KR20220076663A - 세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법 및 그에 따른 마이크로 로봇 - Google Patents
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Abstract
세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법과 그에 따른 세포치료제 전달용 마이크로 로봇이 개시된다. 세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법은, 자성 물질에 줄기세포의 부착, 증식, 분화를 촉진할 수 있는 코팅 물질을 코팅하는 단계, 및 줄기세포에 상기 코팅된 자성 물질을 내재화 또는 부착하는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 기재의 제작 방법에 의하여 제작되는 세포치료제 전달용 마이크로 로봇은, 줄기세포, 상기 줄기세포의 표면에 부착 또는 상기 줄기세포의 내부에 주입되어 외부 자기장에 반응하여 이동성을 부여하는 자성 물질, 및 상기 자성 물질의 표면에 코팅되고, 상기 줄기세포의 부착, 증식, 분화를 촉진하는 코팅 물질을 포함하여 구성된다.
Description
아래의 실시예들은 세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법 및 그에 따른 마이크로 로봇에 관한 것이다.
줄기세포는 발생이 덜 된 미분화된 세포로, 특정 조직 세포로 분화할 수 있는 능력을 지닌 세포를 말한다. 이 줄기세포를 이용한 줄기세포 치료는 난치성질환 치료를 위한 재생의학으로 각광받고 있는 치료 방법이다.
예를 들어, 신경줄기세포(NSCs, Neural Stem Cells)는 알츠하이머와 같은 퇴행성 신경장애질환 치료용으로 사용될 수 있다. 이 이외에도, 소아 발달 질환, 대사 질환, 암과 같은 다양한 질병의 치료에 사용될 수 있는 줄기세포가 개발되고 있다. 특히, 최근에는 연골, 골 관련 질환, 류마티스 관절염, 퇴행성 신경계 질환, 치매 등 다양한 질환에 적용이 가능한 하비갑개 유래 줄기세포(hNTSCs, Human nasal inferior turbinate-derived stem cell)의 개발이 보고된 바 있다.
통상적으로 줄기세포를 치료가 필요한 부위로 이송시키기 위해서 마이크로 로봇이 사용된다. 마이크로 로봇은 자성체를 포함하고 있어 외부 자기장에 의해 이동 가능하다. 자성체를 포함한 마이크로 로봇에 줄기세포를 배양하여 마이크로 로봇을 환부로 이송시키고, 줄기세포를 방출하는 방식으로 치료가 이루어진다.
하지만, 종래의 줄기세포 이송용 마이크로 로봇은 원통형 및 육각형 형상을 갖고, 2D 방식으로 줄기세포를 배양하여 충분한 수의 줄기세포를 장착하지 못했다.
또한, 마이크로 로봇을 이용한 줄기세포 치료시에 치료가 필요한 부위가 체내 깊숙한 곳이거나, 주입 시 위험이 따르는 부위에 정확한 양의 줄기세포를 정확한 위치에 이송하는 것이 어렵다는 단점이 있었다.
특히, 뇌신경계 질환의 치료를 위해서는 치료제를 뇌신경계에 효율적으로 전달하는 것이 매우 중요하다. 그러나, 뇌신경계 조직이 단단한 두개골(Skull)과 혈액-뇌 장벽(BBB, Blood Brain Barrier)으로 둘러싸여 있기 때문에, 치료 약물의 전달 효율이 매우 낮다. 또한 기존의 일반적인 약물 투여 방법인 정맥 또는 동맥투여의 경우 환부에 필요한 약물보다 많은 양의 약물 투여가 필요하고 이에 따른 부작용을 수반하는 문제점이 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
실시예의 목적은, 비강 내로 투입하여 세포치료제를 뇌로 직접 이송할 수 있는 마이크로 로봇을 제작하는 방법과 그에 따른 세포치료제 전달용 마이크로 로봇을 제공하는 것이다.
실시예들에서 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시예에 따른 세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법 및 그에 따른 세포치료제 전달용 마이크로 로봇에 대해 설명한다.
세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법은, 자성 물질에 줄기세포의 부착, 증식, 분화를 촉진할 수 있는 코팅 물질을 코팅하는 단계 및 줄기세포에 상기 코팅된 자성 물질을 내재화 또는 부착하는 단계를 포함하여 구성된다.
