KR100947290B1 - Scaffolds Using Human Accessory Organ Containing Keratin for Human Volume Replacement or Cell Culture and Use Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 케라틴을 주성분으로 하는 인체 부속기관을 이용한 인체 부피 대체용 또는 세포 배양용 지지체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 케라틴을 주성분으로 하는 인체 부속기관을 미분화하여 지지체를 제조거나, 상기 미분화된 지지체에 염을 첨가하고 압력과 온도를 가하여 제조된 인체 부피 대체용 지지체 또는 세포 배양용 지지체에 관한 것이다.The present invention relates to a support for human body volume replacement or cell culture using a human appendage mainly composed of keratin and to a method for producing the same. More specifically, a support is prepared by undifferentiating a human appendage mainly composed of keratin. The present invention relates to a human volume replacement support or a cell culture support prepared by adding a salt to the micronized support and applying pressure and temperature.
본 발명에 따르면, 기존의 양모의 케라틴을 이용한 지지체에 비하여 높은 생체 친화성을 나타내고, 화학적 처리 과정이 없으므로 화학물질로 인해 발생하는 부작용을 방지할 수 있어 인체 부피 대체용 소재로 유용하다.According to the present invention, it exhibits high biocompatibility compared to a support using keratin of conventional wool, and is useful as a material for replacing human volume because it can prevent side effects caused by chemicals because there is no chemical treatment process.
케라틴, 인체 부피 대체, 세포 배양 지지체 Keratin, human body volume replacement, cell culture scaffold
Description
도 1은 본 발명에 따른 인체 손톱을 이용하여 분말화된 지지체를 현미경(×400 배율)으로 관찰한 것이다. 1 is a microscope (x 400 magnification) of the powdered support using a human fingernail according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 인체 머리카락을 이용하여 분말화된 지지체를 현미경(×400 배율)으로 관찰한 것이다. Figure 2 is a microscope (x 400 magnification) to observe the powdered support using the human hair according to the present invention.
발명의 분야Field of invention
본 발명은 케라틴을 주성분으로 하는 인체 부속기관을 이용한 인체 부피 대체용 또는 세포 배양용 지지체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 케라틴을 주성분으로 하는 인체 부속기관을 미분화하여 지지체를 제조거나, 상기 미분화된 지지체에 염을 첨가하고 압력과 온도를 가하여 제조된 인체 부피 대체용 지지체 또는 세포 배양용 지지체에 관한 것이다.The present invention relates to a support for human body volume replacement or cell culture using a human appendage mainly composed of keratin and to a method for producing the same. More specifically, a support is prepared by undifferentiating a human appendage mainly composed of keratin. The present invention relates to a human volume replacement support or a cell culture support prepared by adding a salt to the micronized support and applying pressure and temperature.
배경기술Background
단백질의 기능성과 그 이용에 관한 연구는 오랫동안 진행되었지만, 케라틴에 대한 연구는 그리 많지 않다. 케라틴은 각질이라고도 불리며, 고등 척추동물의 상피 조직에서 광범위하게 나타나는 구조로서, 머리털, 양털, 깃털, 뿔, 손(발)톱, 말굽 등을 구성하는 진성 케라틴(경질 케라틴)과 피부, 신경조직 등에 존재하는 유사 케라틴(연질 케라틴)으로 구별된다. 케라틴은 원료를 가루로 만들어서 뜨거운 유기용매 또는 물을 넣은 후, 단백질 분해효소로 단백질을 제거하여 분리할 수 있다. Research into the functionality and use of proteins has been around for a long time, but not much has been done about keratin. Keratin, also called keratin, is a structure that appears extensively in epithelial tissues of higher vertebrates, and it is composed of hair, wool, feathers, horns, hand saws, horseshoe, and keratin (hard keratin), skin, and nerve tissue. It is distinguished by similar keratin (soft keratin) present. Keratin can be separated by pulverizing the raw material, adding hot organic solvent or water, and then removing the protein with proteolytic enzymes.
