KR20170071450A - 3D cell culture scaffold and co-culture method using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 O 자형 루프에 표면장력을 이용하여 세포를 포함하는 하이드로 젤을 막 형태로 형성한 3차원 세포 배양용 스캐폴드와 이를 이용하여 세포를 공배양하는 방법 및 이를 통한 혈관 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a scaffold for three-dimensional cell culture in which a hydrogel containing cells is formed in a membrane form by using surface tension in an O-shaped loop, a method for co-culturing cells using the same, and a method for manufacturing a blood vessel module .

Description

3차원 세포 배양 스캐폴드 및 이를 이용한 공배양 방법 {3D cell culture scaffold and co-culture method using the same}[0001] The present invention relates to a three-dimensional cell culture scaffold and a co-culture method using the same,

본 발명은 3차원 세포 배양용 스캐폴드 및 이를 이용한 공배양 방법, 및 혈관 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a scaffold for three-dimensional cell culture, a co-culture method using the scaffold, and a method for manufacturing a vascular module.

인 비트로 (In vitro) 세포 배양 방법은 잠재적 약물을 빠르고 효율적으로 스크리닝하기 위해 광범위하게 이용되어 왔다. 3차원 세포 배양 방법 및 장기-칩 (organ-on-a-chip) 장치가 인 비보 (in vivo) 조건에서 더 잘 시뮬레이션되도록 개발되어 왔다. 종래의 2차원 인 비트로 분석 한계를 극복하기 위하여, 미세 유체 (microfluidics)가 약물 스크리닝에 새로운 접근 방식을 제공하기 위해 사용되어 왔다 (Chung, B. G.; Lee, K. H.; Khademhosseini, A.; et al., Lab on a chip 2012, 12 (1), 45-59. 2. Huang, C. P.; Lu, J.; Seon, H.; et al., Lab on a chip 2009, 9 (12), 1740-8.). 물리적 및 화학적으로 정확하게 세포의 미세 환경을 제어함으로써, 미세유체소자(microfluidic devices)는 내장, 폐, 신장, 및 다른 장기와 같은 정교한 단일 장기-칩 시스템으로 진화되어 왔다 (Huh, D.; Matthews, B. D.; Mammoto, A.; et al., Science 2010, 328 (5986), 1662-1668. 4. Jang, K. J.; Suh, K. Y., Lab on a chip 2010, 10 (1), 36-42. 5. Kim, H. J.; Huh, D.; Hamilton, G.; et al., Lab on a chip 2012, 12 (12), 2165-74.). 또한, 바디-온-어-칩 (body-on-a-chip) 플랫폼이 독성 분석 방법으로서 제안되어 왔다. In vitro cell culture methods have been used extensively to screen potential drugs rapidly and efficiently. Three-dimensional cell culture methods and organ-on-a-chip devices have been developed to better simulate in vivo conditions. Microfluidics have been used to provide a novel approach to drug screening in order to overcome the limitations of conventional two-dimensional bit analysis (Chung, BG; Lee, KH; Khademhosseini, A .; et al. Lab on a chip 2012, 12 (1), 45-59. 2. Huang, CP; Lu, J .; Seon, H .; et al., Lab on a chip 2009, 9 (12), 1740-8.). By physically and chemically precisely controlling the microenvironment of the cells, microfluidic devices have evolved into sophisticated single organ-chip systems such as the intestine, lung, kidney, and other organs (Huh, D .; Matthews, BD, Mammoto, A., et al., Science 2010, 328 (5986), 1662-1668. 4. Jang, KJ, Suh, KY, Lab on a chip 2010, 10 (1), 36-42. Kim, HJ, Huh, D .; Hamilton, G .; et al., Lab on a chip 2012, 12 (12), 2165-74.). In addition, a body-on-a-chip platform has been proposed as a toxicity analysis method.

장기에서 가장 중요한 도관인 혈관이 최근 미세유체 플랫폼에서 설계되었다 (Barkefors, I.; Thorslund, S.; Nikolajeff, F.; et al., Lab on a chip 2009, 9, 529-535.). Kim, S.; Lee, H.; Chung, M.; et al., Lab on a chip 2013, 13 (8), 1489-500에서는 폐 섬유아세포 (lung fibroblasts, LF) 및 상피 세포 (epithelial cells, ECs)를 공-배양하여 관류 가능한 혈관 네트워크를 인 비트로로 생성할 수 있음을 보고한 바 있다. 생체 외 혈관 구성을 위한 미세유체소자 모델의 경우, 허파 섬유아세포, 진피 섬유아세포, 암세포 등 혈관 형성을 유도하는 성장인자를 배출하는 세포가 혈관내피세포의 조립을 돕도록 정의된 영역에 공동 배양한다. Blood vessels, the most important conduits in the organs, have recently been designed on microfluidic platforms (Barkefors, I .; Thorslund, S .; Nikolajeff, F .; et al., Lab on a chip 2009 , 9 , 529-535). Kim, S .; Lee, H .; Chung, M .; Lymphocytes (LF) and epithelial cells (ECs) were co-cultured in vitro on a chip in 2013, 13 (8), 1489-500, And can be generated. In the case of a microfluidic device model for in vivo vessel formation, cells that excrete growth factors inducing angiogenesis, such as lung fibroblasts, dermal fibroblasts, and cancer cells, are co-cultured in a region defined to assist in the assembly of vascular endothelial cells .

기존의 다세포 공배양 인 비트로 어세이에서는 실험의 시작부터 끝까지 두 세포가 공존하기 때문에 특정 상황에서 필요 이상의 상호작용을 발생시키며 실험결과를 저해한다. 또한 세포들 사이에 물리적인 간섭이 이루어 질 수 있으며 이 또한 실험결과의 신뢰성을 떨어트린다. 따라서 공배양을 하지 않고 비슷한 효과를 볼 수 있는 방법으로 성장인자가 담긴 조정배지 (conditioned medium)를 이용하여 대체하지만, 실제 배양 보조 세포의 부재는 관심세포의 기능을 떨어트리기 때문에 큰 실효를 거두지 못하였다. In the existing multicellular co-culture, bito assay, two cells coexist from the beginning to the end of the experiment. In addition, there may be physical interference between cells, which also reduces the reliability of the results. Therefore, it is possible to substitute a conditioned medium containing growth factors for a similar effect without co-culturing. However, since the absence of actual culture-supporting cells deteriorates the function of the cell of interest, I did not.

