KR20140098714A - Scaffold including graphene fiber for cell culture and method for stem cell culture using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본원은 그래핀 파이버(graphene fiber)를 포함하는 세포 배양용 지지체, 상기 세포 배양용 지지체 상에서 줄기세포를 배양하는 방법, 상기 방법에 의하여 배양된 줄기세포, 상기 줄기세포를 포함하는 세포 치료용 조성물, 및 상기 세포 치료용 조성물을 이용한 세포 치료 방법을 제공한다.
The present invention relates to a cell culture support comprising graphene fiber, a method for culturing stem cells on the cell culture support, a stem cell cultured by the method, a cell therapy composition comprising the stem cell, And a cell treatment method using the composition for cell therapy.
탄소 원자들로 구성된 저차원 나노물질로는 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene), 및 흑연(graphite) 등이 존재한다. 즉, 탄소 원자들이 6각형 모양의 배열을 이루면서 공 모양이 되면 0 차원 구조인 풀러렌, 1 차원적으로 말리면 탄소나노튜브, 2 차원상으로 탄소 원자의 한 층으로 배열되면 그래핀, 3 차원으로 쌓이면 흑연으로 구분된다. 특히 그래핀은 실리콘보다 약 100 배 빠르게 전자를 이동시키고, 이론적으로는 구리보다 약 100 배 정도 많은 전류를 흐르게 할 수 있으며, 강도와 신축성이 높고 가벼워 최근 많은 연구가 행해지고 있는 신소재이다. Low-dimensional nanomaterials composed of carbon atoms include fullerene, carbon nanotube, graphene, and graphite. That is, when the carbon atoms are arranged in a hexagonal shape and become a ball, fullerene as a zero-dimensional structure, carbon nanotubes as a one-dimensional droplet, graphen as a layer of carbon atoms in a two- Graphite. In particular, graphene moves electrons about 100 times faster than silicon, theoretically, it can flow about 100 times more current than copper, and it is a new material that has been studied a lot recently due to its high strength and elasticity and light weight.
조직이나 뼈의 손상시 이를 대체하고 치료하기 위하여 지지체가 사용되는데, 식물 및 동물 자원에서 얻어지는 지지체는 생체적합성이 뛰어나고 생분해성이 있을뿐만 아니라 친수성을 보여 소수성을 나타내는 합성 지지체에 비해 세포의 부착성이 높지만, 기계적인 특성은 합성 지지체에 비하여 열등하다. 따라서 과거에는 생체 친화성이 우수한 세라믹이나 금속 재료를 이용하여 손상된 뼈를 물리적으로 대체하였다. 현재에도 조직 또는 뼈의 손상시에는 고분자 위에 세라믹을 붙여 지지체로 사용하는 방법이 주로 쓰이나, 이 때 생체에 적용하기에 합당하지 않은 유기 용매를 사용하거나, 제 3의 물질을 사용하여야 하는데, 아직 합당한 물질은 발견되지 않았다. 일반적인 고분자 지지체의 경우 물리적으로 모양을 잡기 쉽고, 생체에 적합하며, 생분해성이 있다는 장점이 있지만, 골전도성이 낮기 때문에 뼈의 재생이 잘 되지 않는다. HA(hydroxyapatite) 또는 TCA(trichloroacetic acid)와 같은 세라믹의 경우 골전도성(osteoconductivity)은 좋으나, 파우더 형태여서 컨트롤이 어렵고 불안정하기 때문에 임상 적용에 한계가 있다. The scaffolds obtained from plant and animal resources are biocompatible, biodegradable, and hydrophilic as compared to synthetic scaffolds that exhibit hydrophobicity, and thus are less susceptible to cell adhesion High, but mechanical properties are inferior to synthetic supports. Thus, in the past, physically replacing damaged bones using ceramics or metal materials with superior biocompatibility. Currently, when the tissue or bone is damaged, a method of using a ceramic as a support on a polymer is mainly used. In this case, it is necessary to use an organic solvent which is not suitable for a living body or use a third substance. No material was found. In general, the polymer scaffold is advantageous in that it is physically easy to shape, biocompatible, and biodegradable. However, bone regeneration is poor and bone regeneration is not good. Ceramics such as HA (hydroxyapatite) or TCA (trichloroacetic acid) have good osteoconductivity, but they are difficult to control because of their powder form and thus they are limited in clinical applications.
최근에는 뼈 형성 단백질을 발현시키거나 줄기세포의 뼈 세포로의 분화를 촉진시키는 치료방법도 연구되고 있다. 특히, 생화학 기작을 일으키는 합성 분자나 바이오 분자들을 포함하고, 효과적인 뼈 세포 재생 및 증식을 가능하게 하는 3D 세포배양 구조를 지닌 인공 뼈에 대한 연구가 진행되고 있다. 따라서 인체에 무해한 지지체 성분이 요구되는데, 이 때 탄소 원자로 구성된 탄소나노튜브, 그래핀 등의 물질이 그러한 지지체 성분으로 기대될 수 있다.Recently, a therapeutic method for expressing osteogenic proteins or promoting the differentiation of stem cells into bone cells is being studied. Particularly, research is being conducted on artificial bones having a 3D cell culture structure that includes synthetic molecules or biomolecules that cause biochemical mechanisms and enable efficient bone cell regeneration and proliferation. Therefore, a support component which is harmless to the human body is required. At this time, a substance such as carbon nanotubes and graphene composed of carbon atoms can be expected as such a support component.
줄기세포(stem cell)는 생물 조직을 구성하는 세포이며 그 자신이 다양한 세포들로 분화할 수 있는 세포로서, 배아, 태아, 및 성체의 각 조직에서 얻을 수 있는 분화(differentiation)되기 전 단계의 미분화 세포들을 총칭한다. 줄기세포는 세포 분열이 정지된 분화된 세포와는 달리 세포 분열에 의해 자신과 동일한 세포로 자기복제(self-renewal)할 수 있다는 특징을 가지며, 또한 배양 환경에 의하여 분화 자극이 주어질 경우 특정 세포로 분화가 진행될 수 있고 하나의 줄기세포는 여러 종류의 세포로 분화가 가능한 특징 역시 가지고 있다.A stem cell is a cell that constitutes a biological tissue. It is a cell that can differentiate itself into various cells. It is an undifferentiated stage before differentiation which can be obtained from each tissue of embryo, fetus, and adult body. Cells are collectively called. Stem cells are characterized by their ability to self-renew themselves to the same cells as their own by cell division, unlike the differentiated cells that have ceased to be cell division. In addition, when given differentiation stimulation by a culture environment, Differentiation can proceed, and one stem cell can also differentiate into various kinds of cells.
특히, 각종 질환의 치료에 있어서 가장 많은 관심을 받고 있는 것이 이러한 줄기세포를 이용한 세포치료제이다. 한면, 이식된 줄기세포가 질환의 치료에 유효성을 갖기 위해서는 최소한 두 가지 요건을 충족시켜야 한다. 첫 번째 요건은 이식된 줄기세포가 원하는 세포로 분화되는 것이다. 두 번째 요건은 치료를 위하여 제대로 분화된 줄기세포가 피이식조직에서 손상된 조직을 대체하여 그 기능을 충분히 수행할 수 있도록 피이식조직과 네트워크를 이루는 것이다. Particularly, it is the cell therapy agent using such stem cells that has been most interested in the treatment of various diseases. In order to be effective in the treatment of the disease, transplanted stem cells must meet at least two requirements. The first requirement is that the transplanted stem cells differentiate into the desired cells. The second requirement is that the properly differentiated stem cells for therapy are networked with the transplanted tissue to replace the damaged tissue in the transplanted tissue and perform its function well.
그러나 현재의 줄기세포 분화 기술은 줄기세포를 원하는 세포로 순수하게 분화시키는 데에 어려움을 겪고 있다. 이를 해결하기 위해서는 줄기세포의 특정 세포로의 분화에 영향을 끼치는 세포외 인자의 발견이 중요한데, 이와 관련된 신호들은 대부분 아직까지 밝혀지지 않았으며 다만 혈소판 성장인자(PDGF), 상피세포성장인자(EGF), 및 레티노산(retinoic acid)과 같은 물질이 특정 세포로의 분화를 유도할 수 있음이 밝혀진 바 있다. 또한, 손상받은 부위로의 직접적인 줄기세포 이식은 여러가지 요인에 의해 그 곳에서 네트워크를 이루지 못하고 씻겨진다. 이에 따라, 줄기세포의 배양에 있어서 다양한 물질을 지지체로 사용하는 것에 관한 연구가 있었다. 예를 들어, "탈세포화된 세포외 기질을 이용한 줄기세포 이식용 고분자 지지체의 표면 개질 방법 (대한민국 공개특허 제2010-0114815호)" 등의 관련 연구가 있었다. 그러나, 줄기세포를 뼈, 연골 등의 손상 치료에 사용하기 위해서는 원하는 세포로의 순도 높은 분화와 임상 적용의 용이성이 더욱 요구된다. 즉, 줄기세포의 특정 세포로의 분화를 촉진하면서도, 생체 적용시 생체와의 네트워크 형성을 보조할 수 있는, 생체적합성 세포 구조 지지체가 필요한 것이다. 최근 줄기세포의 3 차원적인 배양을 위한 지지체에 대한 연구도 있었는데, 그러한 지지체는 공극 크기(pore size), 공극률(porosity), 및 공극간 상호연결성(interconnectivity)을 높임으로써 세포가 쉽게 지지체 내부로 침투가 가능하고 영양분 순환이나 산소 공급을 원활히 하는 특징을 가져야 한다. However, current techniques for stem cell differentiation have difficulties in genetically differentiating stem cells into desired cells. In order to solve this problem, it is important to discover extracellular factors that affect the differentiation of stem cells into specific cells. Most of the signals related to these are not yet known, but platelet growth factor (PDGF), epithelial growth factor (EGF) , And retinoic acid have been found to induce differentiation into specific cells. In addition, direct stem cell transplantation to the injured site is washed away by a network of various factors. Accordingly, there have been studies on the use of various substances as supports in the culture of stem cells. For example, there have been related researches such as "Method for modifying the surface of a polymer scaffold for stem cell transplantation using a deteriorated extracellular matrix (Korea Patent Publication No. 2010-0114815) ". However, in order to use stem cells for the treatment of bone and cartilage damage, it is further required to highly differentiate into desired cells and facilitate clinical application. In other words, a biocompatible cell structure support is needed that can promote the differentiation of stem cells into specific cells, while assisting in the formation of a network with a living body in vivo application. Recently, there have been studies of scaffolds for three-dimensional culture of stem cells. Such scaffolds have been shown to increase pore size, porosity, and interconnectivity of pores, And to facilitate nutrient circulation and oxygen supply.
이에 따라 다양한 임의형상제작기술(solid freeform fabrication)을 이용한 장비가 개발되고 있는데, 그 대표적인 예로는 스테레오리소그래피(stereolithography, SLA) 방법, 선택적 레이저 소결(selective laser sintering, SLS) 방법, 융착 모델링(fused deposition modeling, FDM) 방법, 3D 프린팅(3D printing, 3DP) 방법, 및 3D 플로팅(3D plotting) 방법 등이 있다. 그러나 줄기세포의 단순한 배양을 넘어서 줄기세포를 이용한 세포치료제의 치료 효과를 높이고 줄기세포의 특정 세포로의 분화 효율을 높여 임상에의 적용을 용이하게 하는 지지체의 개발에 대한 요구는 여전히 대두되고 있다.
