds the above range, calcium ions and crystals are formed in the solution to form a precipitate and the precipitate cannot be formed on the solid surface. There is a problem.
상기 생체유사용액은 반응 시약급의 NaCl, NaHCO3, Na2SO4, KCl, K2HPO4, MgCl2·6H2O, 및 CaCl2·2H2O를 탈이온 증류수에 용해시킴으로써 제조할 수 있다. The bio-use solution may be prepared by dissolving NaCl, NaHCO 3 , Na 2 SO 4 , KCl, K 2 HPO 4 , MgCl 2 · 6H 2 O, and CaCl 2 · 2H 2 O in the reaction reagent grade in deionized distilled water. have.
가장 바람직하기로 혼합용액은 2.5 mM Ca2+, 142 mM Na+, 1.5 mM Mg2+, 5.0 mM K+, 125.0 mM Cl-,7.0 mM HCO3 -, 1.0 mM HPO4 2- 및 0.5 mM SO4 2- 를 포함하는 pH 7.4의 생체유사용액(SBF)을 사용한다. To the mixed solution is preferably 2.5 mM Ca 2+, 142 mM Na +, 1.5 mM Mg 2+, 5.0 mM K +, 125.0 mM Cl -, 7.0 mM HCO 3 -, 1.0 mM HPO 4 2- , and 0.5 mM SO Use a bioavailable solution (SBF) at pH 7.4 containing 4 2- .
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 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 provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the examples.
실시예 1 내지 5 : 다공성 마이크로스피어 제조Examples 1-5: Preparation of Porous Microspheres
폴리(ε-카프로락톤) (시그마, 중량평균분자량 80,000, 이하 'PCL')을 클로로포름이 담겨 있는 바이알에 10 중량%의 농도로 용해하여 PCL 용액을 제조하였다. 기공형성제인 캄펜(C10H16, 시그마-알드리치)을 하기 표 1에 따른 농도로 클로로포름이 담겨 있는 다른 바이알에 용해하여 캄펜 용액을 제조하였다. PCL 용액을 캄펜 용액과 3시간 동안 교반하여 혼합한 뒤, 혼합 용액을 4℃에서 1 중량% PVA 함유 증류수가 담긴 수상에 600 rpm으로 교반하면서 떨어뜨렸다. 이때 혼합 용액 대한 수상의 부피비는 30 이었다. 혼합 용액은 얼음으로 냉각된 수상에 떨어지면서 빠르게 고화하여 마이크로스피어가 형성되었다. 고화 뒤 마이크로스피어를 더욱 단단하게 하고 기공 채널을 유도하기 위해 6 시간 동안 더욱 교반하였다. 고화된 다공성 마이크로스피어를 여과하고 얼음으로 냉각된 증류수로 5번 세척하였다. 세척된 PCL 마이크로스피어를 동결 건조 한 뒤 4 ℃에서 보관하였다. Poly (ε-caprolactone) (Sigma, weight average molecular weight 80,000, hereinafter 'PCL') was dissolved in a vial containing chloroform at a concentration of 10% by weight to prepare a PCL solution. A camphor solution was prepared by dissolving camphor (C 10 H 16 , Sigma-Aldrich) as a pore-forming agent in another vial containing chloroform at the concentration according to Table 1 below. The PCL solution was stirred and mixed with the camphor solution for 3 hours, and then the mixed solution was dropped at 4 ° C. while stirring at 600 rpm in an aqueous phase containing 1 wt% PVA containing distilled water. At this time, the volume ratio of the aqueous phase to the mixed solution was 30. The mixed solution solidified rapidly as it dropped into the ice-cooled water phase, forming microspheres. After solidification the microspheres were further stirred for 6 hours to harden and induce pore channels. The solidified porous microspheres were filtered and washed five times with distilled water cooled with ice. The washed PCL microspheres were lyophilized and stored at 4 ° C.
수득한 PCL 다공성 마이크로스피어 100 mg을 2N NaOH 용액에 25 ℃에서 6시간 동안 가볍게 100 rpm으로 교반하면서 담궈 표면을 활성화하였다. 이후 증류수 로 세척한 뒤 건조하였다. 표면이 활성화된 마이크로스피어를 생체유사용액인 SBF 용액(2.5 mM Ca2+, 142 mM Na+, 1.5 mM Mg2+, 5.0 mM K+, 147.8 mM Cl-,4.2 mM HCO3 -, 1.0 mM HPO4 2- 및 0.5 mM SO4 2-)에 5일 동안 100 rpm으로 가볍게 교반하면서 침지하여 표면에 아파타이트 침전물이 생성되도록 하였다. 100 mg of the obtained PCL porous microsphere was immersed in 2N NaOH solution at 25 ° C. for 6 hours with gentle stirring at 100 rpm to activate the surface. After washing with distilled water and dried. Microspheres having an activated surface in vivo similar to the solution in SBF solution (2.5 mM Ca 2+, 142 mM Na +, 1.5 mM Mg 2+, 5.0 mM K +, 147.8 mM Cl -, 4.2 mM HCO 3 -, 1.0 mM HPO 4 2- and 0.5 mM SO 4 2- ) were soaked at 100 rpm for 5 days with gentle stirring to produce apatite precipitate on the surface.