케라틴의 주요 구성 성분은 글루탐산, 알기닌, 시스틴 등의 아미노산이며, 그 중에서도 시스틴의 함유량이 높다. 진성 케라틴의 시스틴 함유량은 11∼12%이고, 유사 케라틴은 4∼8%의 시스틴을 함유하고 있다. 케라틴은 시스틴의 함유량이 높기 때문에 디설파이드 결합(-S-S-)이 망상으로 이어진 선상 구조를 가지는 것으로 생각된다.The main constituents of keratin are amino acids such as glutamic acid, arginine, and cystine, and among them, the content of cystine is high. The cystine content of intrinsic keratin is 11 to 12%, and the pseudo keratin contains 4 to 8% of cystine. Since keratin has a high content of cystine, it is considered that disulfide bond (-S-S-) has a linear structure in which a network is connected.
케라틴은 물과 중성용매에서는 녹지 않고, 펩신, 트립신 등의 단백질 분해효소의 작용을 받지 않으나, 황화나트륨(탈모제), 티오글리콜산(퍼머넌트 웨이브약), 과산화수소, 알칼리 등에 약하다. 이는 상기 시약에 의하여 디설파이드 결합이 끊어지기 때문이다. Keratin is insoluble in water and neutral solvents, and is not affected by proteolytic enzymes such as pepsin and trypsin, but is weak in sodium sulfide (hair loss agent), thioglycolic acid (permanent wave agent), hydrogen peroxide and alkali. This is because the disulfide bond is broken by the reagent.
케라틴은 2차 구조가 다른 α-케라틴과 β-케라틴으로 나누어진다. 머리털이나 양털을 구성하는 자연 상태의 케라틴 분자가 α-케라틴이고, 머리털에 인장력을 가하거나 습기를 가하면 늘어나게 되는데, 이 상태의 것이 β-케라틴이다. α-케라틴은 α-나선 구조이며, β-케라틴은 접지 구조이다. 접지 구조는 α-케라틴이 갖는 분자 내의 수소결합이 끊어져 분자 사슬이 늘어나서 인접하는 분자 사슬 사이에 수소결합을 형성하기 때문에 발생한다. α-케라틴과 β-케라틴 간의 전이는 가역적이며, β-케라틴은 인장력을 제거하면 저절로 수축하여 α-케라틴으로 되돌아온다. 양털이 탄성을 보이는 것은 바로 이 때문이다. 그러나, 뜨거운 물, 수증기, 알칼리 등으로 처리하면 섬유는 β-케라틴으로 고정되어 수축하지 않는다. 퍼머넌트 세팅된 머리카락이 이 경우에 해당된다.Keratin is divided into [alpha] -keratin and [beta] -keratin, which have different secondary structures. The natural keratin molecules that make up the hair or fleece are α-keratin, and when the tensile force or moisture is applied to the hair, it is β-keratin. α-keratin is an α-helix structure, and β-keratin is a ground structure. The grounding structure occurs because hydrogen bonds in the molecule possessed by α-keratin are broken and the molecular chains are stretched to form hydrogen bonds between adjacent molecular chains. The transition between [alpha] -keratin and [beta] -keratin is reversible, and [beta] -keratin spontaneously contracts and returns to [alpha] -keratin when the tension is removed. This is why wool is elastic. However, when treated with hot water, steam, alkali or the like, the fibers are fixed with β-keratin and do not shrink. This is the case with permanently set hair.
생체 내에서 구조적인 역할을 하는 진성 케라틴은 인성과 불용성을 가지는데, 이는 공업 재료 및 소비재의 합성 중합체로부터 발견되는 케라틴의 고유한 특징이다. 단백질로서 케라틴은 우수한 물성을 보유하는 것 외에도, 기능을 다한 후에 생체 조직에 재흡수되고, 고도의 화학적 작용기를 갖는 중합체이므로 합성 중합체에 비해 다양한 특징을 가지고 있다. Intrinsic keratin, which plays a structural role in vivo, has toughness and insolubility, which is a unique feature of keratin found in synthetic polymers of industrial and consumer materials. In addition to retaining excellent physical properties, keratin as a protein has various characteristics compared to synthetic polymers because it is reabsorbed into biological tissue after its function and has a high chemical functional group.
