WO2013137498A1 - 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 조직 재생용 칩 - Google Patents

천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 조직 재생용 칩 Download PDF

Info

Publication number
WO2013137498A1
WO2013137498A1 PCT/KR2012/001853 KR2012001853W WO2013137498A1 WO 2013137498 A1 WO2013137498 A1 WO 2013137498A1 KR 2012001853 W KR2012001853 W KR 2012001853W WO 2013137498 A1 WO2013137498 A1 WO 2013137498A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polymer
biodegradable synthetic
natural water
soluble polymer
derivatives
Prior art date
Application number
PCT/KR2012/001853
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
신정욱
Original Assignee
인제대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인제대학교 산학협력단 filed Critical 인제대학교 산학협력단
Publication of WO2013137498A1 publication Critical patent/WO2013137498A1/ko

Links

Images

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
    • A61L27/14—Macromolecular materials
    • 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
    • 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
    • A61L27/28—Materials for coating prostheses
    • A61L27/34—Macromolecular materials
    • 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
    • A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
    • 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
    • A61L27/58—Materials at least partially resorbable by the body
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/91—Polymers modified by chemical after-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • C08L101/16—Compositions of unspecified macromolecular compounds the macromolecular compounds being biodegradable

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a tissue regeneration chip comprising a biodegradable synthetic polymer surface-modified with a natural water-soluble polymer, and a chip for tissue regeneration comprising a biodegradable synthetic polymer surface-modified with a natural water-soluble polymer prepared thereby. .
  • Tissue engineering is a new field that emerged with the development of science. It is a multidisciplinary study that integrates basic concepts such as life science, engineering, medicine, and science and technology, and understands the correlation between structure and function of biological tissues. Furthermore, it aims to maintain, improve or restore the function of our body by making artificial tissue implantable in the body to replace or regenerate damaged tissues or organs with normal tissues.
  • tissue engineering techniques are summarized as follows. First, the necessary tissue is taken from the patient's body, the cells are separated from the tissue pieces, and the separated cells are grown in the required amount through culture. The proliferated cells are planted in a porous biodegradable polymer support, and the hybrid cell / polymer structures obtained by in vitro culture for a certain period of time are transplanted into the body again. Transplanted cells receive oxygen and nutrients by the diffusion of body fluid until new blood vessels form in most tissues or organs, but when blood vessels grow and enter the blood supply, they proliferate and differentiate to form new tissues and organs. The polymer support is decomposed and lost in the meantime.
  • the polymer support should have biodegradability that can be completely degraded in vivo after being maintained until the transplanted cells perform the desired functions and roles as tissues.
  • biodegradable synthetic polymers include polyglycolic acid (PGA), polylactic acid (PLA), polylactic acid-glycolic acid copolymer (PLGA), poly- ⁇ -caprolactone (PCL), polyamino acids, polyanhydrides, polyols Soester, copolymers thereof, and the like are known.
  • synthetic polymers are very useful materials in the field of tissue engineering, and can be easily synthesized, manufactured in various sizes and shapes, and chemical and physical properties can be adjusted according to the intended use.
  • any biodegradable polymers that release non-toxic degradation products can be used for tissue engineering, and polymers of this type are known to be suitable for preparing a matrix (matrix or scaffold).
  • Synthetic polymers most commonly used in tissue engineering are polyglycolic acid (PGA) and polylactic acid (PLA) and their copolymers, polylactic-glycolic acid (PLGA). The advantage of such synthetic polymers is that the processability is excellent and the biodegradation period can be adjusted.
  • a method for preparing a porous support using a biodegradable polymer has been developed.
  • a polymer solution containing a biodegradable polymer and an effervescent mixture is prepared, the polymer solution is poured into a silicon mold of a desired form, the solvent is evaporated, and the boiling method is carried out in parallel with the physical method under an effervescent medium.
  • a method for producing a polymer support having a single pore to be prepared by washing with ultra-pure water and drying is a method for producing a polymer support having a single pore to be prepared by washing with ultra-pure water and drying.
  • a salt leaching method and a phase separation method are used to prepare a solvent / non-solvent mixed solvent using a suitable solvent capable of dissolving the biodegradable polymer and a non-solvent that can only be mixed with the solvent without dissolving the biodegradable polymer, followed by biodegradation.
  • the polymer is dissolved in this mixed solvent, and the mixture is added to an effervescent mixture for porosity to prepare a polymer mixed solution, or the biodegradable polymer is dissolved in a suitable solvent, and then the mixture is effervescent to form a double pore. It is added to vary the size to prepare a polymer mixed solution.
  • the solvent is evaporated from the polymer mixed solution thus prepared in the same manner as above, followed by boiling (foaming) and drying to prepare a polymer support having double pores.
  • the porous polymer support prepared in this way has a high surface area and high porosity, easy to control pore size, and has a pore-open structure. In particular, it is possible to solve the pore clogging phenomenon on the surface, thereby making it easier to bring cells into the support. There is an inducible advantage.
  • natural materials such as collagen, chitosan, and chitin are used to replace synthetic polymers.
  • Materials used as natural polymers include collagen (types I, II, III, and IV), fibrin, chitosan, chitin, and the like, and since they are natural materials, they have relatively high affinity with cells.
  • collagen types I, II, III, and IV
  • fibrin fibrin
  • chitosan chitin
  • chitin and the like
  • such a natural polymer has a disadvantage in that the separation process in the tissue is very complicated, the processability is poor, and the physical property is weak, so that the application to the organ which requires a lot of power is problematic.
