KR20150125853A - Method of fabricating scaffold for non-autologous cell encapsulation - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a scaffold production method for transplanting non-autologous cells. According to an embodiment of the present invention, a flat heat-dissipation device integrally comprises: a lower case; a microfiber structure formed on an inner surface of the lower case; and a supporting projection attached from each other to face the lower case and partially protruding toward the microfiber structure to support the same, and the flat heat-dissipation device further comprises an upper case. In the microfiber structure, a liquid flow is formed as a coolant liquid invades therein. Moreover, a gas flow is formed by vaporized coolant gas at a space between the upper and lower cases.

Description

타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법{METHOD OF FABRICATING SCAFFOLD FOR NON-AUTOLOGOUS CELL ENCAPSULATION}[0001] METHOD OF FABRICATING SCAFFOLD FOR NON-AUTOLOGOUS CELL ENCAPSULATION [0002]

본 발명은 스캐폴드 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a scaffold manufacturing method, and more particularly, to a scaffold manufacturing method for a tachy cell implantation.

현재 전세계적으로 수백만 명에서 1 억 명에 가까운 환자들이 파킨슨병 및 당뇨병과 같이 호르몬 분비가 정상적으로 이뤄지지 않음으로써 발생하는 질병으로 고통을 받고 있으며, 이들 대부분은 약물을 지속적으로 주입을 하여 증세를 다루고 있다. 그러나 질병의 근본 원인 및 분비 계통 자체를 치료하는 것이 아닌 증상 억제를 하는 쪽에 가까운 현재의 약물 투여 방식으로는 이들 질병에 대한 완치가 곤란한 것이 현실이다.Currently, millions and hundreds of millions of patients worldwide suffer from diseases such as Parkinson's Disease and diabetes, which are caused by the failure of normal hormone secretion, and most of them deal with symptoms by continuously injecting drugs . However, it is a reality that it is difficult to cure these diseases with the current drug administration method which is close to the side of the symptom suppression rather than the root cause of the disease and the secretory system itself.

하지만 최근 들어 약물 전달 시스템 기술이 발전됨에 따라 새로운 방식의 접근이 연구되고 있는데, 이는 기존과 같이 외부에서 약물을 투여하는 방식이 아니라 체내에서 단백질 및 약물을 지속적으로 방출하는 방식이다. 이는 약물을 지속적으로 투여하지 않아도 되기 때문에 환자의 고통을 줄일 수 있으며, 통원 치료를 하면서 발생하는 사회적 비용 또한 절감할 수 있기 때문에 그 이점이 상당히 크다고 볼 수 있을 것이다. 그러나 이와 같은 목적에서 개발되는 약물 전달 시스템은 그 지속성에 한계가 있거나 약한 기계적 강도로 인해 적용 부위 등이 제한적이다.However, as drug delivery system technology has been developed in recent years, a new approach is being investigated. This is a method of continuously releasing proteins and drugs in the body rather than administering drugs externally. This can be seen as a significant benefit because it does not require continuous administration of medications and can reduce patient suffering and reduce social costs incurred during outpatient treatment. However, drug delivery systems developed for this purpose are limited in their application due to their limited duration or weak mechanical strength.

상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 이와 같이 정기적으로 그리고 장기적으로 약물 투여가 필요한 질병의 치료를 하고자 약물 전달 시스템 기법과 조직 공학을 위해 사용되는 스캐폴드 제작 기법을 조합하여 체내 대부분의 부위에서 장기간 지속적으로 약물 방출이 가능한 스캐폴드를 제작하고자 한다.Based on the technical background as described above, the present invention combines a drug delivery system technique and a scaffold production technique used for tissue engineering to treat diseases requiring drug administration on a regular and long-term basis, And to produce scaffolds capable of sustained drug release over a long period of time.

또한, 본 발명은 상기한 약물 전달 시스템과 자유 형상 제작 기법 기술을 조합하여 체내 대부분의 부위에 이식하여도 외력으로 인한 문제를 겪지 않은 스캐폴드를 제작하고자 한다.In addition, the present invention intends to produce a scaffold that does not suffer from external force even if it is implanted in most parts of the body by combining the drug delivery system and the free shape fabrication technique described above.

본 발명의 일 실시예에 따른 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법은, 유-무기 수지를 이용하여 틀 구조체를 제작하는 단계, 젤 용액을 세포가 포함된 배양액과 함께 상기 틀 구조체에 주입하는 단계, 상기 세포가 함유된 젤 용액을 상기 틀 구조체 내부에서 젤화 시키는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a scaffold for a different cell embryo, comprising the steps of: preparing a frame structure using an organic-inorganic resin; injecting the gel solution into the frame structure together with a culture solution containing cells; And gelling the gel solution containing the cells in the mold structure.

상기 틀 구조체를 제작하는 단계는, 재료를 압출 또는 분사하여 3차원 형상을 만드는 3차원 프린팅 기술을 이용하여 상기 유-무기 수지층을 적층하여 제작하는 것을 포함할 수 있다.The step of fabricating the mold structure may include forming the organic-inorganic resin layer by using a three-dimensional printing technique for forming a three-dimensional shape by extruding or injecting the material.

상기 젤 용액을 세포가 포함된 배양액과 함께 상기 틀 구조체에 주입하는 단계는, 상기 틀 구조체의 틈 사이에 상기 세포가 포함된 배양액과 혼합된 젤 용액을 분사하거나, 상기 세포가 포함된 배양액을 상기 틀 구조체에 분사한 후 상기 젤 용액을 분사하거나, 상기 젤 용액을 분사한 후 상기 세포가 포함된 배양액을 분사하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.The step of injecting the gel solution into the mold structure together with the culture solution containing the cells may include injecting a gel solution mixed with the culture solution containing the cells between the gaps of the mold structure, Injecting the gel solution after injecting the gel solution into the mold structure, injecting the gel solution, and injecting the culture solution containing the cells.

상기 세포가 함유된 젤 용액을 상기 틀 구조체 내부에서 젤화 시키는 단계는, 상기 젤 용액에 경화제를 분사하여 젤화 시키는 것을 포함할 수 있으며, 상기 경화제는 이온 결합 용액을 포함할 수 있다.The step of gelating the gel solution containing the cells in the mold structure may include gelation by injecting a curing agent into the gel solution, and the curing agent may include an ion-binding solution.

상기 이온 결합 용액은, 염화 칼슘 이온 용액, 황산 칼슘 이온 용액, 및 탄산 칼슘 이온 용액 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The ion-binding solution may include any one of a calcium chloride ion solution, a calcium sulfate ion solution, and a calcium carbonate ion solution.