기존의 장기-칩 (Organ-on a chip) 등, 미세유체소자 기반 인 비트로 모델의 경우, 측분비 효과(paracrine effect)를 나타내는 세포를 영구 배치하여 공배양하므로 초기에 세포들에게 주어진 환경이 실험 종료 시점까지 유지되어 세포의 배열 및 구성을 바꾸거나 제거할 수 없는 비가역적 설계였다. 그러나, 분석시에 관심 세포 외의 측분비인자 (paracrine factor)를 분비하는 배양 보조 세포는 약물 등에 대한 반응을 잘못 유도할 수 있는 요인이 된다. 따라서, 발생상에 필요한 세포 미세 환경을 조직안정화에 적합한 형태로 바꿔야 할 필요가 있으므로, 변형 가능한 공동 배양 기술이 요구되고 있다. In the case of a bit-lobe model based on a microfluidic device such as a conventional organ-on-a-chip, since the cells exhibiting the paracrine effect are permanently arranged and co-cultured, Irreversible design that can not be altered or removed from the arrangement and configuration of the cells until the end point. However, culture-assisted cells that secrete a paracrine factor outside of the cell of interest at the time of analysis may be a factor that may mislead the response to drugs and the like. Therefore, it is necessary to change the cell microenvironment necessary for development to a form suitable for tissue stabilization, and therefore, a deformable co-cultivation technique is required.

이에, 본 발명에서는 O 자형 루프에 표면장력을 이용하여 세포를 포함하는 하이드로 젤을 막 형태로 가둔 3차원 세포 배양용 스캐폴드를 제공하며, 이를 다른 세포를 배양하는 세포 배양 접시 (플레이트) 또는 미세유체소자에 침지 (dipping)하여 공배양하는 방법 및 이를 통한 혈관 모듈의 제조 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a scaffold for three-dimensional cell culture in which hydrogel containing cells is put in a membrane form by using surface tension in an O-shaped loop, and it is used as a cell culture dish (plate) The present invention also provides a method for co-culturing a fluid device by dipping the same into a fluid device, and a method for manufacturing a blood vessel module using the same.

본 발명의 3차원 세포 배양용 스캐폴드는 세포가 하이드로젤에 3차원적으로 포함되어 있어 생체와 유사한 환경에서 배양되므로 장기간 높은 생존율을 보이며, 조성하며 필요에 따라 배지를 제공하여 형태를 장기간 유지할 수 있다. 세포배양기술을 이용하는 경우, 루프에 고립된 하이드로젤이 세포에게 물리적 장벽으로 작용하며, 세포가 제공하는 성장인자 등의 미세환경을 간섭 없이 조성할 수 있다는 큰 장점을 가지고 있다. 또한, 본 발명의 3차원 세포 배양용 스캐폴드를 이용한 공배양 방법은 하이드로젤 구조체 상에서 배양 가능한 모든 세포에 대하여 구현할 수 있으며, 루프를 단순히 침지했다가 꺼내는 (dipping in and out) 방식은 미세유체소자 안에 동적인 미세환경을 조성할 수 있어 보다 생체 혹은 질병과 유사한 시스템 설계를 가능하게 한다. 따라서 향후 장기-칩에 적용하여 동물실험 및 임상실험을 대체하기 위한 방법으로 활용 가능한 효과가 있다.Since the scaffold for three-dimensional cell culture of the present invention contains cells three-dimensionally in a hydrogel, it is cultured in an environment similar to that of a living body. Therefore, the scaffold exhibits high survival rate for a long period of time and is provided with a medium have. When the cell culture technique is used, the hydrogel isolated in the loop acts as a physical barrier to the cells, and has a great advantage that the microenvironment such as the growth factor provided by the cell can be formed without interference. The co-culturing method using the scaffold for three-dimensional cell culture of the present invention can be implemented for all cells capable of culturing on the hydrogel structure. In the dipping in and out method, Which can create a dynamic micro environment in the body, enabling a system design similar to a living body or a disease. Therefore, it can be used as a method for replacing animal experiment and clinical experiment by applying to long - term chip in the future.

도 1은 루프형 스캐폴드의 내부에 표면장력을 이용하여 LF(lung fibroblasts) 세포를 포함하는 하이드로젤을 막 형태로 형성하는 과정을 나타낸 도식이다.
도 2는 루프형 스캐폴드의 내부에 형성된 하이드로젤 막에 포함된 세포의 배양 1일차 및 10일차의 세포 생존율을 Live-dead 분석으로 확인한 도이다.
도 3은 미세유체소자의 마이크로-채널 내부에 μBVM (micro-scale blood vessel module) 형성을 유도하는 과정을 나타낸 도식이다.
도 4는 마이크로-채널 내부에 모세혈관을 형성한 HUVEC (Human umbilical vein endothelial cells)의 명시야상 (Bright field image)을 LF와의 공배양 날짜별로 나타낸 도이다.
도 5는 면역-염색한 μBVM와 마이크로비드를 공초점 현미경으로 촬영한 후 3차원 영상으로 디콘볼루션하여 마이크로비드가 혈관 내부에 유입된 것을 확인한 도이다 (스캐일바: 50μm).
도 6은 본 발명을 이용하여 형성된 μBVM을 확장하여, 혈관으로 연결된 다양한 기관의 조직 모델을 각각 다른 세포를 포함한 하이드로젤 루프로 배양하는 것을 나타낸 도식이다.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a process of forming a hydrogel containing LF (lung fibroblasts) cells in a membrane form using surface tension inside a loop-shaped scaffold.
FIG. 2 is a view showing live-dead cell survival rates on days 1 and 10 of culturing cells contained in a hydrogel film formed inside a loop type scaffold.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a process of forming a micro-scale blood vessel module (μBVM) in a micro-channel of a microfluidic device.
FIG. 4 is a diagram showing a bright field image of HUVEC (human umbilical vein endothelial cells) forming a capillary vessel inside a micro-channel by co-culture date with LF.
FIG. 5 is a view (micrometer) showing the inflow of the micro-beads into the blood vessels by photographing the immune-stained μBVM and the micro-beads with a confocal microscope and then deconvoluting them into three-dimensional images.
FIG. 6 is a schematic showing the expansion of a μBVM formed using the present invention and culturing of tissue models of various organs connected to blood vessels with hydrogel loops containing different cells.

이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. However, it should be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.

일 측면에서, 본 발명은 단일폐곡선 형태의 스캐폴드; 및 상기 스캐폴드의 내부 단일폐곡선 표면을 따라 형성된 막 형태의 하이드로젤을 포함하는 3차원 세포 배양용 스캐폴드에 관한 것이다. In one aspect, the present invention provides a scaffold in the form of a single closed curve; And a hydrogel in the form of a membrane formed along the surface of the inner single closed curve of the scaffold.

일 구현예에서, 상기 스캐폴드는 루프형일 수 있다.In one embodiment, the scaffold may be looped.

일 구현예에서, 상기 막 형태의 하이드로젤에 세포가 3차원적으로 포함될 수 있다. In one embodiment, the membrane can be three-dimensionally embedded in the hydrogel.