Accordingly, devices using solid freeform fabrication have been developed. Typical examples thereof include a stereolithography (SLA) method, a selective laser sintering (SLS) method, a fused deposition a 3D printing (3DP) method, and a 3D plotting method. However, there is a growing demand for the development of scaffolds that enhance the therapeutic effect of stem cell - mediated therapeutic agents beyond the simple cultivation of stem cells and enhance the differentiation efficiency of stem cells into specific cells, thereby facilitating their application in clinical practice.
본원은, 줄기세포의 성장을 지지하고 증식과정에서 줄기세포의 특성을 유지시키며, 특정 세포로의 분화를 촉진하고, 질환 치료 목적의 생체 이식시 피이식조직과의 네트워크의 형성을 용이하게 해주는, 그래핀 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체를 제공한다. 또한, 본원은 상기 세포 배양용 지지체를 이용하여 줄기세포의 특정 세포로의 분화를 촉진시키는 줄기세포의 배양 방법 및 상기 세포 배양용 지지체에서 배양된, 줄기세포 또는 특정 세포로 분화된 세포를 제공한다.The present invention relates to a method for supporting stem cell growth and maintaining stem cell characteristics during proliferation, promoting differentiation into a specific cell, and facilitating formation of a network with a grafted tissue during bio- A cell culture support comprising graphene fiber is provided. In addition, the present invention provides a method of culturing a stem cell that promotes the differentiation of stem cells into specific cells using the cell culture support, and a cell differentiated into a stem cell or a specific cell cultured in the cell culture support .
또한, 본원은, 상기 세포 배양용 지지체에서 배양된 세포를 포함하는, 특정 분화 세포의 순도가 높고 임상 적용이 용이한 세포 치료용 조성물 및 상기 세포 치료용 조성물을 인간을 제외한 동물에게 투여하는 것을 포함하는 일반적인 난치성 질환인 퇴행성 질환, 조직의 손상, 또는 기타 질환들의 치료방법을 제공한다.The present invention also relates to a composition for cell therapy, which comprises cells cultured in the above-mentioned cell culture support and has high purity of specific differentiated cells and easy clinical application, and the composition for cell therapy, A tissue disorder, or other diseases, which is a common refractory disease that is caused by a disease or disorder.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본원의 제 1 측면은, 그래핀 파이버(graphene fiber)를 포함하는, 세포 배양용 지지체를 제공한다.The first aspect of the present invention provides a support for cell culture comprising graphene fiber.
본원의 제 2 측면은, 본원의 제 1 측면의 그래핀 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체 상에서 줄기세포를 배양하는 것을 포함하는, 줄기세포의 배양 방법을 제공한다.A second aspect of the present invention provides a method for culturing stem cells, comprising culturing stem cells on a cell culture support comprising the graphene fibers of the first aspect of the present application.
본원의 제 3 측면은, 본원의 제 2 측면의 방법에 의하여 그래핀 파이버 상에 배양된, 줄기세포를 제공한다.A third aspect of the invention provides a stem cell cultured on a graphene fiber by the method of the second aspect of the present application.
본원의 제 4 측면은, 그래핀 파이버 상에 지지된 세포를 포함하는, 뼈 질환 또는 연골 질환의 치료를 위한 세포 치료용 조성물을 제공한다.The fourth aspect of the present invention provides a composition for cell therapy for the treatment of bone diseases or cartilage diseases, comprising cells supported on graphene fibers.
본원의 제 5 측면은, 본원의 제 4 측면의 그래핀 파이버 상에 지지된 세포를 포함하는 세포 치료용 조성물을 동물에게 투여하는 단계를 포함하는, 뼈 질환 또는 연골 질환의 세포 치료 방법을 제공한다.
A fifth aspect of the present invention provides a method of treating a bone disease or cartilage disorder, comprising administering to the animal a composition for cell therapy comprising cells supported on the graphene fiber of the fourth aspect of the invention .
본원에 의하여, 줄기세포의 성장을 지지하고 줄기세포의 증식 과정에서 줄기세포의 중요한 특성을 유지시키며 골세포 등 특정 세포로의 분화를 효율적으로 유도하는, 그래핀 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체를 제조할 수 있다. 또한, 본원에 의하여, 상기 세포 배양용 지지체 상에서 배양된 세포를 이용하여 퇴행성 질환 또는 조직의 손상을 치료하기 위한 세포 치료용 조성물을 제조할 수 있다. 상기 세포 치료용 조성물은 그래핀 파이버를 포함할 수 있는데, 상기 그래핀 파이버는 줄기세포로부터 형성된 생체 조직을 성공적으로 지지하며 상기 그래핀 파이버에 의하여 줄기세포와 피이식조직 간의 네트워크 형성이 촉진되고 이에 의해 줄기세포의 손상 조직 대체가 유도되므로 임상 적용이 더욱 용이하게 될 수 있다. 또한 상기 그래핀 파이버는 생체에 무해하므로 이식 이후에 제거 과정을 거칠 필요가 없어 간편하다. 또한, 상기 세포 치료용 조성물은 허혈·재관류에 의한 질환; 골절의 불유합 또는 대퇴골두의 우혈성 괴사 등의 뼈 질환; 퇴행성 관절염, 류머티스성 관절염, 및 외상에 의한 관절 손상 등의 연골 질환 등의 치료에 효과적으로 사용될 수 있다.
According to the present invention, there is provided a cell culture support comprising graphene fiber which supports the growth of stem cells and maintains important characteristics of stem cells during stem cell proliferation and efficiently induces differentiation into specific cells such as bone cells, Can be manufactured. Also, according to the present invention, a cell treatment composition for treating a degenerative disease or tissue damage can be prepared using the cells cultured on the cell culture support. The composition for cell therapy may include graphene fibers, which successfully support living tissues formed from stem cells and facilitate formation of networks between stem cells and grafted tissues by the graphene fibers, The stem cells can be replaced with damaged tissues, which makes clinical application easier. Further, since the graphene fiber is harmless to the living body, it is not necessary to remove the graft after the grafting. In addition, the composition for cell therapy may be used for treating diseases caused by ischemia / reperfusion; Bone diseases such as nonunion of the fracture or necrosis of the femoral head; Degenerative arthritis, rheumatoid arthritis, and cartilage diseases such as joint injuries caused by trauma, and the like.
도 1은 본원의 일 실시예에 따라 제조된 세포 배양용 지지체의 주사전자현미경 이미지이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따라 제조된 세포 배양용 지지체 상에서 배양된 인간 신경 줄기세포의 인 비트로(in vitro) 성장을 배양 일수에 따라 분석한 결과이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따라 제조된 세포 배양용 지지체 상에서 배양된 인간 신경 줄기세포의 인 비보(in vivo) 성장을 배양 일수에 따라 분석한 결과이다.1 is a scanning electron microscope image of a cell culture support prepared according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows the results of analysis of in vitro growth of human neural stem cells cultured on a cell culture support prepared according to one embodiment of the present invention, according to the number of days of culture.
FIG. 3 is a result of in vivo growth of human neural stem cells cultured on a cell culture support prepared according to one embodiment of the present invention, according to the number of days of culture.
아래에서는 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
본원 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로서 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계" 를 의미하지 않는다.The terms "about "," substantially ", etc. used to the extent that they are used herein are intended to be taken as a reference to either the numerical value or to the numerical value when the manufacturing and material tolerance inherent in the stated meaning is presented, Accurate or absolute numbers are used to prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the mentioned disclosure. Also, throughout the present specification, the phrase " step "or" step "does not mean" step for.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is " on " another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is another member between the two members.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합들”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout the present specification, the term " combinations thereof " included in the expression of the machine form means one or more combinations or combinations selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the machine form, ≪ / RTI > < RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI >
본원 명세서 전체에서, “A 및/또는 B”의 기재는, “A 또는 B, 또는 A 및 B”를 의미한다.
Throughout this specification, the description of "A and / or B" means "A or B, or A and B".
본원의 제 1 측면은, 그래핀 파이버(graphene fiber)를 포함하는, 세포 배양용 지지체를 제공한다. 상기 그래핀은 구조적·화학적으로 매우 안정할 뿐만 아니라 우수한 전도체로서의 특징을 가진다. 상기 그래핀은 원자 한 층의 두께를 가지면서 상대적으로 표면 결함이 적은 구조적 특징으로 인하여 탁월한 전도성을 보이며, 생체에 유해하지 않으므로 조직이나 뼈 손상시 지지체로서 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀은 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD)에 의해 형성된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀은 허머스(Hummer’s) 방법 또는 수정된 허머스(modified Hummer’s) 방법에 의하여 형성된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. The first aspect of the present invention provides a support for cell culture comprising graphene fiber. The graphene is very stable not only structurally and chemically but also as an excellent conductor. The graphene exhibits excellent conductivity due to its structural characteristics with a relatively small number of surface defects while having a thickness of one atom, and is not harmful to the living body. Therefore, it can be used as a support for tissue or bone damage. For example, the graphene may include, but is not limited to, those formed by chemical vapor deposition (CVD). For example, the graphene may include, but is not limited to, those formed by a Hummer's method or a modified Hummer's method.
예를 들어, 상기 그래핀은 그래핀, 산화그래핀, 및 환원산화그래핀을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the graphene may include, but is not limited to, graphene, oxidized graphene, and reduced oxidized graphene.
예를 들어, 그래핀 파이버가 지니고 있는 작은 주름인 리플(ripple)과 그래핀 자체의 강도가 세포의 성장 및 분화에 긍정적인 영향을 줄 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 리플은 그래핀 파이버의 합성시에 자연적으로 생겨나거나, 또는 임의적으로 발생이 조절될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 파이버는 선형 그래핀, 복수의 선형 그래핀을 회전시켜 꼬아서 형성되는 것, 또는 복수의 선형 그래핀이 연결되어 형성되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 세포 배양용 지지체로서의 그래핀 파이버는 3 차원 형태의 지지체로서 세포의 침투가 유리하고, 세포 흡착에 용이한 3 차원 네트워크 구조를 형성할 수 있으며, 생체 이식시에도 다루기 편리한 것을 포함하나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the strength of grapple ripples and graphens, which are small wrinkles carried by graphene fibers, may have a positive effect on the growth and differentiation of cells but may not be limited thereto. For example, the ripple may naturally occur at the time of synthesis of the graphene fiber, or may be arbitrarily controlled, but may not be limited thereto. For example, the graphene fiber may include, but is not limited to, a linear graphene, a plurality of linear graphenes twisted by rotation, or a plurality of linear graphens connected to each other . For example, graphene fiber as a support for cell culture is a three-dimensional support, which is capable of forming a three-dimensional network structure which is advantageous for cell infiltration, easy for cell adsorption, , But may not be limited thereto.
