WO2012077891A1 - Patch for regenerating damaged tissue and configured with a fibrous porous 3d support - Google Patents
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Definitions
- MI myocardial infarction
- 7 (a) and 7 (b) are micrographs obtained by H & E staining of tissues after 4 days of implanting a patch seeded with cardiac stem cells on the outer pericardial surface of normal heart tissues according to Experimental Example 4;
- the cells for regeneration of the damaged tissue seeded in the support are stem cells.
- a patch in the form of a network having a three-dimensional structure may be manufactured to have an orientation. Because the heart muscle is directional and has to withstand pressure, it is replaced by a collector of a cylindrical drum instead of a collector of a normal stainless steel plate and the rotational speed is reduced.
- a patch in the form of a fibrous network having a thickness of about 300 ⁇ was prepared, and then the pores were enlarged by physical expansion to prepare a patch using a fibrous porous three-dimensional support having a thickness of 1 mm (FIG. 1).
- FIG. 8 shows a photograph immediately after implanting the patch seeded with the cardiac stem cells of Example 1 in the myocardial infarction portion, and (b) shows a tissue photograph after 14 days.
- (c) shows a photograph immediately after implanting the patch without seeding the stem cells of Comparative Example 1 in the myocardial infarction portion and (d) shows the histological image after 14 days.
- tissue transplanted with the cardiac stem cell seeded patch was stained with myocardial antibody and stained with a fluorescein isothiocyanate-conjugated secondary antibody. .
- These represent a-sarcomer ic actinin (aSA) and troponin-T (TnT) cardiomyocyte markers, which are sarcomere proteins involved in cardiomyocyte contraction.
- Example 1 A disease model was prepared in the same manner as in Example 1, except that the patches of Example 1 and Comparative Example 1 were regenerated 28 days after implantation into the anterior wall of the left ventricle.
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Abstract
The present invention relates to a patch for regenerating damaged tissue and configured with a fibrous porous 3D support of a biodegradable polymer material, which has cells or a drug (for regenerating damaged tissue) sheathed in a support and is capable of being attached directly onto the organ in which the damaged tissue is present. According to the present invention, the patch for regenerating damaged tissue is easy to handle and has high cell survivability after transplantation, so as to provide the treatment efficacy of a cell treating agent to a diseased region requiring cell transplantation. Accordingly, when the porous 3D support of a biodegradable polymer material, which has cells or a drug (for regenerating damaged tissue) sheathed in a support, is directly attached to an organ in which the damaged tissue exists, the success rate of cell transfer can be increased and the cells can move to ischemic areas to increase the capillary generation of the damaged tissue and thus accelerate tissue regeneration.
Description
【명세서】 【Specification】
【발명의명칭】 [Name of invention]
섬유형 다공성 삼차원 지지체를 포함하여 구성되는 손상된 조직 재생용 패치 【기술분야】 Damaged tissue regeneration patch comprising fibrous porous three-dimensional support
본 발명은 손상된 조직의 재생용 세포 또는 약물이 지지체 내에 시딩되어 있 고, 상기 손상된 조직이 존재하는 장기에 직접 부착이 가능한, 생분해성 고분자 재 질의 섬유형 다공성 삼차원 지지체를 포함하여 구성되는 손상된 조직 재생용 패치 에 관한 것이다. 【배경기술】 The present invention is a damaged tissue regeneration comprising a fibrous porous three-dimensional support of a biodegradable polymer material that is seeded in the support cells or drugs for regeneration of the damaged tissue, which can be directly attached to the organ in which the damaged tissue is present. It is about a dragon patch. Background Art
사고나 질병에 의한 조직 및 장기 손상의 완벽한 회복을 위하여, 해당 조직 과 장기를 자기신체의 일부 흑은 타조직을 이용하여 그 기능을 복원시키는 것이 필 요하다. 하지만 수요에 비하여 턱없이 부족한 공급 상의 문제와 면역 거부반웅, 질 환의 오염 , 사회적 문제 등을 야기하여 적용에 많은 제약이 따르고 있다. In order to fully recover tissue and organ damage from an accident or disease, it is necessary to restore the function of the tissues and organs by using some black tissues of other bodies. However, there are many constraints on the application because it causes supply problems, immunity rejection, disease pollution, and social problems that are far short of demand.
특히 심장의 경우 한번 손상을 입으면 회복이 불가능한 조직으로 알려져 있 었다. 최근 정상심장에서도 심근세포의 교체로서 심근세포의 분열과 소실이 느리기 는 하지만 일어나고 있음이 보고되고 있으나 , 기존의 내과 치료법으로는 손상 받은 심근세포의 수를 늘릴 수 있는 방법이 없다. 더욱이 중증 말기 심부전 환자의 경우 는 이미 심장의 기능을 회복시킬 수 없기 때문에 심장이식술 (heart transplant)이 나 심실 보조 장치 (ventricular assist device)를 사용하는 방법밖에 없다. 이에, 손상 조직의 회복을 위하여 세포를 이용한 세포이식 치료제가 대안으로 떠오르고 있다. 세포 이식 치료제를 사용하여 세포 이식에 성공하기 위해서는 이식 후 세포 의 생착률을 극대화하는 것이 중요하다. 이미 분화가 완료된 세포보다는 최종 분화 까지 진행되지 않아 분열능력을 갖고 있는 세포가 이식 후 생착력, 적웅력이 좋다 고 알려져 있다. 또한, 심근세포의 경우는 주변 조직과의 전기적 신호전달을 통해 일관성 있게 움직이는 특징을 갖고 있어, 심근에 세포를 이식하고 심기능 개선을 유도하기 위해서는 이식된 세포가 기존의 조직과 잘 융합하여 동일한 신호전달 체 계로 움직이는 것이 필요하다. In particular, the heart is known as a tissue that can not be recovered once damaged. Recently, cardiomyocyte division and slowing down of cardiomyocytes have been reported to occur in normal heart, but there is no way to increase the number of damaged cardiomyocytes. Moreover, in patients with severe late-stage heart failure, the only way to recover the heart is to use a heart transplant or ventricular assist device. Accordingly, cell transplantation therapeutics using cells have emerged as an alternative for the recovery of damaged tissues. Maximizing engraftment of cells after transplantation is critical for successful cell transplantation using cell transplantation therapeutics. It is known that cells with dividing ability do not progress to final differentiation than cells that have already been differentiated, and thus have good engraftment and red tropism after transplantation. In addition, the cardiomyocytes are characterized by consistent movement through electrical signaling with surrounding tissues.In order to transplant cells into the myocardium and induce improvement of cardiac function, the transplanted cells are well fused with the existing tissues to transmit the same signal. It is necessary to move into the system.
<7> <7>
<8> 세포이식에 사용되는 세포는 성체줄기세포로부터 분리된 근모세포
(myoblasts), 심근세포 (cardiomyocytes) , 내피세포 (endothel ial cells), 섬유아세 포 (fibroblasts), 또는 심혈관 형성을 유도하는 줄기세포 등이다. <8> Cells used for cell transplantation are myoblasts isolated from adult stem cells (myoblasts), cardiomyocytes, endothelial cells, fibroblasts, or stem cells that induce cardiovascular formation.
<9> 근육 아세포 (skeletal myoblast) 또는 근육세포 (skeletal myocyte)를 이용하 여 죽은 심장조직을 대체하고자 하는 연구들이 진행 중에 있다. 이는 환자의 근육 조직을 일부 채취하여 근육 아세포를 분리하고 증식시켜 심장에 이식하는 것인데, 이들 세포는 세포간 갭정션 (intercellular gap junction)을 형성하지 못하므로 부 정맥을 유발할 위험을 갖는다. There are ongoing studies to replace dead heart tissue using skeletal myoblasts or muscle cells. This involves taking some of the muscle tissue from the patient, isolating and propagating the myoblasts and implanting them into the heart. These cells do not form intercellular gap junctions, which poses the risk of causing paravenous veins.
<10> <10>
<11> 최근 즐기세포의 연구가 활성화되면서, 손상된 조직의 치료를 위해 미분화 상태의 줄기세포를 심근 손상 부위에 이식한 결과 심장기능이 개선되는 것이 보고 되고 있다. 심장 재생이 가능한 세포군 개발의 목적으로 심근경색 이후 치료를 위 해 자가 골수 유래 세포를 이용하는 것을 테스트하는 임상 시험이 진행 중이다 Recently, as the study of the enjoyment cells is activated, the transplantation of undifferentiated stem cells to the site of myocardial injury has been reported to improve the heart function. Clinical trials are underway to test the use of autologous bone marrow-derived cells for the treatment of myocardial infarction for the purpose of developing a cell population capable of cardiac regeneration.
(Per in et al . , Circulation 107:2294, 2003; Strauer et al. , Circulation 106:1913, 2002; Zeiher et al ..Circulation 106:3009, 2002; Tse et al ., Lancet 361:47, 2003; Stamm et al . , Lancet 3661:45, 2003) . 상기 시험에서는 세포가 심 장조직의 혈액 관류를 개선하는 정화 기능을 가질 수 있다고 가정하였다. (Per in et al., Circulation 107: 2294, 2003; Strauer et al., Circulation 106: 1913, 2002; Zeiher et al..Circulation 106: 3009, 2002; Tse et al., Lancet 361: 47, 2003; Stamm et al., Lancet 3661: 45, 2003). The test assumed that the cells could have a purifying function to improve blood perfusion of cardiac tissue.
<12> 또한, 심장 치료를 위해 자가 골격근 근모세포의 사용을 테스트하기 위한 임 상 시험도 진행중이다 (Menasche et al . , J. Am. Col 1.Cardiol . 41:1078, 2003; Pagan i et al . , J. Am. Coll. Cardiol. 41:879, 2003; Hagege et al . , Lancet36l:491, 2003) . 그러나, 줄무늬근 세포의 수축이 심박동과 적당하게 함께 기능할 수 있는지는 분명하지 않다. In addition, clinical trials are under way to test the use of autologous skeletal muscle myoblasts for cardiac treatment (Menasche et al., J. Am. Col 1. Cardiol. 41: 1078, 2003; Pagan i et al. J. Am. Coll. Cardiol. 41: 879, 2003; Hagege et al., Lancet 36l: 491, 2003). However, it is not clear whether the contraction of striated muscle cells can function properly with the heartbeat.
<13> <13>
<14> 상기와 같은 줄기세포를 투여하는 방법으로는 심장병 환자의 심장내 주입 <14> The method of administering the stem cells as described above is intracardiac injection of heart patients
(intramyocardial delivery)과 외과 시술적으로 심근에 직접 주사하는 방법, 카테 터를 이용해 관동맥 등으로 주입하는 방법과 정맥혈관주사 같이 전신 투여하는 방 법 등이 있다. 하지만 주입된 세포의 생착률 (bioretention)은 매우 낮은 상황이며, 보고에 의하면 심장의 특수성으로 인해 주입된 심근세포의 약 10% 정도만이 심근조 직 재생에 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다. 따라서 지속적인 심근조직 재생을 위해서는 환자에게 심근세포의 주입빈도를 높일 수밖에 없으며 환자의 고통도 커지 는 상황에 처하게 된다. 또한 실제 이식되는 세포의 수가 매우 적어 이식 시 고농 도의 세포 수를 사용해야 하는 문제점이 있으며, 고농도의 세포를 이식하여도 이식 된 부위에서 분화할 때까지 세포가 머물러 있기에 열악한 환경 조건이므로 기대이
상의 치료 효과를 보기에 한계가 있다. (intramyocardial delivery), surgically injected directly into the myocardium, catheter injection into the coronary artery, and systemic administration such as venous vascular injection. However, the bioretention of the injected cells is very low, and it is reported that only about 10% of the injected cardiomyocytes affect the myocardial tissue regeneration due to the specificity of the heart. Therefore, in order to continuously regenerate myocardial tissues, the incidence of infusion of cardiomyocytes must be increased to the patients, and the patients are in a situation of increasing pain. In addition, the actual number of cells to be transplanted is very small, so there is a problem that a high concentration of cells should be used for transplantation, and even if a high concentration of cells is transplanted, the cells remain in a poor environmental condition until they differentiate from the transplanted site. There is a limit to seeing the therapeutic effect of the wound.