  • the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and includes a novel synthetic polymer, the surface is modified with a water-soluble natural polymer that can improve the stability in vivo, and improve the bioavailability while excellent processability It is an object of the present invention to provide a method for producing a bone tissue regeneration chip.
  • an object of the present invention is to provide a chip for tissue regeneration comprising a synthetic polymer whose surface produced by the above manufacturing method is modified with a water-soluble natural polymer.
  • the present invention to solve the above problems
  • tissue regeneration chip comprising a biodegradable synthetic polymer coated with a natural water-soluble polymer on the surface; Method of manufacturing a tissue regeneration chip comprising a biodegradable synthetic polymer surface-modified with a natural water-soluble polymer comprising a To provide.
  • the biodegradable synthetic polymer is hyaluronic acid (hyaluronic acid), alginic acid (alginic acid), pectin (pectin) , Carrageenan, chondroitin sulfate, dextran sulfate, chitosan, polylysine, collagen, gelatin, carboxymethyl chitin, fibrin, dextran, agarose (agarose), pullulan, polyacrylamide (PAAm), poly (N-isopropyl acrylamide-co-acrylic acid) (P (NIPAAm-co-AAc)), poly (N-isopropyl acrylamide- co-ethylmethacrylate) P (NIPAAm-co-EMA), polyvinylacetate / polyvinylalcohol (PVAc / PVA), poly (N-viny
  • the biodegradable polymer may have a weight average molecular weight of 5,000 to 2,000,000, more preferably 10,000 to 700,000 range, but is not necessarily limited thereto.
  • the water-soluble natural polymer is chitosan (chitosan), salts thereof and derivatives thereof; Dextran and its derivatives; Acacia gum; Tragacanthin; Hyaluronic acid, salts thereof and derivatives thereof; Pectin, its salts and derivatives thereof; Alginic acid, its salts and derivatives thereof; Agar; Galactomannans, salts thereof and derivatives thereof; Xanthan, salts thereof and derivatives thereof; Beta-cyclodextrin, its salts and derivatives thereof; And amylose (water soluble starch), salts thereof and derivatives thereof.
  • chitosan chitosan
  • Dextran and its derivatives Acacia gum
  • Tragacanthin Hyaluronic acid
  • Pectin its salts and derivatives thereof
  • Alginic acid its salts and derivatives thereof
  • Agar Galactomannans, salts thereof and derivatives thereof
  • Xanthan salts thereof and derivatives thereof
  • chitosan is preferable as the natural water-soluble polymer.
  • Chitosan is a generic term for deacetylation of chitin, which is made from shrimp or crab shells. It is the second most common natural polymer material in the world after cellulose. The biocompatibility, antimicrobial, As the function of biodegradability and metal ion adsorption capacity is revealed, it has been applied to high technology fields such as fiber polymer industry, medical engineering, pharmaceutical agriculture and forestry, and research on this is being actively conducted. It has the advantage of guaranteeing stability because there is little foreign body reaction in the inside and there is no toxicity of decomposition products during biodegradation.
  • the biodegradable synthetic polymer coated with a natural water-soluble polymer on the surface in an aqueous solution 12 It is characterized in that it is carried out by soaking for 48 hours to dissolve the natural water-soluble polymer attached to the surface of the biopolymer.
  • the water-soluble natural polymer may be applied to the biodegradable synthetic polymer in a variety of ways. These application methods include spraying, electrostatic spraying, spin casting, dipping, painting, dripping, brushing, impregnation, inflow, exposure, pouring, rolling, curtaining, wiping, printing , Pipetting, ink-jet printing, and the like.
  • the present invention also relates to tissue regeneration comprising a biodegradable synthetic polymer surface-modified with a natural water-soluble polymer prepared by a method for producing a tissue regeneration chip comprising a biodegradable synthetic polymer surface-modified with a natural water-soluble polymer of the present invention.
  • tissue regeneration chip comprising a biodegradable synthetic polymer surface-modified with a natural water-soluble polymer of the present invention.
  • the tissue regeneration chip comprising the biodegradable synthetic polymer surface-modified with the natural water-soluble polymer of the present invention is dissolved in the process of immersing the natural water-soluble polymer applied to the surface in an aqueous solution to make the surface of the tissue regeneration chip porous Cells are evenly distributed in the chip for regeneration, adhesion and growth are achieved, and not only the surface-modified biodegradable synthetic polymer can be simply modified, but also because the biodegradable synthetic polymer is used, the processability is high, and the physical properties are high. It is also possible to apply to organs that require.
  • FIG. 1 is a view showing a state before immersion in distilled water after spraying chitosan powder on the surface of polylactic acid according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a state of measuring the state of the surface after immersing and dissolving polylactic acid on the surface in distilled water according to an embodiment of the present invention.
  • a polylactic acid (PLA) chip having a weight average molecular weight of about 130,000 was prepared and melted without adding an organic solvent at 200 ° C. on a hot plate. After the molten polymer was made into a thin membrane form, the chitosan powder was sprayed onto the surface before the molten polymer solidified, so that the chitosan was included in the polylactic acid. After the polylactic acid (PLA) solidified, it was immersed in distilled water for 24 hours to dissolve chitosan contained in the polylactic acid.
  • Figure 1 is a view showing a state before spraying chitosan powder on the surface of polylactic acid before immersion in distilled water
  • Figure 2 is a SEM of ⁇ 350 ratio of the state of the surface after immersed in distilled water to dissolve the polylactic acid on the surface It is a figure which shows the result measured with a photograph.
  • chitosan is distributed on the surface before being immersed in distilled water, and after dipping in distilled water for 24 hours, chitosan on the surface is melted to form various types of pores on the surface. Although some chitosan is present, it can be seen that no change due to chitosan appears on the surface after distilled water immersion.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

