KR20160041616A - Chemically cross-linked hyaluronic acid hyerogel particle, preparation method thereof and spheroid formation method using it - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a method for forming spheroid using hyaluronic acid hydrogel microspheres. The disclosed method for forming spheroid comprises the steps of: preparing chemically cross-linked hyaluronic acid hydrogel microspheres; swelling the hyaluronic acid hydrogel microspheres into a culture medium; mixing the swelled microspheres and cells and culturing the same.

Description

화학적으로 가교된 히알루론산 하이드로젤 미립구, 이의 제조방법 및 이를 이용한 스페로이드 형성방법{CHEMICALLY CROSS-LINKED HYALURONIC ACID HYEROGEL PARTICLE, PREPARATION METHOD THEREOF AND SPHEROID FORMATION METHOD USING IT}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a chemically cross-linked hyaluronic acid hydrogel microparticle, a method for producing the same, and a method for forming a spheroid using the same. BACKGROUND ART < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 팽윤되어 다공성 구조를 형성하는, 화학적으로 가교된 히알루론산 하이드로젤 미립구, 이의 제조방법과, 이를 이용하여 스페로이드 내부 안쪽 부분까지 산소 및 영양분 전달을 통해 스페로이드 내부에도 세포가 살아 있는 스페로이드 형성 방법에 관한 것이다. The present invention relates to chemically cross-linked hyaluronic acid hydrogel microspheres that swell to form a porous structure, and a method for producing the same, and a method for producing the same, Lt; / RTI >

체내 세포 및 조직은 아주 복잡한 3차원 구조를 상호 작용하면서 성장하고 분화, 발전해 간다. 그러나 대부분의 세포 배양은 2차원으로 된 불침투성의 평평한 평면에서 이루어지고 있다. 따라서, 2차원 세포배양은 우리 체내 세포 환경 조건을 제대로 모사 하지는 못한다는 한계점을 지니고 있다. The body's cells and tissues grow, differentiate and develop while interacting with very complex three-dimensional structures. However, most cell cultures are made on a two-dimensional impermeable flat plane. Therefore, the two-dimensional cell culture has a limitation that it can not accurately simulate the cell environmental conditions in our body.

최근에는 생체 내와 동등한 기능을 갖는 3차원 세포 조직인 스페로이드(spheroid)의 배양이 주목을 받고 있다. 암을 모사하기 위한 세포 응집(cell aggregation)을 유도하기도 하고, 당뇨 치료를 위한 인슐린의 정상분비를 유도하기 위해서 췌도 세포를 이식함에 있어 응집된 세포를 이식하는 방법 등이 쓰이고 있어 스페로이드의 대량 생산이 요구되고 있다. 또한, 줄기 세포 연구가 성숙됨에 따라 배아 줄기세포를 3차원 배양하여 각종 분화 기전의 연구에 응용하기 위한 여러 가지 방법이 시도되고 있다. In recent years, the cultivation of spheroids, which are three-dimensional cell tissues having equivalent functions in vivo, has attracted attention. In order to induce cell aggregation to simulate cancer and to induce normal secretion of insulin for the treatment of diabetes, a method of grafting coagulated cells to transplant islet cells is used. Mass production of speroids . In addition, as the stem cell research has matured, various methods have been attempted to apply 3-D embryonic stem cells to studies of various differentiation mechanisms.

종래의 3차원 세포 배양 방법으로는 현적 배양법(Hanging-drop method), 회전식 배양법, 원심분리법, 마이크로 몰딩(Micromolding)법 등이 있으며, 예를 들어, 일본 특허공개 평6-327465호에서는 바닥면이 깔대기 형상인 웰에 복수의 단일세포를 씨딩하고, 바닥면에서 이 단일세포를 응집 및 분열시켜서 스페로이드를 배양하는 방법, 한국등록특허 제10-1341572호에서는 플레이트부: 및 상기 플레이트 부의 일면으로부터 연장되고, 내부에 중공형관을 포함하는 복수개의 세포 수용부;를 포함하는 3차원 세포 배양 용구를 이용하여 배양하는 방법을 개시하고 있다. Conventional three-dimensional cell culture methods include a hanging-drop method, a rotary culture method, a centrifugal separation method, and a micromolding method. For example, in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 6-327465, A method in which a plurality of single cells are seeded in a well having a funnel shape and the single cells are flocculated and cleaved on the bottom surface to cultivate the spleoid; Korean Patent No. 10-1341572 discloses a plate portion and a method of extending from one surface of the plate portion And a plurality of cell receiving parts including a hollow tube in the interior of the cell culture container.

이러한 3차원 세포배양 방법은 재생 의료나 하이브리드(hybrid) 인공장기, 생체 유용 물질 생산, 생물 조직이나 기관 장기의 기능의 조사·탐색, 신약의 스크리닝(screening), 내분비 교란 물질 등의 영향을 평가하는 동물실험 대체법, 센서(sensor)기능을 가지는 세포 칩 등의 각 분야의 산업에 이용이 기대된다.These three-dimensional cell culture methods can be used to evaluate the effects of regenerative medicine, hybrid artificial organs, production of bioactive materials, investigation and search of the functions of biological tissues or organs, screening of new drugs, An animal test substitution method, and a cell chip having a sensor function.

그러나, 이러한 기존의 3차원 세포배양 방법은 별도의 배양 용구를 필요로 하며, 배양 방법이 복잡할 뿐만 아니라 소요 시간도 긴 문제점이 있다.However, such conventional three-dimensional cell culture methods require separate culture equipment, and the culture method is complicated and the time required is long.

한편, 우수한 생체적합성을 가지는 천연 히알루론산은 종간 특이성, 조직이나 장기특이성을 갖지 않으며 피부의 보습력 증진, 피부 탄력 유지 및 피부 손상 시에 피부 하층부의 손상을 줄여주고 피부의 주요구성 성분인 콜라겐이 세포 사이로의 움직임을 원활하게 하도록 윤활유와 같은 역할도 한다. 그러나 천연 히알루론산을 본연 그대로 사용하게 되면 기계적 물성이 좋지 않을 뿐만 아니라 체내에 존재하는 히알루로니다아제라는 효소에 의해 쉽게 분해되어 제거되기 때문에 다양한 응용에 있어 제한이 따르게 된다. On the other hand, natural hyaluronic acid having excellent biocompatibility has no interspecific specificity, tissue or organ specificity, reduces moisture damage on the skin, maintains skin elasticity and damages the skin in the lower part of the skin, and collagen, It also acts as a lubricant to smooth the movement of the sidewall. However, when natural hyaluronic acid is used as it is, the mechanical properties are not good, and hyaluronidase, which is present in the body, is easily decomposed and removed by the enzyme, so that it is restricted in various applications.

이와 같은 천연 히알루론산의 단점을 보완하기 위하여 화학적 수식이나 다양한 가교제를 사용한 가교를 통하여 하이드로겔을 형성하는 연구들이 많이 이루어지고 있다. 히알루론산의 화학적 수식과 가교를 통한 하이드로겔 형성은 일반적으로 히알루론산 주쇄에 존재하는 알코올 그룹과 카르복시산 그룹을 통하여 이루어진다. 히알루론산 주쇄의 카르복시산 그룹은 에스테르화(esterification)에 의한 화학적 수식이 주를 이루며, 하이드로겔 형성을 위한 가교반응은 디히드라지드, 디알데히드, 또는 디술파이드를 이용한 연구가 진행되었다. 또한, 카르복시산 그룹에 메타크릴아미드를 도입하여 광가교를 통한 하이드로겔을 제조하는 연구도 진행되었다. 한편으로 히알루론산 주쇄의 알코올 그룹은 디비닐술폰 또는 디글리시딜 에테르(Lim et al, Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 402 (2012) 80? 87)를 이용한 연구가 진행되었다.In order to overcome the disadvantages of natural hyaluronic acid, many researches have been carried out to form a hydrogel through chemical modification or crosslinking using various crosslinking agents. The chemical modification of hyaluronic acid and the formation of hydrogel through cross-linking are generally carried out through alcohol groups and carboxylic acid groups present in the hyaluronic acid backbone. The carboxylic acid group of the main chain of hyaluronic acid is predominantly chemically modified by esterification, and the cross-linking reaction for hydrogel formation has been carried out using dihydrazide, dialdehyde, or disulfide. In addition, studies have been conducted to prepare a hydrogel by photo-crosslinking by introducing methacrylamide into a carboxylic acid group. On the other hand, the alcohol group of the hyaluronic acid main chain was studied using divinyl sulfone or diglycidyl ether (Lim et al, Colloids and Surfaces A: Physicochem Eng. Aspects 402 (2012) 80-87).

JPJP H6-327465H6-327465 AA KRKR 10-134157210-1341572 RR

Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 402 (2012) 80? 87Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 402 (2012) 80? 87

본 발명의 과제는 빠른 수팽윤 거동을 나타내어 다공성 공극 구조를 형성하는 화학적으로 가교된 히알루론산 하이드로젤 미립구를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide chemically cross-linked hyaluronic acid hydrogel microspheres that exhibit a fast water swell behavior to form a porous pore structure.

본 발명의 다른 과제는 스페로이드 내부에도 세포가 살아 있어 생존율을 장기간 유지할 수 있는 3차원 세포 조직인 스페로이드 형성 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for forming spleen, which is a three-dimensional cell tissue capable of maintaining the survival rate for a long period of time because the cells are living in the spleen.

이를 위해 본 발명은To this end,

히알루론산의 알코올기와 폴리(카프로락톤)-b-하이퍼브랜치 폴리글리세롤의 알코올기가 에폭사이드 가교제에 의해 에테르 결합으로 가교된, 화학적으로 가교된 히알루론산 하이드로젤 미립구를 제공한다.Wherein the alcohol group of hyaluronic acid and the alcohol group of poly (caprolactone) -b-hyperbranched polyglycerol are cross-linked by an ether bond by an epoxide crosslinking agent, and a hyaluronic acid hydrogel microparticle chemically crosslinked.

또한 본 발명은Also,

i) 계면활성제가 용해된 오일상 및 ii) 염기성 수용액에 히알루론산, 폴리(카프로락톤)-b-하이퍼브랜치 폴리글리세롤과 에폭사이드 가교제가 용해된 수상을 혼합함으로써 w/o 에멀전을 형성시켜 가교반응을 진행하는, 히알루론산 하이드로겔 미립구의 제조방법을 제공한다. A w / o emulsion is formed by mixing i) an oily phase in which a surfactant is dissolved and ii) a basic aqueous solution of hyaluronic acid, poly (caprolactone) -b- hyperbranched polyglycerol and epoxide crosslinking agent dissolved therein to form a w / Wherein the hyaluronic acid hydrogel microparticles are in contact with each other.