현재, 양모 케라틴은 이온 교환능과 킬레이트 형성능이 뛰어나 의류용으로써 섬유의 개질, 가공 및 화학 구조 분석에 사용되고 있으나, 기능성 고분자 재료로의 연구는 미비한 실정이며, 양모로부터 제조한 케라틴은 항혈전성 의료용 재료로 사용되는 실리콘이나 우레탄과 유사한 정도의 항혈전성을 나타내는 것으로 보고되었다. Currently, wool keratin has excellent ion exchange ability and chelate formation ability, so it is used for clothing modification, processing, and chemical structure analysis as a garment, but research into functional polymer material is insufficient, and keratin prepared from wool is an antithrombogenic medical material. It has been reported to exhibit antithrombogenicity similar to that of silicone and urethane.
또한, 케라틴이 시험관 내(in vitro) 및 생체 내(in vito)에서 생체 적합성 매트릭스로 가공될 수 있고, 이렇게 제조된 매트릭스는 섬유아(fibroblast) 세포의 배양시 부착성과 증식률이 뛰어나다는 것이 보고되고 있다. It has also been reported that keratin can be processed into biocompatible matrices in vitro and in vito, and the matrices thus prepared exhibit excellent adhesion and proliferation in the culture of fibroblast cells. have.
미국 존스 홉킨스 의대 김세윤 박사는 피부 세포에서 많이 생성되는 케라틴 단백질 중, 피부가 상처를 입은 뒤 재생될 때 많이 생성되는 단백질 '케라틴17'이 신호 전달 물질을 자극하여 피부 세포가 활발하게 성장할 수 있게 한다는 사실을 밝혀낸 바 있다. Dr. Se-Yoon Kim, MD, of Johns Hopkins University School of Medicine, said that keratin, a protein produced by skin cells after being wounded and regenerated, stimulates signal transducing agents to stimulate the growth of skin cells. I have discovered the facts.
한편, 인공 기질이란 채취된 조직 세포가 이식되어 3차원적인 생체 조직을 만들 수 있는 지지체를 의미하는 것으로, 담체 또는 인공 지지체(scaffold)라 불린다. 인공 기질은 생체 내 또는 시험관 내에 적용가능하며, 생체 내 적용 시 인체 부피 대체물(filler)로 사용할 수 있다. 상기 인공 지지체는 다음과 같은 조건을 충족시켜야 한다. 우선 재생하고자 하는 생체 조직의 형태를 유지하여야 하고, 배양하고자 하는 세포의 점착과 증식·분화를 효과적으로 유도하며, 높은 생체 친화성과 지지체로서의 역할을 다한 후, 생체 내에서 안전하게 흡수·분해되어야 한다. 그러나, 생체 내에서 분해되는 조직 적합성 생체 재료의 한계와 다양한 생체 조직으로 분화·성장시킬 수 있는 조직공학 기술이 미비하기 때문에 인체 각 장기의 기능 재현에 한계가 있다. On the other hand, the artificial substrate refers to a support that can be implanted tissue cells to create a three-dimensional biological tissue, it is called a carrier or artificial scaffold (scaffold). Artificial substrates are applicable in vivo or in vitro and can be used as a human volume filler in vivo applications. The artificial support must meet the following conditions. First of all, it is necessary to maintain the shape of the biological tissue to be regenerated, to effectively induce adhesion, proliferation and differentiation of cells to be cultured. However, there is a limitation in reproducing the function of each organ of the human body because of limitations of histocompatibility biomaterials decomposed in vivo and tissue engineering techniques capable of differentiating and growing into various biological tissues.
현재 인공지지체 제작을 위해 사용되고 있는 폴리-락타이드(poly-lactic acid, PLA), 폴리-글리콜산(poly-glycolic acid, PGA), 폴리 유산-글리콜산 공중합체(poly lacticco-glycolic acid, PLGA) 등의 생분해성 생체 재료는 염발포법(gas foamin/salt leaching), 고압 기체 팽창법(high pressure gas expansion), 유화 동결 건조법(emulsion freeze-drying), 염침출법(solvent-castin/parti-culateleaching technique), 상 분리법(phase separation) 등으로 제조된다. 그러나, 현재의 제조방법으로는 재연성이 떨어지고, 복잡하거나 정밀한 3차원 형태의 구조로 제작하기에는 한계가 있다. 또한, 다공성 구조를 제작하는데 있어서 공극(pore) 크기 및 공극율(porosity)을 자유롭게 조절할 수 없고, 공극들의 상호연결성(interconnectivity)이 떨어져서 세포의 성장 및 영양분 공급, 인공 지지체 내부로의 확산 및 전달 등의 어려움이 있으며, 제조시간도 오래 걸리는 단점이 있다. Poly-lactic acid (PLA), poly-glycolic acid (PGA), and polylacticco-glycolic acid (PLGA), which are currently used for the production of artificial supports Biodegradable biomaterials such as gas foamin / salt leaching, high pressure gas expansion, emulsion freeze-drying, and salt-castin / parti-culateleaching technique, phase separation, and the like. However, the current manufacturing method is inferior in reproducibility, and there is a limit to manufacturing a complicated or precise three-dimensional structure. In addition, the pore size and porosity cannot be freely controlled in the fabrication of the porous structure, and the interconnectivity of the pores is poor, resulting in cell growth and nutrient supply, diffusion and delivery into the artificial support. There is a difficulty, and there is a disadvantage that takes a long time to manufacture.