본 발명은 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩에 관한 것이다. 본 발명의 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩은 표면에 도포된 천연 수용성 고분자가 수용액 중에 침지시키는 과정에서 용해되어 조직 재생용 칩의 표면을 다공성으로 만들기 때문에 조직 재생용 칩 내에 세포가 고루 분산되어 점착 및 성장이 이루어지며, 이미 제조된 생분해성 합성 고분자를 간단히 표면개질할 수 있을 뿐만 아니라, 생분해성 합성 고분자를 사용하기 때문에 가공성이 높고, 물성이 강해서 많은 힘을 요구하는 장기에의 응용도 가능하다.

Description

천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 조직 재생용 칩
본 발명은 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩에 관한 것이다.
조직 공학(tissue engineering)이란 과학의 발달과 함께 등장한 새로운 분야로서 생명과학, 공학, 의학 등의 기본개념과 과학기술을 통합 응용하는 다학제간 학문으로 생체조직의 구조와 기능 사이의 상관 관계를 이해하고 더 나아가 손상된 조직이나 장기를 정상적인 조직으로 대체하거나 재생시키기 위해 체내에 이식가능한 인공조직을 만들어 우리 몸의 기능을 유지, 향상 또는 복원하는 것을 목적으로 한다.
대표적인 조직공학 기법을 요약하면 다음과 같다. 우선, 환자의 몸에서 필요한 조직을 채취하고 그 조직편으로부터 세포를 분리한 후 분리된 세포를 배양을 통해 필요한 양만큼 증식시킨다. 증식된 세포를 다공성 생분해 고분자 지지체에 심어 일정기간 동안 체외 배양하여 얻어지는 하이브리드형 세포/고분자 구조물을 다시 체내에 이식한다. 이식된 세포들은 대부분의 조직이나 장기에서 신생 혈관이 형성될 때까지는 체액의 확산에 의해 산소와 영양분을 공급받다가 체내에 혈관이 자라서 들어와 혈액의 공급이 이루어지면 증식, 분화하여 새로운 조직 및 장기를 형성하게 되고 고분자 지지체는 그동안 분해되어 없어지게 된다.
이때, 고분자 지지체는 이식된 세포가 조직으로서 목적하는 기능과 역할을 충분히 수행할 때까지 유지된 후 생체 내에서 완전히 분해되어 없어질 수 있는 생분해성을 지녀야 한다. 이러한 생분해성 합성 고분자로 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산(PLA), 폴리락트산-글리콜산 공중합체(PLGA), 폴리-ε-카프로락톤(PCL), 폴리아미노산, 폴리안하이드라이드, 폴리오르쏘에스테르 및 이들의 공중합체 등이 알려져 있다. 그러나, 현재까지는 PGA, PLA, PLGA 등만이 미국 식품의약청(FDA)으로부터 인체에 사용가능한 생분해성 고분자로 승인되어 인체 조직의 체내 재생을 위한 다공성 고분자 지지체의 재료로 사용되고 있다.
일반적으로, 합성 고분자는 조직공학 분야에서 매우 유용한 재료로서 합성이 손쉽게 가능하고, 여러 가지 크기나 모양으로 제작이 가능하며, 화학적, 물리적 성질을 사용 용도에 맞게 조절할 수 있다. 이론적으로는 비독성 분해산물을 방출하는 어떠한 생분해성 고분자들이 조직공학에 사용될 수 있으며, 이러한 용도의 고분자들 중 폴리에스터 계통의 고분자들이 담체(matrix 혹은 scaffold)제작에 적합한 것으로 알려져 있다. 현재 조직공학에서 가장 많이 사용되는 합성 고분자는 폴리글리콜산(PGA)과 폴리락트산(PLA) 그리고 이들의 공중합체인 폴리락트-글리콜산(PLGA)이다. 이러한 합성고분자의 장점은 가공성이 우수하고 생분해기간을 조절할 수 있다는 장점이 있다.
하지만, 합성고분자는 세포와의 친화력이 떨어지는 단점으로 여러 가지 개질방법이 선행되어지고 있다. 또한, 합성고분자의 경우, 합성고분자 대부분의 표면 성질이 소수성 표면을 가지고 있기 때문에 세포현탁액이 담체 내로 스며들어가는 것을 방해하여 세포 파종시 가장 문제가 되는 요인으로 작용한다. 이는 세포가 골 조직 재생용 칩 내에 고루 분산되어 점착 및 성장이 이루어지기 어렵기 때문이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 생분해성 고분자를 이용하여 다공성 지지체를 제조하기 위한 방법이 개발되고 있다. 이러한 방법으로는, 생분해성 고분자와 비등성 혼합물을 함유하는 고분자 용액을 제조하여 원하는 형태의 실리콘 틀에 고분자 용액을 붓고 용매를 증발시킨 후, 비등성 매질 하에서 물리적인 방법을 병행하여 비등(발포)하고 초순도의 물로 세척한 후 건조하여 제조하는 단일 기공을 갖는 고분자 지지체를 제조하는 방법이 있다. 