KR20160126921A

KR20160126921A - In situ hybridization of carbon nanotubes with bacterial cellulose for three-dimensional hybrid bioscaffolds

Info

Publication number: KR20160126921A
Application number: KR1020160050360A
Authority: KR
Inventors: 홍병희; 김병수; 박수범; 박주연
Original assignee: 서울대학교산학협력단; 그래핀스퀘어 주식회사
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2016-11-02
Also published as: KR101813193B1

Abstract

The present invention relates to an in-situ three-dimensional hybrid scaffold including a modified carbon structure, and to a method for producing the scaffold. More specifically, the present invention relates to an in-situ hybridization of bacterial cellulose-containing carbon nanotubes for three-dimensional hybrid bioscaffolds.

Description

3차원 하이브리드 바이오 스캐폴드를 위한 박테리아 셀룰로오스를 가지는 탄소나노튜브의 인시츄 하이브리드화{IN SITU HYBRIDIZATION OF CARBON NANOTUBES WITH BACTERIAL CELLULOSE FOR THREE-DIMENSIONAL HYBRID BIOSCAFFOLDS}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an in situ hybridization of a carbon nanotube having a bacterial cellulose for a three-dimensional hybrid bio- scaffold,

본원은 개질된 탄소 구조체를 포함하는 3차원 in-situ 하이브리드 스캐폴드 및 상기 스캐폴드의 제조방법을 제공하고자 한다. The present invention provides a three-dimensional in-situ hybrid scaffold comprising a modified carbon structure and a process for producing the scaffold.

셀룰로오스 자원을 활용하고자 하는 연구는 신소재 및 신에너지에 대한 인간의 요구를 충족시킬 수 있는 가장 중요한 분야 중 하나이다. 대부분의 셀룰로오스는 식물에서 유래되는 것으로 알려졌으나, 1886년 Brown에 의해서 박테리아에서도 특유의 멤브레인 형태의 셀룰로오스를 합성한다고 보고되었다. 식물체 셀룰로오스가 리그닌, 펙틴, 헤미셀룰로오스 및 기타 곁가지가 결합되어있는 이질 다당(heteropolysaccharide)인 것과 달리, 박테리아 셀룰로오스(bacterial cellulose, 이하 "BC"라고도 함)는 불순물을 포함하지 않는 순수한 글루코오스 결합으로 이루어진 동질 다당(homopolysaccharide)으로 수소결합에 의한 3차원적 망상구조를 이루고 있다. Research to utilize cellulosic resources is one of the most important areas to meet human needs for new materials and new energy. Most of the cellulose is known to be derived from plants, but it was reported by Brown in 1886 that bacteria also synthesize cellulosic membranes in the form of specific membranes. Unlike bacterial cellulose (hereinafter also referred to as "BC"), which is a heteropolysaccharide in which plant cellulose is bonded with lignin, pectin, hemicellulose and other side chains, a homopolysaccharide (homopolysaccharide), which forms a three-dimensional network structure by hydrogen bonding.

대한민국 공개특허 제10-2016-0039006호에 따르면, 생체고분자 재질의 3D 열린 채널이 형성된 스캐폴드는 조직 공학을 위한 유망한 매트릭스 후보물질로 개시되어있다. 박테리아 셀룰로오스를 기질로 하여 이러한 기능성을 가진 스캐폴드를 생성하기 위해 종래에는 박테리아 셀룰로오스에 기능성을 부여하기 위하여 침지법을 주로 이용하고 있었다. 그러나 박테리아 셀룰로오스의 치밀한 구조로 인하여 침지법에 의해서는 박테리아 셀룰로오스 내부로 기능성 물질이 들어가기에는 많은 제한적 요소가 있었다.Korean Patent Publication No. 10-2016-0039006 discloses a scaffold in which a 3D open channel of a biopolymer material is formed as a promising matrix candidate material for tissue engineering. In order to produce a scaffold having such functionality using bacterial cellulose as a substrate, a dipping method has conventionally been used to impart functionality to bacterial celluloses. However, due to the dense structure of the bacterial cellulase, the immersion process has had many limiting factors for the introduction of the functional material into the bacterial cellulosic.

탄소나노튜브는 생의학 분야에 있어서, 그 세포기능 향상 능력 및 직접 분화(direct differentiation)로 인해 커다란 관심을 받아왔다. 특히, 조골세포 기능, 뼈의 칼슘화, 및 간엽줄기세포의 골형성 촉진 등에 있어 촉망되는 기능성 나노 물질이다. 이와 같이, 탄소나노튜브는 생의학 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있으나, 박테리아 셀룰로오스와 혼성화가 일어나기에는 소수성 탄소나노튜브와 친수성 박테리아 셀룰로오스간의 결합 에너지(binding energy)가 지나치게 작고, 탄소나노튜브간의 반데르발스 상호작용에 의해 서로 응집하려는 경향이 커 박테리아 셀룰로오스에 고르게 분포되지 못하는 문제점이 있었다. Carbon nanotubes have received great attention in the biomedical field due to their ability to improve cell function and direct differentiation. In particular, it is a functional nanomaterial promising for osteoblast function, calcification of bone, and promotion of bone formation of mesenchymal stem cells. As described above, carbon nanotubes have great potential in biomedical field, but binding energy between hydrophobic carbon nanotubes and hydrophilic bacterial cellulose is too small for hybridization with bacterial celluloses, and van der Waals interactions between carbon nanotubes There is a tendency that they tend to agglutinate with each other due to the action, and they are not uniformly distributed in the bacterial cellulose.

본원은 개질된 탄소 구조체를 포함하는 3차원 하이브리드 스캐폴드 및 상기 스캐폴드의 제조방법을 제공한다. The present invention provides a three-dimensional hybrid scaffold comprising a modified carbon structure and a process for producing the scaffold.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한 되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본원의 제 1 측면은, 3차원 미세다공성(microporous) 박테리아 셀룰로오스 (bacterial cellulose)에 분산된 개질된 탄소 구조체를 포함하며, 상기 개질된 탄소 구조체는 양친매성(amphiphilic) 고분자에 의하여 코팅된 것인, 3차원 하이브리드 스캐폴드를 제공한다.A first aspect of the invention is directed to a modified carbon structure comprising a modified carbon structure dispersed in a three-dimensional microporous bacterial cellulose, wherein the modified carbon structure is coated with an amphiphilic polymer. And provides a three-dimensional hybrid scaffold.

