WO2021177503A1 - 연골 성분 기반 바이오 잉크를 이용한 소이증 치료 목적 구조체 제작용 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

연골 성분 기반 바이오 잉크를 이용한 소이증 치료 목적 구조체 제작용 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2021177503A1
WO2021177503A1 PCT/KR2020/004287 KR2020004287W WO2021177503A1 WO 2021177503 A1 WO2021177503 A1 WO 2021177503A1 KR 2020004287 W KR2020004287 W KR 2020004287W WO 2021177503 A1 WO2021177503 A1 WO 2021177503A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bio
ink composition
cartilage
polymer
printing
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/004287
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
원주윤
이솔
김형구
이환철
Original Assignee
주식회사 엘앤씨바이오
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
Priority claimed from KR1020200037478A external-priority patent/KR102494197B1/ko
Application filed by 주식회사 엘앤씨바이오 filed Critical 주식회사 엘앤씨바이오
Priority to CN202080049533.2A priority Critical patent/CN114080244A/zh
Publication of WO2021177503A1 publication Critical patent/WO2021177503A1/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
    • A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/3604—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the human or animal origin of the biological material, e.g. hair, fascia, fish scales, silk, shellac, pericardium, pleura, renal tissue, amniotic membrane, parenchymal tissue, fetal tissue, muscle tissue, fat tissue, enamel
    • A61L27/3612—Cartilage, synovial fluid
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/18—Internal ear or nose parts, e.g. ear-drums
    • 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
    • A61L27/14—Macromolecular materials
    • A61L27/18—Macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14—Macromolecular materials
    • A61L27/20—Polysaccharides
    • 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
    • A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular 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
    • A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/3641—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the site of application in the body
    • 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
    • A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/3683—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment
    • A61L27/3687—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment characterised by the use of chemical agents in the treatment, e.g. specific enzymes, detergents, capping agents, crosslinkers, anticalcification agents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/3683—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment
    • A61L27/3691—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment characterised by physical conditions of the treatment, e.g. applying a compressive force to the composition, pressure cycles, ultrasonic/sonication or microwave treatment, lyophilisation
    • 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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/52—Hydrogels or hydrocolloids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/14—Materials or treatment for tissue regeneration for ear reconstruction or ear implants, e.g. implantable hearing aids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/40—Preparation and treatment of biological tissue for implantation, e.g. decellularisation, cross-linking

