KR20160026899A - 세포 또는 조직 배양용 3차원 구조 - Google Patents

세포 또는 조직 배양용 3차원 구조 Download PDF

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익수 천
로라 엠. 프레지어
워라폰 카타피난
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에스엔에스 나노 피버 테크놀로지, 엘엘씨
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Abstract

무엇보다, 본 발명은 3차원 구조를 포함하는 세포 또는 조직 배양용 장치를 제공하며, 이는 비드 및/또는 입자를 갖는 피브릴을 더 포함한다. 본 발명은 또한 세포 또는 조직 배양용 장치의 신규한 제조방법에 관한 것이다.

Description

세포 또는 조직 배양용 3차원 구조{THREE-DIMENSIONAL STRUCTURES FOR CELL OR TISSUE CULTURE}
관련 출원의 상호-참조
이 출원은 본원에 전체적으로 참조로 인용된, 2013년 6월 6일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 61/832,074의 내용의 이익을 주장한다.
2차원 플라스틱 용기는 수십년간 세포 또는 조직 배양을 위한 표준 장치로서 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 2차원 플라스틱 용기는 자연적인 세포 밖의 매트릭스 환경을 모방할 수 없다. 2차원 세포 배양 시스템과 비교하여, 3차원 세포 배양 시스템에서 관찰되는 세포 활성 및 세포 형태는 체내의 결과와 더욱 유사하다. 따라서, 특히 재생 의학 및 제약 연구와 같은 생명 과학의 최근의 발전으로 인해, 3차원 구조를 갖는 세포 배양 장치에 대한 요구가 증가하고 있다.
현재 3차원 구조를 포함한다고 하는 세포 또는 조직 배양 장치는 주로 전기방사법에 의해 제조된다. 전기방사법은 섬유의 제조가 가능하며, 이 섬유는 부직포(nonwoven)로서 총칭될 수 있다. 그러나, 이들 종래의 전기방사 섬유 장치는 세포 또는 조직 배양에 사용하기에 많은 단점이 있다. 예를 들어, 전기방사된 부직포(nonwovens)는 일반적으로 작은-미크론(microns) 범위 크기의-기공을 가지며, 이는 세포 배양 장치로 충분히 침투하기엔 세포에 비해 너무 작다. 또한, 전기방사된 부직포는 너무 얇아 이러한 세포 배양 장치는 실제 3차원 환경을 제공할 수 없다. 또한, 얇은 전기방사된 부직포는 체외에서(in vitro) 및 체내에서(in vivo) 실험 중 쉽게 접히기 때문에 다루기가 매우 어렵다. 최근, 전기방사된 부직포를 더 두껍게 만들기 위해 층(layer)을 다중층으로 하는 노력이 있어왔다. 그러나, 박리(delamination)는 지금까지 연구자들에게 해결되지 않은 문제가 된다. 이들 단점은 본 발명에 의해 극복될 수 있다.
본 발명은 일반적으로 3차원 구조를 포함하는 세포 또는 조직 배양 장치를 제공하며, 이는 비드(beads)를 갖는 피브릴(fibrils)을 더 포함한다. 비드는 전체적 또는 부분적으로 피브릴에 결합될 수 있거나, 비드는 화학적 또는 물리적으로 피브릴의 표면에 부착될 수 있거나, 또는 비드는 피브릴 사이의 공간에 분산될 수 있다. 본 발명에서 제공하는 장치는 흡수성 또는 비-흡수성일 수 있다.
본원에서 사용되는, 용어 "비드(beads)"는 용어 "입자(particles)"와 상호 교환될 수 있다.
일부 구현예에서, 본 발명의 장치 내 포함된 3차원 구조는 제어 가능하고 개방형(open)(밀봉되지 않은)인 세포 배양 시스템을 제공한다. 예를 들어, 3차원 구조는 푹신하며(fluffy) 개방형 큰 기공을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 본 발명의 장치 내 포함된 피브릴은 그들의 화학적 조성 또는 물리적 특성에 있어 서로 같거나 또는 다를 수 있다. 유사하게, 본 발명의 장치 내 포함된 비드는 그들의 화학적 조성 또는 물리적 특성에 있어 서로 같거나 다를 수 있다(예를 들어, 물 친화성, 기계적 강도, 생분해성, 분자량, 또는 크기).
일부 구현예에서, 본 발명의 장치 내 포함된 피브릴은 생체적합성 물질 또는 생분해성 물질을 포함한다. 일부 다른 구현예에서, 피브릴은 생체고분자이다. 일부 구현예에서, 피브릴은 콜라겐(collagen), 젤라틴(gelation), 키토산(chitosan), 및 제인(zein)과 같은 합성 또는 천연 고분자일 수 있다.
일부 다른 구현예에서, 피브릴은 올리고머(oligomers), 프리폴리머(prepolymer), 또는 모노머(monomers)이다. 일부 구현예에서, 피브릴은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리올레핀(polyolefin), 폴리사카라이드(polysaccharides), 콜라겐, 젤라틴, 제인, 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 히드록시프로필메틸 셀룰로오스(hydroxypropyl methyl cellulose), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 폴리에틸렌이민 폴리비닐 알코올(polyethylenimine polyvinyl alcohol), 폴리아미드(polyamides), 또는 폴리우레탄(polyurethanes)과 같은 고분자 물질이다. 일부 구현예에서, 피브릴은 지방족 폴리에스테르(aliphatic polyesters)일 수 있다. 적합한 지방족 폴리에스테르의 예로는 폴리카프로락톤(polycaprolactone)(예를 들어, poly(e-caprolactone)), 폴리(락테이트)(poly(lactate)), 폴리(글리콜레이트)(poly(glycolate)), 폴리(디옥사논)(poly(dioxanone)), 폴리히드록시알카노에이트(polyhydroxyalkanoates) 및 그들의 공중합체를 포함한다. 이들 지방족 폴리에스테르는 수술적 봉합 및 일부 이식 장치와 같은 특정 인간 임상의 응용을 위하여 미국 식품의약국(US Food and Drug Administration; FDA)으로부터 승인받은 몇 가지 합성 고분자 중에 있을 수 있다. 한 구현예에서, 본 발명의 장치 내 포함된 피브릴은 인간의 체내 응용에 적합한 지방족 폴리에스테르로부터 제작 또는 제조된다.