예를 들어, 상기 그래핀 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체는, 아가로스 겔(agarose gel), pHEMA[poly(2-hydroxyethyl methacrylate)] 고분자 계열의 하이드로겔, PLGA[poly(lactic-co-glycolic acid)], PGA[poly(glycolic acid)], 또는 PCL(polycaprolactone) 등을 포함하는 나노섬유와 상기 그래핀 파이버가 복합체를 이루어 3 차원 지지체를 형성한 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the cell culture support comprising the graphene fiber may be a gelatinized gel, a hydrogel of a polymer such as pH (2-hydroxyethyl methacrylate) [pHEMA], a poly (lactic-co-glycolic acid but are not limited to, nanofibers including poly (glycolic acid), PGA (poly (glycolic acid)], PCL (polycaprolactone), and the like, have.
예를 들어, 상기 그래핀 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체는 혈소판 성장인자(PDGF), 상피세포성장인자(EGF), 레티노산(retinoic acid), HA(hydroxyapatite), TCA(trichloroacetic acid), 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 물질이 부착된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 부착된 물질은 성장인자 및/또는 기능성 인자로서, 세포의 성장 및 원하는 특정 세포로의 분화를 유도하는 기능을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the cell culture support comprising the graphene fiber may be selected from platelet growth factor (PDGF), epithelial growth factor (EGF), retinoic acid, HA (hydroxyapatite), trichloroacetic acid Or a combination thereof, may be attached, but the present invention is not limited thereto. For example, the attached material may have, but is not limited to, the function of inducing growth of a cell and differentiation into a desired cell as a growth factor and / or a functional factor.
예를 들어, 상기 세포 배양용 지지체의 구조, 형태, 크기, 또는 상기 그래핀 파이버의 직경이 조절됨으로 인해 줄기세포의 흡착 특성이 조절될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 흡착 특성은, 예를 들어, 세포 흡착 면적, 그래핀 파이버 표면에서 세포면에 존재하는 결합수용체와의 결합 특성, 또는 세포외 기질(ECM)과의 결합 특성 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 줄기세포의 흡착 특성의 차이는 줄기세포 증식 및/또는 분화에 있어서 영향을 주는 세포 신호 전달(cell signaling) 체계에 영향을 줄 수 있다. 또한, 결과적으로, 세포의 흡착 형태, 세포의 방향성, 세포의 극성, 세포간 네트워크의 구성, 및/또는 세포 분화 조절 역시 가능하다.For example, the structure, shape, size of the support for cell culture, or diameter of the graphene fiber may be adjusted to control the adsorption characteristics of the stem cells, but the present invention is not limited thereto. The adsorption property may include, for example, a cell adsorption area, a binding property with a binding receptor present on the cell surface at the surface of the graphene fiber, or a binding property with an extracellular matrix (ECM) . The difference in the adsorption characteristics of the stem cells may affect the cell signaling system which affects stem cell proliferation and / or differentiation. As a result, it is also possible to regulate the adsorption pattern of the cells, the direction of the cells, the polarity of the cells, the constitution of the intercellular network, and / or the cell differentiation.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 세포는 줄기세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 줄기세포는 생물 조직을 구성하는 다양한 세포들로 분화할 수 있는 가능성을 가진 세포로서, 배아, 태아, 또는 성체의 각 조직에서 얻을 수 있는 세포로 분화하기 전 단계의 미분화 세포들을 총칭할 수 있으며, 배아 줄기세포, 성체 줄기세포, 조혈 줄기세포, 신경 줄기세포, 중간엽 줄기세포, 또는 각종 체세포의 전구체 세포를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 파이버를 포함하는 줄기세포 배양용 지지체는, 생체 내로의 이식시 생체 내 이식된 줄기세포가 피이식조직에서 분화하여 주위의 세포들과 네트워킹을 이루고 조직의 손상을 치유하는데 있어서 매우 우수한 지지체 특성을 나타내는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체는 세포에 대한 접착성이 우수하여 세포 밀도를 향상시키고, 세포들 사이의 응집성을 향상시키는 작용도 하며, 세포에 독성이 없는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 파이버의 특성이 이식된 줄기세포가 이식 부위에서 그 기능을 충분히 수행할 수 있도록 피이식조직과 네트워크를 이루는데 기여하며, 이식 부위에서 씻겨나가는 현상을 억제하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the cell may include, but is not limited to, a stem cell. For example, the stem cell is a cell capable of differentiating into various cells constituting a biological tissue. The stem cell can be obtained from embryonic, fetal, or adult tissues, And may include, but is not limited to, embryonic stem cells, adult stem cells, hematopoietic stem cells, neural stem cells, mesenchymal stem cells, or precursor cells of various somatic cells. For example, the support for stem cell culture containing the graphene fibers is a method for culturing stem cells in vivo by differentiating stem cells into grafted tissues to network with neighboring cells and to heal tissue damage But may also be, but not limited to, those which exhibit very good support properties. For example, the support for cell culture containing the graphene fibers has excellent adhesiveness to cells to improve cell density and improve cohesion between cells, and includes cells that are not toxic But may not be limited thereto. For example, the characteristics of the graphene fibers include the ability to contribute to the networking of the grafted tissue so that the implanted stem cells can perform their functions well at the graft site, and inhibiting the wash away at the graft site But may not be limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 줄기세포는 배아 줄기세포 또는 성체 줄기세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 배아 줄기세포는 발생 중인 배반포(blastocyst)의 내부세포괴(inner cell mass)를 분리하여 배양한 세포로서, 자기복제능력과 생체 내 모든 세포로의 분화능을 가진 세포를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 성체 줄기세포는 배아, 태아, 또는 성체에 존재하는 줄기세포로서, 자기복제능력을 가지나 배아줄기세포에 비하여 제한된 분화능을 가져 특정 종류의 세포로만 분화가 가능한 세포, 또는 각종 체세포의 전구체 세포를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the stem cells may include embryonic stem cells or adult stem cells, but the present invention is not limited thereto. For example, the embryonic stem cells may be cells obtained by culturing the inner cell mass of a developing blastocyst, and may include self-replicating cells and cells capable of differentiating into cells in vivo , But may not be limited thereto. For example, the adult stem cells are embryonic, fetal, or adult stem cells, which have self-replicating ability but have a limited ability to differentiate from embryonic stem cells, so that they can differentiate into only specific types of cells, But are not limited to, precursor cells.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 성체 줄기세포는 조혈 줄기세포(hematopoietic stem cell), 신경 줄기세포(neural stem cell), 또는 중간엽 줄기세포(mesenchymal stem cell)를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 조혈 줄기세포는 완전히 분화된 혈액 세포, 예를 들어, 적혈구, 백혈구, 단핵세포, 거핵세포, 자연킬러세포, T 림프구, 또는 B 림프구 등을 생성하는 능력을 갖고 자기복제능을 갖는 세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 신경 줄기세포는 완전히 분화된 신경세포, 예를 들어, 뉴런(neuron), 별아교세포(astrocyte), 또는 신경교세포(glial cell) 등을 생성하는 능력을 갖고 자기 복제능을 갖는 세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 중간엽 줄기세포는 자기복제능을 가지며 완전히 분화된 근육세포, 지방세포, 신경세포, 또는 골세포 등을 생성하는 능력을 가지고, 구체적으로는, 근섬유, 백색 지방세포, 갈색 지방세포, 섬유아세포(fibroblast), 뉴런, 별아교세포, 신경교세포, 조골세포(osteoblast), 파골세포(osteoclast), 또는 연골세포 등을 생성하는 능력을 갖는 세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the adult stem cells may be hematopoietic stem cells, neural stem cells, or mesenchymal stem cells, . For example, the hematopoietic stem cells are capable of producing fully differentiated blood cells such as red blood cells, white blood cells, mononuclear cells, megakaryocytes, natural killer cells, T lymphocytes, or B lymphocytes, But are not limited thereto. For example, the neural stem cells are capable of producing fully differentiated neurons, for example, neurons, astrocyte, or glial cells, But the present invention is not limited thereto. For example, the mesenchymal stem cells have self-replicating ability and have the ability to produce completely differentiated muscle cells, adipocytes, nerve cells, bone cells, etc. Specifically, the mesenchymal, white adipocytes, But are not limited to, cells that have the ability to produce cells, fibroblasts, neurons, astrocytes, glial cells, osteoblasts, osteoclasts, or cartilage cells, .
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 그래핀 파이버는 기재 상에 복수의 선형 패턴을 포함하는 금속층을 형성하는 단계; 상기 선형 패턴의 금속층 상에 탄소 소스를 포함하는 반응 가스 및 열을 제공하여 반응시킴으로써 선형 패턴의 그래핀을 형성하는 단계; 상기 기재를 에칭 용액 내에 함침시켜 상기 선형 패턴의 금속층을 선택적으로 제거함으로써, 상기 기재로부터 상기 선형 패턴의 그래핀을 분리하여 상기 에칭 용액 중에 복수의 선형 그래핀을 분산시키는 단계; 및 상기 분산된 복수의 선형 그래핀을 상기 에칭 용액 외부로 끌어당겨 그래핀 파이버(graphene fiber)를 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the graphene fiber includes a metal layer including a plurality of linear patterns on a substrate; Forming a linear pattern of graphene by providing a reaction gas and heat containing carbon source on the metal layer of the linear pattern and reacting; Impregnating the substrate with an etching solution to selectively remove the metal layer of the linear pattern to separate the graphene of the linear pattern from the substrate to disperse the plurality of linear graphenes in the etching solution; And drawing the dispersed plurality of linear graphenes to the outside of the etching solution to form a graphene fiber, but the present invention is not limited thereto.
예를 들어, 상기 그래핀 파이버는 상기 에칭 용액 중에 분산된 복수의 선형 그래핀을 상기 에칭 용액 외부로 끌어 당김과 동시에 회전시켜 꼬아서 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 파이버를 형성하는 단계는 상기 선형 패턴의 금속층 상에 상기 선형 패턴의 그래핀을 형성한 후, 이를 냉각시키는 공정을 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 금속층은 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 백금(Pt), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 로듐(Rh), 규소(Si), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 우라늄(U), 바나듐(V), 지르코늄(Zr), 황동(brass), 청동(Bronze), 백동, 스테인레스 스틸(stainless steel), 및 게르마늄(Ge)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 선형 패턴의 금속층의 선폭은 약 1 nm 내지 약 100 nm일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 파이버의 직경은 상기 선형 패턴의 금속층의 선폭에 따라 조절되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 파이버는 상기 그래핀 파이버를 형성하는 단계에 의해 형성된 복수의 선형 그래핀이 연결되어 형성된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
For example, the graphene fiber may be formed by twisting a plurality of linear graphenes dispersed in the etching solution while pulling the linear graphene out of the etching solution, but may not be limited thereto. For example, the step of forming the graphene fiber may include, but is not limited to, a step of forming the linear pattern of graphene on the metal layer of the linear pattern and then cooling it. For example, the metal layer may include at least one metal selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, ), Mn (Mn), Mo, Rh, Si, Ta, W, U, But may not be limited to, one or more metals or alloys selected from the group consisting of copper (Cu), brass, bronze, white copper, stainless steel, and germanium (Ge). For example, the line width of the metal layer in the linear pattern may be from about 1 nm to about 100 nm, but is not limited thereto. For example, the diameter of the graphene fiber may be controlled according to the line width of the metal layer of the linear pattern, but may not be limited thereto. For example, the graphene fiber may include, but is not limited to, a plurality of linear graphenes formed by the step of forming the graphene fibers.
