WO2022114939A1 - 연골 재생용 스캐폴드 - Google Patents

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WO2022114939A1
WO2022114939A1 PCT/KR2021/095112 KR2021095112W WO2022114939A1 WO 2022114939 A1 WO2022114939 A1 WO 2022114939A1 KR 2021095112 W KR2021095112 W KR 2021095112W WO 2022114939 A1 WO2022114939 A1 WO 2022114939A1
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cartilage
scaffold
chondrogenesis
cartilage regeneration
inducer
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PCT/KR2021/095112
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채동식
강경일
우종수
Original Assignee
가톨릭관동대학교산학협력단
미라셀 주식회사
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    • A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/06—Materials or treatment for tissue regeneration for cartilage reconstruction, e.g. meniscus

Definitions

  • the present invention relates to a scaffold for cartilage regeneration.
  • Cartilage is a tissue composed of chondrocytes and a large amount of matrix surrounding it, and is a concept corresponding to the tibia (or bone tissue), which is a bone containing calcium as a main component.
  • the action of cartilage includes preventing friction of the epiphysis as seen in the articular cartilage covering the epiphysis of the joint, maintaining elasticity such as organs and auricles, and providing resistance to pressure such as costal cartilage and pubis cartilage.
  • can Cartilage is aneurysmal, avascular, and non-lymphatic, and once damaged, it cannot be restored to its original state.
  • cartilage within joints such as the knee, hip and temporomandibular joint may be damaged by shock absorption or wear due to degenerative arthritis, and in this case, the damaged cartilage is not naturally restored.
  • cartilage when cartilage is worn or damaged, it is necessary to replace the worn or damaged cartilage using an artificial cartilage member, cartilage collected from the body, or artificially cultured cartilage.
  • An object of the present invention is to provide a scaffold for cartilage regeneration that can be implanted in a site requiring cartilage regeneration to improve adhesion to surrounding normal cartilage.
  • the cartilage culture inducer is formed of three layers including stem cells, chondrogenesis inducers and growth factors, and the stem cells are sequentially absorbed with the chondrogenesis inducers and growth factors so that the stem cells absorb nutrients It is to provide a scaffold for cartilage regeneration that can grow by doing so.
  • Another object of the present invention is to provide a scaffold for cartilage regeneration that has directionality and can promote cartilage regeneration toward a specific surface.
  • a scaffold for cartilage regeneration that can obtain the effect of inducing and promoting cartilage culture in a specific direction by including a cartridge for continuously discharging the cartilage culture inducing material on one surface of the base.
  • a plate-shaped base and a cartridge connected to one surface of the base and formed in a hollow shape to contain a plurality of compositions constituting a cartilage culture inducing material in a plurality of layers therein; including, implants in areas requiring cartilage regeneration It provides a scaffold for cartilage regeneration, characterized in that it becomes.
  • a plurality of compositions constituting the cartilage culture inducing material may provide a scaffold for cartilage regeneration, characterized in that it includes stem cells, chondrogenesis inducers, and growth factors.
  • a scaffold for cartilage regeneration characterized in that the stem cells, the chondrogenesis inducer and the growth factor are divided into three layers sequentially from top to bottom and accommodated in the cartridge inside.
  • the chondrogenesis inducer may provide a scaffold for cartilage regeneration, characterized in that it comprises at least one of Runx2 and Osterix.
  • the growth factor may provide a scaffold for cartilage regeneration, characterized in that it comprises at least one of TGF-b1, FGF, BMP-2, Hap and IGF.
  • a scaffold for cartilage regeneration characterized in that a differentiation enhancing material is formed between each layer of the stem cells, the chondrogenesis inducer and the growth factor.
  • the layer between the stem cells and the chondrogenesis inducer is decomposed after the first time, and the stem cells are the cartilage Mixed with the generation inducer, the layer between the chondrogenesis inducer and the growth factor is decomposed after a second time, and the stem cells mixed with the chondrogenesis inducer are mixed with the growth factor
  • a scaffold for cartilage regeneration can be provided.
  • the base and the cartridge may provide a scaffold for cartilage regeneration, characterized in that formed of a biodegradable material.