일 구현예에서, 하이드로젤-세포 혼합물이 루프의 직경 크기에 의존적이기 때문에 세포의 수는 조절될 수 있으며, 상기 스캐폴드의 내부 단일폐곡선의 직경이 3.5 mm 내지 4.0 mm일 때 하이드로젤에 포함된 세포의 수는 2×104개 이상 6×104개 미만일 수 있다. 본 발명의 스캐폴드의 내부 단일폐곡선의 직경이 3.5 mm 내지 4.0 mm일 때, 내부 하이드로젤 막에 포함되는 세포의 수는 2×104개 미만일 때는 측분비인자의 분비가 너무 적어 바람직하지 않고, 6×104개 이상일 때는 하이드로젤이 고화될 때 젤이 수축되어 루프에 고정되지 않아 바람직하지 않다.In one embodiment, the number of cells can be adjusted because the hydrogel-cell mixture is dependent on the diameter size of the loop, and when the diameter of the inner monolithic curve of the scaffold is 3.5 mm to 4.0 mm, The number of cells may be 2 x 10 4 or more and less than 6 x 10 4 cells. When the diameter of the inner single closed curve of the scaffold of the present invention is 3.5 mm to 4.0 mm, when the number of cells contained in the internal hydrogel film is less than 2 × 10 4 cells, secretion of the secretion factor is undesirably low, When the hydrogel is solidified at 6 × 10 4 or more, the gel is not shrunk and fixed to the loop when the gel is solidified.

또한, 본 발명의 스캐폴드의 내부 단일폐곡선의 직경이 3.5 mm 내지 4.0 mm일 때, 내부의 하이드로젤은 10 ㎕ 내지 30 ㎕가 포집될 수 있으며, 10 ㎕ 미만은 표면장력에 따른 하이드로젤 막을 형성할 수 없고, 30 ㎕ 초과는 막 외로 흘러나와 하이드로젤 막 형성에 바람직하지 않다. Also, when the diameter of the inner single closed curve of the scaffold of the present invention is 3.5 mm to 4.0 mm, 10 to 30 mu l of the hydrogel inside can be collected, and less than 10 mu l can form the hydrogel film according to the surface tension , And more than 30 [mu] l flows out of the membrane and is not preferable for hydrogel film formation.

본 발명의 루프의 사이즈 및 부피 (volume)는 LF를 측분비인자 (혈관내피세포 생장인자) 분비 세포로 이용한 HUVEC의 혈관 형성 실험에 대해 최적화되었으며, 다른 배열을 특정 적용을 위해 택할 수 있다. 측분비인자를 분비하는 LF를 루프 내에 위치시키는 것의 주요한 장점은 세포들이 종래에 미세유체소자 내에 실험 내내 영구히 위치했던 LF와 달리 손쉽게 제거 가능하다는 점이다. 이로써, 두 종류의 세포를 공배양하면서도 서로의 물리적 간섭, 오염 등을 배제할 수 있는 효과가 있으며, 원하는 때에 두 종류의 세포간의 영향을 차단할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서 LF를 루프 내의 하이드로젤에 포집함으로써, 미세유체소자의 마이크로-채널에 존재하는 HUVEC의 생장을 촉진하여 혈관을 형성한 뒤 루프를 제거하여 형성된 혈관이 LF가 분비하는 측분비인자의 영향을 즉시 벗어나게 할 수 있다.The size and volume of the loops of the present invention were optimized for HUVEC angiogenesis experiments using LF as a secretory factor (vascular endothelial growth factor) secretory cell, and other arrangements can be chosen for specific applications. The main advantage of locating the LF secreted by the secretory factor in the loop is that the cells are easily removable, unlike the LF, which was conventionally permanently located throughout the experiment in the microfluidic device. As a result, both types of cells are co-cultured while eliminating physical interferences and contamination of each other, and the effect of two types of cells can be blocked at a desired time. In one embodiment of the present invention, the LF is trapped in the hydrogel in the loop, thereby promoting the growth of HUVEC present in the micro-channel of the microfluidic device to form blood vessels and removing the loop, The influence of secretory factors can be immediately released.

본 발명에서 용어, "하이드로젤 (hydrogel)"은 졸-젤 상변이를 통해 물을 분산매로 하는 액체가 굳어 유동성을 상실하고 다공성 구조를 이루는 물질을 말하며, 세포 부착 및 배양에 적합한 하이드로젤이라면 특별히 제한되지 않는다.In the present invention, the term "hydrogel " refers to a substance in which a liquid containing water as a dispersion medium through a sol-gel phase transition is hardened to lose fluidity and to have a porous structure, and in the case of a hydrogel suitable for cell attachment and cultivation, It is not limited.

일 구현예에서, 상기 하이드로젤은 배지 및 공기의 투과가 가능한 것일 수 있다.In one embodiment, the hydrogel may be permeable to the medium and air.

일 구현예에서, 상기 하이드로젤은 피브린, 피브리노겐 또는 콜라겐일 수 있으며, 생분해성 합성 바이오젤이 사용될 수 있다. 상기 생분해성 합성 바이오젤은 폴리에스터 중합체, 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리카프로락톤, 폴리락트산-글리콜산의 공중합체, 폴리하이드로옥시부티르산, 폴리하이드로옥시발레르산 및 폴리하이드로옥시부티르산-발레르산의 공중 합체를 1종 이상 포함할 수 있다.In one embodiment, the hydrogel may be fibrin, fibrinogen or collagen, and a biodegradable synthetic biogel may be used. The biodegradable synthetic biogel may be selected from the group consisting of polyester polymers, polylactic acid, polyglycolic acid, polycaprolactone, copolymers of polylactic acid-glycolic acid, polyhydroxybutyric acid, polyhydroxyvaleric acid and polyhydroxybutyric acid-valeric acid And may include one or more kinds of copolymers.

일 구현예에서, 상기 생분해성 합성 바이오젤 외에 세포가 부착할 수 있는 다공성 젤이 사용될 수 있다. 이의 예로, sigma-aldrich사에서 제조한 HydroMatrixTM Peptide Cell Culture Scaffold, D.A. Narmoneva, et al. / Biomaterials 26 (2005) 4837-4846에 개시된 올리고펩타이드로 이루어진 젤, 국제공개특허 WO2007/029003에 개시된 하이드로젤 미국 특허 US20070099840에 개시된 하이드로젤, M. Zhou et.,al. Biomaterials, 2009, in press에 개시된 세포 부착용 올리고펩타이드 매트릭스, 4 V. Jayawarna, et al.. Acta Biomaterialia, 2009, in press에 개시된 펩타이드 젤 등이 사용될 수 있으며, 세포를 부착 또는 지지하면서 공기 및 배지 투과성인 젤이라면 제한되지 않는다. In one embodiment, in addition to the biodegradable synthetic bioel, a porous gel to which cells can attach can be used. For example, the HydroMatrix Peptide Cell Culture Scaffold, DA Narmoneva, et al., Manufactured by Sigma-Aldrich, / Biomaterials 26 (2005) 4837-4846, hydrogel disclosed in WO2007 / 029003 Hydrogel disclosed in US20070099840, M. Zhou et al., Supra. Cell attachment oligopeptide matrix, disclosed in Biomaterials , 2009, in press , 4 V. Jayawarna, et al .. Acta Biomaterialia , 2009, in press , and is not limited as long as it is a gel permeable to air and medium while attaching or supporting cells.

