KR20120125702A - Patterned substrate for culturing cells and preparation method of cell sheet using the same - Google Patents

Patterned substrate for culturing cells and preparation method of cell sheet using the same Download PDF

Info

Publication number
KR20120125702A
KR20120125702A KR1020110043298A KR20110043298A KR20120125702A KR 20120125702 A KR20120125702 A KR 20120125702A KR 1020110043298 A KR1020110043298 A KR 1020110043298A KR 20110043298 A KR20110043298 A KR 20110043298A KR 20120125702 A KR20120125702 A KR 20120125702A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
culture substrate
cell
cells
hydrogel
Prior art date
Application number
KR1020110043298A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101755041B1 (en
Inventor
신흥수
전인동
박경민
박기동
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
아주대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단, 아주대학교산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020110043298A priority Critical patent/KR101755041B1/en
Publication of KR20120125702A publication Critical patent/KR20120125702A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101755041B1 publication Critical patent/KR101755041B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/52Hydrogels or hydrocolloids
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14Macromolecular materials
    • A61L27/22Polypeptides or derivatives thereof, e.g. degradation products
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/38Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M3/00Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/30Materials or treatment for tissue regeneration for muscle reconstruction

Abstract

PURPOSE: A patterned cell cultivation plate and a producing method of a cell sheet using thereof are provided to rapidly obtain the cell sheet without damaging by culturing cells by using thermo-sensitive hydrogel and cell adhesion peptide as a culture plate. CONSTITUTION: A patterned cell cultivation plate includes thermo-sensitive hydrogel and cell adhesion peptide. The patterned cell cultivation plate has patterns on one surface. The thermo-sensitive hydrogel is obtained by adding carrot peroxidase and hydrogen peroxide to a polymer mixture containing more than one kind of polymer, and dehydrogenation bonding phenol analogs.

Description

패턴화된 세포 배양기판 및 이를 이용한 패턴을 갖는 세포시트 제조방법{PATTERNED SUBSTRATE FOR CULTURING CELLS AND PREPARATION METHOD OF CELL SHEET USING THE SAME}Patterned cell culture substrate and cell sheet manufacturing method having a pattern using the same {PATTERNED SUBSTRATE FOR CULTURING CELLS AND PREPARATION METHOD OF CELL SHEET USING THE SAME}

본 발명은 온도 변화에 따라 용이하게 세포시트를 분리 회수할 수 있는 패턴화된 세포 배양기판, 이를 이용한 패턴을 갖는 세포시트 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a patterned cell culture substrate capable of easily separating and recovering a cell sheet according to temperature change, and a method of manufacturing a cell sheet having a pattern using the same.

인체의 손상된 조직을 재건하기 위한 이식방법에는 이종이식, 동종이식, 자가이식이 있다. 이종이식은 면역 부적합성 및 레트로바이러스를 포함하는 인수공통 병원체 전달의 문제를 갖는다. 또한, 동종이식은 제공자의 면역 거부 및 이용불가능성의 문제를 가지며, 자가이식은 필요한 양만큼의 적절한 조직을 얻기 어려우며 환자에 대한 외상의 증가의 문제를 가진다. Transplantation methods for reconstructing damaged tissues of the human body include xenografts, allografts, and autografts. Xenografts have problems with transfer of common pathogens, including immune incompatibility and retroviruses. In addition, allografts have problems of donor immunity and availability, and autografts have difficulty obtaining adequate amounts of adequate tissue and problems with increased trauma to the patient.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 인공 대체물이나 세포를 배양하여 조직화시킨 것을 그대로 이식하려고 하는 기술이 주목되고 있다. 2004년 순수한 세포 자체를 이용하여 제작한 세포시트(cell sheet)를 이용한 망막 재생에 관한 연구가 New England journal of Medicine에 발표된 뒤 조직공학 분야에서 세포만을 이용한 3차원 인공 조직에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.In order to solve such a problem, the technique which tries to transplant artificial substitute or the thing which cultured and cultured as it is attracting attention is attracting attention. In 2004, a study on retinal regeneration using cell sheets made from pure cells itself was published in the New England Journal of Medicine. It is becoming.

최근에는 일본 동경여자대학교 오카노 교수 등은 세포시트공학(Cell Sheet Engineering)을 통해 배양세포들을 간단히 온도만을 낮추어줌으로써 세포들이 서로 연결된‘시트모양’조직으로 이용할 수 있다고 제시하고 있다. Recently, Professor Okano of Tokyo Women's University in Japan has suggested that cells can be used as a "sheet-shaped" tissue by simply lowering the temperature of the cultured cells through cell sheet engineering.

구체적으로, 일반적으로 시판되는 폴리스티렌 배양 접시 표면에 전자빔을 통해 온도감응성 고분자인 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)(PIAAm)를 라디칼 중합방법에 의하여 고정시켰다. 이와 같이 온도감응성 고분자가 표면에 형성되는 경우, 32℃를 임계온도로 하여 이보다 고온에서는 소수성 성질을 나타내고, 이보다 저온에서는 친수성 성질을 나타내게 된다. 따라서, 37 ℃의 배양 환경에서는 배양접시의 바닥이 세포 접착성을 띠므로 세포는 배양 접시에 붙게 된다. 접시에 붙은 접착세포는 곧 세포분열에 의하여 수적 증가를 하게 되고, 배양 접시의 표면을 전부 세포로 메우게 되는 컨플루언시(confluency) 상태에 이르게 된다. 컨플루언시에 도달하게 되면 임계온도인 32 ℃ 이하로 저온처리를 해주면 배양 접시 표면이 세포 비접착성으로 변하여 연속성 있는 시트 모양의 구조물이 배양 접시로부터 떨어져 나오게 된다. 이때, 배양 접시에 강력하게 접착되어 있는 폴리머는 세포시트와 떨어지게 되며 배양 접시에 그대로 남아 있게 된다. Specifically, poly (N-isopropylacrylamide) (PIAAm), a temperature-sensitive polymer, was fixed to the surface of a commercially available polystyrene culture dish by an electron beam by a radical polymerization method. As described above, when the temperature-sensitive polymer is formed on the surface, the hydrophilic property is exhibited at 32 ° C as a critical temperature at a higher temperature and at a lower temperature than this. Therefore, in the culture environment at 37 ° C, the bottom of the culture dish is cell adhesive, and the cells adhere to the culture dish. Adhesion cells adhered to the dish soon increase in number due to cell division, leading to a confluency state in which the entire surface of the culture dish is filled with cells. When the confluence is reached, the low temperature treatment below the critical temperature of 32 ° C. causes the surface of the culture dish to become non-adhesive, resulting in a continuous sheet-like structure coming out of the culture dish. At this time, the polymer strongly adhered to the culture dish is separated from the cell sheet and remains in the culture dish.

그러나, 이와 같은 기술은 저온 처리시 세포 및 세포시트의 가장자리에서부터 물이 침투되고 그로 인해 표면에 그래프트된 온도감응성 고분자의 친수화가 서서히 진행되므로 세포 및 세포시트를 회수하는 시간이 느리다. However, such a technique is slow in recovering the cells and the cell sheet because water infiltrates from the edges of the cells and the cell sheet during the low temperature treatment, thereby causing the hydrophilization of the temperature-sensitive polymer grafted on the surface to proceed slowly.