본원의 제 2 측면은, 박테리아 셀룰로오스 배양용 세포를 예비 배양하는 단계; 탄소 구조체를 친양매성 고분자에 의하여 개질하여 개질된 탄소 구조체를 형성하는 단계; 및 상기 개질된 탄소 구조체를 배양 배지에 첨가한 후 상기 예비 배양된 박테리아 셀룰로오스 배양용 세포를 첨가하여 배양함으로써 상기 개질된 탄소 구조체를 상기 박테리아 셀룰로오스와 in-situ 혼성화하는 단계를 포함하는, 3차원 하이브리드 스캐폴드의 제조방법을 제공한다.A second aspect of the present invention is a method for producing a bacterial cell culture, comprising: pre-culturing a cell for bacterial cell culture; Modifying the carbon structure with the amphiphilic polymer to form a modified carbon structure; And a step of in-situ hybridization of the modified carbon structure with the bacterial cellulose by adding the modified carbon structure to a culture medium and then culturing the cell by adding the preliminarily cultured cells for bacterial cell culture, A method for manufacturing a scaffold is provided.

본원의 구현예들에 의하여, 개질된 탄소 구조체는 양친매성 고분자를 도입하여 상기 양친매성 고분자의 친수성 곁가지에 의해 상기 탄소 구조체의 콜로이드 분산용액의 안정성을 강화하고, 상기 양친매성 고분자가 상기 탄소 구조체와 박테리아 셀룰로오스간의 커플링제(coupling agent) 역할을 하기 때문에 상기 탄소 구조체 간에 입체장애(steric hinderance)를 형성할 수 있다. 따라서, 소수성의 탄소 구조체와 친수성의 박테리아 셀룰로오스간의 강한 상호작용을 가능하게 하여, 탄소 구조체와 박테리아 셀룰로오스가 안정적으로 in-situ 혼성화할 수 있다. 즉, 상기 양친매성 고분자가 고체/액체 계면에 흡착되어 계면에너지를 저하시켜 분산계의 고유한 열역학적 불안정도를 감소시키고, 분산 입자 간의 입체적 반발력을 증대시키고 응집을 저지하는 배향흡착 층을 형성하여 분산입자 주위에 용매층을 형성하는 것이라 설명할 수 있다. 이에 따라, 미세다공성 박테리아 셀룰로오스에 상기 개질된 탄소 구조체가 고르게 분산되어 있는 전도성을 나타내는 박테리아 셀룰로오스를 생산할 수 있으며, 침지방법에 의하여 생성된 스캐폴드보다 전도성이 높다. 또한, 배양 배지에 포함된 탄소 구조체의 농도를 조절함으로써 하이브리드 스캐폴드의 전도성을 조절할 수 있고, 보다 다양하고 수월한 제조기술로 발전할 가능성이 있다. According to embodiments of the present invention, the modified carbon structure enhances the stability of the colloid-dispersed solution of the carbon structure by introducing an amphipathic polymer to the hydrophilic side chain of the amphipathic polymer, and the amphipathic polymer is bonded to the carbon structure It can form a steric hinderance between the carbon structures because it acts as a coupling agent between the bacterial celluloses. Thus, strong interaction between the hydrophobic carbon structure and the hydrophilic bacterial cellulose is possible, so that the carbon structure and the bacterial cellulose can be stably in-situ hybridized. That is, the amphipathic polymer is adsorbed on the solid / liquid interface to reduce the interfacial energy to reduce the degree of thermodynamic instability inherent to the dispersion system, to increase the steric repulsion between the dispersed particles, and to form an oriented adsorption layer, It can be explained that a solvent layer is formed in the periphery. Thus, bacterial cellulose exhibiting conductivity in which the modified carbon structure is evenly dispersed in the microporous bacterial cellulose can be produced, and the conductivity is higher than the scaffold produced by the immersion method. In addition, it is possible to control the conductivity of the hybrid scaffold by controlling the concentration of the carbon structure contained in the culture medium, and there is a possibility of developing into various and easy manufacturing techniques.

본원의 구현예에 따른 제조 방법에 의하여, 박테리아 셀룰로오스 생산 균주의 배양시, 배양액에 양친매성 고분자로 개질된 탄소 구조체를 첨가하여, 전도성을 나타내는 박테리아 셀룰로오스를 생산하는 간단한 방법으로서, 박테리아의 활성에 저해를 주지 않으면서, 장기간의 배양액 환경에 대한 분산 안정성을 획득할 수 있다. 따라서, 분산성이 우수한 개질된 탄소 구조체는 박테리아 셀룰로오스 내부 층상구조 나노섬유와 네트워크를 형성하며, 이를 통해 층상 구조의 전도성 탄소 구조체의 구조도 기대할 수 있다. As a simple method for producing a bacterial cellulase exhibiting conductivity by adding a carbon structure modified with an amphipathic polymer to a culture medium when a bacterial cellulosic producing strain is cultured by the manufacturing method according to the embodiment of the present application, It is possible to obtain dispersion stability for a long-term culture medium environment. Therefore, the modified carbon structure having excellent dispersibility forms a network with the bacterial cellulose inner layered nanofibers, and the structure of the layered conductive carbon structure can be expected through the network.

