KR20160016687A - Transplantable graphene-nanofibrous scaffold applied to brain disease, and photoacoustic imaging for tracking the same - Google Patents

Transplantable graphene-nanofibrous scaffold applied to brain disease, and photoacoustic imaging for tracking the same Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a brain disease application technology using a graphene-nanofiber support for transplant and a photo-acoustic image technology for tracking a graphene-nanofiber support in vivo. A support for culturing cells comprises: graphene; and nanofibers coming into contact with the graphene.

Description

이식용 그래핀-나노 파이버 지지체 뇌질환 응용기술 및 상기 그래핀 나노 파이버 지지체 추적용 광음향 영상 기술 {TRANSPLANTABLE GRAPHENE-NANOFIBROUS SCAFFOLD APPLIED TO BRAIN DISEASE, AND PHOTOACOUSTIC IMAGING FOR TRACKING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to graphene-nanofiber scaffold for transplantation, and to photonic-acoustical imaging technology for tracking the graphene nanofiber scaffold. [0002]

본원은, 이식용 그래핀-나노 파이버 지지체를 이용한 뇌손상 모델 응용 기술 및 상기 그래핀-나노 파이버 지지체 생체 추적용 광음향 영상 기술에 관한 것이다.
The present invention relates to a brain injury model application technique using a grafting-nanofiber support for implantation, and a photoacoustic imaging technique for biopsy of the graphene-nanofiber support.

탄소 원자들로 구성된 저차원 나노물질로는 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene), 및 흑연(graphite) 등이 존재한다. 즉, 탄소 원자들이 6 각형 모양의 배열을 이루면서 공 모양의 구조를 이루는 풀러렌, 원 기둥 구조의 탄소나노튜브, 탄소 원자의 한 층으로 배열되어 있는 그래핀, 3 차원으로 쌓인 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, they are divided into fullerenes having a hexagonal arrangement of carbon atoms, spherical carbon nanotubes, graphene arranged as one layer of carbon atoms, and graphite stacked in three dimensions. 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 뇌의 손상시 이를 대체하고 치료하기 위하여 지지체가 사용되는데, 식물 및 동물 자원에서 얻어지는 지지체는 생체적합성이 뛰어나고 생분해성이 있을 뿐만 아니라 친수성을 보여 소수성을 나타내는 합성 지지체에 비해 세포의 부착성이 높지만, 기계적인 특성은 합성 지지체에 비하여 떨어진다. The support obtained from plant and animal resources is biocompatible and biodegradable as well as hydrophilic because of its adherence to the hydrophobic synthetic support as compared to the hydrophobic support. High, but mechanical properties are lower than synthetic supports.

최근에는 뇌 형성 단백질을 발현시키거나 줄기세포의 뇌 세포로의 분화를 촉진시키는 치료방법도 연구되고 있다. 특히, 생화학 기작을 일으키는 합성 분자나 바이오 분자들을 포함하고, 효과적인 뇌 세포 재생 및 증식을 가능하게 하는 3D 세포배양 구조를 지닌 인공 뇌에 대한 연구가 진행되고 있다. 따라서 인체에 무해한 지지체 성분이 요구되는데, 이때 탄소 원자로 구성된 탄소나노튜브, 그래핀 등의 물질이 그러한 지지체 성분으로 기대될 수 있다.In recent years, therapeutic methods for expressing brain forming proteins or promoting the differentiation of stem cells into brain cells have been studied. Particularly, studies on artificial brain having a 3D cell culture structure including synthetic molecules and biomolecules that cause biochemical mechanisms and enabling effective brain cell regeneration and proliferation are underway. 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.Stem cells are the cells that constitute biological tissues. They are cells that can differentiate into various cells. They are the cells that can be obtained from different tissues of the embryo, fetus, and adult, Undifferentiated cells are collectively called. Unlike the differentiated cells in which the cell division is stopped, the stem cells are characterized by being capable of self-renewal to the same cells as themselves by cell division. In addition, when the differentiation stimulus is given by the culture environment, And a stem cell can differentiate into various types of cells.

특히, 각종 질환의 치료에 있어서 가장 많은 관심을 받고 있는 것이 이러한 줄기세포를 이용한 세포치료제이다. 한편, 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. On the other hand, in order for the transplanted stem cells to be effective in the treatment of diseases, at least two requirements must be met. 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)와 같은 물질이 특정 세포로의 분화를 유도할 수 있음이 밝혀진 바 있다. 또한, 손상된 부위로의 직접적인 줄기세포 이식은 여러가지 요인에 의해 그곳에서 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. However, current stem cell differentiation techniques have difficulty in genetically differentiating stem cells into desired cells. In order to solve this problem, it is important to find extracellular factors affecting the differentiation of stem cells into specific cells. Most of the signals related thereto are not yet known. However, platelet growth factor (PDGF), epithelial growth factor ), And retinoic acid have been found to induce differentiation into specific cells. In addition, direct stem cell transplantation to the injured site is washed there without being networked by a number of 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 studies such as "Method for modifying the surface of a polymer scaffold for stem cell transplantation using a depleted extracellular matrix [Korean Published Patent Application No. 2010-0114815] ".

그러나, 줄기세포를 뇌, 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 공극 간 상호연결성(interconnectivity)을 높여 세포가 쉽게 지지체 내부로 침투 가능하며 영양분 순환이나 산소 공급을 원활히 하는 특징을 가져야 한다.However, in order to use stem cells for the treatment of damage of brain, cartilage, etc., it is further required that high purity of desired cells and ease of clinical application are required. 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 has been a study of scaffolds for three-dimensional culture of stem cells. Such scaffolds have been shown to increase pore size, porosity, and interconnectivity of pores, allowing cells to easily penetrate into the scaffold And should be characterized by facilitating nutrient circulation and oxygen supply.

이에 따라 다양한 임의형상제작기술(solid freeform fabrication)을 이용한 장비가 개발되고 있는데, 그 대표적인 예로는 stereolithography(SLA) 방법, selective laser sintering(SLS) 방법, fused deposition modeling(FDM) 방법, 3D printing(3DP) 방법, 및 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, equipment using solid freeform fabrication has been developed. Typical examples thereof include stereolithography (SLA), selective laser sintering (SLS), fused deposition modeling (FDM), 3D printing ) Method, and 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, 이식용 그래핀-나노 파이버 지지체를 이용한 뇌손상 모델 응용 기술 및 상기 그래핀-나노 파이버 지지체 생체 추적용 광음향 영상 기술을 제공하고자 한다.The present invention provides a brain injury model application technique using a grafting-nanofiber support for grafting and a photoacoustic imaging technique for biopsy of the graft-nanofiber support.

그러나, 본원이 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 및 상기 그래핀과 결합된 나노 파이버를 포함하는, 세포 배양용 지지체를 제공한다.A first aspect of the present invention provides a support for cell culture comprising graphene and nanofibers bonded with the graphene.

본원의 제 2 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 그래핀과 결합된 나노 파이버 지지체를 포함하는 그래핀-나노 파이버 지지체를 포함하는 세포 배양용 지지체 상에서 줄기세포를 배양하는 것을 포함하는, 줄기세포의 배양 방법을 제공한다.A second aspect of the present invention provides a method for producing stem cells comprising culturing stem cells on a cell culture support comprising a graphene-nanofiber support comprising a nanofiber support in combination with graphene according to the first aspect of the present invention, .

본원의 제 3 측면은, 본원의 제 2 측면의 배양 방법에 의하여 그래핀-나노 파이버 지지체 상에서 배양된, 줄기세포를 제공한다.A third aspect of the present invention provides a stem cell cultured on a graphene-nanofiber support by the method of cultivation of the second aspect of the present application.

본원의 제 4 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 그래핀과 결합된 나노 파이버 지지체를 포함하는 그래핀-나노 파이버 지지체 상에 지지된 세포를 포함하는, 뇌 질환의 치료를 위한 세포 치료용 조성물을 제공한다.A fourth aspect of the invention is a cell therapy composition for treating brain diseases comprising cells supported on a graphene-nanofiber support comprising a nanofiber support coupled with graphene according to the first aspect of the present application .

본원의 제 5 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 그래핀과 결합된 나노 파이버 지지체를 포함하는 그래핀-나노 파이버 지지체 상에 지지된 세포를 포함하는 세포 치료용 조성물을 동물에게 투여하는 단계; 루시페라아제에 의해 상기 세포를 추적하는 단계; 및, 광음향 단층 촬영에 의해 상기 그래핀-나노 파이버 지지체를 추적하는 것을 포함하는, 그래핀-나노 파이버 지지체 추적용 광음향 영상 기술을 제공한다.
According to a fifth aspect of the invention, there is provided a method of treating cancer comprising administering to a animal a composition for cell therapy comprising cells supported on a graphene-nanofiber support comprising a nanofiber support coupled with graphene according to the first aspect of the present invention; Tracking said cells by luciferase; And tracking the graphene-nanofiber support by photoacoustic tomography. The present invention also provides a photoacoustic imaging technique for tracking graphene-nanofiber scaffolds.