일 측에 따르면, 단일 줄기세포와 상기 코팅된 자성 물질이 하나의 마이크로 로봇이 될 수 있다.
일 측에 따르면, 복수의 줄기세포를 스페로이드 형상으로 배양하는 단계를 더 포함하고, 상기 코팅된 자성 물질을 내재화 또는 부착하는 단계는, 상기 스페로이드 형상으로 배양된 줄기세포에 상기 코팅된 자성 물질을 내재화 또는 부착할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 복수의 줄기세포를 스페로이드 형상으로 배양하는 단계 및 상기 줄기세포에 상기 코팅된 자성 물질을 내재화 또는 부착하는 단계는, 현적 배양 방식 또는 U자형 96 웰 플레이트 배양 방식 중 적어도 하나의 방법을 이용할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 줄기세포는 하비갑개 유래 줄기세포일 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 하비갑개 유래 줄기세포는 연골세포, 골세포, 지방세포, 점막분화 및 신경세포 중 하나로 분화가 가능할 수 있다.
세포치료제 전달용 마이크로 로봇은, 줄기세포, 상기 줄기세포의 표면에 부착 또는 상기 줄기세포의 내부에 주입되어 외부 자기장에 반응하여 이동성을 부여하는 자성 물질, 및 상기 자성 물질의 표면에 코팅되고, 상기 줄기세포의 부착, 증식, 분화를 촉진하는 코팅 물질을 포함하여 구성된다.
일 측에 따르면, 단일 줄기세포와 상기 코팅 물질이 코팅된 자성 물질이 하나의 마이크로 로봇을 구성할 수 있다.
일 측에 따르면, 스페로이드 형상으로 배양된 복수의 줄기세포와 상기 코팅 물질이 코팅된 자성 물질이 하나의 마이크로 로봇을 구성할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 세포치료제 전달용 마이크로 로봇의 투입 경로는, 투입기구가 비강에 침투되어서, 상기 세포치료제 전달용 마이크로 로봇이 비강을 따라 뇌 내부로 투입되는 제1경로, 및 투입기구가 비강을 통해 뇌 내부까지 침투되어서, 상기 세포치료제 전달용 마이크로 로봇이 직접 뇌 내부로 투입되는 제2경로 중 어느 하나로 투입될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 세포치료제 전달용 마이크로 로봇의 투입 경로는, 골 또는 연골 질환, 류마티스 관절염, 퇴행성 신경계 질환, 뇌신경계 질환 및 치매 질환이 발생한 환부에도 투입될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 줄기세포는, 상기 자성 물질에 의해서 관 내부에서 외부 자기장에 의해 회전 운동 및 병진운동이 가능할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 줄기세포는 하비갑개 유래 줄기세포일 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 하비갑개 유래 줄기세포는 연골세포, 골세포, 지방세포, 점막분화 및 신경세포 중 하나로 분화가 가능할 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 실시예들에 따르면, 세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법 및 그에 따른 마이크로 로봇은, 비강 내로 투입하여 세포치료제를 뇌로 직접 이송할 수 있는 마이크로 로봇을 제작하여 비침습적 치료가 가능하다.
일 실시예에 따른 세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법 및 그에 따른 마이크로 로봇의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법을 설명하는 순서도이다.
도 3은 도 1에서의 자성 물질에 코팅 물질을 코팅하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1에서의 줄기세포에 자성 물질을 내재화 또는 부착하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 도 2에서의 복수의 줄기세포를 스페로이드 형상으로 배양하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 도 2에서의 스페로이드 형상의 줄기세포에 자성 물질을 내재화 또는 부착하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 세포치료제 전달용 마이크로 로봇을 환자의 체내에 투입하는 제1경로를 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 세포치료제 전달용 마이크로 로봇을 환자의 체내에 투입하는 제2경로를 나타내는 도면이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 2는 다른 실시예에 따른 세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법을 설명하는 순서도이다.