본원의 제 2 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 그래핀 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체 상에서 줄기세포를 배양하는 것을 포함하는, 줄기세포의 배양 방법에 관한 것으로서, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면에 대해 설명한 내용은 본원의 제 2 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀은 구조적·화학적으로 매우 안정할 뿐만 아니라 우수한 전도체로서의 특징을 가지고, 원자 한 층의 두께를 가지면서 상대적으로 표면 결함이 적은 구조적 특징으로 인하여 탁월한 전도성을 보이며 생체에 유해하지 않으므로 조직이나 뼈 손상시 지지체로 사용될 수도 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 파이버는 복수의 선형 그래핀을 회전시켜 꼬아서 형성되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 파이버는 복수의 선형 그래핀이 연결되어 형성된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 줄기세포는 생물 조직을 구성하는 다양한 세포들로 분화할 수 있는 가능성을 가진 세포로서, 배아, 태아, 또는 성체의 각 조직에서 얻을 수 있는 세포로 분화하기 전 단계의 미분화 세포들을 총칭하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. The second aspect of the present application relates to a method of culturing stem cells, comprising culturing stem cells on a cell culture support comprising graphene fibers according to the first aspect of the present application, The description of the first aspect of the present invention can be applied equally to the second aspect of the present invention. For example, the graphene is structurally and chemically very stable, has characteristics as an excellent conductor, has a thickness of one layer and has a relatively low surface defect, exhibits excellent conductivity and is harmful to living bodies And may be used as a support for tissue or bone damage, but it may not be limited thereto. For example, the graphene fiber may include, but is not limited to, twisted by rotating a plurality of linear graphenes. For example, the graphene fiber may include, but is not limited to, a plurality of linear graphenes connected to each other. For example, the stem cell is a cell capable of differentiating into various cells constituting a biological tissue. The stem cell can be obtained from embryonic, fetal, or adult tissues, May be, but are not limited to.
예를 들어, 상기 줄기세포의 배양 방법은 줄기세포를 특정 세포, 구체적으로는 신경세포, 골세포, 연골세포, 근육세포, 또는 지방세포 등으로 효율적으로 분화시키는 방법을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 줄기세포의 배양 방법은 질환 치료 목적의 생체내 이식을 위한 세포 및 세포의 지지체를 준비하는 과정을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the method of culturing the stem cells may include a method of efficiently differentiating stem cells into specific cells, specifically, neurons, bone cells, chondrocytes, muscle cells, or adipocytes, . For example, the method of culturing the stem cells may include, but not limited to, preparing cells and cell supports for in vivo transplantation for treating diseases.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 줄기세포를 배양하는 것은 줄기세포를 성장 또는 분화 조절시키는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 줄기세포를 성장시키는 것은 액체 배지 상에 적절한 성장인자(growth factor) 및/또는 혈청을 첨가한 성장 배지에 줄기세포를 유착 배양(adhesion culture) 및/또는 부유 배양(suspension culture) 함으로써 줄기세포의 분화를 억제하고 자기복제를 유도하여 줄기세포의 증식을 유도하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 줄기세포를 분화 조절시키는 것은 액체 배지 상에 적절한 성장인자(growth factor) 및/또는 혈청을 첨가한 분화 배지에 줄기세포를 유착 배양(adhesion culture) 및/또는 부유 배양(suspension culture) 함으로써 줄기세포의 자기복제보다 분화를 유도하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, culturing the stem cells may include, but is not limited to, regulating growth or differentiation of stem cells. For example, the stem cells may be grown by adhesion culture and / or suspension culture on a growth medium supplemented with a suitable growth factor and / or serum on a liquid culture medium. To induce the proliferation of stem cells by inhibiting the differentiation of stem cells and inducing self-replication, but the present invention is not limited thereto. For example, the differentiation control of the stem cells can be carried out by culturing the stem cells in an adhesion culture medium and / or suspension culture medium in a differentiation medium supplemented with a suitable growth factor and / To induce differentiation rather than self-replication of stem cells, but the present invention is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 줄기세포는 배아 줄기세포 또는 성체 줄기세포를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 성체 줄기세포는 조혈 줄기세포, 신경 줄기세포, 중간엽 줄기세포, 또는 각종 체세포의 전구체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 배아 줄기세포는 발생 중인 배반포(blastocyst)의 내부세포괴(inner cell mass)를 분리하여 배양한 세포로서 자기복제능력과 생체 내 모든 세포로의 분화능을 가진 세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 성체 줄기세포는 배아, 태아, 또는 성체에 존재하는 줄기세포로서 자기복제능력을 가지나 배아줄기세포에 비하여 제한된 분화능을 가져 특정 종류의 세포로의 분화만이 가능한 세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the stem cells may be embryonic stem cells or adult stem cells, and the adult stem cells may be hematopoietic stem cells, neural stem cells, mesenchymal stem cells, or precursors of various somatic cells But is not limited thereto. For example, embryonic stem cells may be cells that have been isolated from inner cell mass of developing blastocyst and include cells capable of self-replication and differentiation into all cells in vivo, But may not be limited thereto. For example, adult stem cells may contain cells capable of self-replication as embryonic, fetal, or adult stem cells, but capable of differentiating into specific types of cells with limited differentiation potential compared to embryonic stem cells However, the present invention is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 성체 줄기세포는 조혈 줄기세포, 신경 줄기세포, 또는 중간엽 줄기세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 조혈 줄기세포는 완전히 분화된 혈액 세포, 예를 들어, 적혈구, 백혈구, 단핵세포, 거핵세포, 자연킬러세포, T 림프구, 또는 B 림프구 등을 생성하는 능력을 갖고 자기복제능을 갖는 세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 신경 줄기세포는 완전히 분화된 신경세포, 예를 들어, 뉴런(neuron), 별아교세포(astrocyte), 또는 신경교세포(glial cell) 등을 생성하는 능력을 갖고 자기복제능을 갖는 세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 중간엽 줄기세포는 자기복제능을 가지며 완전히 분화된 근육세포, 지방세포, 신경세포, 또는 골세포 등을 생성하는 능력을 가지고, 구체적으로는, 근섬유, 백색 지방세포, 갈색 지방세포, 섬유아세포(fibroblast), 뉴런, 별아교세포, 신경교세포, 조골세포(osteoblast), 파골세포(osteoclast), 또는 연골세포 등을 생성하는 능력을 갖는 세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the adult stem cells may include hematopoietic stem cells, neural stem cells, or mesenchymal stem cells, but the present invention is not limited thereto. For example, hematopoietic stem cells are capable of producing fully differentiated blood cells, such as red blood cells, white blood cells, mononuclear cells, megakaryocytes, natural killer cells, T lymphocytes, or B lymphocytes, Cells, but may not be limited thereto. Neural stem cells may include cells that have the ability to produce fully differentiated neurons, such as neurons, astrocyte, or glial cells, and have self-replicating ability However, the present invention is not limited thereto. For example, mesenchymal stem cells have self-replicating ability and have the ability to produce completely differentiated muscle cells, adipocytes, nerve cells, or bone cells, and specifically, muscle fibers, white adipocytes, brown adipocytes But are not limited to, cells that have the ability to produce fibroblasts, neurons, astrocytes, glial cells, osteoblasts, osteoclasts, or cartilage cells, have.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 줄기세포의 배양 방법은 상기 그래핀 파이버에 전류를 흘리는 단계를 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 신경세포로의 분화가 유도된 세포에 전류를 흘려주는 단계는, 뉴런의 세포막에 존재하는 칼슘 이온 채널이 열려 뉴런 내부에 칼슘 이온이 축적되므로, 축적된 칼슘 이온을 탐지함으로써 뉴런으로의 성공적인 분화를 탐지할 수 있는 것을 포함하나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, the method of culturing the stem cells may further include a step of flowing a current to the graphene fiber, but the present invention is not limited thereto. For example, in the step of flowing current to cells induced to differentiate into neurons, the calcium ion channel in the cell membrane of the neuron is opened, and calcium ions accumulate inside the neuron. Therefore, by accumulating calcium ions, Including, but not limited to, the ability to detect successful differentiation of cells.
본원의 제 3 측면은, 본원의 제 2 측면의 방법에 의하여 그래핀 파이버 상에서 배양된, 줄기세포에 관한 것으로서, 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면에 대해 설명한 내용은 본원의 제 3 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 줄기세포는 생물 조직을 구성하는 다양한 세포들로 분화할 수 있는 가능성을 가진 세포로서, 배아, 태아, 또는 성체의 각 조직에서 얻을 수 있는 세포로 분화하기 전 단계의 미분화 세포들을 총칭하며, 배아 줄기세포, 성체 줄기세포, 조혈 줄기세포, 신경 줄기세포, 중간엽 줄기세포, 또는 각종 체세포의 전구체 세포를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 구체적으로는, 상기 줄기세포는 그래핀 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체 상에서 배양되어 특정 체세포로 분화되는 과정에 있는 체세포의 전구체 세포 또는 성체줄기세포를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 더 구체적으로는, 상기 줄기세포는 신경 줄기세포, 신경 세포의 전구체, 조혈 줄기세포, 혈액 세포의 전구체, 중간엽 줄기세포, 골세포의 전구체, 연골 세포의 전구체, 지방 세포의 전구체, 또는 근육 세포의 전구체를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
The third aspect of the present invention relates to a stem cell cultured on a graphene fiber according to the method of the second aspect of the present invention, and a detailed description of parts overlapping with the first and second aspects of the present application is omitted , The description of the first and second aspects of the present application can be equally applied to the third aspect of the present invention even though the description thereof is omitted. For example, the stem cell is a cell capable of differentiating into various cells constituting a biological tissue. The stem cell can be obtained from embryonic, fetal, or adult tissues, And may include, but is not limited to, embryonic stem cells, adult stem cells, hematopoietic stem cells, neural stem cells, mesenchymal stem cells, or various somatic precursor cells. Specifically, the stem cells may include, but are not limited to, somatic precursor cells or adult stem cells that are in the process of being cultured on a cell culture support containing graphene fibers and being differentiated into specific somatic cells. More specifically, the stem cell may be a neural stem cell, a precursor of a neuron cell, a hematopoietic stem cell, a precursor of a blood cell, a mesenchymal stem cell, a precursor of a bone cell, a precursor of a cartilage cell, a precursor of an adipocyte, But may not be limited thereto.