일 예로, 조직 배양에서 골과 연조직을 위한 기질 합성은 자연 인산칼슘(calcium phosphate)과 폴리-락타이드 또는 폴리-글리콜산 등의 수많은 합성체 및 교원질, 섬유소의 자연 중합체 등이 포함된다. 조직의 재생을 용이하게 하기 위한 지지체의 제작을 위해 사용되는 재료는 정상적인 세포 성장과 기능을 위해 필요한 미세 구조와 화학적 조성을 가지고 있어야 한다. 골 재생을 위해서는 비슷한 물리적, 화학적, 기계적 성질을 가지는 재료가 바람직한데, 이러한 성질들이 정상적 골 성장과 기능에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 최근에는 자연 중합체에 대한 연구가 많이 되고 있는데, 특히 키토산과 생약재를 이용하는 연구가 많이 이루어지고 있다. For example, substrate synthesis for bone and soft tissue in tissue culture includes numerous synthetics such as natural calcium phosphate and poly-lactide or poly-glycolic acid and natural polymers of collagen and fibrin. The materials used to make the scaffolds to facilitate tissue regeneration should have the microstructure and chemical composition necessary for normal cell growth and function. Materials that have similar physical, chemical, and mechanical properties are preferred for bone regeneration because these properties can affect normal bone growth and function. Recently, many studies on natural polymers have been conducted, and in particular, many studies using chitosan and herbal medicines have been conducted.
의료용 재료로서 생체 적합성 인공 지지체는 얼굴 윤곽 기형, 외상으로 인한 연조직의 손실 및 함몰, 기존 연조직의 왜소증 및 여러 비뇨기과적 질환을 치료하기 위해 연조직 및 진피조직의 복원 물질로 사용하고 있다. 연조직의 부피를 채워 주기 위한 수술시, 안전성, 수술 절개 부위의 최소화 및 주입량의 조절이 중요한 요인이므로 주사 가능한 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 현재 사용되고 있는 대표적인 인공 지지체로는 액체 실리콘, 소 콜라겐(bovine collagen), 자가 피부 또는 자가 지방 등이 있다. 상기 물질은 시간이 지남에 따라 부피가 없어진다는 문제가 있어 환자들의 치료를 위한 인체의 부피 대체(volume replacement)용 인공 소재가 다양하게 개발되고 있다.As a medical material, biocompatible artificial scaffolds are used as restoration materials for soft tissues and dermal tissues to treat facial contour deformities, loss and depression of soft tissues due to trauma, dwarfness of existing soft tissues and various urological diseases. In surgery to fill the volume of soft tissues, injectable material is preferred because safety, minimization of the surgical incision and control of the injection volume are important factors. Representative artificial scaffolds currently in use include liquid silicone, bovine collagen, autologous skin or autofat. Since the material has a problem that the volume is lost over time, various artificial materials for the volume replacement of the human body for the treatment of patients have been developed.