Definitions

  • the present invention relates to a cartilage component-based 3D printing bio-ink and a method for manufacturing a structure for the treatment of microtia using the bio-ink. More specifically, it is prepared by decellularizing cartilage derived from allogeneic and heterogeneous cartilage to microparticles, which minimizes the residual of immune response triggers, and physically mixing it with one or more biocompatible polymers and microparticulated polymers. It relates to a method of manufacturing a structure for the treatment of microtiasis with a 3D printing bio-ink composition.
  • Cartilage tissue reconstruction surgery is performed to restore patients with congenital anomalies such as microtia or ear defects due to trauma or burns.
  • congenital anomalies such as microtia or ear defects due to trauma or burns.
  • microtiasis a congenital anomaly that has no ears or only traces from the time of birth, surgical treatment is required because dissatisfaction with appearance formed in children or adolescence leads to social phobia and difficulties in forming social relationships such as heterosexual relationships and employment.
  • the currently applied ear reconstruction surgery method is to collect autologous rib cartilage, shape the ear with a knife, and connect it with a wire.
  • the method requires surgery around the age of 10 after cartilage has grown, the rib cartilage that can be harvested is limited, it is difficult to express the shape of the ear with rib cartilage, and it is accompanied by side effects and pain such as deformation of the rib cage after collecting the ribs. Disadvantages exist.
  • an artificial graft material such as allogeneic cartilage or synthetic material
  • the method has limitations such as difficulty in supply and high cost, and in the case of artificial graft material, there is a risk of side effects such as protrusion after transplantation.
  • 3D printing is used to manufacture and apply a customized structure for microtiasis patients.
  • 3D printing is a promising new technology in the future that can produce customized tissues and organs by printing tissues and organs through patient information.
  • the defect area can be identically implemented by mirroring the CT data of the normal ear.
  • cartilage tissue such as the ear has few microvessels and has different curves and curves for each individual, 3D printing grafting can be considered suitable.
  • Bio-ink is a material that makes tissue or organs printable through 3D printing, and is one of the key elements of 3D printing.
  • Various materials can be used from synthetic polymers to biopolymers, and they must be biocompatible.
  • Biocompatible materials that can constitute bio-ink include agarose, alginate, chitosan, decellularized extracellular matrix, fibrin/fibrinogen, gelatin (gelatin), graphene, hyaluronic acid, hydroxyapatite, polycaprolactone (PCL), polylactic acid (PLA) poly (DL-lact-co-gl) lycholic acid (poly-D, L-lactic-co-glycolic acid, PLGA) and pluronic (pluronic F 127), etc.
  • alginic acid is a divalent cation chelation (chelation), and this property satisfies the printability of bio-ink and mechanical properties after printing.However, alginic acid alone has low cell affinity, so cells attach and grow It does not provide an environment suitable for doing so.
  • Microparticulated polymers are applied in medical fields such as drug delivery, precision detection, molecular imaging and regenerative engineering.
  • PCL polycaprolactone
  • PLA poly(DL-lactic-co-glycolic acid)
  • PEG polyethylene glycol
  • PCL polycaprolactone
  • PCL polycaprolactone
  • the present invention it is intended to present a method of manufacturing a structure for the treatment of microtiasis using a cartilage component-based bio-ink composition.
  • An object of the present invention is to provide a bio-ink composition containing a fine-grained cartilage component and a method for fabricating a structure for the treatment of microtia using the bio-ink composition.
  • the present invention relates to a microparticulate cartilage component; microparticulated polymers; And it provides a bio-ink composition for 3D printing comprising a biocompatible polymer.
  • the present invention also provides a microparticulate cartilage component; microparticulated polymers; and extruding a bio-ink composition for 3D printing containing a biocompatible polymer to provide a method for manufacturing a structure comprising the step of manufacturing the structure.
  • the bio-ink composition according to the present invention contains the fine-grained cartilage component, so that the cartilage tissue can be safely and effectively regenerated, and it can be easily used for constructing structures for the treatment of microtiasis.
  • the viscoelasticity and strength of the bio-ink composition can be improved by physically mixing the biocompatible polymer and the microparticulate polymer with the microparticulate cartilage component, and through this, the viscoelasticity and strength of the printed structure can be improved. can be improved
  • bio-ink composition of the present invention is in the form of a gel, and it is possible to solve the phenomenon that the shape disappears without being able to laminate 2 to 3 mm or more during conventional 3D printing.
  • FIG. 1 shows a photograph of an ear structure fabricated by 3D printing using (A) a bio-ink composition that does not include a microparticulated polymer and (B) a bio-ink composition that includes a micro-particulated polymer.
  • the bio-ink compositions of (A) and (B) were printed under the same conditions, and the printed product showed a top view and a side view without a crosslinking process.
  • FIG. 2 shows (A) a scanning electron microscope (SEM) photograph of the inside of a bio-ink composition that does not include a microparticulated polymer and (B) a bio-ink composition that includes a microparticulated polymer.
  • SEM scanning electron microscope
  • FIG. 3A shows the results of confirming cell survival by culturing cells in a construct made of a bio-ink composition including allogeneic (A) or heterogeneous (B)-derived cartilage components. Specifically, apoptotic cells in FIG. 3 are indicated by arrows. 3b shows the results of analyzing cell proliferation in each condition using absorbance through CCK 8 assay.
  • FIG. 4 shows the results of confirming cell survival by culturing cells in a structure made of a bio-ink composition including a heterogeneous cartilage component.
  • FIG. 4a shows human dermal fibroblasts (HDF) in a structure made of a bio-ink composition containing a micro-particulated cartilage component and a bio-ink composition not containing a fine-grained cartilage component in order to confirm the efficacy of the cartilage component. It is the result of confirming cell viability by culturing. Dead cells are indicated by arrows.
  • Figure 4b shows cell proliferation for each period was analyzed by measuring absorbance through CCK 8 assay.
  • 5a is a view showing cell viability by culturing human chondrocytes in a structure made of a bio-ink composition containing a micro-particulated cartilage component and a bio-ink composition not containing a fine-grained cartilage component in order to confirm the efficacy of the cartilage component. It is the result. 5b shows cell proliferation for each period was analyzed by measuring absorbance through CCK 8 assay.
  • FIG. 6A shows an ear structure printed with a bio-ink composition including allogeneic and heterogeneous cartilage components after applying the ear structure model file to 3D printing.
  • B shows various ear structure model files and ear structures that are variously output as a file in which the size of the ear structure is adjusted. This indicates that depending on the model of the ear structure, it is possible to output variously by adjusting the file size.
  • FIG. 7 shows a photograph in which the fabricated structure is directly inserted into an animal.
  • the present invention relates to a microparticulate cartilage component; microparticulated polymers; And it relates to a bio-ink composition for 3D printing comprising a biocompatible polymer.
  • the microparticled cartilage component; microparticulated polymers; And a bio-ink composition comprising a biocompatible polymer was prepared, and cell affinity of the bio-ink composition was analyzed to confirm cell affinity.
  • the applicability of the bio-ink composition to 3D bioprinting was confirmed by manufacturing an ear structure using the bio-ink composition, and it was confirmed that the manufactured structure was implanted in an animal, and the implanted structure maintained the shape of the ear.
  • bio-ink composition for 3D printing of the present invention will be described in more detail.
  • the bio-ink composition according to the present invention (or may be referred to as bio-ink) comprises: a micro-particulated cartilage component; microparticulated polymers; and biocompatible polymers.
  • the fine-grained cartilage component means that the cartilage is pulverized to a size of 10 to 1000 ⁇ m.
  • the microparticulated cartilage component can be used for the purpose of improving biocompatibility, cell adhesion, and physical properties of the bio-ink.
  • the microparticulate cartilage component provides conditions for creating a microenvironment similar to the original cartilage tissue. Since it is not an artificially produced material, but a structure formed through interaction with cells in the human body, it has components and phases specialized for cartilage tissue, and can provide an environment favorable for cell growth and differentiation.
  • the microparticulated cartilage component may be an allogeneic or heterogeneous microparticulated cartilage component.
  • the allogeneic cartilage means human-derived cartilage, and heterogeneous cartilage may mean cartilage derived from mammals such as pigs, cattle, and horses, other than humans.
  • the microparticled cartilage component may have an average particle diameter of 10 to 1000 um, 10 to 700 um, or 10 to 500 um.
  • the bio-ink can implement an input shape through a micro-unit 3D printing nozzle, and can impart strength to maintain the structure of the structure.
  • the original structure of the cartilage tissue is preserved to create a microenvironment similar to the original cartilage tissue.
  • the microparticulate cartilage component is (S1) a freeze-drying step of freeze-drying the cartilage;
  • (S3) It may be prepared through a sieving step of sieving the pulverized cartilage.
  • a washing step may be performed before performing the freeze-drying step, and sterile distilled water may be used as a washing solvent. It is possible to remove impurities in the cartilage through the above step.
  • the step of removing the soft tissue and the periosteum from the cartilage may be performed before performing the freeze-drying step.
  • the removal of cartilage tissue and perichondrium may be performed using a blade and a longeur. Specifically, after cutting the boundary surface between cartilage and cartilage vertically with a blade, the periosteum can be removed by pulling the edge of the cut surface in a state in which the tissue surface is wetted with sterile distilled water so as not to dry using a longger.
  • the freeze-drying step is a step of freeze-drying the cartilage.
  • the cartilage may be cartilage from which the aforementioned washing and cartilage tissue and perichondrium have been removed.
  • freeze-drying is a method of rapidly cooling tissue (cartilage) in a frozen state and then absorbing moisture in a vacuum, and the freeze-drying may be performed to control moisture in cartilage.
  • freeze-drying may be performed at -50 to -80°C for 24-96 hours.
  • (S2) pulverization step is a step of pulverizing the freeze-dried cartilage.
  • grinding may be performed using a tissue grinder.
  • the grinding time may be 30 seconds to 5 hours.
  • the particle diameter of the cartilage after pulverization may be 10 to 1000 ⁇ m.
  • the pulverization may be performed one or more times.
  • (S3) sieving step is a step of sieving the cartilage pulverized in the pulverization step.
  • sieving may be performed using a sieve having a scale of 100 to 1000 ⁇ m.
  • the sieving may be performed one or more times.
  • a de-fatification step of (S4) de-fatting of the pulverized fine-grained cartilage component; and (S5) decellularization step of decellularization may be further performed.
  • de-fat is a step of removing the lipid component from the adipose tissue.
  • delipidation refers to the removal of a lipid component from a tissue.
  • Removal of the lipid component may be performed by chemical treatment.
  • the type of chemical treatment is not particularly limited and may be performed using a delipidation solution.
  • the delipidation solution may include a polar solvent, a non-polar solvent, or a mixed solvent thereof. Water, alcohol, or a mixed solution thereof may be used as the polar solvent, and methanol, ethanol or isopropyl alcohol may be used as the alcohol.
  • the non-polar solvent hexane, heptane, octane, or a mixed solution thereof may be used.
  • a mixed solution of isopropyl alcohol and hexane may be used as the delipidation solution. In this case, the mixing ratio of isopropyl alcohol and hexane may be 40:60 to 60:40.
  • the treatment time of the delipidation solution may be 1 to 30 hours, 1 to 20 hours, or 10 to 20 hours.
  • (S5) decellularization step is a step of removing cells from the microparticulate cartilage component from which the lipid component has been removed by the delipidation step.
  • decellularization refers to the removal of other cellular components other than the extracellular matrix from a tissue, for example, a nucleus, a cell membrane, a nucleic acid, and the like.
  • decellularization may be performed using a basic solution, and one or more selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonium hydroxide, calcium carbonate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide and ammonia may be used as the basic solution.
  • sodium hydroxide NaOH
  • NaOH sodium hydroxide
  • the concentration of the basic solution may be 0.01 to 1 N, 0.06 to 0.45 N, 0.06 to 0.2 N, or 0.08 to 1.02 N. It is easy to remove the cells in the above concentration range.
  • the decellularization step may be performed for 40 to 60 minutes, 70 to 200 minutes, or 90 to 150 minutes. Removal of cells in this time range is easy.
  • a neutralization step of neutralizing with an acidic solution After performing the decellularization step, if necessary, a neutralization step of neutralizing with an acidic solution;
  • One or more steps selected from the group consisting of freeze-drying may be further performed.
  • the centrifugation step can remove impurities in the delipidation step and the decellularization step, and a high-purity microparticulated cartilage component (precipitate) can be obtained.
  • sterile distilled water and/or 70% ethanol may be used as a washing solution.
  • the content of the microparticulate cartilage component may be 1 to 20 parts by weight based on the total weight (100 parts by weight) of the bio-ink composition.
  • the microparticulate cartilage component may be present in the bio-ink composition in an amount of 1 to 10% (w/v).
  • the microparticulate polymer controls the viscosity of the bio-ink composition and enables the realization of a more precise structure during 3D printing.
  • the microparticulated polymer is granulated using a polymer capable of being microparticulated, and such polymers include polycaprolactone (PCL), poly (DL-lact-co-glycolic acid (poly-) One or more selected from the group consisting of D, L-lactic-co-glycolic acid, PLGA) and polyethylene glycol (PEG) may be used.
  • PCL polycaprolactone
  • polycaprolactone PCL
  • the Polycaprolactone has little toxicity, is hydrolyzed by enzymes in the body, and has advantages of high biocompatibility and high mechanical strength.
  • the microparticulate polymer may have an average particle diameter of 1 nm to 200 um.
  • the bio-ink can implement an input shape through a micro-unit 3D printing nozzle, and can impart strength to maintain the structure of the structure.
  • the microparticulate polymer is prepared by (A) solubilizing the polymer in an organic solvent (solubilizing) to prepare a polymer solution; and
  • the polymer solution can be prepared by solubilizing the polymer in an organic solvent.
  • any of the above types may be used without limitation, and chloroform, chloromethane or acetone may be used as the organic solvent.
  • Step (B) is a step of mixing the polymer solution with a mixed solution of a surfactant and a biocompatible polymer, followed by ultrasonication. It can be made of polymer.
