KR20140101025A - 상온에서의 세포 보호와 생존력 향상을 위한 과산화수소가 포함된 산소 방출 미세캡슐 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 과산화수소가 포함된 산소 방출 미세캡슐을 유효성분으로 포함하는, 상온에서의 세포 보호용 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 과산화수소가 포함된 산소 방출 미세캡슐은 상온에서 세포 생존력을 향상시키는 우수한 효과를 가지고 있어, 상온에서 세포를 조작, 보관 또는 운송할 때 이용될 수 있는 세포보호용 조성물로 유용하게 이용될 수 있다.

Description

상온에서의 세포 보호와 생존력 향상을 위한 과산화수소가 포함된 산소 방출 미세캡슐 조성물 {Oxygen-releasing microcapsule composition containing hydrogen peroxide for protection of cells at room temperature}

본 발명은 과산화수소가 포함된 산소 방출 미세캡슐을 유효성분으로 포함하는, 상온에서의 세포 보호용 조성물에 관한 것이다.

최근 세포를 이용한 바이오산업 및 연구가 활발하다. 특히 줄기세포를 이용한 세포치료연구 및 산업화가 활발한 가운데 있다. 이러한 세포의 연구 시, 세포나 조직이 생체로부터 분리되어 실온에서 산소가 공급되지 않는 상태로 오래 지속될 경우 발생하는 저산소증에 의한 세포 사멸이 문제가 되어 왔으며, 세포나 조직을 얼리지 않고 실온에서 운반하는 것이 매우 어려웠다. 또한, 세포나 조직을 얼렸다가 해동하는 과정에서 조직과 세포의 생존력(viability)이 감소하므로 이 문제를 해결하는 일은 매우 중요하다.

이에, 본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하고, 상온에서의 세포 보호용 조성물을 개발하기 위해 노력한 결과, 과산화수소가 포함된 산소 방출 미세캡슐을 제조하고, 상기 미세캡슐을 세포에 처리할 경우, 상온에서의 세포 생존력이 향상됨을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 과산화수소가 포함된 산소 방출 미세캡슐을 유효성분으로 포함하는, 상온에서의 세포 보호용 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 과산화수소가 포함된 산소 방출 미세캡슐을 유효성분으로 포함하는, 상온에서의 세포 보호용 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 과산화수소가 포함된 산소 방출 미세캡슐은 상온에서 세포 생존력을 향상시키는 우수한 효과를 가지고 있어, 상온에서 세포를 조작, 보관 또는 운송할 때 이용될 수 있는 세포 보호용 조성물로 유용하게 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 과산화수소가 포함된 산소 방출 미세캡슐의 개념도이다.
도 2는 양수 유래 줄기세포에 과산화수소(10mg)가 포함된 미세캡슐을 처리하고 상온에서 24시간 및 48시간 동안 배양하였을 때, 세포의 형태를 관찰한 도이다.
도 3은 양수 유래 줄기세포(1,000, 10,000, 10,0000 개)에 과산화수소가 포함된 미세캡슐의 양(5mg, 10mg, 15mg)을 달리하여 처리하고, 상온에서 24시간 및 48 시간 동안 배양하였을 때, 세포 생존 정도를 CCK 어세이를 통해 나타낸 도이다.
도 4는 과산화수소가 포함된 미세캡슐에서 시간에 따른 산소 방출 정도를 나타낸 도이다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 과산화수소가 포함된 산소 방출 미세캡슐을 유효성분으로 포함하는, 상온에서의 세포 보호용 조성물을 제공한다.

본 발명에서 상온 (Room Temperature)이란 실내의 대기 온도를 의미하는 것으로, 바람직하게는 15 내지 25℃이다.

본 발명에서 세포는 근육세포, 지방세포, 피부세포, 신경세포, 간세포 등의 모든 성체세포를 포함하며, 특히 줄기세포를 포함한다. 상기 "줄기세포(stem cell)" 란 자기 복제 능력을 가지면서 두 개 이상의 세포로 분화하는 능력을 갖는 세포를 말하며, 제대 유래 줄기세포, 제대혈 유래 줄기세포, 골수 유래 줄기세포, 지방 유래 줄기세포, 근육 유래 줄기세포, 신경 유래 줄기세포, 피부 유래 줄기세포, 양수 유래 줄기세포 및 태반 유래 줄기세포를 포함한다.

본 발명에서 과산화수소는 세포 수가 약 10⁵ ~ 10⁹ 개일 때, 미세캡슐 총 중량에 대해 5~15 중량%, 바람직하게는 10 중량%의 양으로 포함되는 것이 바람직하다. 만일 과산화수소의 양이 5 중량% 미만으로 포함될 경우에는 세포 보호 효과가 미미하며, 15 중량%를 초과하여 포함될 경우에는 세포에 산화적 스트레스를 야기할 수 있다. 세포 수가 달라지면 이에 준하여 과산화수소의 양도 상대적으로 증감시켜야 한다.