본원의 제 4 측면은, 그래핀 파이버 상에 지지된 세포를 포함하는, 뼈 질환 또는 연골 질환의 치료를 위한 세포 치료용 조성물을 제공한다. 예를 들어, 상기 세포 치료용 조성물은 상기 그래핀 파이버와 다양한 바이오 고분자를 혼합한 것 또는 상기 그래핀 파이버와 성장인자 및/또는 분화촉진인자 등의 요소를 혼합한 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 세포 치료용 조성물은 치료하고자 하는 부위에 주사기 등을 이용하여 직접 삽입되거나, 수술을 통해 삽입되거나, 또는 순환계를 통하여 삽입될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 파이버는 이식된 세포가 이식 부위에서 그 기능을 충분히 수행할 수 있도록 피이식조직과 네트워크를 이루는데 기여하며, 이식 부위에서 씻겨 나가는 현상을 억제하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 파이버 상에 지지된 세포를 포함하는 세포 치료용 조성물은, 손쉽게 주사로 원하는 위치에 주입되어 수술에 의한 다른 부작용을 최소화할 수 있는 장점을 가진 것을 포함하나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 주입된 상기 세포 치료용 조성물은 그 자체로 시간이 지나면서 구조체를 형성하며, 또한 상기 구조체는 세포간 네트워크를 형성하기 위하여 적절하고, 상기 그래핀 파이버의 전기 전도성 때문에 전기적 유도를 통하여 적절히 원하는 곳으로 이동이 가능하며 조직이 망가진 곳에서 유동적으로 세포와 함께 지지체 역할을 수행할 수 있는 것을 포함하나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 세포 치료용 조성물에 포함되어 있는 세포는 생체 내 이식시 피이식조직의 손상된 세포를 대체하여 조직의 손상을 치유하거나, 상기 그래핀 파이버와 함께 피이식 조직과 네트워크를 이루어 조직을 재건하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 본원의 세포 치료용 조성물이 뼈 질환 치료용 조성물로서 제조되는 경우, 이 조성물에 의해 치료될 수 있는 질환은 골세포의 손상에 의해 유발되는 모든 뼈 질환을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 본원의 제 4 측면에 따른 세포 치료용 조성물이 연골 질환 치료용 조성물로 제조되는 경우, 이 조성물에 의해 치료될 수 있는 질환은 연골세포의 손상에 의해 유발되는 모든 연골 질환을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 본원의 조성물은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약제학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기 내에 내입시켜 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 이 때 제형은 수성 또는 비-수성 액체 내에 있는 용액, 현탁액, 수중유 또는 유중수 액체 에멀젼, 엘릭시르, 시럽 또는 유화액 형태일 수 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 비경구 투여용 약학적 조성물은 분산액, 현탁액, 에멀젼, 또는 사용하기 전의 멸균 주사용액을 포함하나, 이에 제한되지 않을 수 있다.The fourth aspect of the present invention provides a composition for cell therapy for the treatment of bone diseases or cartilage diseases, comprising cells supported on graphene fibers. For example, the composition for cell therapy may be a mixture of the graphene fibers and various biopolymers, or a mixture of the graphene fibers and growth factors and / or differentiation promoting factors, but not limited thereto . For example, the composition for cell therapy can be directly inserted into a site to be treated using a syringe, inserted through surgery, or inserted through a circulatory system, but the present invention is not limited thereto. For example, the graphene fibers may comprise a network of grafted tissues so that the grafted cells can perform their function well at the graft site, and inhibiting the wash away at the graft site, But may not be limited thereto. For example, the composition for cell therapy comprising cells supported on the graphene fibers may be easily injected at a desired position to minimize other side effects caused by surgery. . For example, the injected cell therapy composition itself forms a structure over time, and the structure is suitable for forming an intercellular network, and because of the electrical conductivity of the graphene fiber, But are not limited to, being able to move to a desired location as appropriate and capable of acting as a support with the cells fluidly in a broken tissue. For example, the cells contained in the composition for cell therapy can be used to replace damaged cells of grafted tissue in vivo to heal tissue damage, or to network with the grafted tissue together with the grafted fiber to form a tissue Including, but not limited to, reconstruction. For example, when the composition for cell therapy of the present invention is prepared as a composition for treating a bone disease, the disease that can be treated by the composition may include all bone diseases caused by bone cell damage, . For example, when the composition for cell therapy according to the fourth aspect of the present invention is made of a composition for treating cartilage disease, the disease treatable by the composition includes all cartilage diseases caused by damage of cartilage cells But may not be limited thereto. For example, the composition of the present invention may be formulated into a unit dosage form by using a pharmaceutically acceptable carrier and / or excipient according to a method which can be easily carried out by a person skilled in the art to which the present invention belongs. Manufactured or extruded into a multi-dose container, but may not be limited thereto. The formulations herein may be in the form of solutions, suspensions, oil-in-water or water-in-oil liquid emulsions, elixirs, syrups or emulsions in aqueous or non-aqueous liquids and may additionally comprise dispersants or stabilizers, have. For example, pharmaceutical compositions for parenteral administration include, but are not limited to, dispersions, suspensions, emulsions, or sterile injectable solutions prior to use.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 질환은 허혈·재관류에 의한 질환을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the disease may include, but is not limited to, diseases caused by ischemia / reperfusion.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 뼈 질환은 골절의 불유합 또는 대퇴골두의 우혈성 괴사를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the bone disease may include, but is not limited to, nonunion of the fracture or bloody necrosis of the femoral head.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 연골 질환은 퇴행성 관절염, 류머티스성 관절염, 또는 외상에 의한 관절 손상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the cartilage disease may include, but is not limited to, degenerative arthritis, rheumatoid arthritis, or traumatic joint damage.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 세포는 그래핀 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체 상에서 줄기세포를 배양하는 것을 포함하는 줄기세포의 배양 방법에 의하여 배양된 세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the cell may include cells cultured by a method of culturing a stem cell, which comprises culturing the stem cell on a cell culture support containing graphene fiber, .
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 세포는 조혈 줄기세포, 신경 줄기세포, 중간엽 줄기세포, 각종 체세포의 전구체 세포, 신경세포, 골세포, 연골세포, 근육세포, 또는 혈액세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 조혈 줄기세포는 완전히 분화된 혈액 세포, 예를 들어, 적혈구, 백혈구, 단핵세포, 거핵세포, 자연킬러세포, T 림프구, 또는 B 림프구 등을 생성하는 능력을 갖고 자기복제능을 갖는 세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 신경 줄기세포는 완전히 분화된 신경세포, 예를 들어, 뉴런(neuron), 별아교세포(astrocyte), 또는 신경교세포(glial cell) 등을 생성하는 능력을 갖고 자기복제능을 갖는 세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 중간엽 줄기세포는 자기복제능을 가지며 완전히 분화된 근육세포, 지방세포, 신경세포, 또는 골세포 등을 생성하는 능력을 가지고, 구체적으로는, 근섬유, 백색 지방세포, 갈색 지방세포, 섬유아세포(fibroblast), 뉴런, 별아교세포, 신경교세포, 조골세포(osteoblast), 파골세포(osteoclast), 또는 연골세포 등을 생성하는 능력을 갖는 세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the cell may be a hematopoietic stem cell, a neural stem cell, a mesenchymal stem cell, a precursor cell of various somatic cells, a nerve cell, a bone cell, a cartilage cell, a muscle cell, However, the present invention is not limited thereto. For example, the hematopoietic stem cells are capable of producing fully differentiated blood cells such as red blood cells, white blood cells, mononuclear cells, megakaryocytes, natural killer cells, T lymphocytes, or B lymphocytes, But are not limited thereto. For example, the neural stem cells are capable of producing fully differentiated neurons, for example, neurons, astrocyte, or glial cells, But the present invention is not limited thereto. For example, the mesenchymal stem cells have self-replicating ability and have the ability to produce completely differentiated muscle cells, adipocytes, nerve cells, bone cells, etc. Specifically, the mesenchymal, white adipocytes, But are not limited to, cells that have the ability to produce cells, fibroblasts, neurons, astrocytes, glial cells, osteoblasts, osteoclasts, or cartilage cells, .
본원의 제 5 측면은, 그래핀 파이버 상에 지지된 세포를 포함하는 세포 치료용 조성물을 동물에게 투여하는 단계를 포함하는, 뼈 질환 또는 연골 질환의 세포 치료 방법을 제공한다. 상기 동물은 인간 또는 인간을 제외한 동물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.A fifth aspect of the present invention provides a method of treating cells of bone diseases or cartilage diseases, comprising the step of administering to a animal a composition for cell therapy comprising cells supported on graphene fibers. The animal may include, but is not limited to, a human or an animal other than a human.
예를 들어, 상기 세포 치료용 조성물은 상기 그래핀 파이버와 다양한 바이오 고분자를 혼합한 것 또는 상기 그래핀 파이버와 성장인자 및/또는 분화촉진인자 등의 요소를 혼합한 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 세포 치료용 조성물은 치료하고자 하는 부위에 주사기 등을 직접 삽입되거나, 수술을 통해 삽입되거나, 또는 순환계를 통하여 삽입될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the composition for cell therapy may be a mixture of the graphene fibers and various biopolymers, or a mixture of the graphene fibers and growth factors and / or differentiation promoting factors, but not limited thereto . For example, the composition for cell therapy may be inserted into a site to be treated by direct injection of a syringe or the like, inserted through surgery, or inserted through a circulatory system, but the present invention is not limited thereto.
상기 뼈 질환은 골세포의 손상에 의해 유발되는 모든 뼈 질환을 포함하며, 또한 상기 연골 질환은 연골세포의 손상에 의해 유발되는 모든 연골 질환을 포함한다. 예를 들어, 상기 세포 치료용 조성물에 포함되어 있는 세포는 생체내 이식시 피이식조직의 손상된 세포를 대체하여 조직의 손상을 치유하거나, 상기 그래핀 파이버와 함께 피이식 조직과 네트워크를 이루어 조직을 재건하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들면, 상기 동물에게 투여하는 단계는, 수성 또는 비-수성 액체 내에 있는 용액 또는 현탁액, 수중유 또는 유중수 액체 에멀젼, 엘릭시르, 또는 시럽 등의 형태로, 또는 주사액의 형태로 비경구 투여되는 단계를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 비경구 투여용 약학적 조성물은 분산액, 현탁액, 에멀젼, 또는 사용하기 전의 멸균 주사용액을 포함하나, 이에 제한되지 않을 수 있다. The bone diseases include all bone diseases caused by damage of osteocytes, and the cartilage diseases include all cartilage diseases caused by damage of cartilage cells. For example, the cells contained in the composition for cell therapy can be used to replace damaged cells of grafted tissue in vivo to heal tissue damage, or to network with the grafted tissue together with the grafted fiber to form a tissue Including, but not limited to, reconstruction. For example, the step of administering to the animal can be carried out in the form of a solution or suspension in an aqueous or non-aqueous liquid, an oil-in-water or water-in-oil liquid emulsion, an elixir, or a syrup, But it is not limited thereto. For example, pharmaceutical compositions for parenteral administration include, but are not limited to, dispersions, suspensions, emulsions, or sterile injectable solutions prior to use.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 세포는 그래핀 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체 상에서 줄기세포를 배양하는 것을 포함하는 줄기세포의 배양 방법에 의하여 배양된 세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the cell may include cells cultured by a method of culturing a stem cell, which comprises culturing the stem cell on a cell culture support containing graphene fiber, .