  • the surfactant in the mixed solution reduces the surface tension of the solution to enable the preparation of fine particles, and also enables the formation of stable particles.
  • Polysorbates such as methyl cellulose (MC), polyvinyl alcohol (PVA), polyoxyethylene sorbitans, and Pluronics TM may be used as the surfactant, and specifically, polyoxy Ethylene sorbitan monooleate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan tristearate Polyoxyethylene sorbitan monolaurate (twin), including sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, or polyoxyethylene sorbitan monooleate , Tween 80 (TM)) and polyoxyethylene sorbitan monostearate (polyoxyethylene sorbitan monostearate) (T ween 60 (TM)) may be used at least one selected from the group consisting of.
  • the biocompatible polymer can be used to increase the mixing ratio with the compositions in the bio-ink by imparting hydrophilicity to the microparticulated polymer and to impart cell compatibility.
  • the type of the biocompatible polymer is not particularly limited, and for example, agarose, alginate, chitosan, collagen, decellularized extracellular matrix, fibrin /Fibrinogen, gelatin, graphene, hyaluronic acid, hydroxyapatite, polycaprolactone (PCL), polylactic acid (PLA) , poly (DL-lactic-co-glycolic acid (poly-D, L-lactic-co-glycolic acid, PLGA) and pluronic (pluronic F 127) may be used at least one selected from the group consisting of.
  • the spherical shape includes a case of a substantially spherical shape in addition to a perfect spherical shape, and may be used as a meaning including a case where the cross-section has an elliptical shape.
  • ultrasonic conditions may be performed according to conditions known in the art.
  • the spherical polymer may be formed by extraction evaporation.
  • the content of the microparticulated polymer may be 1 to 50% (w/v) of the total bio-ink composition. In the above range, it is possible to satisfy the desired physical properties when manufacturing the support.
  • the biocompatible polymer imparts biocompatibility to the fabricated structure.
  • the type of biocompatible polymer is not particularly limited, for example, agarose, alginic acid (alginate), chitosan (chitosan), collagen (collagen), decellularized extracellular matrix (decellularized extracellular) matrix), fibrin/fibrinogen, gelatin, graphene, hyaluronic acid, hydroxyapatite, polycaprolactone (PCL), polylactic acid acid, PLA), poly (DL-lactic-co-glycolic acid, poly-D, L-lactic-co-glycolic acid, PLGA) and at least one selected from the group consisting of pluronic F 127 may be used can
  • agarose alginic acid (alginate), chitosan (chitosan), collagen (collagen), decellularized extracellular matrix (decellularized extracellular) matrix), fibrin/fibrinogen, gelatin, graphene, hyaluronic acid, hydroxyapatite, polycaprolactone (PCL), polylactic acid acid, PLA
  • alginic acid may be used as the biocompatible polymer.
  • the alginic acid may include calcium, sodium, potassium, ammonium, or magnesium alginic acid.
  • the alginic acid has excellent biodegradability, improves physical properties of the bio-ink, and is easy to cross-link. Specifically, alginic acid (alginate) is crosslinked through chelation of divalent cations and gels, so it is possible to satisfy printability as a bio-ink and mechanical properties after printing through the gelling property. have.
  • the content of the biocompatible polymer may be 0.5 to 10 parts by weight based on the total weight (100 parts by weight) of the bio-ink composition.
  • the biocompatible polymer may be present in an amount of 1 to 12% (w/v) in the bio-ink composition. In the range of parts by weight, desired physical properties may be satisfied when manufacturing the support.
  • bio-ink composition of the present invention may further include water.
  • the bio-ink composition according to the present invention is used for 3D printing, and can be applied to the production of an ear structure for the purpose of treatment of microtiasis.
  • the present invention provides a method for preparing the above-described bio-ink composition.
  • the bio-ink composition according to the present invention includes the above-described components, that is, a microparticulated cartilage component; microparticulated polymers; And it can be prepared by mixing a biocompatible polymer. Since the fine-grained cartilage component is in the form of nano or micro-unit particles, it can be physically mixed evenly without a separate mixing process when hydrated with a bio-derived polymer. In addition, in the present invention, it is possible to adjust the mechanical strength of the bio-ink according to the content of the microparticled cartilage component and the microparticled polymer.
  • the present invention is a microparticulate cartilage component; microparticulated polymers; and extruding a bio-ink composition for 3D printing containing a biocompatible polymer to provide a method for manufacturing a structure comprising the step of manufacturing the structure.
  • the microparticulate cartilage component In the present invention, the microparticulate cartilage component; microparticulated polymers; And through the bio-ink composition for 3D printing comprising a biocompatible polymer, it is possible to manufacture an ear structure for the treatment of microtiasis.
  • the bio-ink composition according to the present invention can be applied to 3D bio-printing.
  • the 3D bioprinting refers to a process of three-dimensionally scanning a target structure to obtain an image, and converting the scanned image through bio-ink into a three-dimensional structure. In the present invention, it can be applied to an extrusion-based process.
  • the extrudate of the bio-ink composition for 3D printing may be expressed as a structure, an output, or a scaffold.
  • the bio-ink composition according to the present invention can serve as a support for cell growth and differentiation, and has biocompatibility and biocompatibility. Therefore, it can be easily transplanted into the body, and the growth and differentiation of cells can be controlled in an in vitro culture or in vivo transplantation environment.
  • the structure can be manufactured by extruding the bio-ink composition using a 3D printer. Specifically, it is possible to manufacture a structure by printing 3D drawing data according to a program designed in advance with a 3D computer.
  • the structure can be manufactured by appropriately adjusting the extrusion force and the extrusion speed according to the purpose of manufacture.
  • the present invention may further include a step of crosslinking the extruded structure.
  • the crosslinking may be performed through a process generally used in the art.
  • alginic acid when used as the biocompatible polymer, the alginic acid is cross-linked through chelation of a divalent cation to gel, so cross-linking can be performed using this property.
  • a structure completed through bio-printing that is, an ear structure
  • a structure made of bio-ink has biocompatibility, contains cells in a support and attaches to the surface to induce tissue regeneration, so it can be usefully used for tissue regeneration, tissue engineering, and regenerative medicine.
  • Example 1 Preparation of bio-ink composition for 3D printing-based ear structure production and ear structure production
  • Cartilage tissue (collected from a cadaver donated by a tissue bank for patient treatment for non-profit purposes) was pulverized using a micro grinder. During the pulverization, a cartilage tissue powder of 1000 ⁇ m or less was obtained by passing a sieve having a diameter of 100 to 1000 ⁇ m.
  • the obtained cartilage tissue powder was decellularized (decellularized).
  • the cartilage tissue was delipidated using alcohol and nucleic acids. Thereafter, cells were removed using sodium hydroxide and washed with alcohol and distilled water. Freeze drying was performed to remove moisture.
  • PCL polycaprolactone
  • a polymer solution of 1 to 50% (10 mg/ml to 500 mg/ml (w/v)) was prepared by dissolving a polymer in an organic solvent. Then, the surfactant solution of 10 mg/ml to 500 mg/ml and the biocompatible polymer solution of 10 mg/ml to 500 mg/ml were mixed to prepare a mixed solution. At this time, the surfactant solution and the biocompatible polymer solution were mixed in a 1:1 volume ratio.
  • a polymer solution was slowly dropped into the mixed solution, the organic solvent was volatilized from the solution dispersed by ultrasonication, washed with distilled water, and then freeze-dried to obtain a fine particle polymer.
  • the average particle diameter of the obtained microparticulated polymer was 1 nm to 200 um.
  • a bio-ink composition in the form of a hydrogel was prepared by mixing the microparticulated cartilage component prepared in (1) with the microparticulated polymer and alginic acid aqueous solution prepared in (2).
  • Alginic acid 1-12% (W/V) aqueous solution was prepared. Alginic acid aqueous solution was used after filtration with a 0.22 um syringe filter.
  • a 1-50% (W/V) aqueous solution of microparticled polymer was prepared.
  • microparticulate cartilage component 1-10% (w/v) of the microparticulate cartilage component was hydrated in the alginic acid aqueous solution and the microparticulated polymer aqueous solution. Two syringes were connected to a Luer adapter to hydrate to prepare the composition.
  • An STL file of the ear cartilage model to be printed was prepared and input to a 3D printer. 3D printing was performed by setting appropriate conditions for ink output.
  • a bio-ink composition and an ear structure were prepared in the same manner as in Example 1, except that horse-derived cartilage (supplied from the Agricultural Association) was used instead of allogeneic cartilage when preparing the bio-ink composition.
  • the bio-ink composition and the ear structure were prepared in the same manner as in Example 1, except that the microparticulated polymer prepared in (2) of Example 1 was not used.
  • Example 1 except that the microparticulate cartilage component prepared in Example 1 (1) and the microparticulate polymer prepared in Example 1 (2) were not used in the preparation of the bio-ink composition
  • a bio-ink composition and an ear structure were prepared by the method of
  • FIG. 1 shows (A) a bio-ink composition not containing the microparticulated polymer prepared in Comparative Example 1 and (B) a bio-ink composition including the microparticulated polymer prepared in Example 1 in 3D. It shows the shape of the ear structure printed under the same conditions when mounted on a printer. In the case of the ink composition of Comparative Example 1 that did not include the microparticled polymer, it was confirmed that the ear structure could not be realized with the discharged bio-ink composition. On the other hand, it can be seen that the ink composition according to the present invention including the microparticled polymer precisely implements the shape of the ear.
  • FIG. 2 is an internal view of (A) the bio-ink composition not containing the microparticulated polymer prepared in Comparative Example 1 and (B) the bio-ink composition including the microparticulated polymer prepared in Example 1 is shown using a scanning electron microscope. As shown in FIG. 2 , it can be confirmed that spherical microparticles are included in the bio-ink composition when the microparticled polymer is included.
  • human-derived chondrocytes are cultured in the bio-ink compositions prepared in Examples and Comparative Examples to confirm cell compatibility did.
  • bio-ink composition comprising homogeneous and heterogeneous microparticled cartilage components
  • the bio-ink composition prepared in Examples 1 and 2 was mounted on a 3D printer and the structure was fabricated, 1-3 X 10 5 of adipose-derived stem cells were sprayed onto the construct and cultured.
  • Live/dead cell viability assay (Life Technology, USA) was performed after 7 days of culture. Specifically, a medium in which 0.5 ⁇ l/ml Calcein-AM and 2 ul/ml Ethidium homodimer-1 were dissolved was immersed in the construct and reacted for 30 minutes, followed by confirmation through a confocal microscope.
  • FIG. 3A (A) is the bio-ink composition based on the allogeneic micro-particulated cartilage component prepared in Example 1, and (B) is the bio-ink composition based on the heterogeneous micro-particulated cartilage component prepared in Example 2
  • the analysis result is shown. In the figure, dead cells are indicated by arrows.
  • Experimental Example 1-2 Analysis of cell compatibility related to ear cartilage tissue for a bio-ink composition based on microparticulate cartilage components
  • a cell suspension containing 1-3 X 10 5 human-derived fibroblasts was sprayed onto the constructs prepared in Example 2 and Comparative Example 2 and cultured. In order to confirm cell adhesion and proliferation on the surface of the construct, it was cultured in a cell incubator for 1, 7, and 14 days of culture.
  • Cell compatibility analysis was performed as follows. After 1 day, 7 days, 14 days, or 28 days, cell adhesion and survival were confirmed with a confocal microscope (LSM 700, Carl Zeiss, Germany) using a Live/dead cell viability assay (Life Technology, USA).
  • cells are cultured on the surface of the construct, and absorbance is measured using a CCK-8 Kit after 1 day, 7 days, and 14 days to check the degree of cell proliferation.
  • Figure 4a shows human-derived fibroblasts for the bio-ink composition (Example 2) containing the microparticulated cartilage component and the bio-ink composition without the microparticulated cartilage component (Comparative Example 2) according to the culture time; Attachment and proliferation results are shown.
  • dead cells are indicated by arrows.
  • FIG. 4B shows a structure made of a bio-ink composition including a micro-particulated cartilage component (Example 2) and a structure made of a bio-ink composition that does not include a micro-particulated cartilage component (Comparative Example 2). The results of confirming the cell proliferation rate by culturing human skin-derived fibroblasts are shown.
  • the bio-ink composition including the micro-particled cartilage component from the initial stage of cell culture to 2 weeks has superior cell proliferation compared to the bio-ink composition that does not include it.
  • Figure 5a shows the cells obtained by culturing human-derived chondrocytes in the bio-ink composition (Example 2) containing the micro-particulated cartilage component and the bio-ink composition (Comparative Example 2) not containing the micro-particulated cartilage component. The results of confirming adhesion and survival are shown.
  • the bio-ink composition containing the micro-particulated cartilage component showed more It can be confirmed that a number of cells adhere and survive and proliferate.
  • Figure 5b shows human-derived cartilage for the bio-ink composition (Example 2) containing the micro-particulated cartilage component and the bio-ink composition without the micro-particulated cartilage component (Comparative Example 2) according to the culture time. It represents the proliferation rate of cells.
  • the bio-ink composition containing the micro-particulated cartilage component from the beginning of culture has a cell proliferation rate more than twice as high as that of the bio-ink composition that does not include the micro-particulated cartilage component. have.
  • the bio-ink composition including the fine-grained cartilage component has excellent cell compatibility and cell affinity in ear cartilage-related cells.
  • Ear structures were fabricated according to the methods of manufacturing the ear structures disclosed in Examples 1 and 2.
  • Figure 6 shows the fabricated ear structure.
  • the form of the structures printed and produced with the bio-ink composition containing the allogeneic (left photo) and heterogeneous (right photo) fine-grained cartilage components are different from each other. You can check the same.
  • FIG. 6(B) shows a structure produced by outputting a bio-ink composition including a heterogeneous microparticled cartilage component according to different STL files.
  • Figure 7 (A) is a figure of 70% of the actual ear size
  • (B) is a state of inserting a structure 50% of the actual ear size into the belly of a nude mouse.
  • the bio-ink composition according to the present invention contains the fine-grained cartilage component, so that the cartilage tissue can be safely and effectively regenerated, and it can be easily used for constructing structures for the treatment of microtiasis.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