본원의 일 구현예에 의하면, 그래핀-나노 파이버 지지체는 층상(layer by layer) 구조로 되어 있어, 뇌와 구조 및 기계적 강도가 매우 유사한 형태를 나타내기 때문에, 뇌손상 치료 응용에 적합하다. 또한, 그래핀 옥사이드(GO)는 친수성을 나타내기 때문에, 분산성이 다른 탄소 기반 물질에 비해 우수하고, 콜로이드성의 안정성이 우수하여 다루기가 용이하다. 또한, 세로 탄성 계수(young’s modulus)가 약 0.5 Tpa 내지 약 1 Tpa 정도로 높고, 세포의 생착뿐만 아니라 분화 촉진 효과 또한 가지고 있으며, 이를 이용하여 줄기세포의 배양에 활용 가능하고, 손상된 신경 조직의 회복이 가속화되는 효과를 달성할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the graphene-nanofiber support has a layer-by-layer structure, and has a structure and mechanical strength very similar to those of the brain. Furthermore, since graphene oxide (GO) exhibits hydrophilicity, it has superior dispersibility to carbon-based materials having different dispersibility and is excellent in stability of colloidal property and is easy to handle. In addition, the Young's modulus is about 0.5 Tpa to about 1 Tpa, and it has not only the cell adhesion but also the differentiation promoting effect, and it can be utilized for the cultivation of stem cells, An accelerated effect can be achieved.

본원의 일 구현예에 있어서, 박테리아 셀룰로오스(bacteria cellulose, BC)는, 세포 배양의 토대 물질(scaffold)로서 사용되었던 것으로서, 높은 장력을 가지기 때문에 뇌 배양의 지지체(scaffold)로 이용하며, 직접 뇌에 이식이 가능하여 상용화가 가능하다. 또한, 상기 BC는 생산이 용이하고, 순도가 높아 유독성이 낮으며, 생물학적 적합성이 높아, 생체 내에 이식해도 거부 반응 및 면역 반응이 적게 나타나기 때문에, 실제 이식에 사용되고 있다. 더불어, 상기 BC는 박테리아에게서 생성된 물질이기 때문에, 원래의 세포외기질과 흡사하여 추가적인 화학적 수정을 거치지 않고 세포의 생착에 이용할 수 있다.In one embodiment herein, bacterial cellulose (BC), which has been used as a scaffold for cell culture, is used as a scaffold for brain cultures because of its high tensions, Transplantation is possible and commercialization is possible. In addition, BC is easy to produce, low in toxicity due to high purity, high in biological suitability, and is used in actual transplantation because transplantation in vivo shows less rejection and immune response. In addition, since BC is a substance produced by bacteria, it is similar to the original extracellular matrix and can be used for cell engraftment without additional chemical modification.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 GO와 BC를 결합한 GO-BC를 사용함으로써 BC의 구조가 세포내 미세환경과 유사하여 일차적인 세포의 생착을 높이고, 다음 단계로 GO에 의해 세포의 분화를 촉진시킬 수 있다. 또한, 상기 GO-BC의 세로 탄성 계수가 뇌의 세로 탄성 계수와 매우 유사하기 때문에, 신경 세포 생착 연구에 응용이 가능하며, 상기 GO와 BC 모두 면역 반응을 일으키지 않기 때문에, 다른 중합체에 비해 생체 내 적합성이 더 높다. 더불어, 상기 GO-BC의 사용 용도에 따라 BC 또는 GO에 변형 및/또는 화합물을 첨가함으로써 목표로 하는 세포의 생착에 맞게 적합한 변형을 가하기가 용이하다. 특히, 그래핀과 하이브리드시킨 셀룰로오스 형태의 나노 파이버 물질은, 천연 단백질로 코팅이 되어 있어, 다른 세포외 기질(extracellular matrix)의 코팅이 필요하지 않다.In one embodiment of the present invention, by using GO-BC, which combines GO and BC, the structure of BC is similar to the intracellular microenvironment, thereby enhancing primary cell adhesion and promoting cell differentiation by GO . Since the longitudinal elastic modulus of the GO-BC is very similar to that of the brain, it can be applied to nerve cell engraftment studies. Since the GO and BC do not cause an immune response, More conformance. In addition, depending on the intended use of the GO-BC, it is easy to add a modification and / or a compound to BC or GO, thereby suitably adapting to the targeted cell adhesion. In particular, nanofiber materials in the form of cellulose, which hybridize with graphene, are coated with natural proteins and do not require coating of other extracellular matrix.

본원의 일 구현예에 따른 광음향 단층 촬영은 타 영상법에 비해, 조직의 깊은 부분까지 영상 촬영이 가능하며, 초음파와 결합한 영상을 보여줌으로써, 기존의 초음파가 가지는 장점을 병합한 영상기술이다. 상기 광음향 단층 촬영은, 루시페라아제를 통해 세포 추적만 가능했던 종래 기술과는 달리, 루시페라아제를 통한 세포 추적 및 이식된 지지체의 동시 추적이 가능하다. 또한, 상기 광음향 단층 촬영을 이용하여 그래핀-나노 파이버 지지체를 날짜에 따라 추적할 수 있어, 향후 조영제로서의 활용 가능성이 높다.
The photoacoustic tomography according to one embodiment of the present invention is an image technology that combines the advantages of the existing ultrasonic wave by displaying the image combined with the ultrasound wave, which is capable of imaging up to the deep part of the tissue, as compared with the other image method. The photoacoustic tomography allows cell tracking through luciferase and simultaneous tracking of the grafted support, unlike the prior art, which was only capable of cell tracing through luciferase. In addition, since the graphene-nanofiber scaffold can be traced according to the date by using the photoacoustic tomography, it is highly likely to be used as a contrast agent in the future.

도 1은 본원의 일 실시예에 있어서, 상이한 그래핀 옥사이드의 농도에 따른 광음향 단층 초음파 이미지이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 있어서, 그래핀 옥사이드 농도에 따른 광음향 신호 세기를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 있어서, GO-BC 지지체를 포함하는 세포, BC를 포함하는 세포, 및 지지체-없는 세포가 피하에 이식된 마우스의 생체 발광 이미지이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 있어서, GO-BC 지지체를 포함하는 세포, BC를 포함하는 세포, 및 지지체-없는 세포가 이식된 마우스의 광음향 이미지이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 있어서, GO-BC 지지체를 포함하는 세포가 뇌손상 부위에 이식된 마우스의 생체 발광 이미지이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 있어서, 네스틴, 200 배의 Tuj-1, 및 800 배의 Tuj-1 항체 면역 염색 이미지이다.
도 7의 (a) 내지 (f)는 본원의 일 실시예에 있어서, 마우스에 삽입된 세포 배양용 지지체의 광음향 신호를 나타낸 것이다.
도 8의 (a) 내지 (c)는 본원의 일 실시예에 있어서, 각각 세포, BC-세포, GO-BC/세포 복합체가 이식된 마우스의 면역 염색 이미지이다.
1 is a photoacoustic tomography ultrasound image according to the concentration of different graphene oxide in one embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the intensity of photoacoustic signals according to graphene oxide concentration in one embodiment of the present invention.
Figure 3 is a bioluminescent image of a subcutaneously implanted mouse, a cell comprising BC, and a supporter-free cell, comprising GO-BC support in one embodiment of the invention.
Figure 4 is a photoacoustic image of a mouse, a cell comprising BC, and a cell bearing a GO-BC support, and a mouse without a support-less cell, in one embodiment of the present invention.
Figure 5 is a bioluminescent image of a mouse in which the cells comprising the GO-BC support are implanted in the brain injury site, in one embodiment of the present invention.
Figure 6 is a nestin, 200-fold Tuj-1, and 800-fold Tuj-1 antibody immunostaining image, in one embodiment of the invention.
7 (a) to (f) show photoacoustic signals of a cell culture support inserted into a mouse according to one embodiment of the present invention.
8 (a) to 8 (c) are immunostained images of mice transplanted with cells, BC-cells and GO-BC / cell complexes, respectively, in one embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 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. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings 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. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.

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, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~ 를 위한 단계”를 의미하지 않는다.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. The terms " about ", " substantially ", etc. used to the extent that they are used throughout the specification are intended to be taken to mean the approximation of the manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure. The word " step (or step) " or " step " used to the extent that it is used throughout the specification does not mean " step for.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합(들)”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 this specification, the term " combination (s) thereof " included in the expression of the machine form means a mixture or combination of one or more elements selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the form of a marker, Quot; means at least one selected from the group consisting of the above-mentioned elements.