상기 세포가 함유된 젤 용액을 상기 틀 구조체 내부에서 젤화 시키는 단계는, 상기 젤 용액에 광 개시제(photo initiator), 모노머(monomer) 또는 폴리머(polymer)를 삽입하거나, 상기 젤 용액의 젤 물질에 세포 결합이 가능한 물질을 부착하거나, 광경화성 젤을 사용하고, 상기 틀 구조체의 틈 사이에 상기 세포가 함유된 상기 젤 용액이 주입된 상태에서 상기 광 개시제 또는 상기 광경화성 젤이 반응하는 파장대 이하 파장의 빛을 조사하여 상기 젤 용액을 젤화 시키는 것을 포함할 수 있다.The step of gelling the gel solution containing the cells in the mold structure may include a step of inserting a photo initiator, a monomer or a polymer into the gel solution, Or a photocurable gel is used, and in the state that the gel solution containing the cells is injected between the gaps of the mold structure, the photocurable gel or the photocurable gel is reacted And gelling the gel solution by irradiating light.

상기 세포 결합이 가능한 물질은 RGD(Arginyl-glycyl-aspartic acid) 계열을 포함할 수 있다.The cell-binding substance may include an Arginyl-glycyl-aspartic acid (RGD) family.

상기 유-무기 수지는 광경화형 유-무기 수지인 경우에, 상기 틀 구조체를 제작하는 단계는, 투영 기반 마이크로 광조형 기술 장비를 이용하여 2차원 레이어를 적층하여 3차원 형상의 상기 틀 구조체를 제작할 수 있다.In the case where the organic-inorganic resin is a photo-curable organic-inorganic resin, the step of fabricating the frame structure comprises: laminating a two-dimensional layer using a projection-based microstereolithography equipment to produce the frame structure of a three- .

미세 입자가 함유된 에탄올, IPA (Isopropanol) 또는 아세톤에 상기 틀 구조체를 넣고 소용돌이 발생장치(vortex generator)를 이용하여 상기 틀 구조체의 표면에 요철을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또는 샌드 블라스터를 이용하여 상기 틀 구조체의 표면에 요철을 형성하거나, 폴리도파민, RGD, 홍합접착단백질 중 어느 하나의 재료로 상기 틀 구조체의 표면을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include forming the concave and convex portions on the surface of the frame structure by placing the frame structure into ethanol, IPA (isopropanol) or acetone containing fine particles, and using a vortex generator. Alternatively, the method may further comprise the step of forming irregularities on the surface of the mold structure using a sandblaster, or coating the surface of the mold structure with any one of polyadpamine, RGD, and mussel adhesive proteins.

상기 틀 구조체를 세척하는 단계를 더 포함할 수 있다.And washing the mold structure.

상기 틀 구조체를 세척하는 단계는, 상기 틀 구조체를 아세톤 또는 에탄올에 넣은 다음 IPA(Isopropanol), 에탄올 또는 물 중 어느 하나에 담근 상태에서 자외선에 노출시켜 후경화할 수 있다.The step of washing the mold structure may be performed by exposing the mold structure to ultraviolet rays in a state of being immersed in IPA (isopropanol), ethanol or water after putting the mold structure into acetone or ethanol.

상기 틀 구조체를 세척하는 단계는, 상기 틀 구조체를 에탄올, IPA(Isopropanol) 또는 아세톤에 넣고 소용돌이 발생장치(vortex generator) 또는 초음파 세척기를 이용하는 것을 포함할 수 있다.The cleaning of the mold structure may include using a vortex generator or an ultrasonic washer in which the mold structure is placed in ethanol, IPA (isopropanol) or acetone.

상기 젤 용액을 세포가 포함된 배양액과 함께 상기 틀 구조체에 주입하는 단계는, 4% (w/v) 농도의 알지네이트젤 용액을 세포가 든 배양액과 1 대 1의 비율로 혼합하여 만든 2% (w/v) 농도의 세포가 함유된 알지네이트젤 용액을 제공하는 것을 포함할 수 있다.The step of injecting the gel solution together with the cell-containing culture solution into the mold structure is carried out by mixing 2% (w / v) of the alginate gel solution with the cell culture solution at a ratio of 1: 1 w / v) concentration of cells.

상기 젤 용액은 RGD (Arginyl-glycyl-aspartic acid)를 부착한 젤 용액을 사용할 수 있다.The gel solution may be a gel solution having Arginyl-glycyl-aspartic acid (RGD) attached thereto.

상기한 바와 같은 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법에 의하면, 체내 대부분의 부위에 이식하여도 외력으로 인한 문제를 겪지 않는 스캐폴드를 제작할 수 있는 효과가 있다.According to the above-described method for manufacturing a scaffold for differentiated cell transplantation, it is possible to produce a scaffold that does not suffer from external force even if it is implanted in most parts of the body.

도 1은 타가 세포 이식용 스캐폴드의 원리를 설명하기 위하여 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법에 있어서, 자유 형상 제작 방식 기법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법에 있어서, 투영 기반 마이크로 광 조형 기술 장비의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법에 있어서, 재료를 압출 혹은 분사하는 방식의 3차원 프린터 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법에 의해 제작된 틀 구조체의 구조를 도시한 (a) 평면도, (b) 측면도, 및 (c) 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법에서 투영 기반 마이크로 광 조형 기술로 제작된 틀 구조체를 나타낸 이미지이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법에서 틀 구조체와 젤을 결합하는 과정을 도시한 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법에 의해 제작된 스캐폴드에 부착 의존성 세포를 주입하였을 때 스캐폴드 내부에서의 세포 거동을 나타낸 이미지이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법에 의해 제작된 스캐폴드에 도파민 분비 세포를 주입하였을 때 스캐폴드에서부터 방출되는 도파민의 농도 추이를 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the principle of a scaffold for other cell transplantation.
FIG. 2 is a view for explaining a free shape fabrication technique in a method of manufacturing a scaffold for a tagged cell implant according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 3 is a block diagram of a projection-based microstereolithography equipment in a method of manufacturing a scaffold for a tagged cell implant according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram of a three-dimensional printer in which a material is extruded or injected in a method of manufacturing a scaffold for tagging cells according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view, (b) side view, and (c) perspective view showing a structure of a frame structure manufactured by the method of manufacturing a scaffold for a different cell implant according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an image showing a frame structure manufactured by projection-based microstereolithography in the method of manufacturing a scaffold for tagging cells according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic view showing a process of binding a framework and a gel in a method of manufacturing a scaffold for a tagged cell implant according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an image showing cell behavior in a scaffold when anchorage-dependent cells are injected into a scaffold fabricated by a method for manufacturing a scaffold for a tagged cell implant according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing the concentration profile of dopamine released from a scaffold when dopamine-releasing cells are injected into a scaffold fabricated by a method for manufacturing a scaffold for a tagged cell implant according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