본원의 구현예들에 의하여, 조직 공학적 측면에서, 3차원 하이브리드 스캐폴드는 높은 뼈 재생 효능으로 이끄는 우수한 골전도성(osteoconductivity) 및 골형성 유도성(osteoinductivity)를 보여준다. 이는 결과적으로, in vivo 이식되었을 때, 높은 뼈 재생 효능을 야기할 수 있다. 특히, 그 구조는 뼈 이식재로서 유리하다. 본원의 구현예들에 따른 3차원 하이브리드 스캐폴드를 형성하는 나노-스케일의 박테리아 셀룰로오스 섬유들은 모두 뼈 재생에 필수적인 요소들인, 세포부착, 증식, 알칼리 포스파타제 합성, 및 세포 외 칼슘 축적에 유리하다. 상기 수득된 3차원 하이브리드 스캐폴드는 골형성 분화에 적절한 기계적 세기를 나타낸다. 또한, 개질된 탄소 구조체를 둘러싼 하이드로겔-유사 박테리아 셀룰로오스 층들은 미세다공성을 가짐으로써 다양한 성장 인자를 보유하기 위한 저장소로서 작용할 수 있을 것이며, 이것은 이후 뼈 재생을 촉진하는 세포 분화를 향상시킬 수 있다.According to embodiments of the present disclosure, in terms of tissue engineering, the three-dimensional hybrid scaffold exhibits superior osteoconductivity and osteoinductivity leading to high bone regeneration efficacy. As a result, when implanted in vivo, it can lead to high bone regeneration efficacy. In particular, the structure is advantageous as a bone graft material. Nano-scale bacterial cellulosic fibers forming a three-dimensional hybrid scaffold according to embodiments of the present disclosure are all advantageous for cell attachment, proliferation, alkaline phosphatase synthesis, and extracellular calcium accumulation, which are essential for bone regeneration. The obtained three-dimensional hybrid scaffold exhibits appropriate mechanical strength for osteogenesis differentiation. In addition, the hydrogel-like bacterial cellulosic layers surrounding the modified carbon structure may serve as reservoirs for holding various growth factors by having microporosity, which can then improve cell differentiation to promote bone regeneration.

뿐만 아니라, 뼈 재생을 위한 in vivo 이식 후, 국부적 염증 반응을 최소화하고, 새롭게 형성된 뼈와 잘 융합된다. 유사하게, in vivo 이식될 때, 박테리아 셀룰로오스는 어떠한 염증 유발도 없이 호스트 조직내에 잘 융합된다. 박테리아 셀룰로오스는 어떠한 원치 않는 생화합물없이 셀룰로오스만으로 구성되며, 이것은 통상적으로 사용되는 스캐폴드 물질인 콜라겐과 비교하여, 덜 면역-자극적이다. In addition, after in vivo transplantation for bone regeneration, local inflammatory reactions are minimized and well fused with newly formed bones. Similarly, when implanted in vivo, bacterial cellulose is well fused to host tissue without any inflammatory induction. Bacterial cellulose is composed solely of cellulose without any unwanted biomolecules, which is less immune-stimulating compared to collagen, a commonly used scaffold material.

또한, 본원의 구현예들에 의한 3차원 하이브리드 스캐폴드의 이식은 높은 골밀도를 갖는 새로운 뼈 형성을 촉진한다. 본원 발명에 의한 상기 뼈 재생 효능은 Col-BMP-2 스캐폴드의 것과 비교할만하다. 임상적으로 사용되는, 콜라겐 스펀지와 BMP-2의 조합은, 콜라겐 스펀지가 세포 이동을 위한 골전도성 물질로서 작용하고 가장 강력한 골전도성 요소인 BMP-2를 전달할 수 있기 때문에 뼈 재생에 있어서 매우 효과적인 것이 증명되었다. 그러나, BMP-2가 뼈 재생 촉진에 있어서 효율적이라고 증명되었음에도 불구하고, in vivo에서 고비용, 큰 복용량의 요구, 및 짧은 반감기 등의 몇몇 문제점을 갖는다. 따라서, 본원에 있어서, 외인성 BMP-2없이 새로운 뼈 형성을 촉진하는 본원의 3차원 하이브리드 스캐폴드의 우수한 골전도성 주변 환경으로부터 (결합 부위로의 골형성 세포의 이동) 및 골형성 유도성(골형성 분화의 촉진)을 활용하였다.Also, implantation of a three-dimensional hybrid scaffold according to embodiments of the present invention promotes new bone formation with high bone density. The bone regeneration efficacy according to the present invention is comparable to that of the Col-BMP-2 scaffold. The combination of collagen sponge and BMP-2, which is clinically used, is highly effective in bone regeneration because the collagen sponge can act as a bone conduction material for cell migration and deliver the most potent bone conduction element, BMP-2 Proved. However, despite the fact that BMP-2 has proven to be effective in promoting bone regeneration, it has some problems such as high cost in vivo, large dose requirements, and short half-life. Thus, it is believed that, in accordance with the present invention, the present osteoblast proliferates from the superior osteoconductive environment of the present 3-dimensional hybrid scaffolds promoting new bone formation (migration of osteogenic cells to binding sites) Stimulation of differentiation).

본원의 구현예들에 있어서, 대뇌피질 구조적 특성을 모방한 본원 발명에 따라 제조된 3차원 하이브리드 스캐폴드는 대뇌피질이 손상된 동물 모델에 직접적으로 이식하여 적용함으로써, 뇌 조직 재생 촉진이 가능하다. 본원의 구현예들에 있어서, 3차원 하이브리드 스캐폴드는 실제 뇌조직의 기계적 물성과 매우 유사한 성질을 가지며 생체적합성 또한 우수하다. 성능평가를 위해 세포실험 및 동물실험을 진행시, 본원의 구현예들에 의한 3차원 하이브리드 스캐폴드에서 키운 신경줄기세포의 신경돌기가 일반 박테리아 셀룰로오스 스캐폴드에서 보다 더 활발히 성장하며, 뇌 조직이 손상된 동물모델에서도 본원의 3차원 하이브리드 스캐폴드가 이식된 그룹에서 뇌 조직의 재생이 가능함이 확인된다.In embodiments of the present invention, a three-dimensional hybrid scaffold prepared according to the present invention, which mimics the cortical structural characteristics, is capable of promoting brain tissue regeneration by directly implanting and applying to an animal model of the damaged cerebral cortex. In the embodiments herein, the three dimensional hybrid scaffold is very similar to the mechanical properties of actual brain tissue and is also excellent in biocompatibility. In performing cell and animal experiments for performance evaluation, the neurites of the neural stem cells grown in the 3-dimensional hybrid scaffold according to the embodiments of the present invention grow more actively than in the general bacterial cellulosic scaffold, It is confirmed that the model can reproduce brain tissue in the group to which the present 3-dimensional hybrid scaffold is implanted.