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".

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.
Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments and examples and drawings.

본원의 제 1 측면은, 그래핀 및 상기 그래핀과 결합된 나노 파이버를 포함하는, 세포 배양용 지지체를 제공한다.A first aspect of the present invention provides a support for cell culture comprising graphene and nanofibers bonded with the graphene.

본원의 일 구현예에 있어서, 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 뇌 손상시 지지체로서 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀은 화학기상증착법(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. In one embodiment of the present invention, 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 surface defect with a thickness of one atom and can be used as a support for tissue or brain damage since it is not harmful to the living body. 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.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그래핀은 크기 대비 넓은 표면적을 지님으로써 고용량의 약물을 탑재할 수 있고, 세포 내로 효율적인 약물 전달 및 광열치료 소재로서 활용이 가능하며, 세포 및 실험 동물에 미치는 독성이 낮으며, 신경전구세포 및 신경줄기세포의 분화를 촉진할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the graphene has a large surface area relative to its size, which can mount a high-capacity drug, and can be utilized as an effective drug delivery and photo-thermal treatment material in a cell. And may promote, but not limited to, differentiation of neural progenitor cells and neural stem cells.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그래핀은 그래핀, 산화그래핀, 및 환원산화그래핀을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the graphene may include, but is not limited to, graphene, oxidized graphene, and reduced oxidized graphene.

본원의 일 구현예에 있어서, 그래핀과 결합된 나노 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체(그래핀-나노 파이버 지지체)는 3 차원 형태의 지지체로서, 세포의 침투가 유리하고 세포 흡착에 용이한 3 차원 네트워크 구조를 형성할 수 있으며, 생체 이식시에도 다루기 편리한 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the cell culture support (graphene-nanofiber support) comprising nanofibers bonded with graphene is a three-dimensional support, which is advantageous for cell infiltration and easy to adsorb cells Dimensional network structure, and may include, but not limited to, those which are handy at the time of transplantation.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 나노 파이버는 셀룰로오스를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the nanofibers may include, but are not limited to, cellulose.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 세포 배양용 지지체는, 그래핀과 박테리아 셀룰로오스(bacteria cellulose, BC)가 결합된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the support for cell culture may include, but is not limited to, a combination of graphene and bacterial cellulose (BC).

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 BC는 세포 배양의 토대 물질(scaffold)로서 사용되는 것으로서, 사용 용도에 따라 화합물 및/또는 단백질 첨가를 한 후, 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 BC에 인산화 반응을 시킬 경우, 골아세포(osteoblast)의 배양이 가능하고, 상기 BC에 황산화 처리를 수행할 경우, 열에 대한 저항성이 강화되고, 상기 BC에 알칼리 처리를 할 경우, 셀룰라아제에 의한 분해 억제 효과를 달성할 수 있으며, 상기 BC에 단백질로서 RGD 펩타이드 처리를 할 경우, 혈관 내피세포에 대한 생착 능력이 강화될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the BC is used as a scaffold for cell culture. The BC may be used after the addition of the compound and / or protein according to the intended use, but may not be limited thereto. For example, when the BC is phosphorylated, it is possible to cultivate osteoblasts. When the BC is subjected to the sulfation treatment, heat resistance is enhanced. When the BC is subjected to the alkali treatment , And can inhibit the degradation by cellulase. When RGD peptide is treated as a protein in BC, the ability to engage vascular endothelial cells may be strengthened, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 BC는 세포의 미세 환경(cellular microenvironmental) 구조와 흡사하여 세포의 생착률을 높이고, 그래핀으로의 분화를 촉진시킬 수 있다. In one embodiment of the present invention, the BC may be similar to a cellular microenvironmental structure of a cell to increase the engraftment of cells and promote differentiation into graphene.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 BC에 포함되는 필러(filler)의 양 및/또는 종류를 조절하여 그래핀 옥사이드-박테리아 셀룰로오스(GO-BC)의 구조 및/또는 특성 조절이 가능하다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 GO-BC는 친수성 셀룰로오스로 이루어져 있지만, 구조적 형태로 인해, 소수성 물질도 담지할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the structure and / or properties of graphene oxide-bacterial cellulose (GO-BC) can be controlled by controlling the amount and / or type of filler contained in the BC. In one embodiment of the present invention, the GO-BC is made of hydrophilic cellulose, but due to its structural form it can also carry hydrophobic materials.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그래핀-나노 파이버 지지체는, 아가로스겔(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 그래핀이 복합체를 이루어 3 차원 지지체를 형성한 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the graphene-nanofiber support may be selected from the group consisting of agarose gel, pH (hydrophilic) 2-hydroxyethyl methacrylate) polymer hydrogel, PLGA but are not limited to, nanofibers including poly (glycolic acid), PGA (poly (glycolic acid)], PCL (polycaprolactone), and the like, .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그래핀-나노 파이버 지지체는 층상(layer by layer) 구조로 되어 있어, 뇌와 구조 및 기계적 강도가 매우 유사한 형태를 나타내기 때문에, 뇌손상 치료 응용에 적합하다.In one embodiment of the present invention, the graphene-nanofiber support has a layer-by-layer structure, and has a structure and mechanical strength very similar to that of the brain.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그래핀-나노 파이버 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.In one embodiment of the invention, the graphene-nanofibrous support comprises 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.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 세포 배양용 지지체의 구조, 형태, 크기, 또는 상기 세포 배양용 지지체의 크기가 조절됨으로 인해 줄기세포의 흡착 특성이 조절될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 흡착 특성은, 예를 들어, 세포 흡착 면적, 상기 세포 배양용 지지체에서 세포 면에 존재하는 결합 수용체와의 결합 특성, 또는 세포외기질(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.In one embodiment of the present invention, the structure, shape, size, or size of the cell culture support may be adjusted to control the adsorption characteristics of stem cells, but the present invention is not limited thereto. The adsorption characteristics may include, for example, a cell adsorption area, a binding property with a binding receptor present on the cell surface in the cell culture support, or a binding property with an extracellular matrix (ECM) But may not be limited. 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-나노 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-나노 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-나노 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 comprising the graphene-nanofiber may be a stem cell cultured in vivo, wherein the grafted stem cells are differentiated from the grafted tissue and networked with surrounding cells, But may not be limited to, those which exhibit very good support properties in curing. For example, the support for cell culture containing the graphene-nanofibers is excellent in adhesion to cells, thereby improving cell density and enhancing cohesion between cells, But are not limited thereto. For example, the characteristics of the graphene-nanofiber contributes to forming a network with grafted tissues so that the grafted stem cells can perform their functions sufficiently at the graft site, and to suppress the washing phenomenon at the graft site But are not 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, 배아 줄기세포에 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 may be self-replicating as embryonic, fetal, or adult stem cells, but have a limited ability to differentiate from embryonic stem cells so that they can differentiate into 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 능력 및 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 adult stem cells may be hematopoietic stem cells, neural stem cells, or mesenchymal stem cells, . For example, the hematopoietic stem cells may have the ability to produce 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. 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 2 측면은, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 그래핀과 결합된 나노 파이버 지지체를 포함하는 그래핀-나노 파이버 지지체를 포함하는 세포 배양용 지지체 상에서 줄기세포를 배양하는 것을 포함하는, 줄기세포의 배양 방법을 제공한다. 본원의 제 2 측면은 본원의 제 1 측면에 따른 세포 배양용 지지체 상에서 줄기세포를 배양하는 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.A second aspect of the present application provides a method for producing stem cells, comprising culturing stem cells on a cell culture support comprising a graphene-nanofiber support comprising a nanofiber support coupled with graphene according to the first aspect of the present invention, Thereby providing a method of culturing the cells. The second aspect of the present invention relates to a method for culturing stem cells on a cell culture support according to the first aspect of the present invention, and a detailed description thereof is omitted for the parts overlapping with the first aspect of the present application. However, The description of the aspects may be applied equally to the second aspect of the present invention even if the description thereof is omitted.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포는 생물 조직을 구성하는 다양한 세포들로 분화할 수 있는 가능성을 가진 세포로서, 배아, 태아, 또는 성체의 각 조직에서 수득할 수 있는 세포로 분화하기 전 단계의 미분화 세포들을 총칭하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the stem cell is a cell capable of differentiating into various cells constituting a biological tissue, and is a cell capable of differentiating into a cell obtainable from each tissue of an embryo, fetus, or adult body Stage undifferentiated cells, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포를 배양하는 것은, 상기 줄기세포를 특정 세포, 구체적으로 신경세포, 골세포, 연골세포, 근육세포, 뇌세포, 또는 지방세포 등으로 효율적으로 분화시키는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 줄기세포의 배양 방법은 질환 치료 목적의 생체 내 이식을 위한 세포 및 세포외 지지체를 준비하는 과정을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, culturing the stem cells efficiently differentiates the stem cells into specific cells, specifically, neurons, bone cells, chondrocytes, muscle cells, brain cells, or adipocytes But is not limited thereto. For example, the method for culturing the stem cells may include, but is not limited to, preparing a cell and an extracellular support for in vivo transplantation for the purpose of treating diseases.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 줄기세포를 배양하는 것은, 상기 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 성장 인자(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 및/또는 혈청을 첨가한 분화 배지에, 줄기세포를 유착 배양 및/또는 부유 배양함으로써 줄기세포의 자기복제보다 분화를 유도하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, culturing the stem cells may include, but is not limited to, regulating the growth or differentiation of the stem cells. For example, the growth of the stem cells can be accomplished by culturing the stem cells in an adhesion culture and / or suspension culture (hereinafter, referred to as " growth culture ") in a growth medium supplemented with a suitable growth factor and / ) 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 regulation of the differentiation of stem cells can be accomplished by differentiating the stem cells from self-replication of stem cells by coalescence and / or suspension culture of the stem cells in a differentiation medium supplemented with appropriate growth factors and / or serum on a liquid medium Including, but not limited to, induction of cell growth.