한편, 패턴을 가지면서 온도감응성 특성을 가진 배양 매트릭스를 개발하기 위해 매트릭스 표면을 엠보싱 공정 등으로 강하게 압박하여 패턴을 가진 매트릭스를 만들고 그 후에 온도감응성 재료를 전자선을 이용하여 그래프트하는 방법 등이 제안되었으나, 공정이 복잡한 단점이 있다. On the other hand, in order to develop a culture matrix having a pattern having a temperature sensitive characteristic, a method of forming a matrix having a pattern by strongly pressing the surface of the matrix by an embossing process or the like and then grafting a temperature sensitive material using an electron beam has been proposed. The disadvantage is that the process is complicated.

또한, 많은 연구가 진행되고 있는 배양 매트릭스 재료, 예를 들어 폴리에틸렌글리콜-디아크릴레이트(PEG-DA), 알긴산(alginate), PDMS, 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)(PIPAAm) 등은 세포가 부착될 때 필요한 생체분자(biomolecule) 등의 리간드가 거의 없기 때문에 세포-매트릭스 간에 상호작용을 하는 데 있어 상당한 제한을 가진다. In addition, the culture matrix material that is being studied a lot, such as polyethylene glycol-diacrylate (PEG-DA), alginate, PDMS, poly (N-isopropylacrylamide) (PIPAAm), etc. Since there are few ligands such as biomolecules required when attached, there is a significant limitation in the interaction between cell-matrix.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 과제는 온도 변화에 따라 팽윤과 수축을 가역적으로 나타내는 온도감응성 하이드로젤과 세포부착 펩타이드를 배양기판으로 이용하여 세포를 배양함으로써, 패턴을 유지하면서 세포의 손상 없이 쉽고 빠르게 세포시트를 회수할 수 있는 패턴화된 배양기판을 제공하는 것이다. The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention by culturing the cells using a temperature-sensitive hydrogel and cell-attached peptides as a culture substrate that reversibly shows swelling and contraction according to temperature changes, It is to provide a patterned culture substrate that can easily and quickly recover the cell sheet without damaging the cells.

또한 본 발명의 과제는 상기 패턴화된 배양기판을 이용하여 방향성을 가진 조직 재생을 위한 인공조직으로 사용될 수 있는 패턴을 갖는 세포시트 제조방법을 제공하는 것이다. It is also an object of the present invention to provide a method for producing a cell sheet having a pattern that can be used as an artificial tissue for regenerating directional tissue using the patterned culture substrate.

상기와 같은 본 발명의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 In order to solve the problems of the present invention as described above, the present invention

온도감응성 하이드로젤과 세포부착 펩타이드를 포함하며 일면에 패턴이 형성된, 패턴화된 세포 배양기판을 제공한다. It provides a patterned cell culture substrate comprising a temperature-sensitive hydrogel and cell adhesion peptides, the pattern is formed on one side.

또한, 본 발명은In addition,

온도감응성 하이드로젤과 세포부착 펩타이드를 포함하며, 일면에 패턴이 형성된 세포 배양기판을 준비하는 단계;Preparing a cell culture substrate comprising a temperature-sensitive hydrogel and the cell adhesion peptide, the pattern is formed on one surface;

상기 배양기판 상에서 세포를 배양하는 단계; 및Culturing the cells on the culture substrate; And

상기 배양기판의 온도를 저임계 용액온도 미만으로 낮춘 후 저임계 용액온도 이상으로 승온하여 세포시트를 배양기판으로부터 분리 회수하는 단계The temperature of the culture substrate is lowered below the low critical solution temperature and the temperature is raised above the low critical solution temperature to recover the cell sheet from the culture substrate.

를 포함하는 세포시트 제조방법을 제공한다.It provides a cell sheet manufacturing method comprising a.

본 발명에 따르면, 패턴을 유지하면서 세포 손상 없이 빠르게 배양기판으로부터 세포시트를 쉽게 회수할 수 있으며, 패턴을 갖는 세포시트는 인체 내 조직 중 방향성을 가진 조직의 재생을 위한 인공조직으로 매우 유용하게 사용될 수 있다. According to the present invention, the cell sheet can be easily recovered from the culture substrate quickly without damaging the cells while maintaining the pattern, and the cell sheet having the pattern can be very useful as an artificial tissue for regenerating oriented tissues among human tissues. Can be.

도 1은 본 발명에 따른 세포시트 제조방법의 공정을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 세포시트 분리회수 단계를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에서 사용한 PDMS 몰드의 표면을 촬영한 주사전자 현미경 사진과, 이를 이용하여 제작된 패턴화된 세포 배양기판을 촬영한 광학현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에서 제조된 테트로닉-티라민 컨쥬게이트 하이드로젤 배양기판의 실온, 37 ℃ 및 4 ℃에서의 크기 변화를 촬영한 사진이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에서 제조된 테트로닉-티라민 컨쥬게이트 하이드로젤 배양기판의 팽윤율과 크기 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 테트로닉-티라민 컨쥬게이트 하이드로젤(Tet-TA hydrogel)과 비온도감응성특성을 가진 알지네이트 하이드로젤(Alginate hydrogel)을 세포 배양을 위한 기판으로 사용하여 온도 변화에 따른 세포시트의 분리양상을 광학현미경으로 관찰한 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에서 패턴화된 테트로닉-티라민 컨쥬게이트 하이드로젤 배양기판과 패턴이 없는 테트로닉-티라민 컨쥬게이트 하이드로젤 배양기판을 이용해 제조한 세포시트의 세포 형태 및 부착능을 면역형광염색법을 통해 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에서 패턴화된 테트로닉-티라민 컨쥬게이트 하이드로젤 배양기판의 온도변화를 통해 세포시트를 분리회수하고, 이를 커버글라스로 이동하는 과정을 사진이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에서 분리회수한 패턴을 갖는 세포시트와 패턴이 없는 세포시트를 파이브로넥틴이 코팅된 글라스 표면에 이동시킨 후, 다시 각각 24 시간, 72 시간 동안 배양한 다음 세포의 세포골격, 세포외 기질 단백질인 파이브로넥틴 어셈블리(fibronectin assembly), 부착 단백질인 팍실린을 면역염색을 통하여 관찰한 결과를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에서 분리 회수한 세포시트 중 근아세포 핵의 평균 배향도(orientation degree of nuclei)를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에서 분리회수한 세포시트 근아세포 핵의 종행비를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에서 분리회수한 패턴을 갖는 세포시트를 파이브로넥틴이 코팅된 글라스 표면에 이동한 후, 다시 배양한 다음 근아세포의 분화능 척도인 근관(myotube)를 면역 염색을 통하여 관찰한 결과를 나타낸 것이다.
도 13은 패턴을 갖는 세포시트와 패턴이 없는 세포시트를 커버글라스로 이동하여 배양한 후 근아세포의 근관(myotube)를 면역염색하여 근관의 평균 배향도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
Figure 1 is a schematic diagram showing the process of the cell sheet manufacturing method according to the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing the cell sheet separation recovery step according to the present invention.
3 is a scanning electron micrograph of the surface of the PDMS mold used in one embodiment of the present invention, and an optical microscope photograph of a patterned cell culture substrate prepared using the same.
Figure 4 is a photograph of the size change at room temperature, 37 ℃ and 4 ℃ of the Tetronic-tyramine conjugated hydrogel culture substrate prepared in one embodiment of the present invention.
Figure 5 is a graph showing the swelling ratio and size change of the Tetronic-Tyramine conjugate hydrogel culture substrate prepared in one embodiment of the present invention.
Figure 6 shows the separation pattern of the cell sheet according to temperature change using Tetronic TA-gel hydrogel (Tet-TA hydrogel) and alginate hydrogel (Alginate hydrogel) having a non-temperature sensitive characteristics as a substrate for cell culture The results observed with an optical microscope are shown.
Figure 7 shows the cell morphology and adhesion of the cell sheet prepared using a patterned Tetronic-tyramine conjugate hydrogel culture substrate and a patternless Tetronic-Tyramine conjugate hydrogel culture substrate in one embodiment of the invention. The results confirmed through immunofluorescence staining are shown.
FIG. 8 is a photograph illustrating a process of separating and recovering a cell sheet through temperature change of a patterned tetronic-tyramine conjugate hydrogel culture substrate in one embodiment of the present invention and moving it to a cover glass.
FIG. 9 is a cell sheet having a recovered pattern and a cell sheet having no pattern in the embodiment of the present invention are transferred to a fibronectin-coated glass surface, and then cultured for 24 hours and 72 hours, respectively, and then The cytoskeleton of, the extracellular matrix protein fibronectin assembly (fibronectin assembly), the adhesion protein paxillin is shown through the results of immunostaining.
FIG. 10 is a graph showing the results of measuring an average degree of orientation of nuclei of myoblast nuclei in the cell sheets separated and recovered in one embodiment of the present invention.
Figure 11 is a graph showing the results of measuring the ratio of the cell sheet myoblast cell nuclei separated and recovered in one embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a cell sheet having a separated and recovered pattern in one embodiment of the present invention moved to a fibronectin-coated glass surface, and then cultured again. The observed results are shown.
Figure 13 is a graph showing the results of measuring the average orientation of the root canal by immunostaining myotubes of myoblasts after culturing by moving the cell sheet having a pattern and the cell sheet without a pattern to the cover glass.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 패턴화된 세포 배양기판, 이를 이용하여 일정한 방향성의 패턴을 갖는 세포시트를 제조하는 방법을 제시한다. The present invention provides a patterned cell culture substrate, a method for producing a cell sheet having a pattern of a certain direction using the same.