일 측면에서, 본 발명은 1) 세포와 하이드로젤을 혼합하고; 2) 단일폐곡선 형태의 스캐폴드의 내부 단일폐곡선에 표면장력을 이용하여 세포 및 하이드로젤 혼합물을 막 형태로 형성하며; 3) 스캐폴드 내부에 형성된 세포 포함 하이드로젤 막을 고화 (solidify)시키는 것을 포함하는 3차원 세포 배양용 스캐폴드의 제조방법에 관한 것이다. In one aspect, the present invention provides a method of preparing a cell comprising: 1) mixing cells and a hydrogel; 2) forming a membrane and a mixture of cells and hydrogels in a single closed curve of the scaffold in the form of a single closed curve using surface tension; 3) a method for producing a scaffold for three-dimensional cell culture comprising solidifying a cell-containing hydrogel film formed inside a scaffold.

일 측면에서, 본 발명은 제 1 세포를 하이드로젤에 포함하는 제 1항의 3차원 세포 배양용 스캐폴드를 제 2 세포가 배양되고 있는 세포 접시 또는 미세유체소자의 배지에 침지하여 (dipping) 제 1 세포 및 제 2 세포를 공배양하는 방법에 관한 것이다. In one aspect, the present invention relates to a method for producing a three-dimensional cell culture according to the first aspect, wherein the scaffold for three-dimensional cell culture comprising the first cell in a hydrogel is immersed in a cell plate or microfluidic device culture medium in which the second cell is cultured, And a method for co-culturing the cell and the second cell.

본 발명에서, 용어 "측분비인자 (paracrine factor)"는 자기세포에서 분비되어 주변 세포에 외래성 신호로 작용하여 자신과 다른 주변 세포의 성장에 영향을 주는 물질을 말하며, 그 예로, 혈관형성인자 (angiogenesis factor), 혈관내피세포생장인자 (vascularendothelial cell growth factor), 신경전달물질, 세포증식인자, 시토키닌(cytokinin), 성장인자, 분화인자, 오타코이드 (autacoid) 등이 해당된다.In the present invention, the term "paracrine factor" refers to a substance that is secreted in the own cell and acts as an exogenous signal to the surrounding cells to affect the growth of itself and other peripheral cells, for example, an angiogenic factor angiogenesis factor, vascularendothelial cell growth factor, neurotransmitter, cell proliferation factor, cytokinin, growth factor, differentiation factor, autacoid, and the like.

일 구현예에서, 제 1 세포는 측분비인자를 공여하는 보조세포일 수 있으며, 제 2 세포는 제 1 세포로부터 측분비인자를 수여받는 세포일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 제 1 세포인 LF가 분비하는 측분비인자 (예를 들어, 혈관내피세포 생장인자)가 제 2 세포인 HUVEC의 생장을 촉진하여 혈관을 형성하였다.In one embodiment, the first cell may be a donor cell donating a secretagogue factor, and the second cell may be a cell that receives a secretagogue factor from the first cell. In one embodiment of the present invention, a secretory factor (for example, vascular endothelial cell growth factor) secreted by the first cell, LF, promotes the growth of the second cell, HUVEC, to form blood vessels.

일 구현예에서, 제 1 세포에서 분비되는 측분비인자가 3차원 세포 배양용 스캐폴드가 담긴 배지를 통해 제 2 세포로 전달될 수 있다.In one embodiment, a secretagogue factor secreted in the first cell can be delivered to the second cell via a medium containing a scaffold for three-dimensional cell culture.

루프 안쪽에 하이드로젤 막 형태로 세포를 포집함으로써 세포 공배양시 제 1 세포가 분비하는 측분비인자를 제 2 세포로 전달 가능하면서 물리적으로 분리되어 공배양으로 인한 세포간 오염을 방지할 수 있고 루프를 미세유체소자의 레저버에 침지했다 꺼내는 것이 용이하여 언제든지 두 종류의 세포를 분리할 수 있는 큰 장점이 있다.By collecting the cells in the form of a hydrogel membrane inside the loop, it is possible to transfer the secretory factors secreted by the first cell to the second cell during cell co-culture, and physically separate it to prevent intercellular contamination due to co- Is easily immersed in a reservoir of a microfluidic device and can be easily taken out, thereby separating two types of cells at any time.

일 측면에서, 본 발명은 1) 미세유체소자의 마이크로-채널에 혈관 내피 세포를 포함하는 하이드로젤을 주입하여 고화시키는 단계; 및 2) 미세유체 소자의 마이크로-채널과 배지로 연결된 웰 또는 레저버 (reservoirs)에 혈관 형성을 촉진하는 측분비인자 분비 세포를 포함하는 제 1항의 3차원 세포 배양용 스캐폴드를 침지하는 단계를 포함하는 혈관 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.In one aspect, the present invention provides a method of preparing a microfluidic device, comprising: 1) injecting a hydrogel containing vascular endothelial cells into a micro-channel of a microfluidic device to solidify the microgel; And 2) immersing the scaffold for three-dimensional cell culture according to claim 1, wherein the scaffold for secretory factor secretion promoting angiogenesis in wells or reservoirs connected to the micro-channel and the medium of the microfluidic device is immersed The present invention relates to a method for manufacturing a blood vessel module.

일 구현예에서, 상기 혈관 모듈 (blood vessel module)은 마이크로 스캐일일 수 있다.In one embodiment, the blood vessel module may be a microscale.

일 구현예에서, 상기 방법으로 형성된 혈관 모듈의 혈관은 관류 가능할 수 있다.In one embodiment, the blood vessels of the vascular module formed in the method may be perfusable.

하기의 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 내용을 구체화하기 위한 것일 뿐 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are only for the purpose of illustrating the present invention, and thus the present invention is not limited thereto.

[[ 실시예Example ]]