본원의 일 구현예에 있어서, 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, 상기 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, 상기 성체 줄기세포는 배아, 태아, 또는 성체에 존재하는 줄기세포로서 자기복제능력을 가지나 배아 줄기세포에 비하여 제한된 분화능을 가지기 때문에, 특정 종류의 세포로의 분화만이 가능한 세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one 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, the embryonic stem cell may be a cell cultured by isolating an inner cell mass of a developing blastocyst, and may include cells having self-replication ability and ability to differentiate into all cells in vivo , But may not be limited thereto. For example, the adult stem cells are self-replicating stem cells present in an embryo, a fetus, or an adult, but have a limited ability to differentiate from embryonic stem cells, so that cells that can only differentiate into specific types of cells are included , But may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 성체 줄기세포는 조혈 줄기세포, 신경 줄기세포, 또는 중간엽 줄기세포를 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.In one 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, 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 줄기세포의 배양 방법은, 상기 그래핀-나노 파이버 지지체에 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 포함할 수 있으나, 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 an electric current to the graphene-nanofibrous supporter, 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 배양 방법에 의하여 그래핀-나노 파이버 지지체 상에서 배양된, 줄기세포를 제공한다. 본원의 제 3 측면은 본원의 제 2 측면에 따른 배양 방법에 의해 본원의 제 1 측면에 따른 세포 배양용 지지체 상에서 배양된 줄기세포에 관한 것으로서, 본원의 제 1 측면 또는 제 2 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면 또는 제 2 측면에 대해 설명한 내용은 본원의 제 3 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.A third aspect of the present invention provides a stem cell cultured on a graphene-nanofiber support by the method of cultivation of the second aspect of the present application. A third aspect of the present invention relates to a stem cell cultured on a support for cell culture according to the first aspect of the present application by a culturing method according to the second aspect of the present application, wherein the stem cell which overlaps with the first aspect or the second aspect of the present invention The description of the first aspect or the second aspect of the present invention can be applied equally to the third aspect of the present invention.

본원의 일 구현예에 있어서, 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-나노 파이버 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.
In one embodiment of the present invention, the stem cell is a cell capable of differentiating into various cells constituting a biological tissue, and is a cell which can be obtained from embryonic, fetal, or adult tissues, And may include, but 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 in the process of being cultured on a graphene-nanofiber support to differentiate into 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, 본원의 제 1 측면에 따른 그래핀과 결합된 나노 파이버 지지체를 포함하는 그래핀-나노 파이버 지지체 상에 지지된 세포를 포함하는, 뇌 질환의 치료를 위한 세포 치료용 조성물을 제공한다. 본원의 제 4 측면은 본원의 제 1 측면에 따른 세포 배양용 지지체 상에 지지된 세포를 포함하는, 뇌 질환의 치료를 위한 세포 치료용 조성물에 관한 것으로서, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면에 대해 설명한 내용은 본원의 제 4 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.A fourth aspect of the invention is a cell therapy composition for treating brain diseases comprising cells supported on a graphene-nanofiber support comprising a nanofiber support coupled with graphene according to the first aspect of the present application . The fourth aspect of the present invention relates to a composition for cell therapy for the treatment of brain diseases, comprising cells supported on a support for cell culture according to the first aspect of the present invention, wherein parts overlapping with the first aspect of the present invention The description of the first aspect of the present invention can be similarly applied even if the description thereof is omitted in the fourth aspect of the present application.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 세포 치료용 조성물은, 상기 그래핀-나노 파이버 지지체와 다양한 바이오 고분자를 혼합한 것 또는 상기 그래핀-나노 파이버 지지체와 성장인자 및/또는 분화촉진인자 등의 요소를 혼합한 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the composition for cell therapy comprises a mixture of the graphene-nanofiber support and various biopolymers, or a mixture of the graphene-nanofiber support and growth factors and / or differentiation promoting factors But it may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 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-나노 파이버 지지체는 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-나노 파이버 지지체 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 그래핀의 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-나노 파이버 지지체와 함께 피이식 조직과 네트워크를 이루어 조직을 재건하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 본원의 제 4 측면에 따른 세포 치료용 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.In one embodiment of the present invention, the composition for cell therapy may be inserted directly into a site to be treated using a syringe, inserted through surgery, or inserted through a circulatory system, but is not limited thereto. For example, the graphene-nanofiber scaffold 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, which comprises cells supported on the graphene-nanofiber support, has an advantage of being easily injected at a desired position by injection to minimize other side effects caused by surgery, But may not be limited thereto. For example, the injected cell therapy composition itself forms a structure over time, and the structure is suitable for forming an intercellular network, and is suitably applied through electrical induction due to the electrical conductivity of the graphene Including, but not limited to, the ability to move to a desired location and to act as a support with the cells fluidly at the site where the tissue is broken. For example, the cells contained in the composition for cell therapy can be used to replace damaged cells of the grafted tissue in vivo to heal tissue damage, or to connect grafted tissue with the graft-nanofiber scaffold Reconstituting the tissue, and so on. For example, the composition for cell therapy according to the fourth aspect of the present invention may contain a pharmaceutically acceptable carrier and / or excipient according to a method which can be easily carried out by those skilled in the art. , Or may be manufactured by inserting it into a multi-dose container, but the present invention is not 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 있어서, 상기 세포는 상기 그래핀-나노 파이버 지지체 상에서 줄기세포를 배양하는 것을 포함하는 줄기세포의 배양 방법에 의하여 배양된 세포를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the cells may include, but are not limited to, cells cultured by a method of culturing stem cells comprising culturing stem cells on the graphene-nanofiber support .

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 본원의 제 5 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 그래핀과 결합된 나노 파이버 지지체를 포함하는 그래핀-나노 파이버 지지체 상에 지지된 세포를 포함하는 세포 치료용 조성물을 동물에게 투여하는 단계; 루시페라아제에 의해 상기 세포를 추적하는 단계; 및, 광음향 단층 촬영에 의해 상기 그래핀-나노 파이버 지지체를 추적하는 것을 포함하는, 그래핀-나노 파이버 지지체 추적용 광음향 영상 기술을 제공한다. 본원의 제 5 측면은 본원의 제 1 측면에 따른 세포 배양용 지지체 상에 지지된 세포를 포함하는, 뇌 질환의 치료를 위한 세포 치료용 조성물을 동물에게 투여하여 상기 그래핀-나노 파이버 지지체를 추적하는 것에 관한 것으로서, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면에 대해 설명한 내용은 본원의 제 5 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.A fifth aspect of the invention herein is a method of treating a cell, comprising administering to the animal a composition for cell therapy comprising cells supported on a graphene-nanofiber support comprising a nanofiber support coupled with graphene according to the first aspect of the invention step; Tracking said cells by luciferase; And tracking the graphene-nanofiber support by photoacoustic tomography. The present invention also provides a photoacoustic imaging technique for tracking graphene-nanofiber scaffolds. A fifth aspect of the present invention is a method for treating a brain disease comprising administering to a animal a composition for cell therapy for treating a brain disorder comprising cells supported on a cell culture support according to the first aspect of the present invention, The detailed description of the parts overlapping with the first aspect of the present application is omitted. However, the description of the first aspect of the present invention can be similarly applied even if the description is omitted in the fifth aspect of the present application.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 세포 치료용 조성물은 상기 그래핀-나노 파이버 지지체와 다양한 바이오 고분자를 혼합한 것 또는 상기 그래핀-나노 파이버 지지체와 성장인자 및/또는 분화촉진인자 등의 요소를 혼합한 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the composition for cell therapy comprises a mixture of the graphene-nanofiber support and various biopolymers, or a combination of the graphene-nanofiber support and growth factors and / or differentiation promoting factors Mixed, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 세포 치료용 조성물을 동물에게 투여하는 것은, 치료하고자 하는 부위에 주사기 등을 직접 삽입하거나, 수술을 통해 삽입하거나, 또는 순환계를 통하여 삽입하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the composition for cell therapy may be administered to an animal by inserting a syringe or the like directly through a surgical site, or through a circulatory system, .