  • a scaffold for cartilage regeneration that can be implanted in a site requiring cartilage regeneration and can improve adhesion to surrounding normal cartilage.
  • the cartilage culture inducer is formed of three layers including stem cells, chondrogenesis inducers and growth factors, and the stem cells are sequentially absorbed with the chondrogenesis inducers and growth factors so that the stem cells absorb nutrients By doing so, it is possible to provide a scaffold for cartilage regeneration that can grow.
  • a scaffold for cartilage regeneration that can obtain the effect of inducing and promoting cartilage culture in a specific direction by including a cartridge for continuously discharging the cartilage culture inducing material on one surface of the base.
  • FIG. 1 is a view showing a scaffold for cartilage regeneration according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view showing a cross-section of a cartridge in which the cartilage culture inducing material forming a plurality of layers is accommodated therein according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a view showing that the scaffold for cartilage regeneration according to an embodiment of the present invention is inserted into the cartilage damaged site;
  • FIG. 4 is a view showing a cross-section of a scaffold for cartilage regeneration according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is a view showing a scaffold 1 for cartilage regeneration according to an embodiment of the present invention.
  • Cartilage regeneration scaffold (1) may include a base (10) and a cartridge (20).
  • the base 10 may be formed in a plate shape. Specifically, the base 10 may be formed in a plate shape to facilitate application to the affected area requiring cartilage regeneration.
  • the cartridge 20 is connected to one surface of the base 10, and is formed in a hollow shape so that a plurality of compositions constituting the cartilage culture inducing material 30 can be accommodated in a plurality of layers.
  • the cartridge 20 may be formed in a shape protruding from one surface of the base 10 in a cylindrical shape in one direction.
  • the cartridge 20 is not limited to being formed in a cylindrical shape having a circular cross-section, and the cartridge 20 may be formed in various shapes such as a square, a pentagonal, and the like in cross-section.
  • a hollow inner space is formed inside the cartridge 20 so that the cartilage culture inducing material 30 can be accommodated.
  • the base 10 and the cartridge 20 may be made of a biodegradable material.
  • the biodegradable material may be any one of hyaluronic acid (glycosaminoglycan), alginate, fibrin, and collagen.
  • the base 10 and the cartridge 20 may be formed integrally, and may be manufactured by bio 3D printing technology.
  • FIG. 2 is a view showing a cross-section of the cartridge 20 in which the cartilage culture inducing material 30 forming a plurality of layers is accommodated therein according to an embodiment of the present invention.
  • the cartilage culture inducing material 30 made of a plurality of compositions may be accommodated inside the cartridge 20 .
  • the plurality of compositions constituting the cartilage culture inducing material 30 may include stem cells 31 , chondrogenesis inducers 32 , and growth factors 33 .
  • the chondrogenesis inducer 32 may include at least one of Runx2 and Osterix.
  • the growth factor 33 may include at least one of TGF-bi, FGF, BMP-2, Hap, and IGF.
  • the stem cells 31, the chondrogenesis inducer 32 and the growth factor 33 may be separated into three layers sequentially from the top to the bottom of the cartridge 20 and accommodated.
  • the growth factor 33 is accommodated in the lowermost layer, the chondrogenesis inducer 32 is accommodated in the middle layer, and the stem cells 31 are accommodated in the uppermost layer. ) can be accepted.
  • the differentiation enhancing material 34 may be formed between each layer of the stem cells 31 , the chondrogenesis inducer 32 , and the growth factor 33 .
  • the stem cells 31, the chondrogenesis inducer 32 and the growth factor 33 are separated and accommodated in each layer, and as time passes, each layer is decomposed and the stem cells (31) may be mixed with the chondrogenesis inducer 32 to be differentiated, and then mixed with the growth factor 33 to be differentiated.
  • the stem cells 31 , the chondrogenesis inducer 32 , and the growth factor 33 form each layer and are accommodated in the cartridge 20 .
  • it may be transplanted to a site requiring cartilage regeneration.
  • the layer between the stem cells 31 and the chondrogenic flow factor 32 is decomposed so that the stem cells 31 are mixed with the chondrogenesis inducer 32, absorb nutrients, and differentiate can be
  • the layer between the chondrogenesis inducer 32 and the growth factor 33 is decomposed, and the stem cells 31 mixed with the chondrogenesis inducer 32 may be mixed with the growth factor 33 .