또한 본 발명은Also,

화학적으로 가교된 히알루론산 하이드로젤 미립구를 준비하는 단계와,Preparing chemically cross-linked hyaluronic acid hydrogel microspheres,

상기 히알루론산 하이드로젤 미립구를 배양배지로 팽윤하는 단계와,Swelling the hyaluronic acid hydrogel microparticles with a culture medium;

팽윤된 미립구와 세포를 혼합하여 배양하는 단계Mixing and culturing the swollen microspheres with cells

를 포함하는 스페로이드 형성방법을 제공한다. ≪ / RTI >

본 발명에 따르면, 빠른 수팽윤에 의해 다공성을 갖는 화학적으로 가교된 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용하여 세포를 배양함으로써 스페로이드 내부까지 산소 및 영양분을 전달하여 세포 생존율을 향상시키고 장기간에 걸쳐 생존율을 유지할 수 있다. 이렇게 형성된 스페로이드는 이식용 세포 치료제 및 신약물의 독성 평가에 유용하게 사용될 수 있다. According to the present invention, by chemically cross-linked hyaluronic acid hydrogel microparticles having a porosity due to rapid water swelling, cells are cultured to transfer oxygen and nutrients to the interior of the spheroids, thereby improving the cell survival rate and maintaining the survival rate over a long period of time . The thus formed spheroids can be usefully used for evaluating the toxicity of cell therapy agents and drug substances for transplantation.

도 1의 A는 히알루론산 하이드로젤 미립구 제조방법을 나타낸 반응식이고, 도 1의 B는 히알루론산과 히알루론산 하이드로젤 미립구를 FT-IR 분석을 통해 얻은 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스페로이드 형성 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3의 A는 상기 준비예 1에서 제조한 히알루론산 하이드로젤 미립구의 팽윤 전과 팽윤 후의모습을 전계방출주사현미경(FE-SEM, Model: JEOL, JSM-7000F)으로 관찰한 사진이고, 도 3의 B는 팽윤된 히알루론산 하이드로젤 미립구를 광학현미경으로 촬영하여 직경을 측정한 후 직경 분포를 나타낸 그래프이고, 도 3의 C는 트립판-블루 염색약을 이용한 히알루론산 하이드로젤 미립구의 물질교환을 확인한 사진이다.
도 4는 일반배양배지, 추출희석법과 직접 접촉법으로 배지를 준비하여 히알루론산 하이드로젤 미립구가 연골 세포 생존율에 미치는 영향을 MTT 분석으로 측정하고 그 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 히알루론산 하이드로젤 미립구 주사시 마우스의 심장조직, 신장조직, 간조직, 폐조직에 미치는 영향을 헤마톡실린-에오신 염색을 통해 확인해본 결과를 나타낸 것이다.
도 6의 A는 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용하지 않는 연골 세포 스페로이드 (Plain Cell aggregate)와 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용한 연골 세포 스페로이드(HA Particle Cell aggregate)를 3일, 7일 간격으로 관찰한 사진이고, 도 6의 B는 7일차 연골세포 스페로이드 생존/사멸 분석한 결과를 나타낸 사진이다.
도 7은 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용하지 않는 연골 세포 스페로이드 (Plain Cell aggregate)와 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용한 연골 세포 스페로이드(HA Particle Cell aggregate)의 콜라겐 type II와 아그레칸 발현양을 실시간 RT-PCR을 통해 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용하지 않는 연골 세포 스페로이드 (Plain Cell aggregate)(도 8의 A)와 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용한 연골 세포 스페로이드(HA Particle Cell aggregate)(도 8의 B)을 1주일, 2주일 및 3주일 각각 배양한 후 헤마톡실린-에오신 염색을 하고 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
도 9의 A는 6-7 주령의 면역 결핍 누드 마우스에 연골세포로만 이루어진 플레인 스페로이드(Plain-aggregate)와 히알루론산 하이드로젤 미립구와 함께 만든 연골세포 스페로이드(HA-aggregate) 각각 마우스 피하에 주입하여 관찰한 사진이고, 도 9 의 B는 4주차 누드마우스 피하에 만들어진 조직을 분리하여 헤마톡실린-에오신 염색과 알시안 블루 염색을 하여 관찰한 사진이다.
도 10의 A는 각각의 연골세포수에 따라 형성된 스페로이드를 관찰한 사진이고, 도 10의 B는 각 스페로이드의 직경을 나타낸 그래프이다.
도 11의 A는 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용하지 않는 심근 세포 스페로이드 (Plain Cell aggregate)와 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용한 심근 세포 스페로이드(HA Particle Cell aggregate)를 4일, 7일, 10일 간격으로 관찰한 사진이고, 도 11의 B는 각 스페로이드의 직경을 나타낸 그래프이다.
도 12는 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용하지 않는 심근 세포 스페로이드 (Plain Cell aggregate)와 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용한 심근 세포 스페로이드(HA Particle Cell aggregate)를 장기간 배양시 스페로이드의 상태 및 운동성 확인한 결과를 나타낸 사진이다.
도 13의 A는 3일차 심근세포 스페로이드 생존/사멸 분석한 결과를 나타낸 사진이고, 도 13의 B는 루미네센스를 통한 심근 세포 스페로이드의 ATP 활성을 측정한 그래프이다.
도 14는 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용하지 않는 심근 세포 스페로이드 (control)와 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용한 심근 세포 스페로이드(Hyaluronic acid)의 시간에 따른 CM-DiI 침투율을 형광현미경으로 관찰한 사진이다.
도 15는 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용하지 않는 심근 세포 스페로이드 (control)와 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용한 심근 세포 스페로이드(Hyaluronic acid)를 헤마톡실린-에오신으로 염색하여 관찰한 사진이다.
Fig. 1 (A) is a reaction formula showing a method for producing hyaluronic acid hydrogel microparticles. Fig. 1 (B) shows a spectrum obtained by FT-IR analysis of hyaluronic acid and hyaluronic acid hydrogel microparticles.
2 schematically illustrates a method for forming a spoloid according to an embodiment of the present invention.
3 (A) is a photograph of the hyaluronic acid hydrogel microparticles prepared in Preparation Example 1 before swelling and after swelling with a field emission scanning microscope (FE-SEM, Model: JEOL, JSM-7000F) B is a graph showing the diameter distribution of the hyaluronic acid hydrogel microparticles swollen by an optical microscope, and FIG. 3C is a photograph showing the material exchange of the hyaluronic acid hydrogel microparticles using a trypan blue dye to be.
FIG. 4 is a graph showing the results of MTT analysis of the influence of hyaluronic acid hydrogel microparticles on the chondrocyte survival rate by preparing a culture medium by a general culture medium, an extract dilution method, and a direct contact method.
FIG. 5 shows the results of confirming the effect of hematoxylin-eosin staining on the cardiac tissue, kidney tissue, liver tissue, and lung tissue of mice in the hyaluronic acid hydrogel microparticle injection.
FIG. 6A shows the results of a three-day, seven-day observation of chondrocyte spheroids (Plain Cell aggregate) and hyaluronic acid hydrogel microparticles (HA Particle Cell aggregate) without using hyaluronic acid hydrogel microspheres FIG. 6B is a photograph showing the results of analysis of survival / death of cartilage cell spoloid at 7 days. FIG.
FIG. 7 is a graph showing the amount of collagen type II and the amount of aggrecan expressed in cartilage cell aggregate (hyaluronic acid hydrogel microparticles) and HA particle cell aggregate (hyaluronic acid hydrogel microparticles) FIG. 2 is a graph showing the results of real-time RT-PCR analysis. FIG.
FIG. 8 is a graph showing the effect of the hyaluronic acid hydrogel microparticles on cartilage cell aggregate (A in FIG. 8) and hyaluronic acid hydrogel microparticles (HA Particle Cell aggregate ) Were cultured for 1 week, 2 weeks, and 3 weeks, respectively, and then hematoxylin-eosin was stained and observed.
FIG. 9A is a graph showing the results of immunohistochemical staining of a 6-7 week old immunodeficient nude mouse with Plain-aggregate consisting solely of cartilage cells and cartilage cell spheroid (HA-aggregate) made with hyaluronic acid hydrogel microspheres FIG. 9B is a photograph of a tissue isolated from a 4-nude nude mouse, which was separated and subjected to hematoxylin-eosin staining and Alcian blue staining.
FIG. 10A is a photograph showing spleoid formed according to the number of cartilage cells, and FIG. 10B is a graph showing the diameter of each spoleoid.
FIG. 11A is a graph showing the results of a comparison between a 4-day, 7-day, 10-day, 10-day, and 5-day course of myocardial cell aggregate using hyaluronic acid hydrogel microparticles and a hyaluronic acid hydrogel microparticle. FIG. 11B is a graph showing diameters of the respective spheroids. FIG.
FIG. 12 is a graph showing changes in spermatogenesis and motility of long-term culture of myocardial cell aggregate and hyaluronic acid hydrogel microparticles without hyaluronic acid hydrogel microparticles This is a photograph showing the result.
FIG. 13A is a photograph showing the results of the analysis of the survival / death analysis of the third cardiac cell spleen, and FIG. 13B is a graph showing ATP activity of myocardial cell spoloids through luminescence.
FIG. 14 is a photograph showing the permeability of CM-DiI over time of myocardial cell spleoid (control) without hyaluronic acid hydrogel microparticles and hyaluronic acid using hyaluronic acid hydrogel microparticles with fluorescence microscope to be.
FIG. 15 is a photograph showing staining of myocardial cell spoiloid (Hyaluronic acid) using hematoxylin-eosin using myocardial cell spleoid control without hyaluronic acid hydrogel microparticle and hyaluronic acid hydrogel microparticle.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에서는 팽윤하여 공극 구조를 형성할 수 있는 화학적으로 가교된 히알루론산 하이드로젤 미립구, 이의 제조방법과, 이를 이용한 세포 배양을 통해 3차원 세포 조직인 스페로이드(spheroid)를 형성하는 방법을 제시한다.In the present invention, a chemically cross-linked hyaluronic acid hydrogel microparticle capable of forming a pore structure by swelling, a method of producing the same, and a method of forming a spheroid, which is a three-dimensional cell structure, through cell culture using the same.

구체적으로, 본 발명은 히알루론산과 폴리(카프로락톤)-b-하이퍼브랜치 폴리글리세롤(Poly (caprolactone)-b-Hyperbranched Polyglycerol:PCL-b-hbPG)을 2개 이상의 에폭시 반응기를 갖는 에폭사이드 가교제를 이용하여 가교화 시킨 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용한다. Specifically, the present invention relates to a process for preparing a poly (caprolactone) -b-hyperbranched polyglycerol (PCL-b- hb PG) comprising hyaluronic acid and poly (caprolactone) And a hyaluronic acid hydrogel microparticle crosslinked using the above-mentioned hyaluronic acid hydrogel microparticles.