본 발명은 3D(Three dimensional, 3D) 프린팅용 바이오 잉크 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 바이오 잉크 조성물은 미세입자화된 연골 성분을 함유함으로써, 연골 조직이 안전하고 효과적으로 재생될 수 있도록 유도할 수 있으며, 소이증 치료 목적의 구조체 제작용으로 적용될 수 있다.

Description

연골 성분 기반 바이오 잉크를 이용한 소이증 치료 목적 구조체 제작용 조성물 및 그 제조방법
본 발명은 연골 성분 기반 3D 프린팅 바이오 잉크 및 상기 바이오 잉크를 이용한 소이증 치료 목적의 구조체 제작 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 동종 및 이종 유래 연골을 탈세포화하여 면역반응 유발인자들의 잔류를 최소화한 연골 조직을 미세입자화하고, 한 가지 이상의 생체적합성 고분자 및 미세입자화된 고분자와 물리적으로 혼합하여 제조한 3D 프린팅 바이오 잉크 조성물로 소이증 치료를 위한 구조체를 제작하는 방법에 관한 것이다.
연골조직 재건 수술은 선천기형인 소이증이나 외상, 화상 등으로 인한 귀 결손이 있는 환자의 복원을 위해 시행된다. 출생 당시부터 귀가 없거나 흔적만 있는 선천기형인 소이증의 경우, 소아나 청소년기에 형성된 외모불만이 대인기피증을 불러오고 이성관계와 취직 등의 사회적 관계 형성에 어려움을 주므로 수술적 치료가 요구된다.
현재 적용되는 귀 재건 수술 방법은 자가 갈비뼈 연골을 채취하여 칼로 귀 모양을 만들고 철사로 연결하는 방식으로 진행된다. 그러나, 상기 방법은 연골이 성장한 후 10세 경 수술해야 하고, 채취할 수 있는 갈비뼈 연골이 제한적이며, 갈비뼈 연골로 귀 모양을 표현하기 어렵고, 갈비뼈 채취 후 흉곽의 변형 등의 부작용과 통증을 수반하는 단점이 존재한다.
동종 연골 혹은 합성 물질과 같은 인공 이식재를 적용하는 방법이 있으나, 상기 방법은 수급의 어려움과 고비용이라는 한계 요소가 있을 뿐 아니라, 인공 이식재의 경우, 이식 후 돌출과 같은 부작용이 발생할 우려가 있다.
상기 언급한 기존 치료 방법의 한계점을 해결하기 위하여, 3D 프린팅을 이용하여 소이증 환자 맞춤형 구조체를 제작 및 적용하고자 한다.
3D 프린팅은 환자 정보를 통해 조직 및 장기를 인쇄하여 맞춤형 조직 및 장기를 생산할 수 있는 미래 유망 신기술이다. 특히, 소이증과 같이 한 쪽의 귀가 결손된 경우, 정상 귀의 CT 자료를 미러링하여 결손 부위를 동일하게 구현할 수 있다. 더욱이, 귀와 같은 연골 조직은 미세혈관이 적고 개인마다 다른 굴곡과 곡면으로 이루어지므로, 3D 프린팅 접목이 적합하다고 볼 수 있다.
바이오 잉크는 3D 프린팅을 통해 조직 또는 장기를 인쇄 가능하도록 만들어 주는 재료로, 3D 프린팅의 핵심요소 중 하나이다. 합성 고분자부터 생체 고분자까지 다양한 재료를 이용할 수 있으며, 생체적합하여야 한다. 바이오 잉크를 구성할 수 있는 생체적합성 물질로는 아가로즈(agarose), 알긴산(alginate), 키토산(chitosan), 무세포화된 세포외기질(decellularized extracellular matrix), 피브린/피브리노겐(fibrin/fibrinogen), 젤라틴(gelatin), 그래핀(graphene), 히알루론산(hyaluronic acid), 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite), 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 폴리락트산(polylactic acid, PLA) 폴리(DL-락트-코-글라이콜산(poly-D, L-lactic-co-glycolic acid, PLGA) 및 플루로닉(pluronic F 127) 등이 있다. 이 중, 알긴산(alginate)은 2가 양이온(divalent cation)의 킬레이션(chelation)을 통해 가교되어 젤화하는 특징이 있고, 이 성질이 바이오 잉크의 인쇄능(printability)과 인쇄 후 기계적 물성을 충족시켜준다. 그러나, 알긴산 단독으로는 세포친화도가 낮아, 세포가 부착하여 생장하기에 적합한 환경을 제공하지는 못한다.
미세입자화된 고분자는 약물전달, 정밀탐지, 분자영상 및 재생공학 등 의료 분야에 적용된다. 미세입자화가 가능한 고분자로는 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 폴리(DL-락트-코-글라이콜산(poly-D, L-lactic-co-glycolic acid, PLGA), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol, PEG) 등이 있다. 이러한 재료들은 모두 FDA 승인받은 생분해성 고분자로, 특히, 폴리카프로락톤(PCL)은 독성이 거의 없고 체내 효소에 의해 가수분해되며 생체적합성이 높아 현재 임상적으로 널리 사용되고 있다. 또한, 기계적 강도가 비교적 높고 다른 고분자와의 병용성이 우수하여, 골 재생 분야에서는 다른 골 재생 목적 재료들과 혼합하여 골 형성 유도 연구에 사용되고 있다(비특허 문헌 [1] 및 [2]).
이에, 본 발명에서는 연골 성분 기반 바이오 잉크 조성물을 사용하여 소이증 치료 목적의 구조체 제작 방법을 제시하고자 한다.
[비특허문헌]
[1] Malikmammadov, Elbay, et al. "PCL and PCL-based materials in biomedical applications." Journal of Biomaterials science, Polymer edition 29.7-9 (2018): 863-893.
[2] Xu, Ning, et al. "3D artificial bones for bone repair prepared by computed tomography-guided fused deposition modeling for bone repair." ACS applied materials & interfaces 6.17 (2014): 14952-14963.
본 발명은 미세입자화된 연골 성분을 함유하는 바이오 잉크 조성물 및 상기 바이오 잉크 조성물을 이용한 소이증 치료 목적의 구조체 제작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 포함하는 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한, 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 포함하는 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물을 압출하여 구조체를 제조하는 단계를 포함하는 구조체의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 바이오 잉크 조성물은 미세입자화된 연골 성분을 함유함으로써, 연골 조직이 안전하고 효과적으로 재생될 수 있도록 유도할 수 있으며, 소이증 치료 목적의 구조체 제작용으로 용이하게 사용할 수 있다.
본 발명에서는 상기 미세입자화된 연골 성분과 함께 생체적합성 고분자 및 미세입자화된 고분자를 물리적으로 혼합하여, 바이오 잉크 조성물의 점탄성 및 강도를 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 출력된 구조체의 점탄성 및 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 바이오 잉크 조성물은 겔 형태로서, 기존의 3D 프린팅 시 2~3mm 이상을 적층하지 못하고 형태가 없어지는 현상을 해결할 수 있다.
도 1은 (A) 미세입자화된 고분자를 포함하지 않는 바이오 잉크 조성물과 (B) 미세입자화된 고분자를 포함하는 바이오 잉크 조성물을 사용하여 3D 프린팅을 이용하여 제작된 귀 구조체의 사진을 나타낸다. 상기 (A) 및 (B)의 바이오 잉크 조성물을 동일한 조건으로 출력하였으며, 그 출력물을 가교 과정 없이 위에서 본 모양, 옆에서 본 모양을 나타낸다.
도 2는 (A) 미세입자화된 고분자를 포함하지 않는 바이오 잉크 조성물과 (B) 미세입자화된 고분자를 포함하는 바이오 잉크 조성물의 내부의 주사전자현미경(SEM) 사진을 나타낸다.
도 3에서 도 3a는 동종(A) 또는 이종(B)유래 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물로 제작된 구조체에 세포를 배양하여 세포 생존을 확인한 결과를 나타낸다. 구체적으로, 도 3에서 사멸한 세포는 화살표로 나타내었다. 도 3b는 각 조건에서의 세포 증식을 CCK 8 assay를 통해 흡광도를 이용하여 분석한 결과를 나타낸다.
도 4는 이종유래 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물로 제작된 구조물에 세포를 배양하여 세포 생존을 확인한 결과를 나타낸다.
구체적으로, 도 4a는 연골 성분의 효능을 확인하기 위하여 미세입자화된 연골 성분이 포함된 바이오 잉크 조성물과 포함되지 않은 바이오 잉크 조성물로 제작된 구조체에 사람 피부 유래 섬유아세포(human dermal fibroblast, HDF)를 배양하여 세포 생존을 확인한 결과이다. 사멸한 세포는 화살표로 나타내었다. 도 4b는 기간별 세포 증식을 CCK 8 assay를 통해 흡광도를 측정하여 분석하였다.
도 5a는 연골 성분의 효능을 확인하기 위하여 미세입자화된 연골 성분이 포함된 바이오 잉크 조성물과 포함되지 않은 바이오 잉크 조성물로 제작된 구조체에 사람 유래 연골 세포(human chondrocyte)를 배양하여 세포 생존을 확인한 결과이다. 도 5b는 기간별 세포 증식을 CCK 8 assay를 통해 흡광도를 측정하여 분석하였다.
도 6의 (A)는 귀 구조체 모형 파일을 3D 프린트에 적용하고, 동종 및 이종유래 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물로 출력한 귀 구조체를 나타낸다. (B)는 여러 가지 귀 구조체 모형 파일과 그 파일의 귀 구조체 사이즈를 조절한 파일로 다양하게 출력한 귀 구조체이다. 이는 귀 구조체 모형에 따라, 파일 크기를 조절하여 다양하게 출력할 수 있음을 나타낸다.
도 7은 제작된 구조체를 동물에 직접 삽입한 사진을 나타낸다.
본 발명은 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 포함하는 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에서는 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 포함하는 바이오 잉크 조성물을 제조하고, 상기 바이오 잉크 조성물의 세포 접합성을 분석하여 세포친화성을 확인하였다. 또한, 상기 바이오 잉크 조성물로 귀 구조체를 제작하여 상기 바이오 잉크 조성물의 3D 바이오 프린팅으로의 적용 가능성을 확인하였으며, 상기 제작된 구조체를 동물에 이식하여, 이식된 구조체가 귀 형태를 유지함을 확인하였다.
이하, 본 발명의 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 바이오 잉크 조성물(또는 바이오 잉크라 할 수 있다.)은 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 포함한다.
본 발명에서 미세입자화된 연골 성분은 연골이 10 내지 1000 μm의 크기로 분쇄된 것을 의미한다. 미세입자화된 연골 성분은 생체 적합성, 세포 부착성, 바이오 잉크의 물리적 특성 향상의 목적으로 사용될 수 있다. 특히, 상기 미세입자화된 연골 성분은 원래 연골 조직과 유사한 미세환경을 조성할 수 있는 조건을 제공한다. 인위적으로 생성된 물질이 아니라 인체 내에서 세포와의 상호작용을 통해 형성된 구조이기 때문에, 연골 조직에 특화된 구성 성분 및 위상을 가지며, 세포의 성장과 분화에 유리한 환경을 제공할 수 있다.
일 구체예에서, 미세입자화된 연골 성분은 동종 또는 이종유래의 미세입자화된 연골 성분일 수 있다. 상기 동종유래 연골은 사람유래의 연골을 의미하며, 이종은 인간 이외의 동물, 즉, 돼지, 소, 말 등의 포유류 유래의 연골을 의미할 수 있다.
일 구체예에서, 미세입자화된 연골 성분은 평균입경이 10 내지 1000 um, 10 내지 700 um 또는 10 내지 500 um일 수 있다. 상기 입경 범위에서 바이오 잉크는 마이크로 단위의 3D 프린팅 노즐을 통과하여 입력된 형태를 구현할 수 있으며, 구조체의 구조를 유지할 수 있는 강도를 부여할 수 있다. 또한, 연골 조직의 원래 구조가 보존되어 원래 연골 조직과 유사한 미세환경을 조성할 수 있다.
