KR20240046163A - 삼-차원 신체 임플란트 - Google Patents
삼-차원 신체 임플란트 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240046163A KR20240046163A KR1020247002098A KR20247002098A KR20240046163A KR 20240046163 A KR20240046163 A KR 20240046163A KR 1020247002098 A KR1020247002098 A KR 1020247002098A KR 20247002098 A KR20247002098 A KR 20247002098A KR 20240046163 A KR20240046163 A KR 20240046163A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- implant
- dimensional body
- body implant
- hydrogel
- micrometers
- Prior art date
Links
- 239000007943 implant Substances 0.000 title claims abstract description 419
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 claims abstract description 161
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 claims abstract description 92
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 claims abstract description 92
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims abstract description 92
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims abstract description 92
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 claims abstract description 92
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 78
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 claims abstract description 78
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 74
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 claims abstract description 74
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 42
- 108010049003 Fibrinogen Proteins 0.000 claims abstract description 40
- 102000008946 Fibrinogen Human genes 0.000 claims abstract description 40
- 229940012952 fibrinogen Drugs 0.000 claims abstract description 40
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 claims abstract description 24
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 168
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 47
- 108060008539 Transglutaminase Proteins 0.000 claims description 45
- 102000003601 transglutaminase Human genes 0.000 claims description 45
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 26
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 22
- 108090000190 Thrombin Proteins 0.000 claims description 17
- 229960004072 thrombin Drugs 0.000 claims description 17
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims description 16
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims description 16
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims description 12
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 4
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 4
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 claims description 4
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 4
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 claims description 3
- 229940014259 gelatin Drugs 0.000 description 87
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 70
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 29
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 24
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 24
- 238000013461 design Methods 0.000 description 19
- 239000002585 base Substances 0.000 description 15
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 13
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 12
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 10
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 10
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 10
- 239000006144 Dulbecco’s modified Eagle's medium Substances 0.000 description 10
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 210000000577 adipose tissue Anatomy 0.000 description 10
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 10
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 10
- 210000002950 fibroblast Anatomy 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 9
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 9
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 9
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 9
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 8
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 8
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 8
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 8
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 7
- 210000001789 adipocyte Anatomy 0.000 description 7
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 7
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 7
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 6
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 6
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 6
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 6
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 6
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 6
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 5
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 5
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 5
- WZUVPPKBWHMQCE-UHFFFAOYSA-N Haematoxylin Chemical compound C12=CC(O)=C(O)C=C2CC2(O)C1C1=CC=C(O)C(O)=C1OC2 WZUVPPKBWHMQCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 4
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003833 cell viability Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N insulin Chemical compound N1C(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(NC(=O)CN)C(C)CC)CSSCC(C(NC(CO)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CCC(N)=O)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CSSCC(NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2C=CC(O)=CC=2)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(C)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2NC=NC=2)NC(=O)C(CO)NC(=O)CNC2=O)C(=O)NCC(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CCCNC(N)=N)C(=O)NCC(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC(O)=CC=3)C(=O)NC(C(C)O)C(=O)N3C(CCC3)C(=O)NC(CCCCN)C(=O)NC(C)C(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(O)=O)=O)NC(=O)C(C(C)CC)NC(=O)C(CO)NC(=O)C(C(C)O)NC(=O)C1CSSCC2NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CC(N)=O)NC(=O)C(NC(=O)C(N)CC=1C=CC=CC=1)C(C)C)CC1=CN=CN1 NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 4
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 4
- 238000007920 subcutaneous administration Methods 0.000 description 4
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 102000017795 Perilipin-1 Human genes 0.000 description 3
- 108010067162 Perilipin-1 Proteins 0.000 description 3
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 229960005188 collagen Drugs 0.000 description 3
- 238000004737 colorimetric analysis Methods 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 3
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- -1 flurane Polymers 0.000 description 3
- 238000012744 immunostaining Methods 0.000 description 3
- 230000002757 inflammatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 3
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 3
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 3
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 3
- FWBHETKCLVMNFS-UHFFFAOYSA-N 4',6-Diamino-2-phenylindol Chemical compound C1=CC(C(=N)N)=CC=C1C1=CC2=CC=C(C(N)=N)C=C2N1 FWBHETKCLVMNFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102100030089 ATP-dependent RNA helicase DHX8 Human genes 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IYMAXBFPHPZYIK-BQBZGAKWSA-N Arg-Gly-Asp Chemical compound NC(N)=NCCC[C@H](N)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(O)=O IYMAXBFPHPZYIK-BQBZGAKWSA-N 0.000 description 2
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- 235000015655 Crocus sativus Nutrition 0.000 description 2
- 244000124209 Crocus sativus Species 0.000 description 2
- 102000009024 Epidermal Growth Factor Human genes 0.000 description 2
- 101800003838 Epidermal growth factor Proteins 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000010834 Extracellular Matrix Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010037362 Extracellular Matrix Proteins Proteins 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101000864666 Homo sapiens ATP-dependent RNA helicase DHX8 Proteins 0.000 description 2
- 102000004877 Insulin Human genes 0.000 description 2
- 108090001061 Insulin Proteins 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PIWKPBJCKXDKJR-UHFFFAOYSA-N Isoflurane Chemical compound FC(F)OC(Cl)C(F)(F)F PIWKPBJCKXDKJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 2
- 206010028851 Necrosis Diseases 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 2
- WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L barium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ba+2] WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 244000309466 calf Species 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000021164 cell adhesion Effects 0.000 description 2
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 238000002316 cosmetic surgery Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 210000002889 endothelial cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 2
- 229940116977 epidermal growth factor Drugs 0.000 description 2
- 210000002744 extracellular matrix Anatomy 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N glutamine Natural products OC(=O)C(N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 229940125396 insulin Drugs 0.000 description 2
- 229960002725 isoflurane Drugs 0.000 description 2
- UAEPNZWRGJTJPN-UHFFFAOYSA-N methylcyclohexane Chemical compound CC1CCCCC1 UAEPNZWRGJTJPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQJCRHHNABKAKU-KBQPJGBKSA-N morphine Chemical compound O([C@H]1[C@H](C=C[C@H]23)O)C4=C5[C@@]12CCN(C)[C@@H]3CC5=CC=C4O BQJCRHHNABKAKU-KBQPJGBKSA-N 0.000 description 2
- 230000017074 necrotic cell death Effects 0.000 description 2
- 239000013642 negative control Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229920000117 poly(dioxanone) Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 2
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 238000002278 reconstructive surgery Methods 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 235000013974 saffron Nutrition 0.000 description 2
- 239000004248 saffron Substances 0.000 description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 2
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 2
- VBEQCZHXXJYVRD-GACYYNSASA-N uroanthelone Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H](CS)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CS)C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CS)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(O)=O)C(C)C)[C@@H](C)O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC=1NC=NC=1)NC(=O)[C@H](CCSC)NC(=O)[C@H](CS)NC(=O)[C@@H](NC(=O)CNC(=O)CNC(=O)[C@H](CC(N)=O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CS)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)CNC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H]1N(CCC1)C(=O)[C@H](CS)NC(=O)CNC(=O)[C@H]1N(CCC1)C(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@@H](N)CC(N)=O)C(C)C)[C@@H](C)CC)C1=CC=C(O)C=C1 VBEQCZHXXJYVRD-GACYYNSASA-N 0.000 description 2
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 2
- KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N (2S,3S,4S,5R,6R)-6-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-Acetamido-2-[(2S,3S,4R,5R,6R)-6-[(2R,3R,4R,5S,6R)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N 0.000 description 1
- AEMOLEFTQBMNLQ-SYJWYVCOSA-N (2s,3s,4s,5s,6r)-3,4,5,6-tetrahydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound O[C@@H]1O[C@H](C(O)=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-SYJWYVCOSA-N 0.000 description 1
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RBMHUYBJIYNRLY-UHFFFAOYSA-N 2-[(1-carboxy-1-hydroxyethyl)-hydroxyphosphoryl]-2-hydroxypropanoic acid Chemical compound OC(=O)C(O)(C)P(O)(=O)C(C)(O)C(O)=O RBMHUYBJIYNRLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SQDAZGGFXASXDW-UHFFFAOYSA-N 5-bromo-2-(trifluoromethoxy)pyridine Chemical compound FC(F)(F)OC1=CC=C(Br)C=N1 SQDAZGGFXASXDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GJCOSYZMQJWQCA-UHFFFAOYSA-N 9H-xanthene Chemical compound C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3OC2=C1 GJCOSYZMQJWQCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002972 Acrylic fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 1
- 102000009027 Albumins Human genes 0.000 description 1
- 108010088751 Albumins Proteins 0.000 description 1
- 239000012109 Alexa Fluor 568 Substances 0.000 description 1
- 238000007088 Archimedes method Methods 0.000 description 1
- QEIQEORTEYHSJH-UHFFFAOYSA-N Armin Natural products C1=CC(=O)OC2=C(O)C(OCC(CCO)C)=CC=C21 QEIQEORTEYHSJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-IGMARMGPSA-N Calcium-40 Chemical compound [40Ca] OYPRJOBELJOOCE-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- 241000282465 Canis Species 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- 229920001287 Chondroitin sulfate Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- ZZZCUOFIHGPKAK-UHFFFAOYSA-N D-erythro-ascorbic acid Natural products OCC1OC(=O)C(O)=C1O ZZZCUOFIHGPKAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000116 DAPI staining Methods 0.000 description 1
- 229920004934 Dacron® Polymers 0.000 description 1
- 229920002307 Dextran Polymers 0.000 description 1
- 108010073385 Fibrin Proteins 0.000 description 1
- 102000009123 Fibrin Human genes 0.000 description 1
- BWGVNKXGVNDBDI-UHFFFAOYSA-N Fibrin monomer Chemical compound CNC(=O)CNC(=O)CN BWGVNKXGVNDBDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101800000974 Fibrinopeptide A Proteins 0.000 description 1
- 101800003778 Fibrinopeptide B Proteins 0.000 description 1
- 108010022355 Fibroins Proteins 0.000 description 1
- 229920002148 Gellan gum Polymers 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N Glutamic acid Natural products OC(=O)C(N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002527 Glycogen Polymers 0.000 description 1
- HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N Heparin Chemical compound OC1C(NC(=O)C)C(O)OC(COS(O)(=O)=O)C1OC1C(OS(O)(=O)=O)C(O)C(OC2C(C(OS(O)(=O)=O)C(OC3C(C(O)C(O)C(O3)C(O)=O)OS(O)(=O)=O)C(CO)O2)NS(O)(=O)=O)C(C(O)=O)O1 HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005483 Hooke's law Effects 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N L-lactic acid Chemical compound C[C@H](O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- 108010085895 Laminin Proteins 0.000 description 1
- ZRVUJXDFFKFLMG-UHFFFAOYSA-N Meloxicam Chemical compound OC=1C2=CC=CC=C2S(=O)(=O)N(C)C=1C(=O)NC1=NC=C(C)S1 ZRVUJXDFFKFLMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010029113 Neovascularisation Diseases 0.000 description 1
- 229920003188 Nylon 3 Polymers 0.000 description 1
- 241000199919 Phaeophyceae Species 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229920000954 Polyglycolide Polymers 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 108010067787 Proteoglycans Proteins 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 241000187747 Streptomyces Species 0.000 description 1
- 208000002847 Surgical Wound Diseases 0.000 description 1
- 229930003268 Vitamin C Natural products 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229940050528 albumin Drugs 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000036592 analgesia Effects 0.000 description 1
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 1
- 230000033115 angiogenesis Effects 0.000 description 1
- 210000001142 back Anatomy 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005250 beta ray Effects 0.000 description 1
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 1
- 229920000249 biocompatible polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000003592 biomimetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 235000010418 carrageenan Nutrition 0.000 description 1
- 239000000679 carrageenan Substances 0.000 description 1
- 229920001525 carrageenan Polymers 0.000 description 1
- 229940113118 carrageenan Drugs 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000011712 cell development Effects 0.000 description 1
- 210000003855 cell nucleus Anatomy 0.000 description 1
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 description 1
- 229940059329 chondroitin sulfate Drugs 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- 210000002808 connective tissue Anatomy 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- LEVWYRKDKASIDU-IMJSIDKUSA-N cystine group Chemical group C([C@@H](C(=O)O)N)SSC[C@@H](C(=O)O)N LEVWYRKDKASIDU-IMJSIDKUSA-N 0.000 description 1
- 230000009615 deamination Effects 0.000 description 1
- 238000006481 deamination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 1
- JBBPTUVOZCXCSU-UHFFFAOYSA-L dipotassium;2',4',5',7'-tetrabromo-4,7-dichloro-3-oxospiro[2-benzofuran-1,9'-xanthene]-3',6'-diolate Chemical compound [K+].[K+].O1C(=O)C(C(=CC=C2Cl)Cl)=C2C21C1=CC(Br)=C([O-])C(Br)=C1OC1=C(Br)C([O-])=C(Br)C=C21 JBBPTUVOZCXCSU-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002224 dissection Methods 0.000 description 1
- 230000009429 distress Effects 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 210000004177 elastic tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 229950003499 fibrin Drugs 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 238000002695 general anesthesia Methods 0.000 description 1
- 235000013922 glutamic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000004220 glutamic acid Substances 0.000 description 1
- 125000000404 glutamine group Chemical group N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)* 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 229940096919 glycogen Drugs 0.000 description 1
- 229920000669 heparin Polymers 0.000 description 1
- 229960002897 heparin Drugs 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 description 1
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 1
- 208000028867 ischemia Diseases 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 108010082117 matrigel Proteins 0.000 description 1
- 229960001929 meloxicam Drugs 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- GYNNXHKOJHMOHS-UHFFFAOYSA-N methyl-cycloheptane Natural products CC1CCCCCC1 GYNNXHKOJHMOHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229960005181 morphine Drugs 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012120 mounting media Substances 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 210000000963 osteoblast Anatomy 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- GVKCHTBDSMQENH-UHFFFAOYSA-L phloxine B Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C(=O)C1=C(Cl)C(Cl)=C(Cl)C(Cl)=C1C1=C2C=C(Br)C(=O)C(Br)=C2OC2=C(Br)C([O-])=C(Br)C=C21 GVKCHTBDSMQENH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 230000004962 physiological condition Effects 0.000 description 1
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920001992 poloxamer 407 Polymers 0.000 description 1
- 229920001434 poly(D-lactide) Polymers 0.000 description 1
- 229920001432 poly(L-lactide) Polymers 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 229940069328 povidone Drugs 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 1
- 230000036560 skin regeneration Effects 0.000 description 1
- 230000036558 skin tension Effects 0.000 description 1
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 description 1
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 description 1
- 238000012453 sprague-dawley rat model Methods 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 229940032147 starch Drugs 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 238000009482 thermal adhesion granulation Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 210000003934 vacuole Anatomy 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
- 210000005166 vasculature Anatomy 0.000 description 1
- 239000003190 viscoelastic substance Substances 0.000 description 1
- 235000019154 vitamin C Nutrition 0.000 description 1
- 239000011718 vitamin C Substances 0.000 description 1
- 230000003442 weekly effect Effects 0.000 description 1
- 229920001285 xanthan gum Polymers 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- UHVMMEOXYDMDKI-JKYCWFKZSA-L zinc;1-(5-cyanopyridin-2-yl)-3-[(1s,2s)-2-(6-fluoro-2-hydroxy-3-propanoylphenyl)cyclopropyl]urea;diacetate Chemical compound [Zn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CCC(=O)C1=CC=C(F)C([C@H]2[C@H](C2)NC(=O)NC=2N=CC(=CC=2)C#N)=C1O UHVMMEOXYDMDKI-JKYCWFKZSA-L 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/52—Hydrogels or hydrocolloids
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/26—Mixtures of macromolecular compounds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/56—Porous materials, e.g. foams or sponges
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
- B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C71/00—After-treatment of articles without altering their shape; Apparatus therefor
- B29C71/0009—After-treatment of articles without altering their shape; Apparatus therefor using liquids, e.g. solvents, swelling agents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
- B33Y40/20—Post-treatment, e.g. curing, coating or polishing
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
- A61L2300/418—Agents promoting blood coagulation, blood-clotting agents, embolising agents
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/04—Materials or treatment for tissue regeneration for mammary reconstruction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2005/00—Use of polysaccharides or derivatives as moulding material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2089/00—Use of proteins, e.g. casein, gelatine or derivatives thereof, as moulding material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/0058—Liquid or visquous
- B29K2105/0061—Gel or sol
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/0088—Blends of polymers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
- B29K2995/0037—Other properties
- B29K2995/0077—Yield strength; Tensile strength
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/753—Medical equipment; Accessories therefor
- B29L2031/7532—Artificial members, protheses
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Prostheses (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
본 발명은 가교결합된 알기네이트와 젤라틴을 포함한 하이드로겔을 포함하는 삼차원 신체 임플란트, 및 특히 유방 임플란트에 관한 것이다. 본 발명에 따른에 따른 임플란트의 하이드로겔은 피브리노겐을 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 임플란트는 비세포성으로, 즉, 이들의 제조 동안 세포를 함유하지 않는다.
Description
본 발명은 인체/살아있는 유기체에 도입하기 위해서, 특히, 다소 연한 조직을 대체하고/거나 증가시키기 위해서 및/또는 골격과 피부 사이의 공간을 충진시키기 위해서 의도되거나, 피부에 봉합되는 바이오-물질의 일반적인 분야 및 특히 임플란트(implant)에 관한 것이다.
본 발명은 가교-결합(cross-linking)된 알기네이트 및 젤라틴을 포함하는 하이드로겔(hydrogel)을 포함한 삼차원 신체 임플란트(three-dimensional body implant), 및 특히, 일시적 또는 영구적 임플란트에 관한 것이다. 본 발명의 임플란트는 결정된 및 특히 유리한 다공성 및 기계적인 강도를 갖는다. 이들 임플란트는 또한 비세포성으로 세포가 아니며, 특히 살아있는 세포가 임플란트의 제조 동안에 이에 통합되지 않는다. 본 발명의 모든 양태에서, 하이드로겔은 피브리노겐을 추가로 포함할 수 있다.
알기네이트 및 젤라틴을 포함하는 하이드로겔-기반 구조물은 최신 기술로부터 알려져 있지만, 이들은 만족할 만한 기계적인 강도를 갖지 못하는데, 그 이유는 이들 성분이 일반적으로는 제한된 탄성(특히, 낮은 영률(Young's modulus))을 가지며, 이는 생성되는 구조물을 조작하기 어렵게 하기 때문이다.