본 명세서에서 사용된 용어 "히알루론산"은 히알루론산, 히알루론산 염, 또는 히알루론산과 히알루론산 염의 혼합물을 모두 포함하는 의미이다. 상기 히알루론산 염은 히알루론산 나트륨, 히알루론산 칼륨, 히알루론산 칼슘, 히알루론산 마그네슘, 히알루론산 아연, 히알루론산 코발트 및 히알루론산 테트라부틸 암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종이 가능하다. The term "hyaluronic acid" as used herein means hyaluronic acid, hyaluronic acid salt, or a mixture of hyaluronic acid and hyaluronic acid salt. The hyaluronic acid salt may be selected from the group consisting of sodium hyaluronate, potassium hyaluronate, calcium hyaluronate, magnesium hyaluronate, zinc hyaluronate, cobalt hyaluronate and tetrabutylammonium hyaluronate.

이러한 미립구는 i) 계면활성제가 용해된 오일상 및 ii)염기성 수용액에 히알루론산, 폴리(카프로락톤)-b-하이퍼브랜치 폴리글리세롤과 에폭사이드 가교제가 용해된 수상을 혼합함으로써 w/o 에멀전을 형성시켜 가교반응을 진행하여 제조한다.These microspheres form a w / o emulsion by mixing i) an oily phase in which the surfactant is dissolved and ii) an aqueous solution of hyaluronic acid, poly (caprolactone) -b- hyperbranched polyglycerol and epoxide crosslinking agent dissolved in a basic aqueous solution Followed by conducting a crosslinking reaction.

본 발명의 히알루론산 하이드로겔 미립구를 제조하는데 사용되는 히알루론산의 분자량은 수평균 분자량 기준 300,000 내지 10,000,000이고, 바람직하게는 700,000 내지 2,000,000이다. 폴리(카프로락톤)-b-하이퍼브랜치 폴리글리세롤의 분자량은 수평균 분자량 기준 1,000 내지 50,000이다. 상기 히알루론산과 폴리(카프로락톤)-b-하이퍼브랜치 폴리글리세롤의 분자량은 w/o 에멀젼의 수용액상의 점도에 영향을 미치므로 상기 범위 내에서 적절히 사용한다. The molecular weight of the hyaluronic acid used for preparing the hyaluronic acid hydrogel microspheres of the present invention is 300,000 to 10,000,000, preferably 700,000 to 2,000,000 on the basis of the number average molecular weight. The molecular weight of the poly (caprolactone) -b- hyperbranched polyglycerol is 1,000 to 50,000 based on the number average molecular weight. The molecular weight of the hyaluronic acid and the poly (caprolactone) -b- hyperbranched polyglycerol affects the viscosity of the w / o emulsion in the aqueous solution, so that it is suitably used within the above range.

상기 오일상으로는 식물성, 광물성, 실리콘유 및 합성유로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 세틸 에틸헥사노에이트, 도데칸, 헵탄이다.The oil phase may be selected from the group consisting of vegetable oil, mineral oil, silicone oil and synthetic oil. Of these, cetyl ethylhexanoate, dodecane and heptane are preferred.

상기 계면활성제로는 일반적으로 w/o 에멀젼을 안정화시킬 수 있는 계면활성제들 중에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 세틸 PEG/PPG-10/1 디메치콘(cetyl PEG/PPG-10/1 dimethicone (ABIL EM-90)), 소르비탄 세스퀴올레이트(sorbitan sesquioleate (ARLACEL 83)), 폴리에틸렌 글리콜 (30) 디폴리히드록시 스테아레이트(polyethylene glycol (30) dipolyhydroxy stearate (ARLACEL P135))가 계면활성제로 사용될 수 있다.As the surfactant, at least one surfactant capable of stabilizing the w / o emulsion can be used. Preferably, cetyl PEG / PPG-10/1 dimethicone (cetyl PEG / PPG-10 / 1 dimethicone (ABIL EM-90), sorbitan sesquioleate (ARLACEL 83), polyethylene glycol (30) dipolyhydroxy stearate (ARLACEL P135) Can be used as an activator.

상기 히알루론산과 폴리(카프로락톤)-b-하이퍼브랜치 폴리글리세롤(Poly (caprolactone)-b-Hyperbranched Polyglycerol:PCL-b-hbPG)를 화학적으로 가교하기 위해 2개 이상의 에폭시 반응기를 갖는 에폭사이드 가교제를 이용한다. 에폭사이드 가교제에 의해 히알루론산의 알코올기와 폴리(카프로락톤)-b-하이퍼브랜치 폴리글리세롤의 알코올기가 에테르(ether) 결합으로 가교 결합을 형성하게 된다. An epoxide crosslinking agent having two or more epoxy reactive groups for chemically crosslinking the hyaluronic acid and poly (caprolactone) -b-hyperbranched polyglycerol (poly (caprolactone) -b-hyperbranched polyglycerol: PCL-b- hb PG) . The alcohol group of hyaluronic acid and the alcohol group of poly (caprolactone) -b-hyperbranched polyglycerol are crosslinked by an ether bond by an epoxide crosslinking agent.

상기 가교제로는 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르, 부틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜 에테르, 프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜 에테르, 폴리테트라메틸글리콜 디글리시딜 에테르, 네오펜틸글리콜 디글리시딜 에테르, 폴리글리세롤 폴리글리시딜 에테르, 디글리세롤 폴리글리시딜 에테르, 글리세롤 폴리글리시딜 에테르, 트리메틸프로판 폴리글리시딜 에테르, 1,2-(비스(2,3-에폭시프로폭시)에틸렌, 펜타에리스리톨 폴리글리시딜 에테르 및 소르비톨 폴리글리시딜 에테르으로 이루어진 군에서 선택된 하나가 가능하다. Examples of the crosslinking agent include polyethylene glycol diglycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, butylene glycol diglycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl Ether, propylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, polytetramethyl glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, (Bis (2,3-epoxypropoxy) ethylene, pentaerythritol polyglycidyl ether, and sorbitol polyglycidyl ether (hereinafter referred to as " pentaerythritol polyglycidyl ether " ≪ / RTI >

상기 히알루론산, 폴리(카프로락톤)-b-하이퍼브랜치 폴리글리세롤과 가교제의 수용액 상에서의 가교반응이 진행되기 위해서는 히알루론산의 수산화기의 반응성을 높이기 위해 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산수소나트륨, 암모니아 등과 같은 염기를 이용하여 히알루론산과 가교제가 용해되어 있는 염기성 수용액의 pH를 12~14로 높여주는 것이 필요하다. In order for the cross-linking reaction of the hyaluronic acid, poly (caprolactone) -b- hyperbranched polyglycerol and the cross-linking agent to proceed in the aqueous solution, it is necessary to use a catalyst such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydrogencarbonate, ammonia and the like to increase the reactivity of the hydroxyl group of hyaluronic acid It is necessary to increase the pH of the basic aqueous solution in which the hyaluronic acid and the crosslinking agent are dissolved to 12 to 14 by using a base.

이러한 염기상태의 수용액에 히알루론산이 오래 방치되면 가수분해가 일어날 가능성이 높아지게 되므로 히알루론산과 가교제를 염기성 수용액에 용해시킬 때는 가능한 빠른 시간 내에 완전히 용해되도록 하는 것이 바람직하며, 상기 수용액을 오일에 투입하여 w/o 에멀젼을 제조하고 60℃에서의 초기 가교반응을 종료한 후, 반응온도를 상온으로 내려 아세트산, 염산, 황산, 질산, 시트릭산과 같은 산으로 상기 염기상태의 수용액을 중화시켜주는 것이 바람직하다.When the hyaluronic acid and the cross-linking agent are dissolved in the basic aqueous solution, it is preferable to dissolve the hyaluronic acid completely in a short period of time. When the aqueous solution is added to the oil After the w / o emulsion is prepared and the initial crosslinking reaction at 60 캜 is terminated, the reaction temperature is lowered to room temperature and neutralized with an aqueous solution of the base in the presence of an acid such as acetic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid or citric acid Do.

상기 히알루론산의 함량은 염기성 수용액에 대하여 1~10 중량%이고, 폴리(카프로락톤)-b-하이퍼브랜치 폴리글리세롤의 함량은 염기성 수용액에 대하여 0.01 내지 1 중량%이다. The content of hyaluronic acid is 1 to 10% by weight with respect to the basic aqueous solution, and the content of poly (caprolactone) -b- hyperbranched polyglycerol with respect to the basic aqueous solution is 0.01 to 1% by weight.

또한 상기 계면활성제의 함량은 w/o 에멀젼의 오일상과 수상의 혼합액 총 중량에 대하여 1~10 중량%이다. 계면활성제의 농도는 w/o 에멀젼의 크기와 안정도에 영향을 주므로, 만약 계면활성제의 함량이 상기 범위 미만이면 입자 크기가 증가하고 입자의 안정도가 불안정해지며, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 w/o 에멀젼 입자는 안정화 시키지만 계면활성제는 최종적으로 얻어지는 입자에서는 불순물이 많아지는 단점이 있다. The content of the surfactant is 1 to 10% by weight based on the total weight of the mixture of the oil phase and water phase of the w / o emulsion. The concentration of the surfactant affects the size and stability of the w / o emulsion. If the content of the surfactant is less than the above range, the particle size increases and the stability of the particles becomes unstable. On the other hand, o emulsion particles are stabilized, but the surface active agent has a disadvantage that impurities are increased in the finally obtained particles.

가교 반응 후 얻어진 미립구 세척에는 에탄올, 메탄올, 아이소프로필알콜, 아세톤, 또는 테트라하이드로퓨란이 사용될 수 있다. 이렇게 제조된 히알루론산 하이드로젤 미립구는 0.1 내지 10㎛의 입자크기를 갖는다.Ethanol, methanol, isopropyl alcohol, acetone, or tetrahydrofuran may be used for the microparticle washing obtained after the crosslinking reaction. The hyaluronic acid hydrogel microparticles thus prepared have a particle size of 0.1 to 10 mu m.