일 구체예에서, 미세입자화된 연골 성분은 (S1)연골을 동결건조하는 동결건조 단계;
(S2) 상기 동결건조된 연골을 분쇄하는 분쇄 단계; 및
(S3) 상기 분쇄된 연골을 체분리하는 체분리 단계를 통해 제조될 수 있다.
본 발명에서는 동결건조 단계를 수행하기 전에 세척 단계를 수행할 수 있으며, 세척 용매로 멸균증류수를 사용할 수 있다. 상기 단계를 통해 연골 내의 불순물을 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 동결건조 단계를 수행하기 전에 연골에서 연부 조직 및 연골막을 제거하는 단계를 수행할 수 있다.
일 구체예에서, 연골 조직 및 연골막의 제거는 블레이드(blade)와 론저(rongeur)를 사용하여 수행할 수 있다. 구체적으로, 블레이드로 연골과 연골의 경계면을 수직으로 절단한 후, 론저를 사용하여 건조해지지 않도록 멸균증류수로 조직 표면을 적신 상태에서 절단면의 모서리를 물어 잡아 당기는 방법으로 연골막을 제거할 수 있다
본 발명에서 (S1) 동결건조 단계는 연골을 동결건조하는 단계이다.
일 구체예에서, 상기 연골은 전술한 세척, 및 연골 조직 및 연골막이 제거된 연골일 수 있다.
일 구체예에서, 동결건조는 조직(연골)이 동결된 상태에서 이를 급속 냉각후 진공으로 수분을 흡수하는 방법으로, 상기 동결건조를 수행하여 연골 내 수분을 조절할 수 있다.
일 구체예에서, 동결건조는 -50 내지 -80℃ 에서 24 내지 96 시간 동안 수행할 수 있다.
본 발명에서 (S2) 분쇄 단계는 상기 동결건조된 연골을 분쇄하는 단계이다.
일 구체예에서, 분쇄는 조직 분쇄기를 사용하여 수행할 수 있다. 이때, 분쇄 시간은 30 초 내지 5 시간일 수 있다. 일 구체예에서, 분쇄 후의 연골의 입경은 10 내지 1000 μm일 수 있다.
상기 분쇄는 일회 이상 수행할 수 있다.
본 발명에서 (S3) 체분리 단계는 상기 분쇄 단계에서 분쇄된 연골을 체분리하는 단계이다.
일 구체예에서, 체분리는 눈금이 100 내지 1000 μm인 체를 사용하여 수행할 수 있다.
상기 체분리는 일회 이상 수행할 수 있다.
본 발명에서는 체분리 단계를 수행한 후, 미분쇄된 미세입자화된 연골 성분을 (S4) 탈지방화하는 탈지방화 단계; 및 (S5) 탈세포화하는 탈세포화 단계를 추가로 수행할 수 있다.
본 발명에서 (S4) 탈지방화 단계는 지방조직에서 지질 성분을 제거하는 단계이다.
일 구체예에서, 탈지방화(delipidation)는 조직으로부터 지질 성분을 제거하는 것을 의미한다.
상기 지질 성분의 제거는 화학적 처리에 의해 수행될 수 있다.
일 구체예에서, 화학적 처리의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 탈지질 용액을 사용하여 수행할 수 있다. 상기 탈지질 용액은 극성 용매, 비극성 용매 또는 이들의 혼합 용매를 포함할 수 있다. 상기 극성 용매로는 물, 알코올 또는 이들의 혼합 용액을 사용할 수 있으며, 상기 알코올로 메탄올, 에탄올 또는 아이소프로필 알코올을 사용할 수 있다. 비극성 용매로는 헥산, 헵탄, 옥탄, 또는 이들의 혼합 용액을 사용할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서는 탈지질 용액으로 이소프로필 알코올 및 헥산의 혼합 용액을 사용할 수 있다. 이때, 이소프로필 알코올 및 헥산의 혼합 비율은 40:60 내지 60:40일 수 있다.
상기 탈지질 용액의 처리 시간은 1 내지 30 시간, 1 내지 20 시간 또는 10 내지 20 시간일 수 있다.
본 발명에서 (S5) 탈세포화 단계는 상기 탈지방화 단계에 의해 지질 성분이 제거된 미세입자화된 연골 성분에서 세포를 제거하는 단계이다.
일 구체예에서, 탈세포화(decellularization)는 조직으로부터 세포외기질을 제외한 다른 세포 성분, 예를 들면 핵, 세포막, 핵산 등을 제거하는 것을 의미한다.
일 구체예에서, 탈세포화는 염기성 용액을 사용하여 수행할 수 있으며, 상기 염기성 용액으로 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 칼슘카보네이트, 수산화마그네슘, 수산화칼슘 및 암모니아로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 염기성 용액으로 수산화나트륨(NaOH)을 사용할 수 있다.
일 구체예에서, 염기성 용액의 농도는 0.01 내지 1 N, 0.06 내지 0.45 N, 0.06 내지 0.2 N, 또는 0.08 내지 1.02 N일 수 있다. 상기 농도 범위에서 세포의 제거가 용이하다.
또한, 일 구체예에서, 탈세포화 단계는 40 내지 60 분, 70 내지 200 분, 또는 90 내지 150 분 동안 수행될 수 있다. 상기 시간 범위에서 세포의 제거가 용이하다.
본 발명에서는 탈세포화 단계를 수행한 후, 필요에 따라 산성 용액으로 중화하는 중화 단계;
상기 중화가 완료된 미세입자화된 연골 성분을 세척하는 세척 단계;
상기 세척이 완료된 미세입자화된 연골 성분을 원심 분리하는 단계; 및
동결건조하는 단계로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 단계를 추가로 수행할 수 있다.
일 구체예에서, 원심분리 단계를 통해 탈지방화 단계 및 탈세포화 단계에서의 불순물을 제거할 수 있으며, 높은 순도의 미세입자화된 연골 성분(침전물)을 수득할 수 있다.
또한, 세척 단계 시, 세척 용액으로 멸균 증류수 및/또는 70% 에탄올을 사용할 수 있다.
일 구체예에서, 미세입자화된 연골 성분의 함량은 바이오 잉크 조성물 전체 중량(100 중량부) 대비 1 내지 20 중량부일 수 있다. 또한, 상기 미세입자화된 연골 성분은 바이오 잉크 조성물 내에서 1~10 %(w/v)로 존재할 수 있다.
본 발명에서 미세입자화된 고분자는 바이오 잉크 조성물의 점도를 조절하며, 3D 프린팅시 보다 정밀한 구조의 구조체 구현을 가능하게 한다.
일 구체예에서, 미세입자화된 고분자는 미세입자화가 가능한 고분자를 사용하여 입자화하며, 이러한 고분자로는 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 폴리(DL-락트-코-글라이콜산(poly-D, L-lactic-co-glycolic acid, PLGA) 및 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol, PEG)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 고분자로 폴리카프로락톤(PCL)을 사용하며, 상기 폴리카프로락톤은 독성이 거의 없고 체내 효소에 의해 가수분해되며 생체적합성이 높고, 기계적 강도가 높다는 장점을 가진다.
일 구체예에서, 미세입자화된 고분자는 평균입경이 1 nm 내지 200 um일 수 있다. 상기 입경 범위에서 바이오 잉크는 마이크로 단위의 3D 프린팅 노즐을 통과하여 입력된 형태를 구현할 수 있으며, 구조체의 구조를 유지할 수 있는 강도를 부여할 수 있다.
일 구체예에서, 미세입자화된 고분자는 (A) 고분자를 유기용매에 가용화(solubilizing)하여 고분자 용액을 제조하는 단계; 및
(b) 상기 고분자 용액을 계면활성제 및 생체적합성 고분자의 혼합 용액과 혼합한 후, 초음파 처리하는 단계를 통해 제조될 수 있다.
단계 (A)에서, 고분자 용액은 고분자를 유기용매에 가용화(solubilizing)하여 제조할 수 있다.
상기 고분자로 전술한 종류를 제한 없이 사용할 수 있으며, 유기용매로 클로로포름, 클로로메탄 또는 아세톤을 사용할 수 있다.
단계 (B)는 고분자 용액을 계면활성제 및 생체적합성 고분자의 혼합 용액과 혼합한 후, 초음파 처리하는 단계로, 상기 두 용액이 혼합된 용액은 초음파 처리를 통해 미세입자화되어 구형의 미세입자화된 고분자로 제조될 수 있다.
상기 혼합 용액에서 계면활성제는 용액의 표면장력을 감소시켜 미세입자의 제조를 가능하게 하며, 또한 안정한 입자의 형성을 가능하게 한다. 상기 계면활성제로 메틸 셀룰로오스(MC), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리옥시에틸렌 솔비탄(polyoxyethylene sorbitans), 플루로닉스(Pluronics ™)와 같은 폴리솔베이트(polysorbates)를 사용할 수 있으며, 구체적으로 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노올레이트(polyoxyethylene sorbitan monooleate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리올리어트(polyoxyethylene sorbitan trioleate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노스테아레이트(polyoxyethylene sorbitan monostearate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리스테아레이트(polyoxyethylene sorbitan tristearate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노팔미테이트(polyoxyethylene sorbitan monopalmitate), 또는 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노올레이트(polyoxyethylene sorbitan monooleate)을 포함하는 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노라우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate) (트윈, Tween 80(TM)) 및 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노스테아레이트(polyoxyethylene sorbitan monostearate)(T ween 60(TM))으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
또한, 생체적합성 고분자는 미세입자화 고분자에 친수성을 부여하여 바이오 잉크 내 조성물들과 혼합율을 높이고 세포 적합성을 부여하기 위해 사용할 수 있다. 상기 생체적합성 고분자의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 아가로즈(argarose), 알긴산(alginate), 키토산(chitosan), 콜라겐(collagen), 무세포화된 세포외기질(decellularized extracellular matrix), 피브린/피브리노겐(fibrin/fibrinogen), 젤라틴(gelatin), 그래핀(graphene), 히알루론산(hyaluronic acid), 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite), 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 폴리락트산(polylactic acid, PLA), 폴리(DL-락트-코-글라이콜산(poly-D, L-lactic-co-glycolic acid, PLGA) 및 플루로닉(pluronic F 127)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 고분자 용액과 상기 혼합 용액을 혼합한 후, 초음파 처리하면, 구형의 고분자 입자가 제조된다. 이때, 구형이란 완전한 구 형상 외에도 실질적으로 구형상인 경우도 포함하며, 단면이 타원 형상을 갖는 경우도 포함하는 의미로 사용될 수 있다. 또한, 초음파 조건은 당업계에 알려진 조건에 따라 수행될 수 있다.
상기 구형의 고분자는 추출증발법(extraction evaporation)에 의해 형성될 수 있다.
일 구체예에서, 미세입자화된 고분자의 함량은 바이오 잉크 조성물 전체 대비 1 내지 50% (w/v)일 수 있다. 상기 범위에서 지지체 제조시 목적하는 물성을 총족시킬 수 있다.
본 발명에서 생체적합성 고분자는 제조되는 구조체에 생체 적합성을 부여한다.