도 3은 도 1에서의 자성 물질에 코팅 물질을 코팅하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1에서의 줄기세포에 자성 물질을 내재화 또는 부착하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 도 2에서의 복수의 줄기세포를 스페로이드 형상으로 배양하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 도 2에서의 스페로이드 형상의 줄기세포에 자성 물질을 내재화 또는 부착하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 세포치료제 전달용 마이크로 로봇을 환자의 체내에 투입하는 제1경로를 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 세포치료제 전달용 마이크로 로봇을 환자의 체내에 투입하는 제2경로를 나타내는 도면이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도면을 참조하여, 세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법 및 그에 따른 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24)에 대해 설명한다. 참고적으로, 도 1은 일 실시예에 따른 세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법을 설명하는 순서도이고, 도 2는 다른 실시예에 따른 세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법을 설명하는 순서도이고, 도 3은 도 1에서의 자성 물질(10)에 코팅 물질(11)을 코팅하는 방법을 설명하는 도면이고, 도 4는 도 1에서의 줄기세포(13)에 자성 물질(12)을 내재화 또는 부착하는 방법을 설명하는 도면이고, 도 5는 도 2에서의 복수의 줄기세포(13)를 스페로이드 형상의 줄기세포(20)로 배양하는 방법을 설명하는 도면이고, 도 6은 도 2에서의 스페로이드 형상의 줄기세포(20)에 자성 물질(12)을 내재화 또는 부착하는 방법을 설명하는 도면이고, 도 7은 일 실시예에 따른 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24)을 환자의 체내에 투입하는 제1경로(3)를 나타내는 도면이고, 도 8은 일 실시예에 따른 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24)을 환자의 체내에 투입하는 제2경로(4)를 나타내는 도면이다.
세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법에 따르면, 외부 자기장에 의해 체내 이동이 가능하고, 최소/비침습 경로를 통해 줄기세포를 뇌혈관 장벽을 우회하여 직접 뇌로 이송할 수 있는 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24)을 제작할 수 있다. 약물전달 구조체로서 마이크로 로봇은 환자의 체내를 이동할 수 있는 크기의 구조체를 의미하는 것으로 나노 크기의 나노 로봇으로 대체하여 제작할 수도 있다.
도 1을 참조하면, 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14) 제작 방법은, 자성 물질(10)에 줄기세포(13)의 부착, 증식, 분화를 촉진할 수 있는 코팅 물질(11)을 코팅하는 단계, 및 줄기세포(13)에 코팅된 자성 물질(12)을 내재화 또는 부착하는 단계를 포함하여 구성된다.
여기서, 줄기세포(13)는 하비갑개 유래 줄기세포이다. 하비갑개 유래 줄기세포는 사람의 코 하비갑개 조직으로부터 중간엽 줄기세포를 분리한 것으로써, 다양한 분화능을 가지고 있어, 다양한 질환의 치료제로 사용 가능하다. 예를 들어, 하비갑개 유래 줄기세포는 연골세포, 골세포, 지방세포, 점막분화 및 신경세포 중 하나로 분화가 가능하다.
또한, 줄기세포(13)에 코팅된 자성 물질(12)을 내재화 또는 부착하는 단계에서, 내재화는 세포가 분자, 바이러스, 입자 및 미생물과 같은 입자를 흡수 및 배출하고 이들을 세포질내 특정 기관으로 향하게 하는 것을 뜻한다. 여기서, 입자가 세포막에 완전히 감싸여 세포 내부에 위치한 상태를 "내재화 상태"라 하고, 입자가 세포막에 부분적으로만 감싸여 세포 표면에 위치한 상태를 "부착 상태"라고 한다.
도 2를 참조하면, 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(24) 제작 방법은, 복수의 줄기 세포를 스페로이드 형상으로 배양하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 스페로이드는 다수의 단일 세포들이 모여 3차원 구 형태를 이루는 세포 집합체를 뜻한다. 체내의 세포 및 조직은 복잡한 3차원 구조로 상호 작용하면서 성장하고 분화, 발전해 가는 특징이 있기 때문에, 스페로이드는 체내에서 생체 내와 동등한 기능을 가질 수 있다는 장점이 있다.
도 3 내지 도 4를 참조하여, 단일 줄기세포(13)와, 코팅된 자성 물질(12)이 하나의 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14)을 구성하는 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14) 제작 과정을 설명한다.