본 발명에 따른 패턴화된 세포 배양기판은 온도감응성 하이드로젤과 세포부착 펩타이드를 포함하며, 일면에 패턴이 형성되어 있다. Patterned cell culture substrate according to the present invention comprises a temperature-sensitive hydrogel and cell adhesion peptide, the pattern is formed on one side.

상기 온도감응성 하이드로젤은 가교결합을 갖는 고분자로서, 온도변화에 따라 졸-겔 거동이 아닌 수축과 팽윤을 가역적으로 나타낸다. 이에 따라 저임계 용액온도(LCST, lower critical solution temperature) 미만에선 함수율이 증가하여 팽윤현상을, 저임계 용액온도 이상에선 함수율이 감소하여 수축현상을 보이며 크기가 변화한다. 이러한 하이드로젤의 온도감응성 성질을 이용하여 온도조절만으로 배양기판으로부터 패턴을 유지하면서 세포시트를 분리회수할 수 있다. The temperature sensitive hydrogel is a polymer having a crosslink, and reversibly shows shrinkage and swelling instead of sol-gel behavior with temperature change. As a result, the water content increases below the lower critical solution temperature (LCST) and the swelling phenomenon decreases above the low critical solution temperature. By using the temperature sensitive property of the hydrogel, the cell sheet can be separated and recovered while maintaining the pattern from the culture substrate by only controlling the temperature.

상기 세포부착 펩타이드는 세포부착 활성을 담당하는 아미노산 서열을 갖는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 일예로, 아미노산 서열 RGD, RGDS, REDV, YKNR, QPQGLAK 또는 YIGSR을 포함하는 펩타이드가 가능하다. The cell adhesion peptide may be used as long as it has an amino acid sequence that is responsible for cell adhesion activity. In one example, a peptide comprising the amino acid sequence RGD, RGDS, REDV, YKNR, QPQGLAK or YIGSR is possible.

본 발명의 배양기판은 주형으로서 다수의 음각패턴이 형성된 고분자 복제몰드를 사용하여 제조할 수 있으며, 특히 PDMS(polydimethylsiloxane) 몰드를 사용하는 것이 바람직하다. 이때 PDMS 몰드는 기본 주형으로서 다수의 양각패턴이 형성된 실리콘 몰드를 사용하며 제조할 수 있으며, PDMS를 형성하는 고분자 프리폴리머 및 개시제의 혼합한 용액을 부어서 경화시킨 다음, 상기 실리콘 몰드로부터 분리함으로써 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 PDMS 몰드는 수 회 이상 반복적으로 사용가능하다.The culture substrate of the present invention can be manufactured using a polymer replication mold having a plurality of negative patterns as a template, and in particular, it is preferable to use a PDMS (polydimethylsiloxane) mold. In this case, the PDMS mold may be manufactured using a silicone mold having a plurality of embossed patterns as a basic mold, and may be prepared by pouring and curing a mixed solution of a polymer prepolymer and an initiator forming the PDMS, and then separating it from the silicone mold. have. The PDMS mold thus prepared can be used repeatedly several times.

준비된 PDMS 몰드에 온도감응성 하이드로젤을 생성할 수 있는 출발물질과 세포부착 펩타이드를 함께 주입한 후 겔화하여, PDMS 몰드의 패턴이 복제된 배양기판을 얻는다. The prepared PDMS mold is injected with a starting material capable of producing a temperature sensitive hydrogel and a cell-attached peptide together and gelled to obtain a culture substrate on which the pattern of the PDMS mold is replicated.

이때 온도감응성 하이드로젤은 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 하기 식(Ⅱ)a로 표시되는 페놀 유사체가 결합된 곁가지형(branched) 고분자, 하기 식(Ⅱ)b로 표시되는 페놀 유사체가 결합된 스타형 고분자 및 하기 식(Ⅱ)c로 표시되는 페놀 유사체가 결합된 선형 고분자에서 선택된 1종 이상의 고분자 혼합물에 당근 과산화효소(HRP)와 과산화수소를 첨가시켜 페놀 유사체 간의 탈수소 결합을 통해 제조된다: At this time, the temperature-sensitive hydrogel is a branched polymer having a phenol analog represented by the following formula (II) a, and a phenol analog represented by the following formula (II) b as shown in Scheme 1 below. Prepared by dehydrogenation between phenol analogs by adding carrot peroxidase (HRP) and hydrogen peroxide to one or more polymer mixtures selected from linear polymers linked to a type polymer and a phenol analog represented by formula (II) c:

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

이와 같이, PDMS 몰드에 페놀 유사체가 결합된 고분자에 당근 과산화효소와 과산화수소를 첨가하여 한 번에 겔화시킴으로써 간단한 공정을 통해 패턴화된 세포 배양기판을 얻을 수 있다. In this way, a patterned cell culture substrate can be obtained through a simple process by adding carrot peroxidase and hydrogen peroxide to a polymer in which a phenol analog is bound to a PDMS mold and gelling them at once.