<15> <15>
<16> 이에 심장 조직에 이식할 때, 세포 시트의 형태로 이식되는 것이 고려되고 있다. 세포시트는 단일 세포 (single cell)층을 의미하는 것으로서, 신생아의 심근 세포를 단층의 시트로 만들고 이 시트를 시험관내에서 최대 3층으로 중첩시킬 수 있는 것으로 알려져 있다 (비특허 문헌 11: FASEB J. 2006 Apr; 20(6): 708-10) . 최 근 폴리 (N-이소프로필아크릴아미드) (PI m)를 시판되는 폴리스티렌 배양접시 표면 에 전자선을 사용하여 도포한 온도 감웅성 배양접시를 사용함으로써, 각종 세포시 트를 제작하는 것에 성공하였다. 또한, 세포시트를 적층화 함으로써 이식편으로서 이용 가능한 심근조직 덩어리를 개발한 것이 이미 보고되어 있다 (일본 공개특허공 보 제 2003-38170호, 국제 공개공보 제 01/068799호, Shimizu et . Al . : Fabrication of pulsatile cardiac tissue grafts using a novel 3ᅳ dimensional cell sheet manipulation technique and t emper at ur e-r espons i ve cell culture surface : CircRes. 2002 ; 90 : e40-e48) . 이렇게 제조된 심근조직 명어리는 생체외 (in vitro) 및 생체내 (in vivo)에서 정상 심근조직과 동일한 전기활동을 하는 것이 확 인되어 있다. When implanted in the heart tissue, it is considered to be implanted in the form of a cell sheet. The cell sheet refers to a single cell layer, and it is known that neonatal cardiomyocytes can be made into a single layer and can be stacked in layers up to three layers in vitro (Non-Patent Document 11: FASEB J 2006 Apr; 20 (6): 708-10). Recently, various cell sheets have been produced by using a temperature sensitive culture plate in which poly (N-isopropylacrylamide) (PI m) is applied to a commercially available polystyrene culture plate using an electron beam. In addition, the stacking of cell sheets has already been reported to develop a myocardial tissue mass that can be used as a graft (Japanese Patent Publication No. 2003-38170, International Publication No. 01/068799, Shimizu et. Fabrication of pulsatile cardiac tissue grafts using a novel 3D dimensional cell sheet manipulation technique and t emper at ur espons i ve cell culture surface: CircRes. 2002; 90: e 40-e48). The myocardial tissue prepared in this way has been confirmed to have the same electrical activity as normal myocardial tissue in vitro and in vivo (in vivo).
<17> 그런데 상기 온도감웅성 배양접시를 사용한 세포시트의 제작법은, 본 특수 배양접시에서의 배양에 최적상태가 되도록 엄격한 방법으로 초대 배양했을 때에는 비교적 안정적으로 세포시트를 제작하는 것이 가능하지만, 각 시설에서 관례적으로 실시되어 온 방법을 그대로 적용하였을 때에는 세포의 시트화는 곤란하였다. 또한, 세포시트를 적층하는 방법을 이용함으로써 세포가 눌리는 현상이 발생하여 세포 생 존율이 낮은 문제와, 산소 투과성의 한계로 인해 혈관의 신생 없이는 세포 시트를 그 이상의 두께로 만들 수 없는 문제점이 있다. 또한, 심장의 환부 조직의 크기에 맞게 임의의 세포 시트를 제조하는 것은 아직 불가능한 실정이다. By the way, the method of manufacturing the cell sheet using the temperature sensitive culture plate is relatively stable when the primary culture is performed in a strict manner so as to be optimal for the culture in the special culture plate. When the method conventionally practiced at the facility was applied as it was, sheeting of the cells was difficult. In addition, the cell sheet is pressed by using a method of laminating cell sheets, resulting in low cell viability, and a problem in that the cell sheet can not be made thicker without the angiogenesis due to the limitation of oxygen permeability. In addition, it is not yet possible to produce any cell sheet to fit the size of the affected tissue of the heart.
<18> <18>
<19> 따라서 세포를 다량으로 이식하고 산소투과성을 개선하기 위하여 지지체를 사용하여 세포를 이식하는 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 지지체의 성질은 심 장과 같은 장기에 세포를 전달하기 위해 우선 세포를 파종하고 배양할 터전으로서 층분한 기능, 그리고 어느 정도의 기계적 강도를 갖는 것이 중요하다. 즉, 배양 시 에 세포를 균일한 분포상태로 안정되게 보유 ·생착시키고, 양호한 증식 생존성을 확보할 수 있는 것이 팔요하며, 부가하여 배양 후 환부에 이식 시 봉합 등의 고정 처리가 가능해야 한다. 또한, 심장의 박동 (beating)에 따른 압축을 견디는 기계적
강도를 가진 지지체를 이용하는 것이 필요하다. Therefore, in order to transplant a large amount of cells and improve oxygen permeability, it is preferable to use a method of transplanting cells using a support. The nature of the support is important to have a good function and a certain degree of mechanical strength in order to seed and culture the cells in order to deliver them to organs such as the heart. That is, it is necessary to stably retain and engraft cells in a uniform distribution state during culture, and to ensure good proliferation viability. In addition, it must be possible to fix the suture when transplanting to the affected area after culture. In addition, mechanical to withstand the compression of the heart beat It is necessary to use a support having strength.
<20> <20>
<21> 지지체를 이용한 세포이식 기술은 많이 보고되고 있다. 세포를 고분자물질에 흔합하여, 지지체 형태로 세포의 생착을 높이려는 시도의 일환으로 Leor 등은 심근 조직 재생을 위해 사용될 수 있는 고분자 지지체가 가져야 할 물성으로써 비독성, 생분해성, 생활성 (bioactive), 유연성 등을 제시하였으며 (Pharmacology & Therapeutics. 2005; 105: 151-163) , Cannizzaro등은 폴리에틸렌글리콜 공중합체에 세포점착을 유도하는 RGD 펩티드 시뭔스를 도입하여 폴리에틸렌글리콜 공중합체에 대한 내피세포의 점착성을 증대시킴으로써 심근조직 재생을 도우려는 시도를 보고 하였다 (Biotechnol Bioeng. 1998; 58: 529-535) . Many cell transplantation techniques using scaffolds have been reported. In an attempt to mix cells with macromolecules and increase cell engraftment in the form of scaffolds, Leor et al. (Pharmacology & Therapeutics. 2005; 105: 151-163), and Cannizzaro et al. Introduced endogenous cell adhesion to polyethylene glycol copolymers by introducing RGD peptide sequences that induce cell adhesion to polyethylene glycol copolymers. Attempts have been made to help myocardial tissue regeneration by augmenting it (Biotechnol Bioeng. 1998; 58: 529-535).
<22> 또한, Piao등은 실험쥐에 심근경색 (myocardial infaction, MI)을 유도한 후 생체적합성을 보유한 글리콜리드와 카프로락톤계의 공중합체상에서 골수유래세포를 배양한 후, 골수유래세포를 함유하는 고분자 중합체를 심근경색부위에 이식하여 향 상된 심장기능을 얻음을 보고하였다 (Biomaterials.2007;28:641-649). In addition, Piao et al. Induced myocardial infarction (MI) in mice and cultured bone marrow-derived cells on glycolide and caprolactone-based copolymers that possess biocompatibility and then contained bone marrow-derived cells. It has been reported that implantation of high molecular weight polymer into the myocardial infarction area results in improved cardiac function (Biomaterials. 2007; 28: 641-649).
<23> <23>
<24> 그러나, 상기 연구는 고분자 중합체 및 고분자 지지체의 초기 단계를 기술한 것으로 심화된 연구가 필요하다. 상기 연구에서 사용되었던 지지체들은 열린 구조 를 위한 공극을 갖지 못하는 등 단층의 멤브레인 (membrane) 형태로서, 2차원의 메 트릭스 지지체를 사용하여 세포 생존율에 문제가 있으며, 신체 내 장기에 부착하기 위해 수술적인 방법을 사용하였을 경우 찢어지는 등 조작 (handling)에 문제가 있 다. 또한, 심장과 같은 경우 고밀도의 세포가 이식되어야하기 때문에 지지체의 공 극이 크고 공극률이 90% 이상이 되어야 하므로 적용하는데 문제가 있었다. However, the study described the initial stages of the polymer polymer and the polymer support, and further study is needed. The scaffolds used in this study are single-layered membranes that do not have pores for open structures, and there are problems of cell viability using two-dimensional matrix scaffolds, If the method is used, there is a problem in handling such as tearing. In addition, in the case of the heart, since the cells of high density have to be transplanted, the pores of the support should be large and the porosity should be more than 90%, there was a problem in applying.
<25> 특히 Piao등이 실험에 사용한 지지체는 스폰지 타입 (sponge type)의 지지체 로서, 공극률이 작으며 지지체 내부까지 세포 이식이 어려운 문제가 있었다. 또한, 이는 형태가 일정하기 때문에 심장과 같은 장기의 곡면 표면을 갖는 재료에 직접 적용하기 어려운 문제가 있다. In particular, the support used by Piao et al. In the experiment was a sponge type support, which had a small porosity and difficult cell transplantation to the inside of the support. In addition, this has a problem that it is difficult to apply directly to a material having a curved surface of an organ such as the heart because of its constant shape.
<26> <26>
<27> 이에 본 발명자들은, 종래 사용되던 방법인 2차원적인 세포 배양 결과물을 이식하는 방법 대신 3차원적 배양을 통하여 세포가 시딩된 섬유형 지지체를 이용하 여 일정한 두께의 패치 형태를 생성하고 세포를 시딩한 후, 이를 심장에 직접 부착 한 결과 조작 (handling)의 어려움 없이 장기에 부착이 가능하며 염증성 세포의 침 윤을 막고, 주변 조직과의 적합성이 있는 생체 본래의 조직에 가까운 성질을 가질
뿐만 아니라, 세포이식의 치료효과가 유의하게 개선되는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다. Therefore, the present inventors use a fibrous support seeded with cells through three-dimensional culture instead of a method of transplanting a two-dimensional cell culture product, which is a conventional method, to generate a patch shape having a constant thickness, and to produce cells. After seeding, it is attached directly to the heart, which can be attached to organs without difficulty in handling, prevents invasion of inflammatory cells, and has properties close to the original tissues that are compatible with surrounding tissues. In addition, it was confirmed that the therapeutic effect of cell transplantation significantly improved and completed the present invention.
【발명의 내용】 [Content of invention]
【기술적 과제】 [Technical problem]
본 발명의 목적은 손상된 조직의 치료를 위하여, 세포 전달 성공률을 높이고 세포가 허혈 부위로 이동함으로써 손상된 조직의 혈관생성을 증가시키며 조직 재생 을 촉진시키는 손상된 조직 재생용 패치를 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a patch for damaged tissue regeneration that increases the rate of cell delivery success and increases the angiogenesis of damaged tissue by promoting the cell transfer to the ischemic site and promotes tissue regeneration for the treatment of damaged tissue.