본원의 일 구현예에 있어서, 본원의 제 1 측면에 따라 제조된 그래핀-나노 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체를 실제 뇌손상 모델에 적용한 후, 상기 그래핀-나노 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체 내 이식된 세포의 생착, 생존, 또는 증식 여부를 비침습적 광학 영상 기술을 이용하여 반복적으로 생체 내에서 추적하여, 상기 지지체의 질환 치료 기술을 확인할 수 있다. 또한, 생체 내 이식된 3 차원 형태의 상기 지지체를 추적하기 위해서 광음향 단층 영상법을 이용하여 상기 지지체를 시간별로 추적하는 것이 가능하고, 조영제로서도 활용 가능하며, 이를 통해 상기 지지체의 분해능 등을 파악할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the support for cell culture comprising the graphene-nanofibers prepared according to the first aspect of the present application is applied to an actual brain injury model, and the cell culture support comprising the graphene- Survival of the transplanted cells in the supporter can be monitored in vivo using non-invasive optical imaging techniques to confirm the technique of treating the disease of the supporter. In addition, it is possible to track the support by time using a photoacoustic tomography method in order to track the support in a three-dimensional form transplanted in a living body, and it can also be used as a contrast agent, thereby determining the resolution of the support .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 동물에게 투여된 세포 치료용 조성물 중, 상기 세포는 루시페라아제에 의해 추적이 가능하다.In one embodiment of the present invention, among the cell therapy compositions administered to the animal, the cells are traceable by luciferase.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그래핀의 광흡수 특성으로 인해, 광음향 단층 촬영시, 상기 그래핀이 강한 신호를 나타내므로 세포가 배양된 상기 그래핀-나노 파이버 지지체의 추적 또한 가능하다.
In one embodiment of the present invention, due to the light absorption properties of the graphene, the graphene exhibits a strong signal during photoacoustic tomography, so that the graphene-nanofibre scaffold in which the cells are cultured can also be traced.

이하, 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이에 제한되지 않을 수 있다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited thereto.

[[ 실시예Example 1]  One]

PAT의 생체 내 팬텀 제작Phantom production of PAT in vivo

광음향 이미징을 위한 팬텀(phantom)은 다음과 같이 제조했다: 트리스붕산에틸렌디아민테트라아세트산(TBE) 버퍼 내에 1.5% 아가로스겔을 20 cm x 10 cm 사각형 틀에 붓고, 96-well PCR 플레이트는 홀(hole)을 생성하기 위해 끼워 넣었다. 응고 후, 96-well PCR 플레이트를 꺼내고, 생성된 홀은 1.5% 아가로스겔로 희석한 1.25 mg/mL 내지 10 mg/mL 범위에 이르는 20 μL의 그래핀 옥사이드의 상이한 농도로 채웠다.
A phantom for photoacoustic imaging was prepared as follows: 1.5% agarose gel in a tris borate ethylenediaminetetraacetic acid (TBE) buffer was poured into a 20 cm x 10 cm square frame, lt; RTI ID = 0.0 > holes. < / RTI > After clotting, 96-well PCR plates were removed and the resulting holes filled with different concentrations of 20 μL of graphene oxide ranging from 1.25 mg / mL to 10 mg / mL diluted with 1.5% agarose gel.

GO-BC 세포 제조GO-BC cell manufacturing

그래핀-나노 파이버를 포함하는 세포 배양용 지지체(그래핀-나노 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-나노 파이버 지지체를 제조하였다. 이 때, 산화그래핀은 허머스(Hummer’s) 방법에 의하여 제조된 것을 사용하였으며, 그래핀-나노 파이버 지지체를 제조하기 전에 100 회 이상 세척하여 사용하였다.To prepare a cell culture support (graphene-nanofiber support) containing graphene-nanofibers, graphene oxide (GO) and bacterial cellulose (BC) were hybridized. Specifically, a graphene-nanofiber support was prepared by dispersing graphene oxide in a culture medium in which bacterial cellulose was biosynthesized. At this time, the graphene oxide grains were prepared by Hummer's method, and the graphene-nanofiber support was washed more than 100 times before the graphene-nanofiber support was manufactured.

이소프로필 알코올에서 보존된 GO-BC는 적절한 크기로 사용하기 위해 1 cm-직경 펀처로 찍었고, 다음으로 이소프로필 알코올을 제거하기 위해 충분한 양의 PBS로 세척하였다. 24-well 플레이트에 GO-BC을 로딩한 후, PBS에서 재현탁된 5 x 105 F3-effLuc 세포의 10 μL를 GO-BC에 포함시켰다. 그리고 나서, 세포/GO-BC 복합체를 세포의 내제화(internalization)를 위해 30 분 동안 37℃에서 배양한 후, 1 mL의 세포배지를 첨가하였다.
The GO-BC preserved in isopropyl alcohol was imprinted with a 1 cm-diameter puncher for use in an appropriate size and then washed with a sufficient amount of PBS to remove isopropyl alcohol. 24-well and then load the GO-BC to the plate, and included a 10 μL of resuspended with 5 x 10 5 F3-effLuc cells in PBS on a GO-BC. The cells / GO-BC complexes were then incubated for 30 minutes at 37 ° C for internalization of the cells, followed by the addition of 1 mL of cell culture medium.

생체 내 발광효소 분석(In vivo luminescence enzyme analysis luciferaseluciferase assay) 및 생체 내 생체 발광  assay and in vivo bioluminescence 이미징Imaging

생체 내 발광효소 분석은 발광 효소키트(Applied Biosystems, Carlsbad, CA, USA)를 사용하여 수행하였다. F3-effLuc 세포는 24-well 또는 6-well 플레이트에서 시드(seed)되었고, 플레이팅하고 24 시간 후, 세포는 PBS를 이용하여 세척하였고, 라이시스 버퍼(lysis buffer)를 사용하여 용해시켰다. 용해된 F3-effLuc 세포는 생체 발광 신호의 탐지를 위해 96-well 플레이트로 옮겼다. 발광효소 강도는 1 초의 수득 시간에서 Varioskan Flash(Thermo Fisher Scientific, Vantaa, Finland)를 사용하여 측정하였다. 생체 내 이미징을 위해서, GO-BC를 PBS를 이용하여 세척하였다. 세포/GO-BC 복합체의 이식을 위해서, 5 x 105 F3-effLuc 세포는 트립신을 이용하여 수득하였고, PBS에서 재현탁하였다. 그 후, 재현탁된 F3-effLuc 세포의 10 μL를 GO-BC 지지체 내에 포함시키고, F3-effLuc/GO-BC 복합체를 30 분 동안 배양한 후, 이것은 대뇌피질절제술을 한 마우스 뇌의 구멍(cavity) 내로 이식하였다(n=3). 생체 발광 이미지의 수득을 위해서, 상기 마우스는 노즈콘을 통해서 100% O2 중 2% 이소플루레인이 함유된 진정제를 먹였다. D-루시페린(Caliper life Sciences, Hopkinton, MA, USA)은 식염수 중 3 mg/100 μL로 희석하였고, D-루시페린 0.6 mg은 이식-후 0, 1, 2, 4, 8, 및 12 일 후에 뇌에 직접적으로 투여하였다. 인간의 F3-effLuc 세포에 저항하는 선천적 면역 반응을 억제하기 위하여, 사이클로스포린 A(5 mg/kg)는 이식 후에 복강 내에 매일 투여하였다. CCD 카메라가 구비된 IVIS-100 이미징 시스템(Caliper Life Science)은 생체 내 생체 발광 이미징을 위해 사용되었다. 이미지는 5 분 동안 적분 광(integrating light)에 의해 수득되었다. 각각의 이미지로부터 관심 영역의 발광 강도는 이식된 세포의 생존률을 실험하기 위해 정량화되었다.
In vivo luminescence enzyme assays were performed using luminescence enzyme kits (Applied Biosystems, Carlsbad, Calif., USA). F3-effLuc cells were seeded in 24-well or 6-well plates, and 24 hours after plating, the cells were washed with PBS and lysed using lysis buffer. The dissolved F3-effLuc cells were transferred to 96-well plates for the detection of bioluminescence signals. The luminescence enzyme strength was measured using a Varioskan Flash (Thermo Fisher Scientific, Vantaa, Finland) at a time of one second. For in vivo imaging, GO-BC was washed with PBS. For the transplantation of cells / GO BC-complex, 5 x 10 5 F3-effLuc cells were obtained using trypsin and resuspended in PBS. After 10 μL of resuspended F3-effLuc cells were included in the GO-BC support and the F3-effLuc / GO-BC complex was incubated for 30 minutes, it was injected into the cavity of the cerebral cortex ) (N = 3). To obtain bioluminescent images, the mice fed a sedative containing 2% isoflurane in 100% O 2 via nasal cones. D -luciferin (Caliper Life Sciences, Hopkinton, MA, USA) was diluted to 3 mg / 100 μL in saline, and D -luciferin 0.6 mg was injected into the brain at 0, 1, 2, 4, 8, ≪ / RTI > Cyclosporin A (5 mg / kg) was administered intraperitoneally daily after transplantation to inhibit the innate immune response against human F3-effLuc cells. The IVIS-100 imaging system (Caliper Life Science) equipped with a CCD camera was used for in vivo bioluminescence imaging. The image was obtained by integrating light for 5 minutes. The emission intensity of the region of interest from each image was quantified to test the survival rate of the transplanted cells.