도 3을 참조하면, 자성 물질(10)에 줄기세포(13)의 부착, 증식, 분화를 촉진할 수 있는 코팅 물질(11)을 코팅하는 단계는, 자성 물질(10)과 코팅 물질(11)을 준비하고, 복수의 자성 물질(10) 표면에 코팅 물질(11)을 코팅한다.
여기서, 자성 물질(10)은 나노 크기의 자성 나노 입자로 구성될 수 있으며, 자성 물질(10)은 예를 들어 생체적합한 Fe304가 사용될 수 있다. 이외에도 생체 적합성과 자성을 갖는 다양한 물질이 사용될 수 있다.
여기서, 코팅 물질(11)은 고분자 물질일 수 있다. 예를 들어, 코팅 물질(11)은 양이온성 고분자로서 폴리엘라이신(Poly-L-Lysin)이 사용될 수 있다. 폴리엘라이신은 아미노기를 가지고 있어 친수성의 전기적 양성을 가진다. 여기서, 양성을 띄는 표면이 세포막의 음성 부분과 결합하여 세포의 접착력을 늘려주는 효과가 있다. 또한 폴리엘라이신은 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14)의 이식 후 환부에서 줄기세포(13)의 증식 및 분화를 촉진하는 효과를 준다.
코팅 물질(11)은 폴리엘라이신 이외에도 분자 중에 양이온을 갖는 물질이라면 사용 가능하며, 이에 한정되지 않는다.
도 4를 참조하면, 줄기세포(13)에, 코팅된 자성 물질(12)을 내재화 또는 부착하는 단계는, 단일 줄기세포(13)와, 자성 물질(10)에 코팅 물질(11)을 코팅하여 수득한 자성 물질(12)을 준비하고, 단일 줄기세포(13)에 코팅된 자성 물질(12)을 내재화 또는 부착한다.
코팅된 자성 물질(12)은, 단일 줄기세포(13)의 내부에 내재화되거나, 단일 줄기세포(13)의 표면에 부착된다. 단일 줄기세포(13)와 코팅된 자성 물질(12)이 부착된 형상은 간략화 한 것으로, 도면에 한정되지 않는다.
이 단계에서 얻어진 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14)은 외부 자기장 시스템에 의해 위치 및 방향이 제어될 수 있으며, 회전 자기장에 의해 회전 운동 및 병진 운동이 가능하며, 다양한 생리학적 환경에서 효율적으로 이송이 가능하다.
이 과정을 통해 단일 줄기세포(13)와 코팅된 자성 물질(12)이 하나의 마이크로 로봇을 구성하는 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14)을 제작 가능하다.
아래에서는 도 5 내지 도 6을 참조하여, 스페로이드 형상의 줄기세포(20)와 코팅된 자성 물질(12)이 하나의 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(24)을 구성하는 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(24) 제작 과정을 설명한다.
도 5를 참조하면, 복수의 줄기세포(13)를 스페로이드 형상의 줄기세포(20)로 배양한다. 복수의 줄기세포(13)를 스페로이드 형상으로 배양하기 위해서 현적 배양 방식 또는 U자형 96 웰 플레이트 배양 방식 중 적어도 하나의 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 페트리 접시에 세포배양액을 도포한 후, 줄기세포(13)를 파종하고, 3차원 세포 배양 방법으로 스페로이드 형상의 줄기세포(20)를 배양할 수 있다.
또한, 도 3과 동일하게, 자성 물질(10)과 코팅 물질(11)을 준비하고, 복수의 자성 물질(10) 표면에 코팅 물질(11)을 코팅한다.
도 6을 참조하면, 스페로이드 형상으로 배양된 줄기세포에 자성 물질을 내재화 또는 부착하는 단계는, 도 5에서 얻어진 스페로이드 형상의 줄기세포(20)와, 자성 물질(10)에 코팅 물질(11)을 코팅하여 수득한 자성 물질(12)을 준비하고, 스페로이드 형상의 줄기세포(20)에 코팅된 자성 물질(12)을 내재화 또는 부착한다.