일부 구현예에서, 피브릴은 나노섬유이다. 일부 다른 구현예에서, 피브릴은 플라즈마 처리와 같은 물리적, 화학적, 생물학적 처리에 의해 또는, 생체적합성 물질로 표면-처리된다.
일부 구현예에서, 본 발명의 장치 내 비드는 (1) 세포의 바닥층(beds); (2) 성장 인자, 분화 인자, 약학적 소분자, 생물학적 대분자, 또는 세포 접착 분자와 같은 생체 활성 성분의 저장 영역 또는 공간; (3) 장치가 포화될 때 장치의 3차원 구조를 유지하는 지지체; 및/또는 (4) 기공이 부풀었을 때 기공 오프너(openers)일 수 있다. 예를 들어, 비드는 세포 확산, 세포 부착, 세포 성장, 및 세포의 분화를 증가시키기 위한 활성일 수 있다.
본 발명의 장치 내 포함된 비드는 비-세포독성일 수 있다. 일부 구현예에서, 비드는 유기, 무기, 합성, 또는 천연 물질을 포함한다. 예를 들어, 비드는 전체적 또는 부분적으로 유리, 생체 활성 분자, 성장 인자, 분화 인자, 세포 접착 분자(들), 약학적 소분자(들), 생물학적 대분자(들), 또는 흡수제 입자(들)와 같은 물질로 만들어질 수 있다. 대안적으로, 비드는 생체 활성 분자, 성장 인자, 분화 인자, 세포 접착 분자 또는 단백질, 약학적 소분자 또는 흡수제 입자와 결합/구성될 수 있다. 예를 들어, 비드 형태의 생체 활성 분자, 성장 인자, 분화 인자, 세포 접착 분자/단백질, 약학적 소분자, 또는 흡수제 입자는 방사 공정 중 결합될 수 있다.
일부 다른 구현예에서, 비드는 콜라겐, 젤라틴, 키토산, 또는 제인과 같은 천연 물질의 분말 또는 구형체를 포함한다. 이러한 천연 물질의 출처는 인간, 동물, 또는 야채일 수 있다.
비드 내에 포함되기에 적합한 생체 활성 분자의 예시는 성장 인자, 분화 인자, 섬유 단백질, 및 접착 단백질을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 성장 인자의 예로는 혈관 내피 성장 인자(VEGF), 콜라겐, 골형성 인자-β, 표피 세포 성장 인자(EGF), 혈소판 유래 성장 인자(PDGF), 신경 성장 인자(NGF), 섬유아세포 성장 인자(FGF), 인슐린-유사 성장 인자(IGF), 및 변환 성장 인자(TGF)를 포함한다. 분화 인자의 예로는 뉴로트로핀(neurotrophin), 콜로니 자극 인자(CSF), 및 변환 성장 인자(TGF)를 포함한다. 세포 접착 분자의 예로는 IgSF CAMs-인테그린(integrins), 카데린(cadherins), 및 셀렉틴(selectins)과 같은 면역글로불린(immunoglobulin; Ig) 상과(superfamily)의 구성원들을 포함한다.
흡수제 입자(들)(AP 또는 APs)는 액체(예를 들어, 물)를 흡수하고 유지할 수 있다. Aps가 물을 흡수할 때, APs는 부풀며 그 크기가 증가한다. 부푼 APs는 본 발명의 장치 내 기공을 넓히며, 장치의 전체적인 다공성(porosity)은 이들이 액체로 포화되었을 때 증가된다. 기공의 크기 및 장치의 전체적인 다공성은 또한 장치 내 포함된 APs의 양 또는 APs의 크기에 의해 조절될 수 있다.
APs는 전체적 또는 부분적으로 폴리아크릴아미드(polyacrylamide) 공중합체, 에틸렌 무수말레산(ethylene maleic anhydride) 공중합체, 가교결합된 카복시메틸셀룰로오스(carboxymethylcellulose), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol) 공중합체, 가교결합된 폴리비닐피롤리돈(polyvinypyrrolidone), 가교결합된 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)의 전분 그래프트 공중합체, 폴리우레탄(polyurethane), 플루오닉(Pluronic), 젤라틴(gelatin), 실리카겔(silica gel), 가교결합된 덱스트란(dextran)(saphadex), 알지네이트(Alginate), 한천(Agar-agar), 미생물 셀룰로오스(microbial cellulose), 변형된 점토(modified clay), 또는 그들의 혼합물과 같은 물질로 만들어지거나 이를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 본 발명의 장치는 푹신하고(fluffy) 두꺼운 부직포이며, 이는 제어가능한 비드 구조를 포함한다. 이러한 장치는 큰 개기공(open pores)을 포함할 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 이러한 장치는 약 0.5 mm 내지 약 20 mm 범위의 두께를 가질 수 있다; 비드는 10 ㎛ 초과의 크기를 가질 수 있다.
일부 다른 구현예에서, 본 발명의 장치 내 3차원 구조는 1 이상의 표면을 갖는 기판을 더 포함하며, 비드를 갖는 1 이상의 피브릴은 기판의 표면에 증착될 수 있다. 표면은 증착된 피브릴 및/또는 비드에 대해 구조적인 지지체가 될 수 있다. 예를 들어, 기판은 필름 또는 배양 용기일 수 있다. 일부 구현예에서, 기판은 유리, 금속, 또는 플라스틱(예를 들어, 비-세포독성 플라스틱)을 포함한다.