GO-BC가 이식된 마우스의 생체 내 In vivo of GO-BC transplanted mice 광음향Photoacoustic 이미징Imaging

체중이 30 g 내지 40 g인 7 주된 성체 수컷 balb/c-nu 마우스는 OrientBio(Sungnam, Kyungki, Korea)로부터 구매하였다. 피부를 1.5 내지 2 cm 절개한 후, GO-BC/세포 복합체는 마우스의 넓적다리 뒤 피하에 주입하였고, 마지막으로 절개된 피부를 봉합하였다. 또한, BC/세포 복합체 및 지지체가 없는 F3-effLuc 세포를 조절용으로 이식하였다. 광음향 이미징은 700 nm의 파장 레이저 및 40 db의 광음향세기로 Vevo LAZR System(VisualSonics Inc., Toronto)을 통해 수행하였다. 광음향 이미징의 영역은 초음파 겔을 듬뿍 발랐고, 아쿠아소닉(Parker, NJ, USA) 및 광음향/초음파 프로브는 단층 촬영 이미지의 시각화를 위해 영상 부위에 접촉되었다.
Seven adult male balb / c-nu mice weighing 30 g to 40 g were purchased from OrientBio (Sungnam, Kyungki, Korea). After 1.5-2 cm incision of the skin, the GO-BC / cell complex was injected subcutaneously under the thigh of the mouse and finally the incised skin was sutured. In addition, BC / cell complex and F3-effLuc cells without support were transplanted into control. Photoacoustic imaging was performed with a Vevo LAZR System (VisualSonics Inc., Toronto) with a wavelength of 700 nm and a photoacoustic intensity of 40 dB. The area of photoacoustic imaging was abundant with ultrasound gels, and Aqua Sonic (Parker, NJ, USA) and photoacoustic / ultrasound probes were contacted to the imaging site for visualization of tomographic images.

대뇌피질 절제술 및 동물 모델Cerebral Corticalectomy and Animal Model

체중 180 g 내지 200 g인 5 주된 성체 수컷 Sprague-Dawley(SD) 알비노 마우스는 서울대병원의 임상시험연구소에 의해 제공되었다. 마우스는 졸레틸 50(75 mg/kg, i.p.) 및 자일라진(10 mg/kg, i.p.)으로 마취시켰다. 마취된 마우스는 정위 틀(stereotactic frame)에 위치되었고, 높이는 람다(lambda) 및 브레그마(bregma)로 조절하였다. 정중선 두피 및 측두근을 절개하고, 노출된 두개골은 다음과 같은 좌표에서 핸드 드릴을 사용하여 뇌정위적으로 제거하였다: A) 4 mm 문측 및 1 mm 측면, B) 2 mm 꼬리쪽 및 1 mm 측면, C) 4 mm 문측 및 6 mm 측면. 두개골을 제거한 후, 노출된 경뇌막 및 운동 피질은 수술 날에 의해 제거되었고, 절제된 부분은 젤폼(Pharmacia 및 Upjohn, Kalamazoo, MI)으로 채워졌다. 마지막으로, 절개된 피부를 봉합하였다.
A 5-week-old adult male Sprague-Dawley (SD) albumin mouse weighing 180 g to 200 g was provided by a clinical trial laboratory at Seoul National University Hospital. Mice were anesthetized with Zoletile 50 (75 mg / kg, ip) and xylazine (10 mg / kg, ip). Anesthetized mice were placed in a stereotactic frame and height was controlled with lambda and bregma. The midline scalp and temporalis were incised, and the exposed skull was removed with a hand drill using a hand drill at the following coordinates: A) 4 mm posterior and 1 mm lateral, B) 2 mm posterior and 1 mm lateral, C ) 4 mm lateral and 6 mm lateral. After removal of the skull, the exposed cranial and motor cortex were removed by the surgical blade, and the ablated area was filled with gel foam (Pharmacia and Upjohn, Kalamazoo, MI). Finally, the incised skin was sutured.

뇌 절단 및 조직학적 분석Brain amputation and histological analysis

마취된 마우스에, 경심관류로 헤파린 및 4% 파라포름알데히드(PFA; Sigma-Aldrich)를 포함하는 식염수를 뿌렸다. 마우스의 뇌를 제거하였고, 24 시간 동안 4% 파라포름알데히드에서 먼저-고정된 후, 4℃에서 10%, 20%, 및 30% 수크로오스(sucrose)에서 건조하였다. 표본은 OCT 배지(Leica, IL, USA)에서 냉동시킨 후, 14 ㎛ 두께 관상면의 연속적인 부분을 절단하여 젤라틴-코팅된 슬라이드 위에 부착했다. 각각의 그룹에서 하나의 뇌 부분은 기본적인 헤마톡실린 및 에오신(H&E) 염색을 진행하였고, 부분의 6 셋트는 면역조직화학적으로 염색하였다. 유리 슬라이드 상의 부분은 4℃에서 5 분 동안 0.5% 트리톤-X를 포함하는 PBS에서 삼투되었고, 5 분 동안 PBS로 3 번 헹군 후, 실온에서 1 시간 동안 1% 보통의 말 혈청에서 배양시켰다. 슬라이드는 항-TuJ1(Millipore Co., Billerica, MA, USA), 항-루시페라아제(Millipore Co.)의 1:500-희석된 수용액에서 하루 동안 배양시켰다. 이식된 NSC의 위치는 항-Thy1.1 및 항-루시페라아제 항체로 염색을 통해 관찰하였다. 면역조직화학 분석은 공초점 레이저 현미경(LSM 510; Carl Zeiss, Jena, Germany)을 사용하여 수행되었다.
Anesthetized mice were sprayed with gentle perfusion with saline containing heparin and 4% paraformaldehyde (PFA; Sigma-Aldrich). The mouse brain was removed, first fixed in 4% paraformaldehyde for 24 hours, and then dried in 10%, 20%, and 30% sucrose at 4 占 폚. The specimens were frozen in OCT medium (Leica, IL, USA) and successive sections of 14 μm thick coronal surfaces were cut and attached on gelatin-coated slides. One brain section in each group underwent basic hematoxylin and eosin (H & E) staining, and six sets of sections were immunohistochemically stained. Portions on the glass slide were osmoticized in PBS containing 0.5% Triton-X for 5 minutes at 4 ° C, rinsed 3 times with PBS for 5 minutes, then incubated in 1% normal horse serum for 1 hour at room temperature. Slides were incubated in a 1: 500-diluted aqueous solution of anti-LucJ (Millipore Co., Billerica, MA, USA), anti-luciferase (Millipore Co.) for one day. The location of transplanted NSCs was observed by staining with anti-Thy1.1 and anti-luciferase antibodies. Immunohistochemistry was performed using a confocal laser microscope (LSM 510; Carl Zeiss, Jena, Germany).