또한, 염 침출법과 상 분리법을 병행한 방법은 먼저 생분해성 고분자를 녹일 수 있는 적당한 용매와 고분자는 녹이지 않고 상기 용매와만 섞일 수 있는 비용매를 사용하여 용매/비용매 혼합용매를 만든 다음 생분해성 고분자를 이 혼합용매에 용해시키고, 여기에 다공성 생성을 위한 비등성 혼합물을 첨가하여 고분자 혼합용액을 제조하거나, 또는 생분해성 고분자를 적당한 용매에 용해시킨 다음 여기에 이중기공 생성을 위한 비등성 혼합물을 크기를 달리하여 첨가하여 고분자 혼합용액을 제조한다.
이와 같이 제조된 고분자 혼합용액으로부터 상기와 동일한 방법으로 용매를 증발시킨 다음 비등(발포)하고 건조하여 이중기공을 갖는 고분자 지지체를 제조할 수 있다. 이러한 방법으로 제조되는 다공성 고분자 지지체는 표면적과 다공도가 높고 기공 크기의 조절이 용이할 뿐만 아니라 기공간 열린(open) 구조를 가지며, 특히 표면의 기공 막힘 현상을 해결할 수 있어 보다 쉽게 세포를 지지체 내부로 유도할 수 있는 장점이 있다.
또한, 최근에 고분자의 표면개질을 통해서 뼈세포 점착성을 증가시키는 다양한 방법들이 시도되고 있다. 대표적으로 합성 고분자의 표면을 개질하기 위해서 에탄올에 합성 고분자 담체를 미리 적신 후에 물로 치환하는 방법[A. G. Mikos, M. D. Lyman, L. E. Freed, and R. Langer, Biomaterials, 15, 55 (1994)]과 담체를 NaOH 용액으로 처리하여 표면개질하는 방법[J. Gao, L. Niklason, and R. Langer, J. Biomed. Mater. Res., 42, 417 (1998)], 염소산 혼합용액으로 처리하는 방법[S. J. Lee, G. Khang, Y. M. Lee, and H. B. Lee, J. Biomater. Sci. Polymer Edn., 13, 197 (2002)], 파이브로넥틴(fibronectin)으로 고분자 표면을 코팅하는 방법[S. Filho etc., Meterials Science and Engineering C 24: 637, 2004], 케라틴에 의해 칼슘과 인을 형성시킨 후 하이드록시아파타이트를 형성시키는 방법[K. Yamauchi etc., Biomaterials 26: 297, 2005], 하이드록시아파타이트 결정과 콜라겐을 혼합하여 복합체를 제조하는 방법[S. Itoh etc., Journal of Biomedical Material Research 54: 445, 2001] 등 많은 물리화학적 표면개질 방법 등이 사용되어졌으나, 이는 담체의 물성을 저하시키거나 잔존 용매의 독성이 문제점으로 지적되고 있다.
이러한 문제점 때문에 합성고분자를 대체하기 위해 천연재료인 콜라겐이나 키토산, 키틴과 같은 재료들이 사용이 되고 있다. 천연고분자로 사용되는 재료에는 콜라겐 (I, II, III, IV 형)과 피브린, 키토산, 키틴 등과 같은 것이 있으며 이는 천연재료이기 때문에 비교적 세포와의 친화력이 우수하다. 하지만, 이러한 천연 고분자의 경우 조직에서 분리 공정이 매우 복잡하고 가공성이 떨어지며 물성이 약해서 많은 힘을 요구하는 장기로의 응용에는 문제점이 있다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가공성이 우수하면서도 생체 내에서의 안정성을 향상시키고, 생체이용률을 개선할 수 있는 표면이 수용성 천연 고분자로 개질된 신규한 합성 고분자를 포함하는 골 조직 재생용 칩의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 제조 방법에 의하여 제조된 표면이 수용성 천연 고분자로 개질된 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여
생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩을 제조하는 단계;
상기 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 표면에 천연 수용성 고분자를 도포하는 단계;및