실시예Example 1. 마이크로-채널 제조 1. Micro-channel fabrication

Xia, Y.; Whitesides, G. M., SOFT LITHOGRAPHY. Annual Review of Materials Science 1998, 28, 153-184.를 참고하여 소프트리소그래피 (soft lithography) 방법으로 미세유체소자 (Microfluidic device)를 제조하였다. 구체적으로, 플라즈마 처리한 실리콘 웨이퍼를 150μm 두께의 네거티브 포토레지스트 (negative photoresist) SU-8 100 (Microchem, USA)로 스핀-코팅하였다. 65℃에서 10분 동안, 95℃에서 30분 동안 프리-베이킹 (pre-baking)한 뒤, 웨이퍼를 405nm의 UV (Shinu MST, Korea)에 500mJ 동안 노출시켰다. 노출 후에, 웨이퍼를 65℃에서 1분 동안, 95℃에서 10분 동안 베이킹하였다. SU-8 디벨로퍼 (developer) (Microchem, USA)를 사용하여 포토레지스트의 노출되지 않은 부분을 제거하였다. 상기 웨이퍼를 마스터 몰드 (master mold)로 이용하여, PDMS 전구체, Sylgard 184 (Dow Corning, USA)를 붓고, 베이킹하고 복제하였다 (replicated). 주입구 (inlets) 및 레저버 (reservoirs)를 펀칭한 뒤, 플라즈마 (Femto Science, Korea)를 처리하여 PDMS 블록을 커버슬립 위에 부착하였다. 부착된 기기는 80℃의 건조 오븐에서 하룻밤 동안 가열되어 표면이 소수성이 되었다. Xia, Y .; Whitesides, G. M., SOFT LITHOGRAPHY. Annual Review of Materials Science 1998, 28, 153-184. A microfluidic device was fabricated by soft lithography. Specifically, the plasma-treated silicon wafer was spin-coated with a negative photoresist SU-8100 (Microchem, USA) having a thickness of 150 mu m. After pre-baking at 65 ° C for 10 minutes, 95 ° C for 30 minutes, the wafer was exposed to 405 nm UV (Shinu MST, Korea) for 500 mJ. After exposure, the wafer was baked at 65 占 폚 for 1 minute and at 95 占 폚 for 10 minutes. An unexposed portion of the photoresist was removed using a SU-8 developer (Microchem, USA). The PDMS precursor, Sylgard 184 (Dow Corning, USA) was poured, baked and replicated using the wafer as a master mold. After the inlets and reservoirs were punched out, the PDMS block was attached to the cover slip by treating with plasma (Femto Science, Korea). The attached device was heated in a drying oven at 80 ° C overnight to become hydrophobic on the surface.

실시예Example 2. 세포 배양 2. Cell culture

인간 제대정맥 내피세포 (Human umbilical vein endothelial cells, HUVEC) (Lonza, Switzerland)를 EGM-2 (endothelial growth medium, Lonza, Switzerland) 배지에서 배양되었으며, 계대수 (passage) 4 내지 5의 세포가 사용되었다. 일차 인간 폐 섬유아세포 (human lung fibroblasts, LF) (Lonza, Switzerland)는 FGM-2 (Fibroblast growth medium, Lonza, Switzerland) 배지에서 배양되었으며, 계대수 6 내지 10의 세포가 실험에 이용되었다. 세포를 수득하기 위해, PBS로 헹구고 0.25% Trypsin-EDTA (Gibco, USA)를 처리한 뒤 2분 후에 우태아혈청을 10% 함유하고 있는 M199 (Lonza, Switzerland)를 첨가하여 효소 작용을 중화하였다. 세포를 뗀 후에 수집하여 1,100 rpm에서 2분 동안 원심분리하고 EGM-2를 첨가하여 원하는 세포 수에 도달하도록 희석하고 부유시켰다.Human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) (Lonza, Switzerland) were cultured in EGM-2 (endothelial growth medium, Lonza, Switzerland) medium, and passage 4 to 5 cells were used . Primary human lung fibroblasts (LF) (Lonza, Switzerland) were cultured in FGM-2 (Fibroblast growth medium, Lonza, Switzerland) medium, and cells with passage number of 6 to 10 were used for the experiments. To obtain the cells, rinsed with PBS and treated with 0.25% trypsin-EDTA (Gibco, USA). Two minutes later, the enzyme action was neutralized by adding M199 (Lonza, Switzerland) containing 10% fetal calf serum. Cells were collected, centrifuged at 1,100 rpm for 2 min, and EGM-2 was added to dilute and float to reach the desired number of cells.

실시예Example 3. LF- 3. LF- 하이드로젤Hydrogel 루프 제조 Loop manufacturing

도 1에 나타낸 바와 같이 LF (lung fibroblasts)를 포함하는 하이드로젤을 표면장력을 이용하여 루프 형태의 스캐폴더의 내부 표면에 막 형태로 형성하였다. 구체적으로, 외측 직경 6.5 mm 및 내측 직경 약 3.8 mm의 멸균된 루프 형태의 플라스틱 막대 (Loop and Needle, SPL, Korea)를 다듬어 LF 및 피브린 혼합물을 포집하는데 이용하였다. 측분비인자 (paracrine factor)를 분비하는 세포로서 LF를 조직 배양 접시에서 배양하고 수득하여 EGM-2 배지에 4x106 cells/ml가 되도록 부유시켰다. 소 피브리노겐 용액 (0.15 U/ml의 아프로티닌이 함유된 2.5 mg/ml 피브리노겐)을 세포 부유액에 첨가한 뒤 루프 부분의 안쪽에 로딩하기 바로 전에 트롬빈 (0.5 U/ml)과 혼합하였다. 총 20 ㎕의 LF를 포함하는 피브린 (LF 포함 하이드로젤)을 플라스틱 루프의 안쪽 표면에 부드럽게 둘러주었다. 젤이 로딩된 루프를 96 웰에 놓고, 젤이 굳도록 5분 동안 두었다. 젤이 굳었을 때, 배지 200 ㎕을 웰에 채우고 하루 동안 인큐베이션 하였다. 본 실시예에서는 안쪽 직경 3.8 mm의 루프를 사용하여 3x106 cells/ml의 세포가 포함된 하이드로젤 혼합물을 20 ㎕ 포집하였으며, 하이드로젤-세포 혼합물이 루프의 직경 크기에 의존적이기 때문에 세포의 수는 조절될 수 있다. 그렇지만 루프 내에 30,000개 또는 60,000개의 LF 세포를 포함하는 하이드로젤을 포집하여 확인해 본 결과, 60,000개의 세포를 포함하는 하이드로젤을 포집한 경우 30,000개의 세포에 비해 젤이 더 수축되어 루프에서 젤이 떨어져 나왔다.As shown in FIG. 1, a hydrogel containing LF (lung fibroblasts) was formed into a film shape on the inner surface of a loop-shaped scaffold using surface tension. Specifically, a sterile looped plastic rod (Loop and Needle, SPL, Korea) with an outer diameter of 6.5 mm and an inner diameter of about 3.8 mm was trimmed and used to collect the LF and fibrin mixture. LF was cultured in a tissue culture dish as cells secreting a paracrine factor and was suspended in EGM-2 medium to a concentration of 4 x 10 cells / ml. Bovine fibrinogen solution (2.5 mg / ml fibrinogen containing 0.15 U / ml aprotinin) was added to the cell suspension and mixed with thrombin (0.5 U / ml) just prior to loading into the loop portion. Fibrin (hydrogel with LF) containing a total of 20 [mu] L of LF was gently wrapped around the inner surface of the plastic loop. The gel loaded loops were placed in 96 wells and allowed to gel for 5 minutes. When the gel was hard, 200 [mu] l of the medium was filled into the wells and incubated for one day. In this example, 20 μl of a hydrogel mixture containing 3 × 10 6 cells / ml of cells was collected using a loop of 3.8 mm in inner diameter. Since the hydrogel-cell mixture is dependent on the diameter size of the loop, Lt; / RTI > However, when hydrogels containing 30,000 or 60,000 LF cells were collected in a loop, when the hydrogel containing 60,000 cells was collected, the gel contracted more than 30,000 cells and the gel was released in the loop .