이렇게 얻은 히알루론산 하이드로젤 미립구는 빠른 수팽윤 거동에 의해 다공성 공극 구조를 가지므로, 이를 이용하여 스페로이드 형성시 유동적으로 용액을 순환시킬 수 있고, 스페로이드 내부까지 산소 및 영양분을 전달하여 세포 생존율을 향상시키고 장기간에 걸쳐 생존율을 유지할 수 있다.
The hyaluronic acid hydrogel microparticles thus obtained have a porous pore structure due to a rapid water swelling behavior. Therefore, it is possible to circulate the solution fluidly during the formation of the spheroids by using the micropores and to deliver oxygen and nutrients to the inside of the spheroids, And survival rate can be maintained over a long period of time.

이하 각 단계별로 본 발명에 따른 스페로이드 형성방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, the method for forming spheroids according to the present invention will be described in detail.

먼저, 화학적으로 가교된 히알루론산 하이드로젤 미립구를 준비한다.
First, chemically cross-linked hyaluronic acid hydrogel microspheres are prepared.

이어서, 히알루론산 하이드로젤 미립구를 배양배지로 팽윤한다. The hyaluronic acid hydrogel microspheres are then swollen with the culture medium.

상기 배양배지는 세포 배양을 위한 배지로서, 이 기술분야의 통상의 기술자들에게 널리 알려진 배지라면 제한 없이 사용될 수 있다. 상기 기본배지는 인위적으로 합성하여 제조할 수 있으며, 상업적으로 제조된 배지를 사용할 수도 있다. 상업적으로 제조되는 배지의 예를 들면, DMEM(Dulbecco's Modified Eagle's Medium), MEM(Minimal Essential Medium), BME(Basal Medium Eagle), RPMI 1640, F-10, F-12, α―MEM(α―Minimal essential Medium), G-MEM(Glasgow's Minimal Essential Medium), IMDM(Isocove's Modified Dulbecco's Medium), MEF 및 mTeSR-1 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The culture medium may be used as a culture medium for cell culture, and any medium well known to those skilled in the art may be used without limitation. The basic medium may be artificially synthesized, or a commercially prepared medium may be used. Examples of commercially produced media include Dulbecco's Modified Eagle's Medium, Minimal Essential Medium (MEM), Basal Medium Eagle (BME), RPMI 1640, F-10, F-12, Essential Medium, G-MEM (Glasgow's Minimal Essential Medium), IMDM (Isocove's Modified Dulbecco's Medium), MEF, and mTeSR-1.

이러한 팽윤 과정에 의해 히알루론산 하이드로젤 미립구는 4 내지 70 ㎛까지 입자 크기가 커지고, 공극 구조를 형성하게 되며 이러한 공극 구조는 유동적으로 용액 순환을 가능하게 하며 세포 배양시 산소 및 영양분 전달을 원활하게 한다.
By this swelling process, the hyaluronic acid hydrogel microparticles increase in particle size up to 4 to 70 탆 and form a pore structure, which enables fluid circulation of solution and facilitates oxygen and nutrient delivery during cell culture .

다음으로, 팽윤된 미립구와 세포를 혼합하여 배양한다. Next, the swollen microspheres and cells are mixed and cultured.

이때 팽윤된 미립구와 세포는 1:2 내지 1:4의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다. 만약 미립구의 함량이 상기 범위 미만으로 다량 혼합되면, 3차원 조직구조로 세포가 형성되기 어렵고, 이와 반대로 상기 범위를 범위를 초과하여 소량 혼합되면, 스페로이드 내부까지 산소 및 영양분 전달이 어렵다. At this time, the swollen microspheres and cells are preferably mixed at a weight ratio of 1: 2 to 1: 4. If the amount of the microspheres is less than the above range, it is difficult to form cells with a three-dimensional tissue structure. On the contrary, when the amount of the microspheres is too large, the oxygen and nutrient delivery to the inside of the sphere is difficult.

배양 가능한 세포는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 이 분야에서 공지된 바의 어떤 세포 등이 사용이 가능하고, 일례로 상피세포, 섬유아세포, 골아세포, 연골세포, 심근 세포, 간세포, 인간 유래 제대혈 세포 및 중간엽 줄기세포, 혈관내피전구세포(endothelial Progenitor Cell), 배아줄기세포(embryonic stem cell), 근모세포(myoblast), 심장줄기세포(cardiac stem cell) 등이 이용될 수 있다. 상기 중간엽 줄기세포는 이에 제한되지 않으나 골수, 근육, 지방, 제대혈, 양막, 또는 양수로부터 분리될 수 있다. 상기 혈관내피전구세포는 이에 제한되지 않으나 혈액, 제대혈, 배아 또는 골수로부터 분리될 수 있다.The cells that can be cultured are not particularly limited in the present invention, and any cells known in the art can be used. Examples of the cells include epithelial cells, fibroblasts, osteoblasts, chondrocytes, myocardial cells, hepatocytes, Cells and mesenchymal stem cells, endothelial progenitor cells, embryonic stem cells, myoblasts, cardiac stem cells and the like can be used. The mesenchymal stem cells may be isolated from bone marrow, muscle, fat, umbilical cord blood, amniotic membrane, or amniotic fluid. The vascular endothelial progenitor cells may be isolated from blood, umbilical cord blood, embryo or bone marrow, but not limited thereto.

이때 배양은 세포의 종류에 따라 당업계에 알려진 방법으로 실시할 수 있으며, 바람직하게는 37℃ 온도 1-10%, 더 바람직하게는 5% O2, 5% CO2 성장 환경을 제공하는 배양기 내에서 배양한다.
The culture can be performed according to methods known in the art, depending on the type of cell, preferably a temperature 37 ℃ 1-10%, more preferably from 5% O 2, the incubator to provide a 5% CO 2 environment in growth Lt; / RTI >

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 실험예를 기재한다. 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 보다 명확히 표현하기 위한 목적으로 기재될 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments and experimental examples of the present invention will be described. The following examples and experimental examples are given for the purpose of more clearly expressing the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.

준비예 1: Preparation Example 1: 히알루론산 하이드로젤 Hyaluronic acid hydrogel 미립구Microparticle 제조 Produce

도 1의 A는 히알루론산 하이드로젤 미립구 제조방법을 나타낸 반응식이다. 도데칸(dodecane)에 계면활성제인 ARLACEL 83을 교반기를 통해 용해시키는 것과 동시에 0.1 N 수산화칼륨 수용액에 히알루론산(수평균분자량 1,500,000), 폴리(카프로락톤)-b-하이퍼브랜치 폴리글리세롤(수평균분자량 5000)와 가교제인 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜에테르(PEGDG)를 교반기를 통해 용해시켰다. 상기의 히알루론산, 폴리(카프로락톤)-b-하이퍼브랜치 폴리글리세롤과 가교제가 용해된 0.1 N 수산화칼륨 수용액을 계면활성제가 용해된 도데칸에 천천히 첨가하면서 유화기로 7000 rpm의 속도로 10분간 혼합교반시켜 w/o 에멀젼을 제조하고, 이를 반응기에 옮기고 60℃로 가열하여 w/o 에멀젼이 유지되도록 교반을 시키면서 초기 가교반응을 진행하였다. 계속적으로 교반을 하면서 반응기의 온도를 상온으로 조절함과 동시에 w/o 에멀젼의 수용액상을 중화시키기 위하여 아세트산을 첨가하고, 2일 동안 상온에서 w/o 에멀젼을 교반시키면서 가교반응을 진행시켰다. 상기 w/o 에멀젼의 수용액 상에서 가교반응이 완료된 히알루론산 하이드로겔 미립구들을 취득하고 세척하기 위하여 반응을 마친 w/o 에멀젼을 아세톤, 에탄올 또는 테트라하이드로퓨란에 침전을 시키고 오일, 계면활성제, 미반응 가교제 등의 불순물을 완벽하게 제거하기 위하여 1차 침전된 히알루론산 하이드로겔 미립구가 분산된 수용액을 만들어 다시 아세톤이나 테트라하이드로퓨란에 침전시켰다. 상기 과정들을 통해 취득한 가교된 히알루론산 하이드로겔 입자들은 90℃에서 24시간 동안 진공건조를 시킴으로써 잔류용매들을 완벽하게 제거하였다.1 (A) is a reaction formula showing a process for producing a hyaluronic acid hydrogel microparticle. ARLACEL 83, a surfactant, was dissolved in a dodecane through a stirrer, and a solution of hyaluronic acid (number average molecular weight 1,500,000), poly (caprolactone) -b- hyperbranched polyglycerol (number average molecular weight 5000) and polyethylene glycol diglycidyl ether (PEGDG) as a cross-linking agent were dissolved via a stirrer. The 0.1 N aqueous potassium hydroxide solution in which hyaluronic acid, poly (caprolactone) -b- hyperbranched polyglycerol and the crosslinking agent were dissolved was slowly added to the dodecane in which the surfactant was dissolved, and the resulting mixture was stirred for 10 minutes at 7000 rpm in an emulsifier. To prepare a w / o emulsion. The w / o emulsion was transferred to a reactor and heated to 60 DEG C to conduct an initial crosslinking reaction while stirring to maintain the w / o emulsion. Acetic acid was added to neutralize the aqueous phase of the w / o emulsion while the temperature of the reactor was kept at room temperature while continuously stirring, and the crosslinking reaction was carried out while stirring the w / o emulsion at room temperature for 2 days. The obtained w / o emulsion was precipitated in acetone, ethanol or tetrahydrofuran to obtain crosslinked hyaluronic acid hydrogel microspheres in an aqueous solution of the w / o emulsion and washed, and the oil, surfactant, unreacted crosslinking agent , An aqueous solution in which the primary precipitated hyaluronic acid hydrogel microparticles are dispersed is made to precipitate again in acetone or tetrahydrofuran. The crosslinked hyaluronic acid hydrogel particles obtained through the above procedures were vacuum dried at 90 DEG C for 24 hours to completely remove residual solvents.