【기술적 해결방법】 Technical Solution
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 손상된 조직의 재생용 세포 또는 약 물이 지지체 내에 시딩되어 있고, 상기 손상된 조직이 존재하는 장기에 직접 부착 이 가능한, 생분해성 고분자 재질의 섬유형 다공성 삼차원 지지체를 포함하여 구성 되는 손상된 조직 재생용 패치를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a fibrous porous three-dimensional support of a biodegradable polymer material, which is seeded in the support for regeneration of damaged tissue or drug, and can be directly attached to the organ in which the damaged tissue is present. Provides a patch for damaged tissue regeneration, including
【유리한 효과】 Advantageous Effects
본 발명에 따른 손상된 조직 재생용 패치는 주사방법, 단일 세포 (single cee) 및 2차원적 지지체 형태로 세포를 적용하는 방법에 비하여 조작 (handling)이 쉽고, 이식 후 세포 생존 잔류성이 높아 세포이식이 필요한 질환 부위에서 세포 치 료제의 치료 효능을 제고할 수 있다. Damaged tissue regeneration patch according to the present invention is easier to handle (handling) compared to the method of injection, single cell (single cee) and two-dimensional scaffold form, high cell survival residual after transplantation and transplantation Therapeutic efficacy of cellular therapies can be enhanced at the disease site as needed.
따라서 손상된 조직의 치료를 위하여 세포 또는 약물이 시딩된 생분해성 고 분자 재질의 섬유형 다공성 삼차원 지지체를 손상된 조직이 존재하는 장기에 직접 부착한 경우, 세포 전달 성공률을 높이고 세포가 허혈 부위로 이동함으로써 손상된 조직의 혈관생성을 증가시키며 조직 재생을 촉진시키는 효과가 있다. Therefore, if the fibrous porous three-dimensional scaffold of biodegradable high molecular material seeded with cells or drugs is directly attached to the organ where damaged tissue is present for the treatment of damaged tissue, the cell transfer success rate is increased and the cells move to the ischemic site. Increases angiogenesis of tissues and has the effect of promoting tissue regeneration.
【도면의 간단한 설명】 [Brief Description of Drawings]
도 1은 실시예 1에 의해 제조된 PLLA 섬유형 다공성 삼차원 지지체 패치의 (a) 실사이미지와 (b) 시차주사현미경 사진이고; 1 is an (a) photorealistic image and (b) differential scanning micrograph of the PLLA fibrous porous three-dimensional support patch prepared in Example 1;
도 2는 배향성을 갖도톡 제조된 PLLA 섬유형 다공성 삼차원 지지체 패치의 시차주사현미경 사진이고; FIG. 2 is a differential scanning micrograph of a PLLA fibrous porous three-dimensional support patch prepared with orientation;
도 3은 (a) 실시예 1에 따라 제조된 랜덤하게 방사된 비배향성 패치에 심장 줄기세포가 부착된 시차주사현미경 사진, (b) 실시예 2에 따라 제조된 배향성을 갖
는 패치에 심장 줄기세포가부착된 시차주사현미경 사진이고; Figure 3 is (a) a differential scanning micrograph attached to the heart stem cells attached to the randomly radiated non-oriented patch prepared according to Example 1, (b) having an orientation prepared according to Example 2 Is a differential scanning micrograph with cardiac stem cells attached to the patch;
도 4는 배향성을 갖는 섬유형 다공성 삼차원 지지체 패치에 세포를 이식하 고, 48시간 후 H&E 염색하여 (a) 가로 절단면을 현미경으로 관찰한 사진, (b) 단면 을 현미경으로 관찰한사진이고; 4 is a cell transplanted into a fibrous porous three-dimensional support patch having an orientation, and after 48 hours H & E staining (a) a microscopic view of the cross-sectional cross section, (b) a cross-sectional view of the microscope;
도 5는 실험예 2에 따라 1일, 4일, 7일 및 14일에 측정된 세포 수이고; 5 is the number of cells measured on days 1, 4, 7, and 14 according to Experimental Example 2;
도 6은 실험예 3에 따라 심장 줄기세포가 시딩된 패치를 (a) 증식배지 조성 과 (b) 분화배지 조성에서 체외에서 2주간 배양하여 H&E, aSA, HC, TnT 면역 염 색 사진이고; FIG. 6 is a H & E, aSA, HC, TnT immunostaining photograph of the stem seeded with cardiac stem cells according to Experiment 3 for 2 weeks in vitro in (a) growth medium composition and (b) differentiation medium composition;
도 7의 (a)와 (b)는 실험예 4에 따라 정상 심장 조직의 외심막 표면에 심장 줄기세포가 시딩된 패치를 이식하고 4일 후의 조직을 H&E로 염색한 현미경 사진이 고; 7 (a) and 7 (b) are micrographs obtained by H & E staining of tissues after 4 days of implanting a patch seeded with cardiac stem cells on the outer pericardial surface of normal heart tissues according to Experimental Example 4;
도 8은 (a) 심근경색 부분에 비교예 1의 줄기세포가 시딩되지 않은 패치를 이식한 직후의 사진, (b) 14일 후의 조직사진, (c) 심근경색 부분에 실시예 1의 심 장줄기세포가 시딩된 패치를 이식한 직후의 사진과 (d) 14일 후조직사진이고; 도 9는 실험예 5에 따라 14일 후 얻어진 조직을 H&E로 염색한 사진으로서 Figure 8 is (a) a picture immediately after implanting the patch without seeding the stem cells of Comparative Example 1 in the myocardial infarction, (b) a tissue photograph after 14 days, (c) the heart of Example 1 in the myocardial infarction Pictures immediately after transplanting the seeded patch with stem cells and (d) tissue pictures after 14 days; 9 is a photograph obtained by H & E staining of the tissue obtained after 14 days according to Experimental Example 5.
(a) 심장 줄기세포가 시딩된 실시예 1의 패치를 이식한 사진, (b) 심장 줄기세포가 없는 비교예 1의 패치를 이식한사진이고; (a) a transplanted picture of the patch of Example 1 seeded with cardiac stem cells, (b) a transplanted picture of the patch of Comparative Example 1 without heart stem cells;
도 10은 실험예 5에 따라 14일 후 얻어진 조직을 (a) aSA 면역 염색한 조 직 사진, (b) 핵을 DAPI 염색한사진, (c) (a) 와 (b)를 중첩시킨 사진이고; 10 is a tissue photograph obtained after 14 days according to Experimental Example 5 (a) immunostaining tissue photograph (b) DAPI staining nuclei, (c) (a) and (b) superimposed ;
도 11은 실험예 5에 따라 14일 후 얻어진 조직을 (a) TnT면역 염색한 조직 사진, (b) 핵을 DAPI 염색한사진과 (c) (a) 와 (b)를 중첩시킨 사진이고; 11 is (a) TnT immunostained tissue photograph of the tissue obtained after 14 days according to Experimental Example 5, (b) DAPI stained nuclei, and (c) (a) and (b);
도 12은 실험예 5에 따라 14일 후 얻어진 조직에 대해 (a) SMA 면역 염색시 킨 소동맥 /정맥 사진, (b) 핵을 DAPI 염색한 사진, (c) (a) 와 (b)를 중첩시킨 사 진이고; 12 is a (a) SMA immunostained small artery / vein photograph, (b) DAPI stained nuclei, (c) (a) and (b) of the tissue obtained after 14 days according to Experimental Example 5 Photographs;
도 13은 실험예 5에 따라 14일 후 얻어진 조직에 대해 (a) CD34 면역 염색시 킨 모세혈관 사진, (b) 핵을 DAPI 염색한 사진, (c) (a) 와 (b)를 중첩시킨 사진 이고; FIG. 13 shows (a) CD34 immunostained capillary images, (b) DAPI stained nuclei, and (c) (a) and (b) superimposed on tissues obtained after 14 days according to Experimental Example 5. FIG. Photo;
도 14는 실험예 5에 따라 이식 14일 후 패치와 심장 조직의 전체적인 저배율 사진으로서 (a) 이식된 Dil-표지 심장 줄기세포가 붉은색 형광으로 나타난 사진, 14 is a low-magnification photograph of the patch and heart tissue 14 days after transplantation according to Experimental Example 5 (a) Photograph showing the transplanted Dil-labeled heart stem cells in red fluorescence.
(b) 핵의 DAPI 염색한사진, (c) (a) 와 (b)를 중첩시킨 사진이고; (b) a DAPI stained photo of the nucleus, (c) a superposition of (a) and (b);
도 15는 심근 경색 쥐의 심근층에서 이식된 심장 줄기 세포의 위치를 보여주 는 심근조직의 고배율 현미경 사진으로서, 위쪽은 부착한 패치부분이며 아래로 내
7 2011/006463 려갈수록 심근 안쪽을 나타내어 (a)의 붉은색 형광은 Dil-표지 심장 줄기세포를 나 타내고, (b)의 파란색 형광은 DAPI로 표지된 핵을 나타내며, (c)는 (a)와 (b)를 중 첩시킨 사진이고; Figure 15 is a high magnification micrograph of the myocardial tissue showing the location of cardiac stem cells transplanted in the myocardial layer of myocardial infarction rat, the upper part of the patch attached to the lower 7 2011/006463 Increasingly, the inside of the myocardium is shown, red fluorescence of (a) represents Dil-labeled heart stem cells, blue fluorescence of (b) represents nuclei labeled with DAPI, and (c) (a) ) And (b) are overlapping pictures;
<5i> 도 16은 실험예 6에 따라 28일 후 얻어진 조직을 H&E로 염색한 사진으로서 <5i> FIG. 16 is a photograph obtained by H & E staining of a tissue obtained after 28 days according to Experimental Example 6.
(a) 심장 줄기세포가 시딩된 실시예 1의 패치를 이식한 사진, (b) 심장 줄기세포가 없는 비교예 1의 패치를 이식한 사진이고; (a) a photo of the implant of the patch of Example 1 seeded with heart stem cells, (b) a photo of the transplant of the patch of Comparative Example 1 without heart stem cells;
<52> 도 17은 실험예 6에 따라 28일 후 얻어진 조직의 조직학적 분석으로서 실시 예 1의 패치를 이식한 경우와 줄기세포가 없는 비교예 1의 패치를 이식한 경우의 17 is a histological analysis of tissue obtained after 28 days in accordance with Experimental Example 6 when the patch of Example 1 is implanted and the patch of Comparative Example 1 without stem cells is transplanted.
(a) 섬유화 면적 측정 결과, (b) 심장 두께 측정 결과이다. (a) Fibrous area measurement result, (b) Heart thickness measurement result.
<53> <53>
【발명의 실시를 위한 최선의 형태】 [Best form for implementation of the invention]
<54> 이하, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<55> <55>
<56> 본 발명은 손상된 조직의 재생용 세포 또는 약물이 지지체 내에 시딩되어 있 고, 상기 손상된 조직이 존재하는 장기에 직접 부착이 가능한, 생분해성 고분자 재 질의 섬유형 다공성 삼차원 지지체를 포함하여 구성되는 손상된 조직 재생용 패치 를 제공한다. The present invention comprises a fibrous porous three-dimensional scaffold of biodegradable polymer material which is seeded in a scaffold for regeneration of damaged tissue or a drug and can be directly attached to an organ in which the damaged tissue is present. Provide a patch for damaged tissue regeneration.
<57> <57>
<58> 본 발명의 손상된 조직 재생용 패치에 있어서, 상기 지지체 내에 시딩되어 있는 손상된 조직의 재생용 세포는 줄기세포인 것이 바람직하다. In the patch for damaged tissue regeneration of the present invention, it is preferable that the cells for regeneration of the damaged tissue seeded in the support are stem cells.
<59> 성체 줄기세포는 지방 유래 줄기세포, 제대혈 유래 줄기세포 및 골수 유래 줄기세포 등을 사용할 수 있다. 특히 손상된 심장조직의 재생을 위해 심장세포로 분화가 잘 되고 심장 재생 효과가 있으며, 심장 조직 내로 이동이 가능한 심장 줄 기세포를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명에서는 쥐 심장의 심근 줄기세포 를 이용하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 인간, 래트 (rat), 마우스 (mouse), 원승 이 등을 포함하는 모든 종류의 포유류 종에서 채취한 줄기 세포에 유사하게 적용된 다. As adult stem cells, adipose derived stem cells, umbilical cord blood derived stem cells, bone marrow derived stem cells, and the like can be used. In particular, for the regeneration of damaged heart tissue, it is preferable to use cardiac stem cells that are well differentiated into cardiac cells, have a cardiac regeneration effect, and are able to move into heart tissue. In addition, the present invention uses the myocardial stem cells of the mouse heart, but is not limited to these, similar to the stem cells collected from all kinds of mammalian species including humans, rats, mice, mice, etc. Is applied.