본 발명의 장치는 체외의 세포 또는 조직 배양, 특히 추가적 세포 확산을 필요로 하는 세포 배양에 사용될 수 있다. 세포 현탁액이 장치에 투여될 때, 세포의 응집체(덩어리)는 비드에 쉽게 부착할 수 있다. 세포는 장치로 수월하게 침투 및 증식할 수 있다. 세포는 또한 장치의 유형에 따라 무작위로 또는 순차적으로 장치로 확산할 수 있다. 일부 구현예에서, 본 발명의 장치는 정렬된 섬유를 포함하며, 정렬된 섬유를 따라 세포를 침투시킨다.
특정 예시와 같이, 본 발명의 장치는 신경 재생 장치로서 또는 이를 위해 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 본 발명의 장치 또는 이에 포함된 피브릴은 멜트 방사(melt spinning), 전기방사, 가스 제트 방사(gas jet spinning; NGJ), 멜트 브라운(melt blown), 또는 적합한 고분자의 강제된 방사(forced spinning)를 포함하는 방사 공정과 같은, 당업계에 공지된 다양한 방법에 따라 제작될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 장치는 전기방사 공정에 의해 제조된다.
전기방사 및 NGJ 기술은 유기 및 수성 용매에서 모두 고분자의 처리를 허용한다. 또한, 본 발명에 기초하여, 이러한 기술은 방사/가스 제트 유체(gas jet fluid)를 통해 개별 입자 및/또는 가용성 비-섬유 형성 첨가제의 결합, 분산(균질 및 비균질 분산 모두), 및/또는 국부적 분산이 섬유를 생성하도록 허용한다. 따라서, 1 이상의 비드는 본 발명의 세포 배양 장치를 형성하는데 사용되는 피브릴 내에 및/또는 피브릴 상에 결합될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 방사(예를 들어, 전기방사) 방법에 의한 상기-설명된 본 발명의 장치의 제조방법을 제공한다. 예를 들어, 본 발명의 장치는 비드를 포함하는 고분자 용액의 방사에 의해 제조될 수 있다. 대안적으로, 장치는 방사 공정 중 이미 형성된(방사된) 섬유로 비드를 결합시킴으로써 제조될 수 있다.
일부 구현예에서, 본 발명의 장치의 제조방법은 하기 단계를 포함할 수 있다: (1) 비드를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 단계; (2) 상기 고분자 용액을 방사(spinning)하여 비드를 갖는 피브릴을 형성하는 단계; 및 (3) 상기 비드를 갖는 피브릴을 이용하여 세포 또는 조직 배양용 장치를 형성하는 단계. 예를 들어, 고분자 용액은 폴리스티렌 용액 또는 폴리히드록시알카노에이트 용액(PHA), 또는 폴리(락테이트)(PLA) 용액과 같은 바이오플라스틱(bioplastic) 용액이다. 또 다른 예시와 같이, 고분자 용액은 폴리카프로락톤 용액이며, 비드는 키토산 입자를 포함할 수 있다.
일부 다른 구현예에서, 본 발명의 장치의 제조방법은 하기 단계를 포함할 수 있다: (1) 제1 고분자 용액을 준비하는 단계; (2) 제2 고분자 용액을 준비하는 단계; (3) 상기 제1 고분자 용액 및 제2 고분자 용액을 함께 방사하여 비드를 갖는 피브릴을 형성하는 단계; 및 (4) 상기 비드를 갖는 피브릴을 이용하여 세포 또는 조직 배양용 장치를 형성하는 단계, 여기서 최소한 제1 고분자 용액 또는 제2 고분자 용액은 비드를 포함한다. 예를 들어, 제1 고분자 용액은 폴리스티렌 용액이며, 제2 고분자 용액은 폴리우레탄 용액이다.
일부 다른 구현예에서, 본 발명의 장치의 제조방법은 하기 단계를 포함할 수 있다: (1) 고분자 용액을 준비하는 단계; (2) 상기 고분자 용액을 방사하는 단계; (3) 상기 고분자 용액을 방사하는 동안 비드를 결합시켜 비드를 갖는 피브릴을 형성하는 단계; 및 (4) 상기 비드를 갖는 피브릴을 이용하여 세포 또는 조직 배양용 장치를 형성하는 단계. 예를 들어, 고분자 용액은 폴리스티렌 용액이며 비드는 흡수제 입자이다.
또한 일부 다른 구현예에서, 본 발명의 장치의 제조방법은 하기 단계를 포함할 수 있다: (1) 고분자 용액을 준비하는 단계; (2) 상기 고분자 용액을 방사하는 단계; (3) 상기 고분자 용액을 방사하는 동안 비드를 결합시켜 비드를 갖는 피브릴을 형성하는 단계; 및 (4) 상기 비드를 갖는 피브릴을 이용하여 세포 또는 조직 배양용 장치를 형성하는 단계. 예를 들어, 고분자 용액은 폴리카프로락톤 용액이며 비드는 흡수제 입자이다.
또한, 본 발명은 본원에 설명된 장치를 이용하여 세포를 배양하는 방법에 관한 것이다. 일부 구현예에서, 방법은 세포를(예를 들어, 세포 현탁액의 형태로) 피브릴 및 비드를 더 포함하는 3차원 구조를 포함하는 장치와 접촉시키는 단계를 포함한다. 일부 다른 구현예에서, 방법은 생물학적 세포 부근에 본 발명의 장치를 위치시키는 단계 및 장치로 또는 장치 상에서 세포를 성장시키는 단계를 포함한다.
본원에서 사용되는, 용어 "비드(bead 또는 beads)"는 용어 "입자(particle 또는 particles)"와 상호 교환될 수 있다. 비드는 일반적으로 구형 또는 타원형이거나 불규칙적 형태를 가질 수 있는 입자 또는 마이크로-입자를 나타낸다. 비드는 넓은 크기 범위(예를 들어, 10 ㎛ 초과의 크기)를 가질 수 있다. 비드는 유기, 무기, 합성, 또는 천연 물질일 수 있다. 예를 들어, 비드는 천연 물질의 분말(예를 들어, 콜라겐, 젤라틴, 키토산, 제인 분말)을 포함할 수 있다. 비드는 또한 1 이상의 물질을 포함할 수 있으며, 이는 유리 비드, 생체 활성 분자, 성장 인자, 분화 인자, 세포 접착 분자 또는 단백질, 약학적 소분자 및 흡수제 입자를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 구현예에서, 비드는 표면-처리되거나 또는 그들의 표면에 작용기를 갖는다. 일부 구현예에서, 장치 내 비드의 담지는 0.1%-70%의 범위 내이다. 바람직하게는, 상기 담지는 0.5% 내지 50%의 범위 내이다.