  • the stem cells 31 are mixed with the chondrogenesis inducer 32 and the growth factor 33, absorb nutrients, and more stably bonding and cartilage can be generated in the area where cartilage regeneration is required. have.
  • FIG 3 is a view showing that the scaffold (1) for cartilage regeneration according to an embodiment of the present invention is inserted into the cartilage damaged site.
  • an adhesion reinforcing material 40 may be formed on the outer surface of the cartridge 20 .
  • the adhesion strengthening material 40 may be connected to the tissue around the site requiring cartilage regeneration to increase the adhesion of the cartridge 20 . That is, it is possible to improve the ability to attach to the normal cartilage around the cartridge 20 .
  • the scaffold 1 for cartilage regeneration according to the present invention is implanted in a site requiring cartilage regeneration, and can be inserted and implanted up to the subchondral bone, that is, the subchondral bone 53 .
  • the base 10 is implanted to be positioned on the subchondral bone 53, and the cartridge 20 is cartilage (normal cartilage) 51, cartilage It can be implanted so as to be hung over the boundary surface (tide mark) 52 of the sublingual bone.
  • FIG 4 is a view showing a cross-section of the scaffold 1 for cartilage regeneration according to an embodiment of the present invention.
  • the cartridge 20 may be formed to further include a cover portion 22 .
  • the cartridge 20 may include a body portion 21 and a cover portion 22 .
  • the body portion 21 is formed to protrude in one direction from one surface of the base 10 and is a portion in which the cartilage culture inducing material 30 is accommodated.
  • the cover part 22 is formed to protrude from the upper end of the body part 21 toward the inside of the body part 21 , and is inclined downward toward the inner center of the body part 21 . can be At this time, the cover part 22 does not completely shield the upper part of the body part 21 , and the body part 21 at the upper end of the body part 21 so that the center can be opened so that the inner space can communicate with the outside. A predetermined length may be protruded into the portion 21 .
  • the cover portion 22 is formed to be inclined downwardly into the body portion 21, thereby serving as a check valve. That is, as the cover part 22 is inclined downwardly to the inside, it is easy for the material outside the cartridge 20 to flow in, and the material inside the cartridge 20 can be induced to slowly flow out. Therefore, the supply rate of the cartilage culture inducing material 30 stored inside the cartridge 20 can be adjusted.
  • the cartilage culture inducer is formed of three layers including stem cells, chondrogenesis inducers and growth factors, and the stem cells are sequentially absorbed with the chondrogenesis inducers and growth factors so that the stem cells absorb nutrients By doing so, it is possible to provide a scaffold for cartilage regeneration that can grow.

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Abstract

본 발명은 플레이트 형상의 베이스; 및 상기 베이스의 일 면에 연결되며, 중공의 형상으로 형성되어 내부에는 연골 배양 유도 물질을 이루는 복수의 조성물이 복수의 층을 이루며 수용될 수 있는 카트리지;를 포함하여, 연골 재생이 필요한 부위에 임플란트되는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드를 제공할 수 있다.

Description

연골 재생용 스캐폴드
본 발명은 연골 재생용 스캐폴드에 관한 것이다.
연골(cartilage)이란 연골세포와 그것을 둘러싸고 있는 다량의 기질로 이루어진 조직으로서, 칼슘을 주성분으로 한 뼈인 경골(또는 골조직)과 대응되는 개념이다. 연골의 작용에는 관절의 골단을 덮는 관절연골에서 볼 수 있는 것처럼 골단의 마찰을 방지하는 이외에 기관, 귓바퀴와 같이 탄력을 유지하거나, 늑연골, 치골결합 연골과 같이 압력에 대한 저항력을 주는 것 등을 들 수 있다. 연골은 무신경, 무혈관, 무임파성이며, 한번 손상되면 원래대로 복구되지 않는다. 예를 들어 무릎, 고관절 및 턱관절과 같은 관절 내의 연골의 경우 충격의 흡수나 퇴행성 관절염 등에 따른 마모에 의하여 손상될 수 있으며, 이러한 경우 손상된 연골은 자연적으로 복구되지 않는다.