<60> <60>
<61> 줄기세포를 시딩한 패치를 손상된 조직에 이식하면, 줄기세포가 해당 조직의 세포로 분화됨을 확인할 수 있다. 특히 심장 줄기세포를 사용한 경우 심장 특이적 마커를 이용.하여 분화 가능하다. 이 마커들은 MHC myosin heavy chain), cTnl (cardiac troponin 1), cTnT( cardiac troponin T) , a -cardiac actin, a—
actinin 그리고 MLC2(myosin light chain) 등을 포함하며 이들만으로 제한되지는 않는다. 이런 세포의 표현형으로는 리듬감 있는 수축, 심장과 연관된 마커의 발현 으로 평가될 수 있다. When the seed seeded patch is implanted into the damaged tissue, it can be seen that the stem cells are differentiated into cells of the tissue. In particular, cardiac stem cells can be used to differentiate using cardiac specific markers. These markers include MHC myosin heavy chain, cTnl (cardiac troponin 1), cTnT (cardiac troponin T), a -cardiac actin, a— actinin and MLC2 (myosin light chain), but are not limited to these. Phenotypes of these cells can be assessed by rhythmic contractions and the expression of markers associated with the heart.
<62> <62>
<63> 또한, 본 발명의 손상된 조직 재생용 패치에 있어서, 손상 조직의 빠른 회복 을 위하여 패치내에 약물을 적용할 수 있다. 상기 약물은 조직 재생에 관여하는 유 전자, 줄기세포의 성능을 개선시키는 유전자또는 재생 단백질을 사용할 수 있다. In addition, in the patch for damaged tissue regeneration of the present invention, a drug may be applied in the patch for rapid recovery of the damaged tissue. The drug may use a gene or regenerative protein that improves the performance of genes and stem cells involved in tissue regeneration.
<64> <64>
<65> 특히, 상기 재생 단백질은 혈관 내피 성장 인자인 (VEGF)-A, VEGF-A, VEGF- In particular, the regenerative protein is VEGF-A, VEGF-A, VEGF-
B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E, 뉴로필린 , (FGF)-l, FGF-2 (bFGF) , FGF-3, FGF-4, FGF-5, FGF-6, 안지오포이에틴 1, 안지오포이에틴 2, 에리쓰로포이에틴, BMP- 2.BMP-4, BMP-7, TGF-베타 , IGF-1, 오스테오폰틴, 플레이오트로핀, 액티빈, 엔도 쎌린 -1으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 혈관 내피 성장 인자는 독립적으로 또는 서로 조합되 어 작용할 수 있는데, 조합 시 혈관신생인자는 상승적으로 작용하여 별도의 개개 인자의 효과의 총합보다 효과가 크다. B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E, Neuropilin, (FGF) -1, FGF-2 (bFGF), FGF-3, FGF-4, FGF-5, FGF-6, Angiopoietin 1, angiopoietin 2, erythropoietin, BMP-2, BMP-4, BMP-7, TGF-beta, IGF-1, osteopontin, iotropin, activin, endovirin -1 It is preferably one or more selected from the group consisting of, but is not necessarily limited thereto. Vascular endothelial growth factors may act independently or in combination with each other. In combination, angiogenesis factors act synergistically and are more effective than the sum of the effects of separate individual factors.
<66> 이와 같이 약물을 지지체 내에 시딩하여 약물 전달이 가능한 바, 조직 재생 효과를 극대화 시킬 수 있으며, 특히 재생 기간 동안 서서히 방출 시킴으로써 효과 를 높힐 수 있다. As described above, the drug is seeded in the support to allow drug delivery, thereby maximizing tissue regeneration effect, and in particular, by releasing it slowly during regeneration period, the effect can be enhanced.
<67> <67>
<68> 본 발명의 손상된 조직 재생용 패치는, 손상된 조직이 존재하여 세포전달이 요구되는 대부분의 장기에 직접 부착하여 조직 재생이 가능하며, 패치 형태로 부착 가능한 장기이면 어느 장기이든 가능하다. 특히 손상된 조직이 존재하는 심장 또는 간에 부착하여 손상된 조직을 재생시킬 수 있다. The damaged tissue regeneration patch of the present invention is capable of regenerating tissue by attaching directly to most organs in which damaged tissue is required for cell delivery, and may be any organ that can be attached in the form of a patch. In particular, the damaged tissue may be attached to the heart or liver where the damaged tissue is present to regenerate the damaged tissue.
<69> 예를 들어, 심장 줄기세포가 함유된 패치를 심장에 부착시킬 경우 심장 줄기 세포는 심근세포로 분화되며 이식 세포는 심근세포가 손상된 주변 심근경색 부위 등 주변 심장조직으로 이동하여 손상된 조직을 재생 가능하다. For example, when a patch containing cardiac stem cells is attached to the heart, the cardiac stem cells are differentiated into cardiomyocytes, and the transplanted cells move to surrounding cardiac tissues such as the peripheral myocardial infarction area where the cardiomyocytes are damaged to repair damaged tissue. It is renewable.
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<71> 본 발명의 손상된 조직 재생용 패치에 있어서, 생분해성 고분자 재질의 다 공성 삼차원 지지체는 가공성, 멸균성, 감염성의 점에서 가수분해에 의해 분해할 수 있는 합성 폴리머로 제조되는 것이 바람직하고, 특히 α 및 β-히드록시카르복 실산의 가수분해성 폴리머로 제조되는게 바람직하다.
9 2011/006463 이에, 상기 생분해성 고분자는 폴리락트산 (PLA), 폴리엘—락트산 (PLLA), 폴리 글리콜산 (PGA), 폴리 (D,L-락트산 -co-글리콜산) (poly(D,L-lactide-co-glycolide); PLGA), 폴리 (카프로락톤), 디올 /디애시드계 지방족 폴리에스테르, 폴리에스테르-아 미드 /폴리에스테르-우레탄 등의 생분해성 지방족 폴리에스테르, 폴리 (발레로락톤), 폴리 (하이드록시부티레이트) 및 폴리 (하이드록시 발러레이트)로 이루어진 군으로부 터 선택되는 1종 이상의 합성 고분자를 사용하는 것이 바람직하고, 분자량이 10만 내지 35만 kD의 폴리락트산 (PLA)을 사용하는 것이 더욱 바람직하고, 폴리엘-락트산 (PLLA)을 사용하는 것이 가장 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 손상된 조직 재생용 패치에 있어서, 다공성 삼차원 지지체는 전기 방사법을 이용하여 세미마이크로 〜 나노 사이의 직경을 갖는 섬유형태로 방사하여 제작할 수 있다. 방사된 형태는 섬유가 얽힌 그물 형태를 가지며, 적당한 공극을 함유한 삼차원 지지체를 제공한다. 공극의 크기와 분포는 세포 성장을 결정짓는 매 우 중요한 요소이며, 공극이 서로 연결된 (inter-connecting) 구조이어야 영양액이 지지체 내부까지 고르게 침투하여 세포가 잘 성장한다. In the damaged tissue regeneration patch of the present invention, the porous three-dimensional support of the biodegradable polymer material is preferably made of a synthetic polymer that can be decomposed by hydrolysis in terms of processability, sterility, and infectivity. It is particularly preferred to be made of hydrolyzable polymers of α and β-hydroxycarboxylic acids. 9 2011/006463 The biodegradable polymers are polylactic acid (PLA), polyel-lactic acid (PLLA), polyglycolic acid (PGA), poly (D, L-lactic acid-co-glycolic acid) (poly (D, L-lactide-co-glycolide); biodegradable aliphatic polyesters such as PLGA), poly (caprolactone), diol / diacid aliphatic polyester, polyester-amide / polyester-urethane, poly (valerolactone) ), At least one synthetic polymer selected from the group consisting of poly (hydroxybutyrate) and poly (hydroxy valerate), polylactic acid (PLA) having a molecular weight of 100,000 to 350,000 kD It is more preferable to use, and it is most preferred to use polyl-lactic acid (PLLA), but is not necessarily limited thereto. In the damaged tissue regeneration patch of the present invention, the porous three-dimensional support can be produced by spinning in the form of fibers having a diameter between semimicro and nano using an electrospinning method. The spun form has a mesh form in which fibers are entangled and provides a three-dimensional support containing suitable voids. The size and distribution of the pores is a very important factor in determining cell growth, and the pores must be inter-connected so that the nutrient solution penetrates evenly into the scaffold and the cells grow well.
상기 공극의 직경은 50 urn 이상 300 Ά 이하인 것이 바람직하며, 100 m 이 상인 것이 가장 바람직하다. 이는 세포의 침투, 영양분과 노폐물의 배출이 원활히 이뤄질 수 있는 크기로 이식된 세포의 성장을 돕고 이식후 혈관이 쉽게 자라 들어 올 수 있는 구조이다. 또한, 본 발명의 손상된 조직 재생용 패치에 있어서, 상기 다공성 삼차원 지 지체는 90 〜 99%의 공극률을 보유하여 3차원 지지체를 유지함으로써 조직 재생용 세포의 성장을 향상시키는 것이 바람직하다. The diameter of the voids is preferably 50 urn or more and 300 or less, most preferably 100 m or more. It is a structure that helps the growth of transplanted cells to the size that can easily penetrate the cells, discharge of nutrients and waste, and can easily grow blood vessels after transplantation. In addition, in the damaged tissue regeneration patch of the present invention, it is preferable that the porous three-dimensional retardation retains the porosity of 90 to 99% and maintains the three-dimensional support to improve the growth of cells for tissue regeneration.
이와 같은 손상된 조직 재생용 패치는, 손상된 조직이 있는 장기에 수술적인 방법으로 쉽게 부착이 가능하며, 심장 줄기세포의 경우 심근세포로 분화되어 허혈 부위의 혈관생성이 늘고 이식 조직에도 혈관이 생성된다. 또한, 이식세포가 주변 심장조직으로 이동하여 심근세포가 결여된 심근경색 부위의 조직 재생에 효과가 있 다. 본 발명의 손상된 조직 재생용 패치는 하기와 같은 제조방법에 의해 제조된 것을 사용할수 있다. Such a damaged tissue regeneration patch can be easily attached to the organ with the damaged tissue by a surgical method, cardiac stem cells are differentiated into cardiomyocytes, angiogenesis in the ischemic area is increased and blood vessels are formed in the transplanted tissue. In addition, the transplanted cells are moved to the surrounding heart tissue, which is effective in tissue regeneration of the myocardial infarction region lacking cardiomyocytes. Damaged tissue regeneration patch of the present invention can be used by the production method as described below.
생분해성 고분자를 단독 또는 흔합하여 유기용매에 용해시켜 방사액을 제조
10 P T/KR2011/006463 하는 단계 (단계 1); 상기 고분자 용액을 전기 방사기를 이용하여 방사함과 동시에 상기 유기용매를 휘발시켜 고분자 섬유를 두께가 50 이상 1 cm 이하인 삼차원 구조의 네트워크 형태의 패치로 형성시키는 단계 (단계 2); 및 상기 패치에 약물 또 는 세포를 시딩하는 단계 (단계 3). Biodegradable polymer alone or mixed to dissolve in organic solvent to prepare spinning solution 10 PT / KR2011 / 006463 (step 1); Spinning the polymer solution using an electrospinner and simultaneously evaporating the organic solvent to form a polymer fiber into a patch in the form of a network having a three-dimensional structure having a thickness of 50 to 1 cm or less (step 2); And seeding the drug or cells in the patch (step 3).