(중량%)PCL content
(weight%)
(중량%)Kamfen Content
(weight%)
비교예 1: 중실형 마이크로스피어의 제조Comparative Example 1: Preparation of Solid Microspheres
기공형성제로 캄펜을 사용하지 아니한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 기공이 형성되지 아니한 중실형 마이크로스피어를 제조하였다. In the same manner as in Example 1 except that no camphor was used as the pore-forming agent. Solid microspheres were prepared by performing no pores.
실험예 1: 주사전자현미경 분석Experimental Example 1: Scanning Electron Microscope Analysis
상기에서 제조된 실시예 1 내지 5 및 비교예 1의 마이크로스피어 표면 형상 및 미세 구조를 알아보기 위해 Pt 코팅후 다공성 마이크로스피어를 주사전자현미경(Scanning electron microscopy)으로 분석하였고, 얻어진 결과를 도 2에 나타내었다.In order to examine the microsphere surface shapes and microstructures of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 prepared above, porous microspheres after Pt coating were analyzed by scanning electron microscopy, and the obtained results are shown in FIG. 2. Indicated.
도 2의 (a) 내지 (f)는 비교예 1 및 실시예 1 내지 5의 마이크로스피어의 표면을 확대한 주사전자현미경 사진이다. 2 (a) to 2 (f) are scanning electron micrographs in which the surfaces of the microspheres of Comparative Example 1 and Examples 1 to 5 are enlarged.
도 2를 참조하면, 기공형성제인 캄펜을 사용하지 않는 비교예 1의 경우(a), PCL로만 이루어진 기공이 형성되지 않은 중실형 마이크로스피어가 제조되었고, 캄펜을 사용함에 따라 PCL 마이크로스피어에 기공이 형성됨을 알 수 있다(b 내지 f).Referring to FIG. 2, in Comparative Example 1 without using a camphor as a pore-forming agent (a), a solid microsphere having no pores formed only of PCL was prepared, and pores were formed in the PCL microsphere by using a camphor. It can be seen that (b to f).
또한, 캄펜의 함량에 따라 기공의 구조가 달라졌다. 구체적으로 실시예 1(캄펜/PCL 중량비:1)의 다공성 마이크로스피어에는 수 ㎛ 직경의 미세 기공이 형성되었고(b), 실시예 2(캄펜/PCL 중량비:2)와 실시예 3(캄펜/PCL 중량비:4)의 다공성 마이크로스피어에는 각각 10, 20 ㎛ 직경의 미세 기공이 형성되었다(c,d). 실시예 4(캄펜/PCL 중량비:6)의 경우 50 ㎛ 이하의 직경을 갖는 큰 기공이 작은 기공을 따라 형성되었다(e). 캄펜의 함량이 더욱 증가된 실시예 5(캄펜/PCL 중량비:8)의 다공성 마이크로스피어에는 실시예 4와 유사한 양상의 기공이 형성됨을 확인할 수 있다(f). In addition, the pore structure was changed according to the amount of camphor. Specifically, in the porous microsphere of Example 1 (camphor / PCL weight ratio: 1), micropores having a diameter of several micrometers were formed (b), and Example 2 (camphor / PCL weight ratio: 2) and Example 3 (camphor / PCL). In the porous microspheres having a weight ratio of 4), micropores having a diameter of 10 and 20 μm were formed (c, d), respectively. For Example 4 (camphor / PCL weight ratio: 6), large pores with diameters of 50 μm or less were formed along the small pores (e). It can be seen that pores of a similar aspect to Example 4 were formed in the porous microspheres of Example 5 (Kampen / PCL weight ratio: 8) in which the amount of camphor was further increased (f).
실시예 3의 마이크로스피어의 경우 기공은 서로 잘 연결된 것으로 관찰되었고, 실시예 4 및 5의 마이크로스피어의 경우 내부가 비어 있었다. 이는 공지의 마이크로스피어인 비교예 1과 명확히 차별화되는 것이다. In the microspheres of Example 3, the pores were observed to be well connected to each other, and the microspheres of Examples 4 and 5 were empty inside. This is clearly distinguished from Comparative Example 1 which is a known microsphere.