문헌[Armin Vedadghavami et al., 2017, Acta Biomaterialia 62, 42-63, Marta Calvo Catoira et al., 2019, Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 30:115, and Gils Jose et al., 2020, Current Medicinal Chemistry, 27, 2734-2776)에 의한 최근의 과학적 리뷰는 천연 하이드로겔, 특히 알지네이트와 젤라틴을 기반으로 한 하이드로겔의 생체 적합성 특성과 기계적 특성 측면에서의 이들의 한계를 강조하고 있다. 실제로, 이러한 천연 폴리머는 조작 가능 및/또는 이식 가능한 장치의 생산과 5 cm3보다 큰 복잡한 구조와 치수를 가진 제품의 구현에 너무 낮은 기계적인 내성을 가지며, 이에 따라서, 이러한 기술의 임상 적용을 제한한다. 선행 기술에서 얻은 구조물의 기계적 특성은 이들을 조작에 적합하게 하기에는 여전히 불충분하다. 더욱이, 인체나 동물의 체내에 이식되거나, 필요에 따라, 봉합되도록 의도된 구조물의 경우에, 적절한 기계적 특성을 갖고, 살아있는 세포나 조직과 접촉 시 분해성이 너무 빠르지 않은 구조물을 얻을 필요가 있다.
재생성 및 흡수성 임플란트를 달성하기 위해서, 거시적 기공 크기(pore size)(예, 100μm 초과)를 갖는 구조물이 매우 유리하다. 더욱이, 이러한 유형의 의료 적용은 흔히 큰 부피의 임플란트를 필요로 한다.
현재까지, 문헌은 하이드로겔로 구성된 큰 부피의 어떠한 대기공 임플란트를 기재하고 있지 않은데, 그 이유는 하이드로겔로부터의 큰 다공성 물체의 제조가 하이드로겔의 약한 기계적인 특성에 의해서 제한되기 때문이다.
본 발명의 목적 중 하나는 성행 기술의 임플란트의 단점을 극복하고, 주요 구성성분이 천연 기원인 생체 적합성 임플란트를 제공하는 것을 가능하게 하는 것이다.
실제로, 본 발명의 임플란트는, 특히, (i) 이들이 도입되는 천연 조직의 것과 유사한 구성성분의 기계적인 강도, (ii) 시간이 지남에 따른 안정성, (iii) 가요성, (iv) 찢어짐과 충격에 대한 현저한 내성, 및 (v) 숙주 유기체의 세포의 정착(colonization)의 면에서, 특히 유리하고 혁신적인 특성을 갖는다.
제1 양태에 따르면, 본 발명은 가교결합된 젤라틴과 가교결합된 알기네이트를 포함한 하이드로겔을 포함하는 삼차원 신체 임플란트로서, 상기 하이드로겔이 1 kPa 내지 1000 kPa의 기계적인 강도를 가지며, 상기 임플란트가 적어도 하나의 다공성 영역을 갖고, 다공성 영역이 각각 일정한 기공 크기를 갖는 복수의 기공을 포함하고, 다공성 영역이 100μm 내지 10,000μm의 전체 다공성(overall porosity)을 가지며, 전체 다공성이 다공성 영역에서 측정된 기공 크기의 평균에 상응하는, 삼차원 신체 임플란트를 제공한다.
다공성 영역의 기공은 균일한 기공 크기, 즉, 서로 15% 이하로 다른 기공 크기를 가질 수 있다.
다공성 영역의 기공은 균일하게, 즉, 고르게 분포될 수 있다.
다공성 영역의 기공은 각각의 균일한 배향을 갖는, 즉, 20°이하로 서로 다른 중심축을 따라서 연장될 수 있다.
다공성 영역의 기공의 중심축은 균일한 간격을 두고, 즉, 15% 초과로 서로 다르지 않게 배열될 수 있다.
다공성 영역의 기공은 각각 균일한 기하구조를 가질 수 있다. 즉, 50% 초과의 부분이 겹쳐지거나 평행하게 이들의 윤곽이 중첩될 수 있다.
다공성 영역의 기공은 각각 균일한 두께를 갖는, 즉 15% 초과로 서로 다르지 않은 재료 스트랜드(strand)에 의해 서로 분리될 수 있다.
젤라틴은 효소, 바람직하게는 트랜스글루타미나제에 의해서 가교결합될 수 있다.
임플란트는 복수의 다공성 영역을 포함할 수 있다.
상기 복수의 다공성 영역은, 기공들이 상이한 기공 크기 및/또는 형상(shape)을 갖는, 적어도 두 개의 다공성 영역을 포함할 수 있다.
다공성 영역은 임플란트를 가로질러 분포된 기공 크기의 구배를 형성하도록 배열될 수 있고, 다공성 영역은 기공 크기의 오름차순 및 내림차순으로부터 선택된 차순으로 구배 방향을 따라 서로 이어진다.
임플란트는,
- 임플란트의 전체 부피의 5% 내지 40%, 바람직하게는 20% 내지 40%를 나타내는 베이스(base)를 형성하며, 500 마이크로미터 내지 5000 마이크로미터, 특히 250 마이크로미터 내지 800 마이크로미터의 기공 크기를 갖는 제1 다공성 영역,
- 임플란트의 전체 부피의 20% 내지 70%, 바람직하게는 30% 내지 50%를 나타내는 코어(core)를 형성하며, 500 마이크로미터 내지 2500 마이크로미터, 특히 100 마이크로미터 내지 250 마이크로미터의 기공 크기를 갖는 제2 다공성 영역,
- 임플란트의 전체 부피의 5% 내지 40%, 바람직하게는 10% 내지 40%를 나타내는 쉘(shell)을 형성하며, 1000 마이크로미터 내지 10000 마이크로미터, 특히 1000 마이크로미터 내지 2500 마이크로미터의 기공 크기를 갖는 제3 다공성 영역을 포함할 수 있다.
임플란트는 적어도 하나의 비-다공성 영역을 포함할 수 있고, 비-다공성 영역은 99% 초과의 충진율을 갖는다.
적어도 하나의 비-다공성 부위는 다공성 부위를 둘러싸는 주변부를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 다공성 영역은 임플란트의 상당 부분, 즉, 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 75%, 특히 적어도 90%, 예를 들어 적어도 95%를 덮을 수 있다.
임플란트는 복수의 메쉬(mesh)로 이루어진 메쉬를 각각 갖는 복수의 층으로 이루어질 수 있으며, 상기 층들은 메쉬가 기공을 형성하도록 각각 다른 것의 상부에 적층된다.
각각의 층의 메쉬는 균일한 메쉬 크기, 즉, 서로 15% 이하로 다른 메쉬 크기를 가질 수 있다.
각각의 층 내의 메쉬는 균일하게, 즉 고르게 분포될 수 있다.
각각의 층의 메쉬는 각각의 균일한 배향을 갖는, 즉, 20°이하로 서로 다른 중심 메쉬 축 둘레로 연장될 수 있다.
각각의 층의 메쉬의 중심 메쉬 축은 균일한 간격을 두고, 즉, 15% 초과로 서로 다르지 않게 배열될 수 있다.
각각의 층의 메쉬는 균일한 기하구조를 가질 수 있다. 즉, 50% 초과의 부분이 겹쳐지거나 평행하게 이들의 윤곽이 중첩될 수 있다.
각각의 층의 메쉬는 각각 균일한 두께를 갖는, 즉 15% 초과로 서로 다르지 않은 재료 스트랜드에 의해 서로 분리될 수 있다.
임플란트는 0,05 mL 내지 3 L, 바람직하게는 100 mL 내지 600 mL의 범위의 부피를 가질 수 있다.
임플란트는 유방 임플란트일 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 본 발명은,
- 젤라틴과 알기네이트를 포함한 하이드로겔을 제조하는 단계,
- 특정의 기공 크기를 각각 갖는 복수의 기공을 포함한 적어도 하나의 다공성 영역을 형성하기 위해서 하이드로겔을 삼차원으로 성형하는 단계로서, 다공성 영역이 100 μm 내지 10000 μm의 전체 다공성을 갖고, 전체 다공성이 다공성 영역에서 측정된 기공 크기의 평균에 상응하는, 단계, 및
- 하이드로겔을 적어도 하나의 이가 양이온, 바람직하게는 칼슘, 및 트랜스글루타미나제로 가교결합시키는 단계로서, 상기 하이드로겔이 1 kPa 내지 1000 kPa의 기계적인 강도를 갖는, 단계를 연속적으로 포함하는 제조 공정에 의해서 얻는, 특히, 상기 정의된 바와 같은 삼차원 신체 임플란트를 제안한다.
가교결합 단계 동안에, 이가 양이온과 트랜스글루타미나제가 동시에 첨가될 수 있다.
하이드로겔은 0,5% 내지 3% 알기네이트 및 1% 내지 17,5% 젤라틴을 포함할 수 있다.
하이드로겔은 가교결합된 피브리노겐을 추가로 포함할 수 있고, 바람직하게는 최대 2% 가교결합된 피브리노겐을 추가로 포함할 수 있다.
제조 공정은 가교결합 단계 동안에 트롬빈을 사용하기 위해서 추가로 제공될 수 있다.
삼차원 성형 단계 동안에, 제조 공정은 추가의 제조 공정, 특히 3D 프린팅을 실행하기 위해서 제공될 수 있다.
제조 공정은 살균 단계를 추가로 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 재건 또는 미용 수술의 맥락에서 상기 정의된 바와 같은 임플란트를 시행하는 방법으로서, 대상체의 신체, 특히, 대상체의 유방에서 임플란트, 특히 유방 임플란트를 이식하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
정의
본 발명에서, 이하 용어는 하기 기재된 바와 같이 정의된다:
-
본 발명의 맥락에서 "가교결합제(cross-linking agent)"는 하이드로겔 성분, 특히, 알기네이트, 젤라틴 및 피브리노겐을 가교결합시킬 수 있는 작용제를 의미한다.
-
"생분해성(biodegradable)"은 살아있는 유기체에 의해서 파괴되는 특성을 의미한다. 특히, 임플란트가 숙주에 이식되는 때에, 상기 임플란트는, 이것이 상기 숙주에 의해서 파괴될 수 있다면, 생분해성이다.
-
본 발명의 맥락에서 "섬유(fiber)"는 일반적으로 다발로 발생하는 필라멘트 모양의 어떠한 요소를 의미한다.
-
본 발명의 맥락에서 "구배(gradient)"는 하나의 기공 크기로부터 또 다른 기공 크기까지의 증가 또는 감소 방식으로의 점진적인 진화를 의미한다.
-
본 발명의 맥락에서 "숙주(host)" 및 "수용자(recipient)" 동등한 용어이며, 본 발명에 따른 임플란트가 도입될 수 있는 유기체를 의미하기 위해서 상호 교환적으로 사용된다.
-
본 발명의 맥락에서 "성형(shaping)"은 하이드로겔에 특정의 형상 및 구조 또는 아키텍처(architecture)을 부여하는 것으로 이루어지고, 특히, 통합되면, 하이드로겔의 목적지에 맞게 조정된다.
-
본 발명의 맥락에서 "전체 다공성(overall porosity)" 또는 "전체 기공 크기(overall pore size)"는 임플란트의 다공성 영역(들) 전반에 걸쳐서 측정된 기공 크기 값의 평균을 의미한다. 이는 하이드로겔 자체의 다공성을 의미하지 않는다.
-
본 발명의 맥락에서 "기공 크기(pore size)"는 두 개의 반대되는 재료 비드 사이의 가장 큰 거리를 의미한다.
상세한 설명
본 발명은, 특히, 천연 조직의 기계적인 강도와 유사한 구성성분의 기계적인 강도, 시간이 지남에 따른 안정성 및 찢어짐과 충격에 대한 현저한 내성 면에서, 특히 유익한 기계적인 특성을 갖는 삼차원 신체 임플란트를 제공하는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 임플란트는 영구적이거나 일시적으로 동물 신체 및 더욱 특히 인체의 다양한 기관 또는 조직을 대체(이의 모두 또는 일부의 대체)하거나, 이의 (증가)에 부가로 사용될 수 있다. 정의에 의하면, 본 발명에 따른 임플란트는 살아있는 유체 또는 살아있는 조직과 접촉하기에 적합한다. 특히, 이들은 피부 하에 또는 심지어 피부 상에, 특히, 피부 재생 및/또는 치유를 위해서 이식되도록 의도된다.
따라서, 본 발명의 임플란트는 연하거나 가요성인, 그리고 때로는 탄성인 조직을 대체하고/거나 이를 증가시키고/거나 이를 강화하는 대용물 또는 부가물이다. 이들은 바람직하게는 전체적으로 또는 부분적으로 대체하기 위해서, 결합 조직, 피부 및 지방 조직을 증가시키거나 강화시키기 위해서 사용된다.
따라서, 본 발명에 따른 임플란트는 성형, 재건 또는 재생 수술을 위해서 의도된다.
이하 기재된 본 발명의 임플란트의 모든 구성성분은, 특히 순도 등급과 관련하여, 이식되도록 의도된 장치에 특이적인 규제 요건을 충족시켜야 한다.
따라서, 본 발명에 따른 임플란트는 신체 임플란트, 예컨대, 유방 임플란트, 흉부 임플란트, 둔부 임플란트, 안면 임플란트 또는 조직 부피의 손실을 보충하기 위한 어떠한 다른 임플란트이다.
특히 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 임플란트는 유방 임플란트이다.
본 발명의 임플란트는 이들이 특히 0,05 mL 내지 3 L, 및 바람직하게는 100 mL 내지 600 mL의 부피에 달할 수 있기 때문에 부피가 크고, 또한 0.5 x 0.5 x 0.2 내지 20 x 15 x 15의 범위, 즉, 이하 길이 x 폭 x 두께: 0,5 cm 내지 20 cm의 길이 x 0,5 cm 내지 15 cm의 폭 x 0,2 cm 내지 15 cm의 두께 내의 크기로 크기가 커서 부피와 크기 둘 모두가 클 수 있다. 예를 들어, 조직 충진을 위한 임플란트의 크기는 일반적으로는 20 x 15 x 15 이하이다. 이는 바람직하게는 유방 임플란트의 경우에 12 x 12 x 3 또는 12 x 12 x 4 정도이다.
따라서, 일 구현예에 따르면, 본 발명의 임플란트는 0,05 mL 초과의 부피, 및 바람직하게는 0,05 mL 내지 3 L의 부피를 갖는다.
임플란트는 본 설명에서 언급된 부피와 연관된 어떠한 형상일 수 있다. 예를 들어, 임플란트는 반-구체, 하프-드롭(half-drop), 또는 주제(subject matter)에 맞춤 설정될 수 있는 어떠한 다른 형상의 형태일 수 있다.
일 구현예에서, 본 발명에 따른 임플란트는 일시적인데, 그 이유는 이들이 이들의 조성으로 인해서 흡수될 수 있고, 신체에의 이들의 이식한 후 시간이 지남에 따라 사라져서, 이들의 자리에 숙주 생명체에 의해서 자연적으로 혈관화된 세포 및 신-조직을 남기기 때문이다. 따라서, 이들 일시적 임플란트는 더욱 정확하게는, 특히 결정된 다공성(최대값 사용)의 존재 및/또는 세포 생존성을 보존하고 세포 증식에 도움이 되는 임플란트의 구성성분 물질을 사용으로 인해서, 숙주 유기체의 세포가 정착할 수 있는 것들이다. 따라서, 이러한 임플란트는 세포, 특히 수용 유기체의 세포의 정착을 허용하는 일종의 골격(skeleton)/뼈대(framework)/척추(backbone)/매트릭스(matrix)(또는 영어로 "비계(scaffold)")인 내부 공간을 정의한다.
일 구현예에서, 본 발명에 따른 임플란트는 이들의 조성으로 인해서 생분해성이며, 이에 따라서, 동물 신체, 특히 인체에 이식하기에 적합하다.
일 구현예에서, 본 발명에 따른 임플란트는 적어도 하나의 다공성 영역을 포함한다.
일 구현예에서, 상기 적어도 하나의 다공성 영역, 즉, 여러 개가 있는 경우의 다공성 영역의 단지 하나 또는 모두가 존재하는 경우의 다공성 영역은 부피 기준으로 임플란트의 약 5% 내지 100%, 바람직하게는 임플란트의 약 50% 내지 100%, 더욱 바람직하게는 임플란트의 약 90% 내지 100%를 나타낸다. 일 구현예에 따르면, 다공성 영역 또는 다공성 영역의 모두는 임플란트의 90% 초과를 포함한다. 일 구현예에 따르면, 다공성 영역 또는 다공성 영역의 모두는 임플란트의 약 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% 또는 100%를 포함한다.
일 구현예에서, 다공성 영역 또는 다공성 영역의 모두는 전체 임플란트를 포함한다.
임플란트의 다공성 영역의 다공성은 특히 대체 및/또는 증가될 관련 조직 또는 기관에 따라 조정될 핵심 파라미터이다. 실제로, 다공성은 임플란트의 다공성 영역에 존재하는 빈 공간을 나타내며, 이는 더 많거나 적은 물질을 가져오고 이에 따라서 이식 영역의 원래 조직의 기계적인 내성에 가능한 한 가까운 특정의 기계적인 내성을 부여하도록 조정될 수 있다.
전체 다공성은 각각의 다공성 영역에서 측정된 기공 크기의 평균에 상응한다.
본 발명의 문맥에서, 임플란트는 이들의 구조 수준에서 다공성 영역의 다공성을 특징으로 하며, 이는 본원에서 두 가지의 다르지만 상관 관계가 있으므로 동등하거나 대안적인 방식, 즉, 마이크로미터로 표현되는 기공 크기 및/또는 백분율로 표현되는 하이드로겔 충진율(하이드로겔의 부피/임플란트의 전체 부피)로 표현된다:.
일 구현예에 따르면, 다공성 영역은 특정의 기공 크기를 각각 갖는 복수의 기공을 포함한다.
일 구현예에서, 연질 조직의 경우에, 1000 μm 내지 10000 μm, 특히 1000 μm 내지 5000 μm의 범위의 임플란트의 다공성 영역 내의 큰 전체 기공 크기, 및/또는 5% 내지 50%의 임플란트의 다공성 영역의 충진율이 바람직할 것인데, 그 이유는 더 적은 물질을 함유하는 생성되는 임플란트는 더 가요성일 것이기 때문이다. 바람직하게는, 임플란트의 다공성 영역은 5% 내지 50%, 및 심지어 더욱 바람직하게는, 15% 내지 50%의 충진율을 가질 것이다.
일 구현예에서, 강성 조직의 경우에, 특히 1000 μm 미만의 임플란트의 다공성 영역 내의 큰 전체 기공 크기, 및/또는 50% 내지 99%, 특히 50% 내지 95%의 임플란트의 다공성 영역의 충진율이 바람직할 것인데, 그 이유는 이것이 강성 조직을 위한 높은 기계적인 강도를 갖는 상기 임플란트를 제공할 것이기 때문이다. 바람직하게는, 임플란트의 다공성 영역은 50% 내지 99% 및 심지어 더욱 바람직하게는, 50% 내지 90%의 충진율을 가질 것이다.