<82> <82>
<83> 상기 단계 1에서, 고분자 용액인 방사액을 제조하기 위해 사용되는 유기용매 로는 낮은 비등점을 갖는 휘발성 유기용매이기만 하면 어느 것이라도 사용가능하 며, 클로로포름, 디클로로메탄, 디메칠 포름 아미드, 디옥산, 아세톤, 테트라 하이 드로퓨란, 트리플루오르에낱, 1,1,1,3,3,3,-핵사플루오르 이소프필 프로판올을 사 용하는 것이 바람직하며, 디클로로 메탄을 사용하는 것이 바람직하다. In the step 1, any organic solvent used to prepare a spinning solution as a polymer solution may be used as long as it is a volatile organic solvent having a low boiling point. Chloroform, dichloromethane, dimethylformamide, di It is preferable to use oxane, acetone, tetrahydrofuran, trifluoroacetic acid, 1,1,1,3,3,3, -nucleofluoroisopropylpropyl, and it is preferable to use dichloromethane.
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<85> 상기 단계 2는, 상기 방사액을 전기방사기를 이용하여 섬유를 제조하는 단계 로서, 전기방사기를 이용한 방사 과정은 다음과 같다. 전압 발생장치에서 일정 전 류를 흘려서 노즐과 컬렉터 사이의 전기장을 형성후 방사액 저장소에 충전되 고분 자 용액을 전기장의 힘과 펌프의 압력에 의하여 방사한다. 전기 방사기의 조건은 방사거리 10 20 cm 이며 전압 10~20 kv, 방출속도 0.05~0.15 ml/min 이 바람직 하나 이에 제한되는 것은 아니다. In step 2, the spinning solution is manufactured using an electrospinner, and the spinning process using the electrospinner is as follows. A constant current flows from the voltage generator to form an electric field between the nozzle and the collector, which is then charged into the spinning reservoir, and the polymer solution is spun by the force of the electric field and the pressure of the pump. The condition of the electrospinner is a radiation distance of 10 20 cm, voltage 10 ~ 20 kv, release rate of 0.05 ~ 0.15 ml / min is preferably, but not limited to.
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<87> 고분자 용액 방사시 컬렉터 상에 집적될 때 용매가 전부 휘발되고, 정전기적 반발력이 작용하면서 섬유와 섬유사이가 붙지 않고 각각 분리된 형태로 집적되어 세미 마이크로 ~ 나노 크기의 다양한 직경을 갖는 섬유를 제조할 수 있고, 방사된 형태는 섬유가 얽힌 그물 형태로 적당한 공극을 함유하며 두께가 50 〜 : L cm 이 하인 삼차원 형상을 갖도록 제조할 수 있다. When the polymer solution is spun onto the collector when the solvent is volatilized, the solvent is volatilized, and the electrostatic repulsive force is applied, and the fibers do not adhere to each other. It can be produced, and the spun form can be produced to have a three-dimensional shape containing a suitable pore in the form of a mesh entangled fibers, the thickness is 50 ~: L cm or less.
<88> 또한, 방사에 영향을 미치는 온도 및 습도, 용액의 점도, 용매의 휘발성이 각 상호간에 최적의 조건을 갖추었을 때 각각의 섬유가 분리된 형태로 집적되어 그 자체만으로도 간단히 삼차원 지지체로 제조 가능하다. 특히 휘발성이 높은 디클로 로메탄과 용해도가 매우 낮은 아세톤의 공용매가 적당하다. 컬렉터에 집적된 네트 워크 형태의 패치를 떼어내어 적절한 물리적 방법으로 확장하여 공극을 크게 할 수 있다. In addition, when the temperature and humidity affecting the spinning, the viscosity of the solution, and the volatility of the solvent have optimal conditions, the fibers are separated and integrated into a separate three-dimensional support. It is possible. Particularly suitable are co-solvents of highly volatile dichloromethane and very low solubility acetone. Networked patches integrated in the collector can be removed and expanded in an appropriate physical way to increase the voids.
<89> <89>
<90> 또한, 상기 단계 2의 패치 형성단계에서 삼차원 구조의 네트워크 형태의 패 치는 배향성을 갖도톡 제조될 수 있다.
<91> 심장 근육은 방향성을 갖고 있고, 압력을 견뎌야 하기 때문에 일반적 인 스테 인레스스틸 판의 컬렉터 대신에 원통형 드럼의 컬렉터로 교체하고 회전 속도를In addition, in the patch forming step of step 2, a patch in the form of a network having a three-dimensional structure may be manufactured to have an orientation. Because the heart muscle is directional and has to withstand pressure, it is replaced by a collector of a cylindrical drum instead of a collector of a normal stainless steel plate and the rotational speed is reduced.
1000 rpm 이상으로 한다면 한 방향으로 배향된 네트워크 형 태의 패치 얻을 수 있 다 . If it is more than 1000 rpm, you can obtain a network-oriented patch in one direction.
<92> <92>
<93> 상기 단계 3은, 상기 단계 2의 패치에 약물 또는 세포를 시 딩하는 단계로서 사용 가능한 세포로는 조직 재생을 유도할 수 있는 줄기세포 , 분화유도 가능한 세 포 둥이 있으며 약물로는 조직 재생에 관여하는 유전자, 줄기세포의 성능을 개선시 키는 유전자, 재생 단백질 등이 있다 . In step 3, the cells usable as seeding the drug or cells in the patch of step 2 include stem cells capable of inducing tissue regeneration, and cells capable of differentiation. Genes involved in genes, genes that improve stem cell performance, and regenerative proteins.
<94> 상기 패치를 제조하는 과정에서 고분자 용액에 수상의 약물용액을 에멀견 방 법으로 혼합하고 흔합용액을 방사하여 적층시킴으로써 약물 함임 패치를 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 에멀젼 단계에서 생분해성 고분자 용액에 분산되는 약물은 당업계에서 알려져 있는 계면활성제 , 예를 들면 스판 80둥을 사용하여 생분해성 고 분자 용액에 치료학적 유효량으로 유화시켜 유중 수형 에멀견 형 태로 균일하게 분 산시킬 수 있다 . In the process of preparing the patch, a drug-impregnated patch may be prepared by mixing a drug solution of an aqueous phase with an emulsion method in a polymer solution, and spinning a laminating the mixed solution. The drug dispersed in the biodegradable polymer solution in the emulsion step according to the present invention is emulsified in a therapeutically effective amount in a biodegradable high molecular solution using a surfactant known in the art, for example, Span 80, in water-in-oil emulsion type Evenly distributed.
<95> 약물이 시딩 된 패치를 손상된 조직에 이식하고 수성환경에 노출되면 함유하 고 있는 단백질을 방출하게 된다. 방출 초기에는 패치로부터 확산되 어 방출 되고, 지지체 자체의 분해가 시작되면 그 손실된 틈으로부터 방출량이 증가된다 . 방출 속 도와 양상은 단백질의 농도, 유 /수 비율, 적용부위 등에 따라 다양하게 조절될 수 있다 . The drug implants the seeded patch into the damaged tissue and releases the protein it contains when exposed to the aqueous environment. At the beginning of the release, it diffuses out of the patch and releases, and as the support itself begins to disintegrate, the release increases from the missing gap. Release rates and modalities can be varied depending on protein concentration, flow / water ratio, and site of application.
<96> <96>
<97> 이와 같이 전기방사법으로 제조된 본 발명의 패치는 세포의 보유, 생육성 이 뛰어나고, 또한, 이 지지체를 이용해서 조직 유래의 세포 또는 전구세포를 인공환 경내 및 (또는) 생체내에서 배양함으로써, 생체이식 시에 염증성 세포의 침윤을 막 고, 주변조직과의 적합성 이 있는 생체 본래의 조직에 가까운 성질을 가지는 3차원 세포 결합체를 제작하는 것이 가능해진다 . Thus, the patch of the present invention prepared by the electrospinning method is excellent in cell retention and viability, and also cultures cells or progenitor cells derived from tissues in artificial environment and / or in vivo using this support. By doing so, it is possible to prevent invasion of inflammatory cells during biotransplantation and to produce three-dimensional cell conjugates having properties close to the original tissues that are compatible with surrounding tissues.
<98> <98>
<99> 또한, 본 발명의 손상된 조직 재생용 패치에 있어서 , 본 발명의 패치는 두께 를 적 절히 설정하고, 환부를 보층하기 위해 필요한 사이즈로 할 수 있다. 본 발명 의 패치 두께는 50 내지 1 cm인 것이 바람직하며 . 심장에 적용할 경우에는 1 내 지 3 mm의 두께인 것이 바람직하다. 상기 지지 체의 형상 및 면적에 대해서는 특별 히 한정은 없고, 허 혈부위를 덮기 위해 층분한 사이즈의 것을 제조할 수 있다 .
<ioo> 나아가, 종래 삼차원 지지체들의 경우 스폰지 형태로 제조되는 바 손상된 조 직에 부착시 원상태로 회복되는 성질로 인하여 부착력이 저하되었으나, 본 발명에 따른 패치는 다공성 삼차원 지지체각 섬유 형태인 바 손상된 부위에 대한 부착력이 우수하다. In addition, in the damaged tissue regeneration patch of the present invention, the patch of the present invention can be set to a size necessary for appropriately setting the thickness and complementing the affected area. The patch thickness of the present invention is preferably 50 to 1 cm. When applied to the heart, it is desirable to have a thickness of 1 to 3 mm. There is no particular limitation on the shape and area of the support, and it is possible to manufacture a sized layer to cover the ischemic area. <ioo> Further, in the case of the conventional three-dimensional support is made in the form of a sponge bar adhesion strength is reduced due to the property of restoring to the original state when attached to the damaged tissue, the patch according to the present invention is a porous three-dimensional support angle fiber form bar damaged site Excellent adhesion to
<101> <101>
【발명의 실시를 위한 형태】 [Form for implementation of invention]
<102> 이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예 는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are merely to illustrate the present invention, the content of the present invention is not limited to the following examples.
<103> <103>
<104> 실시예 1 : 줄기세포가 함유된 섬유형 다공성 삼차원 지지체 패치 제조 1 Example 1: Preparation of a fibrous porous three-dimensional support patch containing stem cells 1
<105> 1) 섬유형 다공성 삼차원 지지체 패치의 제조 1) Preparation of a fibrous porous three-dimensional support patch
<106> 폴리엘-락트산 (PLLA)를 디클로로메탄 /아세톤 (아세톤 부피비 10¾~40%ᅳ정확히 실험한 부피비 20%)의 용매에 녹여 고분자의 농도가 14~20% (정확히 실험한 농도 1 )가 되도록 용액을 제조하였다. <106> The polyl-lactic acid (PLLA) was dissolved in a solvent of dichloromethane / acetone (acetone volume ratio 10¾-40% 부피 volume ratio 20% accurately tested) and the polymer concentration was 14-20% (exactly tested concentration 1). The solution was prepared to make.
<107> Chungpa EMT사 (한국)에서 제조한 전기방사기인 DH High Voltage Generator ( 모델명 CPS-40K03VIT)를 이용하여, 0.06 ml/min의 용액 방출속도, 10 kv의 전압, 전기장의 거리는 15 cm 의 조건으로 전기방사 하였다. 스테인레스스틸 판 컬렉터 상에 섬유가 집적되기 전에 용매가 전부 휘발되도록 15~25 습도 10~40 %의 조건에서 전기방사법으로 섬유의 굵기가 직경 약 7μη! , 두께 약 300μηι의 섬유형 네트워크 형태의 패치를 제작하고, 이후 물리적 확장으로 공극을 확대하여 두께를 1 mm의 섬유형 다공성 삼차원 지지체를 이용한 패치를 제작하였다 (도 1). <107> Using a DH High Voltage Generator (model name CPS-40K03VIT), an electrospinner manufactured by Chungpa EMT (Korea), the solution discharge rate was 0.06 ml / min, the voltage was 10 kv, and the distance of the electric field was 15 cm. It was electrospun into. The thickness of the fiber is about 7μη in diameter by electrospinning under conditions of 15 ~ 25 humidity 10 ~ 40% so that all solvent is volatilized before the fiber is accumulated on the stainless steel plate collector. , A patch in the form of a fibrous network having a thickness of about 300 μηι was prepared, and then the pores were enlarged by physical expansion to prepare a patch using a fibrous porous three-dimensional support having a thickness of 1 mm (FIG. 1).