내부에 빈 공간이 있고, 외부에 큰 기공이 있는 마이크로스피어의 이러한 모포롤지는 세포의 이동과 증식을 위한 입체 공간과 채널을 제공한다는 점에서 세포 운반체와 조직 공학 매트릭스로 활용될 수 있음을 보여준다. These morphology of microspheres with empty spaces inside and large pores on the outside show that they can be used as cell carriers and tissue engineering matrices in that they provide steric spaces and channels for cell migration and proliferation.
실험예 2: 다공성 마이크로스피어의 평균 입경 분석Experimental Example 2: Analysis of Average Particle Size of Porous Microspheres
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1에서 제조한 마이크로스피어의 사이즈 분포를 알아보기 위해 입경을 분석하였고, 그 결과를 아래 표 2 및 도 3에 나타내었다. Finding the size distribution of the microspheres prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 Hazard particle size was analyzed, and the results are shown in Table 2 and FIG. 3 below.
도 3을 참조하면, 실시예 4에서 제조한 다공성 마이크로스피어는 수십 내지 수백 ㎛ 입경을 갖는 크기로, 평균 입경이 183 ㎛임을 알 수 있다. 이러한 평균 입경은 세포 전달 및 조직 공학적 적용에 적절한 크기로 판단된다. 또한, 광학 이미지에 나타난 바와 같이, 밝은 영역으로 명암대비된 것 처럼 큰 기공은 서로 잘 연결되어 형성되었음을 알 수 있다. Referring to Figure 3, the porous microspheres prepared in Example 4 has a particle size of several tens to several hundred micrometers, it can be seen that the average particle diameter is 183 ㎛. These average particle diameters are judged to be appropriate sizes for cell delivery and tissue engineering applications. In addition, as shown in the optical image, it can be seen that large pores are well connected to each other, as contrasted with bright areas.
표 2에 나타난 바와 같이, 제조된 마이크로스피어는 유사한 범위의 평균 입경을 나타내었으며, 기공형성제인 캄펜의 사용량이 증가함에 따라 평균 입경이 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 캄펜/PCL 중량비가 증가함에 따라 PCL이 캄펜으로 대체되고 이에 따라 PCL/캄펜 혼합 용액의 점도가 감소하기 때문이다. As shown in Table 2, the prepared microspheres showed a similar range of average particle diameters, and the average particle diameter tended to decrease slightly as the amount of camphor, the pore-forming agent, increased. This is because the PCL is replaced with camphor as the camphor / PCL weight ratio increases, thus reducing the viscosity of the PCL / camphor mixed solution.
도 2에 설명한 바와 같이, 적어도 50 ㎛ 이상의 크기를 가진 큰 기공은 캄펜/PCL의 중량비가 6 이상으로 사용한 경우에 제조될 수 있다. 마이크로스피어의 크기는 주입형 세포 전달 수단에 적합한 범위내에 있는 것이 바람직하다. 수십 ㎛ 범위의 조직 세포 크기(대부분 100 ㎛ 이하)를 고려할때, 수백 ㎛ 크기의 마이크로스피어는 세포 지지 매트릭스로 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, 마이크로스피어의 기공 크기도 마이크로스피어 보다 크지 않는 범위 내에서 세포 이동에 지장이 없도록 적절히 조절되는 것이 바람직하다. 상기 표 2에 나타낸 마이크로스피어의 평균 입경 및 기공 크기는 세포 전달 및 조직 공학적 적용에 적절한 크기로 판단된다. As illustrated in FIG. 2, large pores having a size of at least 50 μm or more may be prepared when a weight ratio of camphor / PCL is used at 6 or more. The size of the microspheres is preferably within a range suitable for injectable cell delivery means. Given the tissue cell size in the range of tens of micrometers (mostly 100 micrometers or less), microspheres of several hundred micrometers in size can preferably be used as cell support matrix. In addition, the pore size of the microspheres is also preferably adjusted so as not to interfere with the cell migration within the range not larger than the microspheres. The average particle diameter and pore size of the microspheres shown in Table 2 above are determined to be suitable for cell delivery and tissue engineering applications.