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 질환은 허혈·재관류에 의한 질환을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the disease may include, but is not limited to, diseases caused by ischemia / reperfusion.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 뼈 질환은 골절의 불유합 또는 대퇴골두의 우혈성 괴사를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the bone disease may include, but is not limited to, nonunion of the fracture or bloody necrosis of the femoral head.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 연골 질환은 퇴행성 관절염, 류머티스성 관절염, 또는 외상에 의한 관절 손상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the cartilage disease may include, but is not limited to, degenerative arthritis, rheumatoid arthritis, or traumatic joint damage.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 세포는 조혈 줄기세포, 신경 줄기세포, 중간엽 줄기세포, 각종 체세포의 전구체 세포, 신경세포, 골세포, 연골세포, 근육세포, 또는 혈액세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 조혈 줄기세포는 완전히 분화된 혈액 세포, 예를 들어, 적혈구, 백혈구, 단핵세포, 거핵세포, 자연킬러세포, T 림프구, 또는 B 림프구 등을 생성하는 능력을 갖고 자기복제능을 갖는 세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 신경 줄기세포는 완전히 분화된 신경세포, 예를 들어, 뉴런(neuron), 별아교세포(astrocyte), 또는 신경교세포(glial cell) 등을 생성하는 능력을 갖고 자기 복제능을 갖는 세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 중간엽 줄기세포는 자기복제능을 가지며 완전히 분화된 근육세포, 지방세포, 신경세포, 또는 골세포 등을 생성하는 능력을 가지고, 구체적으로는, 근섬유, 백색 지방세포, 갈색 지방세포, 섬유아세포(fibroblast), 뉴런, 별아교세포, 신경교세포, 조골세포(osteoblast), 파골세포(osteoclast), 또는 연골세포 등을 생성하는 능력을 갖는 세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the cell may be a hematopoietic stem cell, a neural stem cell, a mesenchymal stem cell, a precursor cell of various somatic cells, a nerve cell, a bone cell, a cartilage cell, a muscle cell, However, the present invention is not limited thereto. For example, the hematopoietic stem cells are capable of producing fully differentiated blood cells such as red blood cells, white blood cells, mononuclear cells, megakaryocytes, natural killer cells, T lymphocytes, or B lymphocytes, But are not limited thereto. For example, the neural stem cells are capable of producing fully differentiated neurons, for example, neurons, astrocyte, or glial cells, But the present invention is not limited thereto. For example, the mesenchymal stem cells have self-replicating ability and have the ability to produce completely differentiated muscle cells, adipocytes, nerve cells, bone cells, etc. Specifically, the mesenchymal, white adipocytes, But are not limited to, cells that have the ability to produce cells, fibroblasts, neurons, astrocytes, glial cells, osteoblasts, osteoclasts, or cartilage cells, .
이하, 본원에 대하여 실시예를 이용하여 보다 더 구체적으로 설명하지만, 본원이 이에 제한되지 않을 수 있다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.
[[ 실시예Example ]]
본 실시예에서 이용된 모든 시약들은 일반적으로 시판되는 것을 사용한 것이며, 구체적인 기재가 없는 경우는 특별한 정제 없이 사용한 것이다.
All of the reagents used in the present embodiment are generally commercially available, and in the absence of specific description, they are used without special purification.
1. 신경 줄기세포의 배양1. Cultivation of neural stem cells
본 실시예에서는 신경세포로서 인간 신경 줄기세포를 이용하였으며, DMEM (GIBCO)에 10% 우태아혈청(FBS, GIBCO)을 첨가하여 제조된 배지를 포함하는 세포 배양 접시에 배양하였다. 또한 줄기세포는 P19 EC(embryonal carcinoma)세포 (Cell Bank, Korea)를 이용하였으며, a-MEM (GIBCO)에 7.5% 소 혈청(CS, GIBCO)과 2.5% 우태아혈청(FBS, GIBCO)을 첨가하여 제조된 배지를 포함하는 세포 배양 접시에서 배양하였다. 또한 별아교세포(astrocyte) A172 (ATCC)를 이용하여 연구를 진행하였으며, 배지는 SKN-SH와 동일하였다. 상기 세포들을 이용하여 그래핀 파이버의 세포 독성과 세포 부착성 및 구조체 형성 가능성에 대한 연구를 진행하였다.
In this example, human neural stem cells were used as nerve cells and cultured in a cell culture dish containing medium prepared by adding 10% fetal bovine serum (FBS, GIBCO) to DMEM (GIBCO). In addition, embryonal carcinoma cells (Cell Bank, Korea) were used for stem cells and 7.5% bovine serum (CS, GIBCO) and 2.5% fetal bovine serum (FBS, GIBCO) were added to a-MEM Lt; / RTI > and cultured in cell culture dishes containing the medium. In addition, astrocytes A172 (ATCC) were used for the study and the medium was the same as SKN-SH. The cells were used to study the cytotoxicity, cell adhesion and structure formation of graphene fibers.
2. 니켈 박막 상 대면적 2. Nickel thin film large area 그래핀의Grapina 성장 growth
실리콘 기재 상에 SiO2 절연층을 형성하고, 상기 절연층 상에 니켈 박막을 증착하였다. 포토레지스트를 이용한 리소그래피 공정을 통하여 상기 니켈 박막을 복수의 선형 패턴으로 형성하였고, 선형 패턴의 선폭이 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 및 5 mm 인 경우를 각각 제조하였다. 이어서, 상기 니켈 박막이 형성된 기재를 반응 챔버 내에 도입하고, 180 mTorr에서 10 sccm의 H2 를 흘려주면서 상기 기재를 1,000℃로 가열하였다. 상기 기재의 온도가 1,000℃에 도달한 후, 상기 수소 흐름 및 압력을 유지하면서 30 분 동안 어닐링하였다. 이어서, 탄소 소스를 포함하는 가스 혼합 물(CH4 : H2 = 30 sccm : 10 sccm)을 1.6 Torr에서 15 분 동안 공급하여 그래핀을 상기 선형 패턴의 니켈 박막 상에 성장시킨 후 180 mTorr 압력 하에서 H2를 흘려주면서 단시간에 10℃/s 이하의 속도로 실온으로 냉각함으로써, 상기 선형 패턴의 니켈 박막 상에 성장된 선형 패턴의 그래핀을 수득하였다.
An SiO 2 insulating layer was formed on the silicon substrate, and a nickel thin film was deposited on the insulating layer. The nickel thin film was formed into a plurality of linear patterns through a lithography process using a photoresist, and the line widths of the linear patterns were 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, and 5 mm, respectively. Subsequently, the substrate on which the nickel thin film was formed was introduced into the reaction chamber, and the substrate was heated to 1,000 DEG C while flowing 10 sccm of H 2 at 180 mTorr. After the temperature of the substrate reached 1,000 캜, it was annealed for 30 minutes while maintaining the hydrogen flow and pressure. Then, a gas mixture containing a carbon source (CH 4 : H 2 = 30 sccm: 10 sccm) was supplied at 1.6 Torr for 15 minutes to grow graphene on the nickel thin film of the linear pattern, and H 2 was flowed at 180 mTorr, To a room temperature to obtain a linear pattern of graphene grown on the nickel thin film of the linear pattern.
3. 3. 그래핀Grapina 파이버의 제조 Fabrication of fiber
상기 그래핀 성장 공정을 따라 제조된 선형 패턴의 그래핀이 형성된 기재를 0.5 M FeCl3 수용액 및 에틸알코올이 1:1의 부피비로 혼합된 에칭 용액 내에 함침시켜, 상기 니켈 박막을 선택적으로 제거함으로써 복수의 선형 그래핀을 상기 에칭 용액 중에 분산시켰다. 이후, 핀셋을 사용하여 선형 그래핀의 일부 영역을 집어 이를 상기 에칭 용액의 외부로 끌어당김으로써 그래핀 파이버를 제조하였다.
The graphene-formed substrate having a linear pattern prepared by the graphene growth process was impregnated into an etching solution mixed with a 0.5 M FeCl 3 aqueous solution and ethyl alcohol at a volume ratio of 1: 1, thereby selectively removing the nickel thin film Of linear graphene were dispersed in the etching solution. Thereafter, graphene fibers were prepared by using a pair of tweezers to pick up a part of the area of the linear graphene and pull it out of the etching solution.
4. 4. 그래핀Grapina 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체의 제조 및 분석 Preparation and analysis of a cell culture support containing fiber
그래핀 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체(그래핀 파이버 지지체)를 제조하기 위하여, 산화그래핀(graphene oxide, GO)과 박테리아 셀룰로오스(bacterial cellulose, BC)를 혼성화시켰다. 구체적으로, 박테리아 셀룰로오스가 생합성되는 배양 배지(culture medium)에 산화그래핀을 분산시켜 넣음으로써 그래핀 파이버 지지체를 제조하였다. 제조된 그래핀 파이버 지지체의 주사전자현미경 이미지를 도 1에 나타내었다. 이 때, 산화그래핀은 허머스(Hummer’s) 방법에 의하여 제조된 것을 사용하였으며, 그래핀 파이버 지지체를 제조하기 전에 100 회 이상 세척하여 사용하였다. 상기 그래핀 파이버 지지체를 1 mm 내지 1 cm의 크기로 펀칭(punching)하고, 이를 PBS(phosphate buffered saline)을 이용하여 세척하였다. 그래핀 파이버 지지체 상에 배양할 인간 신경 줄기세포로는 HB1.F3 인간 신경 줄기세포 (F3, hNSC, 15 주령 태아의 telencephalon periventricular layer로부터 수득함)을 사용하였다. 구체적으로, 75 플라스크에서 유지된 인간 신경 줄기세포가 80% 컨플루언시(confluency)를 보이는 시점에서 세포를 PBS(phosphate buffered saline)를 이용하여 세척한 후 트립신을 처리하여 1분 동안 37℃에서 인큐베이션하고, 이후 완전 배지(complete medium) 내에 상기 세포를 재분산(resuspension)하여 2,000 rpm에서 3 분 동안 원심분리하고, 이어서 상층액을 제거한 후 세포 개수를 측정(haemocytometer 이용)하여 10 ㎕ 내지 20 ㎕의 배지 내에 1 x 106 개의 세포가 포함되도록 준비하였다.Graphene oxide (GO) and bacterial cellulose (bacterial cellulose, BC) were hybridized to prepare a cell culture support (graphene fiber support) containing graphene fiber. Specifically, a graphene fiber support was prepared by dispersing graphene oxide in a culture medium in which bacterial cellulose was biosynthesized. A scanning electron microscope image of the prepared graphene fiber support is shown in Fig. At this time, the graphene oxide grains were prepared by the Hummer's method, and the graphene fiber support was washed more than 100 times before the preparation thereof. The graphene fiber support was punched at a size of 1 mm to 1 cm and washed with PBS (phosphate buffered saline). HB1.F3 human neural stem cells (F3, hNSC, obtained from the telencephalon periventricular layer of a 15-week-old fetus) were used as human neural stem cells to be cultured on a graphene fiber support. Specifically, when human neural stem cells maintained in a 75-well flask showed 80% confluency, the cells were washed with PBS (phosphate buffered saline), treated with trypsin and incubated for 1 minute at 37 ° C The cells were then resuspended in complete medium and centrifuged at 2,000 rpm for 3 minutes. After removing the supernatant, the number of cells was measured (using a haemocytometer) and 10 [mu] l to 20 [mu] in the medium was prepared to contain 1 x 10 6 cells.