또한, 기공 크기는 조직에 존재하는 상이한 세포 유형에 대해서 조정될 수 있다. 다시 설명하면, 특히 1000 μm 미만의 임플란트의 기공 크기, 및/또는 50% 내지 99%, 및 특히 50% 내지 95%의 임플란트의 높은 충진율을 갖는 조밀한 저-다공성 환경은 매우 강성 매트릭스에서 진화하는 조골세포 유형 세포에 선호될 것인 반면에, 특히 1000 μm 내지 5000 μm에 있는 임플란트의 기공 크기, 및/또는 5% 내지 50%의 임플란트의 충진율을 갖는 가요성의 더욱 다공성 환경은 가요성 매트릭스에서 진화하는 섬유아세포 및 지방세포 유형 세포의 생존, 증식 및 대사에 유리할 것이다.
마지막으로, 기공 크기의 선택은 신체 내의 임플란트의 분해 시간을 조정하는 것을 가능하게 한다. 특히 1000 μm 미만의 작을 기공 크기, 및/또는 50% 내지 99%, 특히 50% 내지 95%의 충진율을 갖는 임플란트는 더 많은 물질로 구성될 것이며, 전체 분해가 또한 임플란트 크기에 따라서 다소 길어질 것이다. 한편, 예를 들어, 12 개월 미만으로 더욱 빠른 임플란트의 분해가 요망되면, 특히 1000 μm 내지 5000 μm의 큰 크기의 더 많은 기공, 및/또는 5% 내지 50%의 임플란트의 충진율이 임플란트에서 바람직하다.
본 발명에 따른 임플란트가 3D 프린팅 기술을 사용하여 제조되는 때에, 상기 개시된 기공 크기는 증착된 하이드로겔 필라멘트들 사이의 길이, 및 특히 이들 필라멘트들 사이의 공극 거리에 상응한다.
따라서, 본 개시는 가교결합된 알기네이트와 가교결합된 젤라틴을 포함한 하이드로겔을 포함하는 삼차원 신체 임플란트로서, 상기 하이드로겔이 1 kPa 내지 1000 kPa의 기계적인 강도를 갖고, 상기 임플란트가 적어도 하나의 다공성 영역을 가지며, 이러한 다공성 영역은 특정의 기공 크기를 각각 갖는 복수의 기공을 포함하고, 다공성 영역은 최대 5000 μm의 전체 다공성을 갖는, 삼차원 신체 임플란트에 관한 것이다.
본 발명은 또한 가교결합된 알기네이트와 가교결합된 젤라틴을 포함한 하이드로겔을 포함하는 삼차원 신체 임플란트로서, 상기 하이드로겔이 1 kPa 내지 1000 kPa의 기계적인 강도를 갖고, 상기 임플란트가 적어도 하나의 다공성 영역을 가지며, 이러한 다공성 영역은 특정의 기공 크기를 각각 갖는 복수의 기공을 포함하고, 다공성 영역은 100 μm 내지 10000 μm, 특히 최대 5000 μm의 전체 다공성을 가지며, 전체 다공성은 다공성 영역에서 측정된 기공 크기의 평균에 상응하는, 삼차원 신체 임플란트에 관한 것이다.
하이드로겔은 1 kPa 내지 1000 kPa의 기계적인 강도를 갖는다.
본 발명에 따른 임플란트는, 이들의 구성성분 및 이들의 구조 면에서, 바람직하게는 10 kPa 내지 800 kPa, 더욱 바람직하게는 10 kPa 내지 300 kPa, 또는 더욱 바람직하게는 50 kPa 내지 300 kPa의 겉보기 기계적인 강도를 갖는다.
따라서, 본 발명의 임플란트는 대체시키거나 증가시키고자 하는 천연 조직의 것과 유사한 기계적인 특성을 갖는다.
예로서, 상이한 천연 조직의 평균적인 기계적인 강도가 이하 표 1에서 언급된다(문헌[Guimaraes C. et al., Nature Reviews Materials volume 5, pages 351-370 (2020)에 기재됨):
[표 1]
본원에서 논의된 기계적인 강도는 또한 탄성 또는 영률로 일컬어질 수 있다. 탄성 또는 영률은 인장(또는 압축) 응력과 등방성 탄성 재료의 변형의 시작을 연결하는 상수인 종방향 탄성 계수 또는 인장 계수를 의미한다.
영률은 재료의 초기 길이를 100%, 즉, 길이를 두 배로 늘리는 기계적 응력이다.
이러한 영률은 Hooke 법칙에 따른다: σ = E ε , 여기에서:
σ는 기계적인 응력(압력의 단위로)이고;
E는 영률(압력의 단위로)이고;
ε는 상대 신율 또는 변형률(무차원)이고; (ε = ℓ - ℓ0/ℓ0; ℓ0는 초기 길이이고, ℓ은 변형 후의 길이이다).
구성성분에 의해 부여된 단일의 기계적인 강도에 더하여, 본 발명의 임플란트는 특정의 기공 크기를 각각 갖는 복수의 기공을 포함하는 적어도 하나의 다공성 영역을 갖는다.
일 구현예에서, 다공성 영역은 최대 10000 μm의 전체 다공성을 갖는다. 일 구현예에 따르면, 다공성 영역은 최대 5000 μm의 전체 다공성을 갖는다.
다공성 영역은 적어도 10 마이크로미터, 예를 들어, 적어도 50 마이크로미터의 전체 다공성을 가질 수 있다. 일 구현예에 따르면, 다공성 영역은 적어도 100 마이크로미터, 및 더욱 바람직하게는 적어도 500 마이크로미터의 전체 다공성을 갖는다.
따라서, 일 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 임플란트의 다공성 영역의 전체 다공성은 10 마이크로미터 내지 1000 마이크로미터, 또는 20 마이크로미터 내지 1000 마이크로미터, 또는 1000 마이크로미터 내지 5000 마이크로미터의 범위일 수 있다.
따라서, 일 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 임플란트의 다공성 영역의 전체 다공성은 100 마이크로미터 내지 10000 마이크로미터, 바람직하게는 500 마이크로미터 내지 2500 마이크로미터, 더욱 바람직하게는 500 마이크로미터 내지 1000 마이크로미터, 또는 1000 마이크로미터 내지 2500 마이크로미터, 또는 2500 마이크로미터 내지 5000 마이크로미터의 범위일 수 있다.
이와 관련하여, 본 발명에 따른 임플란트는 복수의 다공성 영역을 가질 수 있고, 상기 다공성 영역은 이들의 삼차원 구조 내에서, 예를 들어, 임플란트에 걸쳐서 분포된 다공성 구배의 형태로 상이한 기공 크기를 갖는다. 다공성 영역은 기공 크기의 오름차순 및 내림차순에서 선택된 차순으로 구배 방향을 따라 서로 이어진다. 예를 들어, 기공 크기 구배는 임플란트에 정착하는 세포 유형의 선택을 가능하게 한다.
일 구현예에서, 본 발명에 따른 임플란트는 복수의 다공성 영역을 포함한다. 일 구현예에서, 본 발명에 따른 임플란트는 상이한 기공 크기, 예를 들어, 다공성 구배의 형태로 적어도 두 개의 다공성 영역, 바람직하게는 3 개의 다공성 영역을 포함하고, 각각의 다공성 영역은 정의된 전체 기공 크기를 갖는다. 이는, 예를 들어, 재생될 조직의 유형에 따라 다소 강성 영역을 정의하거나 숙주 유기체의 임플란트와 접촉하는 것을 가능하게 한다. 다공성 영역은 또한 상이한 기공 형상을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 다공성 영역의 기공 크기는 바람직하게는 100 마이크로미터 내지 7000 마이크로미터, 특히 100 마이크로미터 내지 3000 마이크로미터의 범위이다.
상이한 기공 크기 영역을 갖는, 예를 들어, 다공성 구배의 형태의 임플란트를 생성시키기 위해서, 이들 영역은, 모든 다공성 구역에서 얻은 기공 크기가 100 마이크로미터 내지 10000 마이크로미터, 및 바람직하게는 100 마이크로미터 내지 3000 마이크로미터의 범위로 유지되는 한, 각각 기공 크기 하위-범위를 갖는 것으로 정의될 수 있다.
일 구현예에서, 기공 크기 하위-범위는, 임플란트가 세 개의 상이한 기공 크기 영역을 함유하는 때에는, 100 마이크로미터 내지 250 마이크로미터, 250 마이크로미터 내지 800 마이크로미터, 및 1000 마이크로미터 내지 2500 마이크로미터의 범위에 있거나, 임플란트가 단지 두 개의 상이한 기공 크기 영역을 함유하는 때에는, 100 마이크로미터 내지 250 마이크로미터 및 250 마이크로미터 내지 3000 마이크로미터의 범위에 있다. 일 구현예에 따르면, 이들 하위-범위는 100 마이크로미터 내지 3000 마이크로미터의 구배를 구성시킨다.
일 구현예에서, 기공 크기 하위-범위는 바람직하게는, 임플란트가 세 개의 상이한 기공 크기 영역을 함유하는 때에는, 500 마이크로미터 내지 2500 마이크로미터, 500 마이크로미터 내지 5000 마이크로미터 및 1000 마이크로미터 내지 10000 마이크로미터의 범위에 있거나, 임플란트가 단지 두 개의 상이한 기공 크기 영역을 함유하는 때에는, 500 마이크로미터 내지 5000 마이크로미터 및 1000 마이크로미터 내지 10000 마이크로미터의 범위에 있다.
본 발명에 따른 임플란트의 아키텍처(architecture)는 3개의 개별 영역으로 나눌 수 있다.
임플란트의 베이스(임플란트의 전체 부피의 5% 내지 40%, 바람직하게는 20% 내지 40%)는 바람직하게는 근육 조직과 직접 접촉하여 위치되며, 내피 세포 및 주변 혈관 구조에 의한 정착에 유리한 중간 기공 크기(500 마이크로미터 내지 5000 마이크로미터, 특히 250 마이크로미터 내지 800 마이크로미터)를 갖는다. 내피 세포는 이러한 기공 크기를 통해 쉽게 이동하고 이들 자체를 혈관/미세혈관 구조 내로 조직화시켜 임플란트의 신생혈관 형성 및 이에 따른, 인접 조직과 더 우수한 통합을 가능하게 한다. 구조의 용이한 혈관 형성은 또한 임플란트에 정착한 조직의 괴사 위험을 제한한다.
임플란트의 코어(전체 임플란트 부피의 20% 내지 70%, 바람직하게는 30% 내지 50%)는 이식 영역의 숙주 조직과 직접 접촉되지 않는다. 이러한 영역은 미세한 기공 크기(500 마이크로미터 내지 2500 마이크로미터, 특히 100 마이크로미터 내지 250 마이크로미터)를 가지며, 조직 재생을 지지하는 역할을 한다. 이러한 부위는 다른 부위보다 더 많은 재료로 구성되어, 신체에서의 생분해가 더 느려져서 증식할 수 있는 지지 매트릭스를 세포에 제공할 것이다.
임플란트의 쉘(임플란트의 5% 내지 40%, 바람직하게는 10% 내지 40%)은 바람직하게는 이것이 쇼크 및/또는 압축 응력의 경우에 접촉되는 첫 번째 부분이도록 위치된다. 쉘은 큰 기공 크기(1000 마이크로미터 내지 10000 마이크로미터, 특히 1000 마이크로미터 내지 2500 마이크로미터)를 가져, 임플란트의 코어를 향한 세포의 용이한 이동을 가능하게 한다. 이러한 쉘은 임플란트 코어를 위한 기계적인 보호부로서 작용한다.
기공 크기 하위-범위는 100 마이크로미터 내지 10000 마이크로미터의 범위의 모든 다공성 영역에서 특정의 기공 크기를 갖는 구배를 형성하도록 조합될 수 있다. 이러한 구배는 500 μm 내지 7000 μm의 범위이다.
본 발명의 임플란트는 삼차원 인쇄 기술(additive manufacturing technique), 특히 3D 프린팅을 이용하여, 특히 점탄성 물질의 압출에 의해서 제조될 수 있을 경우에, 임플란트 내의 기공의 존재는, XY 면에서 크기가 기공 크기 및 인쇄 필라멘트의 직경에 따른 높이로 주어지며, 특히 200 마이크로미터 내지 1500 마이크로미터, 바람직하게는 200 마이크로미터 내지 1000 마이크로미터인, "격자(lattices)", 바람직하게는 자이로이드(gyroid), 입방체 또는 육방체의 형태의 3차원 구조와 연관될 수 있다.
따라서, 일 구현예에 따르면, 다공성 영역(들) 내의 기공은 자이로이드, 입방체 또는 평면 육방체 형상을 갖는다. 구현예에 따르면, 다공성 영역(들)의 기공은 각각의 다공성 영역 내에서 서로 동일한 형상을 갖는다.
다공성 영역의 각각에서의 기공은 균일한 기공 크기, 즉, 15% 이하로 서로 다른 기공 크기를 가질 수 있다.
일 구현예에서, 기공은 균일하게, 고르게 분포, 즉, 다공성 영역(들)의 부피 전체에 걸쳐서 서로 등거리에 위치된다.
더욱 특히, 다공성 영역의 기공은 균일한 배향을 각각 갖는, 즉, 20° 초과로 서로 상이하지 않은 중심축을 따라서 연장될 수 있다. 다공성 영역의 기공의 중심축은 균일한 간격으로, 즉, 15% 초과로 서로 다르지 않게 배열될 수 있다.
또한, 다공성 영역의 기공은 균일한 기하구조를 각각 가질 수 있다. 즉, 50% 초과의 부분이 병합되거나 평행하게 이들의 윤곽이 중첩될 수 있다.
다공성 영역의 기공은 균일한 두께를 각각 갖는, 즉 15% 초과로 서로 다르지 않은 재료 스트랜드에 의해 서로 분리될 수 있다.
정의된 기공 크기 및 형상의 다공성 영역에서, 기공의 조직은, 하나 이상의 메쉬로 구성되는 패턴인, 동일한 패턴의 반복을 특징으로 하는데, 공간의 한 방향을 따른 이러한 동일한 패턴의 병진을 통해 동일한 패턴의 반복을 특징으로 한다.
일 구현예에서, 본 발명에 따른 임플란트는 솔리드 영역(solid zone)으로 공지된 하나 이상의 비-다공성 영역을 추가로 포함한다.
일 구현예에서, 솔리드 영역은 99% 초과, 특히 100%(0 μm의 기공 크기)의 충진율을 갖는 영역이며, 이는, 예를 들어, 특히 모울딩(molding)과 같은 제조 기술을 사용하여 얻어질 수 있다.
일 구현예에서, 비-다공성 영역은 부피 기준으로 임플란트의 약 0% 내지 50%, 바람직하게는 임플란트의 약 0% 내지 25%, 더욱 바람직하게는 임플란트의 약 0% 내지 10%를 나타낸다. 일 구현예에 따르면, 비-다공성 영역은 임플란트의 10% 미만을 나타낸다. 일 구현예에 따르면, 비-다공성 영역은 임플란트의 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% 또는 10%이다.
하나 이상의 주변부(임플란트의 전체 주변을 둘러싸는 솔리드 구조)가 하나 이상의 두께 층으로 구조물에 존재할 수도 있다. 이러한 부가는 임플란트의 가장자리가 부서지는 경우 발생할 수 있는 신체 내의 자극 및 염증 현상을 제한한다.
임플란트를 통과하는 채널을 형성하는 솔리드 부위가 또한 임플란트에 추가적인 기계적인 내성을 부여하기 위해서 구조물에 존재할 수 있다. 이들 채널은 구조물의 기계적인 강화부로서 작용한다. 유방 재건의 맥락에서, 이들 채널은 생체 모방 관점의 Cooper 인대(Cooper's ligament)에서 크게 영감을 받았다.
따라서, 임플란트의 다공성 및 특정 구조는 신생 형성된 및/또는 이식된 조직의 혈관 형성을 가능하게 하고, 영양분과 대사산물의 확산을 촉진하고, 세포에 적합한 지지부 및 기계적인 환경을 제공하여, 신생 형성된 및/또는 이식된 조직의 허혈 및 괴사의 현상을 제한함으로써 정착 및 조직 재생에 유리한 환경을 생성시킨다.
임플란트는 또한 빈 영역(void zone), 즉, 0의 충진율을 갖는 공간을 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 빈 영역은 부피 기준으로 임플란트의 약 0% 내지 25%, 바람직하게는 임플란트의 약 0% 내지 10%를 나타낸다.
일 구현예에 따르면, 이러한 빈 영역은 대상체에서의 임플란트의 이식 동안에 대상체로부터의 세포의 주입을 가능하게 한다. 따라서, 이들 세포는 임플란트에 정착할 수 있다.
일 구현예에서, 본 발명은 다공성 영역을 포함하는 임플란트, 특히 유방 임플란트에 관한 것이다. 일 구현예에 따르면, 상기 다공성 영역은 전체 임플란트를 나타낸다.
일 구현예에서, 본 발명은 다공성 영역 및 비다공성 영역, 예컨대, 상기 정의된 바와 같은 주변부를 포함하는 임플란트, 특히 유방 임플란트에 관한 것이다. 일 구현예에 따르면, 상기 다공성 영역은 부피 기준으로 임플란트의 90% 초과를 나타낸다. 일 구현예에 따르면, 상기 비-다공성 영역은 부피 기준으로 임플란트의 10% 미만이다.
일 구현예에서, 본 발명은 두 개의 다공성 영역을 포함하는 임플란트, 특히 유방 임플란트에 관한 것이다. 일 구현예에서, 본 발명은 세 개의 다공성 영역을 포함하는 임플란트, 특히 유방 임플란트에 관한 것이다. 일 구현예에서, 상기 임플란트는 비-다공성 영역, 예컨대, 상기 정의된 바와 같은 주변부를 추가로 포함한다.
일 구현예에서, 본 발명은, 이하 표 2에 언급되고 도 1에 예시된 바와 같이, 예를 들어, 다공성 구배의 형태로, 세 개의 영역에 걸쳐서 분포된 상이한 기공 크기를 갖는 임플란트, 및 특히 유방 임플란트에 관한 것이다.
[표 2]
본 발명에 따른 임플란트는 유방 재건의 맥락에서 특정의 이점이 있는데, 그 이유는 임플란트가 압축 응력에 매우 자주 주어지는 해부학적 부위에서 이러한 유형의 응력을 견디기에 충분히 내성이어야 하기 때문이다. 이들의 기계적인 특성, 특히 탄성 및 가요성 때문에, 본 발명의 임플란트는 직접 접촉하는 숙주 조직에 기계적인 응력을 덜 발생시켜 염증 현상을 감소시키는 것을 가능하게 한다.