실험예 3: 인산칼슘계 결정 표면 개질 확인 Experimental Example 3: Confirming Surface Modification of Calcium Phosphate-Based Crystals
3-1. 주사전자현미경 관찰3-1. Scanning electron microscope
본 발명의 다공성 마이크로스피어 표면을 골 미네랄 성분과 유사한 아파타이트로 개질하였다. PCL과 같은 생분해성 고분자 표면의 낮은 친수성 그리고 세포 상호 작용성을 개선하기 위하여 많은 연구가 진행중이다. 본 발명에서는 마이크로스피어의 표면 활성을 개선하기 위해 생체유사용액에 마이크로스피어를 침지하여 표면에 칼슘포스페이트 침적을 유도하였다. The porous microsphere surface of the present invention was modified with an apatite similar to the bone mineral component. Much research is underway to improve the low hydrophilicity and cellular interactivity of biodegradable polymer surfaces such as PCL. In the present invention, in order to improve the surface activity of the microspheres, the microspheres were immersed in the bioavailable solution to induce calcium phosphate deposition on the surface.
이로 인하여 마이크로스피어는 표면활성을 위하여 알카리 용매에 담군다음 칼슘포스페이트의 침전을 유도하기 위하여 SBF에 담군다. Because of this, the microspheres are immersed in alkaline solvent for surface activity and then in SBF to induce precipitation of calcium phosphate.
도 4의 (a)는 실시예 4에서 2N NaOH으로 6 시간 동안 처리 후 촬영한 주사전자현미경 사진, (b)는 SBF 용액에 5일 동안 침지 후 촬영한 주사전자현미경 사진, (c)는 SBF 용액 침지 후 마이크로스피어 내부를 고배율로 촬영한 주사전자현미경 사진, (d)는 BF 용액 침지 후 마이크로스피어 외부를 고배율로 촬영한 주사전자현미경 사진이다. Figure 4 (a) is a scanning electron micrograph taken after 6 hours treatment with 2N NaOH in Example 4, (b) is a scanning electron microscope picture taken after immersion in SBF solution for 5 days, (c) is SBF Scanning electron micrograph taken at high magnification of the inside of the microspheres after immersion in solution, (d) is scanning electron micrograph taken at high magnification outside the microspheres after immersion in BF solution.
도 4를 참조하면, SBF 용액에 침지한 후 미네랄 침전이 유도되어, 아파타이트 나노 미소결정(crystallite)이 마이크로스피어 내부 표면 및 외부표면에 존재함을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4, mineral precipitation is induced after being immersed in the SBF solution, and it can be seen that apatite nano crystallites exist on the inner and outer surfaces of the microspheres.
3-2. 세포 배양 배지에서의 분산 상태 확인3-2. Determination of Dispersion in Cell Culture Media
도 5는 표면 개질 전 실시예 4의 마이크로스피어의 세포 배양 배지에서의 분산 상태(a), 표면 개질 후 분산 상태(b)를 관찰한 사진이다. 5 is a photograph of the dispersion state (a) and the dispersion state (b) after surface modification in the microspheres of the microspheres of Example 4 before surface modification.
도 5에 나타낸 바와 같이, 표면 개질 전 PCL 마이크로스피어는 배양액에 분산시 침전되지 않는다. 이는 PCL의 소수성과 기공이 형성됨에 따라 마이크로스피어의 밀도가 낮아지기 때문이다. 이와 달리, 표면 개질된 PCL 마이크로스피어는 완전히 유리병 바닥에 침전되는 것을 확인할 수 있다. 따라서 아파타이트로 마이크로스피어 표면을 개질하는 것은 생의학 분야에 응용하기 위하여 전제되어야할 사항으로 생각된다.As shown in FIG. 5, PCL microspheres prior to surface modification do not precipitate upon dispersion in culture. This is because the density of microspheres decreases as the hydrophobicity and pores of PCL are formed. In contrast, it can be seen that the surface modified PCL microspheres completely settle to the bottom of the vial. Therefore, the modification of the microsphere surface with apatite is considered to be a prerequisite for application in the biomedical field.
또한, 골 미네랄 유사 아파타이트상은 세포증식과 골원성 유도에 중대한 역할을 한다. 혈청 내 존재하는 접착 단백질과 그 세포는 특수 단백질과 세포가 접착할 수 있는 사이트가 없는 순수 PCL 보다 아파타이트로 표면 처리된 PCL을 선호한다. 나아가, 골모세포 분화 그리고 미네랄화와 같은 추가 세포적 처리는 표면에 아파트이트가 있음으로 더욱 쉬워진다. In addition, bone mineral-like apatite phases play an important role in cell proliferation and osteogenic induction. Adhesion proteins and their cells present in serum prefer PCA surface-treated with apatite rather than pure PCL with no sites for specific proteins and cells to adhere to. Furthermore, further cellular treatments such as osteoblast differentiation and mineralization are made easier by the presence of apartments on the surface.