따라서 연골이 마모되거나 손상되는 경우 인공 연골부재나 체내에서 채취한 연골이나 인공적으로 배양한 연골을 이용하여 마모 또는 손상된 연골을 대체하여야 한다.
다만, 실험실 수준에서 인공적으로 연골을 배양하는 경우 인위적인 성장인자만이 해당 연골의 배양에 이용되며, 그나마 이용되는 성장인자 또한 제한적인 실정이며, 이러한 환경에서 성장하는 연골의 경우 조직이 치밀하지 못하고 실제 인체에 적용되기에는 질적인 면에서 부적합한 경우가 대부분이며, 3차원적인 배양이 매우 어렵고 성장속도 또한 만족스럽지 못하다.
그 예로서 연골세포를 분리하여 체외에서 배양하여 연골치환술을 시행한 경우 기존의 양호한 상태의 연골에 비하여 조직이 약하여 제 기능을 기대하기 어려운 수준이었으며, 줄기세포를 배양하여 체외에서 연골지지체 등을 이용하여 연골로 변환시킨 경우에도 실제 적용 사례에서는 조직이 치밀하지 못하여 뭉개지는 현상이 있었다. 즉, 종래의 실험실 수준에서의 연골 배양 방법의 경우 높은 비용에 비하여 효율이 매우 낮은 문제가 있었다.
본 발명은 연골 재생이 필요한 부위에 이식되어, 주위의 정상 연골과의 부착 능력을 향상시킬 수 있는 연골 재생용 스캐폴드를 제공하기 위한 것이다.
또한, 연골 배양 유도 물질은 줄기세포, 연골생성 유도인자 및 성장인자를 포함하는 3개의 층으로 형성되고, 줄기세포가 연골생성 유도인자 및 성장인자와 순차적으로 흡수되도록 하여 줄기세포가 영양물질을 흡수함으로써 성장할 수 있는 연골 재생용 스캐폴드를 제공하기 위한 것이다.
또한, 방향성을 갖고 특정한 면 측으로 연골재생을 촉진이 가능한 연골 재생용 스캐폴드를 제공하기 위한 것이다.
또한, 베이스의 일면에 지속적으로 연골 배양 유도 물질을 배출하는 카트리지를 포함함으로써 특정 방향에 대하여 연골배양을 유도 및 촉진하는 효과를 얻을 수 있는 연골 재생용 스캐폴드를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플레이트 형상의 베이스; 및 상기 베이스의 일 면에 연결되며, 중공의 형상으로 형성되어 내부에는 연골 배양 유도 물질을 이루는 복수의 조성물이 복수의 층을 이루며 수용될 수 있는 카트리지;를 포함하여, 연골 재생이 필요한 부위에 임플란트되는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드를 제공한다.
또한, 상기 연골 배양 유도 물질을 이루는 복수의 조성물은 줄기세포, 연골생성 유도인자, 성장인자를 포함하는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드를 제공할 수 있다.
또한, 상기 카트리지 내부에는, 상기 줄기세포, 상기 연골생성 유도인자 및 상기 성장인자가 상부에서부터 하부로 차례로 3개의 층으로 구분되어 수용되는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드를 제공할 수 있다.
또한, 상기 연골생성 유도인자는 Runx2 및 Osterix 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드를 제공할 수 있다.
또한, 상기 성장인자는 TGF-b1, FGF, BMP-2, Hap 및 IGF 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드를 제공할 수 있다.
또한, 상기 줄기세포, 상기 연골생성 유도인자 및 상기 성장인자가 이루는 각 층 사이에는 분화 강화 물질이 형성되는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드를 제공할 수 있다.
또한, 상기 줄기세포, 상기 연골생성 유도인자 및 상기 성장인자가 각 층을 이루는 상태에서, 제1 시간 이후에 상기 줄기세포와 상기 연골생성 유도인자 사이의 층이 분해되어, 상기 줄기세포가 상기 연골생성 유도인자와 혼합되고, 제2 시간 이후에 상기 연골생성 유도인자와 상기 성장인자 사이의 층이 분해되어, 상기 연골생성 유도인자와 혼합된 상기 줄기세포가 상기 성장인자와 혼합되는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드를 제공할 수 있다.