상기 표면에 천연 수용성 고분자가 도포된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩을 표면 개질시키는 단계;를 포함하는 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 제조 방법에 있어서, 상기 생분해성 합성 고분자는 히알루론산(hyaluronic acid), 알긴산(alginic acid), 펙틴(pectin), 카라기난(carrageenan), 콘드로이틴 설페이트(chondroitin sulfate), 덱스트란 설페이트(dextran sulfate), 키토산, 폴리리신(polylysine), 콜라겐, 젤라틴, 카르복시메틸 키틴, 피브린(fibrin), 덱스트란(dextran), 아가로스(agarose), 플루란(pullulan), 폴리아크릴아마이드(PAAm), 폴리(N-이소프로필 아크릴아마이드-co-아크릴산)(P(NIPAAm-co-AAc)), 폴리(N-이소프로필 아크릴아마이드-co-에틸메타크릴레이트)P(NIPAAm-co-EMA), 폴리비닐아세테이트/폴리비닐알콜(PVAc/PVA), 폴리(N-비닐 피롤리돈)(PVP), 폴리(메틸메타크릴레이트-co-하이드록시에틸 메타크릴레이트)(P(MMA-co-HEMA)), 폴리(폴리에틸렌글리콜-co-펩타이드(P(PEG-co-peptide)), 알지네이트-g-(폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드)(alginate-g-(PEOPPO-PEO)), 폴리(폴리라틱산-co-글리콜릭산)-co-세린)(P(PLGA-co-serine)),콜라겐-아크릴레이트(collagenacrylate), 알지네이트-아크릴레이트(alginate-acrylate), 폴리(하이드록시프로필 메타크릴아마이드-g-펩타이드)(P(HPMA-g-peptide)), 폴리(하이드록시에틸메타크릴레이트/메트리겔)(P(HEMA/Matrigel)), 히알루론산-g-N-이소프로필아크릴아마이드(HA-g-NIPAAm), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드 공중합체(PEO-PPO, Pluronic series), 폴리에틸렌옥사이드-폴리락틱산 공중합체(PEO-PLA), 폴리에틸렌옥사이드-폴리락틱글리콜산 공중합체(PEO-PLGA), 폴리에틸렌옥사이드-폴리카프로락톤 공중합체(PEO-PCL), 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르류 (polyoxyethylene alkyl ethers, Brij Series), 폴리옥시에틸렌 케스터 오일 유도체류(polyoxyethylene castor oil derivatives, Cremophores), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스터류(polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, Tween Series), 및 폴리옥시에틸렌 스테아레이트류(polyoxyethylene stearates)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다.
그 중에서도 미국 식품의약청(FDA)으로부터 인체에 사용가능한 생분해성 고분자로 승인된 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산-글리콜산(PLGA) 공중합체 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 상기 생분해성 고분자는 중량평균 분자량이 5,000 내지 2,000,000, 보다 바람직하게는 10,000 내지 700,000 범위인 것을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 제조 방법에 있어서, 상기 수용성 천연 고분자는 키토산(chitosan), 그 염 및 그 유도체; 덱스트란(Dextran) 및 그 유도체; 아카시아 검(Acacia gum); 트라가칸친(Tragacanthin); 히알루론 산(Hyaluronic acid), 그 염 및 그 유도체; 펙틴(Pectin), 그 염 및 그 유도체; 알긴산(Alginic acid), 그 염 및 그 유도체; 아가(Agar); 갈락토만난(Galactomannans), 그 염 및 그 유도체; 잔탄(Xanthan), 그 염 및 그 유도체; 베타-사이클로덱스트린(Beta-Cyclodextrin), 그 염 및 그 유도체; 및 아밀로즈(Amylose, 수용성 전분), 그 염 및 그 유도체로 이루어진 군 중에서 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 천연 수용성 고분자로는 키토산이 바람직하다. 키토산이란, 새우 또는 게의 껍질로부터 제조되는 키틴의 탈아세틸화(deacetylation)물의 총칭이며, 지구상에서 셀룰로오스 다음으로 많이 존재하는 천연 고분자 재료로 최근에는 키틴과 키토산이 가지고 있는 생체적합성, 항미생물성, 생분해성 및 금속이온 흡착능의 기능이 밝혀짐에 따라, 섬유고분자 산업, 의공학, 의약 농·임업을 비롯한 첨단기술 분야에서 응용되기 시작했고 이에 대한 연구도 활발히 진행되고 있으며, 특히, 생체유래 고분자는 인체내에서 이물반응이 적고 생분해시 분해산물의 독성이 없어서 안정성을 보장할수 있는 장점이 있다.