코팅된 자성 물질(12)은, 각 줄기세포(13)의 내부에 내재화되거나, 스페로이드 형상의 줄기세포(20)의 표면에 부착된다. 스페로이드 형상의 줄기세포(20)와 코팅된 자성 물질(12)이 부착된 형상은 간략화한 것으로, 도면에 한정되지 않는다.
이 과정을 통해 스페로이드 형상의 줄기세포(20)와 코팅된 자성 물질(12)이 하나의 마이크로 로봇을 구성하는 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(24)을 제작 가능하다.
상기의 방법으로 제작된 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24)은 혈관 내부에서 외부 자기장에 의해 회전 운동 및 병진운동이 가능하다. 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24)은 회전 운동 및 병진 운동을 함으로써 생리학적 환경에서 정밀 위치 제어가 가능하며, 환부에 줄기세포(13)를 효율적으로 전달할 수 있다.
여기서, 외부 자기장은 자계생성장치(미도시)에 의해 발생될 수 있다. 자계생성장치는 자기장을 발생시키고, 자기력을 조절하여 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24)을 3차원 임의의 방향으로 추진 가능하도록 조향을 수행함으로써 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24)을 환자의 체내 환부 부위로 정확하게 이동시킬 수 있다. 자계생성장치는 복수의 전자기 코일을 포함하여 구성될 수 있다.
도 7 내지 도 8은 일 실시예에 따른 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24)을 환자의 체내에 투입하는 경로를 나타내는 도면이다.
세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24)은 비강 내로 투여되어 후각신경 주위 경로(Peri-olfactory pathway)를 통해 질환이 있는 타겟 부위로 이동할 수 있다. 후각신경 주위 경로로 투여하기 위한 방법으로는, 제1경로(3)와 제2경로(4)가 있다.
도 7을 참조하면, 제1경로(3)는, 투입기구가 비강에 침투되어서, 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24)이 비강을 따라 뇌 내부로 투입된다. 제1경로(3)로 투입되는 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24)은, 혈액-뇌 장벽을 우회하기 위해, 환자의 비강 내부에 투입되어 후각기관과 3차 신경계 통로를 통해 뇌신경계에 전달된다. 또한, 비강 내로 투입되므로 최소, 비침습 경로를 통해 뇌로 투여 가능하다. 또한, 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24)이 국소 부위로 투여 및 작용하므로 전신에 치료제가 노출되어 생기는 부작용을 감소시킬 수 있다. 또한, 질환이 있는 타겟 부위로 정밀하게 이송할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제2경로(4)는, 투입기구가 비강을 통해 뇌 내부까지 침투되어서, 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24)이 직접 뇌 내부로 투입된다. 뇌 내부에 투입기구가 직접 투입되므로, 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24)을 보다 정밀하게 이송할 수 있다.
본 실시예들에 따르면, 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24) 및 그 제작 방법을 제공하고, 하비갑개 유래 줄기세포를 사용하여 투여하는 개체와 유전적 기원이 동일하여 부작용이 적으면서도 골수 유래 중간엽 줄기세포나 지방 유래 중간엽 줄기세포와 동등하거나 그 이상의 우수한 치료 효과를 기대할 수 있다.
또한, 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24)은 세포 부착, 증식, 분화를 촉진할 수 있는 코팅 물질(11)이 코팅된 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24) 및 그 제작 방법을 제공하여, 로봇 제작 효율을 높이고, 이식 후 환부에서 증식 및 분화가 촉진될 수 있다.
또한, 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24)은 코팅 물질(11)이 코팅되어 줄기세포(13)의 접착력을 높임으로써 환자의 체내에서 줄기세포(13)의 유실량을 최소화하여 저비용 고효율로 치료를 할 수 있다.
또한, 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24)은 비강 내 투여가 가능하도록 구성되어, 혈액-뇌 장벽을 우회하여 후각기관과 3차 신경계 통로를 통해 뇌신경계에 효율적 전달이 가능하고, 전신에 치료제가 노출되어 생기는 부작용을 감소시킬 수 있다.