본원에서 사용되는, 용어 "생체적합성 물질(biocompatible material)"은 어떠한 독성 또는 생물학적 기능에 대한 해로운 효과를 가지지 않는 임의의 물질(substance)이다.
본원에서 사용되는, 용어 "생체고분자(biopolymer)"는 여기서 고유의 것뿐만 아니라 생물학적으로 또는 합성적으로 변형된 - 단편(fragment), 다량체(multimer), 응집체(aggregate), 복합체(conjugate), 융합 제품(fusion product), 등을 포함하는 펩티드, 단백질, 핵산 또는 바이러스 입자를 의미한다.
본원에서 사용되는, 용어 "합성 고분자(synthetic polymer)"는 고분자가 자연적으로 발생하는 생체물질로부터 만들어진 경우에도 자연에서 발견되지 않는 고분자를 나타낸다.　용어　"천연 고분자(natural polymer)"는 자연적으로 발생하는 고분자를 나타낸다.
본원에서 사용되는, 용어 "유리 비드(glass beads)"는 구형 또는 불규칙적 형태를 가진 유리를 만들기 위한 당업계에 공지된 방법에 의해 제조된 입자를 나타낸다. 유리 비드는 당업계에 공지된 많은 산화물 조성물로부터 만들어질 수 있다. 전형적으로 유리는 최소한 약 50%의 실리콘 산화물(silicon oxides)을 필요로 한다.
본원에서 사용되는, 용어 "생체 활성 분자(bioactive molecule)"는 세포 또는 조직에 대해 영향을 미치는 분자를 의미한다. 본 발명에 대해 유용한 생체 활성 분자는 성장 인자, 분화 인자, 섬유 단백질, 및/또는 접착 단백질을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본원에서 사용되는, 용어 "성장 인자(growth factor)"는 세포 또는 조직의 증식을 촉진하는 분자를 의미한다. 바람직하게는 성장 인자는 VEGF, 콜라겐, 골형성 인자-β, EGF, PDGF, NGF, FGF, IGF, 또는 TGF이다.
본원에서 사용되는, 용어 "분화 인자(differentiation factor)"는 세포의 분화를 촉진하는 분자를 의미한다. 바람직하게는 분화 인자는 뉴로트로핀, CSF, 또는 TGF이다.
본원에서 사용되는, 용어 "접착 분자 또는 단백질(adhesive molecule 또는 protein)" 또는 "세포 접착 분자 또는 단백질(cell adhesion molecule 또는 protein)"은 비드 및/또는 피브릴에 대한 부착을 촉진시키는 분자 또는 단백질을 의미한다. 바람직하게는, 세포 접착 분자는 Ig(면역글로불린; immunoglobulin) 상과의 구성원이다. IgSF CAM은 예를 들어, 인테그린(integrins), 카데린(cadherins), 및 셀렉틴(selectins)을 포함한다.
본원에서 사용되는, 용어 "흡수제 입자(absorbent particle)"는 흡수제 물질로부터 만들어진 물질을 의미하며, 이는 물을 흡수할 수 있는 물-팽윤성, 불수용성 유기 또는 무기 물질이다. 예를 들어, 흡수제 고분자는 폴리아크릴아미드 공중합체, 에틸렌 무수말레산 공중합체, 가교결합된 카복시메틸셀룰로오스, 폴리비닐 알코올 공중합체, 가교결합된 폴리비닐피롤리돈, 가교결합된 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리아크릴로니트릴의 전분 그래프트 공중합체, 폴리우레탄, 플루오닉, 젤라틴, 실리카겔, 가교결합된 덱스트란(saphadex), 알지네이트, 한천, 미생물 셀룰로오스, 및 변형된 점토를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본원에서 사용되는, 용어 "피브릴(fibrils)"은 작은 단면 또는 직경(예를 들어, 50 nm 내지 20,000 nm 사이 또는 50 nm 내지 5,000 nm 사이)을 갖는 길쭉한 구조를 나타낸다. 피브릴은 양립성(compatible) 및/또는 생분해성일 수 있다. 또한, 피브릴은 표면-처리될 수 있다.
한 구현예에서, 본 발명에서 활용 및/또는 포함되는 섬유 및/또는 나노섬유의 직경은 약 50 나노미터 내지 약 5,000 나노미터의 범위이다. 또 다른 구현예에서, 본 발명에서 사용되는 섬유는 약 3 나노미터 내지 약 5,000 나노미터, 또는 약 10 나노미터 내지 약 5,000 나노미터, 또는 약 50 나노미터 내지 약 5,000 나노미터의 범위 내인 직경을 갖는 전기방사된 섬유이다. 다시 말해, 여기뿐만 아니라, 명세서 및 청구항 내 다른 곳에서도, 서로 다른 개별 범위 제한은 새로운 범위를 형성하기 위해 결합 될 수 있다.
본원에서 사용되는, 용어 "또는(or)"은 "및(and)" 및 "또는(or)" 모두를 포함하는 의미이다.
본원에서 사용되는, 용어 "a" 또는 "an"은 복수의 의미와 "임의의(any)" 의미를 포함하는 것을 의미할 수 있다.
도 1은 피브릴 및 비드를 포함하는 본 발명의 장치의 이미지이다.
도 2는 비드를 포함하는 고분자 용액을 방사시킴으로써 제조되는 본 발명의 장치의 개략적인 상면도(top view)이다.
도 3은 고분자 용액을 방사시키는 동안 비드를 살수(sprinkling)함으로써 제조되는 본 발명의 장치의 개략적인 상면도이다.