도 1a 내지 도 1e는, 탄소나노튜브의 분산에 있어 양친매성 고분자의 역할을 보여주는 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는, 양친매성 고분자에 의한 탄소나노튜브-박테리아 셀룰로오스의 혼성화 유도를 보여주는 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는, 탄소나노튜브와 박테리아 셀룰로오스의 혼성화에 대한 분석 이미지이다.
도 4는, CNT-BC-Syn의 TGA분석에 의한 온도에 따른 중량 손실의 그래프이다.
도 5a 내지 도 5d는, CNT-BC-Syn의 3D 하이브리드 스캐폴드에서 CNTs의 균일한 분포 및 CNT-BC-Imm 스캐폴드 표면의 CNTs 축적을 나타내는 분석 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는, 쥐의 두개골에 대한 3차원 in-situ 하이브리드 스캐폴드의 뼈 재생 효능을 나타내는 도면이다.
도 7은, 양친매성 고분자의 그래핀 옥사이드(이하 "GO"라고도 함)코팅 과정 및 BC와의 in-situ 혼성화를 나타내는 도식도이다.
도 8a 및 도 8b는, GO-BC의 in-situ 하이브리드 스캐폴드의 제조 공정를 모식적으로 나타낸 도면 및 그 제조 결과물의 이미지이다.
도 9는, 그래핀 옥사이드 나노입자가 함유된 박테리아 셀룰로오스 복합 나노 섬유의 전자현미경 이미지이다.
도 10a 내지 도 10c는, 쥐에 이식된 BC 및 GO-BC in-situ 하이브리드 스캐폴드에서 성장된 F3-effluc 세포의 바이오 형광이미지 및 그 성장수치를 나타내는 도면이다.
도 11은, 쥐의 손상된 뇌조직에 F3-effluc 세포와 GO-BC 하이브리드 스캐폴드를 함께 이식한 그룹(GO-BC/cell), 세포와 BC 스캐폴드를 함께 이식한 그룹 (BC/cell), 세포만 넣은 그룹 (cell only)의 12일 후의 조직 H&E 염색 사진이다.1A to 1E are views showing the role of an amphipathic polymer in the dispersion of carbon nanotubes.
FIGS. 2A to 2D are views showing hybridization induction of carbon nanotube-bacterial cellulose by an amphipathic polymer. FIG.
3A to 3C are analysis images of hybridization of carbon nanotubes and bacterial cellulose.
4 is a graph of weight loss according to temperature by TGA analysis of CNT-BC-Syn.
5A to 5D are graphs showing the uniform distribution of CNTs in the CNT-BC-Syn 3D hybrid scaffold and the CNTs accumulation on the CNT-BC-Imm scaffold surface.
FIGS. 6A to 6C show bone regeneration efficacy of a three-dimensional in-situ hybrid scaffold for a rat skull. FIG.
7 is a schematic diagram showing the coating process of an amphipathic polymer with graphene oxide (hereinafter also referred to as "GO ") and in-situ hybridization with BC.
Figs. 8A and 8B are diagrams schematically showing a manufacturing process of an in-situ hybrid scaffold of GO-BC and images of the result of the production. Fig.
9 is an electron microscope image of a bacterial cellulose composite nanofiber containing graphene oxide nanoparticles.
Figures 10a-10c are biofluorescence images of F3-effluc cells grown in mouse and GO-BC in-situ hybrid scaffolds and their growth figures.
FIG. 11 shows a group (GO-BC / cell) in which F3-effluc cells and a GO-BC hybrid scaffold were implanted together in a damaged brain tissue of a mouse, (BC / cell) and a cell-only group (cell only) after 12 days of H & E staining.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is "on " another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is another member between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout this specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. The terms "about "," substantially ", etc. used to the extent that they are used throughout the specification are intended to be taken to mean the approximation of the manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.The word " step (or step) "or" step "used to the extent that it is used throughout the specification does not mean" step for.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination (s) thereof " included in the expression of the machine form means a mixture or combination of one or more elements selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the form of a marker, Quot; means at least one selected from the group consisting of the above-mentioned elements.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다. Throughout this specification, the description of "A and / or B" means "A or B, or A and B".