그러나, 주사용 소 콜라겐은 사용 전 이식 수혜자의 피부 감작성 시험(sensitivity test)이 필요한 것으로 알려져 있고, 감작성 시험을 시행하고 이식한 경우에도 이식 수혜자의 약 3%가 과민 반응을 보이며, 이식 후 지속 기간은 평균 3개월 내지 6개월로 짧은 편이라고 보고되고 있다. 또한, 이식 후 일시적인 홍반(erythema), 종창(swelling), 국소 피부 괴사 및 농양(abscess) 형성 등이 발생하는 등 부작용이 보고되었다. 따라서, 인체 조직과 유사한 구조이라 하더라도 인체 내에서 부작용을 일으킬 가능성이 있으므로, 이러한 부작용이 발생할 가능성을 최소화시켜야 한다. However, bovine collagen for injection is known to require the skin sensitivity test of transplant recipients prior to use, and about 3% of transplant recipients are hypersensitivity even after sensitization test and transplantation. Duration is reported to be short, with an average of 3 to 6 months. In addition, side effects have been reported such as temporary erythema, swelling, local skin necrosis and abscess formation after transplantation. Therefore, even if the structure similar to human tissues may cause side effects in the human body, the possibility of such side effects should be minimized.
또한, 세포 배양을 위해서는 인체 조직과 유사한 자연 중합체 구조를 형성하여야 하나 조형 정밀도에 한계가 있고, 인체 내에서 부작용을 일으킬 가능성이 있으며, 폴리-락타이드(PLA), 폴리-글리콜산(PGA), 폴리 유산-글리콜산 공중합체(PLGA) 등의 생체 적합성 소재가 고가라는 문제점이 있다.In addition, in order to culture the cells, natural polymer structures similar to human tissues should be formed, but there is a limitation in molding precision, and may cause side effects in the human body, such as poly-lactide (PLA), poly-glycolic acid (PGA), There is a problem that biocompatible materials such as polylactic acid-glycolic acid copolymer (PLGA) are expensive.
이에, 본 발명자들은 기존의 인공 지지체의 단점을 보완하며, 조직의 부피를 최대한 보존할 수 있는 3차원 구조의 지지체를 개발하고자 예의 노력한 결과, 인체 케라틴 조직을 물리적인 방법으로 분말?건조시킨 경우 인체 부피 대체용 지지체로 주사 이식이 가능하고, 동시에 세포 배양용 지지체로 사용될 수 있다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다. Accordingly, the present inventors made efforts to develop a three-dimensional support that can compensate for the shortcomings of the existing artificial support, and preserve the volume of the tissue as much as possible, and thus, when the human body keratin tissue is powdered or dried by a physical method, the human body The present invention has been accomplished by confirming that injection implantation is possible with a volume replacement support and at the same time can be used as a support for cell culture.
본 발명의 주된 목적은 케라틴을 주성분으로 하는 인체 부속기관을 미분화하여 제조된 인체 부피 대체용 지지체 또는 세포 배양용 지지체 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.It is a main object of the present invention to provide a support for human volume replacement or a cell culture support prepared by differentiating a human appendage mainly composed of keratin and a method for producing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 케라틴을 주성분으로 하는 인체 부속기관을 미분화(micronization)하여 제조된 인체 부피 대체용 지지체 또는 세포 배양용 지지체를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a support for human volume replacement or a cell culture support prepared by micronization of human appendages containing keratin as a main component.
본 발명에 있어서, 상기 인체 부속기관은 머리카락, 손톱, 발톱 및 체모(human hair)로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 지지체는 50~250㎛의 직경을 가지고, 주사 이식(injectable)할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 세포는 모낭 줄기세포인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the human appendage may be selected from the group consisting of hair, nails, toenails, and human hair, wherein the support has a diameter of 50 to 250 μm, and is injectable. It can be characterized in that, the cells may be characterized in that the hair follicle stem cells.
본 발명은 또한, (a) 케라틴을 주성분으로 하는 인체 부속기관을 미분화(micronization)하여 분말 형태로 제조하는 단계; 및 (b) 상기 미분화된 분말을 건조하여 지지체를 수득하는 단계를 포함하는 인체 부피 대체용 또는 세포 배양용 지지체의 제조방법을 제공한다. The present invention also comprises the steps of: (a) micronization of human appendages containing keratin as a main component to prepare them in powder form; And (b) drying the micronized powder to obtain a support.