또한, 상기 카트리지의 외측면에는, 연골 재생이 필요한 부위 주변의 조직과의 부착력을 증가시키기 위한 부착 강화 물질이 형성되는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드를 제공할 수 있다.
또한, 상기 베이스 및 상기 카트리지는 생분해성 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 연골 재생이 필요한 부위에 이식되어, 주위의 정상 연골과의 부착 능력을 향상시킬 수 있는 연골 재생용 스캐폴드를 제공할 수 있다.
또한, 연골 배양 유도 물질은 줄기세포, 연골생성 유도인자 및 성장인자를 포함하는 3개의 층으로 형성되고, 줄기세포가 연골생성 유도인자 및 성장인자와 순차적으로 흡수되도록 하여 줄기세포가 영양물질을 흡수함으로써 성장할 수 있는 연골 재생용 스캐폴드를 제공할 수 있다.
또한, 방향성을 갖고 특정한 면 측으로 연골재생을 촉진이 가능한 연골 재생용 스캐폴드를 제공할 수 있다.
또한, 베이스의 일면에 지속적으로 연골 배양 유도 물질을 배출하는 카트리지를 포함함으로써 특정 방향에 대하여 연골배양을 유도 및 촉진하는 효과를 얻을 수 있는 연골 재생용 스캐폴드를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연골 재생용 스캐폴드를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부에 복수의 층을 이루는 연골 배양 유도 물질이 수용된 카트리지의 단면을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연골 재생용 스캐폴드가 연골 손상 부위에 삽입된 것을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연골 재생용 스캐폴드의 단면을 나타낸 도면
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연골 재생용 스캐폴드(1)를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 연골 재생용 스캐폴드(1)는 연골 재생이 필요한 부위에 이식(implant)될 수 있다. 연골 재생용 스캐폴드(1)는 베이스(10) 및 카트리지(20)를 포함할 수 있다.
베이스(10)는 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 베이스(10)는 연골 재생이 필요한 환부에 적용이 용이하도록 플레이트 형상으로 형성될 수 있다.
카트리지(20)는 베이스(10)의 일 면에 연결되며, 중공의 형상으로 형성되어 내부에는 연골 배양 유도 물질(30)을 이루는 복수의 조성물이 복수의 층을 이루며 수용될 수 있다. 구체적으로, 카트리지(20)는 베이스(10)의 일 면에서 일 방향으로 원통 형상으로 돌출 형성되는 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 카트리지(20)가 단면이 원형인 원통형의 형상으로 형성되는 것에 한정되는 것은 아니며, 카트리지(20)는 단면이 사각형, 오각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 카트리지(20)의 내부에는 중공의 내부공간이 형성되어 연골 배양 유도 물질(30)이 수용될 수 있다.
베이스(10)와 카트리지(20)는 생분해성 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 생분해성 물질은 히알루로닉애씨드(글리코사미노글리칸), 알지네이트, 피브린, 콜라겐 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 베이스(10)와 카트리지(20)는 일체로 이루어질 수 있으며, 바이오 3D 프린팅 기술로 제작될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부에 복수의 층을 이루는 연골 배양 유도 물질(30)이 수용된 카트리지(20)의 단면을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 카트리지(20) 내부에는 복수의 조성물로 이루어지는 연골 배양 유도 물질(30)이 수용될 수 있다. 구체적으로, 연골 배양 유도 물질(30)을 이루는 복수의 조성물은 줄기세포(31), 연골생성 유도인자(32), 성장인자(33)를 포함할 수 있다.
여기서, 연골생성 유도인자(32)는 Runx2 및 Osterix 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 성장인자(33)는 TGF-bi, FGF, BMP-2, Hap 및 IGF 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
줄기세포(31), 연골생성 유도인자(32) 및 성장인자(33)는 카트리지(20)의 상부에서부터 하부로 차례로 3개의 층으로 분리되어 수용될 수 있다.
구체적으로, 베이스(10)와 연결되는 부분이 하측인 것을 기준으로 할 때, 최하층에 성장인자(33)가 수용되고, 중간층에 연골생성 유도인자(32)가 수용되고, 최상층에 줄기세포(31)가 수용될 수 있다.