본 발명에 따른 과산화수소가 포함된 산소 방출 미세캡슐은 상온에서 세포 생존력을 향상시키는 우수한 효과를 가지고 있어, 상온에서 세포를 조작, 보관 또는 운송할 때 이용될 수 있는 세포 보호용 조성물로 유용하게 이용될 수 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 과산화수소가 포함된 미세캡슐의 제조

과산화수소가 포함된 미세캡슐을 제조하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다. 먼저 4% 과산화수소 (Aldrich, USA) 6 ml을 DCM(dichloromethane)에 녹인 PLGA (Poly lactic-co-glycolic acid, LA:GA, 50:50, MW= 11,000 gmol-1, Boehringer Ingelheim, Germany) 1.5 ml로 유화한 후, 3.5 % PVA (Polyvinyl alcohol, Sigma, USA) 4 ml로 유화하였다. 상기 혼합액을 상온에서 4시간 동안 혼합한 후, 유기 용매를 증발시켜 과산화수소가 포함된 PLGA 미립구(microsphere)를 제조하였다. 상기 과산화수소가 포함된 PLGA 미립구를 3% 카탈라아제 (Aldrich, USA)가 고정된 1% 알지네이트와 혼합하였으며, 상기 혼합액을 점적법을 이용하여 1% 칼슘 클로라이드 (Aldrich, USA)에 점적하여 가교 결합시켜 캡슐화하였다. 이 때 카탈라아제는 과산화수소를 산소로 안전하게 분해하는 효소로 사용되었으며, 상기 캡슐을 물 및 PBS로 세척하여, 최종적으로 과산화수소가 포함된 미세캡슐을 제조하였다.

실험예 1. 과산화수소가 포함된 미세캡슐이 상온에서 세포의 생존에 미치는 영향 검증

상기 실시예 1에서 수득한 과산화수소가 포함된 미세캡슐이 상온에서 양수 유래 줄기 세포의 생존에 미치는 영향을 검증하기 위하여, 과산화수소가 30mg 포함된 캡슐을 10⁵/ml개의 세포에 처리한 후, 상온에서 24 시간 또는 48 시간 동안 배양하고, 양수 유래 줄기세포의 상태를 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 과산화수소가 포함된 미세캡슐이 포함되지 않은 군과 비교하여 세포 생존에 유의한 차이가 관찰되지 않았으며, 두 그룹 모두 세포 사멸이 관찰되었다. 또한, 배양 48 시간 후에는 양수 유래 줄기세포의 형태학적 변화가 관찰되었으며, 세포가 수축되는 것을 확인하였다.

상기 실험 결과를 토대로, 배지에 포함되는 과산화수소의 양을 조절하여 과산화수소가 10mg이 포함된 미세캡슐을 10⁵/ml개의 세포에 처리한 후, CCK (cholecystokinin) 어세이 (Dojindo, USA)를 수행하였으며, 양수 유래 줄기세포의 상태를 현미경으로 관찰하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 과산화수소의 양을 10mg으로 처리하였을 때, 양수 유래 줄기세포는 과산화수소를 포함하는 미세캡슐이 포함되지 않은 군에 비하여 부착 정도와 생존이 증가함을 확인하였다.

또한, 과산화수소가 포함된 미세캡슐의 무게를 5 mg, 10mg 및 15mg으로 조절하여 CCK 어세이를 수행하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 과산화수소가 포함된 미세캡슐의 무게를 증가시켰을 때 세포 생존이 증가함을 확인하였다. 특히, 10 mg의 과산화수소가 포함된 미세캡슐을 처리하였을 때 대조군에 비해 50% 이상 높은 생존력을 나타내었다.

실험예 2. 과산화수소가 포함된 미세캡슐에서 산소 방출 검증

상기 실시예 1에서 수득한 과산화수소가 포함된 캡슐에서 산소 방출을 확인하기 위하여, 과산화수소가 포함된 캡슐의 다양한 무게에 따른 산소 방출 정도를 portable oxygen meter (Thermo, ORION series, 3 Star)를 이용하여 측정하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 산소 방출 정도는 과산화수소의 함유량과 상관성이 있으며, 10 mg 이상 포함될 때 산소는 48시간 동안 방출되는 것을 확인하였다. 특히, 15 mg의 과산화수소를 포함하는 미세캡슐이 일관된 산소 방출 정도를 나타냄을 확인하였다.

이상의 실험 결과를 통하여, 본 발명에 따른 과산화수소가 포함된 미세캡슐은 산소 방출 기능을 가지고 있으며, 세포에 산화적 스트레스를 야기하지 않는 정도에서 적당한 양의 산소를 제공하여, 상온에서 세포 생존을 증가시키는 우수한 효과를 가지고 있음을 확인하였다. 따라서, 본 발명에 따른 과산화수소가 포함된 미세캡슐은 세포나 조직을 얼리지 않고 상온에서 조작하거나 운송할 때 이용할 수 있으며, 저산소증을 겪는 세포나 조직의 생존력을 향상시키는데 이용할 수 있다.

Claims (6)

1. 과산화수소가 포함된 산소 방출 미세캡슐을 포함하는 상온에서의 세포 보호용 조성물.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 상온은 15 내지 25℃인 것을 특징으로 하는, 세포 보호용 조성물.
   
3. 제 1항에 있어서, 세포는 근육세포, 지방세포, 피부세포, 신경세포, 간세포 및 줄기세포로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 세포 보호용 조성물.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 줄기세포는 제대 유래 줄기세포, 제대혈 유래 줄기세포, 골수 유래 줄기세포, 지방 유래 줄기세포, 근육 유래 줄기세포, 신경 유래 줄기세포, 피부 유래 줄기세포, 양수 유래 줄기세포 및 태반 유래 줄기세포로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 세포 보호용 조성물.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 과산화수소는 미세캡슐 총 중량에 대해 5~15 중량%의 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는, 세포 보호용 조성물.
   
6. 제 1항에 있어서, 상기 조성물은 상온에서 세포의 보관 또는 이동에 사용하는 것을 특징으로 하는, 세포 보호용 조성물.
   

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