본 발명은 또한, (a) 케라틴을 주성분으로 하는 인체 부속기관을 미분화(micronization)하여 분말 형태로 제조하는 단계; (b) 상기 미분화된 분말을 건조하여 지지체를 수득하는 단계; 및 (c) 상기 수득된 지지체에 염을 첨가하고, 압력과 온도를 가한 후, 세척?건조하여 다공성 지지체를 제조하는 단계를 포함하는 인체 부피 대체용 또는 세포 배양용 지지체의 제조방법을 제공한다.The present invention also comprises the steps of: (a) micronization of human appendages containing keratin as a main component to prepare them in powder form; (b) drying the micronized powder to obtain a support; And (c) adding a salt to the obtained support, applying pressure and temperature, and washing and drying to prepare a porous support, thereby providing a method for preparing a support for human volume replacement or cell culture.
본 발명에 있어서, 상기 (c) 단계에서 세척 후 완충용액에 담그는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 염은 상기 염은 염화나트륨, 탄화수소암모늄(ammonium bicarbonate), 탄산암모늄(ammonium carbonate), 중탄산나트륨(sodium bicarbonate) 및 탄산나트륨(sodium carbonate)으로 구성된 군에서 선택된 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 미분화란 사전적 의미로 소형화를 의미하며, 상기 미분화는 화학적 처리로서 3차원 구조를 변화시키지 않으며 기계적인 절단, 단순 분쇄(chopping) 및 질소 가스를 이용한 분쇄방법으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, it may be characterized in that it further comprises the step of immersing in a buffer solution after washing in the step (c), wherein the salt is sodium chloride, ammonium bicarbonate, ammonium carbonate ), Sodium bicarbonate and sodium carbonate. The micronization means miniaturization in a dictionary meaning, and the micronization does not change the three-dimensional structure as a chemical treatment. And it may be characterized in that it is selected from the group consisting of mechanical cutting, simple chopping (chopping) and the grinding method using nitrogen gas.
본 발명은 또한, 상기 지지체를 이용한 모낭 줄기세포의 배양방법을 제공한다.The present invention also provides a method for culturing hair follicle stem cells using the support.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 양태는 인체 케라틴을 이용한 인체 부피 대체용 지지체 또는 세포 배양용 지지체 및 그 제조방법에 관한 것이다.One aspect of the present invention relates to a support for replacing human volume or support for cell culture using human keratin, and a method of manufacturing the same.
본 발명에 따르면, 인체의 손톱 또는 머리카락을 기계적인 절단 또는 단순 분쇄한 후, 질소 가스를 넣어 분쇄함으로써 미분화한 다음, 건조시켜 분말형 지지체를 제조하였다. According to the present invention, the nail or hair of the human body is mechanically cut or simply pulverized, and then finely divided by pulverizing with nitrogen gas, followed by drying to prepare a powdery support.
기존의 케라틴을 이용한 지지체의 제조방법은 산 또는 알칼리를 처리하거나, 케라틴의 S-S기를 분해하여 케라틴을 추출함으로써 지지체를 제조하였으나, 본 발명에 따르면 인체 천연 구조를 그대로 이용함으로써 생체 적합성을 높일 수 있고, 공정이 단순하며, 화학물질을 처리하지 않아 부작용이 없다는 장점을 가지고 있다.In the conventional method for preparing a support using keratin, the support was prepared by treating acid or alkali, or decomposing keratin by decomposing the SS group of keratin. According to the present invention, biocompatibility can be improved by using the natural structure of the human body as it is. The process is simple and has no side effects because it does not process chemicals.
본 발명의 다른 양태로서 인체 케라틴을 이용한 인체 부피 대체용 지지체 또는 세포 배양용 지지체 및 그 제조방법에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a support for human volume replacement or support for cell culture using human keratin, and a method of manufacturing the same.
본 발명에 따르면, 인체의 손톱 또는 머리카락을 기계적인 절단 또는 단순 분쇄한 후, 질소 가스를 넣어 분쇄함으로써 미분화한 다음, 건조시켜 제조된 분말형 지지체에 요소 및 염화나트륨을 첨가하고, 스테인리스 몰드에 넣어 고온·고압 처리함으로써 다공성 지지체를 제조하였다. 케라틴에 염을 첨가하여 고온·고압으로 처리할 경우, 염의 끓는점이 높기 때문에 염이 차지하는 공간만큼의 공극(pore)이 생성되므로, 다공성 지지체를 제조할 수 있다.According to the present invention, the human nail or hair is mechanically cut or simply pulverized, and then micronized by pulverizing with nitrogen gas, followed by drying, adding urea and sodium chloride to a powder-like support prepared by drying, and putting it in a stainless mold to obtain a high temperature. Porous support was prepared by high pressure treatment. When the salt is added to keratin and treated at high temperature and high pressure, since the boiling point of the salt is high, pores are generated as much as the space occupied by the salt, and thus a porous support can be prepared.