일반적인 약물 전달 시스템(Drug delivery system, DDS)은 필요한 약물을 필요한 양으로 특정한 시스템에 미리 넣은 후 체내에서 특정한 농도로 방출될 수 있게 설계되고 있다. 그러나 이러한 시스템은 정해진 양의 약물을 다 소진할 경우 더 이상 약물을 방출하지 못하게 된다. 이러한 점을 극복하고자 살아있는 세포를 일종의 “약물 공장”으로 활용하고자 하는 개념이다. 예를 들어, 도파민을 분비하는 세포를 체내에 넣고 필요한 세포가 살아가면서 분비하는 도파민을 꾸준히 방출하는 시스템을 들 수 있다. 이러한 시스템은 세포가 죽지 않는 한 꾸준히 약물을 방출 시킬 수 있지만, 세포 공급이 제한적이라는 한계가 있다. 따라서 이종 세포의 사용을 적극적으로 고려하게 되는데, 이식 후 면역 반응을 피하기 위하여 하이드로젤(hydrogel)과 같은 물질에 이식(encapsulation)하여 이종 세포를 체내 면역 거부 반응으로부터 보호할 수 있다. A common drug delivery system (DDS) is designed to release the required drug in the required amount in a specific system and then release it at a specific concentration in the body. However, these systems do not release any more drugs if they consume a certain amount of the drug. To overcome this point, the idea is to utilize living cells as a kind of "drug factory". For example, a system that puts dopamine-releasing cells into the body and steadily releases the dopamine secreted by the cells in need. These systems can release drugs steadily as long as the cells do not die, but there is a limit to the limited supply of cells. Thus, the use of xenogeneic cells is actively considered. In order to avoid the post-transplantation immune response, xenogeneic cells can be protected from immune rejection by encapsulation in a material such as hydrogel.

하지만 하이드로젤은 태생적으로 기계적 강도가 약하기 때문에 체내 움직임 등에 의해 손상될 우려가 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 높은 기계적 강도를 유지할 수 있도록 틀 구조체와 하이드로젤을 융합하여 하이브리드 스캐폴드(hybrid scaffold)를 제작할 수 있다. 하이드로젤에는 약물을 분비하는 세포를 함께 넣어 세포 기반의 약물 전달 시스템(DDS)에 활용할 수 있다.However, since the hydrogel is inherently weak in mechanical strength, there is a fear that the hydrogel may be damaged by movement in the body. According to the embodiment of the present invention, a hybrid scaffold can be manufactured by fusing a frame structure and a hydrogel to maintain a high mechanical strength. Hydrogels can be used for cell-based drug delivery systems (DDS) by incorporating drug-secreting cells.

도 1은 타가 세포 이식용 스캐폴드의 원리를 설명하기 위하여 도시한 개념도이다.FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the principle of a scaffold for other cell transplantation.

도 1을 참조하면, 하이브리드 스캐폴드는 크게 틀 구조체(framework)와 하이드로젤(hydrogel)로 이루어진다. 틀 구조체는 뼈대를 이루는 구조물로 높은 강도를 유지할 뿐만 아니라 부착의존성 세포가 부착할 수 있는 장소(site)를 제공하여 세포의 본래 특성을 유지시켜줄 수 있는 기능을 한다. 틀 구조체의 빈 공간에 세포를 포함한 하이드로젤은 기존에 알려진 대로 호스트(host)의 면역 거부 반응으로부터 이식된 세포를 보호하는 기능을 하게 된다. 틀 구조체의 기계적 특성이 하이브리드 스캐폴드(hybrid scaffold)의 기계적 특성을 그대로 반영하는 구조이기 때문에 틀 구조체의 재료와 구조가 하이브리드 스캐폴드의 사용 목적에 따라 달라질 수 있다. 재료는 생체적합성 재료여야 할 뿐만 아니라, 필요에 따라서는 생분해성 특성을 가지고 있지 않아야 한다. 구조적인 측면에서, 높은 강도와 강성을 유지하기 위하여 두꺼운 구조로 제작하게 되면 빈 공간의 비율이 줄어들어 이식할 수 있는 세포의 양이 줄어들 게 될 뿐만 아니라, 구조체 내부로의 산소와 영양분의 전달 효율이 떨어질 우려가 있다.Referring to FIG. 1, the hybrid scaffold includes a framework and a hydrogel. The frame structure is a skeletal structure that not only maintains high strength but also serves as a site where adhesion-dependent cells can be attached, thereby maintaining the original characteristics of the cells. The hydrogel containing cells in the empty space of the frame structure functions to protect the transplanted cells from the host immune rejection reaction as previously known. Since the mechanical characteristics of the frame structure reflect the mechanical characteristics of the hybrid scaffold, the material and structure of the frame structure can be varied depending on the purpose of the hybrid scaffold. The material must not only be a biocompatible material, but also have no biodegradable properties if necessary. From a structural point of view, if a thick structure is constructed to maintain high strength and rigidity, the ratio of void space is reduced to reduce the amount of cells that can be implanted, and oxygen and nutrient delivery efficiency into the structure There is a possibility of falling.

본 발명의 일 실시예에 따른 타가 세포 이식용 스캐폴드는 면역 거부 반응을 일으킬 수 있는 타가 세포를 체내에 이식하여도 면역 거부 반응을 억제하여 타가세포가 생존할 수 있도록 환경을 제공할 수 있다. 이를 위해서 세포의 생존이 가능하도록 산소, 영양분 및 노폐물을 외부와 교류할 수 있어야 하지만 항체 등이 투과되어 세포와 접촉하는 일은 억제할 필요가 있다. 따라서 항체 등으로부터 세포를 보호하기 위한 젤과 약한 강도로 인하여 외력으로부터 상기 젤이 파괴되는 것을 방지하기 위한 틀 구조체를 조합하여 스캐폴드를 제작할 수 있다. The scaffold for the transgene cell transplantation according to an embodiment of the present invention can provide an environment in which the other cell can survive by inhibiting the immune rejection even if the transgene that can cause the immune rejection is transplanted into the body. To this end, oxygen, nutrients, and waste materials must be able to interact with the outside to enable cell survival, but it is necessary to inhibit contact with cells through the permeation of antibodies and the like. Therefore, a scaffold can be manufactured by combining a gel for protecting cells from an antibody or the like and a frame structure for preventing the gel from breaking due to external force due to weak strength.

이하에서는 이와 같은 기능 및 구조를 지닌 타가 세포 이식용 스캐폴드를 제조하는 방법을 설명하고자 한다.Hereinafter, a method for preparing a scaffold for other cell transplantation having such a function and structure will be described.

먼저, 유-무기 수지를 이용하여 틀 구조체를 제작한다.First, a frame structure is manufactured using an organic-inorganic resin.

상기 틀 구조체를 제작하는 단계는, 투영 기반 마이크로 광조형 기술 장비를 이용하여 2차원 레이어를 적층하여 3차원 형상의 상기 틀 구조체를 제작하거나, 재료를 압출 또는 분사하여 3차원 형상을 만드는 3차원 프린팅 기술을 이용하여 상기 유-무기 수지 층을 적층하여 제작할 수 있다. 투영 기반 마이크로 광조형 기술 장비를 이용하는 경우에는 상기 유-무기 수지는 광경화형 유-무기 수지를 사용할 수 있다.The step of fabricating the mold structure may include forming a three-dimensional mold structure by stacking two-dimensional layers using a projection-based microstereolithography equipment, or performing three-dimensional printing Inorganic resin layer may be laminated by using the above-mentioned technique. When the projection-based microstereolithography technology equipment is used, the organic-inorganic resin may be a photo-curable organic-inorganic resin.

다음으로, 젤 용액을 세포가 포함된 배양액과 함께 상기 틀 구조체에 주입한다.Next, the gel solution is injected into the mold structure together with the culture medium containing the cells.