도 4는 세포 시딩(seeding) 후의 본 발명의 장치의 개략적인 상면도이다. 상기 장치는 비드를 포함하는 고분자 용액을 방사시킴으로써 제조된다.
도 5는 세포 시딩 후의 본 발명의 장치의 개략적인 횡단면도(cross-sectional view)이다. 상기 장치는 비드를 포함하는 고분자 용액을 방사시킴으로써 제조된다.
도 6은 본 발명의 장치의 이미지이다. 상기 장치는 1% 키토산 입자를 포함하는 폴리카프로락톤 용액을 방사시킴으로써 제조된다.
도 7은 도 6의 장치의 횡단면도이다.
도 8은 본 발명의 장치의 이미지이다. 상기 장치는 3% 키토산 입자를 포함하는 폴리카프로락톤 용액을 방사시킴으로써 제조된다.
도 9는 도 8의 장치의 횡단면도이다.
도 10은 키토산 입자를 포함하지 않는 폴리카프로락톤 용액을 방사시킴으로써 제조되는 제어 장치의 이미지이다.
도 11은 도 10의 장치의 횡단면도이다.
도 12(a)는 도 6의 장치에 대한 세포 확산의 이미지이다.
도 12(b)는 도 8 의 장치에 대한 세포 확산의 이미지이다.
도 12(c)는 도 10 의 장치에 대한 세포 확산의 이미지이다.
도 13은 도 6, 8, 및 10의 장치에 대한 세포 확산의 종횡비를 도시하는 그래프이다.
본 발명의 한 측면은 체외 세포 또는 조직 배양에 관한 것이다. 각 장치는 3차원 구조를 포함하며, 이는 비드 및/또는 입자를 갖는 피브릴을 더 포함한다.
장치의 주요 성분으로서, 비드는 장치의 구조를 지지할 수 있으므로, 3차원 구조는 개방형이며 제어가능하고, 장치는 푹신하며(fluffy) 두껍다. 비드의 크기로 인하여, 세포 또는 세포의 응집체는 세포 시딩 후 비드에 부착될 수 있으며, 그 후 장치가 두꺼울지라도 장치로 수월하게 침투 및 증식할 수 있다(예를 들어, 푹신한 구조 내부의 개방형, 큰 기공을 통하여). 세포는 장치의 유형에 따라 무작위로 또는 순차적으로 장치로 확산할 수 있다.
일부 구현예에서, 비드는 세포 확산, 세포 부착, 세포 성장, 및/또는 세포의 분화를 증가시키기 위한 활성일 수 있다. 예를 들어, 비드는 생체 활성 분자, 성장 인자, 분화 인자, 세포 접착 분자, 약학적 소분자, 또는 생물학적 대분자를 포함하거나 이와 결합할 수 있다.
일부 다른 구현예에서, 비드는 장치가 포화되었을 때 장치의 3차원 구조를 지지 또는 유지하거나, 및/또는 비드가 부풀었을 때 기공을 여는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 비드는 흡수제 입자일 수 있으며, 이는 그들의 크기를 증가시키는 동안 동시간에 액체를 흡수하고 유지할 수 있다. 결과적으로, 부푼 비드는 장치 내 기공을 넓히며 장치의 전체적인 다공성은 이들이 포화되었을 때 증가된다. 기공의 크기 및 장치의 전체적인 다공성은 흡수제 입자의 양 또는 크기에 의해 조절될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 세포 또는 조직 배양용 장치의 새로운 제조방법을 제공한다. 하기 도면 및 예시에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 장치는 비드를 포함하는 고분자 용액을 방사시킴으로써, 또는 방사 공정 중 비드를 피브릴에 결합시킴으로써 제조될 수 있다.
도 1은 피브릴 및 비드를 포함하는 장치(10)의 예시적 이미지를 나타낸다. 비드의 존재로 인하여, 장치(10)(예를 들어, 부직포)는 푹신하고 두꺼우며, 3차원 구조 내에 큰 개기공을 포함한다. 도 1의 구현예는 구형 구조를 나타내나, 장치는 3차원 구조의 임의의 다른 유형을 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 장치의 상면도를 나타낸다. 장치는 피브릴(20) 및 비드(30)를 포함하며 비드(30)를 포함하는 고분자 용액을 방사시킴으로써 제조된다. 본원에 나타낸 바와 같이, 비드(30)가 푹신한 3차원 구조를 지지할 수 있으므로 장치는 큰 개기공을 갖는다. 상기에 설명한 바와 같이, 비드는 흡수 활성이 있거나, 또는 흡수제(또는 이의 입자)를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 장치의 상면도를 나타낸다. 이 장치는 피브릴(20) 및 비드(40)를 포함하며, 비드(40)는 고분자 용액의 방사 공정 중 결합된다.
도 4는 피브릴(20) 및 비드(50)를 포함하는 본 발명의 장치의 상면도를 나타낸다. 상기 장치는 비드(50)를 포함하는 고분자 용액을 방사시킴으로써 제조된다. 본원에 나타낸 바와 같이, 세포 시딩 후(예를 들어, 세포 현탁액이 장치 상에 투여된 후), 세포의 응집체가 비드 및/또는 입자에 부착된다.
도 5는 시딩 후 본 발명의 장치의 횡단면도를 나타낸다. 피브릴(20) 및 비드(60)를 포함하는 상기 장치는 비드(60)를 포함하는 고분자 용액을 방사함으로써 제조된다. 시딩 후, 세포는 비드(60)에 부착되며 그 후 장치로 수월하게 침투 및 증식할 수 있다(예를 들어, 장치 내 열린 공간 또는 기공을 통하여). 세포는 장치의 유형에 따라 무작위로 또는 순차적으로 확산할 수 있다.
본 발명은 하기 실시예를 참조하여 예시의 방법으로 더 설명될 수 있다.