통상의 기술자에게는 잘 공지된 다양한 방법이 기공 크기를 측정하기 위해서 사용될 수 있다. 이들 중에, 광학 현미경 및 전자 현미경이 언급될 수 있다. 임플란트의 빈 영역의 부피(충진율의 역)는 무게 측정(재료의 밀도 사용), 및 부피 변위(volume displacement)(아르키메데스 방법(Archimedes method)) 등에 의해서 측정될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 맥락에서, 본원에 개시된 범위는 광학 현미경에 의한 기공 크기 측정치에 상응한다. 따라서, 일 구현예에 따르면, 다공성 또는 기공 크기는 광학 현미경에 의해서 측정된다. 일 구현예에 따르면, 다공성 또는 기공 크기는 전자 현미경에 의해서 측정된다.
본 발명의 임플란트의 다공성 영역의 다공성 특성은 또한 하이드로겔 임플란트 구조물의 충진율에 의해서 표현될 수 있는데, 그 이유는 충진율을 변화시키는 것이 임플란트의 다공성에 영향을 줄 수 있으며, 그 역이 가능하기 때문이다. 이러한 충진율은, 예를 들어, 임플란트의 부피를 측정하고 빈 영역 부피를 측정함으로써 얻어질 수 있다.
실시예에서 나타낸 바와 같이, 선택된 충진 파라미터는 주어진 범위의 기공 크기를 얻는 것을 가능하게 한다. 반대로, 기공 크기의 주어진 범위는 특정의 충진 파라미터와 상호 관련이 있다.
본 발명의 임플란트는 임플란트의 전체 부피의 5% 내지 99%의 범위의 하이드로겔 충진율을 가질 수 있다. 더 적은 임플란트가 충진될수록(50% 미만의 충진), 더 가요성이어서, 신체 내의 그 목적지에 따라서 가요성/단단함 비율이 조절되게 한다. 반대로, 더 많은 임플란트가 충진될수록(50% 초과의 충진율), 더 강성일 것이다.
본 발명의 임플란트의 다공성은 세포의 정착에 유리하다. 따라서, 가변적인 기공 크기 또는 충진율을 갖는 삼차원 구조는, 일단 임플란트가 제 위치에 있으면, 숙주 유기체의 세포/조직이 정착할 수 있는 복수 개의 공동을 포함하는 임플란트를 얻는 것을 가능하게 하고, 이러한 세포/조직은 이어서 동일반응계내에서 증식하고 분화할 수 있다.
본 발명에 따른에 따른 임플란트의 삼차원 구조 뿐만 아니라 특히 유리한 기계적인 특성은 살균, 및 특히 조사(irradiation) 또는 플라즈마에 의한 살균 후에 유지된다.
동적 기계적 분석(DMA) 또는 압축, 인장 및/또는 굽힘 시험과 같은 본 기술분야에서의 통상의 기술자에게는 잘 공지된 다양한 방법이 임플란트의 기계적인 강도를 측정하기 위해서 사용될 수 있다. 임플란트의 기계적인 강도를 측정하기 위한 방법의 예는 실시예에 기재되어 있다.
일 구현예에서, 임플란트의 기계적인 강도는 동적 기계적 분석(DMA)에 의해서 측정된다. 일 구현예에 따르면, 임플란트의 기계적인 강도는 압축, 인장 및/또는 굽힘 시험에 의해서 측정된다.
언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 임플란트의 주요 구성성분은 천연 기원이다.
알기네이트는 해조류(marine algae), 주로 갈조류 종 갈색 조류( brown algae species Phaeophyceae)로부터 추출되는 선형 폴리사카라이드이다. 이러한 생체 적합성 폴리머는 1,4 β-D 만누론산(M) 및 이의 에피머 C-5 α-L 글루콘산(G)의 호모폴리머 블록으로 구성된다. 이러한 바이폴리머는 M-블록(M-block), MG-블록 서열이 산재된 G-블록 서열로 이루어진다. G 단위만이 중합 동안에 분자간 가교결합에 관여하는 것으로 보인다. 소듐 알기네이트는 하이드로겔로 널리 사용된다.
알기네이트와 관련하여 위에서 언급한 내용에 따르면, M 단위에 풍부한 알기네이트는 사슬이 더 선형적인 구성을 갖기 때문에 더 유연할 것이지만, 더 많은 G 단위를 함유하는 겔은 더 많이 중합되기 때문에 더 단단할 것이다. 본 발명의 맥락에서, 사용되는 알기네이트는, 예를 들어, 1과 2 사이, 특히 1 내지 1.9 또는 1 내지 1.5의 M/G 비율을 갖는다. 본 발명의 맥락에서, 사용된 알기네이트는, 예를 들어, 1,9의 M/G 비율을 갖는다.
바람직하게는, 하이드로겔에 함유된 젤라틴은 타입 A이다.
젤라틴은 바이오활성 서열, 예컨대, 세포 유착을 위한 RGD(아르기닌-글리신-아스파르트산) 모티프를 함유하는 콜라겐-유래된 거대분자이다. 이는 산(타입 A 젤라틴) 또는 알칼리(타입 B 젤라틴) 처리를 통한 콜라겐의 천연 삼중 나선 구조의 변성에 의해서 얻어진다. 젤라틴의 아미노산 조합은 변성(타입 B 젤라틴의 제조 공정에서의 글루탐산으로의 글루타민의 탈아민화) 후의 콜라겐의 것과 유사하지만 상이하다. 젤라틴의 구조는 겔화 동안에 변한다.
하이드로겔의 제조는 본 기술분야에서 잘 공지되어 있을 뿐만 아니라(문헌[E.M. Ahmed; Journal of Advanced Research, 2015, 6, 105-121]), 알기네이트와 젤라틴의 중합 및 가교결합(문헌[Chen Q, Tian X, Fan J, Tong H, Ao Q, Wang X. An Interpenetrating Alginate/Gelatin Network for Three-Dimensional (3D) Cell Cultures and Organ Bioprinting. Molecules. 2020;25(3):756.])가 있다.
바람직하게는, 알기네이트는 이가 양이온, 특히, 비-톡성 양이온으로부터 선택된 가교결합제에 의해서 가교결합된다. 일 구현예에 따르면, 이가 양이온은 칼슘, 스트론튬, 바륨, 징크(zinc), 구리, 철 및 니켈을 포함하거나 이로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일 구현예에 따르면, 이가 양이온은 칼슘, 스트론튬, 및 바륨을 포함하거나 이로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 이가 양이온은 칼슘이다.
바람직하게는, 젤라틴은 어떠한 효소적 방법, 물리적 방법, 예컨대, UV 광, 또는 화학적 방법에 의해서, 특히 라이신과 글루타민 잔기 사이에 공유결합을 형성할 수 있는 작용제로 수행되는 효소적 방법에 의해서, 가장 바람직하게는 트랜스글루타미나제에 의해서 가교결합된다.
효소 트랜스글루타미나제(TAG)는 세포외 아미노아실트랜스페라제이다. 이는 단일의 촉매적 시스틴 잔기(활성 부위)를 갖는 모노머 단백질이다. 본 발명의 문맥에서, 하이드로겔의 젤라틴은 바람직하게는 타입 2 트랜스글루타미나제에 의해서 가교결합된다. 특히, 이러한 TAG는 미생물 스트렙토베르티실리움 모보아렌스(Streptoverticillium moboarense)의 발효에 의해서 재조합 미생물 단백질로서 상업적으로 생성된다.
본 발명에 따르면, 임플란트에 포함되는 하이드로겔에 존재하는 알기네이트 및 젤라틴은 상기 언급된 것들 중에 가교결합제의 작용을 통해서 선형 폴리머로부터 삼차원 폴리머로 가교결합, 즉 변형된다.
특정의 바람직한 구현예에서, 본 발명에 따른 임플란트는 0.5% 내지 3% 알기네이트와 1% 내지 17.5% 젤라틴, 및 더욱 바람직하게는 1% 내지 2.5% 알기네이트와2% 내지 10% 젤라틴을 포함하는 하이드로겔을 포함한다. 유리하게는, 하이드로겔은 2% 알기네이트와 5% 젤라틴을 포함한다.
달리 나타내지 않는 한, 본 설명에서 언급된 백분율은 질량/부피로 표현되며 전체 조성에 대해서 상대적이다.
바람직하게는, 본 발명의 임플란트의 하이드로겔에서, 가교결합된 알기네이트 및 젤라틴은 1:0,3 내지 1:35의 범위의 중량 비율, 및 가장 특별하게는 각각 1:2,5의 중량 비율로 존재한다.
본 발명의 임플란트의 하이드로겔은 또한, 알기네이트 및 젤라틴에 추가로, 또한 가교결합되는 피브리노센을 포함할 수 있다.
피브리노겐 모노머는 중심 E 도메인(E domain)에 의해서 연결된 세 개의 α, β 및 γ 사슬과 α 사슬을 E 도메인에 연결시키는 두 개의 피브리노펩티드 A 및 B (FpA, FpB)의 두 반복체로 구성된다. 이는 많은 수의 세포 유착 모티프를 가지며, 이에 따라서, 하이드로겔 내의 증가된 세포 발달을 가능하게 한다.
이러한 경우에, 하이드로겔은 바람직하게는 0,0001% 내지 6% 가교결합된 피브리노겐, 및 특히 2% 가교결합된 피브리노겐을 포함할 것이다.
특히 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 임플란트의 하이드로겔은, 겔을 형성할 수 있는 어떠한 다른 구성성분 없이, 가교결합된 알기네이트 및 젤라틴, 또는 가교결합된 알기네이트, 젤라틴 및 피브리노겐으로 구성된다.
바람직하게는, 본 발명의 임플란트의 하이드로겔은 1:0,3:0,00003 내지 1:35:12의 범위의 중량비, 및 가장 특별하게는 각각 1:1:2,5의 중량비로 가교결합된 알기네이트, 젤라틴 및 피브리노겐을 함유한다.
본 발명의 임플란트는 유리하게는 하이드로겔의 천연 구성성분으로서 알기네이트, 젤라틴 및 임의의 피브리노겐을 함유한다. 그럼에도 불구하고, 특히 키틴, 키토산, 셀룰로오스, 아가로스, 콘드로이틴 설페이트, 히알루론산, 글리코겐, 전분, 플루란, 카라기난(carrageenan), 헤파린, 콜라겐, 알부민, 피브린, 피브로인, 덱스트란, 잔탄(xanthan), 겔란(gellan), 세포외 매트릭스로부터 추출한 어떠한 성분, 예컨대, 콜라겐, 라미닌(laminin), 프로테오글리칸, 예컨대, 매트리겔(Matrigel), GelMa 타입 메타크릴레이트 젤라틴(GelMa type methacrylate gelatin)을 포함한 그 밖의 천연 성분이 또한 본 발명의 임플란트에 존재할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 천연 성분은 0,001% 내지 50%, 바람직하게는 0,01% 내지 25%, 또는 더욱 바람직하게는 0,1% 내지 10%의 범위의 농도로 존재한다.
천연 기원의 구성성분 및 특히 상기 열거된 것들에 추가로, 본 발명의 임플란트는 또한 합성 성분, 예컨대, 폴리올레핀(PE, PP, PTFE, PVC), 실리콘(PDMS), 폴리아크릴레이트(PMMA, pHEMA), 폴리에스테르(PET, 데이크론(dacron), PGA, PLLA, PLA, PDLA, PDO, PCL), 폴리에테르(PEEK, PES), 폴리아미드, 폴리우레탄, PEG, 플루로닉 F127(pluronic F127)을 함유할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 합성 성분은 0,001% 내지 50%, 바람직하게는 0.01% 내지 25%, 또는 더욱 바람직하게는 0,1% 내지 10%의 범위의 농도로 존재한다.
천연 또는 합성 기원의 텍스타일 섬유(textile fiber)가 또한 임플란트 조성물에 존재할 수 있다.
천연 기원의 섬유의 예는, 이로 한정되는 것은 아니지만, 셀룰로오스 섬유를 포함한다.
합성 기원의 섬유의 예는, 이로 한정되는 것은 아니지만, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 및 아크릴릭 섬유를 포함한다.
일 구현예에서, 상기 섬유는 20% 미만, 바람직하게는 10% 미만, 가장 바람직하게는 5% 미만의 농도로 존재한다. 일 구현예에 따르면, 본 발명의 임플란트는, 천연 기원이든지 합성 기원이든지, 섬유를 포함하지 않는다.
본 발명에 따른 임플란트는 비세포성이다. 즉, 이들은 어떠한 세포를 함유하지 않으며, 특히 이들의 제조 동안에 어떠한 살아있는 세포를 함유하지 않는다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 임플란트는 이들의 제조 후에 살아있는 세포가 정착할 수 있고, 이는 세포 생존, 증식 및/또는 분화의 보존과 관련된 어떠한 제조 제한요소를 피하는 것을 가능하게 하고, 이것의 통합을 최적화하기 위해서, 이것이 제조되었지만 이것이 숙주 유기체에 이식되기 전에, 임플란트의 시험관내 정착을 수행하는 것을 가능하게 한다.
따라서, 본 발명에 따른 임플란트의 특정의 구현예의 예는,
- 피브리노겐 없이, 알기네이트와 젤라틴으로만 이루어진 하이드로겔;
- 알기네이트, 젤라틴 및 피브리노겐으로 이루어진 하이드로겔;
- 알기네이트, 젤라틴 및 콜라겐으로 이루어진 하이드로겔;
- 알기네이트, 젤라틴, 콜라겐 및 피브리노겐으로 이루어진 하이드로겔을 포함하는 임플란트이다.
본 발명의 범위 내의 특히 바람직한 구현예는 이하 표 3에 정의된 임플란트에 관한 것이다:
[표 3]
일 구현예에서, 본 발명의 임플란트는, 알기네이트와 젤라틴이 적어도 하나의 이가 양이온, 바람직하게는 칼슘, 및 트랜스글루타미나제에 의해서 가교결합시킴으로써 통합(consolidation)되는, 제조 공정에 의해서 제조된다.
일 구현예에서, 상기 통합은 순차적으로 수행된다. 즉, 상기 언급된 가교결합제는 통합 동안에 동시에 첨가되지 않는다.
일 구현예에서, 일단 제조된 하이드로겔은 이가 양이온, 바람직하게는 칼슘을 포함하는 용액과 접촉되고, 이어서, 트랜스글루타미나제를 포함하는 용액과 접촉된다. 또 다른 구현예에 따르면, 일단 제조된 하이드로겔은 트랜스글루타미나제를 포함하는 용액과 접촉되고, 이어서, 이가 양이온, 바람직하게는 칼슘을 포함하는 용액과 접촉된다.
일 구현예에서, 상기 통합은 동시에 수행된다. 즉, 상기 언급된 가교결합제는 통합 동안에 동시에 첨가된다.
특히 유리한 구현예에서, 본 발명의 임플란트는, 알기네이트와 젤라틴이 적어도 하나의 이가 양이온, 바람직하게는 칼슘, 및 트랜스글루타미나제를 포함하는 용액으로 가교결합시킴으로써 통합되는, 제조 공정에 의해서 얻어진다.
본 발명의 범위 내에서, 상기 용액은 대안적이지만 그럼에도 불구하고 균등한 공정에 의해서 얻어질 수 있다. 통합 용액은 동일한 용액 내의 상이한 요소, 즉, 적어도 하나의 이가 양이온, 바람직하게는 칼슘, 및 트랜스글루타미나제를 첨가함으로써, 또는 적어도 두 용액, 즉, 적어도 하나의 이가 양이온, 바람직하게는 칼슘을 포함하는 용액과 적어도 트랜스글루타미나제를 포함하는 용액을 혼합함으로써 얻어질 수 있다.
일 구현예에서, 통합 동안에, 상기 언급된 용액(들)과의 하이드로겔의 접촉은 침지에 의해서 수행되고, 그 동안에 하이드로겔이 상기 언급된 용액(들)의 전체에 침지된다. 이는 또한 소오킹(soaking), 스프레잉(spraying), 드립(drip), 트리클(trickle) 또는 이와 유사한 방법에 의해서 수행될 수 있다.
예를 들어, 일단 제조된 하이드로겔은 적어도 하나의 이가 양이온, 바람직하게는 칼슘, 및 트랜스글루타미나제를 포함하는 통합 용액과 접촉된다. 이러한 통합 동안에, 통합 용액과의 하이드로겔의 접촉은 침지에 의해서 수행되고, 그 동안에 하이드로겔이 통합 용액 내의 이의 전체에 침지된다. 이는 또한 소오킹, 스프레잉, 드립, 트리클 또는 이와 유사한 방법에 의해서 수행될 수 있다.
하이드로겔이, 알기네이트와 젤라틴에 추가로, 피브리노겐을 함유하는 경우에, 통합은 트롬빈에 의한 피브리노겐의 가교결합을 추가로 포함한다. 이러한 가교결합은 알기네이트와 젤라틴의 가교결합과 순차적으로 수행될 수 있거나(예, 알기네이트와 젤라틴의 가교결합 전에 또는 그 후에), 동시에 수행될 수 있다.
일 구현예에서, 하이드로겔이, 알기네이트와 젤라틴에 추가로, 피브리노겐을 함유하는 경우에, 일단 제조된 하이드로겔은 이가 양이온, 바람직하게는 칼슘을 포함하는 용액과 접촉되고, 이어서, 트랜스글루타미나제를 포함하는 용액과 접촉되고, 이어서, 트롬빈을 함유하는 용액과 접촉된다.
일 구현예에서, 하이드로겔이, 알기네이트와 젤라틴에 추가로, 피브리노겐을 함유하는 경우에, 일단 제조된 하이드로겔은 이가 양이온, 바람직하게는 칼슘을 포함하는 용액과 접촉되고, 이어서, 트롬빈을 포함하는 용액과 접촉되고, 이어서, 트랜스글루타미나제를 포함하는 용액과 접촉된다.
일 구현예에서, 하이드로겔이, 알기네이트와 젤라틴에 추가로, 피브리노겐을 함유하는 경우에, 일단 제조된 하이드로겔은 트랜스글루타미나제를 포함하는 용액과 접촉되고, 이어서, 이가 양이온, 바람직하게는 칼슘을 포함하는 용액과 접촉되고, 이어서, 트롬빈을 포함하는 용액과 접촉된다.
일 구현예에서, 하이드로겔이, 알기네이트와 젤라틴에 추가로, 피브리노겐을 함유하는 경우에, 일단 제조된 하이드로겔은 트랜스글루타미나제를 포함하는 용액과 접촉되고, 이어서, 트롬빈을 포함하는 용액과 접촉되고, 이어서, 이가 양이온, 바람직하게는 칼슘을 포함하는 용액과 접촉된다.
일 구현예에서, 하이드로겔이, 알기네이트와 젤라틴에 추가로, 피브리노겐을 함유하는 경우에, 일단 제조된 하이드로겔은 트롬빈을 포함하는 용액과 접촉되고, 이어서, 트랜스글루타미나제를 포함하는 용액과 접촉되고, 이어서, 이가 양이온, 바람직하게는 칼슘을 포함하는 용액과 접촉된다.