히알루론산과 히알루론산 하이드로젤 미립구의 구조적 특성은 FT-IR을 통해 분석하였다. 파장은 750-4000cm-1 범위에서 측정하였고, ATR법을 사용하였다. 그 결과는 도 1의 B에 나타내었다. 히알루론산 시편의 스펙트럼에서는 3200-3600cm-1 부근에서 O-H와 N-H의 신축 진동을 나타내는 피크를 확인할 수 있었고, 2892cm-1에서는 아미드 Ⅱ 결합으로 인한 피크를 확인하였다. 또한 1604cm-1에서는 C=O의 신축 진동 피크를, 1307-1410cm-1에서는 N-H 굽힘 진동 피크를 확인하였다. 1035cm-1 에서는 에테르 결합 (C-O-C) 의 신축 진동이 나타남을 확인하였다. 합성한 히알루론산 하이드로젤 미립구의 스펙트럼(붉은색)에서는 추가적으로 지방족 C-H의 신축 진동을 나타내는 피크가 2925cm-1에서 나타났고, 1732cm-1에서는 포르밀기의 C=O 신축 진동 피크가 나타나는 것을 확인하였다.
Structural properties of hyaluronic acid and hyaluronic acid hydrogel microspheres were analyzed by FT-IR. The wavelength was measured in the range of 750-4000 cm -1 and ATR method was used. The results are shown in Fig. 1B. In the spectrum of the hyaluronic acid specimen, a peak showing stretching vibration of OH and NH at 3200 - 3600 cm -1 was confirmed, and a peak due to amide II bonding was confirmed at 2892 cm -1 . In addition, 1604cm -1 in the stretching vibration peak of C = O, 1307-1410cm -1 was confirmed that the NH bending vibration peak. At 1035cm -1 , it was confirmed that stretching vibration of ether bond (COC) was observed. In the spectrum (red color) of the synthesized hyaluronic acid hydrogel microparticle, a peak showing elongation vibration of aliphatic CH appeared at 2925 cm -1 , and a peak at C = O stretching vibration of formyl group was observed at 1732 cm -1 .

실시예 1Example 1 : : 히알루론산Hyaluronic acid 하이드로젤Hydrogel 미립구를Microspheres 이용한Used 연골cartilage 세포cell 스페로이드Speroid 형성formation

상기 준비예 1에서 얻은 히알루론산 하이드로젤 미립구를 10% 혈청을 함유한 DMEM 고 글루코오즈(high glucose) 배지에 넣어 4 ℃의 온도에서 30분 이상 쉐이커(Shaker)에 고정 시킨 후 미리 팽윤시켰다. 배양한 연골세포를 트립신 효소 처리하여 단일 세포로 부유시켰다. 부유된 연골세포를 계수하고 팽윤된 히알루론산 하이드로젤 미립구는 세포수의 1/3의 양만큼 준비하여 세포와 함께 섞어주었다. 세포와 미립구가 들어있는 배지를 현적배양 전용 플레이트에 50㎕씩 웰당 분주하였다. 37 ℃, 5% CO2 인큐베이터에서 배양하였다. 하루 뒤, 스페로이드가 형성하였는지 확인하였다.
The hyaluronic acid hydrogel microspheres obtained in Preparation Example 1 were placed in DMEM high glucose medium containing 10% serum and fixed in a shaker at a temperature of 4 ° C for 30 minutes or longer, and then swelled beforehand. The cultured chondrocytes were treated with trypsinase and suspended in single cells. The suspended chondrocytes were counted and the swollen hyaluronic acid hydrogel microspheres were prepared and mixed with the cells for 1/3 of the cell number. The culture medium containing the cells and the microspheres was dispensed in a proportion of 50 쨉 l per well to a plate for current culture. And cultured in a 5% CO 2 incubator at 37 ° C. After one day, it was confirmed whether spoloid was formed.

실시예 2:Example 2: 히알루론산Hyaluronic acid 하이드로젤Hydrogel 미립구Microparticle To 이용한Used 심근Myocardium 세포cell 스페로이드Speroid 형성formation

상기 준비예 1에서 얻은 히알루론산 하이드로젤 미립구를 10% FCS를 함유한 DMEM 배지에 넣어 4 ℃에서 30분 이상 팽윤시켰다. 배양한 랫드 태자 심근세포를 트립신효소 처리하여 단일 세포로 부유시켰다. 부유된 랫드 태자 심근세포는 1x105개로 계수하고 팽윤된 히알루론산 하이드로젤 미립구는 세포수의 1/3의 양만큼 준비하여 세포와 함께 이-튜브(e-tube)에 섞어주었다. 세포와 미립구가 들어있는 이-튜브(e-tube)를 1000rpm, 3-5분 원심 분리하였다. 이-튜브(e-tube)에 세포 펠렛을 확인 후, 37 ℃, 5% CO2 인큐베이터에 배양하였다. 하루 뒤 미립구와 세포가 한 덩어리로 뭉쳐진 것을 확인 후, 파이펫을 이용해 천천히 린스하여, 새 배지로 교체해주었다. 매일 새 배지로 교체해주며 장기적으로 스페로이드를 관찰하였다.
The hyaluronic acid hydrogel microspheres obtained in Preparation Example 1 were placed in a DMEM medium containing 10% FCS and swelled at 4 占 폚 for 30 minutes or more. The cultured rat fetal heart muscle cells were treated with trypsin enzyme and suspended in single cells. Suspended rat fetal cardiac cells were counted at 1 × 10 5 , and swollen hyaluronic acid hydrogel microparticles were prepared in 1/3 of the cell volume and mixed with the cells in an e-tube. Cells and e-tubes containing microspheres were centrifuged at 1000 rpm for 3-5 min. The cell pellet was confirmed in an e-tube and then cultured in a 5% CO 2 incubator at 37 ° C. After a day, it was confirmed that the microspheres and the cells were bundled together, then rinsed slowly with a pipette and replaced with a new medium. They were replaced with new medium every day and spleens were observed in the long term.

실험예 1: Experimental Example 1: 히알루론산 하이드로젤 Hyaluronic acid hydrogel 미립구Microparticle 의 팽윤과 Of swelling 물질교환Exchange of materials 확인Confirm

1-1. 히알루론산 하이드로젤 미립구의 팽윤에 따른 직경 변화 1-1. Diameter change due to swelling of hyaluronic acid hydrogel microspheres

도 3의 A는 상기 준비예 1에서 제조한 히알루론산 하이드로젤 미립구의 팽윤 전과 팽윤 후의 모습을 전계방출주사현미경(FE-SEM, Model: JEOL, JSM-7000F)으로 관찰한 사진이다. 도 3의 A에 나타낸 바와 같이, 팽윤 전 히알루론산 하이드로젤 미립구는 구형 형태를 가지며 입자 형태로 존재하지만, 팽윤 후에는 기공(pore)이 형성되었음을 확인할 수 있었다.FIG. 3A is a photograph of the hyaluronic acid hydrogel microparticles prepared in Preparation Example 1 before and after swelling with a field emission scanning microscope (FE-SEM, Model: JEOL, JSM-7000F). As shown in FIG. 3A, hyaluronic acid hydrogel microspheres before swelling had a spherical shape and existed in the form of particles, but it was confirmed that pores were formed after swelling.

도 3의 B는 팽윤된 히알루론산 하이드로젤 미립구를 광학현미경으로 촬영하여 직경을 측정한 후 직경 분포를 나타낸 그래프이다. 히알루론산 하이드로젤 미립구는 팽윤 전에는 5 ㎛ 이하의 직경을 가지는데, 팽윤 후에는 대부분의 미립구 직경이 4~70 ㎛로 부풀게 됨을 확인하였다.FIG. 3B is a graph showing diameter distribution after measuring swollen hyaluronic acid hydrogel microparts by an optical microscope and measuring their diameters. Hyaluronic acid hydrogel microspheres had a diameter of 5 ㎛ or less before swelling, and most swollen microspheres were swollen to 4 ~ 70 ㎛ after swelling.

1-2. 트립판-블루 염색약을 이용한 히알루론산 하이드로젤 미립구의 물질교환 확인1-2. Confirmation of substance exchange of hyaluronic acid hydrogel microparticle using trippiran-blue dye

상기 준비예 1에서 얻은 히알루론산 하이드로젤 미립구를 PBS 용액에 섞어 팽윤시켰다. 트립판-블루 염색약을 2~3방울 떨어뜨려, PBS 용액이 푸른색으로 물들게 하였다. 일정한 시간 간격으로 원심 분리하여 히알루론산 하이드로젤 미립구를 새로운 PBS 용액으로 교체해주었다. 교체 시마다 히알루론산 하이드로젤 미립구를 일부 덜어내 색을 비교해보았다. 그 결과는 도 3의 C 에 나타내었다.The hyaluronic acid hydrogel microparticles obtained in Preparation Example 1 were mixed with PBS solution and swelled. Tripplane - 2 to 3 drops of blue dye were added to make the PBS solution blue. And centrifuged at regular time intervals to replace the hyaluronic acid hydrogel microparticles with fresh PBS solution. I took some of the hyaluronic acid hydrogel microspheres every time I replaced them and compared the colors. The results are shown in Fig. 3C.

도 3의 C에 확인할 수 있듯이, 히알루론산 하이드로젤 미립구는 트립판-블루 염색약이 섞인 PBS를 머금어 푸른색을 내었지만, PBS를 이용해 트립판-블루의 농도를 점점 희석시켰을 때 미립구의 색 또한 옅어짐을 확인했다. 그 결과 히알루론산 하이드로젤 미립구는 유동적으로 용액을 순환시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
As can be seen from FIG. 3C, the hyaluronic acid hydrogel microparticles showed a blue color with PBS mixed with a trypival-blue dye, but when the concentration of trypan blue was gradually diluted with PBS, the color of the microparticles was also light I checked the luggage. As a result, it can be seen that the hyaluronic acid hydrogel microparticles can circulate the solution fluidly.

실험예 2: Experimental Example 2: 히알루론산Hyaluronic acid 하이드로젤Hydrogel 미립구Microparticle end 연골cartilage 세포cell 생존율에On survival rate 미치는Affection 영향effect

히알루론산 하이드로젤 미립구가 세포 생존율에 영향을 미치는지 보고자 하였다. 총 세가지 그룹으로 1) 일반배양배지, 2) 추출희석법(Extract dilution method), 3) 직접 접촉법(Direct contact method)로 배지를 준비하였다.The effect of hyaluronic acid hydrogel microspheres on cell viability was investigated. The medium was prepared in three groups: 1) a general culture medium, 2) an extract dilution method, and 3) a direct contact method.

추출희석법(Extract dilution method)은 2g의 히알루론산 하이드로젤 미립구를 100ml에 희석하여 37 ℃, 5% CO2 인큐베이터에서 3일 동안 배양하고, 원심분리하여 배양배지의 상등액만 0.2um 필터 후 다시 세포 배양 배지로 사용하였다. The extract dilution method was performed by diluting 2 g of hyaluronic acid hydrogel microparticles in 100 ml, incubating in a 5% CO 2 incubator at 37 ° C for 3 days, centrifuging the supernatant of the culture medium to 0.2um filter, Lt; / RTI >

직접 접촉법(Direct contact method)는 2g 히알루론산 하이드로젤 미립구를 100ml 배양배지에 희석하여 그대로 배양 배지로 사용한 것이다.The direct contact method uses 2 g of hyaluronic acid hydrogel microparticles as a culture medium as it is in a 100 ml culture medium.