상기 세척된 그래핀 파이버 지지체의 물기를 제거한 후, 상기 그래핀 파이버 지지체 상에 약 2 x 105 개의 신경 줄기세포를 포함하는 10 ㎕ 내지 20 ㎕의 배지[Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM, Invitrogen, Grand Island, NY), 10% (v/v) 우태아혈청 (Invitrogen, Grand Island, NY), 10 U/mL 페니실린 및 10 μg/mL 스트렙토마이신 (Invitrogen, Grand Island, NY), 37℃]를 시딩(seeding) 하였다. 이 때, 상기 배지가 상기 그래핀 파이버 지지체 바깥으로 퍼지지 않도록 하였다. 신경 줄기세포가 시딩된 상기 그래핀 파이버 지지체를 1 시간 동안 인큐베이션(가습 인큐베이터, 5% CO2, 37℃)한 후, 500 ㎕ 정도의 배지를 추가로 공급하고 배양하였다.After removing the water from the washed graphene fiber support, 10 μl to 20 μl of a medium containing about 2 × 10 5 neural stem cells [Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM, Invitrogen, Grand (Invitrogen, Grand Island, NY), 10 U / mL penicillin and 10 μg / mL streptomycin (Invitrogen, Grand Island, NY) (seeding). At this time, the medium was prevented from spreading out of the graphene fibrous support. The graphene fibber support seeded with neural stem cells was incubated (humidified incubator, 5% CO 2 , 37 ° C) for 1 hour, and then a medium of about 500 μl was further supplied and cultured.
그래핀 파이버 지지체를 제조한 후 상기 지지체의 특성을 거시적 이미지(macroscopic image) 분석, 기계적 강도 분석(mechanical strength analysis of the scaffold), 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM) 분석, 및 퓨리에 변환 적외선 분광기(fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)를 이용하여 분석하였다.
After forming the graphene fiber support, the characteristics of the support were analyzed by macroscopic image analysis, mechanical strength analysis of the scaffold, scanning electron microscopy (SEM) analysis, and Fourier transform infrared spectroscopy (Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR).
5. 5. 그래핀Grapina 파이버 지지체 상에서의 세포의 증식 Cell proliferation on a fiber support
그래핀 파이버 지지체 상에서 배양된 신경 줄기세포는 배양 후 0 일, 2 일, 4 일, 및 8 일차에 루시퍼레이즈(luciferase) 분석으로 그 증식 정도를 분석하였다 (도 2 참조).Neuronal stem cells cultured on a graphene fiber support were analyzed for their proliferation by luciferase analysis on
먼저, 그래핀 파이버 지지체 상에서 배양된 인간 신경 줄기세포를 그래핀 파이버 지지체와 함께 96-웰(well) 플레이트로 이동시킨 후, PBS에 1 : 5로 희석된 D-루시페린(luciferin)을 100 ㎕ 처리한 후, 발광분석기(luminometer)로 측정하였다.First, human neural stem cells cultured on a graphene fibrous support were transferred to a 96-well plate together with a graphene fiber support, and treated with 100 μl of D-luciferin diluted 1: 5 in PBS And then measured with a luminometer.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 그래핀 파이버 지지체 상에서 배양된 신경 줄기세포의 루시퍼레이즈 활성을 상이한 배양 시간별로 측정하여 나타낸 그래프이다. 도 2에 나타난 바에 따르면, 그래핀 파이버 지지체 상에 인간 신경 줄기세포를 배양한 경우에는 배양 4 일차까지 세포가 점차 증식하다가 배양 4 일차 이후 급격하게 빠른 증식 속도를 나타내었다. 즉, 그래핀 파이버 지지체 상에서 인간 신경 줄기세포가 잘 성장하는 것을 확인하였다. FIG. 2 is a graph showing the luciferase activity of neural stem cells cultured on a graphene fibrous support according to one embodiment of the present invention measured by different incubation times. FIG. 2, when human neural stem cells were cultured on a graphene fibrous support, the cells gradually proliferated up to the fourth day of culture, and rapidly proliferated rapidly after four days of culture. That is, it was confirmed that human neural stem cells grow well on the graphene fiber support.
골수 내에 있는 성체 줄기세포인 중간엽 줄기세포는 흡착 특성이 우수하여 콜라겐, 젤라틴, 또는 키토산 등의 단백질이 코팅되지 않은 상태에서도 그래핀 파이버 지지체에 흡착되었다.Mesenchymal stem cells, which are adult stem cells in bone marrow, have excellent adsorption characteristics and adsorbed on graphene fiber support even in the absence of proteins such as collagen, gelatin or chitosan.
그러나, 신경 줄기세포의 경우 흡착 특성이 약하여 그래핀 파이버 지지체를 콜라겐, 젤라틴, 또는 키토산이 포함된 줄기세포 배양액에 담침시켜 상기 신경 줄기세포를 흡착시켰다.
However, in the case of neural stem cells, the adsorption characteristics are weak, and the graphene fiber support is soaked in a stem cell culture solution containing collagen, gelatin, or chitosan to adsorb the neural stem cells.
6. 생체 내에서의 세포의 증식6. Cell proliferation in vivo
상기 기재된 것과 동일한 방법으로, 인간 신경 줄기세포를 PBS에 재분산(resuspension)시킨 후 그래핀 파이버 지지체 상에 약 1 x 106 개의 세포를 시딩하였다. 이후, 그래핀 파이버 지지체 상에서 1 시간 동안 37℃에서 인큐베이션된 상기 인간 신경 줄기세포를 마우스에 이식하였다. 비교를 위하여, 그래핀 파이버 지지체 없는 세포만을 이식하였다. 구체적으로, 마우스를 마취한 후 피부를 일부 절개하고, 핀셋을 이용하여 그래핀 파이버 지지체 상에 배양된 인간 신경 줄기세포를 마우스 체내에 이식하였다. 인간 신경 줄기세포만을 이식한 경우 그래핀 파이버 지지체가 존재하지 않기 때문에, 약 1 x 106 개의 세포를 100 ㎕ PBS 내에 재분산시킨 후 주사기를 이용하여 피하에 주입하였다. In the same manner as described above, human neural stem cells were resuspended in PBS and seeded with about 1 x 10 6 cells on a graphene fiber support. Then, the human neural stem cells incubated on a graphene fiber support for 1 hour at 37 DEG C were transplanted into mice. For comparison, only cells without graphene fiber support were transplanted. Specifically, the mouse was anesthetized, the skin was partially incised, and the human neural stem cells cultured on the graphene fiber support using the tweezers were transplanted into the mouse body. Since graphene fibrous scaffolds were not present when only human neural stem cells were transplanted, about 1 x 10 6 cells were redispersed in 100 μl PBS and injected subcutaneously using a syringe.
주입된 세포의 생존은 이식 후 0 일, 1 일, 2 일, 4 일, 8 일, 및 14 일차에 루시퍼레이즈 분석을 수행하여 확인하였다. 분석을 위하여 먼저 마우스의 복강에 D-루시페린을 100 ㎕ 주사하고, 5 분 후에 10 분간 IVIS를 촬영하여 이미지를 수득하였다 (도 3).Survival of the injected cells was confirmed by performing Luciferase analysis on
도 3에 나타난 바에 따르면, 본원의 그래핀 파이버 지지체 상에 배양된 인간 신경 줄기세포를 마우스 내에 이식한 경우, 2 일차 까지는 루시퍼레이즈 신호가 약간 감소하는 경향을 나타내었으나, 어느 정도 생착이 된 후 4 일차부터 루시퍼레이즈 신호가 점점 증가하여 8 일차에 가장 강한 신호를 나타내고, 14 일차에는 신호가 거의 사라진 것을 확인하였다. 즉, 본원의 그래핀 파이버 지지체 상에 지지된 인간 신경 줄기세포를 마우스 체내에 이식한 경우, 상기 인간 신경 줄기세포가 안정적으로 마우스 체내에 생착하여 8 일 이상 생존하며 증식한 것을 확인하였다. 반면, 그래핀 파이버 지지체 상에 지지되지 않고 세포만 마우스 체내에 주입한 경우에는 배양 2 일차에 대부분의 루시퍼레이즈 활성이 사라진 것을 확인하였다. 따라서, 그래핀 파이버 지지체 상에 지지된 인간 줄기 세포는 인 비보(in vivo)에서 더욱 안정하게 이식되어 증식할 수 있음을 확인하였다.
3, when the human neural stem cells cultured on the graphene fibrous support of the present invention were transplanted into a mouse, the luciferase signal tended to decrease slightly until
7. 인간 7. Human 중간엽Intermediate lobe 줄기세포의 시험관 내 분화 In vitro differentiation of stem cells
그래핀 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체 상에서 배양된 인간 중간엽 줄기세포의 시험관 내 분화는 주사전자현미경(SEM), 뼈 분화 마커 염색[osteogenic marker staining (quantification)], qRT-PCR, 면역세포화학법(immunocytochemistry), 및 웨스턴 블롯을 이용하여 확인하였다.
In vitro differentiation of human mesenchymal stem cells cultured on a cell culture support containing graphene fibers was performed using a scanning electron microscope (SEM), osteogenic marker staining (quantification), qRT-PCR, immunocytochemistry Immunocytochemistry, and Western blot.
8. 인간 신경 줄기세포의 시험관 내 분화8. In vitro differentiation of human neural stem cells
그래핀 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체 상에서 배양된 인간 신경 줄기세포의 시험관 내 분화는 주사전자현미경(SEM), 뉴런 분화 마커 염색[neuronal marker staining (quantification)], qRT-PCR, 면역세포화학법(immunocytochemistry), 및 웨스턴 블롯을 이용하여 확인하였다.
In vitro differentiation of human neural stem cells cultured on a cell culture support containing graphene fibers is carried out by scanning electron microscopy (SEM), neuronal marker staining (quantification), qRT-PCR, immunocytochemistry (immunocytochemistry), and Western blot.
9. 실험 동물의 준비9. Preparation of experimental animals
동물 실험에는 16 g 내지 23 g의 암컷 NOS/SCID (Orient Bio, Namyanju, Korea) 마우스 및 Balb/c 계통의 6 주령 면역결핍 누드 마우스가 사용되었다. 상기 마우스들은 서울대학교 전임상실부의 Specific Pathogen Free(SPF) 동물 사육실에서 조절된 22℃ 와 12 시간/12 시간 명암 조건 하에서 사육되었고 동물은 자유롭게 물을 마실 수 있도록 하고 표준화된 사료를 공급하였다. 동물을 희생하기 전 12 시간 동안 절식시켰다. 실험에 사용된 모든 동물은 IACUC(Institutional Animal Care and Use Committee)의 승인 하에 실험에 사용되었다.
For animal experiments, female NOS / SCID (Orient Bio, Namyanju, Korea) mice from 16 g to 23 g and Balb / c strain 6-week-old immunodeficient nude mice were used. The mice were housed in a specific pathogen free (SPF) animal breeding room of Seoul National University, under 22 ℃ and 12 hours / 12 hours shading condition. The animals were allowed to freely drink water and fed standardized feeds. Animals were fasted for 12 hours before sacrifice. All animals used in the experiment were used in the experiments with the approval of the Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC).