일 구현예에서, 하이드로겔이, 알기네이트와 젤라틴에 추가로, 피브리노겐을 함유하는 경우에, 일단 제조된 하이드로겔은 트롬빈을 포함하는 용액과 접촉되고, 이어서, 이가 양이온, 바람직하게는 칼슘을 포함하는 용액과 접촉되고, 이어서, 트랜스글루타미나제를 포함하는 용액과 접촉된다.
일 구현예에서, 하이드로겔이, 알기네이트와 젤라틴에 추가로, 피브리노겐을 함유하는 경우에, 통합 용액은 적어도 하나의 이가 양이온, 바람직하게는 칼슘, 트랜스글루타미나제, 및 트롬빈을 포함한다.
바람직한 구현예에서, 본 발명의 임플란트는, 하이드로겔을 통합 용액(들)과 접촉시키는 것으로 이루어지는 통합 단계가 15℃ 내지 40℃, 및 바람직하게는 20℃ 내지 40℃ 및 더욱 바람직하게는 21℃ 내지 37℃의 범위의 온도에서 수행되는, 제조 공정에 의해서 얻어진다. 온도 조건과 관련하여 상기 하나와 또한 조합될 수 있는 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 임플란트는, 하이드로겔을 통합 용액(들)과 접촉시키는 것으로 이루어지는 통합 단계가 10 분 내지 6 시간, 특히 30 분 내지 6 시간, 및 이상적으로는 1 시간 내지 3 시간의 범위의 기간 동안 수행되는, 제조 공정에 의해서 얻어진다. 따라서, 유리한 구현예에 따르면, 본 발명의 임플란트는, 통합 단계가 37℃에서 1 시간 30 분 동안 수행되는 제조 공정에 의해서 얻어진다.
일 구현예에서, 하이드로겔은 통합 전에 성형된다.
본 발명의 임플란트는 어떠한 부피 구조화 공정(특히 3D)에 의해서 및 특히 층을 적층함으로써 재료를 첨가 또는 응집시킴으로써 또는 연속적인 증착에 의해서 동시에 제조 및 성형될 수 있다. 따라서, 일 구현예에 따르면, 본 발명의 임플란트는 첨가 제조 공정(additive manufacturing process)에 의해서 얻어진다.
이들 공정 중에, 특히 사출, 압출 및 특히 모울딩, 3D 프린팅에 의한 방법이 언급될 수 있다. 따라서, 일 구현예에 따르면, 본 발명의 임플란트는 재료의 압출, 바람직하게는 3D 프린팅에 의해서 얻어진다.
이어서, 임플란트는 복수의 메쉬로 제조된 메귀를 각각 갖는 복수의 층에 의해서 구성될 수 있으며, 이러한 층들은 메쉬가 기공을 형성하는 방식으로 또 다른 것을 상부에 적층된다. 일 구현예에 따르면, 상기 임플란트는 2 내지 3000 개의 많은 층으로 형성된다.
기공의 상기 언급된 특성에 따라서, 각각의 층의 메쉬는 균일한 메쉬 크기, 즉, 15% 초과로 서로 다르지 않는 메쉬 크기를 가질 수 있다.
또한, 각각의 층의 메쉬는 균일하게, 즉, 고르게 분포될 수 있다.
더욱 특히, 각각의 층의 메쉬는 각각의 균일한 배향을 갖는, 즉, 20°이하로 서로 다른 중심 메쉬 축 둘레로 연장될 수 있다. 각각의 층의 메쉬의 중심 메쉬 축은 균일한 간격을 두고, 즉, 15% 이하로 서로 다르게 배열될 수 있다.
각각의 층의 메쉬는 균일한 기하구조를 각각 가질 수 있다. 즉, 50% 초과의 병 병합되거나 평행한 부분으로 이들의 윤곽이 중첩 가능하다.
각각의 층의 메쉬는 균일한 두께를 각각 갖는, 즉 15% 초과로 서로 다르지 않은 재료 스트랜드에 의해 서로 분리될 수 있다.
특히, 본 기술분야에서의 통상의 기술자는 높은 점도를 갖는 재료의 성형을 가능하게 하는 공정을 선택하기 위해서 주의를 기울일 것인데, 그 이유는 알기네이트와 젤라틴만으로 이루어지는 하이드로겔이, 5℃ 내지 45℃의 온도에서 측정되는 때에, 50 Pa.s 내지 6000 Pa.s의 범위의 점도를 가질 수 있기 때문이다.
본 발명의 문맥에서, 임플란트는 바람직하게는 3D 프린팅 공정에 의해서 얻어진다. 이러한 기술은 또한 임플란트에 적합한 형상을 부여하는 것을 가능하게 한다. 실제로, 앞서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 임플란트는 유리한 기계적인 특성을 가지며, 이들의 목적에 특히 적합하다.
이러한 기술에 의해서, 임플란트는 숙주의 골상(physiognomy) 및/또는 바람(wish)에 맞게 "성형"될 수 있다. 따라서, 본 발명의 임플란트는 "맞춤형" 구조의 솔루션을 제공하며, 이러한 솔루션의 치수 및/또는 충진/다공성은 신체 임플란트를 수용하려는 숙주 신체의 필요와, 이것이 이러한 수용 유기체에서 수행해야 할 역할/기능과 관련하여 정의된다.
따라서, 본 발명은 또한 상기 기재된 바와 같은 제조 공정에 의해서 얻을 수 있는 삼차원 신체 임플란트에 관한 것이다. 특히, 신체 임플란트는,
- 젤라틴과 알기네이트를 포함하는 하이드로겔을 제조하는 단계,
- 적어도 하나의 다공성 영역을 형성하기 위해서 하이드로겔을 삼차원 성형하는 단계로서, 다공성 영역이 특정의 기공 크기를 각각 갖는 복수의 기공을 포함하고, 다공성 영역이 100 μm 내지 10000 μm의 전체 다공성을 가지며, 전체 다공성이 다공성 영역에서 측정된 기공 크기의 평균에 상응하고, 상기 성형 단계가, 예를 들어, 첨가 제조 공정, 특히 3D 프린팅의 구현을 포함하는 것이 가능한, 단계, 및
- 하이드로겔을 적어도 하나의 이가 양이온, 바람직하게는 칼슘, 및 트랜스글루타미나제에 의해서 가교결합시키는 단계로서, 상기 하이드로겔이 1 kPa 내지 1000 kPa의 기계적인 강도를 갖는, 단계를 연속적으로 포함하는 제조 공정에 의해서 얻어질 수 있다.
공정은 살균 단계를 추가로 포함할 수 있다.
특정의 규정(provisions)에 따르면, 본 개시는 또한 이하 특징 중 하나 이상을 가질 수 있는 임플란트에 관한 것이다:
- 최대 5000 μm의 전체 다공성을 가질 수 있고 가교결합된 알기네이트와 가교결합된 젤라틴을 포함한 하이드로겔을 포함하는 삼차원 신체 임플란트로서, 상기 하이드로겔이 1 kPa 내지 1000 kPa의 본원에서 탄성 또는 영률로도 일컬어지는 기계적인 강도를 갖는, 삼차원 신체 임플란트,
- 삼차원 구조 내에, 특히 임플란트의 하나 초과 영역에 걸쳐서 분포된 구배의 형태로, 상이한 다공성 영역을 가질 수 있는 삼차원 신체 임플란트,
- 삼차원 신체 임플란트가 가교결합된 피브리노겐을 또한 함유할 수 있음,
- 상이한 다공성을 각각 갖는 바람직하게는 적어도 두 개의 영역, 및 특히 세 개의 영역을 갖는 유방 임플란트일 수 있는 삼차원 신체 임플란트,
- 가교결합된 젤라틴과 가교결합된 알기네이트를 포함한 하이드로겔을 포함할 수 있는 삼차원 신체 임플란트로서, 상기 하이드로겔이 1 kPa 내지 1000 kPa의 기계적인 강도를 가지며, 상기 임플란트가 최대 5000 μm의 전체 다공성을 갖는, 삼차원 신체 임플란트,
- 젤라틴이 효소, 바람직하게는 트랜스글루타미나제에 의해서 가교결합될 수 있음,
- 임플란트의 하나 초과의 영역에 걸쳐서 분포된 다공성 구배를 가질 수 있는 삼차원 신체 임플란트,
- 0,05 mL 내지 3 L, 바람직하게는 100 mL 내지 600 mL의 범위의 부피를 가질 수 있는 삼차원 신체 임플란트,
- 삼차원 신체 임플란트가 유방 임플란트일 수 있음,
- 임플란트 하이드로겔이 0.5% 내지 3% 알기네이트 및 1% 내지 17.5% 젤라틴을 포함할 수 있음,
- 임플란트 하이드로겔이 가교결합된 피브리노겐, 바람직하게는 0,0001% 내지 6% 피브리노겐을 추가로 포함할 수 있음,
- 이가 양이온, 바람직하게는 칼슘, 및 라이신과 글루타민 사이의 이중 결합을 형성할 수 있는 작용제, 예컨대, 효소, 바람직하게는 트랜스글루타미나제를 함유하는 용액에 의해서 하이드로겔을 가교결합시키는 단계를 포함하는 공정에 의해서 얻을 수 있는 삼차원 신체 임플란트,
- 상기 용액이, 하이드로겔이 피브리노겐을 포함하는 때에, 트롬빈을 추가로 포함할 수 있음,
- 3D 프린팅 공정에 의해서 얻을 수 있는 삼차원 신체 임플란트.
본 발명은 또한 재건 또는 미용 수술의 맥락에서 상기 기재된 바와 같은 임플란트를 구현하는 방법으로서, 임플란트를 대상체의 신체에 이식하는 단계를 포함하는, 방법에 관한 것이다.
바람직하게는, 상기 임플란트는 유방 임플란트이다. 따라서, 상기 발명은 유방 재건을 필요로 하는 대상체에서 본 발명에 따른 임플란트를 이식함을 포함하는 유방 재건 방법에 관한 것이다.
상기 방법은 세포, 바람직하게는 자가 세포를 대상체에서의 임플란트의 이식 전에 상기 임플란트 내로 주입하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 대상체는 여성이다. 일 구현예에 따르면, 대상체는 유방 절제술을 받은 여성이다.
본 발명의 추가의 특징, 목적 및 이점은 단지 예시적이며 비-제한적이고 첨부된 도면과 함께 읽어야 하는 이하 설명으로부터 자명할 것이다.
도 1은 세 개의 영역에 걸쳐서 분포된 기공 크기 구배를 갖는 유방 유형의 본 발명에 따른 임플란트의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 임플란트를 구성시키는 AG 및 FAG 하이드로겔의 영률 (A) 및 점도 (B)의 비교를 나타낸다.
도 3은, 젤라틴이 트랜스글루타미나제에 의해서 및 이것 없이 가교결합되고 37℃에서 최대 7일 동안 저장되는, AG 하이드로겔의 영률 E0 (Pa)의 비교를 나타낸다.
도 4는 AG 하이드로겔 및 가교결합된 상업적 하이드로겔 또는 트랜스글루타미나제에 의하지 않은 경우의 영률 E0 (Pa)의 비교를 나타낸다. * : 37℃에서의 액체 컴파운드; + : DMA 측정을 위한 37℃에서의 가시적 중합 그러나 불충분한 겔 강성.
도 5는 본 발명에 따른 임플란트를 구성시키고 제조 후에 섬유아세포가 시험관내 정착된 FAG와 AG 하이드로겔에 대해서 동력학적으로 측정된 생존성 및 세포 성장을 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 임플란트를 구성시키고 제조 후에 지방 조직 줄기 세포가 시험관내 정착된 FAG와 AG 하이드로겔에 대해서 동력학적으로 측정된 생존성 및 세포 성장을 나타낸다.
도 7은, 제조 후에, 정제된 지방 조직 분획이 이들의 시험관내 정착 후의 상이한 배양 시점에서의 본 발명에 따른 AG 임플란트의 대사 활성을 나타낸다.
도 8은, 제조 후에, 정제된 지방 조직의 분획과 함께 시험관내 인큐베이션 2일(좌측의 4 개의 이미지) 또는 7일(우측의 2 개의 이미지) 후의 본 발명에 따른 AG 임플란트의 Hematoxylin, Phloxin, Saffron (HPS) 염색에 의한 조직학적 분석을 나타낸다(상부: 매트릭스의 외부 가장자리; 하부: 매트릭스의 내부 기공; 백색 광에서 취한 이미지; 배율 100X; 스케일 100 μm).
도 9는, 제조 후에, 정제된 지방 조직 분획과 함께 시험관내 인큐베이션 2일(상부 이미지) 또는 7일(하부 이미지) 후의 본 발명에 따른 AG 임플란트에 대한 세포 핵의 페리리핀-1 면역 염색 및 Dapi 염색을 나타낸다(형광 영상화: 배율 200X; 스케일 50 μm).
도 10은 21℃(B) 및 37℃(A)에서의 가교결합의 다양한 기간에 대한 AG 임플란트의 영률의 비교를 나타낸다.
도 11은 CaCl2(A, D), TAG(B, E) 및 트롬빈(C, F)의 상이한 농도에 의한 가교결합 후의 AG 및 FAG 임플란트의 영률 E0 및 점도의 비교를 나타낸다.
도 12는 CaCl2, TAG 및 트롬빈에 의한 순차적 또는 동시 가교결합 후의 AG 및 FAG 임플란트의 영률 E0(A-B) 및 점도(C-D)의 비교를 나타낸다.
도 13은 칼슘 클로라이드 및 바륨 클로라이드를 함유하는 용액에 의한 가교결합 후의 AG 및 FAG 임플란트의 영률 E0(A) 및 점도(B)의 비교를 나타낸다.
도 14a는 가교결합 전 및 후의 본 발명에 따른 AG 및 FAG 임플란트의 치수(A1-A2) 및 기공(A3-A4)의 변화에 대한 연구를 예시한다. 도 14b는 이들 임플란트의 치수(B1-B2) 및 영률(B3-B4)에 대한 살균의 영향을 예시한다.
도 15는 치수(A), 부피(B) 및 기공 크기(C) 면에서의 본 발명에 따른 AG 임플란트의 생산에 대한 반복 가능성을 예시한다.
도 16은 통합 후의 본 발명에 따른 AG 임플란트의 수축에 대한 반복 가능성을 예시한다.
도 17은 살균 방법의 함수로서의 본 발명에 따른 AG 임플란트의 수축에 대한 반복 가능성을 예시한다.
도 18a는 압출 직경에 대한 반복 가능성을 예시한다. 도 18b는 본 발명에 따른 AG 임플란트의 기공 길이(B1-B2)에 대한 반복 가능성을 예시한다.
도 19는 본 발명에 따른 AG 임플란트에서의 다양한 기공 크기의 이미지를 나타낸다.
도 20은 본 발명에 따른 AG 및 FAG 임플란트의 생체내 피하 이식(우측)의 수술 계획(좌측)을 나타낸다.
도 21은 3 주 동안의 래트 등 쪽에서의 생체내 피하 이식 후의 본 발명에 따른 AG 임플란트의 섹견에 대한 Masson's trichrome에 의한 염색 후의 조직학적 분석을 나타낸다(낮은 배율, 중간 배율 및 높은 배율에서의 이미지).
도 22는 상이한 기공 크기로 생산된 임플란트의 평균 기공 길이를 나타낸다.
도 23은 기저부로부터 상부까지 증가하는 기공 크기 구배로 생산된 임플란트의 평균 기공 길이를 나타낸다.
도 24는 상이한 기공 크기로 생산된 임플란트의 상이한 서브파트(subpart)의 겉보기 영률 값을 나타낸다.
도 25는 상이한 아키텍처를 갖는 전체 틀니(whole denture)에 대한 압축 시험, 응력-변위 곡선을 나타낸다.
도 26은 경계부의 부가가 없거나(좌측) 있는(우측) 임플란트 베이스의 현미경 관찰을 나타낸다.
도 27a는 큰-부피 A/G 임플란트(9 cm 길이, 7 cm 폭, 및 2,7 cm 두께 임플란트)의 3D 프린팅, 가교결합 후의 생성되는 임플란트, 및 구조 내에 얻은 큰 기공의 이미지를 나타낸다. 도 27b는 큰-부피 A/G 임플란트(12,6 cm 직경 임플란트, 및 5,3 cm 두께)의 3D 프린팅, 가교결합 후의 생성되는 임플란트, 및 구조 내에 얻은 큰 기공의 이미지를 나타낸다.
도 28은 상이한 충진율을 가진 임플란트의 기공의 거시적 관찰을 나타낸다.
도 29는 상이한 충진율을 가진 임플란트의 기공들의 중심들 사이의 평균 거리를 나타낸다.
도 1은 세 개의 영역에 걸쳐서 분포된 기공 크기 구배를 갖는 유방 유형의 본 발명에 따른 임플란트의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 임플란트를 구성시키는 AG 및 FAG 하이드로겔의 영률 (A) 및 점도 (B)의 비교를 나타낸다.
도 3은, 젤라틴이 트랜스글루타미나제에 의해서 및 이것 없이 가교결합되고 37℃에서 최대 7일 동안 저장되는, AG 하이드로겔의 영률 E0 (Pa)의 비교를 나타낸다.
도 4는 AG 하이드로겔 및 가교결합된 상업적 하이드로겔 또는 트랜스글루타미나제에 의하지 않은 경우의 영률 E0 (Pa)의 비교를 나타낸다. * : 37℃에서의 액체 컴파운드; + : DMA 측정을 위한 37℃에서의 가시적 중합 그러나 불충분한 겔 강성.
도 5는 본 발명에 따른 임플란트를 구성시키고 제조 후에 섬유아세포가 시험관내 정착된 FAG와 AG 하이드로겔에 대해서 동력학적으로 측정된 생존성 및 세포 성장을 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 임플란트를 구성시키고 제조 후에 지방 조직 줄기 세포가 시험관내 정착된 FAG와 AG 하이드로겔에 대해서 동력학적으로 측정된 생존성 및 세포 성장을 나타낸다.
도 7은, 제조 후에, 정제된 지방 조직 분획이 이들의 시험관내 정착 후의 상이한 배양 시점에서의 본 발명에 따른 AG 임플란트의 대사 활성을 나타낸다.
도 8은, 제조 후에, 정제된 지방 조직의 분획과 함께 시험관내 인큐베이션 2일(좌측의 4 개의 이미지) 또는 7일(우측의 2 개의 이미지) 후의 본 발명에 따른 AG 임플란트의 Hematoxylin, Phloxin, Saffron (HPS) 염색에 의한 조직학적 분석을 나타낸다(상부: 매트릭스의 외부 가장자리; 하부: 매트릭스의 내부 기공; 백색 광에서 취한 이미지; 배율 100X; 스케일 100 μm).
도 9는, 제조 후에, 정제된 지방 조직 분획과 함께 시험관내 인큐베이션 2일(상부 이미지) 또는 7일(하부 이미지) 후의 본 발명에 따른 AG 임플란트에 대한 세포 핵의 페리리핀-1 면역 염색 및 Dapi 염색을 나타낸다(형광 영상화: 배율 200X; 스케일 50 μm).