바람직하기로, 페놀 유사체로 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드의 공중합체/티라민 컨쥬게이트에 당근 과산화효소와 과산화수소를 첨가하여 컨쥬게이트 사이의 탈수소 결합을 통해 가교결합을 형성하여 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드의 공중합체/티라민 하이드로젤을 얻는다. 상기 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드의 공중합체로는 Pluronic, Poloxamer, Tetronic의 상품명을 갖는 공중합체가 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 사용한 테트로닉-티라민 컨쥬케이트는 실온(15 내지 25 ℃)에서 저임계 용액온도를 나타낸다. Preferably, a phenol analog is added to the copolymer / tyramine conjugate of polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide to form a crosslink via dehydrogen bonds between the conjugates by adding carrot peroxidase and hydrogen peroxide to form polyethylene oxide-polypropylene. A copolymer of oxide-polyethylene oxide / tyramine hydrogel is obtained. As the copolymer of polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide, a copolymer having a trade name of Pluronic, Poloxamer, or Tetronic may be used. Tetronic-tyramine conjugates used in the examples of the present invention exhibit low critical solution temperatures at room temperature (15-25 ° C.).

패턴화된 세포 배양기판은 1 내지 100㎛ 폭을 갖는 볼록부를 가지며, 볼록부 사이의 간격은 1 내지 100㎛인 것이 바람직하다. The patterned cell culture substrate has convex portions having a width of 1 to 100 μm, and the spacing between the convex portions is preferably 1 to 100 μm.

본 발명의 배양기판은 온도 변화에 따라 팽윤과 수축을 가역적으로 나타내므로 세포의 손상 없이 쉽고 빠르게 세포시트를 회수할 수 있으므로, 다양한 세포의 세포시트 제조에 사용될 수 있다
Since the culture substrate of the present invention exhibits reversible swelling and contraction according to temperature change, the cell sheet can be easily and quickly recovered without damaging the cells, and thus can be used for producing cell sheets of various cells.

이하, 본 발명의 패턴화된 세포 배양기판을 이용한 패턴을 갖는 세포시트 제조방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for producing a cell sheet having a pattern using the patterned cell culture substrate of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명에 따른 세포시트 제조방법의 공정을 나타낸 개략도이다. 도 3을 참조하여, 상기 단계들을 구체적으로 설명하기로 한다.Figure 1 is a schematic diagram showing the process of the cell sheet manufacturing method according to the present invention. Referring to FIG. 3, the above steps will be described in detail.

먼저, 온도감응성 하이드로젤과 세포부착 펩타이드를 포함하며, 일면에 패턴이 형성된 세포 배양기판을 준비한다. First, a cell culture substrate including a temperature sensitive hydrogel and a cell attachment peptide and a pattern formed on one surface thereof is prepared.

세포 배양기판 준비는 상기에서 언급한 바를 따른다.
Cell culture substrate preparation is as described above.

다음으로, 상기 배양기판 상에서 세포를 배양한다.Next, the cells are cultured on the culture substrate.

배양되는 세포는 본 발명에서 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 간, 신장, 비장, 뼈, 골수, 흉선, 심장, 근육, 허파, 뇌, 정소, 난소, 소도(islet), 내장, 귀, 피부, 쓸개조직, 전립선, 방광, 배아(embryo), 면역계 및 조혈계 등으로부터 분리되거나 활성화할 수 있는 세포를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 섬유아세포, 골아세포, 근아세포, 신장세포, 혈관내피세포, 연골세포, 간세포, 지방세포, 각막상피세포, 각종 줄기세포, 신경세포, 각질세포, 근육세포, 심장근육세포 또는 식도상피세포를 배양한다. Cells to be cultured are not particularly limited in the present invention, for example, liver, kidney, spleen, bone, bone marrow, thymus, heart, muscle, lungs, brain, testes, ovaries, islets, intestines, ears, skin Cells that can be isolated or activated from, gallbladder tissue, prostate, bladder, embryo, immune system and hematopoietic system can be used. Preferably, fibroblasts, osteoblasts, myoblasts, kidney cells, vascular endothelial cells, chondrocytes, hepatocytes, adipocytes, corneal epithelial cells, various stem cells, neurons, keratinocytes, muscle cells, cardiomyocytes or esophagus Incubate epithelial cells.

이때 배양조건은 세포의 종류에 따라 달라질 수 있고, 이러한 내용은 이미 이 분야에서 널리 알려진 공지의 기술이므로 자세한 설명은 생략한다. At this time, the culture conditions may vary depending on the type of cells, and the details thereof are omitted since they are well known in the art.

배양 과정을 동안 배양기판에 형성된 패턴 표면의 세포부착 펩타이드는 세포에 대한 리간드로 작용함으로써 세포의 점착 및 증식을 효과적으로 유도하며, 배양기판에 형성된 패턴을 따라서 세포가 증식하게 된다. 그 결과, 배양기판의 패턴과 같이 일정한 방향성을 특이적으로 유지하면서 세포가 성장하게 된다.
The cell adhesion peptide on the pattern surface formed on the culture substrate during the culturing process effectively induces cell adhesion and proliferation by acting as a ligand to the cell, and the cells proliferate along the pattern formed on the culture substrate. As a result, the cells grow while maintaining a constant specificity like the pattern of the culture substrate.

이어서, 상기 배양기판의 온도를 저임계 용액온도 미만으로 낮춘 후 저임계 용액온도 이상으로 승온하여 세포시트를 배양기판으로부터 분리 회수한다. Subsequently, the temperature of the culture substrate is lowered to less than the low critical solution temperature, and the temperature is raised above the low critical solution temperature to recover the cell sheet from the culture substrate.

본 발명의 온도감응성 하이드로젤은 저임계 용액온도 미만에선 함수율이 증가하여 팽윤현상을, 저임계 용액온도 이상에선 함수율이 감소하여 수축현상을 보이며 크기가 변화한다. 이러한 특성을 이용하여 배양기판으로부터 세포시트를 분리회수한다. In the temperature sensitive hydrogel of the present invention, the water content is increased below the low critical solution temperature, the swelling phenomenon is reduced, and the water content is decreased above the low critical solution temperature. Using this property, the cell sheet is separated and recovered from the culture substrate.

도 2는 본 발명에 따른 세포시트 분리회수 단계를 나타낸 모식도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the cell sheet separation recovery step according to the present invention.