먼저 96-웰 플레이트에 연골세포를 씨드하였다. 다음날 3가지의 배지로 교체해주고 1일, 3일 6일에 걸쳐 세포 생존률을 MTT 분석(3-(4,5-dimethylthiazol-2yl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide MTT assay)을 통해 흡광측정하였다. 그 결과는 도 4에 나타내었다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 히알루론산 하이드로젤 미립구가 연골세포의 생존율의 유의미한 차이는 없었다.
First, chondrocytes were seeded in a 96-well plate. The cell viability was determined by MTT assay (3- (4,5-dimethylthiazol-2yl) -2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide MTT assay) Absorbance was measured. The results are shown in Fig. As shown in FIG. 4, there was no significant difference in the survival rate of hyaluronic acid hydrogel microparticles versus chondrocytes.

실험예 3: Experimental Example 3: 히알루론산 하이드로젤 Hyaluronic acid hydrogel 미립구Microparticle end 생체내(In vivo in vivoin vivo )) 마우스 조직에 미치는 영향Effect on mouse tissue

6-7 주령의 면역 결핍 누드 마우스(Balb/C Nude, Charles River Laboratories 사)의 피하에 히알루론산 하이드로젤 미립구를 주사하였을 때 히알루론산 하이드로젤 미립구가 다른 조직으로 이동하여 타 장기에 영향을 미치는지 보기로 하였다. See if hyaluronic acid hydrogel microspheres migrate to other tissues and affect other organs when injecting hyaluronic acid hydrogel microspheres into 6-7 week old immunodeficient nude mice (Balb / C Nude, Charles River Laboratories) Respectively.

피하주사 일주일 후 마우스의 각 장기들을 수거하여 4% 파라포름알데하이드에 조직을 고정하고 파라핀 블락을 만들어 헤마톡실린-에오신 염색을 진행하여 조직검사를 하였다. One week after subcutaneous injection, each organs of the mice were collected, fixed in 4% paraformaldehyde, and paraffin blocks were made to perform hematoxylin-eosin staining and histological examination.

도 5는 히알루론산 하이드로젤 미립구 주사시 마우스의 심장조직, 신장조직, 간조직, 폐조직에 미치는 영향을 헤마톡실린-에오신 염색을 통해 확인해본 결과로, 모든 장기에서 히알루론산 하이드로젤 미립구가 존재하지 않음을 확인했고, 모두 정상조직의 소견을 보였다.
FIG. 5 shows the effect of hyaluronic acid hydrogel microparticle injection on mouse heart tissue, kidney tissue, liver tissue and lung tissue through hematoxylin-eosin staining. As a result, hyaluronic acid hydrogel microparticles were present in all organs And all showed normal tissue findings.

실험예 4: Experimental Example 4: 히알루론산Hyaluronic acid 하이드로젤Hydrogel 미립구Microparticle Wow 함께together 33 차원Dimension 현적배양법으로By current culture 만들어진made year 골세포Bone cell 스페로이드Speroid 장기long time 관찰observe

히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용하지 않은 연골세포 스페로이드(대조군)과 히알루론산 하이드로젤 미립구가 섞인 연골세포 스페로이드를 3, 7일 간격으로 모양 및 크기를 관찰하였다. 그 결과는 도 6의 A에 나타내었다.The shape and size of chondrocyte spheroids (control group) without hyaluronic acid hydrogel microparticles and cartilage cell spheroids with hyaluronic acid hydrogel microparticles were observed at intervals of 3 and 7 days. The results are shown in Fig. 6A.

도 6의 A에서 확인할 수 있듯이, 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용하지 않은 연골세포 스페로이드(대조군)의 경우는 시간이 흐를수록 세포 스페로이드의 크기가 줄어들었다.As can be seen from FIG. 6A, in the case of chondrocyte spheroid (control group) not using hyaluronic acid hydrogel microparticles, the size of the cell spoloid was decreased with time.

7일차 연골세포 스페로이드를 생존/사멸 분석(Live-dead assay)를 시행하여 세포생존율을 공촛점 형광현미경을 이용하여 확인하였다. 살아있는 세포는 초록색 형광으로, 죽은 세포는 붉은색 형광으로 나타난다. 그 결과는 도 6의 B에 나타내었다. Cell viability was confirmed using a confocal fluorescence microscope by performing a live-dead assay on 7th day cartilage cell spoloids. Living cells show green fluorescence and dead cells show red fluorescence. The result is shown in Fig. 6B.

도 6의 B를 참조하면, 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용하지 않고 연골세포로만 이루어진 세포 스페로이드는 중심부부터 죽은 세포들이 관찰되는 것을 확인할 수 있었다. 반면에 히알루론산 하이드로젤 미립구가 들어있는 세포 스페로이드는 대부분 살아있고 죽은 세포는 현저히 적음을 확인했다.
Referring to FIG. 6B, it was confirmed that dead cells were observed from the center of the cell spoloid consisting of only chondrocytes without using hyaluronic acid hydrogel microspheres. On the other hand, it was confirmed that most of the cell spoloids containing hyaluronic acid hydrogel microparticles are alive and dead cells are remarkably small.

실험예 5: Experimental Example 5: 연골형성Cartilage formation 관련relation 유전자의Gene 발현Expression 비교compare

연골세포 스페로이드를 만들고 난 후 조직 성숙도를 보기 위해 연골형성에 특이적으로 발현하는 유전자를 확인해 보기로 하였다. 항존유전자 (housekeeping gene)는 Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH)로 하였다. Collagen typeⅡ(COLⅡ)와 Aggrecan (AGG)의 프라이머는 다음과 같이 제작하였다. Collagen type 2-F; GCAAAGACGGCGCCAATGGAAT, Collagen type 2-R; AGCAAAGGCGCACATGTCGAT, Aggrecan-F;ACACCAACGAGACCTATGACGTGT, Aggrecan-R; ACTTCTCTGGCGACGTTGCGTAAA, GAPDH-F; TCAAGAAGGTGGTGAAGCAGGCAT, GAPDH-R; CCCTGTTGCTGTAGCCAAATTCGT. 콜라겐typeⅡ(COLⅡ)와 아그레칸(Aggrecan, AGG)의 발현양을 실시간 RT-PCR을 통해 비교해 본 결과, 도 7에 나타낸 바와 같이 콜라겐 typeⅡ 유전자의 발현량이 히알루론산 하이드로젤 미립구 사용군(HA-aggregate)에서 현저히 증가함을 확인 할 수 있었다.
After making chondrocyte spheroid, we tried to identify the genes specifically expressed in chondrogenesis to examine tissue maturity. The housekeeping gene was Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH). Primers of collagen type II (COL II) and aggrecan (AGG) were prepared as follows. Collagen type 2-F; GCAAAGACGGCGCCAATGGAAT, Collagen type 2-R; AGCAAAGGCGCACATGTCGAT, Aggrecan-F; ACACCAACGAGACCTATGACGTGT, Aggrecan-R; ACTTCTCTGGCGACGTTGCGTAAA, GAPDH-F; TCAAGAAGGTGGTGAAGCAGGCAT, GAPDH-R; CCCTGTTGCTGTAGCCAAATTCGT. As shown in FIG. 7, when the amount of expression of collagen type II (COL II) and aggrecan (AGG) was compared by real-time RT-PCR, the amount of expression of collagen type II gene in hyaluronic acid hydrogel microparticle- aggregate), which was significantly increased.

실험예 6:Experimental Example 6: 헤마톡실린Hematoxylin -- 에오신Eosin 염색을Dyeing 통한through 연골세포Cartilage cell 스페로이드Speroid 관찰observe

각 세포 스페로이드를 1주일, 2주일, 3주일 배양한 후, 4% 파라포름알데하이드에 고정하고 파라핀 블락을 만들었다. 헤마톡실린과 에오신으로 염색하여 관찰하였다. 그 결과는 도 8에 나타내었다. 도 8의 A는 연골세포로만 이루어진 플레인 스페로이드 (Plain-aggregate), 도 8의 B는 히알루론산 하이드로젤 미립구와 함께 만든 연골세포 스페로이드 (HA-aggregate)이다.Each cell sphere was incubated for 1 week, 2 weeks, and 3 weeks, fixed in 4% paraformaldehyde, and paraffin blocks were made. And stained with hematoxylin and eosin. The results are shown in Fig. FIG. 8A is a plain-aggregate composed only of chondrocytes, and FIG. 8B is a chondrocyte spheroid (HA-aggregate) formed with hyaluronic acid hydrogel microspheres.

도 8의 A와 B를 참조하면, 히알루론산 하이드로젤 미립구를 연골세포와 함께 세포 스페로이드를 형성하였을 때, 세포만으로 형성한 스페로이드 보다 스페로이드 중심부까지 세포가 거의 죽지 않은 상태로 있는 것을 확인 할 수 있다. 또한 히알루론산 하이드로젤 미립구가 함께 들어간 스페로이드에서 시간이 경과함에 따라 연골 조직과 유사한 연골 세포방(Lacuna)이 형성됨을 확인 할 수 있었고, 조직이 더 조밀하게 만들어짐을 확인했다.
Referring to FIGS. 8A and 8B, when the hyaluronic acid hydrogel microparticles were formed with the chondrocyte cells, it was confirmed that the cells were almost not killed to the center of the sprooid than the spleoids formed only with the cells . In addition, it was confirmed that chronocellular tissue (Lacuna) similar to cartilage tissue was formed over time in spearoid containing hyaluronic acid hydrogel microspheres, confirming that the tissue was made denser.

실험예 7: Experimental Example 7: 누드Nude 마우스를Mouse 이용한Used 연골조직Cartilage tissue 형성비교Formation comparison

형광물질인 DiI (1,1'-디옥타데실-3,3,3',3'-테트라메틸인도카르보시아닌 퍼클로레이트)로 염색한 연골세포를 현적배양법을 통해 스페로이드를 만들었다.Chondrocytes stained with DiI (1,1'-dioctadecyl-3,3,3 ', 3'-tetramethyl indocarbocyanine perchlorate), a fluorescent substance, were prepared by current culture method.

혈청이 배제된 DMEM 고 글루코오즈(high glucose) 배지에 DiI (1,1'-디옥타데실-3,3,3',3'-테트라메틸인도카르보시아닌 퍼클로레이트) 용액(10 ul)을 1:200으로 희석하여, 세포-표지 용액을 제조한 후, 연골세포와 혼합한 후, 37 ℃ 배양기에서 약 15-20 분 동안 배양하였다. 배양액을 제거하고 인산완충식염수(PBS)로 3회 세척한 후, 형광 현미경으로 DiI가 제대로 염색되었는지 확인하였다.A solution (10 μl) of DiI (1,1'-dioctadecyl-3,3,3 ', 3'-tetramethyl indocarbocyanine perchlorate) (10 μl) was added to DMEM high glucose medium without serum : 200 to prepare a cell-labeling solution. After mixing with chondrocyte cells, the cells were incubated at 37 ° C for about 15-20 minutes. After the culture medium was removed, the cells were washed three times with phosphate-buffered saline (PBS), and fluorescence microscopy was performed to confirm whether DiI was stained properly.