도 10은 21℃(B) 및 37℃(A)에서의 가교결합의 다양한 기간에 대한 AG 임플란트의 영률의 비교를 나타낸다.
도 11은 CaCl2(A, D), TAG(B, E) 및 트롬빈(C, F)의 상이한 농도에 의한 가교결합 후의 AG 및 FAG 임플란트의 영률 E0 및 점도의 비교를 나타낸다.
도 12는 CaCl2, TAG 및 트롬빈에 의한 순차적 또는 동시 가교결합 후의 AG 및 FAG 임플란트의 영률 E0(A-B) 및 점도(C-D)의 비교를 나타낸다.
도 13은 칼슘 클로라이드 및 바륨 클로라이드를 함유하는 용액에 의한 가교결합 후의 AG 및 FAG 임플란트의 영률 E0(A) 및 점도(B)의 비교를 나타낸다.
도 14a는 가교결합 전 및 후의 본 발명에 따른 AG 및 FAG 임플란트의 치수(A1-A2) 및 기공(A3-A4)의 변화에 대한 연구를 예시한다. 도 14b는 이들 임플란트의 치수(B1-B2) 및 영률(B3-B4)에 대한 살균의 영향을 예시한다.
도 15는 치수(A), 부피(B) 및 기공 크기(C) 면에서의 본 발명에 따른 AG 임플란트의 생산에 대한 반복 가능성을 예시한다.
도 16은 통합 후의 본 발명에 따른 AG 임플란트의 수축에 대한 반복 가능성을 예시한다.
도 17은 살균 방법의 함수로서의 본 발명에 따른 AG 임플란트의 수축에 대한 반복 가능성을 예시한다.
도 18a는 압출 직경에 대한 반복 가능성을 예시한다. 도 18b는 본 발명에 따른 AG 임플란트의 기공 길이(B1-B2)에 대한 반복 가능성을 예시한다.
도 19는 본 발명에 따른 AG 임플란트에서의 다양한 기공 크기의 이미지를 나타낸다.
도 20은 본 발명에 따른 AG 및 FAG 임플란트의 생체내 피하 이식(우측)의 수술 계획(좌측)을 나타낸다.
도 21은 3 주 동안의 래트 등 쪽에서의 생체내 피하 이식 후의 본 발명에 따른 AG 임플란트의 섹견에 대한 Masson's trichrome에 의한 염색 후의 조직학적 분석을 나타낸다(낮은 배율, 중간 배율 및 높은 배율에서의 이미지).
도 22는 상이한 기공 크기로 생산된 임플란트의 평균 기공 길이를 나타낸다.
도 23은 기저부로부터 상부까지 증가하는 기공 크기 구배로 생산된 임플란트의 평균 기공 길이를 나타낸다.
도 24는 상이한 기공 크기로 생산된 임플란트의 상이한 서브파트(subpart)의 겉보기 영률 값을 나타낸다.
도 25는 상이한 아키텍처를 갖는 전체 틀니(whole denture)에 대한 압축 시험, 응력-변위 곡선을 나타낸다.
도 26은 경계부의 부가가 없거나(좌측) 있는(우측) 임플란트 베이스의 현미경 관찰을 나타낸다.
도 27a는 큰-부피 A/G 임플란트(9 cm 길이, 7 cm 폭, 및 2,7 cm 두께 임플란트)의 3D 프린팅, 가교결합 후의 생성되는 임플란트, 및 구조 내에 얻은 큰 기공의 이미지를 나타낸다. 도 27b는 큰-부피 A/G 임플란트(12,6 cm 직경 임플란트, 및 5,3 cm 두께)의 3D 프린팅, 가교결합 후의 생성되는 임플란트, 및 구조 내에 얻은 큰 기공의 이미지를 나타낸다.
도 28은 상이한 충진율을 가진 임플란트의 기공의 거시적 관찰을 나타낸다.
도 29는 상이한 충진율을 가진 임플란트의 기공들의 중심들 사이의 평균 거리를 나타낸다.
실시예
본 발명은 본 발명을 비-제한적으로 예시하는 이하 실시예를 읽음으로써 더 잘 이해될 것이다.
재료 및 방법:
원안(protocol) #1 AG 하이드로겔의 제조: AG 하이드로겔을 제조하기 위해서, 2 g의 알기네이트(매우 낮은 점도, Alpha Aesar, France), 5 g의 젤라틴(Sigma-Aldrich, France)을 37℃에서 12 시간 동안 100 mL의 0.1M NaCl 용액(Labelians, France)에 용해시킨다.
원안 #2 FAG 하이드로겔의 제조: FAG 하이드로겔을 제조하기 위해서, 2 g의 알기네이트(매우 낮은 점도, Alpha Aesar, France), 5 g의 젤라틴(Sigma-Aldrich, France) 및 2 g의 피브리노겐(Sigma-Aldrich, France)을 37℃에서 12 시간 동안 100 mL의 0.1M NaCl 용액(Labelians, France)에 용해시킨다.
원안 #3 AG 및 FAG 하이드로겔의 모울딩: 원안 #1 및 #2에 따라서 제조된 1,8mL의 하이드로겔을 6-웰 배양 플레이트의 벽에 침적시키고 21℃에서 30 분 동안 인큐베이션시킨다.
원안 #4 AG 하이드로겔의 가교결합: 가교결합 용액을 4 g의 트랜스글루타미나제 (Ajinomoto, Japan), 3 g의 CaCl2(Sigma Aldrich, France)를 100mL의 0,1M NaCl 용액(Labelians, France)에 용해시킴으로써 제조한다. 이어서, 가교결합 용액을 하이드로겔과 1 시간 30 분 동안 37℃(달리 명시되지 않는 한)에서 접촉시킨다.
원안 #5 FAG 하이드로겔의 가교결합: 가교결합 용액을 4 g의 트랜스글루타미나제 (Ajinomoto, Japan), 3 g의 CaCl2(Sigma Aldrich, France) 및 400 단위의 트롬빈 (Sigma Aldrich, France)을 100mL의 0,1M NaCl 용액에 용해시킴으로써 제조한다. 이어서, 가교결합 용액을 하이드로겔과 1 시간 30 분 동안 37℃(달리 명시되지 않는 한)에서 접촉시킨다.
원안 #6 압축시의 동적 기계적 분석(DMA): FAG 및 AG 하이드로겔의 기계적인 특성을 회전 레오미터(DHR2, TA Instrument, France), 펠티에 평면(Peltier plane)(TA Instrument, France) 및 8 mm 노치 지오메트리(notched geometry)(TA Instrument, France)으로 삼중으로 측정한다. 세 개의 8 mm 직경 디스크를 원안 #3에 따라 모울딩된 하이드로겔로부터 절단한다. 디스크를 37℃에서 60 초 동안 하부 지오메트리에 올려 놓고, 이어서, 10 μm 진동 압축 과정을 100 μm/s 및 37℃에서 0,1 내지 10Hz로 수행한다. 하이드로겔의 영률 E0(Pa) 및 점도 η0(Pa.s)를 시험 동안에 획득된 E' 및 E'' 값을 사용하여 점성-초탄성 솔리드 모델링(visco-hyperelastic solid modeling)으로부터 얻는다.
원안 #7 하이드로겔의 3D 프린팅: 원안 #1, #2에 따라서 제조된 하이드로겔을 410 μm 직경 압출 노즐(Nordson EFD)을 구비한 30 mL 카트리지(Nordson EFD)로 옮긴다. 이어서, 카트리지-노즐 조립체를 3D 프린터(BioassemblyBot, Advanced Solution Lifescience, USA)에 넣어, 세 개의 모든 공간 방향으로 이동시키면서 일정한 압력이 카트리지에 인가되게 한다. 프린팅 파라미터는 10 mm/sec의 속도, 25-35 PSI의 압력 및 21 ℃의 온도이다. 상이한 충진율은 프린터 제어 소프트웨어(Tsim, Advanced Solution Lifescience, USA)의 내부 슬라이서(internal slicer)에 의해서 얻어진다.
원안 #8 래트에서의 생체내 이식: 래트에서의 생체내 이식 연구를 BIOVIVO - Institut Claude Bourgelat(Lyon, France) 전임상 연구 기술 플랫폼 상에서 수행하였다. 실험은 European Directives 2010/63/EU에 따라서 수행되었다. 16 마리의 동물((Sprague Dawley rat, 250-300g)을 흡입(산소 및 5% 이소플루란)에 의해서 마취시켰다. 등쪽 이식 부위를 면도시키고 포비돈 및 무균 거즈로 소독하고 무균 드레이프(sterile drape)를 위치시켜 수술 부위를 묘사하였다. 전신 마취는 이소플루란(2%)과 산소 흡입으로 유지되었다. 수술 전 진통은 각각 1mg/kg의 멜록시캄과 모르핀으로 피하 수행되었다. 래트의 체온 및 맥박수를 수술 동안 모니터링하였다. 2-3 cm의 두 피부 절개부를 등 부위에 생성시켰다. 생체 인공 삽입물은 각각의 동물의 등쪽 피하 부위에 이식되었다. 대조군은 절개와 박리만으로 수행되었다. 그룹당 1 마리의 동물에서, 4 개의 수술 부위, 즉 3 개의 보철물과 1 개의 대조 표본이 수행되었다. 수술 부위는 흡수성 편조 봉합사(PDS® polidioxanone, 4/0 and Nylon 3/0, Ethicon J&J)에 의한 피하 및 피부 봉합사를 사용하여 층들에서 봉합되었다. 수술 후, 동물은 고통의 징후에 대해서 모니터링되었고, 수술 상처는 피부 치유 및 감염 유무에 대해서 매일 검사되었다. 이식 후 21일에 적출이 이루어졌다
원안 #9 조직학적 분석: 임플란트를 4% 포르말린 용액(Alphapat, France)에서 24 시간 동안 고정시켰고, 이어서, STP 120 탈수기(Myr, Spain)로 순수한 에탄올(vwr chemicals, France) 및 메틸사이클로헥산(vwr chemicals, France)의 연속적인 배쓰(bath)에 의해서 탈수시키고, 이어서, 등유(Sakura, Japan)에 침지시켰다. 5μm 두께의 섹션을 HM 340e microtome(Microm, France)으로 제조하였다. Hematoxylin Phloxine Saffron(HPS), Masson's Trichrome 및 DAPI 염색을 수행하였다.
원안 #10 압축시의 동적 기계적 분석(DMA): FAG 및 AG 하이드로겔의 기계적인 특성을 회전 레오미터(DHR2, TA Instrument, France), 펠티에 평면(Peltier plane)(TA Instrument, France) 및 25 mm 지오메트리(geometry)(TA Instrument, France)로 삼중으로 측정하였다. 25mm 직경의 펀치(punch)를 원안 #9에 따라 생성된 임플란트이서 절단한다. 펀치를 37℃에서 60 초 동안 하부 지오메트리에 올려 놓고, 이어서, 10 μm 진동 압축 과정을 100 μm/s 및 37℃에서 0,1 내지 10Hz로 수행한다. 하이드로겔의 영률 E0(Pa) 및 점도 η0(Pa.s)를 시험 동안에 획득된 E' 및 E'' 값을 사용하여 점성-초탄성 솔리드 모델링(visco-hyperelastic solid modeling)으로부터 얻는다.
원안 #11 압축시의 임플란트의 전체 기계적인 분석: 1kN 로드 셀과 압축 플레이트가 있는 Lloyd 인장/압축 기계에 임플란트를 위치시키고, 10mm/분의 시험 속도를 사용한다.
실시예 1 - 알기네이트/젤라틴(AG) 및 피브리노겐/알기네이트/젤라틴(FAG) 하이드로겔의 기계적인 특성
AG 및 FAG 하이드로겔을 원안 #1 및 #2로부터 제조하고, 원안 #3에 따라서 모울딩하고, 이어서, 원안 #4 및 #5를 사용하여 가교결합시켜서 원안 #6을 사용하여 이들의 DMA 기계적인 특성을 연구하였다.
결과는 도 2(A-B)에 도시되어 있다. 측정된 영률 및 점도 값은 본 발명의 공정에 의한 이들의 가교결합 후의 AG 하이드로겔과 FAG 하이드로겔 사이에 유사하다. 이러한 연구의 특이적 조건 하의 영률은 약 68000Pa이다.
실시예 2 - 알기네이트/젤라틴 하이드로겔(AG)의 기계적인 특성에 대한 트랜스글루타미나제에 의한 가교결합의 영향
AG의 모울딩된 샘플을 원안 #1 및 #3으로부터 제조하고 원안 #4의 변형예로부터 가교결합시켰다. 이러한 변형예에서, 가교결합 용액은 단지 30mg/mL 칼슘 클로라이드 용액 또는 30mg/mL 칼슘 클로라이드와 40mg/mL 트랜스글루타미나제 용액으로 구성된다. 각각의 조건의 4 가지 겔을 캐스팅하고, 동일한 날에 DMA에서 시험하였고, 생리학적 조건을 의태하기 위해서 각각 37℃에서 1, 4 및 7일 저장 후에 시험하였다.
이어서, 샘플을 원안 #6을 사용하여 DMA에 의해서 연구하였다.
결과는 도 3에 도시되어 있다. 본 연구는 하이드로겔의 기계적인 특성에 대한 가교결합 동안의 트랜스글루타미나제의 사용의 유익한 효과를 나타낸다. 이러한 효과는 하이드로겔이 37℃에서 전환될 때 훨씬 더 커져서, 이식하고자 하는 하이드로겔에 대한 본 발명에 따른 가교결합에 대한 특별한 관심을 정당화하였다.
실시예 3 - 상업적 젤라틴 및/또는 콜라겐 하이드로겔의 기계적인 특성에 대한 트랜스글루타미나제에 의한 가교결합의 영향
AG의 모울딩된 샘플을 원안 #1 및 #3으로부터 제조하고 원안 #4로부터 가교결합시켰다. 이하 표 4에 열거된 상업적 하이드로겔 샘플을 공급자에 의해서 제공된 원안에 따라서 제조하였고, 원안 #3에 따라서 모울딩하였다.
[표 4]
하이드로겔을, RAG의 영향을 관찰하기 위해서, 30mg/mL(TAG 없음)의 단지 칼슘을 포함하는 용액 또는 30mg/mL의 칼슘 및 40mg/mL의 트랜스글루타미나제의 용액을 사용하여 원안 #4의 변형에 의해서 가교결합시켰다.
이어서, TAG에 의한 비가교결합된 및 가교결합된 샘플을 원안 #6을 사용하여 DMA에 의해서 연구하였다.
결과는 도 4에 그룹화되어 있다. 연구된 7 가지의 상업적 하이드로겔 중 6 개를 트랜스글루타미나제로 가교결합시켰다. 콜라겐-기반 하이드로겔(Col4Cell, Rat Collagen)은 DMA로 분석할 만큼 충분히 견고하지 않았지만, 젤라틴-기반 하이드로겔(Gel4cell, Gel4cell-VEGF 및 GelMa)는 트랜스글루타미나제 가교결합 후에 유의미하게 더 높은 영률을 갖는다(각각 7,3 , 9,9 및 50 kPa). 본 연구는 상업적 하이드로겔의 강성에 대한 트랜스글루타미나제에 의한 가교결합의 효과를 나타내고 있다.
실시예 4 - 기계적인 특성에 대한 피브리노겐/알기네이트/젤라틴(FAG) 하이드로겔 중의 알기네이트 및 젤라틴의 양의 영향
FAG 하이드로겔을 원안 #2의 변형예로부터 제조하고, 원안 #3에 따라서 모울딩하고, 이어서, 원안 #5에 따라서 가교결합시켰고, 이어서, 이들의 기계적인 특성을 원안 #6에 따라서 DMA에 의해서 연구하였다. 이러한 변형예에서, 각각 1 또는 3 또는 2 g의 알기네이트, 및 10 또는 7,5 또는 5 g의 젤라틴, 및 2 g의 피브리노겐을 함유하는 FAG 하이드로겔을 제조함으로써 이들 기계적인 특성을 연구하였다.
결과는 이하 표 5에 그룹화되어 있다. 본 연구의 특이적 조건 하의 영률은 200 내지 800 kPa의 범위이다.
[표 5]
실시예 5 - 섬유아세포에 의한 피브리노겐/알기네이트/젤라틴(FAG) 및 알기네이트/젤라틴(AG) 하이드로겔의 정착의 평가
AG 및 FAG 하이드로겔을 원안 #1 및 #2에 따라서 제조하였다. 이어서, 1,5 cm 측면 및 0.2 cm 두께의 정사각형 임플란트를 원안 #7을 사용하여 프린팅하고 원안 #4 또는 #5를 사용하여 가교결합시켰다. 프린팅된 임플란트를 50% 충진율 및 410 μm 내경의 압출 노즐로 생성시켰다. 음성 대조군(빈 웰)이 또한 사용된다.
계대(passage) 6에서의 정상 인간 섬유아세포를 해동시키고, 10% 송아지 혈청 및 1% 항생제로 보충된 DMEM을 함유하는 배양 배지 내의 175cm2 배양 플라스크에서 증폭시켰다. 각각의 임플란트를 이의 표면 상에 4000000 섬유아세포/ml의 농도로 정상 인간 섬유아세포의 세포 현탁액으로 씨딩하였다. 250 μl의 이러한 현탁액을 각각의 임플란트 상으로, 즉, 1000000 섬유아세포/임플란트로 드립-공급(drip-feed)하였다. 1 시간의 유착 후에, 임플란트에 배양 배지를 침지시켰다. 임플란트를 37℃, 5% CO2에서 비타민 C 및 EGF(표피 성장 인자)로 보충된 10% 송아지 혈청을 함유하는 DMEM로 구성된 배양 배지에서 배양하였다. 임플란트를 21일 동안 이러한 동일한 배지로 3 일마다 교체하여 배양하였다.
임플란트 내의 섬유아세포의 대사 활성을 씨딩(seeding) 후 3, 5, 8, 10, 14 및 21 일에 Alamar Blue를 사용한 비색 분석에 의해서 연구하였다. 용액은 Alamar Blue(DAL 1100, Invitrogen) 용액을 DMEM에 10배 희석하여 제조되었다. 37 ℃에서 19 시간 동안 인큐베이션한 후, 100μl의 상청액을 수집하고, 570 nm 및 600 nm에서의 흡광도를 분광 광도계(NanoQuant® Infinity M200PRO, TECAN)에 의해서 측정하였다.
3, 5, 8, 10, 14 및 21 일에 6-점 동역학을 사용하여 배양 21일에 걸친 세포 생존성 및 성장을 모니터링하였다. 결과는 도 5에 나타내어져 있다.
결과는 모든 임플란트가 배양 3일차 만큼 조기에 섬유아세포 유착 및 생존을 가능하게 한다는 것을 확인시켜 주었다. 세포 성장은 21 일의 배양에 걸친 각각의 다공성 임플란트에 대해서, 두 가지 유형의 하이드로겔(FAG 및 AG)에 대해서 뿐만 아니라 사용된 각각의 전체 다공성에 대해서 관찰 가능하다.