[[ 실시예Example 2] 2]

대뇌피질절제술된Cerebral cortex resection 마우스 모델 및 F3- Mouse model and F3- effluceffluc /GO-BC 복합체의 이식/ GO-BC implant

체중이 200 g 내지 250 g인 7 주된 성체 수컷 Sprague-Dawley(SD) 마우스는 OrientBio(Sungnam, Kyungki, Korea)에서 구매하였다. zoletil 50(15 mg/kg, i.p.)와 Rompun(10 mg/kg, i.p.)를 혼합하여 마취시킨 쥐는 정확하게 수술 좌표를 가리키게 하기 위해 정위 틀(stereotactic frame)에 위치시켰다. 정중선 두피 및 골막의 절개 후, 두개골은 하기 좌표에서 전기 핸드 드릴로 정위적으로 제거하였다: a) 4 mm 문측/1 mm 측면, b) 2 mm 꼬리쪽/1 mm 측면, 및 c) 4 mm 문측/ 6 mm 측면. 삼각 모양의 두개골을 제거한 후, 노출된 경막(dura mater)과 운동 피질(motor cortices)은 수술용 칼로 신중하게 절제하고, 양극성 전극은 지혈을 위해 사용하였다. 마지막으로, 구멍(cavity)은 흡수되는 지혈 젤라틴 스펀지(Ethicon, Somerville, NJ, USA)로 채웠다. 절개된 피부는 완전히 지혈한 후 봉합하였다. 모든 동물 실험은 서울대병원 동물 관리 및 사용위원회에 의해 승인되었다(IACUC NO.13-2013-001-8). 셀/지지체 이식을 위해, 에탄올 상의 멸균 BC 또는 GO-BC 지지체는 에탄올의 완전한 제거를 위해 PBS로 광범위하게 세척하였다. 세포/지지체 복합체의 합입(incorporation)을 위해, 5 x 105 F3-effluc 셀은 트림신을 이용하여 회수하고, PBS에 재현탁하였다. 그리고나서, 10 ㎛의 재현탁된 F3-effluc/지지체 복합체는 GO-BC 지지체 내에 시드하였다(seeded). 2 시간 동안 F3-effluc/지지체 복합체의 인큐베이션 후, F3-effluc/지지체 복합체를 대뇌피질절제술된 마우스 뇌의 구멍 내에 이식하였다.
Seven adult male Sprague-Dawley (SD) mice weighing 200 g to 250 g were purchased from OrientBio (Sungnam, Kyungki, Korea). Rats anesthetized by mixing zoletil 50 (15 mg / kg, ip) and Rompun (10 mg / kg, ip) were placed in a stereotactic frame to accurately indicate the surgical coordinates. After the incision of the midline scalp and periosteum, the skull was positively removed with an electric hand drill at the following coordinates: a) 4 mm side / 1 mm side, b) 2 mm tail side / 1 mm side, and c) 4 mm side / 6 mm side. After the triangular skull was removed, the exposed dura mater and motor cortices were carefully excised with a surgical knife, and the bipolar electrode was used for hemostasis. Finally, the cavity was filled with an absorbable hemostatic gelatin sponge (Ethicon, Somerville, NJ, USA). The incised skin was completely hemostatic and then sutured. All animal experiments were approved by the Animal Care and Use Committee of Seoul National University Hospital (IACUC NO.13-2013-001-8). For cell / support transplantation, sterile BC or GO-BC support on ethanol was extensively washed with PBS for complete removal of ethanol. For hapip (incorporation) of the cell / support complex, 5 x 10 5 F3-effluc cells and recovered using put stream, it was re-suspended in PBS. The resuspended F3-effluc / support complex of 10 [mu] m was then seeded into the GO-BC support. After incubation of the F3-effluc / support complex for 2 hours, the F3-effluc / support complex was grafted into the hole of the cerebral cortical resected mouse brain.

광음향Photoacoustic 이미지의 수득 Obtaining images

광음향 이미지를 위한 팬텀은 하기에서와 같이 제조하였다; TBE 버퍼 중 1.5% 아가로스 겔은 20 cm x 10 cm 사각 몰드에 부었고 96-well PCR 플레이트는 기공(holes)을 생성하기 위해 끼워넣었다. 응고 후, 96-well PCR 플레이트를 꺼내고 생성된 홀은 1.5% 아가로스겔로 희석한 1.25 mg/mL 내지 10 mg/mL 범위의 20 μL 부피의 그래핀 옥사이드의 상이한 농도로 채웠다. 생체 내 광음향 이미징을 위해 GO-BC/세포 복합체-주입된 마우스로서, 체중이 30-40 mg의 7주된 성체 수컷 BLAB/c-nu 마우스를 OrientBio(Sungnam, Kyungki, Korea)로부터 구입하였다. 피부의 1.5 cm 내지 2 cm 절개 후, GO-BC/세포 복합체는 마우스의 넓적다리 뒤 피하에 주입하였고, 마지막으로 절개된 피부를 봉합하였다. 지지체 없는 BC/세포 복합체 및 F3-effLuc 셀은 또한 조절용으로 이식하였다. 광음향 이미징은 700 nm의 여기 파장 및 40 db의 광음향 세기에서 레이저를 이용하여 Vevo LAZR 시스템(VisualSonics Inc., Toronto, Canada)을 통해 수행하였다. 광음향 이미징을 위한 영역은 초음파 겔을 듬뿍 발랐고, 아쿠아소닉(Parker, NJ, USA) 및 광음향/초음파 프로브는 단층 촬영 이미지의 시각화를 위해 영상 부위에 접촉되었다.
Phantoms for photoacoustic imaging were prepared as follows; A 1.5% agarose gel in TBE buffer was poured into a 20 cm x 10 cm square mold and a 96-well PCR plate was inserted to create holes. After clotting, 96-well PCR plates were removed and the resulting holes filled with different concentrations of graphene oxide in a volume of 20 μL ranging from 1.25 mg / mL to 10 mg / mL diluted with 1.5% agarose gel. As a GO-BC / cell complex-injected mouse for in vivo photoacoustic imaging, adult male BLAB / c-nu mice weighing 30-40 mg were purchased from OrientBio (Sungnam, Kyungki, Korea). After 1.5 cm to 2 cm incision of the skin, the GO-BC / cell complex was injected subcutaneously into the thigh of the mouse and finally the incised skin was sutured. The supernatant-free BC / cell complex and F3-effLuc cells were also implanted for control. Photoacoustic imaging was performed with a Vevo LAZR system (VisualSonics Inc., Toronto, Canada) at an excitation wavelength of 700 nm and a photoacoustic intensity of 40 db. The area for photoacoustic imaging was abundant with ultrasound gels, and Aqua Sonic (Parker, NJ, USA) and photoacoustic / ultrasound probes were contacted to the imaging site for visualization of tomographic images.

결과result

상기 실시예 1의 팬텀 연구를 위해서, 도 1에 도시된 바와 같이, 1.25 mg/mL 내지 10 mg/mL 범위의 상이한 농도의 그래핀 옥사이드는 아가로스겔 팬텀 표면의 ~5 mm 아래에 위치하였다. 초음파 이미지에서 백색 영역은 겔 팬텀에서 그래핀 옥사이드의 위치 및 모양을 나타내고, 광음향 신호는 그래핀 옥사이드로부터 농도 비례적으로 쉽게 감지되었다. ROI 값은 측정되었고, 광음향 신호는 그래핀 옥사이드의 증가된 농도에 비례하였다(도 2).For the phantom study of Example 1 above, different concentrations of graphene oxide ranging from 1.25 mg / mL to 10 mg / mL were located ~ 5 mm below the surface of the agarose gel phantom, as shown in FIG. In the ultrasonic image, the white region indicates the position and shape of graphene oxide in the gel phantom, and the photoacoustic signal is easily detected in concentration proportion from graphene oxide. The ROI value was measured and the photoacoustic signal was proportional to the increased concentration of graphene oxide (FIG. 2).

GO-BC/세포, BC/세포, 및 지지체가 없는 세포를 털 없는 마우스의 피하에 이식하였다. 0 일, 2 일, 4 일, 8 일, 10 일, 12 일 후 동안, 이식된 세포의 분포는 생체 발광 영상으로 시각화되었다(도 3). 도 4에 도시된 바와 같이, 초음파 이미지는 각각의 지지체 위치 및 모양을 나타냈다. 광음향 모드에서는, GO-BC/세포 복합체가 이식된 그룹은 GO-BC의 엣지(edge)를 따라 높은 광음향 신호를 나타냈다. 이와는 대조적으로, 광음향 신호는 지지체 없이 이식된 세포와 BC/세포 복합체 세포를 이식한 그룹 모두에서는 나타나지 않았다.Cells without GO-BC / cells, BC / cells, and supporters were implanted subcutaneously in hairless mice. The distribution of transplanted cells was visualized as bioluminescence images on days 0, 2, 4, 8, 10, and 12 (FIG. 3). As shown in Fig. 4, the ultrasonic image showed the position and shape of each support. In the photoacoustic mode, the group to which the GO-BC / cell complex was implanted exhibited a high photoacoustic signal along the edge of the GO-BC. In contrast, photoacoustic signals did not appear in both transplanted cells without support and in groups transplanted with BC / cell complex cells.

뇌 손상 부위에 이식된 GO-BC/세포, BC/세포, 및 지지체-없는 세포를 생체 발광 이미징을 통해 이식한 후 0 일, 1 일, 2 일, 4 일, 8 일, 10 일, 및 12 일 동안 확인하였다(도 5).1 day, 2 days, 4 days, 8 days, 10 days, and 12 days after transplantation of GO-BC / cell, BC / cell, and supporter- (Fig. 5).