실시예
본 발명의 흡수성 고분자 장치는 비드를 갖는 폴리카프로락톤(PCL) 용액을 방사시킴으로써 제조된다. 특히, PCL 용액 중량에 대해 25 %를 준비하고, 현탁액을 형성하기 위해 아세톤을 첨가하였다. 75 내지 150 미크론의 크기를 갖는 키토산 입자를 US 표준 체(Standard Sieves)를 이용하여 준비하였다. 그 후, 키토산 입자를 현탁액에 첨가하였다. 다양한 양의 키토산 입자가 사용된다. 첨가될 키토산 입자의 백분율을 하기 표 1에 구체적으로 나타내었다. 생성된 용액은 그 후 방사되어(예를 들어, 전기방사) 이에 따라 본 발명의 장치에 도달할 수 있다.
장치 PCL 현탁액에 대한 키토산 입자의 백분율
샘플 A 1%
샘플 B 3%
샘플 C(대조군) (0%)
도 6 내지 11은 장치 샘플 A, B, 및 C의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 이미지를 도시한다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 샘플 A는 피브릴(즉, PCL) 및 1% 비드(즉, 키토산 입자)를 포함한다. 도 7은 피브릴(즉, PCL) 및 1% 비드(즉, 키토산 입자)의 횡단면도를 나타낸다. 도 8은 샘플 B가 피브릴(즉, PCL) 및 3% 비드(즉, 키토산 입자)를 포함하는 것을 나타낸다. 도 9는 피브릴(즉, PCL) 및 3% 비드(즉, 키토산 입자)의 횡단면도를 나타낸다. 대조군과 같이, 도 10의 샘플 C는 오직 피브릴(즉, PCL)을 포함하며, 어떠한 비드도 갖지 않는다. 도 11은 대조군의 횡단면을 나타낸다.
세포 배양
샘플 A, B, 및 C는 세포 배양에 사용된다. A10 평활근세포(smooth muscle cells; SMCs)가 사용되었으며, 세포 배양 배지는 10% 소태아혈청(Fetal Bovine Serum; FBS), 1% 페니실린(penicillin)/스트렙토마이신(streptomycin)(10,000 u/ml 페니실린, 10,000 ㎍/ml 스트렙토마이신), 및 1mM 피루브산 나트륨(sodium pyruvate)이 첨가된 DMEM(Dulbecco's Modified Eagles Medium, 고농도 포도당(4.5 g/L))이었다. 세포는 표준 세포 배양 조건(37 ℃, 5% CO2, 95% 습도)에서 배양하고, 이틀에 한번 신선한 배지로 갈아주었다. 배양 중인 세포를 확장하여 모든 샘플을 시딩하기 위한 충분한 세포를 수득하였다. 샘플 A, B, 및 C를 작은 크기(1 cm2)로 자르고, 24 웰 플레이트에 넣은 후, 에틸렌 옥사이드 멸균법을 이용하여 멸균하였다. 이들 샘플은 그 후 1 ml의 배지에 잠기게 하고, 표준 세포 배양 조건에서 배양하여 혈청 단백질이 세포 시딩 전 하루 동안 물질에 부착되도록 하였다. 상기 배지는 시딩 직전에 흡입하였다. 세포 시딩을 위하여, 세포를 트립신화하고(trypsinized), 원심분리하여 펠렛을 수득하였으며, 배지에서 재현탁하였다. 대략 28,500개의 세포를 24 웰 플레이트의 전체 웰에 걸쳐서 시딩하였다(15,000 세포/cm2).
3일 째, 세포 확산을 세포 종횡비를 이용하여 계산하였다. 큰 종횡비는 샘플에 대한 유의미한 세포 확산을 가리키며, 동시에 작은 종횡비는 동일한 방향에서 세포의 확산을 가리킨다. 확산된 이미지를 얻기 위하여, 샘플을 DAPI(345/455 nm 여기/방출, 세포 핵), FITC(국소접착, focal adhesions), 및 TRITC(세포골격, cytoskeleton) 채널을 이용하여 40x 배율로 이미지화하였다. 도 12(a), 12(b), 및 12(c)는 각각 샘플 A, B, 및 C(기준자(scale bars)는 20 미크론이다)에 대한 예시적 세포 확산 이미지를 제공한다. 각 표본에 대한 30개의 이미지를 획득하고, 종횡비를 위해 이미지 J를 이용하여, 펼친 세포의 가장 긴 길이를 핵을 넘어 세포를 가로지르는 가장 작은 거리로 나눈 값을 측정하여 계산함으로써 분석하였다. 30개의 이미지에 걸친 각 표본에 대한 평균 종횡비를 샘플 평균에 대한 다른 표본 전체에 걸친 평균을 위해 사용하였다. 도 13은 샘플 A, B, 및 C의 종횡비를 도시한다. 이들 샘플에 있어서, PCL 피브릴 및 1% 키토산 입자를 포함하는 샘플 A가 가장 큰 종횡비(6.0에 근접)를 갖는다. PCL 피브릴 및 3% 키토산 입자를 포함하는 샘플 B는 약 5.5의 종횡비를 갖는다. 대조군(샘플 C)은 키토산 입자를 포함하지 않으며 가장 작은 종횡비(약 4.5)를 갖는다.
예컨대, 이는 또한 다른 피브릴 및/또는 비드를 갖는 본 발명의 장치(예를 들어, 샘플 A 및 B)가 세포 배양시 다른 세포 작용(예를 들어, 세포 확산)의 결과를 초래할 수 있음을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 특별한 이점은 추가적 세포 확산을 필요로 하는 세포 배양에 사용할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 본 발명의 장치는 신경 재생 장치로서 또는 이를 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 특정 구현예가 본원에 도시되었으나, 본 발명의 사상에서 벗어나지 않는 모든 수정 및 변경이 이루어질 수 있음은 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 상기 실시예 및 예시는 본 발명의 범위를 제한하고자 하지 않는다. 또한, 본 발명은 같은 목적을 달성하기 위하여 산출되는 임의의 구성, 및 첨부된 청구항의 범위 내에 속하는 모든 변경 및 수정을 포함하는 것으로 의도된다.