실시예Example 4. 4. Live/dead 분석Live / dead analysis

LF가 성장인자를 지속적으로 분비하도록, 루프에서 배양되는 LF의 장기간 생존이 필수적이다. 따라서, LF 포함 피브린을 포집한 루프 샘플들을 이용하여 Live/dead 분석을 수행하여 배양 1일째와 10일째의 세포 생존을 확인 및 비교하였다. 구체적으로, Live/dead 분석 키트 (Molecular Probes® L3224, USA)로 배양될 때의 LF-하이드로젤 루프에서의 LF 생존을 정량하였다. LF-하이드로젤 루프를 PBS로 부드럽게 헹구고 항체에 30분 동안 담궈두었다. Hoechst 33342는 핵을 염색하기 위해 사용되었다. 그 후, LF-하이드로젤 루프를 PBS로 헹구었다. 공초점 현미경 (confocal microscopy) FV1000 (Olympus, Japan)을 이용하여 3μm 간격으로 형광 이미지를 촬영하였다. 촬영한 이미지들을 IMARIS (Bitplane, Switzerland)를 이용하여 디콘볼루션 (deconvolution)하여 3차원 이미지를 만들어냈다.Long-term survival of LF cultured in the loop is essential so that LF continuously secretes growth factors. Therefore, live / dead analysis was performed using loop samples that captured LF - containing fibrin, confirming and comparing cell survival on day 1 and day 10 of culture. Specifically, LF survival in LF-hydrogel loops when incubated with live / dead assay kits (Molecular Probes® L3224, USA) was quantitated. The LF-hydrogel loops were rinsed gently with PBS and immersed in the antibody for 30 minutes. Hoechst 33342 was used to stain nuclei. The LF-hydrogel loops were then rinsed with PBS. Fluorescent images were taken at 3 μm intervals using a confocal microscopy FV1000 (Olympus, Japan). The photographed images were deconvoluted using IMARIS (Bitplane, Switzerland) to create a three-dimensional image.

그 결과, 모든 루프에 포집된 젤 내의 세포들이 생존한 것을 알 수 있었으며, 배양 10일 뒤 (DIV 10)에도 95%의 세포들이 생존하여 DIV 1과 차이가 거의 없는 것을 확인할 수 있었다 (도 2). As a result, it was found that the cells in the gel collected in all the loops survived, and 95% of the cells survived 10 days after the incubation (DIV 10), showing little difference from DIV 1 (FIG. 2) .

실시예Example 5. 마이크로  5. Micro 스캐일의Scale 혈관 모듈( Vascular Module ( μBVMμBVM ) 제작Production

LF-하이드로젤 루프에서 LF로부터 분비되는 측분비인자가 공배양하는 미세유체소자의 HUVEC의 생장을 촉진시켜 관류 가능한 혈관을 형성할 수 있는지 확인하기 위하여, HUVEC (Human umbilical vein endothelial cells)을 피브리노겐과 혼합하고 마이크로-채널에 주입하였다. 소수성 마이크로-채널의 모서리에서의 표면장력에 의해 HUVEC 포함 젤이 더 진행하지 않고 마이크로-채널 영역에만 채워졌다. 하이드로젤을 고체화하기 위해 5분 동안 상온에서 인큐베이션한 뒤, 배지를 추가하였다. 상기 실시예 3에서 제조한 LF-하이드로젤 루프를 도 3과 같이 각각의 레저버에 위치시키고 새 배지로 2일마다 바꿔주면서 HUVEC의 혈관 형성을 5일 동안 유도하면서 명시야 상을 얻었다.In order to confirm the ability of the LF-hydrogel loop to secrete viable blood vessels by promoting HUVEC growth of microfluidic devices co-cultured with LF, human umbilical vein endothelial cells were incubated with fibrinogen Mixed and injected into the micro-channel. The surface tension at the corners of the hydrophobic microchannel filled the HUVEC-containing gel only into the micro-channel area without further progress. The hydrogel was incubated at room temperature for 5 minutes to solidify, and then the medium was added. In Example 3 The prepared LF-hydrogel loops were placed in each reservoir as shown in FIG. 3 and replaced every two days with a fresh medium HUVEC angiogenesis was induced for 5 days and bright field images were obtained.

그 결과, 루프의 내부에 포집된 하이드로젤에 포함된 LF 세포들과의 공배양에 의해서 HUVEC가 마이크로-채널의 내부에 모세혈관을 형성한 것을 확인할 수 있었다 (도 4). As a result, it was confirmed that HUVEC formed capillary blood vessels inside the micro-channels by co-culturing with LF cells contained in the hydrogel captured inside the loop (FIG. 4).

실시예Example 6. 면역 염색 및  6. Immunostaining and 이미징을Imaging 통한 모세혈관의 관류 특성 확인 Identification of perfusion characteristics of capillaries through

상기 실시예 5에서 형성된 모세혈관들을 4% 파라포름알데하이드와 혼합하였다. 그 후 이를 0.15%의 Triton X-100으로 15분 동안 투과성 처리를 하고 3% 우혈청 (BSA; Sigma)을 포함하는 PBS 용액을 처리하였다. 혈관의 루멘을 보이게 하기 위하여, FITC-콘쥬게이션된 Phalloidin (Molecular Probes, USA)을 사용하였다. 핵은 Hoechst 33342 (Molecular Probes, USA)로 염색하였다. 모세혈관의 형광 이미지를 Olympus FV-1000 공초점 현미경으로 촬영하였으며, IMARIS를 이용하여 촬영한 이미지들을 3차원 이미지로 디콘볼루션하였다. 또한, 붉은색 형광을 나타내는 7 μm의 마이크로비드를 레저버에 도입하여 μBVM (micro-scale blood vessel module)의 관류능 (perfusability)를 확인하였다. The capillaries formed in Example 5 were mixed with 4% paraformaldehyde. This was then permeabilized with 0.15% Triton X-100 for 15 min and treated with PBS solution containing 3% BSA (Sigma). FITC-conjugated Phalloidin (Molecular Probes, USA) was used to visualize the vessel lumen. Nuclei were stained with Hoechst 33342 (Molecular Probes, USA). Fluorescent images of the capillaries were photographed with an Olympus FV-1000 confocal microscope, and images photographed using IMARIS were deconvoluted into three-dimensional images. In addition, the perfusability of micro-scale blood vessel module (μBVM) was confirmed by introducing 7 μm microbeads showing red fluorescence into the reservoir.

그 결과, 배양 5일 이내에, 2 mm 내지 4.5 mm 길이의 마이크로 채널에서 형성된 모세혈관들을 확인할 수 있었으며, μBVM의 디콘볼루션 이미지를 통해 모세혈관 내부에 마이크로비드가 존재하는 것을 확인함으로써 μBVM의 관류능 (perfusability)도 확인할 수 있었다 (도 5).As a result, capillaries formed in microchannels 2 mm to 4.5 mm in length were confirmed within 5 days of culturing. By confirming the existence of microbeads inside the capillaries through the deconvolution image of μBVM, the perfusion ability of μBVM (Fig. 5).