<108> <108>
<109> 2) 심장 줄기세포의 시딩 2) Seeding of Heart Stem Cells
<110> 제작한 섬유 다공성 삼차원 지지체 패치에 심장 줄기세포를 시딩하기 위하 여, 70% 에탄을로 소독한 후 버퍼로 세척과정을 거쳤다. 남아있는 수분을 모두 제 거한 후 ιχιο6~ιχιο8개 (본 실시예에서는 5X106을 사용)의 심장 줄기세포가 부유 된 배지를 지지체에 삽입 후 한 시간 이상 부착하였다. 이후 배지에서 37 ° C, 5% C02 조건에서 48시간 동안 배양하여 세포 부착을 안정화 시켰다. 세포는 둘베코 개 질 이글 배지 (Dulbecco's Modified Eagle's Medium)에 1% 페니실린, 10% 우태아 혈 청, 10 ng/mi 인간 EGF를 첨가하여 제조한 배지를 각각 사용하여 5 ) 탄산가스 농도 하에서 37 °C 포화 습도에서 배양하였다.
실시예 2 : 줄기세포가 함유된 섬유형 다공성 삼차원 지지체 패치 제조 2 컬렉터를 스테인레스스틸 판에서 원통형 드럼으로 교체하고 회전 속도를 2000 rpm으로하여 한 방향으로 배향된 섬유형 네트워크 형태의 패치를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 줄기세포가 함유된 다공성 삼차원 지 지체를 이용한 패치를 제작하였다 (도 2). 비교예 1 : 세포가 이식되지 않은 패치 In order to seed cardiac stem cells on the fabricated porous porous three-dimensional scaffold, 70% ethane was sterilized and washed with a buffer. After removing all the remaining water, ιχιο 6 ~ ιχιο 8 (5X10 6 in this example) was attached to the support medium for more than one hour after inserting the suspended media to the support. Thereafter, incubation for 48 hours at 37 ° C, 5% C02 conditions in the medium to stabilize the cell adhesion. Cells in Dulbecco's and 1% in the quality Eagle's medium (Dulbecco's Modified Eagle's Medium) penicillin and 10% fetal bovine serum, 10 ng / mi human EGF was added by using the prepared culture medium, respectively 5) 37 ° under a carbon dioxide concentration Incubated at C saturated humidity. Example 2 Preparation of a Fibrous Porous Three-Dimensional Support Patch Containing Stem Cells 2 A patch in the form of a fibrous network oriented in one direction was prepared by replacing the collector with a cylindrical drum in a stainless steel plate and rotating at 2000 rpm. Except for producing a patch using a porous three-dimensional support containing stem cells in the same manner as in Example 1 (Fig. 2). Comparative Example 1 Patch with No Cells Transplanted
실시예 1에서의 1)과 동일한 방법을 이용하여, 심장 줄기세포를 시딩하지 않 은 섬유형 다공성 삼차원 지지체를 이용한 패치를 사용하였다. 실험예 1 : 심장 줄기세포 부착 실험 Using the same method as in 1) in Example 1, a patch using a fibrous porous three-dimensional support that did not seed cardiac stem cells was used. Experimental Example 1 : Cardiac Stem Cell Attachment Experiment
48시간 동안 세포부착을 안정화시킨 상기 실시예 1 및 실시예 2의 섬유형 다 공성 삼차원 지지체를 이용한 패치의 세포 부착 여부를 관찰하기 위하여 다음과 같 은 실험을 수행하였다. In order to observe the cell adhesion of the patch using the fibrous porous three-dimensional support of Example 1 and Example 2 to stabilize the cell adhesion for 48 hours as follows.
부착되지 않은 세포를 세척하여 제거하고 2.5% 글루타르알데히드 용액으로 Unattached cells are washed away and removed with 2.5% glutaraldehyde solution.
20분간 고정하였다. 고정 후 시료는 7 , 80%, 90% 및 100% 에탄올로 순차적으로 각각 10분간 탈수시키고 완전히 진공 건조하였다. 이후 시료를 금으로 코팅하였다. 이를 시차 주사현미경으로 관찰한 결과를 도 3에 나타내었다. 제조된 지지체 에 세포가 잘 부착되어 있음을 알 수 있고, 실시예 2의 배향성을 갖는 지지체에 대 해서는 배향성을 갖는 섬유를 따라 세포의 배향을 확인 할 수 있었다 (도 3의 (b)). 또한, 세포가 고밀도로 시딩 되었음을 확인하기 위하여 48시간 동안 세포부 착을 안정화시킨 후, 실시예 2에서 얻어진 삼차원 지지체 -세포 집합체를 버퍼로 세 척하고 3/7% 포름알데히드 용액으로 하루 고정하였다. 파라핀 포메 후 4 iim 두께 의 슬라이드를 제작하고 H&E(Hematoxylin and Eosin) 염색하여 현미경으로 관찰 하 였다 (도 4). Fixed for 20 minutes. After fixation, the samples were dehydrated sequentially with 7, 80%, 90% and 100% ethanol for 10 minutes each and thoroughly vacuum dried. The sample was then coated with gold. The results of the observation with the differential scanning microscope are shown in FIG. 3. It can be seen that the cells adhered well to the prepared support, and for the support having the orientation of Example 2, the orientation of the cells along the fibers having the orientation was confirmed (FIG. 3 (b)). In addition, after stabilizing cell adhesion for 48 hours to confirm that cells were seeded at high density, the three-dimensional scaffold-cell aggregates obtained in Example 2 were washed with buffer and fixed with 3/7% formaldehyde solution for one day. After paraffin pome, slides of 4 iim thickness were prepared and stained with H & E (Hematoxylin and Eosin) and observed under a microscope (FIG. 4).
가로 절단면의 사진에서 세포가 고밀도로 시딩된 것을 확인 할 수 있고 (도 4 의 (a)), 단면의 사진에서는 세포가 외부에 뿐만 아니라 내부에도 고밀도로 존재함 을 알 수 있다 (도 4의 (b)). 이는 제조된 섬유형 다공성 삼차원 지지체를 이용한 패치의 경우 공극의 크기가 크기 때문에 줄기세포의 내부로의 침투가 수월하기 때 문이다.
<125> It can be seen that the cells are seeded at a high density in the photograph of the transverse section (FIG. 4 (a)), and in the photograph of the cross section, the cells are present at a high density as well as outside. b)). This is because the patch using the prepared fibrous porous three-dimensional support is easy to penetrate the inside of the stem cells because the size of the pores is large. <125>
<126> 실험예 2 : 체외 세포 증식 관찰 Experimental Example 2 Observation of In Vitro Cell Proliferation
<127> 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 줄기 세포가 시딩된 섬유형 다공성 삼차원 지지체를 이용한 패치를 증식배지 조성하에서 2주간 배양하면서 1일, 4일, 7일 및 14일 동안 정해진 날짜에 Cell Counting it-8 (CCK-8) 분석을 통하여 세포수를 측 정하였다 (도 5). 도 5에 나타낸 바와 같이, 랜덤하게 방사된 비배향성 패치 (실시예 1)와 배향성 패치 (실시예 2) 모두 세포증식능력이 뛰어남을 확인하였다. The stem cells prepared in Examples 1 and 2 were seeded using a fibrous porous three-dimensional scaffold seeded on a fixed date for 1 week, 4 days, 7 days, and 14 days while culturing for 2 weeks in a growth medium composition. Cell counts were measured by Cell Counting it-8 (CCK-8) analysis (FIG. 5). As shown in FIG. 5, both randomly radiated non-oriented patches (Example 1) and oriented patches (Example 2) were confirmed to have excellent cell proliferation ability.
<128> <128>
<129> 실험예 3 : 체외 세포 분화 관찰 Experimental Example 3 Observation of In Vitro Cell Differentiation
<130> 실시예 1에서 제조된 심장 줄기세포가 시딩된 패치를 증식배지 조성 및 심장 세포 분화배지 조성에서 체외에서 2주간 배양하였다. 이후 심장세포로 분화를 관찰 하기 위하여 파라핀으로 고정하고, 세로로 슬라이드를 제작하여 H&E로 염색하고 이 미지를 얻었다 (도 6). The patch seeded with the cardiac stem cells prepared in Example 1 was cultured in vitro for 2 weeks in the growth medium composition and cardiac cell differentiation medium composition. After fixing with paraffin to observe the differentiation into heart cells, the slides were made vertically and stained with H & E to obtain an image (FIG. 6).
<131> 특정 방향으로 세포의 배향성을 관찰 할 수 있었고, 해당 세포에서 심근세포 수축에 관여하는 근절 (sarcomere) 단백질인 α-사르코어 액티닌 ( α-sar comer ic actinin, aSA) , 미오신 중사슬 (myosin heavy chain, MHC) 및 트로포닌 -T(troponin- T, TnT)의 발현을 확인할 수 있었다. <131> Cell orientation was observed in a specific direction and α-sar comer ic actinin (aSA), a myosin heavy chain, a sarcomere protein involved in cardiomyocyte contraction in the cell. (myosin heavy chain (MHC) and troponin-T (troponin- T, TnT) expression could be confirmed.
<132> 분화배지에서 배양한 패치에서의 분화정도가 높았고, 증식배지에서 배양한 경우도 심근 세포로의 분화가 확인되었다. 이는 심장에 존재하는 줄기세포를 사용 함으로써 나타나는 결과라고 판단된다. The degree of differentiation in the patch cultured in the differentiation medium was high, and the differentiation into cardiomyocytes was also observed in the culture medium in the growth medium. This may be a result of using stem cells present in the heart.
<133> <133>
<134> 실험예 4: 정상 이식을 통한조직 융합 및 염증반웅 관찰 Experimental Example 4 Observation of Tissue Fusion and Inflammation by Normal Transplantation
<i35> Spr ague-Daw ley rats (8-9주)를 이소퓨란 (Isofurane)으로 마취하였다. 마취 된 쥐는 양압 호흡법 (ventilated under positive pressure)로 호흡을 유지하였다. 줄기세포가 시딩된 다공성 참차원 지지체를 이용한 패치의 안정성을 관찰하기 위하 여 정상 심장조직의 외심막 (epicardium) 표면에 실시예 1에서 제조된 패치를 이식 하고 4일후 평가를 진행하였다. H&E 염색 후 조직과의 융합 정도 및 염증 반응 정 도를 도 7에 나타내었다. <i35> Sprague-Daw ley rats (8-9 weeks) were anesthetized with isofurane. Anesthetized rats maintained breathing under ventilated under positive pressure. In order to observe the stability of the patch using a stem cell seeded porous true dimensional support, the patch prepared in Example 1 was implanted on the epicardium surface of normal heart tissue and evaluated 4 days later. The degree of fusion with tissues and the degree of inflammatory response after H & E staining are shown in FIG. 7.
<136> 도 7의 영역 P(Periphery)에서 원으로 표시된 부분은 혈관을 나타내는데, 이 로서 패치 내로 혈관의 성장이 이루어진 것을 알 수 있다. 즉, 패치와 심장조직의 융합이 잘 이루어진 것을 확인할 수 있다. 또한, 세포 분화와 관련하여 정상 심장 조직과 패치의 경계면 (도 7의 영역 I) 및 주변부 (도 7의 영역 P)에서 조직 형성이
관찰되므로 심근 세포와도 융합된 것을 관찰할 수 있다. In the region P (Periphery) of FIG. 7, the circled portion indicates blood vessels, and as a result, growth of blood vessels is formed in the patch. In other words, you can see that the fusion of the patch and the heart tissue is made well. In addition, with respect to cell differentiation, tissue formation at the interface between normal heart tissue and the patch (area I in FIG. 7) and at the periphery (area P in FIG. 7) As observed, fusion with cardiomyocytes can be observed.