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments and examples and drawings.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 박테리아 셀룰로오스는 미세다공성 나노 섬유(nanofibril) 형태를 갖는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the invention, the bacterial cellulose may be in the form of a microporous nanofibril, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 박테리아 셀룰로오스의 3D-미세다공성 구조는 스캐폴드에 세포 부착, 이동, 성장, 및 조직 형성에 충분한 표면적과 공간을 제공하기 위해 요구되나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the invention, the 3D-microporous structure of the bacterial cellulose is required to provide sufficient surface area and space for cell attachment, migration, growth, and tissue formation to the scaffold, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소 구조체는 탄소나노튜브, 그래핀, 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드, 그래핀 양자점(graphene quantum dot), 플러렌(fullerene) 및 이들의 조합들로 이루어지는 군에서 선택되는 탄소 구조체를 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 상기 탄소 구조체는 전도성을 갖는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the invention, the carbon structure is a group of carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, graphene quantum dot, fullerene, and combinations thereof. For example, the carbon structure may be one having conductivity, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 양친매성 고분자는 소수성 주사슬(backbone)과 친수성 곁사슬(side chains)을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the invention, the amphipathic polymer may include, but is not limited to, a hydrophobic backbone and hydrophilic side chains.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 양친매성 고분자는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, 이하, "MMA"라고도 함), 하이드록실-폴리(옥시에틸렌) 메타크릴레이트(hydroxyl-poly(oxyethylene) methacrylate, 이하, "HPOEM"라고도 함), 및 폴리(에틸렌 글라이콜) 메틸 에터 메타크릴레이트[poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate, 이하, "POEM"라고도 함]를 포함하는 터폴리머(terpolymer)를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the invention, the amphipathic polymer is selected from the group consisting of methyl methacrylate (MMA), hydroxyl-poly (oxyethylene) methacrylate, (Hereinafter also referred to as " HPOEM ") and poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate (hereinafter also referred to as" POEM " , But is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 양친매성 고분자는 61%의 MMA, 21%의 HPOEM, 및 18%의 POEM의 비율로 이루어진 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the invention, the amphipathic polymer may comprise, but is not limited to, a ratio of 61% MMA, 21% HPOEM, and 18% POEM.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 하이브리드 스캐폴드는 상기 탄소 구조체가 상기 양친매성 고분자에 의해 코팅되어 형성된 코어-쉘(core-shell) 구조를 포함하는 개질된 탄소 구조체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present invention, the hybrid scaffold may comprise a modified carbon structure comprising a core-shell structure formed by coating the carbon structure with the amphipathic polymer, But is not limited to.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 양친매성 고분자의 상기 소수성 주사슬이 소수성-소수성 상호작용에 의해 탄소나노튜브와 같은 탄소 구조체에 부착되었고, 상기 친수성 곁사슬은 탄소나노튜브와 같은 탄소 구조체의 주위를 랩핑(wrapping)하여 친양매성 표면을 형성하였음을 나타내었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present invention, the hydrophobic main chain of the amphipathic polymer is attached to a carbon structure such as a carbon nanotube by hydrophobic-hydrophobic interaction, and the hydrophilic side chain is surrounded by a carbon structure such as a carbon nanotube To form a pro-amorphous surface, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 3차원 하이브리드 스캐폴드는, 상기 개질된 탄소 구조체는 상기 탄소 구조체의 소수성 표면과 상기 양친매성 고분자에 포함된 상기 소수성 주사슬 사이의 소수성-소수성 상호작용에 의하여 의하여 상기 탄소 구조체의 표면에 상기 양친매성 고분자가 코팅된 것이고, 상기 박테리아 셀룰로오스의 친수성 작용기와 상기 개질된 탄소 구조체에 코팅된 상기 양친매성 고분자에 포함된 친수성 곁사슬 사이의 친수성-친수성 상호인력에 의하여 상기 개질된 탄소 구조체가 상기 3차원 미세다공성 박테리아 셀룰로오스 내에 분산되어 있는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present invention, the three-dimensional hybrid scaffold is a structure in which the modified carbon structure is formed by hydrophobic-hydrophobic interaction between the hydrophobic surface of the carbon structure and the hydrophobic main chain contained in the amphipathic polymer Wherein the surface of the carbon structure is coated with the amphipathic polymer and the hydrophilic functional group between the hydrophilic functional group of the bacterial cellulose and the hydrophilic side chain included in the amphipathic polymer coated on the modified carbon structure, The microporous microporous bacterial cellulosic material may be dispersed in the three-dimensional microporous bacterial cellulosic material, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 개질된 탄소 구조체에서 상기 양친매성 고분자는 그 친수성 곁가지에 의해 상기 탄소 구조체의 콜로이드 안정성을 강화하고, 소수성의 탄소 구조체와 친수성의 박테리아 셀룰로오스간의 강한 상호작용을 가능하게 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the invention, the amphipathic polymer in the modified carbon structure has a hydrophilic side branch that enhances the colloidal stability of the carbon structure and enables strong interaction between the hydrophobic carbon structure and the hydrophilic bacterial cellulosic But is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 개질된 탄소 구조체는 상기 3차원 미세다공성 구조의 박테리아 셀룰로오스에 분산되어 있는 것일 수 있다. 상기 박테리아 셀룰로오스가 미세다공성을 갖도록 함으로써 스캐폴드로서 적용시, 세포 배양을 위한 공간이 확보되도록 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present invention, the modified carbon structure may be dispersed in the bacterial cellulose of the three-dimensional microporous structure. By allowing the bacterial cellulose to have microporosity, a space for cell culture can be ensured when applied as a scaffold, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 조직 공학적 측면에서, 본원 발명에 따라 제조된 3차원 in-situ 하이브리드 스캐폴드는 높은 뼈 재생 효능으로 이끄는 우수한 골전도성(osteoconductivity) 및 골형성 유도성(osteoinductivity)를 보여준다. 이는 결과적으로, in vivo 이식되었을 때, 높은 뼈 재생 효능을 야기할 수 있다. 특히, 그 구조는 뼈 이식재로서 유리하다. 뿐만 아니라, 뼈 재생을 위한 in vivo 이식 후, 국부적 염증 반응을 최소화하고, 새롭게 형성된 뼈와 잘 융합된다. 유사하게, in vivo 이식될 때, 박테리아 셀룰로오스는 어떠한 염증 유발도 없이 호스트 조직내에 잘 융합된다. 박테리아 셀룰로오스는 어떠한 원치 않는 생화합물없이 셀룰로오스만으로 구성되며, 이것은 통상적으로 사용되는 스캐폴드 물질인 콜라겐과 비교하여, 덜 면역-자극적이다. 또한, 본원의 3차원 하이브리드 스캐폴드의 이식은 높은 골밀도를 갖는 새로운 뼈 형성을 촉진한다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the invention, in terms of tissue engineering, the three-dimensional in-situ hybrid scaffolds prepared according to the present invention exhibit superior osteoconductivity and osteoinductivity leading to high bone regeneration efficacy . As a result, when implanted in vivo, it can lead to high bone regeneration efficacy. In particular, the structure is advantageous as a bone graft material. In addition, after in vivo transplantation for bone regeneration, local inflammatory reactions are minimized and well fused with newly formed bones. Similarly, when implanted in vivo, bacterial cellulose is well fused to host tissue without any inflammatory induction. Bacterial cellulose is composed solely of cellulose without any unwanted biomolecules, which is less immune-stimulating compared to collagen, a commonly used scaffold material. Also, the transplantation of the present 3-dimensional hybrid scaffold promotes new bone formation with high bone density. However, the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 대뇌피질 구조적 특성을 모방한 본원 발명에 따라 제조된 3차원 in-situ 하이브리드 스캐폴드는 대뇌피질이 손상된 동물 모델에 직접적으로 이식하여 적용함으로써, 뇌 조직 재생 촉진이 가능하다. 본원의 3차원 하이브리드 스캐폴드는 실제 뇌조직의 기계적 물성과 매우 유사한 성질을 가지며 생체적합성 또한 우수하다. 성능평가를 위해 세포실험 및 동물실험을 진행시, 본원의 3차원 하이브리드 스캐폴드에서 키운 신경줄기세포의 신경돌기가 일반 박테리아 셀룰로오스 스캐폴드에서 보다 더 활발히 성장하며, 뇌 조직이 손상된 동물모델에서도 본원의 3차원 하이브리드 스캐폴드가 이식된 그룹에서 뇌 조직의 재생이 가능함이 확인된다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment herein, the three-dimensional in-situ hybrid scaffold prepared according to the present invention, which mimics the cortical structural characteristics, can be directly implanted into an animal model of the damaged cerebral cortex, Do. The 3-dimensional hybrid scaffold of the present invention is very similar to the mechanical properties of actual brain tissue and has excellent biocompatibility. When performing cell and animal experiments for performance evaluation, the neural progenitors of the neural stem cells grown in the 3-dimensional hybrid scaffold of the present invention grow more actively than in the general bacterial cellulosic scaffold, Dimensional hybrid scaffolds have been shown to be capable of regenerating brain tissue. However, the present invention is not limited thereto.