상기 젤 용액을 세포가 포함된 배양액과 함께 상기 틀 구조체에 주입하는 단계는, 상기 틀 구조체의 틈 사이에 상기 세포가 포함된 배양액과 혼합된 젤 용액을 분사하거나, 상기 세포가 포함된 배양액을 상기 틀 구조체에 분사한 후 상기 젤 용액을 분사하거나, 상기 젤 용액을 분사한 후 상기 세포가 포함된 배양액을 분사하는 것을 선택적으로 적용할 수 있다.The step of injecting the gel solution into the mold structure together with the culture solution containing the cells may include injecting a gel solution mixed with the culture solution containing the cells between the gaps of the mold structure, Spraying the gel solution after spraying on the mold structure, spraying the gel solution, and spraying the culture solution containing the cells.

다음으로, 상기 세포가 함유된 젤 용액을 상기 틀 구조체 내부에서 젤화 시킨다.Next, the gel solution containing the cells is gelled in the mold structure.

상기 세포가 함유된 젤 용액을 상기 틀 구조체 내부에서 젤화 시키는 단계는, 상기 젤 용액에 경화제를 분사하여 젤화 시킬 수 있으며, 상기 경화제는 이온 결합 용액을 사용할 수 있다. 이온 결합 용액으로는 염화 칼슘 이온 용액, 황산 칼슘 이온 용액, 및 탄산 칼슘 이온 용액 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.The step of gelling the gel solution containing the cells in the mold structure may be performed by injecting a curing agent into the gel solution, and the curing agent may be an ion-binding solution. As the ion-binding solution, any one of a calcium chloride ion solution, a calcium sulfate ion solution, and a calcium carbonate ion solution may be selected and used.

다른 실시예로, 상기 세포가 함유된 젤 용액을 상기 틀 구조체 내부에서 젤화 시키는 단계는, 상기 젤 용액에 광 개시제(photo initiator), 모노머(monomer) 또는 폴리머(polymer)를 삽입하거나, 상기 젤 용액의 젤 물질에 세포 결합이 가능한 물질을 부착하거나, 광경화성 젤을 사용하고, 상기 틀 구조체의 틈 사이에 상기 세포가 함유된 상기 젤 용액이 주입된 상태에서 상기 광 개시제 또는 상기 광경화성젤이 반응하는 파장대 이하 파장의 빛을 조사하여 상기 젤 용액을 젤화 시킬 수 있다. 상기 세포 결합이 가능한 물질은 RGD(Arginyl-glycyl-aspartic acid) 계열을 포함할 수 있다.In another embodiment, the step of gelling the gel solution containing the cells in the mold structure may be performed by inserting a photo initiator, a monomer or a polymer into the gel solution, Attaching a substance capable of cell binding to the gel material of the template structure or using a photo-curable gel, and in the state where the gel solution containing the cells is injected between the gaps of the template structure, the photoinitiator or the photo- The gel solution can be gelated by irradiating light having a wavelength equal to or less than a wavelength band. The cell-binding substance may include an Arginyl-glycyl-aspartic acid (RGD) family.

한편, 제작된 틀 구조체에 세포가 부착되기 용이하도록 상기 틀 구조체의 표면에 요철을 형성할 수 있다.On the other hand, it is possible to form concave and convex portions on the surface of the frame structure so that cells are easily attached to the frame structure.

즉, 미세 입자가 함유된 에탄올, IPA (Isopropanol) 또는 아세톤에 상기 틀 구조체를 넣고 소용돌이 발생장치(vortex generator)를 이용하여 상기 틀 구조체의 표면에 요철을 형성하거나, 샌드 블라스터를 이용하여 상기 틀 구조체의 표면에 요철을 형성하거나, 폴리도파민, RGD, 홍합접착단백질 중 어느 하나의 재료로 상기 틀 구조체의 표면을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.That is, the above-mentioned frame structure is put into ethanol, IPA (isopropanol) or acetone containing fine particles and the surface of the frame structure is formed by using a vortex generator, or by using a sandblaster, Or by coating the surface of the frame structure with a material selected from the group consisting of polydodamine, RGD, and mussel adhesive proteins.

타가 세포 이식을 위하여 세포를 내포하는 젤은 기계적 강도가 약하기 때문에 외력에 의해 젤이 파손될 가능성을 배제할 수 없다. 그러나 이는 젤이 직접적으로 외력에 노출되지 않도록 틀 구조체를 젤 외곽에 설치함으로써 해결이 가능하다. 젤을 보호하는 것이 목적인 만큼 틀 구조체는 충분한 기계적 강도를 지닐 수 있도록 설계되어야 하며, 내부에 젤을 채울 수 있는 공간을 지니며, 또한, 체내에 삽입 시 환자가 이물감을 느끼지 않기 위해서는 그 크기는 최대 수 밀리미터 수준으로 작게 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 자유 형상 제작 방식 장비 또는 3차원 프린터를 이용하여 틀 구조체를 제작할 수 있으며, 이하에 도면을 참고하여 보다 상세히 설명한다.The gel containing cells for the crossing cell transplantation can not exclude the possibility of gel breakage due to external force because of its low mechanical strength. However, this can be solved by installing the frame structure on the outside of the gel so that the gel is not directly exposed to external force. For the purpose of protecting the gel, the frame structure should be designed to have sufficient mechanical strength and have a space to fill the gel inside. In addition, in order to prevent the patient from feeling a foreign body when inserted into the body, And can be made as small as several millimeters. In this embodiment, a frame structure can be manufactured using a free-form production equipment or a three-dimensional printer, which will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법에 있어서, 자유 형상 제작 방식 기법을 설명하기 위하여 도시한 도면이고, 도 3은 투영 기반 마이크로 광 조형 기술 장비의 구성도이다.FIG. 2 is a view for explaining a free shape fabrication technique in a method of manufacturing a scaffold for a different cell implant according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram illustrating a structure of a projection-based microstereolithmetic technology equipment .

투영 기반 마이크로 광 조형 기술(projection based Micro-stereolithography, pMSTL)로 명명된 장비는 3차원 프린팅 장비로서, 자유 형상 제작 기법은 도 2에서 보는 바와 같이 3 차원 형상을 2 차원 레이어를 적층하여 만든다. 3차원 프린팅 방식 중에서 광조형 기술은 광경화 수지(Photoplymer)에 빛을 선택적으로 조사(Illumination)하여 수지를 경화시켜 3 차원 형상을 만드는 방식이다.A device called projection based Micro-stereolithography (pMSTL) is a three-dimensional printing apparatus, and a free shape manufacturing technique is a method of laminating a two-dimensional layer of a three-dimensional shape as shown in FIG. Among the three-dimensional printing methods, stereolithography is a method of making a three-dimensional shape by curing a resin by selectively irradiating light to a photopolymer.