상기와 같은 모세혈관 형성이 LF가 분비하는 측분비인자 때문인지 확인하기 위하여 LF-하이드로젤 루프를 레저버에서 분리한 결과, 혈관 성숙 관련 성장인자가 공급되지 않아 하루 만에 루멘의 분해를 초래하였다 (데이터 미도시).In order to confirm whether capillary formation as described above is due to a secretory factor secreted by LF, the LF-hydrogel loop was separated from the reservoir, resulting in degradation of the lumen in one day because no vascular maturation-related growth factor was supplied (Data not shown).

상기의 결과를 통해, 세포-하이드로젤 루프와 미세유체소자 내의 세포를 물리적으로 분리시킨 상태로 공배양이 가능함을 알 수 있으며, LF-하이드로젤 루프로 인해 형성된 미세유체소자의 마이크로-채널 내의 혈관과 특정 조직을 이룰 수 있는 세포를 포함하는 하이드로젤이 막 형태로 포집된 루프를 이용하여 바디-온-어 칩 (body-on-a chip) 플랫폼을 구성할 수 있음을 알 수 있다. 본 발명의 하이드로젤 루프에 포집한 세포 종류를 바꿈으로써, 혈관에 노출된 측분비인자들도 변경될 수 있다. 따라서, 이를 이용하면 혈관과 다른 특정 세포 또는 조직과의 상호작용을 연구할 수 있고, 특정 세포-하이드로젤 루프는 측분비인자 효과가 필요한 다른 종류의 세포들을 물리적으로 분리된 상태로 공배양하는데 이용될 수 있어 미세유체 연구에서의 조직 및 기관 모델에 유용하게 이용될 수 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 특정 세포-하이드로젤 루프와 이를 이용하여 관류 가능한 혈관이 형성된 미세유체소자를 이용하면, 생물학적으로 유도된 모세혈관을 포함하는 μBVM가 다수의 인 비트로 인간 조직 또는 기관 모델 (연속적으로 연결된 다수의 배양 접시)을 연결할 수 있으므로 바디-온-어 칩 플랫폼으로 유용하게 사용될 수 있다. It can be seen from the above results that the co-culture can be performed in a state where the cells in the cell-hydrogel loop and the cells in the microfluidic device are physically separated. In addition, A body-on-a-chip platform can be constructed using a membrane-captured loop of a hydrogel containing cells capable of forming a specific tissue. By changing the type of cells captured in the hydrogel loops of the present invention, the secretion factors exposed to blood vessels can also be changed. Thus, it can be used to study the interaction of blood vessels with other specific cells or tissues, and specific cell-hydrogel loops can be used to co-culture other types of cells that require a side effect factor effect in a physically separate state And can be useful for tissue and organ models in microfluidic research. 6, when the specific cell-hydrogel loop of the present invention and a microfluidic device in which a blood vessel capable of perfusion is formed by using the specific cell-hydrogel loop of the present invention, the μBVM including the biologically- It can be used as a body-on-a-chip platform because it can connect an organ model (a number of cultivated dishes connected in series).

Claims (20)