본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면에 대해 설명한 내용은 본원의 제 2 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.Although a detailed description of the parts overlapping with the first aspect of the present application is omitted, the description of the first aspect of the present application may be applied to the second aspect of the present invention.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 박테리아 셀룰로오스 배양용 세포는 아세토박터(Acetobacter)속, 리조비움(Rhizobium)속, 및 아그로박테리움(Agrobacterium)속으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 균주 또는 글루콘아세토박터 자일리누스(G. xylinus)균주를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the invention, the bacterial cellulose cells for culture acetonitrile bakteo (Acetobacter) genus, Rhizopus emptying (Rhizobium) genus, and Agrobacterium (Agrobacterium) strains selected from the group consisting of genus or gluconic acetonitrile bakteo Giles But is not limited to, a strain of G. xylinus .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 탄소 구조체는 탄소나노튜브, 그래핀, 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드, 그래핀 양자점(graphene quantum dot), 플러렌(fullerene) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 탄소 구조체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the invention, the carbon structure is selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, graphene quantum dot, fullerene, and combinations thereof. But is not limited to, a carbon structure to be selected.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 양친매성 고분자는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA), 하이드록실-폴리(옥시에틸렌) 메타크릴레이트(hydroxyl-poly(oxyethylene) methacrylate, HPOEM), 및 폴리(에틸렌 글라이콜) 메틸 에터 메타크릴레이트[poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate, POEM]를 포함하는 터폴리머(terpolymer)를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the invention, the amphipathic polymer is selected from the group consisting of methyl methacrylate (MMA), hydroxyl-poly (oxyethylene) methacrylate (HPOEM) But are not limited to, terpolymers including poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate (POE).

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 개질된 탄소 구조체는 상기 양친매성 고분자에 의해 코팅되 코어-쉘(core-shell) 구조를 형성하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present invention, the modified carbon structure may be one coated with the amphipathic polymer to form a core-shell structure, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 개질된 탄소 구조체는 상기 탄소 구조체의 소수성 표면과 상기 양친매성 고분자에 포함된 상기 소수성 주사슬 사이의 소수성-소수성 상호작용에 의하여 의하여 상기 탄소 구조체의 표면에 상기 양친매성 고분자가 코팅된 것이고, 상기 박테리아 셀룰로오스의 친수성 작용기와 상기 개질된 탄소 구조체에 코팅된 상기 양친매성 고분자에 포함된 친수성 곁사슬 사이의 친수성-친수성 상호인력에 의하여 상기 개질된 탄소 구조체가 상기 3차원 미세다공성 박테리아 셀룰로오스 내에 분산되어 있는 3차원 하이브리드 스캐폴드일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present invention, the modified carbon structure is formed on the surface of the carbon structure by hydrophobic-hydrophobic interaction between the hydrophobic surface of the carbon structure and the hydrophobic main chain contained in the amphipathic polymer, Hydrophilic cross-linking between the hydrophilic functional group of the bacterial cellulose and the hydrophilic side chain included in the amphipathic polymer coated on the modified carbon structure, the modified carbon structure is coated with the three-dimensional fine But is not limited to, a three-dimensional hybrid scaffold dispersed in a porous bacterial cellulosic.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 개질된 탄소 구조체 형성 단계는 상기 친양매성 고분자와 상기 탄소 구조체의 혼합 용액을 초음파 처리하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present invention, the modified carbon structure forming step may include, but is not limited to, ultrasonic treatment of a mixed solution of the pro-affinity polymer and the carbon structure.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 박테리아 셀룰로오스는 미세다공성 나노섬유(nanofibril) 형태를 갖는 것이고, 상기 개질된 탄소 구조체는 상기 박테리아 셀룰로오스 내에 분산되어 있는 것일 수 있다. 상기 박테리아 셀룰로오스가 미세다공성을 갖도록 함으로써 스캐폴드로서 적용시, 세포 배양을 위한 공간이 확보되도록 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the invention, the bacterial cellulose has a microporous nanofibril shape, and the modified carbon structure is dispersed in the bacterial cellulose. By allowing the bacterial cellulose to have microporosity, a space for cell culture can be ensured when applied as a scaffold, but the present invention is not limited thereto.