본 발명의 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 제조 방법에 있어서, 상기 표면 개질시키는 단계에서는 상기 표면에 천연 수용성 고분자가 도포된 생분해성 합성 고분자를 수용액에 12 ~ 48 시간동안 침지하여 상기 생체고분자 표면에 부착된 천연 수용성 고분자를 용해시키는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 수용성 천연 고분자는 다양한 방법으로 생분해성 합성 고분자에 도포될 수 있다. 이러한 도포 방법은 분무(spraying), 정전 분무, 스핀 캐스팅, 딥핑, 페인팅, 드립핑, 브러슁, 함침, 유입, 노출, 주입(pouring), 롤링, 커튼닝(curtaining), 와이핑(wiping), 프린팅, 피펫팅(pipetting), 잉크-젯 프린팅 등을 포함한다.
프린팅 기반 방법이 사용자가 성형 폼의 단지 일부에 입자를 지닌 유체를 도포하고자 할 경우에 적합하게 고려되어 짐에도 불구하고 분무가 특히 적합하게 고려된다.
본 발명은 또한, 본 발명의 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 제조 방법에 의하여 제조된 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩을 제공한다.
본 발명의 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩은 표면에 도포된 천연 수용성 고분자가 수용액 중에 침지시키는 과정에서 용해되어 조직 재생용 칩의 표면을 다공성으로 만들기 때문에 조직 재생용 칩 내에 세포가 고루 분산되어 점착 및 성장이 이루어지며, 이미 제조된 생분해성 합성 고분자를 간단히 표면개질할 수 있을 뿐만 아니라, 생분해성 합성 고분자를 사용하기 때문에 가공성이 높고, 물성이 강해서 많은 힘을 요구하는 장기에의 응용도 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의하여 폴리락트산의 표면에 키토산 파우더를 분무시킨 후 증류수에 침지시키기 전 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의하여 표면의 폴리락트산을 증류수에 침지시켜 용해시키고 난 후의 표면의 상태를 측정한 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1:
중량 평균 분자량이 약 130,000인 폴리락트산(polylactic acid; PLA) 칩을 준비하고, hot 플레이트에서 200℃ 로 유기 용매를 첨가하지 않은 상태로 용융시켰다. 용융된 폴리머를 얇을 멤브레인 형태로 만든 후, 용융된 폴리머가 응고되기 전에 키토산 파우더를 표면에 분무시켜서, 상기 폴리락트산에 상기 키토산이 포함되도록 하였다. 상기 폴리락트산(polylactic acid; PLA)가 응고된 후, 증류수에 24시간 침지시켜 상기 폴리락트산에 포함된 키토산을 용해시켰다.
폴리락트산(polylactic acid; PLA) 칩 표면에 키토산 파우더를 분무시키지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일하게 하고 비교예로 하였다.
도 1은 폴리락트산의 표면에 키토산 파우더를 분무시킨 후 증류수에 침지시키기 전 상태를 나타내는 도면이고, 도 2는 증류수에 침지시켜 표면의 폴리락트산을 용해시키고 난 후의 표면의 상태를 × 350 비율로 SEM 사진으로 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
실시예에 있어서 증류수에 침지시키기 전에는 표면에 키토산이 분포하며, 증류수에 24시간 침지시킨 후에는 표면의 키토산이 용융되어 표면에 여러 가지 형태의 기공이 형성되는데 비해, 비교예의 경우 증류수 침지전 표면에 일부 키토산이 존재하지만, 증류수 침지 후에는 표면에 키토산으로 인한 어떠한 변화도 나타나지 않는 것을 확인할 수 있다.