본 발명의 일 실시예에 따른 틀 구조체를 제작하는데 쓰인 pMSTL 장비(100)는 이 광조형 기술을 이용한 장비로서, 상기 장비(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 자외선(UV) 램프(110)로부터 나오는 빛을 Digital Micro Mirror(DMD)(120)를 이용하여 선택적으로 광경화 수지에 보냄으로써 2 차원 형상을 만들고, 본 과정을 반복하여 3 차원 구조체를 제작하는 방식을 사용한다. 따라서 라인을 그려서 2 차원 형상을 만든 후 이를 적층함으로서 3 차원 형상을 만드는 방식과 비교할 때 일반적으로 그 제작 속도가 빠르다. 또한 한 번에 2 차원 형상을 만들어 구조체를 만드는 pMSTL 의 특성을 이용하여 다수의 구조체 레이어를 윈도우(130)에 투영하면 한번에 다량의 구조체를 제작할 수 있다. 이와 같은 특성을 이용해 일반적인 광조형 방식과 비교하여 다량의 구조체 제작 시, 제작 시간을 더욱 줄일 수 있게 된다.The pMSTL apparatus 100 used to fabricate a frame structure according to an embodiment of the present invention is an apparatus using the stereolithography technology. The apparatus 100 includes an ultraviolet (UV) lamp 110, Is transmitted to the photocurable resin selectively by using a Digital Micro Mirror (DMD) 120 to form a two-dimensional shape, and the process is repeated to produce a three-dimensional structure. Therefore, compared with the method of drawing a line to form a two-dimensional shape and then forming a three-dimensional shape by stacking the two-dimensional shape, the production speed is generally high. Also, when a plurality of structure layers are projected onto the window 130 by using the characteristics of the pMSTL to construct a structure by forming a two-dimensional shape at a time, a large amount of structures can be manufactured at a time. By using these characteristics, it is possible to further reduce the manufacturing time when a large number of structures are manufactured as compared with the general photo-shaping method.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법에 있어서, 재료를 압출 혹은 분사하는 방식의 3차원 프린터 개념도이다.FIG. 4 is a conceptual diagram of a three-dimensional printer in which a material is extruded or injected in a method of manufacturing a scaffold for tagging cells according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 틀 구조체를 제작하는 방식의 또 다른 실시예로서 재료를 압출 혹은 분사하는 방식이 있으며, 특히 MHDS (Multi Head Deposition System)(200)를 이용할 수 있다. MHDS로 명명된 장비는 재료가 삽입된 여러 개의 헤드를 가지고 있으며, 각각의 헤드는 독립적으로 동작할 수 있다. 이를 통해 틀 제작을 위한 재료를 1번 헤드에 삽입하고, 세포가 포함된 배양액은 2번 헤드, 젤 용액은 3번 헤드에 삽입하여, 2차원 레이어를 적층할 때 각각의 헤드가 작동하여 원하는 위치에 원하는 재료를 압출함으로써 3차원 형상을 제작할 수 있다. 이와 같은 방법을 적용하면 pMSTL을 이용할 때와 달리 별도의 세척 공정이 필요하지 않다.Referring to FIG. 4, there is a method of extruding or injecting a material as another embodiment of a method of manufacturing a frame structure, and in particular, a multi head deposition system (MHDS) 200 can be used. The equipment named as MHDS has several heads with material inserted, and each head can operate independently. Through this, the material for forming the mold is inserted into the head No. 1, the culture liquid containing the cells is inserted into the head No. 2, and the gel solution is inserted into the head No. 3, and when the two-dimensional layer is laminated, A desired material can be extruded into a three-dimensional shape. This method does not require a separate washing process unlike the case of using pMSTL.

조직 공학의 궁극적인 목표는 실제와 비슷한 인체 조직을 제작하여 결손 및 파손된 인체 조직을 대체하는 것으로써, 이를 위해 스캐폴드에 적용되는 재료는 생적합성과 생분해성을 동시에 만족할 필요가 있다. 그러나 본 발명의 실시예에서의 스캐폴드는 타가 세포를 최대한 오래 생존시키는 것이 목적이므로 스캐폴드가 파손되어서는 안 되며, 따라서 생적합성을 지녀야 하지만 생분해성은 낮거나 없는 재료를 이용하는 것이 적절하다.The ultimate goal of tissue engineering is to replace human tissues that are deficient and destroyed by producing human tissue similar to real ones. For this purpose, materials applied to scaffolds must satisfy both biocompatibility and biodegradability. However, since the scaffold in the embodiment of the present invention aims at surviving the other cell as long as possible, the scaffold should not be broken, so it is appropriate to use a material having biocompatibility but low or no biodegradability.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 틀 구조체의 구조를 도시한 (a) 평면도, (b) 측면도, 및 (c) 사시도이다.5 is a plan view (a), a side view (b), and a perspective view (c) of a frame structure according to an embodiment of the present invention.

틀 구조체의 크기는 1.5 mm x 1.5 mm x 1.5mm 정육면체 형태로서, 이는 체내 이식 후 환자가 이물감을 가급적 느끼지 않도록 작은 크기로 만들고자 함과 동시에 틀 구조체 삽입 시 대규모 절개가 필요하지 않도록 직경 3 mm 이상의 수술용 관을 통해서 체내에 삽입될 수 있다. 한편 상기 틀 구조체는 작은 크기임에도 불구하고 젤을 내부에 채우면서도 젤을 보호할 수 있는 강도를 유지할 수 있어야 하므로 도 5와 같은 형상으로 이루어질 수 있다.The size of the frame structure is 1.5 mm x 1.5 mm x 1.5 mm cube shape. It is intended to make the size smaller so that the patient does not feel foreign body as much as possible after the transplantation, and at the same time, It can be inserted into the body through a tube. Meanwhile, since the frame structure is small in size and can maintain the strength to protect the gel while filling the gel therein, the frame structure may have a shape as shown in FIG.

본 실시예의 틀 구조체로 가능한 물질은 여러 가지가 될 수 있으나 생적합성이 있으며 생분해성이 없거나 적은 물질이 유리하다. 일례로 Ormocomp (Ormocomp®, Micro resist technology GmbH, Berlin, Germany)라는 광경화 수지를 사용할 수 있으며, 이는 생적합성이 있으며 생분해성이 없는 것이 특징이다. 따라서 본 실시예에서는 pMSTL을 이용하여 3 차원의 Ormocomp 틀 구조체를 제작할 수 있다.The material of the frame structure of the present embodiment may be various materials, but it is biocompatible and advantageous in that it has little or no biodegradability. For example, a photo-curable resin called Ormocomp (Ormocomp®, Micro-resist technology GmbH, Berlin, Germany) can be used, which is biocompatible and biodegradable. Therefore, in this embodiment, a three-dimensional Ormocomp frame structure can be manufactured using pMSTL.

위와 같이 디자인된 Ormocomp 틀 구조체를 pMSTL 을 이용하여 제작을 하게 되면 제작 후 경화되지 않은 Ormocomp가 경화된 Ormocomp 틀 구조체를 감싸고 있게 되는데, 이를 제거하기 위해 세척 공정이 필요하다. When the Ormocomp mold structure designed as above is manufactured using pMSTL, the non-hardened Ormocomp surrounds the hardened Ormocomp mold structure, and a cleaning process is required to remove it.