이하, 본원에 대하여 실시예를 이용하여 좀더 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예는 본원의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 본원의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following Examples are given for the purpose of helping understanding of the present invention, but the present invention is not limited to the following Examples.

[[ 실시예Example ] ]

1. 탄소 구조체로서 탄소나노튜브(이하 "1. Carbon nanotubes (hereinafter referred to as " CNTCNT "라고도 함)를 이용한 3차원 ") &Lt; / RTI > 하이브리드hybrid 스캐폴드의Scaffold 제조, 분석 방법 및 in Manufacturing, analysis methods and in vivovivo 적용 분석 방법 Application analysis method

(1) (One) 양친매성Amphipathic 빗모양Comb shape 고분자(이하 " The polymer (hereinafter " APCLPAPCLP "라고도 함)의 제조 및 ") &Lt; / RTI > 개질된Reformed 탄소나노튜브(이하 " Carbon nanotubes (hereinafter referred to as " CNTCNT "라고도 함)의 제조 ")

APCLP는 MMA(Aldrich), 폴리(에틸렌 글라이콜)메타크릴레이트(Aldrich, Mn 360 g/mol, 여기서 n = 6), 및 폴리(에틸렌 글라이콜)메틸에터메타크릴레이트(Aldrich, Mn 475 g/mol, 여기서 n = 9), 테트라하이드로퓨란에서 18시간 동안 자유 라디칼 폴리머화에 의해 합성되었다. CNT(순도>95%, 일진 나노테크㈜, 한국)는 화학기상 증착법에 의해 제조되었으며, 별도의 정제 또는 처리 없이 사용되었다. CNT는 외경이 약 10-20 nm이고, 길이가 약 150-200 μm로 측정되었다. 총 1 mg의 CNT가 10 mL의 APCLP 용액(30% 에탄올, 0.001% APCLP)에 첨가되었고, 이후에 샘플들은 혼(horn)-타입 초음파 발생기(Fischer Scientific Co., USA)를 이용하여 상온에서 진동수 23 kHz 및 30 W의 전력으로 20분 동안 초음파 처리되었다. 콜로이드 안정성은 UV-vis 분광기(UV-3600, Shimadzu, Japan)를 이용하여 측정되었다.APCLP was prepared by reacting poly (ethylene glycol) methyl methacrylate (Aldrich, Mn) with MMA (Aldrich), poly (ethylene glycol) methacrylate (Aldrich, Mn 360 g / 475 g / mol, where n = 9) and was synthesized by free radical polymerization for 18 hours in tetrahydrofuran. CNT (purity> 95%, ILJIN Nanotech Co., Ltd., Korea) was prepared by chemical vapor deposition and used without further purification or treatment. The CNTs were about 10-20 nm in outer diameter and about 150-200 μm in length. A total of 1 mg of CNT was added to 10 mL of APCLP solution (30% ethanol, 0.001% APCLP), and then the samples were subjected to ultrasonic treatment at room temperature using a horn-type ultrasonic generator (Fischer Scientific Co., USA) And ultrasonicated for 20 minutes at 23 kHz and 30 W power. The colloidal stability was measured using a UV-vis spectrometer (UV-3600, Shimadzu, Japan).

(2) G. (2) G. xylinusxylinus 배양 culture

G. xylinus(KCCM 40216)는 한국 미생물 배양 센터로부터 수득되었다. 박테리엄은 2.5% (w/w) 만니톨, 0.5% (w/w) 이스트 추출물, 및 0.3 % (w/w) 박토-펩톤(bacto-peptone)으로 구성된 배지에서 배양되었다. 상기 배양배지는 오토클레이브에서 120℃ 에서 20분간 살균되었고, 500 mL 플라스크에 부어졌다. 모든 실험을 위한 그 예비-접종물은 한천 배양 배지에서 성장된 단일의 G. xylinus 집단을 만니톨 배양 배지로 채워진 100 mL 삼각 플라스크로 이동시킴으로써 제조되었다. 최상의 배양 조건은 실험적으로 결정되었다.G. xylinus (KCCM 40216) was obtained from the Korean Microorganism Culture Center. The bacterium was cultivated in a medium consisting of 2.5% (w / w) mannitol, 0.5% (w / w) yeast extract, and 0.3% (w / w) bacto-peptone. The culture medium was sterilized in an autoclave at 120 DEG C for 20 minutes and poured into a 500 mL flask. The pre-inoculum for all experiments was prepared by transferring a single population of G. xylinus grown in an agar culture medium to a 100 mL Erlenmeyer flask filled with mannitol culture medium. The best culture conditions were determined experimentally.