세포배양용 스캐폴드, 및 세포배양 플레이트 또는 미세유체소자를 포함하는 3차원 세포 공배양 장치로서,
(i) 상기 세포배양용 스캐폴드는, (a) 단일폐곡선 형태의 스캐폴드; 및 (b) 상기 스캐폴드의 내부 단일폐곡선 표면을 따라 막 형태로 형성되고, 제 1 세포를 포함하며, 배지 및 공기의 이동을 허용하나 세포이동을 허용하지 않는 다공성 하이드로젤로 구성되고;
(ii) 상기 세포배양 플레이트 또는 미세유체소자는 제 2 세포를 포함하며; 및
(iii) 상기 세포배양용 스케폴드를 상기 세포배양 플레이트 또는 미세유체소자에 침지하여, 상기 제 1 세포 및 제 2 세포를 공배양 하는 것인,
3차원 세포 공배양 장치.
A three-dimensional cell co-culture apparatus comprising a scaffold for cell culture, and a cell culture plate or a microfluidic device,
(i) the scaffold for cell culture comprises: (a) a scaffold in the form of a single closed curve; And (b) a porous hydrogel formed in film form along the interior monolithic surface of the scaffold, the porous hydrogel comprising a first cell, which permits migration of medium and air but does not allow cell migration;
(ii) said cell culture plate or microfluidic device comprises a second cell; And
(iii) immersing the cell culture dish scaffold in the cell culture plate or the microfluidic device, and co-culturing the first cell and the second cell.
3 - D cell cell culture device.
제 1항에 있어서, 상기 스캐폴드는 상기 제 1 세포 배양을 위한 배지를 더 포함하는 것인, 3차원 세포 공배양 장치.The apparatus of claim 1, wherein the scaffold further comprises a medium for the first cell culture. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1 세포와 제 2 세포가 물리적으로 분리되어 배양되는 것인, 3차원 세포 공배양 장치.The three-dimensional cell co-culture apparatus according to claim 1 or 2, wherein the first cell and the second cell are physically separated and cultured. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 하이드로젤은 피브린, 피브리노겐, 콜라겐, 또는 폴리에스터 중합체, 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리카프로락톤, 폴리락트산-글리콜산의 공중합체, 폴리하이드로옥시부티르산, 폴리하이드로옥시발레르산 및 폴리하이드로옥시부티르산-발레르산으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 공중합체를 포함하는 생분해성 합성 바이오젤인 것인, 3차원 세포 공배양 장치.3. The composition of claim 1 or 2, wherein the hydrogel is selected from the group consisting of fibrin, fibrinogen, collagen, or a polyester polymer, polylactic acid, polyglycolic acid, polycaprolactone, copolymers of polylactic acid- glycolic acid, polyhydroxybutyric acid, Wherein the biodegradable synthetic bioel is a biodegradable synthetic biogel comprising at least one copolymer selected from the group consisting of polyhydroxybutyric acid, polyhydroxy valeric acid, and polyhydroxybutyric acid-valeric acid. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1 세포는 상기 하이드로젤 전체 부피를 기준으로 500 cells/㎕ 내지 6,000 cells/㎕ 포함되는 것인, 3차원 세포 공배양 장치.The three-dimensional cell co-culture apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the first cells include 500 cells / 내지 to 6,000 cells / 기준 based on the total volume of the hydrogel. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1 세포는 측분비인자 (paracrine factor)를 상기 제 2 세포에 공여하는 측분비인자 분비 세포인 것인, 3차원 세포 공배양 장치.The three-dimensional cell co-culture apparatus according to claim 1 or 2, wherein the first cell is a secretory factor-secreting cell that donates a paracrine factor to the second cell. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1 세포 및 제 2 세포를 공배양 하는 동안, 상기 세포배양용 스케폴드를 상기 세포배양 플레이트 또는 미세유체소자에 침지한 후 제거하는 것을 더 포함하고 이를 반복 수행하는 것인, 3차원 세포 공배양 장치.The method of claim 1 or 2, further comprising dipping the scaffold for cell culture in the cell culture plate or the microfluidic device while co-culturing the first cell and the second cell, Lt; / RTI > cells. 제 7항에 있어서, 상기 세포배양용 스케폴드를 상기 세포배양 플레이트 또는 미세유체소자에 침지한 후 제거하는 것을 반복 수행하는 동안, 제 1 세포의 종류가 변경되는 것인, 3차원 세포 공배양 장치.8. The method according to claim 7, wherein the type of the first cell is changed while the cell culture plate or the microfluidic device is immersed and removed in the cell culture plate or the microfluidic device, . 제 1항의 세포배양용 스캐폴드를 제조하는 방법으로서,
(i) 제 1 세포와 하이드로젤을 혼합하고;
(ii) 단일폐곡선 형태의 스캐폴드의 내부 단일폐곡선에 표면장력을 이용하여 상기 제 1 세포 및 하이드로젤 혼합물을 막 형태로 형성하며;
(iii) 상기 스캐폴드 내부에 형성되고 상기 제 1 세포를 포함하는 하이드로젤 막을 고화 (solidify)시키고; 및
(iv) 상기 (iii)의 고화된 하이드로젤을 배지와 인큐베이션하는 것을 포함하는, 세포배양용 스캐폴드의 제조방법.
A method for producing a scaffold for cell culture according to claim 1,
(i) mixing the first cell and the hydrogel;
(ii) forming the first cell and the hydrogel mixture in a membrane form using surface tension on an inner single closed curve of a single closed curve shaped scaffold;
(iii) solidifying the hydrogel film formed inside the scaffold and containing the first cells; And
(iv) incubating the solidified hydrogel of (iii) with a culture medium.
제 9항의 제조방법에 따라 제조된, 세포배양용 스캐폴드.A scaffold for cell culture, prepared according to the method of claim 9. 제 1 세포를 포함하는 세포배양용 스캐폴드를 제 2 세포를 포함하는 세포배양 플레이트 또는 미세유체소자에 침지하는 것을 포함하는, 3차원 세포 공배양 방법으로서,
상기 세포배양용 스케폴드는 (a) 단일폐곡선 형태의 스캐폴드; 및 (b) 상기 스캐폴드의 내부 단일폐곡선 표면을 따라 막 형태로 형성되고, 상기 제 1 세포를 포함하며, 배지 및 공기의 이동을 허용하나 세포이동을 허용하지 않는 다공성 하이드로젤로 구성된 것인,
3차원 세포 공배양 방법.
A three-dimensional cell co-culture method comprising immersing a cell culture scaffold containing a first cell in a cell culture plate or a microfluidic device containing a second cell,
The cell culture scaffold comprises (a) a scaffold in the form of a single closed curve; And (b) a porous hydrogel formed in a membrane form along an interior monolithic surface of the scaffold, wherein the porous hydrogel comprises the first cell and permits migration of medium and air but does not allow cell migration.
Three - dimensional cell culture method.
제 11항에 있어서, 상기 스캐폴드는 상기 제 1 세포 배양을 위한 배지를 더 포함하는 것인, 3차원 세포 공배양 방법.12. The method of claim 11, wherein the scaffold further comprises a medium for the first cell culture. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 상기 제 1 세포와 제 2 세포가 물리적으로 분리되어 배양되는 것인, 3차원 세포 공배양 방법.13. The method according to claim 11 or 12, wherein the first cell and the second cell are physically separated and cultured. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 상기 하이드로젤은 피브린, 피브리노겐, 콜라겐, 또는 폴리에스터 중합체, 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리카프로락톤, 폴리락트산-글리콜산의 공중합체, 폴리하이드로옥시부티르산, 폴리하이드로옥시발레르산 및 폴리하이드로옥시부티르산-발레르산으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 공중합체를 포함하는 생분해성 합성 바이오젤인 것인, 3차원 세포 공배양 방법.The hydrogel according to claim 11 or 12, wherein the hydrogel is selected from the group consisting of fibrin, fibrinogen, collagen, or a polyester polymer, polylactic acid, polyglycolic acid, polycaprolactone, copolymers of polylactic acid-glycolic acid, polyhydroxybutyric acid, Wherein the biodegradable synthetic bioel is a biodegradable synthetic biogel comprising at least one copolymer selected from the group consisting of polyhydroxybutyric acid, polyhydroxy valeric acid and polyhydroxybutyric acid-valeric acid. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 상기 제 1 세포는 상기 하이드로젤 전체 부피를 기준으로 500 cells/㎕ 내지 6,000 cells/㎕ 포함되는 것인, 3차원 세포 공배양 방법.The method according to claim 11 or 12, wherein the first cells include 500 cells / 내지 to 6,000 cells / 기준 based on the total volume of the hydrogel. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 상기 제 1 세포는 측분비인자 (paracrine factor)를 상기 제 2 세포에 공여하는 측분비인자 분비 세포인 것인, 3차원 세포 공배양 방법.13. The method according to claim 11 or 12, wherein the first cell is a secretory factor-releasing cell that donates a paracrine factor to the second cell. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 상기 세포배양용 스케폴드를 상기 세포배양 플레이트 또는 미세유체소자에 침지한 후 제거하는 것을 더 포함하며 이를 반복 수행하는 것인, 3차원 세포 공배양 방법.13. The method according to claim 11 or 12, further comprising immersing the scaffold for cell culture in the cell culture plate or the microfluidic device and then removing the scaffold for the cell culture. 제 17항에 있어서, 상기 세포배양용 스케폴드를 상기 세포배양 플레이트 또는 미세유체소자에 침지한 후 제거하는 것을 반복 수행하는 동안, 제 1 세포의 종류가 변경되는 것인, 3차원 세포 공배양 방법.18. The method according to claim 17, wherein the type of the first cell is changed while the cell culture plate or the microfluidic device is immersed and removed in the cell culture plate or the microfluidic device, . 제 16항에 있어서, 상기 제 1 세포에 의해 공여되는 측분비인자는 상기 세포배양용 스캐폴드가 담긴 배지를 통해 상기 제 2 세포로 전달되는 것인, 3차원 세포공배양 방법. 17. The method according to claim 16, wherein the secretion factor donated by the first cell is transferred to the second cell through a medium containing the cell culture scaffold. (i) 미세유체소자의 마이크로-채널에 혈관 내피 세포를 포함하는 하이드로젤을 주입하여 고화시키고; 및
(ii) 미세유체소자의 마이크로-채널과 배지로 연결된 웰 또는 레저버(reservoirs)에 혈관 형성을 촉진하는 측분비인자 분비 세포를 포함하는 제 8항의 세포배양용 스캐폴드를 침지하는 것을 포함하는,
혈관 모듈의 제조방법.

(i) injecting a hydrogel containing vascular endothelial cells into the micro-channel of the microfluidic device to solidify; And
(ii) immersing the scaffold for cell culture according to claim 8 comprising a micro-channel of the microfluidic device and a secretory factor-secreting cell that promotes angiogenesis in wells or reservoirs connected to the medium.
A method of manufacturing a vascular module.

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