세척 공정 중의 구조체 파괴를 막기 위해서 광 조사 시간(Illumination time)을 증대시켜 구조체 강도를 향상시킬 수 있다. 이 때, 과경화(overcuring)가 발생하여 원하는 형상과 실제 제작되는 형상과의 차이가 커지지 않도록, pMSTL 로는 과경화가 발생하는 부위만 국소적으로 짧은 광 조사를 하여 원하는 형상을 만들고, 제작된 Ormocomp 틀 구조체는 전용 세척제 외의 적당한 용매를 이용하여 세척을 한 후 강도 향상을 위해 UV 건을 이용하여 후경화를 하는 방법을 적용할 수 있다.In order to prevent the destruction of the structure during the cleaning process, the intensity of the structure can be improved by increasing the illumination time. At this time, in order to prevent the difference between the desired shape and the actual formed shape from occurring due to overcuring, pMSTL is used to form a desired shape by locally irradiating only the region where overcorrection occurs, The structure may be cleaned by using a suitable solvent other than the exclusive cleaning agent, and post curing may be applied using a UV gun to improve the strength.

상기 틀 구조체의 세척방법으로는 아세톤, 에탄올, IPA 등의 세척 용매를 이용하며, 이 때 소용돌이 발생장치 혹은 초음파 세척기를 이용하여 강력한 난류를 발생시킴으로써 세척 속도를 증대시킬 수 있다.As the cleaning method of the frame structure, a cleaning solvent such as acetone, ethanol, IPA or the like is used. In this case, the cleaning speed can be increased by generating strong turbulence using a vortex generator or an ultrasonic cleaner.

다른 예로, 틀 구조체의 표면 거칠기를 크게 함으로써 세포의 부착성을 향상시킬 수 있는데, 이를 위하여 IPA, 에탄올, 아세톤 등의 용매를 이용한 세척 과정 중에 이들 용매에 미세 입자를 넣고 소용돌이 발생장치 혹은 초음파 세척기를 이용하여 표면에 수 nm 또는 ㎛ 수준의 요철을 줌으로써 세포의 부착성을 향상시킬 수 있다.As another example, by increasing the surface roughness of the mold structure, the adhesion of the cells can be improved. To this end, fine particles are added to the solvent during the cleaning process using a solvent such as IPA, ethanol, or acetone, and a vortex generator or an ultrasonic washing machine It is possible to improve the adhesion of cells by providing irregularities on the surface of the order of several nm or 탆.

또 다른 예로, 세포와의 상호 부착성이 좋은 폴리도파민, RGD, 홍합접착단백질 등의 부착성이 좋은 재료로 틀 구조체의 표면을 코팅 처리할 수 있다.As another example, the surface of the frame structure can be coated with a material having good adhesion, such as polyadopamine, RGD, and mussel adhesive protein having good mutual adhesion with cells.

도 6은 이와 같은 과정을 거쳐 만들어진 Ormocomp 틀 구조체의 모습을 보여준다. 과경화 부위가 적으면서도 Ormocomp 틀 구조체가 그 모습을 유지하고 있는 것을 확인할 수 있다.Fig. 6 shows the structure of the Ormocomp frame structure produced through such a process. It can be seen that the Ormocomp frame structure maintains its shape in spite of the low curing area.

본 발명의 일 실시예에 따른 타가 세포 이식용 스캐폴드는 체내에 이식 시 면역 거부 반응을 억제하는 것이 필요하다. 이를 위해서 상기 스캐폴드는 위에서 언급한 바와 같이 젤을 이용할 수 있다. 젤의 미세 구멍의 크기는 세포 생존에 필요한 산소 및 영양분과 세포로부터 생성되는 노폐물 및 단백질은 통과할 수 있지만 항체 등은 통과할 수 없기 때문이다. 상기 타가 세포 이식용 스캐폴드는 체내에서 오랫동안 타가 세포를 생존시키는 것이 필요하므로 생분해성이 적거나 거의 없는 알지네이트를 이용할 수 있다.The scaffold for transplanting a cell according to an embodiment of the present invention needs to inhibit the immune rejection upon transplantation into the body. For this purpose, the scaffold can use a gel as mentioned above. The size of the micropores in the gel is due to the oxygen and nutrients required for cell survival, the waste products and proteins produced from the cells, but not the antibodies. Since the scaffold for the different cell transplantation needs to survive the tag cells for a long time in the body, alginate with little or no biodegradability can be used.

젤 용액을 젤로 만드는 방법은 여러 종류가 있으나 그 중 칼슘이온 등을 첨가하여 젤을 만드는 이온 가교법, 공유 가교제를 넣어 만드는 공유 가교법을 사용할 수 있다. 그리고 이외에도 세포 가교법이 있는데, 세포 가교법은 Arginyl-glycyl-aspartic acid (RGD)를 알지네이트에 붙이고 RGD와 세포의 수용기(Recptor)가 서로 결합하는 성향을 통해 알지네이트 젤의 강도를 향상시키고, 외력이 가해져 젤이 망가지더라도 RGD 와 세포의 수용기가 다시금 결합하여 젤 상태로 되돌아가는 특성이 있다. 그러나 세포 가교법 자체의 강도는 약한 것으로 알려져 있으므로, 이 때문에 이온 가교법과 함께 사용될 수 있다.There are many ways to make the gel solution into gel. Among them, ion crosslinking method in which a gel is made by adding calcium ion or the like, or a shared crosslinking method in which a shared crosslinking agent is added can be used. In addition, there is a cell cross-linking method. The cell cross-linking method improves the strength of the alginate gel by attaching Arginyl-glycyl-aspartic acid (RGD) to the alginate and binding the RGD and the cell receptor (Recptor) Even if the gel is applied to the gel, the receptor of the RGD and the cell binds again and returns to the gel state. However, since the strength of the cell crosslinking method itself is known to be weak, it can be used together with ion crosslinking.

상기 사용되는 칼슘 이온 종류로는 염화 칼슘, 황산 칼슘, 탄산 칼슘이 있으며, 이 중 염화 칼슘은 젤화(gelation) 속도가 빠른 반면 황산 칼슘, 탄산 칼슘은 젤화 속도가 느리다. 젤화 속도가 빠를 경우 각각의 위치마다 불균일하게 시작된 젤화 반응 때문에 강도 편차가 발생 할 수 있으나, 본 실시예에서 제작되는 젤의 크기는 수 밀리미터 수준으로 작으며 젤을 외력으로부터 보호하는 Ormocomp 틀 구조체가 있기 때문에 강도 편차는 큰 문제가 되지 않을 수 있다.Examples of the calcium ion used include calcium chloride, calcium sulfate and calcium carbonate. Of these, calcium chloride has a high gelation speed while calcium sulfate and calcium carbonate have a slow gelation rate. If the gelation speed is fast, the gelation reaction may start unevenly at each position. However, since the size of the gel produced in this embodiment is as small as several millimeters, there is an Ormocomp structure that protects the gel from external force Therefore, the intensity deviation may not be a big problem.