3-3. EDS 분석3-3. EDS Analysis
상기 실시예 4에서 제조된 다공성 마이크로스피어 표면에 형성된 인산칼슘계 결정을 EDS(energy dispersive spectroscopy)를 이용해 Ca/P의 몰비를 측정하였다. 도 6은 얻어진 EDS 스펙트럼을 나타낸 것이다. The calcium phosphate-based crystals formed on the surface of the porous microspheres prepared in Example 4 were measured for molar ratio of Ca / P by using energy dispersive spectroscopy (EDS). 6 shows the obtained EDS spectrum.
도 6을 참조하면, 나노 섬유막 표면에 형성된 인산칼슘계 결정의 Ca/P의 몰비 약 1.71이었다. 이러한 결과는 수산화아파타이트 Ca/P의 몰비가 1.67임을 고려한다면 형성된 결정이 수산화아파타이트임을 간접적으로 의미한다. Referring to FIG. 6, the molar ratio of Ca / P of the calcium phosphate-based crystals formed on the surface of the nanofiber film was about 1.71. These results indirectly mean that the crystal formed is apatite hydroxide considering that the molar ratio of apatite hydroxide Ca / P is 1.67.
실험예 4: 골수줄기세포 배양 실험Experimental Example 4: Bone Marrow Stem Cell Culture Experiment
상기에서 제조한 다공성 마이크로스피어의 생체활성도를 알아보기 위해 쥐 골수 줄기 세포(Rat bone-marrow derived stromal cell, 이하 'rBMSCs')를 배양하여 마이크로스피어 표면 및 내부에서 자란 세포의 형상을 관찰하였으며, MTS (CellTiter 96 AQueous One solution cell proliferation assay : promega) 분석을 이용하여 세포 증식률을 측정하였다.Rat bone-marrow derived stromal cells (hereinafter referred to as 'rBMSCs') were cultured to examine the bioactivity of the prepared porous microspheres, and the shape of the cells grown on the surface and the inside of the microspheres was observed. Cell proliferation was measured using the CellTiter 96 AQueous One solution cell proliferation assay (promega) assay.
4-1. 4-1. in vitroin vitro rBMSCs 배양 rBMSCs culture
쥐 골수 줄기 세포(Rat bone-marrow derived stromal cell, 이하 'rBMSCs')은 앞서 논문에서 발표한 내용에 조금의 변형을 가하여 얻었다(H. W. Kim, H. E. Kim, J. C. Knowles, Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 1529). Rat bone-marrow derived stromal cells (“rBMSCs”) were obtained by making minor modifications to the information previously published (HW Kim, HE Kim, JC Knowles, Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 1529).
간략히 설명하면, 절단된 쥐(4 내지 8 주령)의 대퇴골과 경골의 가까운쪽 그리고 말단으로부터 추출한 골수를 원심분리하여 α-MEM으로 부유물질을 수집하였다. 그 다음 37 ℃, 이산화탄소농도 5%의 가습 조건에서 총 배양 배지(α-MEM, 2×10-3M 글루타민, 100 U·mL-1)에서 하루 동안 세포 현탁액을 배양하였다. 비접착 세포를 버리고 단층을 형성할 때까지 7일 정도 그 나머지를 배양하였다. 그리고 세포에 트립신을 처리한 다음 총 배양 배지(total culture medium)에서 mL당 1x10-6 개의 세포농도에서 다시 현탁액 처리하였다. 세포이식 전 마이크로스피어는 30mg이었고, 세포가 웰 표면에 부착되지 않도록 1%의 플루로닉-127로 표면 개질한 96-웰 플레이트의 각각의 웰에 주입하였다. 이후 각 웰에 50 ㎕의 세포현탁액을 투입한 다음 세포 접착을 용이하게 하기 위하여 6시간 배양하였다. 이때 150 ㎕의 골원성 배지(총 배양 배지+ 50 ㎍·mL-1 아스코르브산 나트륨, 10-2 M β-글리세롤 포스페이트 나트륨, 10-8M 덱사메타손)를 투입한 다음 10일까지 배양하였다. 배양배지는 2 내지 3일 마다 교체하였다. Briefly, the bone marrow extracted from the distal and distal femur and tibia of the cut rat (4-8 weeks old) was centrifuged to collect suspended solids with α-MEM. Then, the cell suspension was incubated for one day in total culture medium (α-MEM, 2 × 10 -3 M glutamine, 100 U · mL −1 ) at 37 ° C. and humidification with a carbon dioxide concentration of 5%. The remaining cells were incubated for 7 days until the non-adhesive cells were discarded to form a monolayer. The cells were then trypsinized and then again suspension treated at a total concentration of 1 × 10 −6 cells per mL in a total culture medium. The microspheres prior to cell transplantation were 30 mg and injected into each well of a 96-well plate surface modified with 1% Pluronic-127 so that the cells did not adhere to the well surface. Since 50 μl of the cell suspension was added to each well, and then cultured for 6 hours to facilitate cell adhesion. At this time, 150 μl of osteogenic medium (total culture medium + 50 μg · mL −1 sodium ascorbate, 10 −2 M β-glycerol phosphate sodium, 10 −8 M dexamethasone) was added and then cultured for 10 days. The culture medium was changed every 2-3 days.