일 구체예에서, 생체적합성 고분자의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 아가로즈(argarose), 알긴산(alginate), 키토산(chitosan), 콜라겐(collagen), 무세포화된 세포외기질(decellularized extracellular matrix), 피브린/피브리노겐(fibrin/fibrinogen), 젤라틴(gelatin), 그래핀(graphene), 히알루론산(hyaluronic acid), 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite), 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 폴리락트산(polylactic acid, PLA), 폴리(DL-락트-코-글라이콜산(poly-D, L-lactic-co-glycolic acid, PLGA) 및 플루로닉(pluronic F 127)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 생체적합성 고분자로 알긴산을 사용할 수 있다. 상기 알긴산은 칼슘, 소듐, 포타슘, 암모늄, 또는 마그네슘 알긴산을 포함할 수 있다. 상기 알긴산은 생체 분해성이 우수하며, 바이오 잉크의 물리적 특성을 향상시키고, 가교가 용이하다는 특징을 가진다. 구체적으로, 알긴산(alginate)은 2가 양이온(divalent cation)의 킬레이션(chelation)을 통해 가교되어 겔화하므로, 상기 겔화 성질을 통해 바이오 잉크로서의 인쇄능(printability)과 인쇄 후 기계적 물성을 충족시킬 수 있다.
일 구체예에서, 생체적합성 고분자의 함량은 바이오 잉크 조성물 전체 중량(100 중량부) 대비 0.5 내지 10 중량부일 수 있다. 상기 생체적합성 고분자는 바이오 잉크 조성물 내에서 1~12 %(w/v)로 존재할 수 있다. 상기 중량부 범위에서 지지체 제조시 목적하는 물성을 총족시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 바이오 잉크 조성물을 물을 추가로 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 본 발명에 따른 바이오 잉크 조성물 3D 프린팅에 사용되어, 소이증의 치료를 목적으로 하는 귀 구조체의 제작에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 바이오 잉크 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 바이오 잉크 조성물은 전술한 성분들, 즉, 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 혼합하여 제조할 수 있다. 미세입자화된 연골 성분은 나노 또는 마이크로 단위의 입자 형태이므로 생체유래 고분자에 수화 시 별도의 혼합 공정 없이도 물리적으로 고르게 혼합될 수 있다. 아울러, 본 발명에서는 미세입자화된 연골 성분 및 미세입자화된 고분자의 함량에 따라 바이오 잉크의 기계적 강도를 조절할 수 있다.
또한, 본 발명은 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 포함하는 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물을 압출하여 구조체를 제조하는 단계를 포함하는 구조체의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에서는 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 포함하는 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물을 통해 소이증의 치료를 위한 귀 구조체를 제작할 수 있다.
일 구체예예서, 본 발명에 따른 바이오 잉크 조성물은 3D 바이오 프린팅에 적용될 수 있다.
상기 3D 바이오 프린팅은 목표 구조물을 삼차원으로 스캐닝하여 이미지를 얻고, 바이오 잉크를 통해 스캐닝한 이미지를 삼차원 구조 형태로 만드는 공정을 의미한다. 본 발명에서는 압출기반 프로세스에 적용될 수 있다.
본 발명에서 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물의 압출물을 구조체, 출력물, 또는 지지체(scaffold)라 표현할 수 있다. 본 발명에 따른 바이오 잉크 조성물은 세포의 생장 및 분화에 대한 지지체 역할을 수행할 수 있고, 생체친화성을 가지며, 생체 적합성을 가진다. 따라서, 체내에 용이하게 이식될 수 있으며, 체외 배양 또는 체내 이식 환경에서 세포의 생장과 분화를 조절할 수 있다.
본 발명에서 구조체는 3D 프린터를 이용하여 바이오 잉크 조성물을 압출하여 제조할수 있다. 구체적으로, 3D 컴퓨터로 미리 디자인된 프로그램을 따라 3차원 도면 데이터를 프린트하여 구조체를 제조할 수 있다.
본 발명에서는 제조하고자 하는 목적에 따라, 압출력, 및 압출속도를 적절히 조절하여 구조체를 제조할 수 있다.
본 발명에서는 압출된 구조체를 가교하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 가교는 당업계에서 일반적으로 사용하는 공정을 통해 수행될 수 있다.
일 구체예에서, 생체적합성 고분자로 알긴산을 사용할 경우, 상기 알긴산은 2가 양이온(divalent cation)의 킬레이션(chelation)을 통해 가교되어 겔화하므로, 이 특성을 이용하여 가교를 수행할 수 있다.
본 발명에서는 3D 바이오 프린팅을 위한 바이오 잉크 조성물을 제공함으로써, 바이오 프린팅을 통해 완성된 구조체, 즉, 귀 구조체는 소이증의 치료를 위해 사용할 수 있다. 구체적으로, 바이오 잉크로 만들어진 구조체는 생체 친화성을 갖고, 지지체 내에 세포를 함유 및 표면에 부착하여 조직 재생을 유도할 수 있기에 생체조직 재생, 조직 공학, 재생 의학에 유용하게 사용될 수 있다.
하기 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 범주는 하기 실시예에 한정되는 것이 아니며 첨부된 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 도출되는 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형, 수정 또는 응용이 가능하다는 것을 당업자는 이해할 수 있을 것이다.
실시예
실시예 1. 3D 프린팅 기반 귀 구조체 제작을 위한 바이오 잉크 조성물 제조 및 귀 구조체 제조
(1) 동종유래 미세입자화된 연골 성분 제조
연골 조직(조직은행으로부터 비영리 목적의 환자 치료를 위해 기증받은 시신으로부터 채취)을 마이크로 분쇄기를 이용하여 분쇄하였다. 상기 분쇄시 100~1000 um 구경의 체(sieve)를 통과시켜 1000 um 이하의 연골 조직 분말을 얻었다.
상기 얻어진 연골 조직 분말을 무세포화(탈세포화)하였다.
먼저, 연골 조직을 알코올과 핵산을 이용하여 탈지방화 과정을 수행하였다. 그 후, 수산화 나트륨을 이용하여 세포를 제거하고, 알코올과 증류수를 이용하여 세척하였다. 동결 건조를 진행하여 수분을 제거하였다.
(2) 미세입자화된 고분자 제조
고분자의 미세입자화 과정을 진행하였다.
먼저, 폴리카프로락톤(PCL)를 클로로포름에 녹여 고분자 용액을 제조하였다. 그 후, 계면활성제와 생체적합성 고분자의 혼합 용액에 상기 고분자 용액을 천천히 떨어뜨리고, 초음파를 이용하여 분산시켰다.
구체적으로, 고분자를 유기용매에 녹여 1 내지 50% (10 mg/ml 내지 500 mg/ml(w/v))의 고분자 용액을 제작하였다. 그리고, 10 mg/ml 내지 500 mg/ml의 계면활성제 용액과 10 mg/ml 내지 500 mg/ml의 생체적합성 고분자 용액을 혼합하여, 혼합 용액을 제작하였다. 이때, 계면활성제 용액과 생체 적합성 고분자 용액은 1:1 부피비로 혼합하였다.
상기 혼합 용액에 고분자 용액을 천천히 떨어뜨리고, 초음파 처리로 분산된 용액에서 유기용매를 휘발시키며, 증류수로 세척 후 동결건조하여 미세입자화된 고분자를 수득하였다.
이 때, 수득된 미세입자화된 고분자의 평균입경은 1 nm 내지 200 um 였다.
(3) 바이오 잉크 조성물 제조
(1)에서 제조된 미세입자화된 연골 성분과 (2)에서 제조된 미세입자화된 고분자 및 알긴산 수용액을 혼합하여 하이드로겔 형태의 바이오 잉크 조성물을 제조하였다.
알긴산 1-12%(W/V) 수용액을 준비하였다. 알긴산 수용액은 0.22 um 시린지 필터로 여과한 후에 사용하였다.
미세입자화된 고분자 1-50%(W/V) 수용액을 준비하였다.
알긴산 수용액 및 미세입자화된 고분자 수용액에 미세입자화된 연골 성분 1-10%(w/v)를 수화시켰다. 두개의 주사기를 루어 어댑터에 연결하여 수화하여 조성물을 제조하였다.
(4) 3D 프린터를 이용한 소이증 치료를 위한 귀 구조체 제작
출력하고자 하는 귀 연골 모형의 STL 파일을 준비하고, 3D 프린터에 입력하였다. 잉크 출력에 적절한 조건을 설정하여 3D 프린팅을 수행하였다.
구체적으로, 노즐 18-22G, 온도 4-40℃, 압력 10-200kPa, 인쇄 속도 1-5mm/s, 인쇄 높이 0.2-1.0mm 조건으로 수행하였다. STL 파일에 따라 출력을 진행한 후, 완전 경화를 위하여 이온 용액(1% 염화칼슘 용액)에 침지하여 가교를 진행하였다.
실시예 2. 3D 프린팅 기반 귀 구조체 제작을 위한 바이오 잉크 조성물 제조 및 귀 구조체 제조
바이오 잉크 조성물의 제조 시, 동종유래 연골 대신 말 유래 연골(영농조합으로부터 공급)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1의 방법으로 바이오 잉크 조성물 및 귀 구조체를 제작하였다.
비교예 1.
바이오 잉크 조성물의 제조 시, 실시예 1의 (2)에서 제조된 미세입자화된 고분자를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1의 방법으로 바이오 잉크 조성물 및 귀 구조체를 제조하였다.
비교예 2.
바이오 잉크 조성물의 제조 시, 실시예 1의 (1)에서 제조된 미세입자화된 연골 성분 및 실시예 1의 (2)에서 제조된 미세입자화된 고분자를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1의 방법으로 바이오 잉크 조성물 및 귀 구조체를 제조하였다.
본 발명에서 도 1은 (A) 비교예 1에서 제조된 미세입자화된 고분자를 포함하지 않는 바이오 잉크 조성물과 (B) 실시예 1에서 제조된 미세입자화된 고분자를 포함하는 바이오 잉크 조성물을 3D 프린터에 장착하여 동일한 조건으로 귀 구조체를 출력한 모양을 나타낸다. 미세입자화된 고분자를 포함하지 않은 비교예 1의 잉크 조성물의 경우, 토출된 바이오 잉크 조성물로 귀 구조체를 구현하지 못하는 것을 확인할 수 있다. 반면, 미세입자화된 고분자를 포함하는 본 발명에 따른 잉크 조성물은 귀 모양을 세밀하게 구현하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 2는 (A) 비교예 1에서 제조된 미세입자화된 고분자를 포함하지 않는 바이오 잉크 조성물과 (B) 실시예 1에서 제조된 미세입자화된 고분자를 포함하는 바이오 잉크 조성물의 내부 모습을 주사전자현미경을 이용하여 확인한 모습을 나타낸다. 도 2에 나타난 바와 같이, 미세입자화된 고분자를 포함하는 경우 바이오 잉크 조성물 내에 구형의 미세입자가 포함되어 있는 것을 확인 할 수 있다.
실험예 1. 바이오 잉크 조성물의 세포 적합성 분석
실시예 및 비교예에서 제작된 구조체가 삽입되었을 때 삽입 환경에서 주변 세포와의 적합성을 확인하기 위하여, 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 바이오 잉크 조성물에 사람유래 연골 세포를 배양하여 세포 적합성을 확인하였다.
실험예 1-1. 3.1 동종 및 이종유래 미세입자화된 연골 성분 기반 바이오 잉크 조성물에 대한 세포 적합성 분석
(1) 방법
동종 및 이종유래 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물, 즉, 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 바이오 잉크 조성물을 3D 프린터에 장착하고 구조체를 제작한 후, 1~3 X 10 5의 지방유래 줄기 세포를 구조체 위에 분사하여 배양하였다. 구조체 표면에의 세포 부착 및 생존을 확인하기 위하여, 배양 7일 후 Live/dead cell viability assay(Life Technology, USA)를 진행하였다. 구체적으로, 0.5 μl/ml Calcein-AM과 2 ul/ml Ethidium homodimer-1이 용해되어 있는 배지를 구조체에 침지하여 30 분간 반응시킨 후, 공초점 현미경을 통해 확인하였다.