실시예 6: 지방 조직 줄기 세포(ASC)에 의한 피브리노겐/알기네이트/젤라틴(FAG) 및 알기네이트/젤라틴(AG) 하이드로겔의 정착의 평가
AG 및 FAG 하이드로겔을 원안 #1 및 #2에 따라서 제조하였다. 이어서, 1,5 cm 측면 및 0.2 cm 두께의 정사각형 임플란트를 원안 #7을 사용하여 프린팅하고 원안 #4 또는 #5를 사용하여 가교결합시켰다. 프린팅된 임플란트를 50% 및 75% 충진율 및 410 μm 내경의 압출 노즐로 생성시켰다. 살균을 임플란트를 30 kGy의 감마선의 선량(dose)으로 조사함으로써 IONISOS 회사(France)에 의해서 수행되었다.
계대 2 내지 5에서의 정상 인간 지방세포 줄기 세포를 해동시키고, 10% 혈청 및 1% 항생제로 보충된 DMEM을 함유하는 배양 배지 내의 175cm2 배양 플라스크에서 증폭시켰다. 각각의 임플란트를 이의 표면 상에 6, 12, 또는 24 백만 개의 ASC/ml의 농도로 ASC의 세포 현탁액으로 씨딩하였다. 250 μl의 이들 현탁액을 각각의 임플란트 상으로, 즉, 1.5, 3 또는 6 백만 개의 ASC/임플란트로 드립-공급(drip-feed)하였다. 1 시간의 유착 후에, 임플란트에 배양 배지를 침지시켰다. 임플란트를 10% 혈청 및 1% 항생제로 보충된 DMEM을 함유하는 배양 배지에서 7일 동안 배양하고, 이어서, 10% 혈청, 인슐린, 로시글리타손(rosiglitasone) 및 1% 항생제로 보충된 DMEM을 함유하는 배지에서 14 일 동안 배양하였다. 배양 배지는 3 일마다 교체된다.
임플란트 내의 섬유아세포의 대사 활성을 씨딩(seeding) 후 3, 5, 7, 14 및 21 일에 Alamar Blue를 사용한 비색 분석에 의해서 연구하였다. 용액은 Alamar Blue(DAL 1100, Invitrogen) 용액을 DMEM에 10배 희석하여 제조되었다. 37 ℃에서 5 시간 동안 인큐베이션한 후, 100μl의 상청액을 수집하고, 570 nm 및 600 nm에서의 이들의 흡광도를 분광 광도계(NanoQuant® Infinity M200PRO, TECAN)에 의해서 측정하였다.
3, 5, 7, 14 및 21 일에 6-점 동역학을 사용하여 배양 21일에 걸친 세포 생존성 및 성장을 모니터링하였다. 결과는 도 6에 나타내어져 있다.
결과는 모든 임플란트가 배양 3 일차에 지방세포 줄기 세포를 유착 및 생존하게 한다는 것을 확인시켜 주었다. 세포 성장은 21 일의 배양에 걸친 각각의 다공성 임플란트에 대해서, 두 가지 유형의 하이드로겔(FAG 및 AG)에 대해서 뿐만 아니라 각각의 씨딩 밀도에 대해서 관찰 가능하다.
실시예 7: 정제된 지방 조직 분획과의 접촉 시의 알기네이트/젤라틴(GA) 하이드로겔의 정착의 평가
AG 하이드로겔을 원안 #1에 따라서 제조하였다. 이어서, 1,5 cm 측면 및 0,8 cm 두께의 입방체 임플란트를 원안 #7을 사용하여 프린팅하고 원안 #4를 사용하여 가교결합시켰다. 프린팅된 임플란트를 50% 충진율 및 410 μm 내경의 압출 노즐로 생성시켰다.
지질 흡인물을 1500 RPM에서 2 분 동안 원심분리하고, 이어서, 1X PBS로 세정하였다. 지질 흡인물을 다시 1500 RPM에서 30 초 동안 원심분리하고, 이어서, 1X PBS를 제거하였다. 지질 흡인물은 정제된 것으로 간주되었다.
이어서, 각각의 임플란트를 6 mL의 정제된 지질 흡인물에 침지시키고, 전체 세트를 6-웰 플레이트의 배양 삽입물에 넣고, 37 ℃, 5% CO2에서 10% 혈청 및 1% 항생제로 보충된 DMEM을 함유한 배지에서 2 일 또는 7 일 동안 배양하였다.
지질 흡인물와의 접촉 후에, 임플란트를 10% 혈청, 인슐린, 로시글리타손 및 1% 항생제로 보충된 DMEM을 함유한 배양 배지 내의 6-웰 플레이트에서 성장시켰으며, 21 일까지 매주 3회 배지를 교체했다.
임플란트 내의 세포 대사 활성을 씨딩 후 배양 2, 7 및 21 일에 Alamar Blue를 사용한 비색 분석에 의해서 연구하였다. 용액은 Alamar Blue(DAL 1100, Invitrogen)의 용액을 DMEM에 10배 희석하여 제조되었다. 37 ℃에서 5 시간 동안 인큐베이션한 후, 100μl의 상청액을 수집하고, 570 nm 및 600 nm에서의 이들의 흡광도를 분광 광도계(NanoQuant® Infinity M200PRO, TECAN)에 의해서 측정하였다.
세포 생존성 및 성장을 21 일에 걸쳐서 모니터링하였다. 결과는 도 7에 나타내어져 있다. 음성 대조군보다 훨씬 더 높은 대사 활성이 정제된 지질 흡인물과 접촉된 임플란트에서 관찰되었다.
조직학적 분석을 수행하여 원안 #9에 따른 본 연구를 완료하였다. 결과는 도 8에 나타내어져 있다. 이미지는 응집된, 다각형, 균일한, 단방(unilocular) 및 벌크 지방세포의 존재를 나타낸다. 이러한 형태학적 특징은 지방 조직에서 발견될 수 있는 건강한 지방세포의 특징이다.
페리리핀-1(Perilipin-1)에 대한 면역 염색을 또한 수행하였다. 샘플은 OCT(CellPath, KMA-0100-00A)에 포함되고, 이어서 -80 ℃에서 저장되었다. 저온 유지 장치(Microm, HM 520)를 사용하여 각 샘플에 대해 16μm 두께의 섹션들을 제조하였다. 이어서, 이러한 섹션들을 아세톤/메탄올(v/v) 용액에 20 분 동안 고정시키고, 1X PBS로 3회 세정하였다. 4% PBS-BSA 용액 중의 실온에서의 1 시간 인큐베이션을 수행하여 비특이적 부위를 포화시켰습니다. 이어서, 섹션들을 페리리핀-1 특이적 1차 항체 용액과 함께 실온에서 밤새 인큐베이션하였다. 다음날, 섹션들을 1X PBS로 3회 세정하고, 이어서, Alexa fluor 568-결합 2차 항체 용액과 함께 실온에서 45분 동안 인큐베이션하였다. 이어서, 섹션들을 1X PBS로 3회 세정하고, Dapi 플루오로마운트-G®(Dapi fluoromount-G®) 장착 배지(SouthernBiotech)를 사용하여 슬라이드와 커버슬립 사이에 장착하였다. 얻은 이미지는 함께 그룹화된다(도 9).
이미지는 세포의 클러스터링(clustering)에 따라 큰 구형 또는 다각형 액포가 있는 지방세포를 나타내고 있다. 지방세포는 단방형(unilocular)으로 나타나며 이들의 크기도 50 내지 200μm 범위이므로 생리학적이다.
종합해 보면, 이들 결과는 임플란트와 접촉된 인간 지방 조직의 유착, 생존 및 재생을 확인하고 있다. 따라서, 임플란트의 특정 구조와 조성은 건강한 지방 조직의 재생에 유리한 환경을 형성한다.
실시예 8 - 알기네이트/젤라틴 하이드로겔(AG)의 기계적인 특성에 대한 온도 및 가교결합 시간의 영향
AG의 모울딩된 샘플을 원안 #1 및 원안 #3에 따라서 제조하였고, 원안 #4의 변형예에 따라서 가교결합시켰다. 이러한 변형에서, 가교결합 시간 및 온도는 10 분에서 14 시간으로 그리고 37℃에서 21℃로 변화되었다.
이어서, 샘플을 원안 #6을 tkdyds하여 DMA에 의해서 연구하였다.
결과는 도 10(A-B)에 도시되어 있다. 가교결합 시간뿐만 아니라 가교결합 온도는 하이드로겔의 최종 역학(영률)에 매우 적은 영향을 준다. 그러나, 최적은 온도에 관계없이 약 1 시간 30 분에 발견될 수 있는 듯하다.
이들 영률은 또한 37 ℃에서 가교결합 후 7일에 걸쳐서 매우 안정적이다. 젤라틴의 가교결합은 배지에 용해된 젤라틴의 손실이 없었기 때문에 효율적이었다.
실시예 9 - 일단 가교결합된 알기네이트/젤라틴(AG) 및 피브리노겐/알기네이트/젤라틴 (FAG) 하이드로겔의 기계적인 특성에 대한 가교결합 용액 성분 농도의 영향
AG 및 FAG의 모울딩된 샘플을 원안 #1, #2 및 #3에 따라서 제조하고, 원안 #4 및 #5의 변형예에 따라서 가교결합시켰다. 이러한 변형에서, 가교결합 용액의 성분의 농도가 변화되었다(트랜스글루타미나제, 칼슘 클로라이드, 및 트롬빈).
이어서, 샘플을 원안 #6을 이용하여 DMA에 의해서 연구하였다.
결과는 도 11(A-F)에서 그룹화되어 있다. 이러한 시약 농도 범위에 걸쳐서, 유의미한 변화는 관찰되지 않았다(EO 모두 매우 유사).
실시예 10 - 알기네이트/젤라틴(AG) 및 피브리노겐/알기네이트/젤라틴(FAG) 하이드로겔의 순차적 또는 동시 가교결합의 영향
AG 및 FAG의 모울딩된 샘플을 원안 #1, #2 및 #3에 따라서 제조하고, 원안 #4 및 #5의 변형예에 따라서 가교결합시켰다. 이러한 변형에서, 여러 단계에서 하이드로겔을 가교결합시킴을 포함하는 FAG 및 AG에 대한 순차적 가교결합을 조사하였다. 각각의 단계는 1 시간이 요소되었고, 0.1M NaCl 용액으로의 3회의 세정이 각각의 단계 사이에 수행되어 잔류 가교결합제를 제거하였다.
이어서, 샘플을 원안 #6을 사용하여 DMA에 의해서 연구하였다.
결과는 도 12(A-D)에 나타내어져 있다. 순차적 가교결합 세트(FAG 및 AG)는 단일 단계 가교결합보다 더 낮은 영률을 갖는 하이드로겔을 생성시킨다.
칼슘을 먼저 첨가하지 않으면, 매우 부드럽고 부서지기 쉬운 겔이 얻어지며, 실제로 TAG와 트롬빈은 칼슘-의존적이고, 이에 따라서, 이들의 활성이 CaCl2의 첨가 없이 크게 감소하는 것을 관찰 할 수 있다. 따라서, 겔은 칼슘 가교결합 없이 조작하기가 어렵다. 트롬빈을 먼저 첨가하면, 겔이 매우 약한 기계적 강도를 지니며, 홀(hole)이 나타난다.
실시예 11 - 알기네이트/젤라틴(AG) 및 피브리노겐/알기네이트/젤라틴(FAG) 하이드로겔의 가교결합에 대한 이가 양이온의 특성의 영향
AG 및 FAG의 모울딩된 샘플을 원안 #1, #2 및 #3에 따라서 제조하고, 원안 #4 및 #5의 변형예에 따라서 가교결합시켰다. 이러한 변형에서, 바륨 클로라이드 30mg/mL의 존재 하의 가교결합을 연구하였다.
이어서, 샘플을 원안 #6을 사용하여 DMA에 의해서 연구하였다.
결과는 도 3(A-B)에 나타내어져 있다. 바륨의 존재 하의 가교결합은 CaCl2에 의해서 얻은 것들과 매우 유사한 영률을 갖는 겔을 생성시킨다. 그러나, 바륨은 겔의 점도를 증가시키기 때문에, 추가의 팬던트 사슬의 형성이 예상될 수 있다.
실시예 12 - 살균 후의 알기네이트/젤라틴(AG) 및 피브리노겐/알기네이트/젤라틴(FAG) 하이드로겔 임플란트의 삼차원 구조 및 기계적인 특성의 유지
AG 및 FAG 하이드로겔을 원안 #1, #2 및 #3에 따라서 제조하고, 원안 #4 및 #5를 사용하여 가교결합시키고, 광학적으로 관찰하고, 이어서, 원안 #6을 사용하여 DMA에 의해서 연구하였다. 프린팅된 형상은 다양한 충진율(30, 50 및 75%)로 생산된 2 cm 직경의 반-구체이다.
살균을 다양한 감마선의 선량(30 kGy 및 40 kGy)에 의한 임플란트의 조사에 의해서 IONISOS 회사(France)에 의해서 수행되었다.
알기네이트/젤라틴 및 피브리노겐/알기네이트/젤라틴 하이드로겔 임플란트의 치수에 대한 가교결합 단계의 영향을 연구하였다. 이들 치수는 거시적 이미지로부터 측정되었다.
충진율의 함수로서 얻은 기공의 치수를 또한 연구하였다. 이들 치수는 현미경 (Olympus, x4 배율)으로 얻은 이미지로부터 측정되었다.
결과는 도 14(A-B)에 나타내어져 있다. 임플란트는 가교결합 단계 후 평균 10% 정도 수축된다. 그러나, 기공 크기는 유의미하게 변하지 않는다(도 14A (A1-A4)).
살균과 관련하여, 40 kGy 선량이 30 kGy 선량보다 구조물의 더 높은 수축을 초래하는 것으로 보인다. E0와 관련하여, 살균은 두 선량 모두에 대해 재료의 역학에 어떠한 변화를 유도하기 않는다(도 14B (B1-B4)).
실시예 13: 큰 알기네이트/젤라틴(AG) 하이드로겔 임플란트의 생산 품질: 여러 방법에 의한 임플란트의 상상 치수(impression dimension), 이의 통합 및 살균 후의 치수의 반복 가능성
AG 하이드로겔을 원안 #1에 따라서 제조하였다. 이어서, 6cm 직경 및 2cm 두께의 반-구체 형상 임플란트를 원안 #7에 따라서 프린팅하고, 원안 #4를 이용하여 가교결합시키고, 이어서, 광학적으로 관찰하고 측정하였다. 프린팅된 형상은 다양한 충진율(25 내지 65%) 및 410 또는 840 μm 내경의 압출 노즐로 생산되었다. 살균을 베타선의 2 가지의 선량(30 kGy 및 40 kGy) 또는 일정 범위의 30 kGy 선량에 의한 임플란트의 조사에 의해서 IONISOS 회사(France)에 의해서 수행되었다.
큰 알기네이트/젤라틴 하이드로겔 임플란트의 치수에 대한 가교결합 및 살균 단계의 영향을 연구하였다. 이들 치수는 거시적 이미지로부터 측정되었다.
충진율의 함수로서 얻은 기공의 치수를 또한 연구하였다. 이들 치수는 현미경(Olympus, x4 배율)으로 얻은 이미지로부터 측정되었다.
결과는 도 15(A-C)에 나타내어져 있다. 이들 결과는 큰 3D 프린팅된 임플란트의 치수의 높은 반복 가능성을 나타내며, 이는 높은 생산 품질을 반영한다.
임플란트의 통합 후의 결과는 도 16에 그룹화되어 있다. 이러한 그래프는 통합 단계 후의 큰 임플란트의 수축의 높은 반복 가능성을 나타낸다.
3 가지 방법(β-선 선량 40 및 30 kGy 및 γ-선 30 kGy)에 의한 임플란트의 살균 후의 결과는 도 17에 그룹화되어 있다. 이들 결과는 β 30 및 40 kGy에 의한 큰 임플란트의 더 적은 수축을 나타낸다.
큰 임플란트를 25 내지 65%의 충진율을 갖는 410 및 840 μm의 내경을 갖는 2 개의 압출 노즐로 프린팅하였다. 압출 직경 뿐만 아니라 얻은 기공 길이의 반복 가능성을 측정하였다. 결과는 도 18(도 18a-도 18b)에 나타내어져 있다.
도 18a는 압출된 비드 크기의 높은 반복 가능성을 나타내고 있다. 도 18b(B1-B2)는 하이드로겔의 충진율과 함께 기공 길이의 변화를 나타내고 있다.
다양한 기공 크기의 이미지를 촬영하였고, 도 19에 그룹화하였다.
이들 데이터는 임플란트에 대해서 얻을 수 있는 광범위한 범위의 기공 및 이들의 높은 반복 가능성 및 생산 품질을 나타낸다.
실시예 14 - 생체내 임플란트의 내성의 연구
GA 및 FAG 하이드로겔을 원안 #1, #2 및 #7에 따라서 제조하고, 원안 #4 및 #5를 통해서 가교결합시켰다. 프린팅된 형상은 다양한 충진율(30, 50 및 75%)로 생산된 1 cm 직경 반-구체이었다.
다공성 반-구체를 30kGy의 선량으로 살균하고, 이어서, 원안 #8에 따라서 래트에 피하 이식하였다.
이식 그룹에 대한 상세항 설명은 도 20에 기재된 수술 이식 계획을 나타내는 이하 표 6에 기재되어 있다.
[표 6]
조직학적 분석을 원안 #9를 이용하여 수행하였고, 그 결과를 도 21에 그룹화하였다. 적출을 이용하여 피부 장력에 대한 임플란트의 내성을 검증하였다. 조직학적 분석을 사용하여 세포 정착, 혈관 형성, 세포외 매트릭스 합성 및 염증 부위의 존재를 평가하였다.
실시예 15 - 다양한 기공 크기를 갖는 큰 임플란트의 생산 품질 및 상기 임플란트의 기계적인 특성에 대한 이들 다공성의 영향에 대한 연구
반-해부학적 유방 보형물 유형 임플란트(높이: 8,83cm, 폭: 6,37cm, 높이: 2,86cm)를 원안 #1과 원안 #7의 변형예(840 μm의 내경을 갖는 노즐의 사용)를 이용하여 생산하고, 이어서, 원안 #4를 이용하여 가교결합시켰다. 이들 임플란트를 상이한 내부 다공성으로 생산하였다:
-
전체 부피에 대해서 하나의 기공 크기를 갖는 임플란트.
-
임플란트의 베이스에서의 제1 부분이 하나의 기공 크기를 가지며 임플란트의 상부에서의 제2 부분이 또 다른 기공 크기를 갖는다는 사실에 따라서 분포된 두 가지의 기공 크기를 갖는 임플란트.