4-2. 세포증식 관찰 4-2. Cell proliferation observation
세포 증식율은 실시예 4의 다공성 마이크로스피어와 비교예 1의 중실형 마이크로스피어 상에서 진행되었으며, 대조군으로 일반 배양용기(culture dish)를 사용하였다. 각 배양일(3, 7, 10일) 마다, MTS/PMS 반응제를 투입한 다음 37 ℃에서 2시간 배양하였다.Cell proliferation was performed on the porous microspheres of Example 4 and the solid microspheres of Comparative Example 1, and a culture dish was used as a control. Each culture day (3, 7, 10 days), MTS / PMS reagent was added and incubated for 2 hours at 37 ℃.
용액을 피펫으로 분리한 다음, 490 nm 흡광도는 Elisa Plate Reader로 측정하였다. 세포성장이미지 관찰을 위하여, 공초점의 레이저 스캐닝 마이크로스코피(CSLM, Carl Zeiss 510L)를 이용하였다. 각 샘플에서의 성장한 세포는 4% 포름알데히드로 고정하고, 0.2% 트리톤 X-100으로 삼투처리하였다. PBS로 세척 후 20분 동안 1%의 BSA를 첨가하여 비특이성 단백질 결합을 하지 못하도록 조절하였다. F-actin을 염색하기 위하여 PBS 희석된 25mL의 Alexa Fluor 546 Phalloidin(invitrogen A22283)을 첨가하였다. 또한 DAPI(invitrogen P36935)와 함께 Prolong® 골드 변색방지제를 첨가하여 핵을 염색하였다. 형광이미지를 z-axis 단층 수집기로 해석하였다.After the solution was separated by a pipette, the 490 nm absorbance was measured by an Elisa Plate Reader. For cell growth image observation, confocal laser scanning microscopy (CSLM, Carl Zeiss 510L) was used. Cells grown in each sample were fixed with 4% formaldehyde and osmotic with 0.2% Triton X-100. After washing with PBS, 1% of BSA was added for 20 minutes to prevent nonspecific protein binding. PBS diluted 25 mL of Alexa Fluor 546 Phalloidin (invitrogen A22283) was added to stain F-actin. The nuclei were also stained with DAPI (invitrogen P36935) with the addition of Prolong ® gold discoloration inhibitors. Fluorescence images were analyzed with a z-axis tomographic collector.
도 6의 (a)는 실시예 4의 다공성 마이크로스피어에서 배양 3일째 세포 성장을 보여주는 CLSM 이미지(붉은색-생존 세포, 푸른색-핵), (b)는 실시예 4에서 제조한 다공성 마이크로스피어 표면에서 골수 줄기 세포의 증식률을 MTS 방법으로 분석한 결과를 나타낸 그래프이다. Figure 6 (a) is a CLSM image (red-surviving cells, blue-nucleus) showing cell growth on the third day of culture in the porous microsphere of Example 4, (b) is a porous microsphere prepared in Example 4 It is a graph showing the results of analyzing the proliferation rate of bone marrow stem cells on the surface by MTS method.
도 6의 (a)를 참조하면, z-axis를 따라 구성된 형광 이미지는 생존하는 세포가 있음을 보여주고, 그 생존세포는 마이크로스피어 표면에 군집하며, 붉은색으로 나타난 바와 같이 활발한 세포골격 과정(cytoskeletal process)을 하면서 기공 채널 사이를 이동함을 알 수 있다. Referring to (a) of FIG. 6, the fluorescence image constructed along the z-axis shows that there are surviving cells, and the surviving cells cluster on the surface of the microsphere, and an active cytoskeletal process as shown in red ( It can be seen that it moves between the pore channels during the cytoskeletal process.