또한, 외부 자기장을 이용한 무선제어방식으로 환자의 체내에서 이동 가능한 세포치료제 전달용 마이크로 로봇(14, 24) 및 그 제작 방법을 제공하여, 환자의 체내에서 안전하고 정밀하게 이동시킬 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
Claims (14)
- 자성 물질에 줄기세포의 부착, 증식, 분화를 촉진할 수 있는 코팅 물질을 코팅하는 단계; 및
줄기세포에 상기 코팅된 자성 물질을 내재화 또는 부착하는 단계;
를 포함하는 세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법. - 제1항에 있어서,
단일 줄기세포와 상기 코팅된 자성 물질이 하나의 마이크로 로봇이 되는 세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법. - 제1항에 있어서,
복수의 줄기세포를 스페로이드 형상으로 배양하는 단계를 더 포함하고, 상기 코팅된 자성 물질을 내재화 또는 부착하는 단계는, 상기 스페로이드 형상으로 배양된 줄기세포에 상기 코팅된 자성 물질을 내재화 또는 부착하는 세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법. - 제3항에 있어서,
상기 복수의 줄기세포를 스페로이드 형상으로 배양하는 단계 및 상기 줄기세포에 상기 코팅된 자성 물질을 내재화 또는 부착하는 단계는, 현적 배양 방식 또는 U자형 96 웰 플레이트 배양 방식 중 적어도 하나의 방법을 이용하는 세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법. - 제1항에 있어서,
상기 줄기세포는 하비갑개 유래 줄기세포인 세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법. - 제5항에 있어서.
상기 하비갑개 유래 줄기세포는 연골세포, 골세포, 지방세포, 점막분화 및 신경세포 중 하나로 분화가 가능한 세포치료제 전달용 마이크로 로봇 제작 방법. - 줄기세포;
상기 줄기세포의 표면에 부착 또는 상기 줄기세포의 내부에 주입되어 외부 자기장에 반응하여 이동성을 부여하는 자성 물질; 및
상기 자성 물질의 표면에 코팅되고, 상기 줄기세포의 부착, 증식, 분화를 촉진하는 코팅 물질;
을 포함하는 세포치료제 전달용 마이크로 로봇. - 제7항에 있어서,
단일 줄기세포와 상기 코팅 물질이 코팅된 자성 물질이 하나의 마이크로 로봇을 구성하는 세포치료제 전달용 마이크로 로봇. - 제7항에 있어서,
스페로이드 형상으로 배양된 복수의 줄기세포와 상기 코팅 물질이 코팅된 자성 물질이 하나의 마이크로 로봇을 구성하는 세포치료제 전달용 마이크로 로봇. - 제7항에 있어서,
상기 세포치료제 전달용 마이크로 로봇의 투입 경로는,
투입기구가 비강에 침투되어서, 상기 세포치료제 전달용 마이크로 로봇이 비강을 따라 뇌 내부로 투입되는 제1경로; 및
투입기구가 비강을 통해 뇌 내부까지 침투되어서, 상기 세포치료제 전달용 마이크로 로봇이 직접 뇌 내부로 투입되는 제2경로;
중 어느 하나로 투입되는 것을 특징으로 하는 세포치료제 전달용 마이크로 로봇. - 제10항에 있어서,
상기 세포치료제 전달용 마이크로 로봇의 투입 경로는, 골 또는 연골 질환, 류마티스 관절염, 퇴행성 신경계 질환, 뇌신경계 질환 및 치매 질환이 발생한 환부에도 투입되는 것을 더 포함하는 세포치료제 전달용 마이크로 로봇. - 제7항에 있어서,
상기 줄기세포는, 상기 자성 물질에 의해서 관 내부에서 외부 자기장에 의해 회전 운동 및 병진운동이 가능한 세포치료제 전달용 마이크로 로봇. - 제7항에 있어서,
상기 줄기세포는 하비갑개 유래 줄기세포인 것을 특징으로 하는 세포치료제 전달용 마이크로 로봇. - 제13항에 있어서,
상기 하비갑개 유래 줄기세포는 연골세포, 골세포, 지방세포, 점막분화 및 신경세포 중 하나로 분화가 가능한 세포치료제 전달용 마이크로 로봇.
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| EP21900978.4A EP4257125A1 (en) | 2020-12-01 | 2021-12-01 | Method for fabricating microrobot for delivery of cell therapy product and microrobot according thereto |
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