도 2를 참조하면, 세포배양은 저임계 용액온도 이상에서 이루어지므로 세포 측의 수용체(예를 들어 인테그린)과 배양기판의 세포부착 펩타이드가 상호작용을 통해 연결되어 있다. 그러나, 배양기판을 저임계 용액온도 미만으로 낮추면 온도감응성 하이드로젤의 함수율이 증가하여 팽윤하여 커지며, 배양기판의 세포부착 펩타이드와 세포측의 수용체 사이의 거리가 멀어지면서 배양기판으로부터 세포시트가 분리된다. Referring to FIG. 2, since the cell culture is performed at a low critical solution temperature or higher, the cell-side receptor (eg, integrin) and the cell adhesion peptide of the culture substrate are connected through interaction. However, if the culture substrate is lowered below the low critical solution temperature, the water content of the temperature sensitive hydrogel increases and swells and becomes large. .

이때 배양기판의 온도를 저임계 용액온도 미만인 2 내지 8 ℃로 낮춰 5 내지 15 분 동안 유지한 후 저임계 용액온도 이상인 35 내지 38 ℃로 승온하는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable to lower the temperature of the culture substrate to 2 to 8 ℃ which is less than the low critical solution temperature and maintain for 5 to 15 minutes, and then to raise the temperature to 35 to 38 ℃ which is above the low critical solution temperature.

이와 같이 기판의 온도만을 변화하여 배양된 세포 시트를 기판으로부터 분리회수하는 방법은 종래 트립신과 같은 단백질 분해효소를 이용한 방법과 달리 세포의 손상 없이 세포를 회수할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제조방법을 통해 얻은 세포시트는 배양시에 세포가 스스로 분비했던 접착 단백분자, 세포외 기질, 세포의 막단백질 및 접착단백질이 그대로 회수될 뿐만 아니라 형성된 패턴을 유지하면서 새로운 배양 표면으로의 이동이 가능하고 이동한 표면에서도 좋은 생존력을 가지게 된다. 또한, 종래 사용된 온도감응성 고분자인 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)(PIPAAm) 등과 같이 온도변화에 따라 친수/소수의 성질변화가 아니라 크기변화를 통해 세포시트를 회수하므로 회수 시간이 단축되는 이점이 있다. As such, the method of separating and recovering the cultured cell sheet from the substrate by changing only the temperature of the substrate can recover the cells without damaging the cells, unlike the method using a protease such as trypsin. Accordingly, the cell sheet obtained through the production method of the present invention is not only recover the adhesion protein molecules, extracellular matrix, membrane proteins and adhesion proteins of the cells secreted themselves during the cultivation, but also maintain a new pattern while maintaining the formed pattern. It is possible to move to the surface and have good viability even on the moved surface. In addition, the recovery time is shortened because the cell sheet is recovered through the size change rather than the change of the properties of hydrophilicity and hydrophobicity, such as poly (N-isopropylacrylamide) (PIPAAm), which is a temperature-sensitive polymer used in the related art. There is this.

이렇게 본 발명의 제조방법을 통해 각종 세포를 시트화하고, 얻어진 시트를 여러 겹으로 적층화함으로써 여러 가지 장기에 대하여 생체 외에서의 조직 구축이 가능해진다. 또한, 패턴을 갖는 세포시트는 인체 내 조직 중 방향성을 가진 조직, 예를 들어, 근육조직 등과 같은 조직의 재생을 위한 인공조직으로 매우 유용하게 사용될 수 있다.
In this manner, various cells are sheeted through the production method of the present invention, and the obtained sheets are stacked in multiple layers, so that tissues can be constructed in vitro for various organs. In addition, the cell sheet having a pattern can be very useful as an artificial tissue for regeneration of tissues such as oriented tissues, for example, muscle tissues, among human tissues.

이하, 본 발명의 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples of the present invention, but the following examples are merely to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

<< 제조예Manufacturing example 1> 1>

공개특허 제2010-0076173호에 개시된 바에 따라 실시하여 테트로닉-티라민 컨쥬게이트를 제조하였다. 5.2 wt% 테트로닉-티라민 컨쥬게이트(Tet-TA)과 RGD 펩타이드(2.0 mg/ml)를 0.025 mg/ml 당근 과산화효소(HRP)에 녹여 용액 A를 준비하였다. 5.2 wt% 테트로닉-티라민 컨쥬게이트(Tet-TA)을 0.0125 wt% 과산화수소에 녹여 용액 B를 준비하였다. 각각의 용액 A,B를 듀얼 주사기에 넣어 놓고, 10 ㎛ 폭의 음각 패턴이 25㎛ 간격으로 형성된 PDMS(polydimethylsiloxane) 몰드와 유리판 사이에 두께가 0.5 mm인 테프론 시트가 있는 공간에 두 용액을 균일하게 주사를 하여 겔화시킨 후, 패턴이 형성된 하이드로젤 배양기판을 얻었다.
Tetronic-tyramine conjugates were prepared by carrying out as disclosed in Published Patent Publication No. 2010-0076173. Solution A was prepared by dissolving 5.2 wt% tetronic-tyramine conjugate (Tet-TA) and RGD peptide (2.0 mg / ml) in 0.025 mg / ml carrot peroxidase (HRP). Solution B was prepared by dissolving 5.2 wt% tetronic-tyramine conjugate (Tet-TA) in 0.0125 wt% hydrogen peroxide. Each solution A and B was placed in a dual syringe, and the two solutions were evenly spaced in a space with a 0.5 mm thick Teflon sheet between the PDMS mold and a glass plate having a 10 μm wide engraved pattern at 25 μm intervals. After gelation by injection, a hydrogel culture substrate having a pattern was obtained.

<< 실험예Experimental Example 1> 1>

상기 제조예 1에서 사용한 PDMS 몰드의 표면을 주사전자 현미경 분석을 통해 실시하였으며, 이를 이용하여 제작된 패턴이 형성된 하이드로젤 배양기판의 표면 형태를 광학현미경 분석을 통하여 관찰하고, 이를 도 3에 나타내었다. The surface of the PDMS mold used in Preparation Example 1 was performed by scanning electron microscopic analysis, and the surface morphology of the hydrogel culture substrate having a pattern formed using the same was observed through optical microscopic analysis, which is shown in FIG. 3. .

도 3에 나타난 바와 같이, PDMS 몰드와 같은 패턴 형태로 하이드로젤이 제작이 되었음을 확인할 수 있었다.
As shown in Figure 3, it was confirmed that the hydrogel was produced in the same pattern form as the PDMS mold.

<< 실험예Experimental Example 2> 2>

상기 제조예 1에서 제조한 하이드로젤 배양기판의 물성을 알아보기 위하여, 30분 간격으로 온도를 4 ℃와 37 ℃로 바꾸어 가며 온도 차이에 따른 하이드로젤의 팽윤율과 크기를 관찰하고, 이를 도 4 및 도 5에 나타내었다.In order to determine the physical properties of the hydrogel culture substrate prepared in Preparation Example 1, the swelling rate and size of the hydrogel according to the temperature difference was observed by changing the temperature to 4 ℃ and 37 ℃ at 30 minutes intervals, this is Figure 4 And FIG. 5.

도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 저임계용액온도(LCST) 이하인 4 ℃에서는 온도감응성 하이드로젤이 팽윤하여 크기가 1.5 ~ 1.7배 정도 증가하였고, 저임계용액온도(LCST) 이상인 37 ℃에서는 팽윤 정도와 크기가 감소하였음을 확인하였다.
4 and 5, the temperature sensitive hydrogel swells at 4 ° C. below the low critical solution temperature (LCST) and increases by 1.5 to 1.7 times, and at 37 ° C. above the low critical solution temperature (LCST). It was confirmed that the degree and size were reduced.