<137> <137>
<138> 실험예 5 : 질병 모델에서 심장 줄기세포가 시딩된 다공성 삼차원 지지체를 이용한 패치 이식을 통한 심장 기능 개선 분석 1 Experimental Example 5 Analysis of Cardiac Function Improvement by Patch Transplantation Using a Porous Three-Dimensional Support Seeded with Heart Stem Cells in a Disease Model 1
<139> 1) 질병모델 (myocardial infraction, MI model) 제조 1) Manufacture of myocardial infraction (MI model)
<i40> Spr ague-Daw ley rats(8-9주)를 이소퓨란 (Isofurane)으로 마취하였다. 마취된 쥐는 양압 호흡법 (ventilated under positive pressure)으로 호흡을 유지하였다. 왼쪽 갈비뼈 두 번째와 세 번째 사이를 개흉술하였다. 심막을 잘라서 흉곽의 압력 에 의해 심장이 외부로 나오게 한 후 좌측 관상 동맥 (left coronary artery)을 7-0 플라스틱제 봉합사 (prolene)로 묶어 결찰하고 심근경색을 유도하였다. Spra ague-Daw ley rats (8-9 weeks) were anesthetized with isofurane. Anesthetized rats maintained breathing under ventilated under positive pressure. Thoracotomy was performed between the second and third left ribs. After the pericardium was cut out and the heart was pushed out by the pressure of the rib cage, the left coronary artery was ligated with 7-0 plastic prolene and ligated to induce myocardial infarction.
<i4i> 좌전하행지 (Left Anterior Descending, LAD) 결찰 (ligation)을 시행하고 허 혈부위의 생성을 확인 후, 바로 10x10 mm크기의 실시예 1의 줄기세포가 시딩된 패 치와 비교예 1의 세포가 시딩되지 않은 패치를 7-0 si lk로 각각 외심막 표면 (epicardial surface)의 경색이 유도된 심근부분 (infarcted myocardium zone)과 경 색 경계 부분 (infarction border zone) 에 부착하였다. 상처가 난 바로 직후 실시 예 1과 비교예 1의 패치는 좌심실 전벽 (anterior wall of left ventricle)에 이식 하였으며, 이식하고 14일 째 회생하고 심장 조직을 10% 버퍼 포름알데하이드 (buffered formaldehyde)로 고정하여 파라핀 섹션 (paraffin sections)하여 관찰하 였다. <i4i> After performing ligation of left anterior Descending (LAD) and confirming ischemic site generation, the patch of Example 1 of 10x10 mm sized stem cells and the patch of Comparative Example 1 Cells without seeding were attached to the infarcted myocardium zone and the infarction border zone with 7-0 silk, respectively, of the epicardium surface. Immediately after the wound, the patches of Example 1 and Comparative Example 1 were implanted into the anterior wall of the left ventricle, regenerated 14 days after implantation, and the cardiac tissue was fixed with 10% buffered formaldehyde. Observation was made by paraffin sections.
<142> 도 8의 (a)는 심근경색 부분에 실시예 1의 심장 줄기세포가 시딩된 패치를 이식한 직후의 사진을 나타내었고 (b)는 14일 후 조직사진을 나타내었다. (c)는 심 근경색 부분에 비교예 1의 줄기세포가 시딩되지 않은 패치를 이식한 직후의 사진을 나타내었고 (d)는 14일 후 조직사진을 나타내었다. (A) of FIG. 8 shows a photograph immediately after implanting the patch seeded with the cardiac stem cells of Example 1 in the myocardial infarction portion, and (b) shows a tissue photograph after 14 days. (c) shows a photograph immediately after implanting the patch without seeding the stem cells of Comparative Example 1 in the myocardial infarction portion and (d) shows the histological image after 14 days.
<143> <143>
<144> 2) 심장기능 개선 결과 분석 <144> 2) Analysis of cardiac function improvement results
<145> (1) 상기 1)에서 제조한 조직을 슬라이드로 제작하여 H&E(hematoxylin and eosin)로 염색하였다 (도 9). 관상동맥 결찰 (Coronary artery ligation) 14일 후 심 근 경색은 성공적으로 유도된 것을 확인하였으며 심근경색 결과 심근소실과 심장의 확장을 관찰할 수 있었다. (1) The tissue prepared in 1) was prepared as a slide and stained with H & E (hematoxylin and eosin) (FIG. 9). After 14 days of coronary artery ligation, myocardial infarction was successfully induced, and myocardial infarction and cardiac dilatation were observed.
<146> 도 9에 나타낸 바와 같이 실시예 1 및 비교예 1의 패치는 좌심실 전벽 (LV anterior wall)과 융합이 완벽히 이루어진 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1의 심 장 줄기세포가 시딩된 패치를 이식한 경우 (도 9의 (a)) 이식한 패치의 형태가 잘
16 2011/006463 유지되고, 심장의 좌심실 전벽 두께 (LV anterior wall thickness)는 세포 없는 패 치를 이식한 비교예 1의 심장보다 두꺼워져 있는 것을 확인할 수 있다. 또한 실시 예 1의 패치를 이식한 심장은 이후 좌심실 팽창 (LV dilatation)이 적었으며, 심근 의 재생 (하얀색 화살표 부위)이 저명하게 관찰되었다. As shown in FIG. 9, the patch of Example 1 and Comparative Example 1 was found to be completely fused with the LV anterior wall. In addition, when the implanted patch of the heart stem cells of Example 1 (Fig. 9 (a)) the shape of the transplanted patch is well 16 2011/006463 It can be seen that the LV anterior wall thickness of the heart is thicker than the heart of Comparative Example 1 implanted with a cellless patch. In addition, the heart implanted with the patch of Example 1 had less LV dilatation, and myocardial regeneration (white arrow) was prominent.
(2) 상기 1)에 따라 14일 후 심장 줄기세포가 시딩된 패치를 이식한 조직을 심근특이 항체로 염색하고 플루오레신 아이소티오사이아네이트 결합된 (fluorescein isothiocyanate-conjugated) 이차항체로 염색하였다. 이들은 심근세포 수축에 관여 하는 근절 (sarcomere) 단백질인 α-사르코어 엑티닌 ( a -sarcomer ic actinin, aSA) 과트로포닌 -T(troponin-T, TnT) 심근세포 마커를 나타낸다. (2) After 14 days, the tissue transplanted with the cardiac stem cell seeded patch was stained with myocardial antibody and stained with a fluorescein isothiocyanate-conjugated secondary antibody. . These represent a-sarcomer ic actinin (aSA) and troponin-T (TnT) cardiomyocyte markers, which are sarcomere proteins involved in cardiomyocyte contraction.
도 10 (a)는 aSA 면역 염색한 사진을 나타내었고 (b)는 DAPI로 표지된 모든 핵을 나타내었다. 도 10의 (c)는 (a) 와 (b)를 중첩시킨 결과로서 패치를 조직에 이식하고 14일 후 패치 내 줄기세포들이 aSA 심근세포로 분화한 것을 확인할 수 있 다. 또한, 도 11 (a)는 TnT면역 염색한 사진을 나타내었고 (b)는 DAPI로 표지된 모든 핵을 나타내었다. 도 n의 (c)는 (a) 와 (b)를 중첩시킨 결과로서 패치를 조 직에 이식하고 14일 후 패치 내 줄기세포들이 TnT 심근세포로 분화한 것을 확인할 수 있다. 10 (a) shows an aSA immunostained photograph and (b) shows all nuclei labeled with DAPI. 10 (c) shows that stem cells in the patch differentiated into aSA cardiomyocytes 14 days after the patch was implanted into the tissue as a result of overlapping (a) and (b). In addition, FIG. 11 (a) shows a TnT immunostained photograph and (b) shows all nuclei labeled with DAPI. (C) of FIG. N shows that stem cells in the patch differentiated into TnT cardiomyocytes 14 days after the patch was implanted into the tissue as a result of overlapping (a) and (b).
(3) 평활근 알파 액틴 (smooth muscle alpha actin, SMA)과 CD34 면역염색을 통해 이식 14일 후 실시예 1의 패치를 이식한 허헐 부위에서 혈관 생성이 증가한 것을 확인할 수 있다. (3) Smooth muscle alpha actin (SMA) and CD34 immunostaining showed that angiogenesis was increased in the hull region where the patch of Example 1 was transplanted 14 days after transplantation.
도 12 (a)는 SMA 면역 염색시킨 소동맥 /정맥 사진이고 (b)는 DAPI로 표지된 모든 핵을 나타내었다. 도 12의 (c)는 (a) 와 (b)를 중첩시킨 결과로 이식 조직인 패치 내에도 소동맥 /정맥이 성장하여 형성된 것을 확인할 수 있다. Figure 12 (a) is SMA immunostained small artery / vein picture and (b) shows all nuclei labeled with DAPI. 12 (c) shows that the small artery / vein grows in the patch as a result of overlapping (a) and (b).
또한, 도 13 (a)는 모세혈관을 CD34 면역 염색 시킨 것이고 (b)는 DAPI로 표 지된 모든 핵을 나타내었다. 도 13의 (c)는 (a) 와 (b)를 중첩시킨 결과로서 이식 조직인 패치 내에도 모세혈관이 성장하여 형성된 것을 확인할 수 있다. In addition, FIG. 13 (a) shows CD34 immunostaining of capillaries and (b) shows all nuclei labeled with DAPI. FIG. 13C shows that capillaries grow and grow in the patch as a transplant tissue as a result of superimposing (a) and (b).
(4) 이식 후 세포의 생존과 진행을 추적하기 위하여, 세포 수집 때 붉은색 형광 표지체인 Dil로 세포를 표지하였으며, 대략 106개의 세포를 패치에 이식하여
17 T/K 2011/006463 심장의 경색 부위에 이식하였다. 이식 후 줄기 세포의 생존 여부는 사후 Dil를 형 광 현미경을 통하여 측정하였다. 도 14및 15은 이식 14일 후 심근 경색 쥐의 심근 층에서 이식된 심장 줄기세포의 위치를 보여주는 일련의 현미경 사진이다.(4) To track the survival and progression of the cells after transplantation, cells were labeled with Dil, a red fluorescent marker at the time of cell collection, and approximately 10 6 cells were transplanted into patches. 17 T / K 2011/006463 implanted in the infarct of the heart. Survival of stem cells after transplantation was determined by post fluorescence microscopy. 14 and 15 are a series of micrographs showing the location of transplanted heart stem cells in the myocardial layer of myocardial infarction rat 14 days after transplantation.
<158> 도 14는 이식 14일 후 패치와 심장 조직의 전체적인 저배율 사진으로서 도 14 is a low magnification photograph of the patch and heart tissue 14 days after transplantation.
14의 (a)는 이식된 Dil-표지 심장 줄기세포가 붉은색 형광으로 나타낸 사진이며 14 (a) shows red fluorescence of transplanted Dil-labeled heart stem cells.
(b)는 핵의 DAPI 염색한 사진이다. (c)는 (a) 와 (b)를 중첩시킨 사진으로서 패치 내에 Dil 양성인 세포 집합체가 관찰된다. 이로서 즐기 세포가 장기간 패치 내에 생존해 있고 이들이 심근 안쪽으로 이동하는 것을 확인할 수 있다. (b) is a DAPI stained picture of the nucleus. (c) is a photograph in which (a) and (b) are superimposed and Dil positive cell aggregates are observed in the patch. This confirms that pleasant cells survive in the long-term patch and migrate into the myocardium.