또한, 줄기세포(31), 연골생성 유도인자(32) 및 성장인자(33)가 이루는 각 층 사이에는 분화 강화 물질(34)이 형성될 수 있다. 분화 강화 물질(34)은 줄기세포(31), 연골생성 유도인자(32) 및 성장인자(33)가 각 층으로 분리되어 수용되되, 시간이 흐름에 따라 각 층이 분해되어 줄기세포(31)가 연골생성 유도인자(32)와 혼합되어 분화되고, 그 이후에 성장인자(33)와 혼합되어 분화될 수 있도록 할 수 있다.
구체적으로, 줄기세포(31), 연골생성 유도인자(32) 및 성장인자(33)가 각 층을 이루며 카트리지(20)에 수용된 상태에서, 연골 재생이 필요한 부위에 이식될 수 있다. 이 상태에서 제1 시간 이후에, 줄기세포(31)와 연골생성 유동인자(32) 사이의 층이 분해되어 줄기세포(31)가 연골생성 유도인자(32)와 혼합되며 영양물질을 흡수하며 분화될 수 있다.
제1 시간보다 소정의 시간이 지난 제2 시간 이후에는, 연골생성 유도인자(32)와 성장인자(33) 사이의 층이 분해되어, 연골생성 유도인자(32)와 혼합된 줄기세포(31)가 성장인자(33)와 혼합될 수 있다.
이처럼, 시간이 흐름에 따라 줄기세포(31)가 연골생성 유도인자(32) 및 성장인자(33)와 혼합되며 영양물질을 흡수하고 연골 재생이 필요한 부위에서 보다 안정적으로 결합 및 연골이 생성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연골 재생용 스캐폴드(1)가 연골 손상 부위에 삽입된 것을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 카트리지(20)의 외측면에는 부착 강화 물질(40)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 부착 강화 물질(40)은 연골 재생이 필요한 부위 주변의 조직과 연결되어, 카트리지(20)의 부착력을 증가시킬 수 있다. 즉, 카트리지(20) 주위의 정상 연골과의 부착 능력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연골 재생용 스캐폴드(1)는 연골 재생이 필요한 부위에 이식되는 것으로써, 연골아래 뼈 즉, 연하골(subchondral bone)(53)까지 삽입 및 이식될 수 있다.
즉, 연골 재생용 스캐폴드(1)가 이식될 때, 베이스(10)는 연하골(subchondral bone)(53)에 위치되도록 이식되고, 카트리지(20)는 연골(normal cartilage)(51), 연골과 연하골의 경계면(tide mark)(52)에 걸져 위치되도록 이식될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연골 재생용 스캐폴드(1)의 단면을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 카트리지(20)는 커버부(22)를 더 포함하도록 형성될 수도 있다. 구체적으로, 카트리지(20)는 바디부(21) 및 커버부(22)를 포함할 수 있다.
바디부(21)는 베이스(10)의 일 면에서 일 방향으로 돌출 형성되며 내부에 연골 배양 유도 물질(30)이 수용되는 부분이다.
여기서, 도 4a를 참조하면, 커버부(22)는 바디부(21)의 상단부에서 바디부(21)의 내부를 향해 돌출 형성되되, 바디부(21) 내부 중앙으로 갈수록 하향 경사지는 형태로 형성될 수 있다. 이때, 커버부(22)는 바디부(21)의 상부를 완전히 차폐하지 않으며, 바디부(21) 내부공간이 외부와 연통될 수 있도록 중심부가 개방될 수 있도록 바디부(21)의 상단부에서 바디부(21) 내부로 소정 길이 돌출 형성될 수 있다.
이처럼, 커버부(22)가 바디부(21) 내부로 하향 경사지게 형성됨으로써, 체크 벨브와 같은 역할을 할 수 있다. 즉, 커버부(22)가 내부로 하향 경사짐으로써, 카트리지(20) 외부의 물질이 유입되는 것은 용이하고, 내부의 물질이 유출되는 것은 서서히 진행되도록 하는 작용을 유도할 수 있다. 따라서, 카트리지(20) 내부에 저장되어 있는 연골 배양 유도 물질(30)의 공급 속도를 조절할 수 있다.