6-7 주령의 면역 결핍 누드 마우스(Balb/C Nude, Charles River Laboratories 사)에 연골세포로만 이루어진 플레인 스페로이드(Plain-aggregate)와 히알루론산 하이드로젤 미립구와 함께 만든 연골세포 스페로이드(HA-aggregate) 각각 2x106개를 마우스 피하에 주입하였다. 빨간색 화살표는 히알루론산 하이드로젤 미립구와 함께 만든 연골세포 스페로이드(HA-aggregate), 파란색 화살표는 연골세포로만 이루어진 플레인 스페로이드(Plain-aggregate)이다. 형광 분석 이미지 장치(Xenogen 사)를 이용하여 체내에 이식된 세포의 위치를 이식 당일과 1주, 2주, 3주, 4주에 걸쳐 확인하였다. Aggregation of plaque-aggregate and hyaluronic acid hydrogels produced in chondrocytes only in 6-7 week old immunodeficient nude mice (Balb / C Nude, Charles River Laboratories) ) was injected into each dog to 2x10 6 mice subcutaneously. The red arrows are cartilage cell spheroids made with hyaluronic acid hydrogel microspheres (HA-aggregate), and the blue arrows are plain-aggregate cartilage cells only. The position of the cells transplanted into the body using a fluorescence analysis imaging device (Xenogen) was confirmed on the day of transplantation and at 1 week, 2 weeks, 3 weeks, and 4 weeks.

도 9의 A에 해당하는 4주차 누드마우스의 피하에 만들어진 조직을 분리하여 파라핀 블락을 제작하여 헤마톡실린-에오신 염색과 알시안 블루 염색을 시행하였다. A paraffin block was prepared by separating subcutaneous tissues of the 4-nude mouse corresponding to A in FIG. 9, and hematoxylin-eosin staining and Alcian blue staining were performed.

도 9의 A 및 B의 결과에 나타낸 바와 같이, 히알루론산 하이드로젤 미립구와 함께 만든 연골세포 스페로이드(HA-aggregate)를 주입한 피하에서는 연골조직을 형성하여 연골 세포방(Lacuna)을 확인할 수 있었으며, 대조군과 비교하였을 때에도 조직이 더 견고하며 조밀하게 이루어 진 것을 확인 하였다. 또한 알시안 블루 염색법은 산성점액성 다당류를 검증하기 위해 사용되는 수용성 구리프탈로시아닌 유도체인 색소로 연골 조직의 분화 정도를 확인할 수 있는데, 히알루론산 하이드로젤 미립구와 함께 만든 연골세포 스페로이드(HA-aggregate)에서 푸른색으로 염색된 것을 확인 하였다.
As shown in the results of FIGS. 9A and 9B, cartilage tissues were formed in the hypodermic tissues injected with hyaluronic acid hydrogel microparticles and HA-aggregate to confirm the cartilage cell lacuna , And it was confirmed that the tissues were firmer and denser when compared with the control group. In addition, the Alcian blue staining method is a water-soluble copper phthalocyanine derivative used to verify acidic mucinous polysaccharides. The degree of differentiation of cartilage tissues can be confirmed by using a hyaluronic acid hydrogel microparticle and HA-aggregate, And it was confirmed that it was dyed in blue color.

실험예 8: Experimental Example 8: 현적배양법Current culture (hanging-drop)(hanging-drop) 이용한Used 세포cell 수에On the water 따른Following 스페로이드Speroid 크기size 비교compare

현적 배양 전용 플레이트를 이용하여 1방울에 들어가는 연골세포수를 200, 400, 800, 1600, 3200개로 맞추어 각 웰에 주입하여 스페로이드를 형성하였다. The number of cartilage cells per drop was adjusted to 200, 400, 800, 1600, and 3200 by using a plate for current culture, and spleoid was formed by injecting into each well.

도 10의 A는 각각의 연골세포수에 따라 형성된 스페로이드를 관찰한 사진이고, 도 10의 B는 각 스페로이드의 직경을 나타낸 그래프이다. FIG. 10A is a photograph showing spleoid formed according to the number of cartilage cells, and FIG. 10B is a graph showing the diameter of each spoleoid.

도 10의 A 및 B를 참조하면, 200~800개 사이에서는 세포 수에 따라 스페로이드의 크기가 점점 커졌으나 세포 수 800개 이상에서는 크기가 더 이상 커지지 않는 것을 관찰하였다.
Referring to FIGS. 10A and 10B, the size of spoloid was gradually increased according to the number of cells between 200 and 800, but the size did not increase any more when the number of cells was 800 or more.

실험예 9: Experimental Example 9: 히알루론산Hyaluronic acid 하이드로젤Hydrogel 미립구Microparticle end 심근Myocardium 세포cell 생존율에On survival rate 미치는Affection 영향effect

96-웰 플레이트에 콜라겐을 코팅한 후, 초대 배양한 랫드 태자 심근세포를 2x104개를 씨드하였다. 다음날 히알루론산 하이드로젤 미립구가 세포생존율에 미치는 영향을 보기 위해, 고농도의 미립구를 0, 1, 2, 5mg/ml의 농도로 배양배지에 섞어 2, 3, 7일 간격으로 MTT 분석을 시행하였다. 그 결과, 히알루론산 하이드로젤 미립구를 고농도로 섞은 배양배지에 심근세포를 배양하였을 때, 세포생존율의 유의미한 차이가 없어, 히알루론산 하이드로젤 미립구가 심근 세포 생존율에 영향을 미치지 않음을 확인할 수 있었다.
The 96-well plate was coated with collagen, and then 2 x 10 4 seed cells of primary cultured rat fetal heart cells were seeded. To observe the effects of hyaluronic acid hydrogel microspheres on cell survival rate, MTT analysis was performed at 2, 3, and 7 days intervals with high concentrations of microspheres in culture medium at concentrations of 0, 1, 2, and 5 mg / ml. As a result, when cardiomyocytes were cultured in a culture medium containing a high concentration of hyaluronic acid hydrogel microparticles, there was no significant difference in cell survival rate, and it was confirmed that hyaluronic acid hydrogel microparticles did not affect myocardial cell survival rate.

실험예 10Experimental Example 10 : : 히알루론산 하이드로젤 Hyaluronic acid hydrogel 미립구Microparticle 와 함께 만들어진 심근세포 스페로이드And myocardial cell spleens 직경 측정 Diameter measurement

대조군과 히알루론산 하이드로젤 미립구가 섞인 심근세포 스페로이드를 4, 7, 10일 간격으로 모양 및 크기를 관찰하였다. 도 11의 A 및 B 결과와 같이, 시간이 흐를수록 스페로이드의 크기가 줄어듬을 확인하였다.
The shape and size of myocardial cell spleoids mixed with control and hyaluronic acid hydrogel microparticles were observed at 4, 7, and 10 days intervals. As shown in A and B of FIG. 11, it was confirmed that the size of spoil decreased with time.

실험예 11: Experimental Example 11: 심근세포Myocardial cell 스페로이드Speroid 장기간Long term 배양시At the time of culture 스페로이드의Spearoid 상태condition And 운동성motility 확인Confirm

스페로이드를 만든 날로부터 이-튜브(e-tube)에 계속 유지 시키면서, 매일 배지를 교환해주고 약 24일 동안 37℃, 5% CO2 배양기에서 배양하였다. The medium was changed daily, keeping it in the e-tube from the day of speroid production, and cultured in a 5% CO 2 incubator at 37 ° C for about 24 days.

도 12는 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용하지 않는 심근 세포 스페로이드 (Plain Cell aggregate)와 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용한 심근 세포 스페로이드(HA Particle Cell aggregate)를 장기간 배양시 스페로이드의 상태 및 운동성 확인한 결과를 나타낸 사진이다. FIG. 12 is a graph showing changes in spermatogenesis and motility of long-term culture of myocardial cell aggregate and hyaluronic acid hydrogel microparticles without using hyaluronic acid hydrogel microparticles. This is a photograph showing the result.

도 12에 나타낸 바와 같이, 장기간 배양하여도 스페로이드의 모양은 일정하게 유지되었다. 스페로이드 가장자리 주변으로 박동(beating)을 지속적으로 하는 것도 확인하였다. 또한 심근세포들이 합쳐져서 한 덩어리 같이 박동(beating)함을 보였다.
As shown in Fig. 12, the shape of spheroids remained constant even after long-term culture. It was also confirmed that beating was continued around the periphery of the sprooid. Also, myocardial cells were shown to be beating together like a lump.

실험예 12: Experimental Example 12: 심근Myocardium 세포cell 스페로이드의Spearoid 세포생존율Cell survival rate 확인Confirm

12-1. Live-Dead assay를 이용한 심근 세포 스페로이드의 세포생존율 확인12-1. Identification of cell viability of myocardial cell spleod using Live-Dead assay

스페로이드를 3일 배양하여 스페로이드 상태 그대로 생존/사멸 분석(Live-dead assay)를 진행하였다. 공촛점 형광현미경을 이용하여 촬영하였다. 그 결과는 도 13의 A에 나타내었다.Spheroids were cultured for 3 days and subjected to a live-dead assay in the form of spleens. And photographed using a confocal fluorescence microscope. The results are shown in Fig. 13A.

도 13의 A를 참조하면, 심근세포로만 이루어진 스페로이드(control)에는 중심부로부터 죽은 세포들이 관찰되는 것을 확인했다. 반면에 히알루론산 하이드로젤 미립구가 들어있는 스페로이드는 대부분 살아있고 죽은 세포는 현저히 적음을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 13A, it was confirmed that dead cells were observed from the center of the spherooid-only control. On the other hand, spearoid containing hyaluronic acid hydrogel microparticles was found to be mostly alive and dead cells were significantly smaller.

12-2. Luminescence를 통한 심근 세포 스페로이드의 ATP 활성 확인12-2. Confirmation of ATP activity of myocardial cell sphere from luminescence

96-웰 루미네선스(Luminescence) 전용 플레이트에 동일한 수의 스페로이드를 분주하여, Promega, G7570 kit를 사용하여 Spectramax로 발광정도를 측정하였다.The same number of spoolds were dispensed on a plate for 96-well luminescence, and the degree of luminescence was measured with Spectramax using Promega, G7570 kit.