<159> 또한, 도 15는 이식 14일 후 심근 경색 쥐의 심근층에서 이식된 심장 줄기 세포의 위치를 보여주는 심근조직의 고배율 현미경 사진으로서, 위쪽은 부착한 패 치부분이며 아래로 내려갈수록 심근 안쪽을 나타낸다. (a)의 붉은색 형광은 Dil-표 지 심장 줄기세포를 나타내고 (b)의 파란색 형광은 DAPI로 표지된 핵을 나타내며, 15 is a high magnification micrograph of the myocardial tissue showing the location of the heart stem cells transplanted in the myocardial layer of myocardial infarction rat 14 days after transplantation, the upper part of the patch attached and the lower down the inner myocardium Indicates. Red fluorescence in (a) represents Dil-labeled heart stem cells and blue fluorescence in (b) represents nuclei labeled with DAPI,
(c)는 (a)와 (b)를 중첩시킨 사진으로서, Dil로 표지된 줄기세포는 심근층 내부 부 위와 심근 세포가 결여된 심근 경색 부위에서도 발견된 것을 확인하여 이식 세포가 주변 심장 조직으로 이동하는 것을 확인하였다. (c) is a superimposition of (a) and (b). Stem cells labeled with Dil were also found in the myocardial infarction area where the myocardial layer and the myocardial cells were missing. It confirmed that it moved.
<160> <160>
<161> 실험예 6 : 질병 모델에서 심장 줄기세포가 시딩된 다공성 삼차원 지지체를 이용한 패치 이식을 통한 심장 기능 개선 분석 2 Experimental Example 6 Analysis of Cardiac Function Improvement by Patch Transplantation Using a Porous Three-Dimensional Support Seeded with Heart Stem Cells in a Disease Model 2
<162> 1) 질병모델 (myocardial infraction, MI mode 1 ) 제조 1) Preparation of disease model (myocardial infraction, MI mode 1)
<i63> 실시예 1과 비교예 1의 패치를 좌심실 전벽 (anterior wall of left ventricle)에 이식 후, 28일 째 회생한 것을 제외하고는 실험예 5의 1)과 동일하게 질병모델을 제조하였다. <i63> A disease model was prepared in the same manner as in Example 1, except that the patches of Example 1 and Comparative Example 1 were regenerated 28 days after implantation into the anterior wall of the left ventricle.
<164> <164>
<165> 2) 심장기능 개선 결과 분석 2) Analyzing the Cardiac Function Improvement Results
<166> (1) 상기 1)에서 제조한 조직을 슬라이드로 제작하여 H&E( hematoxylin and eosin)로 염색하였다 (도 16). 관상동맥 결찰 (Coronary artery ligation) 28일 후 심근 경색은 성공적으로 유도된 것을 확인하였으며 심근경색 결과 심근소실과 심장 의 확장을 관찰할 수 있었다. (1) The tissue prepared in 1) was prepared as a slide and stained with H & E (hematoxylin and eosin) (FIG. 16). After 28 days of coronary artery ligation, myocardial infarction was successfully induced, and myocardial infarction and cardiac dilatation were observed.
<167> 도 16에 나타낸 바와 같이 실시예 1의 심장 줄기세포가 시딩된 패치를 이식 한 경우 이식한 패치의 형태가 잘 유지되고, 심장의 좌심실 전벽 두께 (LV anterior wall thickness)는 세포 없는 패치를 이식한 비교예 1의 심장보다 두꺼워져 있는 것을 확인할 수 있다. 또한 실시예 1의 패치를 이식한 심장은 이후 좌심실 팽창 (LV
18 2011/006463 dilatation)이 적었으며, 심근의 재생 (화살표 부위)이 저명하게 관찰되었다 (도 16). As shown in FIG. 16, when the patch seeded with the heart stem cells of Example 1 was implanted, the shape of the transplanted patch was well maintained, and the LV anterior wall thickness of the heart was a cellless patch. It can be confirmed that it is thicker than the heart of Comparative Example 1 implanted. In addition, the heart implanted with the patch of Example 1 was then left ventricular dilatation (LV) 18 2011/006463 dilatation was low, and regeneration (arrow area) of myocardium was prominently observed (FIG. 16).
<168> <168>
<169> (2) 상기 1)에 따라 28일 후 실시예 1 및 비교예 1의 패치가 이식된 조직의 섬유화 면적 및 심장 두께를 측정하였다. 실시예 1의 심장 줄기세포가 시딩된 패치 를 이식한 경우 섬유화 면적 (fibrotic area)이 현저히 줄어든 것을 확인할 수 있다 (도 17의 (a)). 또한, 실시예 1의 심장 줄기세포가 시딩된 패치를 이식한 경우 좌 심실 전벽 두께 (LV anterior wall thickness)는 세포 없는 패치를 이식한 비교예 1 의 심장보다두꺼워져 있는 것을 확인할 수 있다 (도 17의 (b)).
(2) According to 1), the fibrosis area and the heart thickness of the tissues implanted with the patch of Example 1 and Comparative Example 1 were measured after 28 days. In the case of implanting the patch seeded with the cardiac stem cells of Example 1, it can be seen that the fibrotic area was significantly reduced (FIG. 17A). In addition, in the case of implanting the patch seeded with the heart stem cells of Example 1, LV anterior wall thickness can be confirmed to be thicker than the heart of Comparative Example 1 in which the cellless patch was implanted (FIG. 17). (B)).
Claims
【청구항 1】 [Claim 1]
손상된 조직의 재생용 세포 또는 약물이 지지체 내에 시딩되어 있고, 상기 손상된 조직이 존재하는 장기에 직접 부착이 가능한, 생분해성 고분자 재질의 섬유 형 다공성 삼차원 지지체를 포함하여 구성되는 손상된 조직 재생용 패치. A patch for regenerating damaged tissue, comprising a fibrous porous three-dimensional support made of biodegradable polymer material, in which cells or drugs for regeneration of damaged tissue are seeded in a support, and directly attached to an organ in which the damaged tissue is present.
【청구항 2] [Claim 2]
제 1항에 있어서, 상기 세포는 줄기세포인 것을 특징으로 하는 손상된 조직 재생용 패치. 2. The patch for damaged tissue regeneration according to claim 1, wherein the cells are stem cells.
【청구항 3] [Claim 3]
제 1항에 있어서, 상기 약물은 조직 재생에 관여하는 유전자, 줄기세포의 성 능을 개선시키는 유전자 또는 재생 단백질인 것을 특징으로 하는 손상된 조직 재생 용 패치. According to claim 1, wherein the drug is a damaged tissue regeneration patch, characterized in that the gene involved in tissue regeneration, a gene or a regenerative protein to improve the performance of stem cells.
【청구항 4] [Claim 4]
겨 13항에 있어서, 상기 재생 단백질은 혈관 내피 성장 인자인 (VEGF)-A, VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E, 뉴로필린, (FGF)-l, FGF-2 (bFGF), FGF- 3, FGF-4, FGF-5, FGF-6, 안지오포이에틴 1, 안지오포이에틴 2, 에리쓰로포이에틴, BMP-2.BMP-4, BMP-7, TGF-베타 , IGF-1, 오스테오폰틴, 플레이오트로핀, 액티빈, 엔도쎌린 -1으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 손상된 조직 재생용 패치. The method according to claim 13, wherein the regenerative protein is (VEGF) -A, VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E, neurophylline, (FGF) -1, FGF-2 (bFGF), FGF-3, FGF-4, FGF-5, FGF-6, Angiopoietin 1, Angiopoietin 2, Erythropoietin, BMP-2.BMP-4, BMP -7, TGF-beta, IGF-1, Osteopontin, Piotropin, Activin, Endorphin-1 is one or more selected from the group consisting of patches for damaged tissue regeneration.
【청구항 5】 [Claim 5]
제 1항에 있어서, 상기 장기는 조직 재생을 위한 세포전달이 요구되고 패치의 부착이 가능한 장기인 것을 특징으로 하는 손상된 조직 재생용 패치. According to claim 1, wherein the organ is damaged tissue regeneration patch, characterized in that the organ is required for cell delivery for tissue regeneration and the patch can be attached.
【청구항 6】 [Claim 6]
제 5항에 있어서, 상기 장기는 심장 또는 간인 것을 특징으로 하는 손상된 조 직 재생용 패치. The patch of claim 5, wherein the organ is a heart or liver.
【청구항 7】
제 1항에 있어서, 상기 생분해성 고분자는 폴리락트산 (PLA), 폴리글리콜산 (PGA), 폴리엘-락트산 (PLLA) , 폴리 (D,L-락트산 -co-글리콜산) (poly(D,L-lact ide-co- glycolide); PLGA) , 폴리 (카프로락톤), 디올 /디애시드계 지방족 폴리에스테르, 폴 리에스테르-아미드 /폴리에스테르-우레탄 등의 생분해성 지방족 폴리에스테르와 폴 리 (발레로락톤), 폴리 (하이드록시부티레이트) 및 폴리 (하이드록시 발러레이트)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 합성 고분자인 것을 특징으로 하는 손상 된 조직 재생용 패치. [Claim 7] The method of claim 1, wherein the biodegradable polymer is polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA), poly-lactic acid (PLLA), poly (D, L-lactic acid-co-glycolic acid) (poly (D, L-lact ide-coglycolide; PLGA), poly (caprolactone), diol / diacid based aliphatic polyester, polyester-amide / polyester-urethane such as biodegradable aliphatic polyester and poly (ballet) Rolactone), poly (hydroxybutyrate) and poly (hydroxy valerate) is at least one synthetic polymer selected from the group consisting of patches for damaged tissue regeneration.
【청구항 8】 [Claim 8]
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공성 삼차원 지지체는 공 극의 직경이 50 urn이상 300 ίΜ 이하인 것을 특징으로 하는 손상된 조직 재생용 패 치. The patch for damaged tissue regeneration according to any one of claims 1 to 7, wherein the porous three-dimensional support has a pore diameter of 50 urn or more and 300 ίΜ or less.
【청구항 9】 [Claim 9]
제 1항에 있어서, 상기 다공성 삼차원 지지체는 90~99%의 공극률을 보유하여 3차원 지지체를 유지함으로써 조직 재생용 세포의 성장을 향상시키는 것을 특징으 로 하는 손상된 조직 재생용 패치. The patch for damaged tissue regeneration of claim 1, wherein the porous three-dimensional support has a porosity of 90 to 99% to maintain growth of cells for tissue regeneration by maintaining the three-dimensional support.
【청구항 10】 [Claim 10]
제 1항에 있어서, 상기 섬유형 다공성 삼차원 지지체는 생분해성 고분자를 단 독 또는 흔합하여 유기용매에 용해시켜 방사액을 제조하는 단계 (단계 1); The method of claim 1, wherein the fibrous porous three-dimensional support is a step of preparing a spinning solution by alone or mixing the biodegradable polymer dissolved in an organic solvent (step 1);
상기 고분자 용액을 전기 방사기를 이용하여 방사함과 동시에 상기 유기용매 를 휘발시켜 고분자 섬유를 두께가 50 itmi 이상 1 cm 이하인 삼차원 구조의 네트워 크 형태의 패치로 형성시키는 단계 (단계 2); 및 Spinning the polymer solution using an electrospinner and simultaneously evaporating the organic solvent to form a polymer fiber into a patch having a three-dimensional network shape having a thickness of 50 to 1 cm or more (step 2); And
상기 패치에 약물 또는 세포를 시딩하는 단계 (단계 3)로 제조되는 것을 특징 으로 하는 손상된 조직 재생용 패치. Damaged tissue regeneration patch, characterized in that it is prepared by the step of seeding the drug or cells in the patch (step 3).
【청구항 11】 [Claim 11]
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패치는 두께가 50 im 이상 1 cm 이하인 것을 특징으로 하는 손상된 조직 재생용 패치.
The patch for damaged tissue regeneration according to any one of claims 1 to 10, wherein the patch has a thickness of 50 im or more and 1 cm or less.
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