<< 실험예Experimental Example 3> 3>

상기 제조예 1에 제조한 패턴이 형성된 하이드로젤 배양기판 표면에서의 세포의 부착능을 알아보기 위해 패턴이 형성된 하이드로젤 배양기판과 유리 기판 표면에 각각 근아세포를 1 x 105 cell/cm2로 37 ℃, 24시간 동안 배양하였다. 세포시트를 분리회수하기 위해 기판의 온도를 4 ℃로 낮춰 10분 동안 유지한 후 다시 37 ℃로 올렸다. In order to examine the adhesion of the cells on the surface of the patterned hydrogel culture substrate prepared in Preparation Example 1, the myoblasts were formed on the surface of the patterned hydrogel culture substrate and the glass substrate at 1 x 10 5 cell / cm 2 , respectively. Incubated for 24 hours at 37 ℃. In order to separate and recover the cell sheet, the temperature of the substrate was lowered to 4 ° C. and maintained for 10 minutes, and then raised to 37 ° C.

도 6은 테트로닉-티라민 컨쥬게이트 하이드로젤(Tet-TA hydrogel)과 비온도감응성특성을 가진 알지네이트 하이드로젤(Alginate hydrogel)을 세포 배양을 위한 기판으로 사용하여 온도 변화에 따른 세포시트의 분리양상을 광학현미경으로 관찰한 결과를 나타낸 것이다.Figure 6 shows the separation pattern of the cell sheet according to the temperature change using Tetronic TA-gel hydrogel (Tet-TA hydrogel) and alginate hydrogel (Alginate hydrogel) having a non-temperature sensitive characteristics as a substrate for cell culture The results observed with an optical microscope are shown.

도 6에 나타낸 바와 같이, 온도감응성 하이드로젤을 배양기판으로 사용한 경우 저임계용액온도(LCST)를 기준으로 온도 변화에 따라 하이드로젤이 팽윤과 수축이 가역적으로 발생함에 따라 세포시트가 배양기판 표면으로 분리되는 반면, 비온도감응성 특성을 가진 알지네이트 하이드로젤(alginate hydrogel)을 배양기판으로 사용한 경우 온도가 변화하더라도 세포시트가 기판에 그대로 부착되어 있었다.
As shown in FIG. 6, when the temperature sensitive hydrogel was used as the culture substrate, as the hydrogel swelled and contracted according to the temperature change based on the low critical solution temperature (LCST), the cell sheet was brought to the surface of the culture substrate. On the other hand, when the alginate hydrogel having non-temperature sensitive characteristics was used as the culture substrate, the cell sheet was still attached to the substrate even if the temperature was changed.

<< 실험예Experimental Example 4> 4>

상기 제조예 1에 제조한 패턴이 형성된 하이드로젤 배양기판 표면에서의 세포의 형태 및 부착능을 알아보기 위해 근아세포를 1 x 105 cell/cm2로 패턴이 형성된 하이드로젤과 패턴이 없는 하이드로젤 표면에 각각 37 ℃, 24시간 동안 배양하다. 세포시트를 분리회수하기 위해 기판의 온도를 4 ℃로 낮추었다가 다시 37 ℃로 올렸다. 세포의 형태 및 부착능을 면역형광염색법을 이용하여 확인하고, 이를 도 7에 나타내었다. Hydrogel without pattern and hydrogel with pattern formed at 1 x 10 5 cell / cm 2 in order to examine the morphology and adhesion of cells on the surface of the hydrogel culture substrate having the pattern prepared in Preparation Example 1 Incubate on the surface for 37 hours at 37 ℃. In order to separate and recover the cell sheet, the temperature of the substrate was lowered to 4 ° C., and then raised to 37 ° C. The morphology and adhesion of the cells were confirmed by immunofluorescence staining, which is shown in FIG. 7.

도 7을 참조하면, 부착관련 단백질인 팍실린(paxilin)과 세포골격 구조인 액틴 필라멘트가 패턴을 가진 하이드로젤 표면에서 패턴의 방향성에 따라서 부착관련 단백질의 발현과 액틴 필라멘트가 형성이 되었음을 확인하였으며, 패턴이 없는 하이드로젤 배양기판 표면에서 배양된 세포의 경우 세포골격 역시 방향성이 없게 나타난 것을 확인할 수 있었다.
Referring to FIG. 7, it was confirmed that the expression-related protein expression and the actin filament were formed according to the orientation of the pattern on the surface of the hydrogel having paxilin, which is an adhesion-related protein, and actin filament, which is a cytoskeletal structure. In the case of cells cultured on the surface of the hydrogel culture substrate without a pattern, the cytoskeleton also showed no directivity.

<< 실험예Experimental Example 5> 5>

상기 실험예 3에서 온도 변화를 통해 하이드로젤 배양기판으로 분리회수한 패턴을 갖는 세포시트를 세포외 기질 단백질 중 하나인 파이브로넥틴이 코팅된 커버글라스에 고정하였고, 이러한 과정을 도 8에 나타내었다. In Experimental Example 3, a cell sheet having a pattern recovered and separated into a hydrogel culture substrate through temperature change was fixed to a cover glass coated with fibronectin, which is one of the extracellular matrix proteins, and this process is illustrated in FIG. 8. .

도 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 제시한 방법을 통하여 온도감응성 하이드로젤 배양기판 표면에 배양된 세포시트가 온도변화에 따라 하이드로젤로부터 온전하게 떨어져서 커버글라스에 이동되었음을 확인하였다.
As shown in FIG. 8, it was confirmed that the cell sheet cultured on the surface of the temperature sensitive hydrogel culture substrate was completely moved away from the hydrogel according to the temperature change and moved to the cover glass through the method proposed in the present invention.

<< 실험예Experimental Example 6> 6>

상기 실험예 3에서 분리회수한 패턴을 갖는 세포시트와 패턴이 없는 세포시트를 파이브로넥틴이 코팅된 글라스 표면에 이동시킨 후, 다시 각각 24 시간, 72 시간 동안 배양을 하였다. The cell sheet having the recovered and recovered pattern in Experimental Example 3 and the cell sheet without the pattern were moved to the fibronectin-coated glass surface, and then cultured for 24 hours and 72 hours, respectively.

배양 후 세포의 세포골격, 세포외 기질 단백질인 파이브로넥틴 어셈블리(fibronectin assembly), 부착 단백질인 팍실린을 면역염색을 통하여 관찰하고 이를 도 9에 나타내었다. 관찰된 사진을 통하여 세포시트 근아세포 핵의 평균 배향도(orientation degree of nuclei) 및 핵의 종횡비를 정량분석하고, 그 결과를 도 10 및 도 11에 나타내었다. 이때 패턴의 방향성(0°)을 기준으로 평균배향도를 측정하거나 또는 부착된 대다수의 세포가 나타내는 방향성을 기준으로 평균배향도를 측정하였다. After culturing, the cytoskeleton of cells, fibronectin assembly, an extracellular matrix protein (fibronectin assembly), and paxillin, an adhesion protein, were observed through immunostaining and are shown in FIG. 9. The observed degree of quantitative analysis of the orientation degree of nuclei and the aspect ratio of the nuclei of the cell sheet myoblast nuclei, and the results are shown in FIGS. 10 and 11. At this time, the average orientation was measured based on the orientation of the pattern (0 °), or the average orientation was measured based on the orientation indicated by the attached cells.