도 13의 B의 결과에 나타낸 바와 같이, 히알루론산 하이드로젤 미립구가 들어있는 스페로이드(HA)는 ATP 활성이 히알루론산 하이드로젤 미립구를 사용하지 않은 스페로이드(control)과 비교하였을 때 약 두 배 이상 높은 것을 확인하였다. 도 13의 A에서 확인 하였듯이, 히알루론산 하이드로젤 미립구에 의해 세포의 생존율을 높였고, 그만큼 살아있는 건강한 세포가 ATP또한 더 많이 생산한다는 것을 실험을 통해 확인하였다.
As shown in the result of FIG. 13B, spearoid (HA) containing hyaluronic acid hydrogel microparticles exhibited an ATP activity about twice or more as compared with a control without using hyaluronic acid hydrogel microparticles Respectively. As shown in FIG. 13A, the survival rate of cells was increased by hyaluronic acid hydrogel microparticles, and it was confirmed through experiments that live healthy cells produce more ATP.

실험예 13: Experimental Example 13: 시간에In time 따른Following CM-DiI CM-DiI 침투율Penetration rate 비교compare

각 심근세포 스페로이드를 CM-DiI가 들어간 배지에 각 30분, 1시간 반응시켰다. 동결 절편을 하여, DAPI를 염색하고, 이를 형광현미경을 이용해 심근세포 스페로이드를 관찰하였다. 그 결과는 도 14에 나타내었다.Each of the myocardial cell spleoids was reacted with CM-DiI-containing medium for 30 minutes and 1 hour. The sections were frozen, DAPI was stained, and myocardial cell spoloids were observed using a fluorescence microscope. The results are shown in Fig.

도 14를 참조하면, 심근세포 스페로이드에 히알루론산 하이드로젤 미립구가 함께 들어갔을 때, CM-DiI 염색이 더 빨리 침투하는 것을 확인 할 수 있었다. 그 결과 스페로이드 안쪽까지 세포 배양액이 더 잘 침투 되는 것으로 예상할 수 있다.
Referring to FIG. 14, when hyaluronic acid hydrogel microparticles were added to myocardial cell spheroids, CM-DiI staining appeared to penetrate more quickly. As a result, it can be expected that the cell culture fluid penetrates better into the sphere.

실험예 14: Experimental Example 14: 헤마톡실린Hematoxylin -- 에오신Eosin 염색을Dyeing 통한through 심근세포Myocardial cell 스페로이드Speroid 관찰observe

심근세포 스페로이드를 3일과 7일 배양한 후, 4% 파라포름알데하이드에 고정하고 파라핀 블락을 만들었다. 헤마톡실린과 에오신으로 염색하여 관찰하고 그 결과는 도 15에 나타내었다.Myocardial cell spoloids were cultured for 3 days and 7 days, fixed in 4% paraformaldehyde, and paraffin blocks were made. The cells were stained with hematoxylin and eosin and observed. The results are shown in Fig.

도 15를 참조하면, 히알루론산 하이드로젤 미립구를 랫드 태자 심근세포와 함께 스페로이드를 형성하였을 때, 세포만으로 형성한 스페로이드보다 스페로이드 중심부까지 세포가 거의 죽지 않은 상태로 있는 것을 확인 할 수 있다. Referring to FIG. 15, when hyaluronic acid hydrogel microparticles were formed together with rat fetal cardiomyocytes, it was confirmed that the cells did not die to the center of spoil than to spleoids formed only with cells.

Claims (14)

히알루론산의 알코올기와 폴리(카프로락톤)-b-하이퍼브랜치 폴리글리세롤의 알코올기가 에폭사이드 가교제에 의해 에테르 결합으로 가교된, 화학적으로 가교된 히알루론산 하이드로젤 미립구.A chemically cross-linked hyaluronic acid hydrogel microparticle in which the alcohol group of hyaluronic acid and the alcohol group of poly (caprolactone) -b-hyperbranched polyglycerol are crosslinked by an ether bond by an epoxide crosslinking agent. 제1항에 있어서, 에폭사이드 가교제는
폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르, 부틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜 에테르, 프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜 에테르, 폴리테트라메틸글리콜 디글리시딜 에테르, 네오펜틸글리콜 디글리시딜 에테르, 폴리글리세롤 폴리글리시딜 에테르, 디글리세롤 폴리글리시딜 에테르, 글리세롤 폴리글리시딜 에테르, 트리메틸프로판 폴리글리시딜 에테르, 1,2-(비스(2,3-에폭시프로폭시)에틸렌, 펜타에리스리톨 폴리글리시딜 에테르 및 소르비톨 폴리글리시딜 에테르로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것인 화학적으로 가교된 히알루론산 하이드로젤 미립구.
The composition of claim 1, wherein the epoxide crosslinking agent is
Polyethylene glycol diglycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, butylene glycol diglycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, propylene glycol Diglycidyl ether, diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, polytetramethyl glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, (2, 3-epoxypropoxy) ethylene, pentaerythritol polyglycidyl ether, and sorbitol polyglycidyl ether in the group consisting of glycerol polyglycidyl ether, trimethylpropane polyglycidyl ether, 1,2- Selected from the group consisting of chemically crosslinked hyaluronic acid hydrogel microspheres.
제1항에 있어서, 상기 히알루론산은
히알루론산, 히알루론산 염, 또는 히알루론산과 히알루론산 염의 혼합물인 것인 화학적으로 가교된 히알루론산 하이드로젤 미립구.
The method of claim 1, wherein the hyaluronic acid is selected from the group consisting of
A hyaluronic acid, a hyaluronic acid, or a mixture of hyaluronic acid and hyaluronic acid.
제3항에 있어서, 상기 히알루론산 염은
히알루론산 나트륨, 히알루론산 칼륨, 히알루론산 칼슘, 히알루론산 마그네슘, 히알루론산 아연, 히알루론산 코발트 및 히알루론산 테트라부틸 암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것인 화학적으로 가교된 히알루론산 하이드로젤 미립구.
4. The method according to claim 3, wherein the hyaluronate is
Wherein the microparticles are at least one selected from the group consisting of sodium hyaluronate, potassium hyaluronate, calcium hyaluronate, magnesium hyaluronate, zinc hyaluronate, cobalt hyaluronate and tetrabutylammonium hyaluronate.
제1항에 있어서, 상기 미립구는
0.1 내지 10㎛의 직경을 갖는 것인 화학적으로 가교된 히알루론산 하이드로젤 미립구.
The method of claim 1,
0.0 > 10 < / RTI > um. ≪ / RTI >
i) 계면활성제가 용해된 오일상 및 ii) 염기성 수용액에 히알루론산, 폴리(카프로락톤)-b-하이퍼브랜치 폴리글리세롤과 에폭사이드 가교제가 용해된 수상을 혼합함으로써 w/o 에멀전을 형성시켜 가교반응을 진행하는, 제1항의 히알루론산 하이드로겔 미립구의 제조방법.A w / o emulsion is formed by mixing i) an oily phase in which a surfactant is dissolved and ii) a basic aqueous solution of hyaluronic acid, poly (caprolactone) -b- hyperbranched polyglycerol and epoxide crosslinking agent dissolved therein to form a w / Of the hyaluronic acid hydrogel microparticles. 제6항에 있어서, 세틸 에틸헥사노에이트(Cetyl ethylhexanoate;CEH), 도데칸(dodecane) 및 헵탄(heptane)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종인 것인 제조방법. 7. The process according to claim 6, wherein the compound is one selected from the group consisting of cetyl ethylhexanoate (CEH), dodecane and heptane. 제6항에 있어서, 상기 계면활성제는 세틸 PEG/PPG-10/1 디메치콘(cetyl PEG/PPG-10/1 dimethicone), 소르비탄 세스퀴올레이트(sorbitan sesquioleate) 및 폴리에틸렌 글리콜 (30) 디폴리히드록시 스테아레이트(polyethylene glycol (30) dipolyhydroxy stearate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종인 것인 제조방법.7. The composition of claim 6, wherein the surfactant is selected from the group consisting of cetyl PEG / PPG-10/1 dimethicone, sorbitan sesquioleate and polyethylene glycol (30) (30) dipolyhydroxy stearate. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI > 제6항에 있어서, 상기 히알루론산의 분자량이 수평균 분자량 기준 700,000 내지 2,000,000인 것인 제조방법. The method according to claim 6, wherein the molecular weight of the hyaluronic acid is 700,000 to 2,000,000 based on the number average molecular weight. 제6항에 있어서, 상기 폴리(카프로락톤)-b-하이퍼브랜치 폴리글리세롤의 분자량이 수평균 분자량 기준 1,000 내지 50,000인 것인 제조방법. 7. The process according to claim 6, wherein the molecular weight of the poly (caprolactone) -b-hyperbranched polyglycerol is 1,000 to 50,000 based on the number average molecular weight. 제1항의 화학적으로 가교된 히알루론산 하이드로젤 미립구를 준비하는 단계와,
상기 히알루론산 하이드로젤 미립구를 배양배지로 팽윤하는 단계와,
팽윤된 미립구와 세포를 혼합하여 배양하는 단계
를 포함하는 스페로이드 형성방법.
Preparing the chemically cross-linked hyaluronic acid hydrogel microparticles of claim 1;
Swelling the hyaluronic acid hydrogel microparticles with a culture medium;
Mixing and culturing the swollen microspheres with cells
≪ / RTI >
제11항에 있어서, 상기 미립구는
0.1 내지 10㎛의 직경을 갖는 것인 스페로이드 형성방법.
12. The method of claim 11,
And has a diameter of 0.1 to 10 mu m.
제11항에 있어서, 상기 팽윤된 미립구는
4 내지 70 ㎛의 직경을 갖는 것인 스페로이드 형성방법.
12. The method of claim 11, wherein the swollen microspheres
Lt; RTI ID = 0.0 > 4 < / RTI >
제11항에 있어서, 상기 세포는
상피세포, 섬유아세포, 골아세포, 연골세포, 심근 세포, 간세포, 인간 유래 제대혈 세포 및 중간엽 줄기세포, 혈관내피전구세포(endothelial Progenitor Cell), 배아줄기세포(embryonic stem cell), 근모세포(myoblast) 또는 심장줄기세포(cardiac stem cell)인 것인 스페로이드 형성방법.
12. The method of claim 11,
The present invention also relates to a method for producing a human myoblast comprising the steps of culturing a human myeloma cell line, an epithelial cell, a fibroblast, an osteoblast, a cartilage cell, a cardiomyocyte, a hepatocyte, a human umbilical cord blood cell and an mesenchymal stem cell, an endothelial progenitor cell, an embryonic stem cell, ) Or a cardiac stem cell.
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