-
임플란트의 베이스(베이스라 칭함)에서의 제1 부분이 하나의 기공 크기를 갖고, 임플란트의 중간 및 베이스의 위의 또 다른 제2 부분(코어라 칭함)이 또 다른 기공 크기를 가지며, 임플란트의 표면 및 이의 베이스 위의 또 다른 제3 부분(쉘이라 칭함)이 또 다른 기공 크기를 가지는 지에 따라서 분포된 3 가지의 기공 크기를 갖는 임플란트.
-
임플란트의 베이스로부터 증가하는 기공 크기의 구배를 갖는 임플란트가 또한 생산되었다.
얻는 기공의 치수를 연구하였다. 이들 치수는 현미경(Olympus, x4 배율)으로 취한 이미지로부터 측정하였다. 이들 측정의 결과는 도 22 및 도 23에 나타내어져 있다. 상이한 크기 및 매우 재현 가능한 기공이 임플란트의 상이한 부분에서 얻어질 수 있다. 베이스로부터 상부로의 재현 가능하고 증가하는 기공 크기의 구배가 또한 얻어질 수 있다.
이들 임플란트의 서브파트(subpart)의 기계적인 특성을 원안 #11에 따라서 DMA에 의해서 연구하였고, 임플란트의 기계적인 특성을 원안 #12에 따라서 전체 기계적인 분석에 의해서 연구하였다. 이들 측정의 결과는 도 24 및 도 25에 나타내어져 있다. 관찰된 영률은 기공 크기와 관련하여 역으로 변화한다. 따라서, 예를 들어, 임플란트의 중앙에서의 기공의 크기의 증가는 더 높은 모듈러스(modulus)가 얻어지게 하며, 이는 더 큰 기계적인 내성을 반영한다. 따라서, 기공 크기 및 기공 크기 영역 분포에서의 변화는 광범위한 범위의 영률을 얻고, 이에 따라서, 더 크거나 더 적은 강도를 갖는 임플란트를 얻는 것을 가능하게 한다. 전체 보철물에 대한 압축 시험과 관련하여, 기공의 각각의 구성이 임플란트에 상이한 기계적 특성을 부여하는 것을 관찰하였다. 실제로, -35N의 작용력(effort)에 대해, 단 1개의 다공성 영역을 가진 보철물은 더 많이 변형된 3개의 다공성 영역을 가진 보철물에 비해 덜 변형되었다. 또한, 곡선은 다양한 파손 거동(breaking behavior)을 확인할 수 있게 하였다. 하나의 다공성 영역만 있는 보철물은 파손되기 전에 점진적으로 변형되는 반면에, 두 개의 다공성 영역이 있는 보철물의 경우, 파손은 -217N에서 점진적이고, 이어서, 무자비(brutal)하여, 응력 회복을 초래한다. 따라서, 기공 크기와 기공 크기 영역의 분포를 변화시킴으로써, 상이한 기계적 특성을 갖는 임플란트가 얻어진다. 이는 요망되는 적용에 따라 임플란트의 기계적 특성을 조정하는 것을 가능하게 한다.
실시예 16 - 임플란트의 베이스 둘레의 주변부의 부가
반-해부학적 크기 유방 보형물 임플란트(높이: 8,83cm, 폭: 6,37cm, 높이: 2,86cm)를 원안 #1과 원안 #7의 변형예(840 μm의 내경 노즐의 사용하고 일부 임플란트의 베이스에 주변부를 부가함)를 이용하여 생산하고, 이어서, 원안 #4에 따라서 가교결합시켰다. 이들 임플란트는 모드 단일의 기공 크기를 갖고, 주변부는 일부 임플란트에 부가된다. 이러한 주변부는 임플란트 주변에 위치한 모든 필라멘트에 접선 방향으로 임플란트를 둘러싸는 연속 필라멘트의 부가를 특징으로 한다. 이러한 주변부는 임플란트의 처음 3개 층에 부가된다.
생성되는 아키텍처는 현미경(Olympus, x4 배율)을 사용하여 연구되었다. 이러한 관찰 결과는 도 26에 나타내어져 있다.
임플란트 베이스에 주변부의 부가는 주변에서 더 적은 아스퍼라이트(asperite)를 갖는 더욱 유착성 베이스를 얻는 것을 가능하게 하여, 생체내 염증성 마찰을 제한한다.
실시예 17 - 알기네이트/젤라틴 하이드로겔로부터 큰 부피의 다공성 임플란트의 생산
임플란트 1: 200 mL의 AG 하이드로겔을 원안 #1에 따라서 제조하였고, 이어서, 12cm 길이, 10cm 폭 및 5cm 두께의 해부학적 유방-유사 임플란트를 원안 #7의 변형예(840 μm 내경 압출 노즐 및 30mm/sec 프린팅 속도)에 따라서 단일의 다공성 영역을 갖도록 프린팅하고, 이어서, 원안 #4(큰 임플란트를 위해서 100 mL의 통합 용액 대신에 200 mL)에 따라서 가교결합시켰다. 생성되는 임플란트의 평균 기공 크기를 광학 현미경으로 측정하였고, 임플란트의 치수를 캘리퍼(caliper)로 측정하였다. 가교결합 후에, 9cm 길이, 7cm 폭 및 2,7cm 두께의 임플란트를 1380 +/- 57 μm의 평균 기공 크기로 얻었다.
임플란트 2: 500 mL의 AG 하이드로겔을 원안 #1에 따라서 제조하였고, 이어서, 7cm 반경, 6cm 두께의 반-구형 유방-유사 임플란트를 원안 #7의 변형예(840 μm 내경 압출 노즐 및 30mm/sec 프린팅 속도)에 따라서 단일의 기공 부위를 갖도록 프린팅하고, 이어서, 원안 #4(큰 임플란트를 위해서 100 mL의 통합 용액 대신에 700 mL)에 따라서 가교결합시켰다. 생성되는 임플란트의 평균 기공 크기를 광학 현미경으로 측정하였고, 임플란트의 치수를 캘리퍼로 측정하였다. 가교결합 후에, 12,5 cm의 직경 및 5,3 cm의 구께를 갖는 임플란트를 3354 μm +/- 273 μm의 평균 기공 크기로 얻었다.
이들 임플란트의 이미지는 도 27a 및 도 27b에 나타내어져 있다.
실시예 18 - 임플란트의 동일한 영역의 기공의 공간 분포의 측정
반-해부학적 크기 유방 보형물 임플란트(높이: 8,83cm, 폭: 6,37cm, 높이: 2,86cm)를 원안 #1과 원안 #7에 따라서 생산하고, 이어서, 원안 #4에 따라서 가교결합시켰다. 이들 임플란트는 상이한 충진율(45, 50 및 55%)로 생성되었다.
얻은 (정사각형 형상의) 기공들의 중심들을 분리하는 거리를 연구하였다. 이들 치수는 현미경(Olympus, x4 배율)으로 취한 이미지로부터 측정하였다. 이들 측정의 결과는 도 28 및 도 29에 나타내어져 있다. 기공들의 중심들을 분리하는 거리는 각각의 충진율에 대해 재현 가능한 것으로 나타났으며 상이한 충진율 사이에 변화된다. 이들 관찰은 정의된 충진율을 갖는 임플란트 영역 내의 기공의 균일한 분포를 반영한다.
Claims (31)
- 가교결합(cross-linking)된 젤라틴과 가교결합된 알기네이트를 포함한 하이드로겔(hydrogel)을 포함하는 삼차원 신체 임플란트(three-dimensional body implant)로서, 상기 하이드로겔이 1 kPa 내지 1000 kPa의 기계적인 강도를 가지며, 상기 임플란트가 적어도 하나의 다공성 영역(porous zone)을 갖고, 다공성 영역이 특정의 기공 크기(pore size)를 각각 갖는 복수의 기공을 포함하며, 다공성 영역이 100 μm 내지 10000 μm의 전체 다공성(overall porosity)을 갖고, 전체 다공성이 다공성 영역에서 측정된 기공 크기의 평균에 상응하는 것을 특징으로 하는, 삼차원 신체 임플란트.
- 청구항 1에 있어서,
다공성 영역의 기공이 균일한 기공 크기를 갖는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
다공성 영역의 기공이 균일하게 분포되는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
다공성 영역의 기공이 각각 균일한 배향을 갖는 중심축을 따라서 연장되는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 4에 있어서,
다공성 영역의 기공의 중심축이 균일한 간격으로 배열되는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
다공성 영역의 기공이 각각 균질한 기하학적 구조를 가지고 있는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
다공성 영역의 기공이 각각 균일한 두께를 갖는 재료의 스트랜드(strand)에 의해 서로 분리되는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
젤라틴이 효소, 바람직하게는 트랜스글루타미나제(transglutaminase)에 의해서 가교결합되는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 다공성 영역을 포함하는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 9에 있어서,
상기 복수의 다공성 영역이 적어도 두 개의 다공성 영역을 포함하고, 여기에서, 기공이 상이한 기공 크기 및/또는 형상(shape)을 갖는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 10에 있어서,
다공성 영역이 임플란트를 가로질러 분포된 기공 크기의 구배를 형성하도록 배열되고, 다공성 영역이 기공 크기의 오름차순(ascending order) 및 내림차순(descending order)으로부터 선택된 차순으로 구배 방향을 따라 서로 연속되는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 10에 있어서,
임플란트가,
- 임플란트의 전체 부피의 5% 내지 40%, 바람직하게는 20% 내지 40%를 나타내는 베이스(base)를 형성하며, 500 마이크로미터 내지 5000 마이크로미터, 특히 250 마이크로미터 내지 800 마이크로미터의 기공 크기를 갖는 제1 다공성 영역,
- 임플란트의 전체 부피의 20% 내지 70%, 바람직하게는 30% 내지 50%를 나타내는 코어(core)를 형성하며, 500 마이크로미터 내지 2500 마이크로미터, 특히 100 마이크로미터 내지 250 마이크로미터의 기공 크기를 갖는 제2 다공성 영역,
- 임플란트의 전체 부피의 5% 내지 40%, 바람직하게는 10% 내지 40%를 나타내는 쉘(shell)을 형성하며, 1000 마이크로미터 내지 10000 마이크로미터, 특히 1000 마이크로미터 내지 2500 마이크로미터의 기공 크기를 갖는 제3 다공성 영역을 포함하는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 비-다공성 영역을 가지며, 비-다공성 영역이 99% 초과의 충진율(fill rate)을 갖는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 13에 있어서,
상기 적어도 하나의 비-다공성 영역이 다공성 영역을 둘러싸는 주변부(perimeter)를 포함하는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 다공성 영역이 임플란트의 상당 부분을 덮고 있는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 메쉬(mesh)로 이루어진 메쉬를 각각 갖는 복수의 층으로 이루어지고, 상기 층은 메쉬가 기공을 형성하는 방식으로 서로 상부에 적층되는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 16에 있어서,
각각의 층의 메쉬가 균일한 메쉬 크기를 갖는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서,
각각의 층의 메쉬가 균일하게 분포되는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 16 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 층의 메쉬가 각각 균일한 배향을 갖는 중앙 메쉬 축을 중심으로 연장되는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 19에 있어서,
각각의 층의 메쉬의 중앙 메쉬 축이 균일한 간격으로 배열되는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 16 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 층의 메쉬가 각각 균일한 기하학적 구조를 갖는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 16 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 층의 메쉬가 각각 균일한 두께를 갖는 재료의 스트랜드에 의해서 서로 분리되는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 1 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서,
0,05 mL 내지 3 L, 바람직하게는 100 mL 내지 600 mL의 범위의 부피를 갖는 것을 특징으로 하는, 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 1 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서,
유방 임플란트인 것을 특징으로 하는, 삼차원 신체 임플란트. - 삼차원 신체 임플란트로서,
- 젤라틴과 알기네이트를 포함하는 하이드로겔을 제조하는 단계,
- 적어도 하나의 다공성 영역을 형성하기 위해서 하이드로겔을 삼차원 성형하는 단계로서, 다공성 영역이 특정의 기공 크기를 각각 갖는 복수의 기공을 포함하고, 다공성 영역이 100 μm 내지 10000 μm의 전체 다공성을 가지며, 전체 다공성이 다공성 영역에서 측정된 기공 크기의 평균에 상응하는, 단계, 및
- 하이드로겔을 적어도 하나의 이가 양이온, 바람직하게는 칼슘, 및 트랜스글루타미나제에 의해서 가교결합시키는 단계로서, 상기 하이드로겔이 1 kPa 내지 1000 kPa의 기계적인 강도를 갖는, 단계를 연속적으로 포함하는 제조 공정에 의해서 얻을 수 있는 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 25에 있어서,
가교결합 단계 동안에, 이가 양이온과 트랜스글루타미나제가 동시에 첨가되는, 제조 공정에 의해서 얻을 수 있는 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 25 또는 청구항 26에 있어서,
하이드로겔이 0,5% 내지 3% 알기네이트와 1% 내지 17,5% 젤라틴을 포함하는, 제조 공정에 의해서 얻을 수 있는 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 25 내지 청구항 27 중 어느 한 항에 있어서,
하이드로겔이 가교결합된 피브리노겐, 바람직하게는 최대 2% 가교결합된 피브리노겐을 추가로 포함하는, 제조 공정에 의해서 얻을 수 있는 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 25 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 있어서,
가교결합 단계 동안에 트롬빈을 사용함을 추가로 제공하는, 제조 공정에 의해서 얻을 수 있는 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 25 내지 청구항 29 중 어느 한 항에 있어서,
삼차원 성형 단계 동안에, 첨가 제조 공정(additive manufacturing process), 특히 3D 프린팅(3D printing)이 실행되는, 제조 공정에 의해서 얻을 수 있는 삼차원 신체 임플란트. - 청구항 25 내지 청구항 30 중 어느 한 항에 있어서,
살균 단계를 추가로 포함하는, 제조 공정에 의해서 얻을 수 있는 삼차원 신체 임플란트.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2106827A FR3124395A1 (fr) | 2021-06-25 | 2021-06-25 | Implants corporels tridimensionnels |
| FRFR2106827 | 2021-06-25 | ||
| PCT/FR2022/051265 WO2022269215A1 (fr) | 2021-06-25 | 2022-06-24 | Implants corporels tridimensionnels |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240046163A true KR20240046163A (ko) | 2024-04-08 |
Family
ID=77519283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020247002098A KR20240046163A (ko) | 2021-06-25 | 2022-06-24 | 삼-차원 신체 임플란트 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230364306A1 (ko) |
| EP (1) | EP4359025A1 (ko) |
| JP (1) | JP2024523937A (ko) |
| KR (1) | KR20240046163A (ko) |
| CN (1) | CN117561087A (ko) |
| AU (1) | AU2022299598A1 (ko) |
| CA (1) | CA3224136A1 (ko) |
| FR (1) | FR3124395A1 (ko) |
| WO (1) | WO2022269215A1 (ko) |
-
2021
- 2021-06-25 FR FR2106827A patent/FR3124395A1/fr active Pending
-
2022
- 2022-06-24 US US18/029,290 patent/US20230364306A1/en active Pending
- 2022-06-24 CN CN202280044902.8A patent/CN117561087A/zh active Pending
- 2022-06-24 KR KR1020247002098A patent/KR20240046163A/ko unknown
- 2022-06-24 CA CA3224136A patent/CA3224136A1/en active Pending
- 2022-06-24 AU AU2022299598A patent/AU2022299598A1/en active Pending
- 2022-06-24 EP EP22744283.7A patent/EP4359025A1/fr active Pending
- 2022-06-24 WO PCT/FR2022/051265 patent/WO2022269215A1/fr active Application Filing
- 2022-06-24 JP JP2023579749A patent/JP2024523937A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4359025A1 (fr) | 2024-05-01 |
| JP2024523937A (ja) | 2024-07-02 |
| CA3224136A1 (en) | 2022-12-29 |
| CN117561087A (zh) | 2024-02-13 |
| WO2022269215A1 (fr) | 2022-12-29 |
| AU2022299598A1 (en) | 2024-01-04 |
| US20230364306A1 (en) | 2023-11-16 |
| FR3124395A1 (fr) | 2022-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Iqbal et al. | Recent concepts in biodegradable polymers for tissue engineering paradigms: A critical review | |
| Abou Neel et al. | Collagen—emerging collagen based therapies hit the patient | |
| Mondal et al. | Polycaprolactone-based biomaterials for tissue engineering and drug delivery: Current scenario and challenges | |
| Shevchenko et al. | The in vitro characterization of a gelatin scaffold, prepared by cryogelation and assessed in vivo as a dermal replacement in wound repair | |
| CA2441994C (en) | Composition and methods for the production of biological tissues and tissue constructs | |
| Cheng et al. | Extracellular matrix imitation utilizing nanofibers-embedded biomimetic scaffolds for facilitating cartilage regeneration | |
| US20200324021A1 (en) | 3D Printed Scaffold Structures and Methods of Fabrication | |
| CA2330104A1 (en) | Creation of three-dimensional tissues | |
| Sionkowska et al. | Bacterial nanocelullose in biomedical applications: A review | |
| AU2011200128B2 (en) | Skin equivalent culture | |
| Gatenholm et al. | Development of nanocellulose-based bioinks for 3D bioprinting of soft tissue | |
| Chhibber et al. | Hydrogels in tissue engineering | |
| Joshi et al. | Self-Assembled Fibrinogen Scaffolds Support Cocultivation of Human Dermal Fibroblasts and HaCaT Keratinocytes | |
| US9259445B2 (en) | Integrated implant system (IIS) biocompatible, biodegradable and bioactive, comprising a biocompatible sterile porous polymeric matrix and a gel, integrating in situ the tridimensional matrix structure | |
| Klemm et al. | Bacterial nanocellulose hydrogels designed as bioartificial medical implants | |
| KR20240046163A (ko) | 삼-차원 신체 임플란트 | |
| Jodat et al. | hiPSC-derived 3D bioprinted skeletal muscle tissue implants regenerate skeletal muscle following volumetric muscle loss | |
| Greenwood et al. | Evaluation of NovoSorb novel biodegradable polymer for the generation of a dermal matrix part 1: in-vitro studies | |
| Guduric et al. | Membrane scaffolds for 3D cell culture | |
| KR20240058072A (ko) | 알기네이트/젤라틴 하이드로겔을 통합시키기 위한 공정 | |
| EP2040766A2 (en) | Integrated implant system (iis) biocompatible, biodegradable and bioactive, comprising a biocompatible sterile porous polymeric matrix and a gel, integrating in situ the tridimensional matrix structure | |
| Arab et al. | Ultrashort Tetrameric Peptide Nanogels Support Tissue Graft Formation, Wound Healing and 3D Bioprinting | |
| Boughton et al. | Biomimetic scaffolds for skin tissue and wound repair | |
| KR100427557B1 (ko) | 뼈의 콜라겐 지지체 | |
| Duong et al. | Direct extrusion of multifascicle prevascularized human skeletal muscle for volumetric muscle loss surgery |