Claims (6)

  1. 생분해성 합성 고분자를 제조하는 단계;
    상기 생분해성 합성 고분자의 표면에 천연 수용성 고분자를 도포하는 단계;및
    상기 표면에 천연 수용성 고분자가 도포된 생분해성 합성 고분자를 표면 개질시키는 단계;를 포함하는 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 생분해성 합성 고분자는 히알루론산(hyaluronic acid), 알긴산(alginic acid), 펙틴(pectin), 카라기난(carrageenan), 콘드로이틴 설페이트(chondroitin sulfate), 덱스트란 설페이트(dextran sulfate), 키토산, 폴리리신(polylysine), 콜라겐, 젤라틴, 카르복시메틸 키틴, 피브린(fibrin), 덱스트란(dextran), 아가로스(agarose), 플루란(pullulan), 폴리아크릴아마이드(PAAm), 폴리(N-이소프로필 아크릴아마이드-co-아크릴산)(P(NIPAAm-co-AAc)), 폴리(N-이소프로필 아크릴아마이드-co-에틸메타크릴레이트)P(NIPAAm-co-EMA), 폴리비닐아세테이트/폴리비닐알콜(PVAc/PVA), 폴리(N-비닐 피롤리돈)(PVP), 폴리(메틸메타크릴레이트-co-하이드록시에틸 메타크릴레이트)(P(MMA-co-HEMA)), 폴리(폴리에틸렌글리콜-co-펩타이드(P(PEG-copeptide)), 알지네이트-g-(폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드)(alginate-g-(PEOPPO-PEO)), 폴리(폴리라틱산-co-글리콜릭산)-co-세린)(P(PLGA-co-serine)), 콜라겐-아크릴레이트(collagenacrylate), 알지네이트-아크릴레이트(alginate-acrylate), 폴리(하이드록시프로필 메타크릴아마이드-g-펩타이드)(P(HPMA-g-peptide)), 폴리(하이드록시에틸메타크릴레이트/메트리겔)(P(HEMA/Matrigel)), 히알루론산-g-N-이소프로필아크릴아마이드(HA-g-NIPAAm), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드 공중합체(PEO-PPO, Pluronic series), 폴리에틸렌옥사이드-폴리락틱산 공중합체(PEO-PLA), 폴리에틸렌옥사이드-폴리락틱글리콜산 공중합체(PEO-PLGA), 폴리에틸렌옥사이드-폴리카프로락톤 공중합체(PEO-PCL), 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르류 (polyoxyethylene alkyl ethers, Brij Series), 폴리옥시에틸렌 케스터 오일 유도체류(polyoxyethylene castor oil derivatives, Cremophores), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스터류(polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, Tween Series), 및 폴리옥시에틸렌 스테아레이트류(polyoxyethylene stearates)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 생분해성 합성 고분자는 분자량이 5,000 내지 2,000,000 범위인 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산(PLA), 폴리락트산-글리콜산 공중합체(PLGA), 폴리-ε-카프로락톤(PCL), 폴리아미노산, 폴리안하이드라이드, 폴리오르쏘 에스테르, 및 이들의 유도체 및 공중합체로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용성 천연 고분자는 키토산(chitosan), 그 염 및 그 유도체; 덱스트란(dextran) 및 그 유도체; 아카시아 검(Acacia gum); 트라가칸친(Tragacanthin); 히알루론 산(Hyaluronic acid), 그 염 및 그 유도체; 펙틴(Pectin), 그 염 및 그 유도체; 알긴산(Alginic acid), 그 염 및 그 유도체; 아가(Agar); 갈락토만난(Galactomannans), 그 염 및 그 유도체; 잔탄(Xanthan), 그 염 및 그 유도체; 베타-사이클로덱스트린(Beta-Cyclodextrin), 그 염 및 그 유도체; 및 아밀로즈(Amylose, 수용성 전분), 그 염 및 그 유도체로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면에 천연 수용성 고분자가 도포된 생분해성 합성 고분자를 표면 개질시키는 단계에서는 상기 표면에 천연 수용성 고분자가 도포된 생분해성 합성 고분자를 수용액에 12 ~ 48 시간 동안 침지시켜 상기 생체고분자 표면에 부착된 천연 수용성 고분자를 용해시키는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 제조 방법에 의하여 제조된 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩.
PCT/KR2012/001853 2012-03-14 2012-03-14 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 조직 재생용 칩 WO2013137498A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120026047A KR101880675B1 (ko) 2012-03-14 2012-03-14 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 조직 재생용 칩
KR10-2012-0026047 2012-03-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013137498A1 true WO2013137498A1 (ko) 2013-09-19