여기서, 도 4b를 참조하면, 커버부(22)는 바디부(21) 내부를 3개의 층으로 분리할 수 있도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 바디부(21) 내부에 줄기세포(31), 연골생성 유도인자(32) 및 성장인자(33) 각각이 3개의 층으로 분리되는 연골 배양 유도 물질(30)이 수용될 때, 커버부(22)는 줄기세포(31), 연골생성 유도인자(32) 및 성장인자(33) 각 층을 분리할 수 있도록 바디부(21) 내측면의 3개의 높이 지점에서 돌출 형성될 수 있다. 즉, 커버부(22)는 바디부(21)의 내부가 3개의 층으로 구분되도록 하여 각 층의 체크 벨브 기능을 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명의 실시예에 의하면 아래와 같이 산업상 이용가능성이 있는 것으로 볼 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 연골 재생이 필요한 부위에 이식되어, 주위의 정상 연골과의 부착 능력을 향상시킬 수 있는 연골 재생용 스캐폴드를 제공할 수 있다.
또한, 연골 배양 유도 물질은 줄기세포, 연골생성 유도인자 및 성장인자를 포함하는 3개의 층으로 형성되고, 줄기세포가 연골생성 유도인자 및 성장인자와 순차적으로 흡수되도록 하여 줄기세포가 영양물질을 흡수함으로써 성장할 수 있는 연골 재생용 스캐폴드를 제공할 수 있다.
또한, 방향성을 갖고 특정한 면 측으로 연골재생을 촉진이 가능한 연골 재생용 스캐폴드를 제공할 수 있다.
또한, 베이스의 일면에 지속적으로 연골 배양 유도 물질을 배출하는 카트리지를 포함함으로써 특정 방향에 대하여 연골배양을 유도 및 촉진하는 효과를 얻을 수 있는 연골 재생용 스캐폴드를 제공할 수 있다.
1: 연골 재생용 스캐폴드
10: 베이스
20: 카트리지
21: 바디부
22: 커버부
30: 연골 배양 유도 물질
31: 줄기세포
32: 연골생성 유도인자
33: 성장인자
34: 분화 강화 물질
40: 부착 강화 물질
51: 연골(normal cartilage)
52: 연골과 연하골의 경계면(tide mark)
53: 연하골(subchondral bone)

Claims (9)

  1. 플레이트 형상의 베이스; 및
    상기 베이스의 일 면에 연결되며, 중공의 형상으로 형성되어 내부에는 연골 배양 유도 물질을 이루는 복수의 조성물이 복수의 층을 이루며 수용될 수 있는 카트리지;를 포함하여,
    연골 재생이 필요한 부위에 이식(implant)되는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연골 배양 유도 물질을 이루는 복수의 조성물은
    줄기세포, 연골생성 유도인자, 성장인자를 포함하는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 카트리지 내부에는,
    상기 줄기세포, 상기 연골생성 유도인자 및 상기 성장인자가 상부에서부터 하부로 차례로 3개의 층으로 구분되어 수용되는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드,
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 연골생성 유도인자는 Runx2 및 Osterix 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 성장인자는 TGF-b1, FGF, BMP-2, Hap 및 IGF 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 줄기세포, 상기 연골생성 유도인자 및 상기 성장인자가 이루는 각 층 사이에는 분화 강화 물질이 형성되는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 줄기세포, 상기 연골생성 유도인자 및 상기 성장인자가 각 층을 이루는 상태에서,
    제1 시간 이후에 상기 줄기세포와 상기 연골생성 유도인자 사이의 층이 분해되어, 상기 줄기세포가 상기 연골생성 유도인자와 혼합되고,
    제2 시간 이후에 상기 연골생성 유도인자와 상기 성장인자 사이의 층이 분해되어, 상기 연골생성 유도인자와 혼합된 상기 줄기세포가 상기 성장인자와 혼합되는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 카트리지의 외측면에는,
    연골 재생이 필요한 부위 주변의 조직과의 부착력을 증가시키기 위한 부착 강화 물질이 형성되는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 및 상기 카트리지는 생분해성 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 연골 재생용 스캐폴드.
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