상기에 나타낸 모든 출판물은 본원에 전체적으로 참조로 인용된다. 본 명세서(모든 청구항, 요약 및 도면을 포함)에 개시된 모든 특징은 명시적인 다른 언급이 없는 한, 동일, 동등 또는 유사한 목적을 위하여 다른 특징으로 대체될 수 있다. 따라서, 명시적인 다른 언급이 없는 한, 개시된 각 특징은 총괄적인 일련의 동등 또는 유사한 특징의 하나의 예시이다.

Claims (41)

1 이상의 피브릴(fibrils) 및 1 이상의 비드(beads)를 포함하는 3차원 구조를 포함하는 세포 또는 조직 배양용 장치.
제1항에 있어서, 상기 3차원 구조는 개방형(open)이며 제어가능한 것인, 장치.
제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3차원 구조는 개기공(open pores)을 포함하는 것인, 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피브릴은 50 nm 내지 5,000 nm 범위의 크기를 갖는 것인, 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1 이상의 피브릴은 올리고머(oligomer), 프리폴리머(prepolymer), 모노머(momomer), 또는 고분자 물질을 포함하는 것인, 장치.
제5항에 있어서, 상기 고분자 물질은 지방족 폴리에스테르(aliphatic polyester), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리올레핀(polyolefin), 폴리사카라이드(polysaccharide), 콜라겐(collagen), 젤라틴(gelatin), 제인(zein), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 히드록시프로필메틸 셀룰로오스(hydroxypropyl methyl cellulose), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 폴리에틸렌이민 폴리비닐 알코올(polyethylenimine polyvinyl alcohol), 폴리아미드(polyamides), 또는 폴리우레탄(polyurethanes)인 것인, 장치.
제6항에 있어서, 상기 지방족 폴리에스테르는 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리(락테이트)(poly(lactate)), 폴리(글리콜레이트)(poly(glycolate)), 폴리(디옥사논)(poly(dioxanone)), 폴리히드록시알카노에이트(polyhydroxyalkanoates), 또는 이들의 공중합체인 것인, 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1 이상의 비드는 비-세포독성인 것인, 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1 이상의 비드는 유기, 무기, 합성, 또는 천연 물질을 포함하는 것인, 장치.
제9항에 있어서, 상기 1 이상의 비드는 천연 물질의 분말을 포함하는 것인, 장치.
제10항에 있어서, 상기 1 이상의 비드는 키토산 분말, 콜라겐 분말, 젤라틴 분말, 제인 분말, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 장치.
제8항에 있어서, 상기 1 이상의 비드는 유리 비드, 생체 활성 분자, 성장 인자, 분화 인자, 세포 접착 분자 또는 단백질, 약학적 소분자, 생물학적 대분자, 또는 흡수제 입자를 포함하거나 이와 결합되는 것인, 장치.
제12항에 있어서, 상기 성장 인자는 VEGF, 콜라겐, 골형성 인자-β(bone morphogenic factor-β), EGF, PDGF, NGF, FGF, IGF, 또는 TGF인 것인, 장치.
제12항에 있어서, 상기 분화 인자는 뉴로트로핀(neurotrophin), CSF, 또는 TGF인 것인, 장치.
제12항에 있어서, 상기 세포 접착 분자는 면역글로불린 상과(superfamily)의 구성원인 것인, 장치.
제15항에 있어서, 상기 면역글로불린(immunoglobulin) 상과 CAMs는 인테그린(integrins), 카데린(cadherins), 또는 셀렉틴(selectins)을 포함하는 것인, 장치.
제12항에 있어서, 상기 흡수제 입자는 폴리아크릴아미드(polyacrylamide) 공중합체, 에틸렌 무수말레산(ethylene maleic anhydride) 공중합체, 가교결합된 카복시메틸셀룰로오스(carboxymethylcellulose), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol) 공중합체, 가교결합된 폴리비닐피롤리돈(polyvinypyrrolidone), 가교결합된 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)의 전분 그래프트 공중합체, 폴리우레탄(polyurethane), 플루오닉(Pluronic), 젤라틴(gelatin), 실리카겔(silica gel), 가교결합된 덱스트란(dextran)(saphadex), 알지네이트(Alginate), 한천(Agar-agar), 미생물 셀룰로오스(microbial cellulose), 변형된 점토(modified clay), 또는 그들의 혼합물을 포함하는 것인, 장치.
제17항에 있어서, 상기 흡수제 입자는 액체를 흡수할 때 크기가 증가하는 것인, 장치.
제18항에 있어서, 상기 흡수제 입자는 흡수제 입자가 액체를 흡수할 때 3차원 구조에서 개기공의 크기를 증가시키는 것이 가능한 것인, 장치.
제12항 및 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 비드가 포화될 때 다공성(porosity)이 증가하는 것인, 장치.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1 이상의 비드는 세포 확산, 세포 부착, 세포 성장, 또는 세포의 분화를 증가시키기 위한 활성일 수 있는 것인, 장치.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1 이상의 비드는 3차원 구조에서 개기공의 크기를 증가시키는 것이 가능한 것인, 장치.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비드는 10 ㎛초과의 크기를 갖는 것인, 장치.
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비드는 3차원 구조를 지지 또는 유지할 수 있는 것인, 장치.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비드는 0.1% 내지 70% 범위로 담지되는 것인, 장치.
제25항에 있어서, 상기 비드는 0.5% 내지 50% 범위로 담지되는 것인, 장치.
제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피브릴은 플라즈마 처리에 의해 또는 생체적합성 물질로 표면 처리된 것인, 장치.
제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 0.5 mm 내지 20 mm 범위의 두께를 갖는 것인, 장치.
제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세포 또는 세포의 응집체(agglomerates)는 세포 시딩(seeding) 후 비드에 부착되는 것인, 장치.
제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 신경 재생 장치에 사용되는 것인, 장치.