도 10 및 도 11을 참조하면, 패턴이 형성된 하이드로젤 배양기판에서 배양된 세포시트가 표면이 평평한 글라스에 이동을 하여도, 초기에 하이드로젤 배양기판에 부착된 세포의 방향성 및 핵의 종횡비를 유지한다는 것을 확인하였으며, 액틴 필라멘트, 파이브로넥틴, 팍실린의 발현 역시 패턴의 방향성을 계속 유지하고 있다는 것을 확인하였다.
Referring to FIGS. 10 and 11, even when a cell sheet cultured in a patterned hydrogel culture substrate moves on a glass having a flat surface, the orientation of the cells initially attached to the hydrogel culture substrate and the aspect ratio of the nucleus are maintained. It was confirmed that the expression of actin filament, fibronectin, and paxillin also maintained the orientation of the pattern.

<< 실험예Experimental Example 7> 7>

상기 실험예 3에서 분리회수한 패턴을 갖는 세포시트와 패턴이 없는 세포시트를 파이브로넥틴이 코팅된 글라스 표면에 이동한 후, 다시 24시간 동안 배양하여 분화 배지(5% 말혈청) 조건 하에서 48 시간을 더 배양한 다음 근아세포의 분화능 척도인 근관(myotube)를 면역 염색을 통하여 관찰하고, 이를 도 12에 나타내었다.The cell sheet having the separated and recovered pattern in Experimental Example 3 and the cell sheet without the pattern were transferred to a fibronectin-coated glass surface, and then cultured for another 24 hours to obtain 48 cells under differentiation medium (5% horse serum) conditions. After further incubation, myotubes, which are a measure of differentiation of myoblasts, were observed through immunostaining, which is shown in FIG. 12.

도 12를 참조하면, 패턴이 형성된 하이드로젤 배양기판에서 배양된 세포시트가 표면이 평평한 글라스에 이동을 하여, 세포시트가 분화가 되어 근관(myotube)으로 형성되어도, 초기에 패턴 방향성을 가진 하이드로젤 배양기판에 부착된 세포의 방향성을 유지하면서 패턴 방향성을 가진 근관(myotube)으로 형성이 되었음을 알 수 있었다. Referring to FIG. 12, even when a cell sheet cultured in a patterned hydrogel culture substrate is moved to a glass having a flat surface, the cell sheet is differentiated to form a myotube. It was found that the root canal (myotube) having a pattern orientation was formed while maintaining the orientation of the cells attached to the culture substrate.

도 13은 패턴을 갖는 세포시트와 패턴이 없는 세포시트를 커버글라스로 이동하여 배양한 후 근아세포의 근관(myotube)를 면역염색하여 근관의 평균 배향도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. Figure 13 is a graph showing the results of measuring the average orientation of the root canal by immunostaining myotubes of myoblasts after culturing by moving the cell sheet having a pattern and the cell sheet without a pattern to the cover glass.

도 13에 나타낸 바와 같이, 패턴화된 세포시트에서 배양되어 분리회수된 세포시트는 다른 배양기판으로 이동한 후에도 패턴의 방향성을 계속 유지하고 있음을 확인할 수 있었다. As shown in FIG. 13, the cell sheets cultured and recovered in the patterned cell sheet were confirmed to maintain the orientation of the pattern even after moving to another culture substrate.

Claims (10)

온도감응성 하이드로젤과 세포부착 펩타이드를 포함하며 일면에 패턴이 형성된, 패턴화된 세포 배양기판.A patterned cell culture substrate comprising a temperature sensitive hydrogel and cell adhesion peptide, the pattern being formed on one surface. 제1항에 있어서, 상기 온도감응성 하이드로젤은 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 하기 식(Ⅱ)a로 표시되는 페놀 유사체가 결합된 곁가지형(branched) 고분자, 하기 식(Ⅱ)b로 표시되는 페놀 유사체가 결합된 스타형 고분자 및 하기 식(Ⅱ)c로 표시되는 페놀 유사체가 결합된 선형 고분자에서 선택된 1종 이상의 고분자 혼합물에 당근 과산화효소와 과산화수소를 첨가시켜 페놀 유사체 간의 탈수소 결합을 통해 제조되는 것인 배양기판:
[반응식 1]
Figure pat00002
The method of claim 1, wherein the temperature-sensitive hydrogel is a branched polymer (branched) polymer is bound to the phenol analog represented by the following formula (II) a, as shown in Scheme 1 below, represented by the formula (II) b Prepared by dehydrogenation between phenol analogs by adding carrot peroxidase and hydrogen peroxide to one or more polymer mixtures selected from star-type polymers bound with phenol analogs and linear polymers bound with phenol analogs represented by formula (II) c Incubation substrate:
[Reaction Scheme 1]
Figure pat00002
제1항에 있어서, 상기 온도감응성 하이드로젤은 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드의 공중합체/티라민 컨쥬게이트 하이드로젤인 것인 배양기판.The culture substrate of claim 1, wherein the temperature-sensitive hydrogel is a copolymer / tyramine conjugate hydrogel of polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide. 제1항에 있어서, 상기 세포부착 펩타이드는 아미노산 서열 RGD, RGDS, REDV, YKNR, QPQGLAK 또는 YIGSR을 포함하는 펩타이드인 것인 배양기판.The culture substrate of claim 1, wherein the cell adhesion peptide is a peptide comprising an amino acid sequence RGD, RGDS, REDV, YKNR, QPQGLAK or YIGSR. 온도감응성 하이드로젤과 세포부착 펩타이드를 포함하며, 일면에 패턴이 형성된 배양기판을 준비하는 단계;
상기 배양기판 상에서 세포를 배양하는 단계; 및
상기 배양기판의 온도를 저임계 용액온도 미만으로 낮춘 후 저임계 용액온도 이상으로 승온하여 세포시트를 배양기판으로부터 분리 회수하는 단계
를 포함하는 패턴을 갖는 세포시트 제조방법.
Preparing a culture substrate comprising a temperature-sensitive hydrogel and the cell adhesion peptide, the pattern is formed on one surface;
Culturing the cells on the culture substrate; And
The temperature of the culture substrate is lowered below the low critical solution temperature and the temperature is raised above the low critical solution temperature to recover the cell sheet from the culture substrate.
Cell sheet manufacturing method having a pattern comprising a.
제5항에 있어서, 상기 온도감응성 하이드로젤은 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 하기 식(Ⅱ)a로 표시되는 페놀 유사체가 결합된 곁가지형(branched) 고분자, 하기 식(Ⅱ)b로 표시되는 페놀 유사체가 결합된 스타형 고분자 및 하기 식(Ⅱ)c로 표시되는 페놀 유사체가 결합된 선형 고분자에서 선택된 1종 이상의 고분자 혼합물에 당근 과산화효소와 과산화수소를 첨가시켜 페놀 유사체 간의 탈수소 결합을 통해 제조되는 것인 제조방법:
[반응식 1]
Figure pat00003
The method according to claim 5, wherein the temperature-sensitive hydrogel is a branched polymer having a phenol analog represented by the following formula (II) a, represented by the following formula (II) a, represented by the formula (II) b Prepared by dehydrogenation between phenol analogs by adding carrot peroxidase and hydrogen peroxide to at least one polymer mixture selected from star polymers bound with phenol analogs and linear polymers bound with phenol analogs represented by formula (II) c Manufacturing method
[Reaction Scheme 1]
Figure pat00003
제5항에 있어서, 상기 온도감응성 하이드로젤은 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드/티라민 컨쥬게이트 하이드로젤인 것인 제조방법.The method of claim 5, wherein the temperature sensitive hydrogel is polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide / tyramine conjugate hydrogel. 제5항에 있어서, 상기 세포부착 펩타이드는 아미노산 서열 RGD, RGDS, REDV, YKNR, QPQGLAK 또는 YIGSR을 포함하는 펩타이드인 것인 제조방법.The method of claim 5, wherein the cell adhesion peptide is a peptide comprising the amino acid sequence RGD, RGDS, REDV, YKNR, QPQGLAK or YIGSR. 제5항에 있어서, 상기 배양기판의 온도를 저임계 용액온도 미만인 2 내지 8 ℃로 낮춰 5 내지 15 분 동안 유지한 후 저임계 용액온도 이상인 35 내지 38 ℃로 승온하여 세포시트를 배양기판으로부터 분리 회수하는 것인 제조방법. The method according to claim 5, wherein the temperature of the culture substrate is lowered to 2 to 8 ℃ which is less than the low critical solution temperature and maintained for 5 to 15 minutes, the temperature is raised to 35 to 38 ℃ or more above the low critical solution temperature to separate the cell sheet from the culture substrate The manufacturing method which collect | recovers. 제5항에 있어서, 상기 세포는 상기 세포는 근아세포, 섬유아세포, 혈관내피세포, 연골세포, 간세포, 골아세포, 신장세포, 지방세포, 각막상피세포, 줄기세포, 신경세포, 각질세포, 근육세포, 심장근육세포 및 식도상피세포로 구성된 군으로부터 선택된 1종인 것인 제조방법.According to claim 5, wherein the cells are myoblasts, fibroblasts, vascular endothelial cells, chondrocytes, hepatocytes, osteoblasts, kidney cells, adipocytes, corneal epithelial cells, stem cells, neurons, keratinocytes, muscle It is one method selected from the group consisting of cells, cardiomyocytes and esophageal epithelial cells.
KR1020110043298A 2011-05-09 2011-05-09 Patterned substrate for culturing cells and preparation method of cell sheet using the same KR101755041B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110043298A KR101755041B1 (en) 2011-05-09 2011-05-09 Patterned substrate for culturing cells and preparation method of cell sheet using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110043298A KR101755041B1 (en) 2011-05-09 2011-05-09 Patterned substrate for culturing cells and preparation method of cell sheet using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120125702A true KR20120125702A (en) 2012-11-19
KR101755041B1 KR101755041B1 (en) 2017-07-07