본 발명의 또 다른 양태는 상기 지지체를 이용한 모낭 줄기세포의 배양방법에 관한 것이다.Another aspect of the invention relates to a method for culturing hair follicle stem cells using the support.
본 발명에 따른 세포 배양용 지지체를 이용하여 모낭 줄기세포를 배양함으로써 인공 모발을 제조할 수 있다.Artificial hair can be prepared by culturing hair follicle stem cells using the cell culture support according to the present invention.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not to be construed as limited by these examples.
실시예Example 1. 미분화된 지지체 제조 1. Preparation of Micronized Support
인체의 손톱 또는 머리카락을 기계적인 절단 또는 단순 분쇄(chopping)한 후, 질소 가스를 넣어 분쇄함으로써 미분화(micronization)시킨 다음, 건조시켜 지지체를 수득하였다. 도 1 및 도 2는 상기에서 제조된 지지체를 현미경으로 관찰한 사진이다.After mechanically cutting or simply chopping the nails or hairs of the human body, they are micronized by grinding with nitrogen gas and then dried to obtain a support. 1 and 2 are photographs of the support prepared above under a microscope.
실시예Example 2. 다공성 지지체의 제조 2. Preparation of Porous Support
상기 실시예 1에서 수득된 지지체에 요소(urea) 및 염화나트륨을 첨가하고, 스테인리스 몰드에 넣어 5MPa에서 5분 동안 처리한 후, 20MPa, 140℃에서 5분 동안 처리하여 다공성 지지체를 제조하였다. 상기 다공성 지지체를 에탄올로 24시간 동안 세척한 후, 증류수로 72시간 세척하였다. 상기 세척한 지지체에 부피 증대와 3차원 구조를 확대시키기 위하여 0.1M 인산염 완충용액(phosphate buffer)을 넣은 후, -80℃에서 4시간 동안 동결건조하였다.Urea (urea) and sodium chloride were added to the support obtained in Example 1, placed in a stainless mold, and treated at 5 MPa for 5 minutes, and then treated at 20 MPa and 140 ° C. for 5 minutes to prepare a porous support. The porous support was washed with ethanol for 24 hours, followed by 72 hours with distilled water. 0.1M phosphate buffer was added to the washed support to increase the volume and expand the three-dimensional structure, and then lyophilized at -80 ° C for 4 hours.
이상 상세히 기술한 바와 같이, 본 발명은 케라틴을 이용한 인체 부피 대체용 지지체 또는 세포 배양용 지지체를 제공하는 효과가 있다. 본 발명에 따르면, 기존의 양모의 케라틴을 이용한 지지체에 비하여 현대 과학 기술로 재현이 불가능한 인체 구조의 특징을 유지하므로 이식시 높은 생체 친화성을 나타내고, 화학적 처리 과정이 없으므로 제조 과정이 간단하며, 화학물질로 인해 발생하는 부작용을 방지할 수 있다. 또한, 폐기되는 인체 조직을 재활용함으로써 처리 비용을 낮출 수 있고, 모낭(hair follicle) 세포 배양용 지지체로 사용함으로써 인공 모발 생산에 유용하다.As described in detail above, the present invention has the effect of providing a support for human volume replacement or support for cell culture using keratin. According to the present invention, since it retains the characteristics of the human structure that cannot be reproduced by modern science and technology compared to the support using keratin of the conventional wool, it shows high biocompatibility at the time of transplantation, and there is no chemical treatment process, so the manufacturing process is simple, and the chemical Side effects caused by the substance can be prevented. In addition, the treatment cost can be reduced by recycling the discarded human tissue, and is useful for artificial hair production by using it as a support for culturing hair follicle cells.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.The specific parts of the present invention have been described in detail above, and it is apparent to those skilled in the art that such specific descriptions are merely preferred embodiments, and thus the scope of the present invention is not limited thereto. something to do. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (10)
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