또한, 배양 1일, 4일 후에 CCK-8 Kit를 이용하여 흡광도를 측정하여 세포 증식 정도를 확인하였다.
(2) 결과
분석 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3a에서 (A)는 실시예 1에서 제조된 동종유래 미세입자화된 연골 성분 기반 바이오 잉크 조성물, (B)는 실시예 2에서 제조된 이종유래 미세입자화된 연골 성분 기반 바이오 잉크 조성물에 대해서 분석한 결과를 나타낸다. 상기 도면에서 사멸한 세포는 화살표로 나타내었다.
상기 도 3에 나타난 바와 같이, 동종 및 이종유래 미세입자화된 연골 성분 기반 바이오 잉크 조성물 모두에서 구조체 표면에 세포가 부착되어 증식하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 3b는 세포 증식율을 분석한 결과로, 바이오 잉크 조성물을 사용하여 프린팅된 구조체에 세포가 부착하여 생존하고 증식이 가능함을 확인할 수 있다.
실험예 1-2. 미세입자화된 연골 성분 기반 바이오 잉크 조성물에 대한 귀 연골 조직 관련 세포 적합성 분석
(1) 방법
실시예 2에서 제조된 미세입자화된 연골 성분 기반 바이오 잉크 조성물로 제작된 구조체에 대한 귀 연골 조직 관련 세포 적합성을 확인하기 위하여, 상기 구조체에 사람 피부 유래 섬유아세포 및 연골 세포를 배양하여 이를 확인하였다.
구체적으로, 1~3 X 10 5의 사람 유래 섬유아세포를 포함하는 세포 혼탁액을 실시예 2 및 비교예 2에서 제작된 구조체에 분사하여 배양하였다. 구조체 표면에서의 세포 부착 및 증식을 확인하기 위하여, 배양 1일, 7일, 14일 동안 세포 배양기에서 배양하였다.
세포 적합성 분석은 다음과 같이 진행하였다. 1일, 7일, 14일 또는 28일 후에 Live/dead cell viability assay(Life Technology, USA)를 이용하여 세포 부착 및 생존 여부를 공초점 현미경(LSM 700, Carl Zeiss, Germany)으로 확인하였다.
또한, 구조체의 표면에 세포를 배양하고, 1일, 7일, 14일 후에 CCK-8 Kit를 이용하여 흡광도를 측정하여 세포 증식 정도를 확인한다.
(2) 결과
분석 결과를 도 4 및 5에 나타내었다.
도 4a는 배양 시간에 따른 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물(실시예 2)과 미세입자화된 연골 성분을 포함하지 않은 바이오 잉크 조성물(비교예 2)에 대한 사람유래 섬유아세포의 부착 및 증식 결과를 나타낸다. 상기 도면에서 사멸한 세포는 화살표로 나타내었다.
상기 도 4a에 나타난 바와 같이, 배양 초기부터 다수의 세포들이 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크로 출력된 구조체에 부착 및 생존하고 증식하는 것을 확인 할 수 있다.
또한, 도 4b는 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물로 제작된 구조체(실시예 2)와 미세입자화된 연골 성분을 포함하지 않은 바이오 잉크 조성물로 제작된 구조체(비교예 2)에 사람 피부유래 섬유아세포를 배양하여 세포 증식율을 확인한 결과를 나타낸다.
상기 도 4b에 나타난 바와 같이, 세포 배양 초기부터 2주까지 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물이 이를 포함하지 않은 바이오 잉크 조성물에 비해 세포 증식이 월등함을 확인 할 수 있다.
한편, 도 5a는 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물(실시예 2)과 미세입자화된 연골 성분을 포함하지 않은 바이오 잉크 조성물(비교예 2)에 사람유래 연골 세포를 배양하여 세포 부착과 생존을 확인한 결과를 나타낸다.
상기 도 5a에 나타난 바와 같이, 시간에 따라 두 군 모두에서 세포 증식율은 증가하지만, 미세입자화된 연골 성분을 포함하지 않은 바이오 잉크 조성물에 비해 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물에서 많은 수의 세포가 부착 및 생존하고 증식하는 것을 확인 할 수 있다.
또한, 도 5b는 배양 시간에 따른 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물(실시예 2)과 미세입자화된 연골 성분을 포함하지 않은 바이오 잉크 조성물(비교예 2)에 대한 사람 유래 연골세포의 증식율을 나타낸다.
상기 도 5b에 나타난 바와 같이, 배양 초기부터 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물이 미세입자화된 연골 성분을 포함하지 않는 바이오 잉크 조성물에 비해, 세포 증식률이 2 배 이상 높은 것을 확인할 수 있다.
상기 도 4 및 도 5를 통해 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물이 귀연골 관련 세포에서 세포적합성 및 세포친화성이 우수함을 확인할 수 있다.
실험예 2. 바이오 잉크 조성물을 이용한 3D 프린터를 통한 귀 구조체 제작
실시예 1 및 실시예 2에 개시된 귀 구조체의 제작 방법에 따라 귀 구조체를 제작하였다.
본 발명에서 도 6은 제작된 귀 구조체를 나타낸다.
도 6(A)에 나타난 바와 같이, 동일 STL 파일에 따라 동종유래(왼쪽 사진) 및 이종유래(오른쪽 사진) 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물로 출력 및 제작된 구조체의 형태는 서로 동일한 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 6(B)는 이종유래 미세입자화된 연골 성분을 포함하는 바이오 잉크 조성물을 서로 다른 STL 파일에 따라 출력하여 제작한 구조체를 나타낸다.
상기 도 6(B)에 나타난 바와 같이, 미세입자화된 연골 성분 기반 바이오 잉크 조성물을 통해 다양한 STL 파일의 구조체 제작이 가능함을 확인할 수 있으며, 동일 파일의 경우에도 크기와 같은 조건을 조절하여 구조체 제작이 가능함을 확인할 수 있다.
실험예 3. 제작된 구조체의 동물로의 이식
실시예 1에서 제조된 바이오 잉크 조성물을 이용하여 3D 프린팅으로 제작된 귀 구조체를 멸균 후, 동물의 피하에 직접 이식하였다.
도 7은 (A)는 실제 귀 크기의 70%, (B)는 실제 귀 크기의 50% 구조체를 누드 마우스 배부에 삽입한 모습이다.
상기 도 7을 통해, 동물에 삽입된 구조체가 귀 형태를 유지하는 것을 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 바이오 잉크 조성물은 미세입자화된 연골 성분을 함유함으로써, 연골 조직이 안전하고 효과적으로 재생될 수 있도록 유도할 수 있으며, 소이증 치료 목적의 구조체 제작용으로 용이하게 사용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 포함하는 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    미세입자화된 연골 성분의 평균입경은 10 내지 1000 um인 것인 바이오 잉크 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    미세입자화된 연골 성분은 연골을 동결건조하는 동결건조 단계;
    상기 동결건조된 연골을 분쇄하는 분쇄 단계; 및
    상기 분쇄된 연골을 체분리하는 체분리 단계를 통해 제조된 것인 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    미세입자화된 연골 성분은 바이오 잉크 조성물 전체 중량 대비 1 내지 20 중량부로 포함되는 것인 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    미세입자화된 고분자는 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 폴리(DL-락트-코-글라이콜산(poly-D, L-lactic-co-glycolic acid, PLGA) 및 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol, PEG)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것인 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    미세입자화된 고분자의 평균입경은 1 nm 내지 200 um인 것인 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    미세입자화된 고분자는 고분자를 유기용매에 가용화(solubilizing)하여 고분자 용액을 제조하는 단계; 및
    상기 고분자 용액을 계면활성제 및 생체적합성 고분자의 혼합 용액과 혼합한 후 초음파 처리하는 단계를 통해 제조되는 것인 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    미세입자화된 고분자는 바이오 잉크 조성물 전체 대비 1 내지 50% (w/v)로 포함되는 것인 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    생체적합성 고분자는 아가로즈(argarose), 알긴산(alginate), 키토산(chitosan), 콜라겐(collagen), 무세포화된 세포외기질(decellularized extracellular matrix), 피브린/피브리노겐(fibrin/fibrinogen), 젤라틴(gelatin), 그래핀(graphene), 히알루론산(hyaluronic acid), 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite), 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 폴리락트산(polylactic acid, PLA), 폴리(DL-락트-코-글라이콜산(poly-D, L-lactic-co-glycolic acid, PLGA) 및 플루로닉(pluronic F 127)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것인 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    생체적합성 고분자는 바이오 잉크 조성물 전체 중량 대비 0.5 내지 10 중량부로 포함되는 것인 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물.
  11. 미세입자화된 연골 성분; 미세입자화된 고분자; 및 생체적합성 고분자를 포함하는 3D 프린팅용 바이오 잉크 조성물을 압출하여 구조체를 제조하는 단계를 포함하는 구조체의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    압출된 구조체를 가교하는 단계를 추가로 포함하는 구조체의 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    구조체는 소이증의 치료를 위한 귀 구조체인 것인 구조체의 제조 방법.
PCT/KR2020/004287 2020-03-06 2020-03-30 연골 성분 기반 바이오 잉크를 이용한 소이증 치료 목적 구조체 제작용 조성물 및 그 제조방법 WO2021177503A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080049533.2A CN114080244A (zh) 2020-03-06 2020-03-30 利用基于软骨成分的生物墨水的治疗小耳症目的结构体制造用组合物及其制造方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0028281 2020-03-06
KR20200028281 2020-03-06
KR1020200037478A KR102494197B1 (ko) 2020-03-06 2020-03-27 연골 성분 기반 바이오 잉크를 이용한 소이증 치료 목적 구조체 제작용 조성물 및 그 제조방법
KR10-2020-0037478 2020-03-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021177503A1 true WO2021177503A1 (ko) 2021-09-10