Family

ID=47511210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110043298A KR101755041B1 (en) 2011-05-09 2011-05-09 Patterned substrate for culturing cells and preparation method of cell sheet using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101755041B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150118279A (en) * 2014-04-11 2015-10-22 중앙대학교 산학협력단 Polydimethylsiloxane-Based Apparatus for Three-dimensional Cell Culture

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102250792B1 (en) 2018-04-09 2021-05-11 광주과학기술원 Micropatterned conductive hydrogel and method for producing the same
WO2022092977A1 (en) * 2020-10-30 2022-05-05 포항공과대학교 산학협력단 Multiaxial artificial muscle tissue, and method and structure for forming same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100687281B1 (en) * 2005-11-30 2007-02-27 한국과학기술연구원 Injectable thermosensitive pluronic hydrogels coupled with bioactive materials for tissue regeneration and preparation method thereof
JP5670020B2 (en) * 2008-10-21 2015-02-18 株式会社ビーエムティーハイブリッド Three-dimensional cell culture chip and method of using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150118279A (en) * 2014-04-11 2015-10-22 중앙대학교 산학협력단 Polydimethylsiloxane-Based Apparatus for Three-dimensional Cell Culture

Also Published As

Publication number Publication date
KR101755041B1 (en) 2017-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tang et al. Recent development of temperature-responsive surfaces and their application for cell sheet engineering
Yamato et al. Temperature-responsive cell culture surfaces for regenerative medicine with cell sheet engineering
Kwon et al. Rapid cell sheet detachment from Poly (N‐isopropylacrylamide)‐grafted porous cell culture membranes
Elloumi‐Hannachi et al. Cell sheet engineering: a unique nanotechnology for scaffold‐free tissue reconstruction with clinical applications in regenerative medicine
Kaur et al. Non-matrigel scaffolds for organoid cultures
Park et al. Nanofabrication and microfabrication of functional materials for tissue engineering
Kwon et al. Accelerated cell sheet recovery by co-grafting of PEG with PIPAAm onto porous cell culture membranes
Takahashi et al. The use of anisotropic cell sheets to control orientation during the self-organization of 3D muscle tissue
Inaba et al. Electrochemical desorption of self-assembled monolayers for engineering cellular tissues
Tamura et al. Temperature-responsive poly (N-isopropylacrylamide)-grafted microcarriers for large-scale non-invasive harvest of anchorage-dependent cells
JP5407343B2 (en) Production method of living tissue
Frohlich et al. Topographically-patterned porous membranes in a microfluidic device as an in vitro model of renal reabsorptive barriers
Liu et al. Poly (N-isopropylacrylamide)-based thermo-responsive surfaces with controllable cell adhesion
Wang et al. Microphysiological systems: design, fabrication, and applications
WO2006092894A1 (en) Human corneal endothelial cell-derived precursor cell and cell aggregate, process for producing the same, and method for transplanting precursor cell and cell aggregate
Jun et al. Transfer printing of cell layers with an anisotropic extracellular matrix assembly using cell‐interactive and thermosensitive hydrogels
Shimizu et al. Poly (N-isopropylacrylamide)-coated microwell arrays for construction and recovery of multicellular spheroids
Kim et al. Cell sheet tissue engineering for scaffold-free three-dimensional (3D) tissue reconstruction
CN107075443B (en) Three-dimensional cell culture system and cell culture method using the same
Kim et al. One-step harvest and delivery of micropatterned cell sheets mimicking the multi-cellular microenvironment of vascularized tissue
CN106924817B (en) Ultrathin carrier cell sheet and preparation method thereof
Poorna et al. Hydrogels: A potential platform for induced pluripotent stem cell culture and differentiation
KR20120125702A (en) Patterned substrate for culturing cells and preparation method of cell sheet using the same
Park et al. Morphology of spheroidal hepatocytes within injectable, biodegradable, and thermosensitive poly (organophosphazene) hydrogel as cell delivery vehicle
KR101829132B1 (en) Three dimensional tissue regeneration with preformed thin membranes

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right