Family

ID=49161378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2012/001853 WO2013137498A1 (ko) 2012-03-14 2012-03-14 천연 수용성 고분자로 표면 개질된 생분해성 합성 고분자를 포함하는 조직 재생용 칩의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 조직 재생용 칩

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101880675B1 (ko)
WO (1) WO2013137498A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101709628B1 (ko) 2015-09-10 2017-02-24 한국과학기술연구원 개질된 생분해성 고분자의 제조 방법, 그에 의해 제조된 개질된 생분해성 고분자 및 이를 이용한 생분해성 스텐트

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0805678B1 (en) * 1995-01-05 2003-10-29 THE BOARD OF REGENTS acting for and on behalf of THE UNIVERSITY OF MICHIGAN Surface-modified nanoparticles and method of making and using same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0805678B1 (en) * 1995-01-05 2003-10-29 THE BOARD OF REGENTS acting for and on behalf of THE UNIVERSITY OF MICHIGAN Surface-modified nanoparticles and method of making and using same

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CAI, K. ET AL., JOURNAL OF BIOMEDICAL MATERIALS RESEARCH, vol. 60, 2002, pages 398 - 404 *
CHEN, H. ET AL., COLLOIDS AND SURFACESB: BIOINTERFACES, vol. 73, 2009, pages 212 - 218 *
CUI, Y. L. ET AL., BIOMATERIALS, vol. 24, 2003, pages 3859 - 3868 *
YAMAMOTO, H. ET AL., JOURNAL OF CONTROLLED RELEASE, vol. 102, 2005, pages 373 - 381 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130104509A (ko) 2013-09-25
KR101880675B1 (ko) 2018-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Bioactive silk fibroin scaffold with nanoarchitecture for wound healing
Ma et al. A preliminary in vitro study on the fabrication and tissue engineering applications of a novel chitosan bilayer material as a scaffold of human neofetal dermal fibroblasts
Catanzano et al. Macroporous alginate foams crosslinked with strontium for bone tissue engineering
Ji et al. Fabrication of porous chitosan scaffolds for soft tissue engineering using dense gas CO2
US9555164B2 (en) Method for preparing porous scaffold for tissue engineering
Yang et al. Preparation and characterization of a novel chitosan scaffold
Zeng et al. Surface biofunctionalization of three-dimensional porous poly (lactic acid) scaffold using chitosan/OGP coating for bone tissue engineering
Correia et al. Liquified chitosan–alginate multilayer capsules incorporating poly (L-lactic acid) microparticles as cell carriers
Zahn et al. Ion-induced cell sheet detachment from standard cell culture surfaces coated with polyelectrolytes
Sarkar et al. Physico-chemical/biological properties of tripolyphosphate cross-linked chitosan based nanofibers
JP2000512666A (ja) 細胞培養および移植用の多糖スポンジ
Zhao et al. Construction of highly biocompatible hydroxyethyl cellulose/soy protein isolate composite sponges for tissue engineering
CN105268020A (zh) 含有甘油的改性丝膜
CN106397819B (zh) 一种用于调控细胞三维微图案化生长的水凝胶及其制备方法
Li et al. Effects of concentration variation on the physical properties of alginate-based substrates and cell behavior in culture
Mittal et al. Integration of porosity and bio-functionalization to form a 3D scaffold: cell culture studies and in vitro degradation
Li et al. LBL deposition of chitosan/heparin bilayers for improving biological ability and reducing infection of nanofibers
Varoni et al. Hierarchic micro-patterned porous scaffolds via electrochemical replica-deposition enhance neo-vascularization
Li et al. Fabrication, characterization, and in vitro evaluation of biomimetic silk fibroin porous scaffolds via supercritical CO2 technology
Zeng et al. Coaxial-printed small-diameter polyelectrolyte-based tubes with an electrostatic self-assembly of heparin and YIGSR peptide for antithrombogenicity and endothelialization
Lee et al. Cellulose/poly-(m-phenylene isophthalamide) porous film as a tissue-engineered skin bioconstruct
JP2006513013A (ja) 外壁に半透膜が形成された生分解性二重多孔性スキャフォルドおよびこれを用いた組織細胞培養方法
Sazhnev et al. Preparation of chitosan cryostructurates with controlled porous morphology and their use as 3D-scaffolds for the cultivation of animal cells
US20030119157A1 (en) Macroporous chitosan beads and preparation method thereof
Saeed et al. A simple, green chemistry technology for fabrication of tissue-engineered scaffolds based on mussel-inspired 3D centrifugal spun

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12871002

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12871002

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1