Family

ID=77613448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/004287 WO2021177503A1 (ko) 2020-03-06 2020-03-30 연골 성분 기반 바이오 잉크를 이용한 소이증 치료 목적 구조체 제작용 조성물 및 그 제조방법

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN114080244A (ko)
WO (1) WO2021177503A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023121614A3 (en) * 2021-12-22 2023-08-24 T.C. Ankara Universitesi Rektorlugu A natural, elastic and bioactive vascular graft

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140294911A1 (en) * 2007-05-10 2014-10-02 Vivex Biomedical Inc. Cartilage material
KR20160135957A (ko) * 2015-05-19 2016-11-29 아주대학교산학협력단 3차원 프린팅을 이용한 융비술 재료 및 이의 제조방법
KR20180125776A (ko) * 2017-05-16 2018-11-26 울산과학기술원 3차원 프린팅용 바이오 잉크 조성물 및 이의 제조방법
KR101957893B1 (ko) * 2017-06-23 2019-06-27 주식회사 팡세 3d 프린팅용 조성물 및 이를 이용한 3d 프린터
KR20190098904A (ko) * 2018-01-31 2019-08-23 주식회사 로킷헬스케어 연골 재생용 바이오 잉크 조성물, 이를 이용한 맞춤형 연골 재생용 스캐폴드의 제조방법, 및 상기 제조방법을 이용하여 제조된 맞춤형 연골 재생용 스캐폴드

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL3230044T3 (pl) * 2014-12-11 2021-02-08 ETH Zürich Przeszczep rusztowania do naprawy chrząstki i sposób jego wytwarzania
WO2017187114A1 (en) * 2016-04-29 2017-11-02 The University Of Bristol Improvements in 3d printing
CN110327495B (zh) * 2019-07-02 2021-11-30 上海国睿生命科技有限公司 组织工程耳廓形态复合支架及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140294911A1 (en) * 2007-05-10 2014-10-02 Vivex Biomedical Inc. Cartilage material
KR20160135957A (ko) * 2015-05-19 2016-11-29 아주대학교산학협력단 3차원 프린팅을 이용한 융비술 재료 및 이의 제조방법
KR20180125776A (ko) * 2017-05-16 2018-11-26 울산과학기술원 3차원 프린팅용 바이오 잉크 조성물 및 이의 제조방법
KR101957893B1 (ko) * 2017-06-23 2019-06-27 주식회사 팡세 3d 프린팅용 조성물 및 이를 이용한 3d 프린터
KR20190098904A (ko) * 2018-01-31 2019-08-23 주식회사 로킷헬스케어 연골 재생용 바이오 잉크 조성물, 이를 이용한 맞춤형 연골 재생용 스캐폴드의 제조방법, 및 상기 제조방법을 이용하여 제조된 맞춤형 연골 재생용 스캐폴드

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023121614A3 (en) * 2021-12-22 2023-08-24 T.C. Ankara Universitesi Rektorlugu A natural, elastic and bioactive vascular graft

Also Published As

Publication number Publication date
CN114080244A (zh) 2022-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9725693B2 (en) Three-dimensional scaffolds for tissue engineering made by processing complex extracts of natural extracellular matrices
Mohamed et al. Nanomaterials and nanotechnology for skin tissue engineering
Wang et al. Electrospun PLGA–silk fibroin–collagen nanofibrous scaffolds for nerve tissue engineering
WO2016209062A1 (en) Two-component bioink, 3d biomaterial comprising the same and method for preparing the same
Zhou et al. Functionalized hydrogels for articular cartilage tissue engineering
WO2020111868A1 (ko) 인체 유래 성분을 함유하고 조직 특이적 세포 분화 효과를 갖는 3d 프린팅 바이오 잉크 조성물 및 그 제조방법
US20180126037A1 (en) Decellularized organ-derived tissue engineering scaffolds
Dhasmana et al. Silk fibroin protein modified acellular dermal matrix for tissue repairing and regeneration
Atila et al. Coaxial electrospinning of composite mats comprised of core/shell poly (methyl methacrylate)/silk fibroin fibers for tissue engineering applications
Jiang et al. Decellularized extracellular matrix: a promising strategy for skin repair and regeneration
Oliveira et al. Assessment of the suitability of chitosan/polybutylene succinate scaffolds seeded with mouse mesenchymal progenitor cells for a cartilage tissue engineering approach
WO2021177503A1 (ko) 연골 성분 기반 바이오 잉크를 이용한 소이증 치료 목적 구조체 제작용 조성물 및 그 제조방법
Barroso et al. Photocurable antimicrobial silk‐based hydrogels for corneal repair
Nemati Mahand et al. Application of stem cells, growth factors, small molecules, and biological macromolecules on nerve regeneration: a review and future direction
KR20200012723A (ko) 광가교제 없이 3d 프린팅할 수 있는 세리신 기반 바이오잉크 조성물
CN112546299B (zh) 一种3d打印的人工骨膜、人工骨、人工骨骼及其制备方法
KR102494197B1 (ko) 연골 성분 기반 바이오 잉크를 이용한 소이증 치료 목적 구조체 제작용 조성물 및 그 제조방법
WO2021125373A1 (ko) 지방조직 유래 세포외기질을 포함하는 의료용 조성물 및 그 제조방법
Chen et al. Novel advances in strategies and applications of artificial articular cartilage
Ma et al. Silk fibroin-based scaffolds for tissue engineering
KR20200066218A (ko) 인체 유래 성분을 함유하고 조직 특이적 세포 분화 효과를 갖는 3d 프린팅 바이오 잉크 조성물 및 그 제조방법
WO2022158816A1 (ko) 줄기세포 유래 엑소좀, 히알루론산, 및 bdde를 포함하는 피부 주름개선용 필러 조성물 및 이의 제조 방법
RU2452527C1 (ru) Способ регенерации хрящевой гиалиновой ткани суставов на начальных стадиях деструктивных заболеваний
Kim et al. Hierarchically structured phycocyanin-loaded micro/nanofibrous membrane for guided bone regeneration
WO2023211147A1 (ko) 세포외기질로 유도된 자가조립체 기반 3d 프린팅 인공 조직체의 제조방법 및 이로부터 제조된 인공 조직체

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: 20923308

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: 20923308

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1