도 6의 (b)에 나타난 바와 같이, 배양 기간 후 비교예 1의 중실형 마이크로스피어에 비해 실시예 4의 다공성 마이크로스피어에 더 많은 세포가 군집하고 있음을 알 수 있다. 또한, 배양시간 증가에 따라 배양되는 세포수도 지속적으로 증가함을 알 수 있다. 이는 마이크로스피어의 거대 기공이 세포의 이동을 도왔고, 내부 공간이 rBMSCs에 양호한 배양조건을 제공했음에 기인한 것으로 분석된다. 이로부터 내부에 기공이 있는 마이크로스피어를 설계하는 것이 보다 바람직함을 알 수 있다.As shown in Figure 6 (b), after the culture period it can be seen that more cells are concentrated in the porous microspheres of Example 4 compared to the solid microspheres of Comparative Example 1. In addition, it can be seen that the number of cells cultured continuously increases with increasing incubation time. This is due to the large pores of the microspheres helped the movement of the cells and the internal space provided good culture conditions for the rBMSCs. From this, it can be seen that it is more preferable to design microspheres with pores therein.
또한, 인산칼슘계 결정으로 표면 개질하는 것은 필름, 나노섬유 또는 다공성 스캐폴더와 같은 형태의 고분자 물질이 골원성 전구체와 줄기세포의 골원성 발전을 촉진하므로, 본 발명의 거대 기공 모폴로지와 골-생체활성(bone-bioactive)으로 표면 개질된 마이크로스피어는 어려운 조직 재생 분야에서 세포 이식과 조직 공학에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다.In addition, the surface modification with calcium phosphate-based crystals, macromolecular morphology and bone-living body of the present invention, since the polymer material in the form of a film, nanofibers or porous scaffold promotes osteogenic development of osteogenic precursors and stem cells Surface-modified microspheres with bone-bioactive are thought to be useful for cell transplantation and tissue engineering in difficult tissue regeneration applications.
본 발명에 따른 다공성 마이크로스피어는 세포친화성 및 골전도성이 우수하여 골 및 치주 조직의 재생을 위한 조직공학용 지지체 또는 세포 운반체로 이용되어 치과 및 정형외과 분야에 효과적으로 적용될 수 있다. Porous microspheres according to the present invention is excellent in cell affinity and bone conductivity, and can be effectively used in the field of dental and orthopedic surgery as a support or cell carrier for tissue engineering for regeneration of bone and periodontal tissue.
도 1은 본 발명에 따른 다공성 마이크로스피어의 제조단계를 보여주는 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a step of manufacturing a porous microsphere according to the present invention.
도 2의 (a) 내지 (f)는 비교예 1 및 실시예 1 내지 5의 마이크로스피어 표면을 확대한 주사전자현미경 사진이다. 2 (a) to 2 (f) are scanning electron micrographs in which the microsphere surfaces of Comparative Example 1 and Examples 1 to 5 are enlarged.
도 3은 본 발명의 실시예 4에서 제조된 다공성 마이크로스피어의 사이즈 분포도 및 광학 이미지를 나타낸 것이다. Figure 3 shows the size distribution and optical image of the porous microspheres prepared in Example 4 of the present invention.
도 4의 (a)는 실시예 4에서 2N NaOH으로 6 시간 동안 처리 후 촬영한 주사전자현미경 사진, (b)는 SBF 용액에 5일 동안 침지 후 촬영한 주사전자현미경 사진, (c)는 SBF 용액 침지 후 마이크로스피어 내부를 고배율로 촬영한 주사전자현미경 사진, (d)는 SBF 용액 침지 후 마이크로스피어 외부를 고배율로 촬영한 주사전자현미경 사진이다. Figure 4 (a) is a scanning electron micrograph taken after 6 hours treatment with 2N NaOH in Example 4, (b) is a scanning electron microscope picture taken after immersion in SBF solution for 5 days, (c) is SBF Scanning electron micrograph taken at high magnification of the inside of the microspheres after immersion in solution, (d) is a scanning electron micrograph taken at high magnification outside the microspheres after immersion in SBF solution.
도 5는 표면 개질 전 실시예 4의 마이크로스피어의 세포 배양 배지에서의 분산 상태(a), 표면 개질 후 분산 상태(b)를 관찰한 사진이다. 5 is a photograph of the dispersion state (a) and the dispersion state (b) after surface modification in the microspheres of the microspheres of Example 4 before surface modification.
도 6은 본 발명의 실시예 4에서 제조된 나노 섬유막 표면에 형성된 인산칼슘계 결정의 EDS 스펙트럼을 나타낸 것이다. Figure 6 shows the EDS spectrum of the calcium phosphate-based crystals formed on the surface of the nanofiber film prepared in Example 4 of the present invention.