젤 용액에서 젤의 농도가 높을수록 분해속도가 느리고 미세 구멍의 크기도 작아지기 때문에, 본 실시예에서는 4 % (w/v) 농도의 알지네이트(A0682, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 용액을 세포가 든 배양액과 1 대 1의 비율로 혼합하여 만든 2 % (w/v) 농도의 세포가 함유된 알지네이트(세포/알지네이트) 용액 및 RGD 를 부착한 알지네이트를 이용한 (세포/RGD 알지네이트) 용액을 사용하여 제작한 알지네이트 젤을 예로 들었다.Alginate (A0682, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) at a concentration of 4% (w / v) was used in this example since the degradation rate is slower and the size of the fine pore is smaller as the concentration of the gel in the gel solution is higher. (Cell / alginate) solution containing cells at a concentration of 2% (w / v) made by mixing a 1: 1 solution of the cell / RGD alginate ) Solution was used as the alginate gel.

세포 및 알지네이트를 젤이 된 상태에서 Ormocomp 틀 구조체 내부에 넣는 것은 현실적으로 대단히 어려우므로, 본 실시예에서는 Ormocomp 틀 구조체를 사전에 준비하고 상기 틀 구조체 내부에 세포/(No RGD/RGD)알지네이트 용액을 삽입한 후 칼슘 이온 용액을 투여하여 Ormocomp 틀 구조체 내부에서 젤이 되도록 할 수 있다.It is very difficult to put the cells and alginate into the Ormocomp mold structure in the gel state. Therefore, in this embodiment, the Ormocomp mold structure is prepared in advance and a cell / (No RGD / RGD) alginate solution is inserted After that, the calcium ion solution can be administered to make the gel inside the Ormocomp frame structure.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법에서 틀 구조체와 알지네이트 젤을 결합하는 과정을 도시한 모식도이다.FIG. 7 is a schematic view showing a process of binding a framework structure to an alginate gel in a method for manufacturing a scaffold for tagged cell transplantation according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 우선 Ormocomp 틀 구조체(50)를 에탄올에 넣어 UV에 쬐어 하루 정도 멸균한 후, PBS용액에 넣어 37 ℃ 환경에서 하루 정도 보관한다. 그 후 진공 챔버를 이용하여 구조체 내부에 채워진 PBS 용액들을 제거하는데, 이는 PBS 용액이 Ormocomp 틀 구조체 내부에 남아있을 경우 PBS와 Ormocomp 틀 구조체 간의 표면 장력으로 인해 알지네이트 젤이 Ormocomp 틀 구조체 내부로 침투하지 못하기 때문이다. Ormocomp 틀 구조체 내부가 비워지면 세포/알지네이트 용액을 Ormocomp 틀 구조체에 넣은 후 칼슘 이온 용액을 투여 하여 넣어 20 분 이상 젤화시킨다. 이와 같은 과정을 거치면 세포/알지네이트 젤이 Ormocomp 틀 구조체 내부에 생성되게 된다. 그리고 이렇게 만들어진 세포, 알지네이트 젤, Ormocomp 구조체의 조합이 타가 세포 이식용 스캐폴드가 된다. Referring to FIG. 7, the Ormocomp mold structure 50 is put in ethanol, UV sterilized for a day, and stored in a PBS solution at 37 ° C for one day. Thereafter, the PBS solution filled inside the structure is removed by using a vacuum chamber. This is because if the PBS solution remains inside the Ormocomp framework, the alginate gel does not penetrate into the Ormocomp framework due to the surface tension between the PBS and the Ormocomp framework. . If the inside of the Ormocomp frame structure is empty, insert the cell / alginate solution into the Ormocomp frame structure, add calcium ion solution, and gel over 20 minutes. After this process, the cell / alginate gel is formed inside the Ormocomp frame structure. And the combination of the cell, alginate gel, and Ormocomp structure made this way becomes a scaffold for other cell transplantation.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법에 의해 제작된 스캐폴드에 부착 의존성 세포를 주입하였을 때 스캐폴드 내부에서의 세포 거동을 나타낸 이미지이다.FIG. 8 is an image showing cell behavior in a scaffold when anchorage-dependent cells are injected into a scaffold fabricated by a method for manufacturing a scaffold for a tagged cell implant according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 실제 세포를 상기 스캐폴드에 주입하였을 때 세포가 대략 2달 동안 큰 문제 없이 생존할 수 있고, 특히 부착의존성 세포이기 때문에 틀 구조체 쪽으로 세포가 이동하면서 점차 증식해 나가는 모습을 볼 수 있다.Referring to FIG. 8, when the actual cells are injected into the scaffold, the cells can survive for about two months without significant problems. In particular, since cells are adhesion-dependent cells, .

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법에 의해 제작된 스캐폴드에 도파민 분비 세포를 주입하였을 때 스캐폴드에서부터 방출되는 도파민의 농도 추이를 나타낸 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing the concentration profile of dopamine released from a scaffold when dopamine-releasing cells are injected into a scaffold fabricated by a method for manufacturing a scaffold for a tagged cell implant according to an embodiment of the present invention.

도 9는 도파민 분비 세포를 상기 스캐폴드에 주입하였을 때 세포가 생존하면서 생산해내는 도파민이 스캐폴드 내부로 잘 방출되는 결과를 보여주고 있다. 특히 틀 구조체 없이 주입된 세포에 비해 스캐폴드의 경우에 세포 수 등 다른 변수가 동일함에도 불구하고, 도파민 분비량이 더 높은 것으로 나타났다. 이를 통해 틀 구조체가 기계적 강도를 높여주는 기본적인 기능 뿐 아니라, 세포가 부착하여 자랄 수 있는 장소(site)를 제공하여 줌으로써 기본적인 하이드로젤 기반의 DDS보다 더 세포 기능 향상에 도움이 된다는 것을 확인할 수 있다.FIG. 9 shows that when dopamine-releasing cells are injected into the scaffold, the dopamine produced by the survival of the cells is released well into the scaffold. Especially, in the case of scaffolds, dopamine secretion was higher than other cells injected without frame structure, even though other variables such as cell number were the same. It can be seen that the frame structure helps to improve the cell function more than the basic hydrogel-based DDS by providing not only the basic function of increasing the mechanical strength but also the site where cells can grow and attach.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.