GO-BC/세포 복합체에서 신경 줄기 세포가 분화하였는지 확인하기 위해 GO-BC/세포 복합체가 이식되었던 뇌조직을 신경 분화 마커로 쓰이는 Nestin과 Tuj-1 항체를 통해 면역염색한 결과, 신경 줄기 세포가 분화함을 알 수 있었다 (도 6).In order to confirm the differentiation of neural stem cells in the GO-BC / cell complex, immunohistochemical staining of the brain tissue grafted with GO-BC / cell complex through Nestin and Tuj-1 antibodies, which are used as neural differentiation markers, (Fig. 6).

강한 NIR 흡수 능력을 갖는 그래핀 옥사이드의 특성이 광음향 신호를 수득할 수 있게 하는 것으로 알려져있다. 이러한 현상은, 이식된 GO-BC 지지체의 생체 내 추적에 대한 가능성을 시사했다. 상기 실시예 2에서와 같이, GO-BC/세포 이식된 손상된 뇌 영역에서의 광음향 신호는 약한 백그라운드 신호가 이식된 부분의 주변에 존재하더라도 정확하게 관찰되었다[도 7의 (d)]. 그에 반해서, BC/세포 및 세포만 처리된 그룹에서 광음향 신호는 발견되지 않았다[도 7의 (c) 및 (f)].It is known that the properties of graphene oxide with strong NIR absorption capability make it possible to obtain photoacoustic signals. This phenomenon suggested the possibility of in vivo tracing of implanted GO-BC scaffolds. As in Example 2 above, the photoacoustic signal in the damaged brain region of the GO-BC / cell graft was accurately observed even if a weak background signal was present around the implanted portion (Fig. 7 (d)). On the other hand, photoacoustic signals were not found in the group treated with BC / cells and cells alone (Fig. 7 (c) and (f)).

신경 줄기 세포가 분화하였는지 확인하기 위해, 운동 피질이 제거된 뇌 손상 마우스에 인간 유래 신경줄기세포(F3), BC 지지체/신경줄기세포, GO-BC 지지체/신경줄기세포를 각각 이식한 후, 8 일 후의 뇌조직을 적출하여 뇌세포 특이적인 MAP2 항체를 이용하여 면역 염색을 실시하였다. 도 8의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 세포만 이식한 그룹에서는 생존한 신경줄기세포가 매우 적고, 신경분화 마커인 MAP2의 발현 또한 매우 적은 것을 확인할 수 있었다[도 8의 (a)]. 도 8의 (b)에 도시된 BC지지체/신경줄기세포 그룹에서는 세포만 주입한 그룹에 비해 세포 생존률이 약간 높았고, 일부 MAP2 포지티브(positive)인 신경세포로 분화가 되는 것을 확인할 수 있었다. 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 실시예 2에 따른 GO-BC/신경줄기세포 복합체를 이식한 그룹에서는 이식된 세포의 생존률이 매우 높았으며, 대부분의 세포가 신경세포로 분화되는 것을 확인할 수 있었다.Human-derived neural stem cells (F3), BC scaffolds / neural stem cells, GO-BC scaffolds / neural stem cells were transplanted into brain-damaged mice from which the motor cortex was removed, The tissues were excised and immunostained using brain cell specific MAP2 antibody. As shown in Figs. 8 (a) to 8 (c), it was confirmed that the neural stem cells survived in the cell-only transplanted group and the expression of MAP2, which is a neural differentiation marker, was very small )]. In the BC support / neural stem cell group shown in FIG. 8 (b), the cell survival rate was slightly higher than that of the cell-injected group, and it was confirmed that it was differentiated into some MAP2 positive neurons. As shown in FIG. 8 (c), in the group transplanted with the GO-BC / neural stem cell complex according to Example 2, the survival rate of the transplanted cells was very high and most of the cells were differentiated into neurons I could confirm.

본원은 뇌 손상을 입은 마우스 모델에 적용함으로써 잠재적 재생 나노 물질로서 GO-BC 지지체를 증명하기 위해 이식가능한 하이브리드 그래핀-박테리아 셀룰로오스(GO-BC) 지지체를 발명하였다. 또한, 상기 GO-BC 지지체의 지지-효과는, 상기 GO-BC 지지체 내에 포함된 이식된 신경 줄기 세포의 생존을 연속적으로 관찰함으로써 대뇌피질절제술을 한(corticectomized) 마우스로부터 명백하게 증명되었고, 이식된 상기 GO-BC 지지체의 현상은 광음향 이미징을 거쳐 직접적으로 확인할 수 있었다.
We have invented an implantable hybrid graphene-bacterial cellulosic (GO-BC) support to demonstrate a GO-BC support as a potential regenerative nanomaterial by applying it to a mouse model of brain injury. In addition, the support-effect of the GO-BC support was evidently demonstrated from corticectomized mice by continuously observing the survival of transplanted neural stem cells contained in the GO-BC support, The development of the GO-BC support was directly confirmed by photoacoustic imaging.

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 (11)

그래핀; 및,
상기 그래핀과 결합된 나노 파이버
를 포함하는, 세포 배양용 지지체.
Graphene; And
The graphene-
≪ / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 나노 파이버는 셀룰로오스를 포함하는 것인, 세포 배양용 지지체.
The method according to claim 1,
Wherein the nanofiber comprises cellulose.
제 1 항에 있어서,
상기 세포는 줄기세포를 포함하는 것인, 세포 배양용 지지체.
The method according to claim 1,
Wherein the cell comprises stem cells.
제 3 항에 있어서,
상기 줄기세포는 배아 줄기세포 또는 성체 줄기세포를 포함하는 것인, 세포 배양용 지지체.
The method of claim 3,
Wherein the stem cell comprises embryonic stem cells or adult stem cells.
제 4 항에 있어서,
상기 성체 줄기세포는 조혈 줄기세포, 신경 줄기세포, 또는 중간엽 줄기세포를 포함하는 것인, 세포 배양용 지지체.
5. The method of claim 4,
Wherein the adult stem cells comprise hematopoietic stem cells, neural stem cells, or mesenchymal stem cells.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 그래핀과 결합된 나노 파이버 지지체를 포함하는 그래핀-나노 파이버 지지체 상에서 줄기세포를 배양하는 것을 포함하는, 줄기세포의 배양 방법.
A method of culturing stem cells, comprising culturing stem cells on a graphene-nanofiber support comprising a nanofiber support coupled with graphene according to any one of claims 1 to 5.
제 6 항에 있어서,
상기 줄기세포를 배양하는 것은, 상기 줄기세포를 성장 또는 분화 조절시키는 것을 포함하는 것인, 줄기세포의 배양 방법.
The method according to claim 6,
Wherein culturing the stem cells comprises regulating growth or differentiation of the stem cells.
제 6 항의 배양 방법에 의하여 그래핀-나노 파이버 지지체 상에서 배양된, 줄기세포.
A stem cell cultured on a graphene-nanofiber support according to the method of claim 6.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 그래핀과 결합된 나노 파이버 지지체를 포함하는 그래핀-나노 파이버 지지체 상에 지지된 세포를 포함하는, 뇌 질환의 치료를 위한 세포 치료용 조성물.
A cell therapy composition for treating brain diseases, comprising cells supported on a graphene-nanofiber support comprising a nanofiber support in combination with the graphene according to any one of claims 1 to 5.
제 9 항에 있어서,
상기 세포는 그래핀-나노 파이버 지지체 상에서 줄기세포를 배양하는 것을 포함하는 줄기세포의 배양 방법에 의하여 배양된 세포를 포함하는 것인, 세포 치료용 조성물.
10. The method of claim 9,
Wherein said cells comprise cells cultured by a method for culturing stem cells comprising culturing stem cells on a graphene-nanofiber support.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 그래핀과 결합된 나노 파이버 지지체를 포함하는 그래핀-나노 파이버 지지체 상에 지지된 세포를 포함하는 세포 치료용 조성물을 동물에게 투여하는 단계;
루시페라아제에 의해 상기 세포를 추적하는 단계; 및,
광음향 단층 촬영에 의해 상기 그래핀-나노 파이버 지지체를 추적하는 것
을 포함하는, 그래핀-나노 파이버 지지체 추적용 광음향 영상 기술.
6. A method for treating a cell, comprising administering to a animal a composition for cell therapy comprising cells supported on a graphene-nanofiber support comprising a nanofiber support coupled to graphene according to any one of claims 1 to 5;
Tracking said cells by luciferase; And
Tracking the graphene-nanofiber support by photoacoustic tomography
/ RTI > photoacoustic imaging technique for tracking graphene-nanofiber scaffolds.
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