제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치 또는 피브릴은 전기방사, 가스 제트 방사(gas jet spinning), 멜트 브라운(melt blown), 또는 강제된 방사 공정(forced spinning process)에 의한 제조물인 것인, 장치.
하기 단계를 포함하는, 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항의 세포 또는 조직 배양용 장치의 제조방법:
(1) 비드를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 단계;
(2) 상기 고분자 용액을 방사(spinning)하여 비드를 갖는 피브릴을 형성하는 단계; 및
(3) 상기 비드를 갖는 피브릴을 이용하여 세포 또는 조직 배양용 장치를 형성하는 단계.
제32항에 있어서, 상기 고분자 용액은 폴리스티렌 용액 또는 바이오플라스틱(bioplastic) 용액인 것인 방법.
제33항에 있어서, 상기 바이오플라스틱 용액은 폴리히드록시알카노에이트 용액 또는 폴리(락테이트) 용액인 것인 방법.
제32항에 있어서, 상기 고분자 용액은 폴리카프로락톤 용액인 것인 방법.
제35항에 있어서, 상기 비드는 키토산을 포함하는 것인 방법.
하기 단계를 포함하는, 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항의 세포 또는 조직 배양용 장치의 제조방법:
(1) 제1 고분자 용액을 준비하는 단계;
(2) 제2 고분자 용액을 준비하는 단계;
(3) 상기 제1 고분자 용액 및 제2 고분자 용액을 함께 방사하여 비드를 갖는 피브릴을 형성하는 단계; 및
(4) 상기 비드를 갖는 피브릴을 이용하여 세포 또는 조직 배양용 장치를 형성하는 단계,
여기서 최소한 제1 고분자 용액 또는 제2 고분자 용액은 비드를 포함한다.
제37항에 있어서, 상기 제1 고분자는 폴리스티렌이며, 제2 고분자 용액은 폴리우레탄인 것인 방법.
하기 단계를 포함하는, 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항의 세포 또는 조직 배양용 장치의 제조방법.
(1) 고분자 용액을 준비하는 단계;
(2) 상기 고분자 용액을 방사하여 피브릴을 형성하는 단계;
(3) 상기 고분자 용액을 방사하는 동안 비드를 결합시켜 비드를 갖는 피브릴을 형성하는 단계, 및
(4) 상기 비드를 갖는 피브릴을 이용하여 세포 또는 조직 배양용 장치를 형성하는 단계.
제39항에 있어서, 상기 고분자 용액은 폴리스티렌 용액 또는 폴리카프로락톤 용액인 것인 방법.
제39항 또는 제40항에 있어서, 상기 비드는 흡수제를 포함하는 것인 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101865769B1 (ko) * 2015-05-11 2018-06-11 주식회사 아모라이프사이언스 세포 배양 지지체
KR101764858B1 (ko) 2015-09-25 2017-08-14 전북대학교산학협력단 나노섬유로 이루어진 신경도관 및 이의 제조방법
US11629321B2 (en) * 2016-05-31 2023-04-18 Amolifescience Co., Ltd. Scaffold for cell culture or tissue engineering
EP3293253A1 (en) 2016-09-13 2018-03-14 Carroucell Process for producing a glass macroporous matrix and uses
TR201615825A1 (tr) * 2016-11-07 2018-05-21 T C Istanbul Medipol Ueniversitesi Yapay bi̇r bi̇yomi̇meti̇k si̇ni̇r doku i̇skelesi̇ ve üreti̇m yöntemi̇
CN108866820A (zh) * 2017-05-12 2018-11-23 深圳瑞祥居科技发展有限公司 一种静电纺丝纳米纤维的制备方法及应用
EP3650587A4 (en) 2017-07-01 2021-03-24 China Petroleum & Chemical Corporation SPIDER SILK-LIKE POLYMER FIBER, PROCESS FOR THEIR MANUFACTURING AND USE
CN109208100B (zh) * 2017-07-01 2022-07-12 中国石油化工股份有限公司 一种基于聚苯乙烯多孔微球的类蜘蛛丝聚合物纤维及其制备方法
JP7102694B2 (ja) * 2017-09-15 2022-07-20 株式会社リコー 複合体及びその製造方法、積層体、並びに細胞接着用基材及びその製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4565663A (en) * 1981-06-26 1986-01-21 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method for making water-swellable composite sheet
US6306491B1 (en) * 1996-12-20 2001-10-23 Gore Enterprise Holdings, Inc. Respiratory aids
US20020090725A1 (en) * 2000-11-17 2002-07-11 Simpson David G. Electroprocessed collagen
ES2414864T3 (es) * 2002-06-28 2013-07-23 Neokidney Holding B.V. Método para la preparación de fibras porosas funcionales
GB0219618D0 (en) * 2002-08-22 2002-10-02 Battelle Memorial Institute Woundcare
CN1798534A (zh) * 2003-03-31 2006-07-05 帝人株式会社 支撑基体材料和胶原蛋白构成的复合体、以及支撑基体材料和复合体的制造方法
US8268344B2 (en) * 2005-04-27 2012-09-18 The Regents Of The University Of Michigan Particle-containing complex porous materials
US20100120115A1 (en) * 2007-05-04 2010-05-13 University Of Virginia Patent Foundation Compositions and Methods for Making and Using Laminin Nanofibers
US9029149B2 (en) * 2008-07-31 2015-05-12 Carnegie Mellon University Methods, apparatus, and systems for fabrication of polymeric nano- and micro-fibers in aligned configurations
CN102134787A (zh) * 2011-03-21 2011-07-27 哈尔滨工业大学深圳研究生院 蜂窝状排列的聚合物纳米纤维材料制备方法
CN102908665B (zh) * 2012-10-26 2014-12-10 东华大学 用串珠纤维担载蛋白颗粒的组织工程纤维支架的制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017176055A1 (ko) * 2016-04-06 2017-10-12 경희대학교산학협력단 세포 배양용 마이크로 비드 및 이를 이용한 세포 배양 모니터링 방법

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Publication number Publication date
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