Claims (17)

유-무기 수지를 이용하여 틀 구조체를 제작하는 단계;
젤 용액을 세포가 포함된 배양액과 함께 상기 틀 구조체에 주입하는 단계;
상기 세포가 함유된 젤 용액을 상기 틀 구조체 내부에서 젤화 시키는 단계;
를 포함하는 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법.
Fabricating a frame structure using an organic-inorganic resin;
Injecting the gel solution into the mold structure together with the culture solution containing the cells;
Gelling the gel solution containing the cells in the mold structure;
≪ / RTI > wherein said scaffold is a scaffold.
제 1 항에 있어서,
상기 틀 구조체를 제작하는 단계는,
재료를 압출 또는 분사하여 3차원 형상을 만드는 3차원 프린팅 기술을 이용하여 상기 유-무기 수지 층을 적층하여 제작하는 것을 포함하는 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of fabricating the mold structure comprises:
Inorganic resin layer by using a three-dimensional printing technique for forming a three-dimensional shape by extruding or injecting a material.
제 1 항에 있어서,
상기 젤 용액을 세포가 포함된 배양액과 함께 상기 틀 구조체에 주입하는 단계는,
상기 틀 구조체의 틈 사이에 상기 세포가 포함된 배양액과 혼합된 젤 용액을 분사하거나, 상기 세포가 포함된 배양액을 상기 틀 구조체에 분사한 후 상기 젤 용액을 분사하거나, 상기 젤 용액을 분사한 후 상기 세포가 포함된 배양액을 분사하는 것을 선택적으로 포함하는 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of injecting the gel solution into the mold structure together with the culture medium containing the cells may include:
Injecting a gel solution mixed with a culture solution containing the cells between the gaps of the frame structure, spraying the culture solution containing the cells onto the frame structure, spraying the gel solution, spraying the gel solution And optionally injecting a culture medium containing the cells.
제 1 항에 있어서,
상기 세포가 함유된 젤 용액을 상기 틀 구조체 내부에서 젤화 시키는 단계는,
상기 젤 용액에 경화제를 분사하여 젤화 시키는 것을 포함하는 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of gelling the gel solution containing the cells in the mold structure comprises:
And injecting a curing agent into the gel solution to cause gelation.
제 4 항에 있어서,
상기 경화제는 이온 결합 용액을 포함하는 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the curing agent comprises an ion-binding solution.
제 5 항에 있어서,
상기 이온 결합 용액은, 염화 칼슘 이온 용액, 황산 칼슘 이온 용액, 및 탄산 칼슘 이온 용액 중 어느 하나를 포함하는 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the ion-binding solution comprises any one of a calcium chloride ion solution, a calcium sulfate ion solution, and a calcium carbonate ion solution.
제 1 항에 있어서,
상기 세포가 함유된 젤 용액을 상기 틀 구조체 내부에서 젤화 시키는 단계는,
상기 젤 용액에 광 개시제(photo initiator), 모노머(monomer) 또는 폴리머(polymer)를 삽입하거나, 상기 젤 용액의 젤 물질에 세포 결합이 가능한 물질을 부착하거나, 광경화성 젤을 사용하고,
상기 틀 구조체의 틈 사이에 상기 세포가 함유된 상기 젤 용액이 주입된 상태에서 상기 광 개시제 또는 상기 광경화성젤이 반응하는 파장대 이하 파장의 빛을 조사하여 상기 젤 용액을 젤화 시키는 것을 포함하는 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of gelling the gel solution containing the cells in the mold structure comprises:
A photo initiator, a monomer or a polymer is inserted into the gel solution, a substance capable of cell binding is attached to the gel material of the gel solution, a photo-curable gel is used,
Irradiating light of a wavelength shorter than a wavelength range at which the photoinitiator or the photo-curable gel is reacted in a state where the gel solution containing the cells is injected between gaps of the mold structure to gellify the gel solution, A method for manufacturing a scaffold for implantation.
제 7 항에 있어서,
상기 세포 결합이 가능한 물질은 RGD(Arginyl-glycyl-aspartic acid) 계열을 포함하는 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the cell binding-capable material comprises Arginyl-glycyl-aspartic acid (RGD) -based material.
제 1 항에 있어서,
상기 유-무기 수지는 광경화형 유-무기 수지이고,
상기 틀 구조체를 제작하는 단계는,
투영 기반 마이크로 광조형 기술 장비를 이용하여 2차원 레이어를 적층하여 3차원 형상의 상기 틀 구조체를 제작하는 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the organic-inorganic resin is a photo-curable organic-inorganic resin,
Wherein the step of fabricating the mold structure comprises:
A method for fabricating a scaffold for other cell implantation in which a two-dimensional layer is laminated using a projection-based microstereolithography equipment to produce the frame structure of a three-dimensional shape.
제 1 항에 있어서,
미세 입자가 함유된 에탄올, IPA (Isopropanol) 또는 아세톤에 상기 틀 구조체를 넣고 소용돌이 발생장치(vortex generator)를 이용하여 상기 틀 구조체의 표면에 요철을 형성하는 단계를 더 포함하는 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of forming a concave / convex pattern on the surface of the frame structure using a vortex generator by adding the frame structure to ethanol, IPA (isopropanol) or acetone containing fine particles, Gt;
제 1 항에 있어서,
샌드 블라스터를 이용하여 상기 틀 구조체의 표면에 요철을 형성하는 단계를 더 포함하는 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법.
The method according to claim 1,
Forming a concavo-convex pattern on the surface of the frame structure using a sandblaster.
제 1 항에 있어서,
폴리도파민, RGD, 홍합접착단백질 중 어느 하나의 재료로 상기 틀 구조체의 표면을 코팅하는 단계를 더 포함하는 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the surface of the frame structure is coated with a material selected from the group consisting of polydodamine, RGD, and mussel adhesive proteins.
제 1 항에 있어서,
상기 틀 구조체를 세척하는 단계를 더 포함하는 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of washing the mold structure.
제 13 항에 있어서,
상기 틀 구조체를 세척하는 단계는,
상기 틀 구조체를 아세톤 또는 에탄올에 넣은 다음 IPA(Isopropanol), 에탄올 또는 물 중 어느 하나에 담근 상태에서 자외선에 노출시켜 후경화하는 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the cleaning of the mold structure comprises:
Wherein the frame structure is immersed in any one of IPA (isopropanol), ethanol, or water, followed by exposure to ultraviolet light to cure the scaffold.
제 13 항에 있어서,
상기 틀 구조체를 세척하는 단계는,
상기 틀 구조체를 에탄올, IPA(Isopropanol) 또는 아세톤에 넣고 소용돌이 발생장치(vortex generator) 또는 초음파 세척기를 이용하는 것을 포함하는 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the cleaning of the mold structure comprises:
Wherein the frame structure is placed in ethanol, IPA (isopropanol) or acetone, and a vortex generator or an ultrasonic washing machine is used.
제 1 항에 있어서,
상기 젤 용액을 세포가 포함된 배양액과 함께 상기 틀 구조체에 주입하는 단계는,
4% (w/v) 농도의 알지네이트젤 용액을 세포가 든 배양액과 1 대 1의 비율로 혼합하여 만든 2% (w/v) 농도의 세포가 함유된 알지네이트젤 용액을 제공하는 것을 포함하는 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of injecting the gel solution into the mold structure together with the culture medium containing the cells may include:
And providing an alginate gel solution containing cells at a concentration of 2% (w / v) made by mixing the alginate gel solution at a concentration of 4% (w / v) with the culture solution containing the cells at a ratio of 1: A method for manufacturing a scaffold for cell implantation.
제 16 항에 있어서,
상기 젤 용액은 RGD (Arginyl-glycyl-aspartic acid)를 부착한 젤 용액인 타가 세포 이식용 스캐폴드 제조방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the gel solution is a gel solution with Arginyl-glycyl-aspartic acid (RGD) attached thereto.
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