도 7의 (a)는 실시예 4의 다공성 마이크로스피어에서 배양 3일째 세포 성장을 보여주는 CLSM 이미지(붉은색-생존 세포, 푸른색-핵), (b)는 실시예 4에서 제조한 다공성 마이크로스피어 표면에서 골수 줄기 세포의 증식률을 MTS 방법으로 분석한 결과를 나타낸 그래프이다. Figure 7 (a) is a CLSM image (red-surviving cells, blue-nucleus) showing cell growth on the third day of culture in the porous microsphere of Example 4, (b) is a porous microsphere prepared in Example 4 It is a graph showing the results of analyzing the proliferation rate of bone marrow stem cells on the surface by MTS method.
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130009480A (en) * | 2011-07-15 | 2013-01-23 | 단국대학교 산학협력단 | A method for the preparation of porous-structured biopolymer scaffolds using hydrophilic ionic liquids |
KR20160058247A (en) * | 2014-11-13 | 2016-05-25 | 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 | Methods for isolation of adipose-derived stem cells using microcarriers |
KR20170061499A (en) * | 2015-11-26 | 2017-06-05 | 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 | Preparation method of porous microspheres or nanocomposite microspheres using a microfluidic device |
WO2018030612A1 (en) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | 고려대학교 산학협력단 | Porous polymer microsphere for preventing or treating soft tissue diseases and preparation method therefor |
WO2018182278A1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | 포항공과대학교 산학협력단 | Porous microsphere including mussel adhesive protein, and method for manufacturing same |
KR20180123655A (en) * | 2018-11-09 | 2018-11-19 | 고려대학교 산학협력단 | Porous polymer microsphere for the prevention or treatment of soft tissue diseases and preparation method thereof |
CN115920126A (en) * | 2022-11-30 | 2023-04-07 | 广州远想医学生物技术有限公司 | Plant exosome-loaded polyhydroxyalkanoate microspheres and preparation method thereof |
WO2023128566A1 (en) * | 2021-12-28 | 2023-07-06 | 가톨릭대학교 산학협력단 | Microrobot including anti-cancer bacteria and magnetic nanoparticles and manufacturing method therefor |
CN116747318A (en) * | 2023-04-18 | 2023-09-15 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | Drug co-delivery degradable porous microsphere and preparation method and application thereof |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101574646B1 (en) | 2014-04-30 | 2015-12-04 | 강호창 | a method for preparing a porcine bone graft with an excellent performance in cell adhesion and bone formation using nano hydroxyapatite surface modification technology, and a porcine bone graft prepared thereby |
KR102073333B1 (en) | 2017-09-26 | 2020-02-05 | (주)오스힐 | Porous polymer microsphere for the prevention or treatment of bone diseases or cartilage diseases, and preparation method thereof |
KR101962035B1 (en) * | 2017-11-03 | 2019-03-25 | 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 | Porous biphasic scaffold for regeneration of osteochondral composite tissue and manufacturing method thereof |
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130009480A (en) * | 2011-07-15 | 2013-01-23 | 단국대학교 산학협력단 | A method for the preparation of porous-structured biopolymer scaffolds using hydrophilic ionic liquids |
KR20160058247A (en) * | 2014-11-13 | 2016-05-25 | 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 | Methods for isolation of adipose-derived stem cells using microcarriers |
KR20170061499A (en) * | 2015-11-26 | 2017-06-05 | 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 | Preparation method of porous microspheres or nanocomposite microspheres using a microfluidic device |
WO2018030612A1 (en) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | 고려대학교 산학협력단 | Porous polymer microsphere for preventing or treating soft tissue diseases and preparation method therefor |
WO2018182278A1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | 포항공과대학교 산학협력단 | Porous microsphere including mussel adhesive protein, and method for manufacturing same |
KR20180123655A (en) * | 2018-11-09 | 2018-11-19 | 고려대학교 산학협력단 | Porous polymer microsphere for the prevention or treatment of soft tissue diseases and preparation method thereof |
WO2023128566A1 (en) * | 2021-12-28 | 2023-07-06 | 가톨릭대학교 산학협력단 | Microrobot including anti-cancer bacteria and magnetic nanoparticles and manufacturing method therefor |
CN115920126A (en) * | 2022-11-30 | 2023-04-07 | 广州远想医学生物技术有限公司 | Plant exosome-loaded polyhydroxyalkanoate microspheres and preparation method thereof |
CN116747318A (en) * | 2023-04-18 | 2023-09-15 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | Drug co-delivery degradable porous microsphere and preparation method and application thereof |
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