9. 이식된 세포의 분화 여부 확인을 위한 9. To identify the differentiation of transplanted cells 면역조직화학법Immunohistochemistry
인 비보(in vivo) 상에서 경조직을 형성한 세포가 사람으로부터 유래한 세포인지 확인하기 위해 염색하지 않은 조직절편에 마우스 항-인간 미토콘드리아 항체(mouse anti-human mitochondria antibody, 1:200, Chemicon, USA)를 이용한 면역조직화학법(immunohistochemistry)을 시행하였다. 상기 면역조직화학법을 사용하기 위해 조직을 5 ㎛의 두께로 절단하여 조직 절편을 제작하였다. 그리고 증류수에서 3 분간 흔들어 세척하고 3% 에탄올 내에 10 분간 두었다. 이후 PBS를 이용하여 5 분씩 3 번 세척하고, 10% 염소 혈청(normal goat serum)에 1 시간 동안 담가 놓아 블로킹(blocking)을 시행하였다. 상기 염소 혈청을 제거한 후에 30 ㎕의 일차 항체를 처리하였다. 상기 일차 항체는 마우스 항-인간 CD31(mouse anti-human CD31, Dako, Glostrup, Denmark)을 PBS 내의 1% 소 혈청 알부민(BSA)으로 1:100의 농도가 되도록 희석하여 만들었다. 이후 상온에서 1 시간 동안 배양한 후에 PBS 내에서 5 분간 흔들며 3 회 세척하였다. 이후 수분을 제거하고 30 ㎕의 이차 항체를 1 시간 동안 처리하였다. 상기 이차 항체는 1:300의 농도로 희석한 퍼옥시다아제-접합 염소 항-마우스 IgG(peroxidase-conjugated goat anti-mouse IgG, Jackson, PA, USA)를 사용하였다. 이후, 상기 조직 절편을 다시 PBS 내에서 5 분간 흔들며 3 회 세척하였다. 이후, 상기 조직 절편을 30 ㎕ 디아미노벤자이딘(diaminobenzidine, DAB) 용액을 처리하고 발색이 되기까지 기다린 후 흐르는 물에 세척하였다. 이후 헤마톡실린(hematoxylin)을 10 초 가량 처리하여 상기 조직 절편 내의 핵을 염색하였다. 이후, 상기 조직 절편을 70% 에탄올로부터 100% 에탄올까지 순차적으로 옮겨 가며 탈수시킨 후에 고정액(mounting medium)으로 처리하고 커버글라스를 덮어 주었다. 염색이 끝난 후 광학 현미경 하에서 관찰하였다.
Human mitochondrial antibody (1: 200, Chemicon, USA) was added to unstained tissue sections in order to confirm whether the cells forming the hard tissue in vivo were human-derived cells, (Immunohistochemistry) was performed. To use the immunohistochemical method, the tissue was cut to a thickness of 5 탆 to prepare a tissue section. And shaken in distilled water for 3 minutes and placed in 3% ethanol for 10 minutes. Subsequently, the cells were washed three times with PBS for 5 minutes each time, and then blocked with 10% normal goat serum for 1 hour. After removal of the goat serum, 30 [mu] l of primary antibody was treated. The primary antibody was prepared by diluting mouse anti-human CD31 (mouse anti-human CD31, Dako, Glostrup, Denmark) to a concentration of 1: 100 with 1% bovine serum albumin (BSA) in PBS. After incubation at room temperature for 1 hour, the cells were washed three times with shaking for 5 minutes in PBS. The water was then removed and 30 [mu] l of secondary antibody was treated for 1 hour. Peroxidase-conjugated goat anti-mouse IgG (Jackson, PA, USA) peroxidase-conjugated goat anti-mouse IgG diluted to a concentration of 1: 300 was used as the secondary antibody. The tissue sections were then washed three times with shaking in PBS for 5 minutes. Thereafter, the tissue slice was treated with 30 μl of diaminobenzidine (DAB) solution, waited until color development, and then washed with running water. Hematoxylin was then treated for about 10 seconds to stain the nuclei in the tissue sections. Then, the tissue slice was sequentially transferred from 70% ethanol to 100% ethanol, dehydrated, treated with a mounting medium, and covered with a cover glass. After staining, they were observed under an optical microscope.
10. 생체 내에서의 뼈 10. Bone in vivo 재생능Playability 측정 - 8 주령 두개골 결손 마우스 사용 Measurements - Using 8-week-old skull-deficient mice
8 주령 두개골 결손 마우스에 본원에 따른 그래핀 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체 및 본원에 따라 상기 지지체 상에서 배양된 줄기세포를 이식하여 생체 내에서의 뼈 재생능을 측정하였다. 뼈 재생 여부의 측정은 마이크로 CT(micro CT), 면역조직화학법(immunohistochemistry), 및 뼈 생성 영역 계산법(bone formation area calculation)에 의하여 측정되었다.
8-week-old skull deficient mice were transplanted with a cell culture support containing graphene fiber according to the present invention and stem cells cultured on the support according to the present invention to measure bone regeneration ability in vivo. Measurements of bone regeneration were measured by micro CT, immunohistochemistry, and bone formation area calculation.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
Claims (21)
A support for cell culture, comprising graphene fiber.
상기 세포는 줄기세포를 포함하는 것인, 세포 배양용 지지체.
The method according to claim 1,
Wherein the cell comprises stem cells.
상기 줄기세포는 배아 줄기세포 또는 성체 줄기세포를 포함하는 것인, 세포 배양용 지지체.
3. The method of claim 2,
Wherein the stem cell comprises embryonic stem cells or adult stem cells.
상기 성체 줄기세포는 조혈 줄기세포, 신경 줄기세포, 또는 중간엽 줄기세포를 포함하는 것인, 세포 배양용 지지체.
The method of claim 3,
Wherein the adult stem cells comprise hematopoietic stem cells, neural stem cells, or mesenchymal stem cells.
상기 그래핀 파이버는
기재 상에 복수의 선형 패턴을 포함하는 금속층을 형성하는 단계;
상기 선형 패턴의 금속층 상에 탄소 소스를 포함하는 반응 가스 및 열을 제공하여 반응시킴으로써 선형 패턴의 그래핀을 형성하는 단계;
상기 기재를 에칭 용액 내에 함침시켜 상기 선형 패턴의 금속층을 선택적으로 제거함으로써, 상기 기재로부터 상기 선형 패턴의 그래핀을 분리하여 상기 에칭 용액 중에 복수의 선형 그래핀을 분산시키는 단계; 및
상기 분산된 복수의 선형 그래핀을 상기 에칭 용액 외부로 끌어 당겨 그래핀 파이버(graphene fiber)를 형성하는 단계
를 포함하는 방법에 의하여 제조된 것을 포함하는, 세포 배양용 지지체.
The method according to claim 1,
The graphene fiber
Forming a metal layer including a plurality of linear patterns on a substrate;
Forming a linear pattern of graphene by providing a reaction gas and heat containing carbon source on the metal layer of the linear pattern and reacting;
Impregnating the substrate with an etching solution to selectively remove the metal layer of the linear pattern to separate the graphene of the linear pattern from the substrate to disperse the plurality of linear graphenes in the etching solution; And
And drawing the dispersed plurality of linear graphenes to the outside of the etching solution to form a graphene fiber
≪ / RTI > wherein the cell culture support is prepared by a method comprising:
A method of culturing stem cells, comprising culturing stem cells on a cell culture support comprising graphene fibers.
상기 줄기세포를 배양하는 것은 줄기세포를 성장 또는 분화 조절시키는 것을 포함하는 것인, 줄기세포의 배양 방법.
The method according to claim 6,
Wherein culturing the stem cells comprises regulating the growth or differentiation of the stem cells.
상기 줄기세포는 배아 줄기세포 또는 성체 줄기세포를 포함하는 것인, 줄기세포의 배양 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the stem cell comprises embryonic stem cells or adult stem cells.
상기 성체 줄기세포는 조혈 줄기세포, 신경 줄기세포, 또는 중간엽 줄기세포를 포함하는 것인, 줄기세포의 배양 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein said adult stem cells comprise hematopoietic stem cells, neural stem cells, or mesenchymal stem cells.
상기 그래핀 파이버에 전류를 흘리는 단계를 추가 포함하는, 줄기세포의 배양 방법.
The method according to claim 6,
And flowing a current through the graphene fiber.
11. A stem cell cultured on a graphene fiber according to the method of any one of claims 6 to 10.
A composition for cell therapy for the treatment of bone diseases or cartilage diseases, comprising cells supported on graphene fibers.
상기 뼈 질환은 골절의 불유합 또는 대퇴골두의 우혈성 괴사를 포함하는 것인, 세포 치료용 조성물.
13. The method of claim 12,
Wherein the bone disease comprises nonunion of the fracture or fibrillary necrosis of the femoral head.
상기 연골 질환은 퇴행성 관절염, 류머티스성 관절염, 또는 외상에 의한 관절 손상을 포함하는 것인, 세포 치료용 조성물.
13. The method of claim 12,
Wherein the cartilage disease comprises degenerative arthritis, rheumatoid arthritis, or traumatic joint damage.
상기 세포는 그래핀 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체 상에서 줄기세포를 배양하는 것을 포함하는 줄기세포의 배양 방법에 의하여 배양된 세포를 포함하는 것인, 세포 치료용 조성물.
13. The method of claim 12,
Wherein said cells comprise cells cultured by a method for culturing stem cells, comprising culturing stem cells on a cell culture support comprising graphene fibers.
상기 세포는 조혈 줄기세포, 신경 줄기세포, 중간엽 줄기세포, 신경세포, 골세포, 연골세포, 근육세포, 또는 혈액세포를 포함하는 것인, 세포 치료용 조성물.
13. The method of claim 12,
Wherein the cell comprises a hematopoietic stem cell, a neural stem cell, a mesenchymal stem cell, a neuron, a bone cell, a cartilage cell, a muscle cell, or a blood cell.
A method for treating a bone disease or cartilage disease, comprising administering to the animal a composition for cell therapy comprising cells supported on graphene fibers.
상기 세포는, 그래핀 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체 상에서 줄기세포를 배양하는 것을 포함하는 줄기세포의 배양 방법에 의하여 배양된 세포를 포함하는 것인, 세포 치료 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the cell comprises cells cultured by a culturing method of stem cells, comprising culturing the stem cells on a cell culture support comprising graphene fibers.
상기 뼈 질환은 골절의 불유합 또는 대퇴골두의 우혈성 괴사를 포함하는 것인, 세포 치료 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein said bone disease comprises nonunion of the fracture or fibrillary necrosis of the femoral head.
상기 연골 질환은 퇴행성 관절염, 류머티스성 관절염, 또는 외상에 의한 관절 손상을 포함하는 것인, 세포 치료 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein said cartilage disease comprises degenerative arthritis, rheumatoid arthritis, or traumatic joint damage.
상기 세포는 조혈 줄기세포, 신경 줄기세포, 중간엽 줄기세포, 신경세포, 골세포, 연골세포, 근육세포, 또는 혈액세포를 포함하는 것인, 세포 치료 방법.18. The method of claim 17,
Wherein the cell comprises a hematopoietic stem cell, a neural stem cell, a mesenchymal stem cell, a neuron, a bone cell, a cartilage cell, a muscle cell, or a blood cell.
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