(3) 컴퓨터를 사용한 분석(3) Analysis using a computer

CNT, 폴리머, 및 셀룰로오스 간의 결합 메커니즘을 설명하기 위해, 우리는 Vienna ab initio simulation package(VASP)를 이용하여 일반화된 기울기 근사(generalized gradient approximation, GGA)내의 밀도 함수 이론(density functional theory, DFT) 계산을 하였다. VASP에서 시행된 projector augmented wave (PAW) 포텐셜은 원자 중심으로부터의 포텐셜을 설명하기 위해 사용되었다. 평면파 기준한 에너지 컷오프는 GGA에서 400 eV로 설정하였다. 기하학적 구조는 원자에 작용하는 Hell-man-Feynman 힘이 0.03 eV/Å보다 작아질 때까지 최적화되었다. 결합 메커니즘의 조사를 위해, 친양매성 빗(comb) 모양의 폴리머(MMA와 HPOEM)들은 셀룰로오스와 CNT의 사이에 있는 것으로 간주된다. 그것들간의 약한 반데르발스 상호작용을 포함하기 위해, 우리는 반실험적인 GGA-type 이론에 근거한 Grimme's DFT-D2 반데르발스 보정을 채택했다. 브릴루인 영역의 상호작용을 위해 우리는 3 x 1 x 1 grid inMonkhorst-Pack special k-point scheme을 사용했다. 광범위 동적 시스템의 CNT-BC 혼성체의 행동을 설명하기 위해 우리는 상온(300 K)에서 CNT-BC 혼성체 구조의 분자 동역학(MD) 시뮬레이션을 실행하였다. 우리는 12.5 ps의 a reactive force eld(ReaxFF) potential으로 광범위 원자/분자 대량병렬 시뮬레이터(Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator, LAMMPS)를 이용해 원자/분자 MVT-MD 시뮬레이션을 실행했다. To illustrate the coupling mechanism between CNTs, polymers, and cellulose, we use the Vienna ab initio simulation package (VASP) to calculate density functional theory (DFT) calculations in a generalized gradient approximation (GGA) Respectively. The projector augmented wave (PAW) potential, as implemented in the VASP, was used to describe the potential from the atomic center. The energy cutoff based on plane wave was set to 400 eV in GGA. The geometry was optimized until the Hell-man-Feynman force acting on the atoms was less than 0.03 eV / Å. For investigation of the binding mechanism, pro-aminative comb-like polymers (MMA and HPOEM) are considered to be between cellulose and CNT. In order to include weak Van der Waals interactions between them, we adopted Grimme's DFT-D2 Van der Waals compensation based on semi-experimental GGA-type theory. For the interaction of the Brillouin domain, we used a 3 x 1 x 1 grid inMonkhorst-Pack special k-point scheme. To demonstrate the behavior of CNT-BC hybrids in a broad dynamic system, we performed molecular dynamics (MD) simulations of CNT-BC hybrid structures at room temperature (300 K). We performed atomic / molecular MVT-MD simulations using a large-scale Atomic / Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS) with a reactive force eld (ReaxFF) potential of 12.5 ps.

(4) (4) CNTCNT -박테리아 셀룰로오스(이하 "BC"라고도 함)혼성체(hybrid)의 제조- Preparation of bacterial cellulosic (hereinafter also referred to as "BC") hybrids

예비 배양된 배양세포 서스펜션이 1 x 10^-3% (w/v) 다중벽의 CNT가 분산된 배양 배지(pH 6.0)내에 1 : 10의 비율로 주입되었고, 28℃에서 2주 동안 배양되었다. 상기 배지에서 생합성된 BC를 포함한 CNT(CNT-BC) 멤브레인(membrane) 간단히 수집되었고, 1wt%의 수산화나트륨에서 2시간 동안 90℃로 가열하여 정제되었다. 이어서, 상기 멤브레인은 흐르는 증류수를 이용하여 전체적으로 세척되었고, 그리고 나서 세포 잔해와 배양액 성분을 제거하기 위해 1wt% 수산화나트륨 수용액에서 24시간 동안 상온에서 침지되었다. 이어서, 그 pH는 증류수에 의한 반복적 세척에 의해 7.0으로 감소되었다. 그 다음, 상기 멤브레인은 1wt%의 소듐 하이포아염소산 수용액에서 2시간 동안 침지하여 탈색(bleach)된 후, 흐르는 증류수를 이용하여 pH 7에 이를 때까지 세척되었다. 마지막으로, 상기 멤브레인은 12시간 동안 60℃에서 진공 건조 되었다. 통상의 BC 멤브레인은 CNT없이 단일의 G. xylinus 집단을 만니톨 배양배지에서 하베스팅하고, 상술한 바와 같은 정제와 탈색을 통해 제조되었다. 증류수에 저장된 상기 멤브레인은 28℃ 의 1 x 10^-3% (w/v)의 CNT가 분산된 배양 배지(pH 6.0)에 12시간 동안 침지되었다. 상기 BC 멤브레인은 흐르는 물에 세척되었고 60℃ 에서 12시간 동안 진공 건조 되었다. Pre-cultured cultured cell suspensions were injected at a ratio of 1:10 in a 1 × 10 ^-3 % (w / v) multi-walled CNT-dispersed culture medium (pH 6.0) and cultured at 28 ° C. for 2 weeks. A CNT (CNT-BC) membrane containing BC biosynthesized in the medium was briefly collected and purified by heating at 90 ° C for 2 hours in 1 wt% sodium hydroxide. The membrane was then washed thoroughly with running distilled water and then immersed in a 1 wt% aqueous sodium hydroxide solution at room temperature for 24 hours to remove cell debris and culture medium components. The pH was then reduced to 7.0 by repeated washing with distilled water. Then, the membrane was immersed in 1 wt% sodium hypochlorite aqueous solution for 2 hours, bleached, and then washed with distilled water to reach a pH of 7. Finally, the membrane was vacuum dried at < RTI ID = 0.0 > 60 C < / RTI > Conventional BC membranes were prepared by harvesting a single population of G. xylinus without CNT in mannitol culture medium and purification and decolorization as described above. The membrane stored in distilled water was immersed in a culture medium (pH 6.0) containing 1 x ^10-3 % (w / v) of CNT at 28 ° C for 12 hours. The BC membrane was washed with running water and vacuum dried at 60 DEG C for 12 hours.

(5) (5) 스캐폴드의Scaffold 분석 analysis

상기 샘플들은 투과 전자 현미경(transmission electron microscopy, TEM), 열중량 분석기(thermogravimetric analysis, TGA), 광학 현미경, 주사 전자 현미경(scanning electron microscopy, SEM), 라만 분광기, 원자력간 현미경(atomic force microscopy, AFM)에 의해 특성분석되었다. TEM(JEOL 2100, Japan) 분석은 200 kV에서 수행되었다. The samples were analyzed by transmission electron microscopy (TEM), thermogravimetric analysis (TGA), optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), Raman spectroscopy, atomic force microscopy ). &Lt; / RTI > TEM (JEOL 2100, Japan) analysis was performed at 200 kV.

TGA는 TA 기기 Q-5000 IR을 이용하여 질소 흐름 하에 수행되었다. 광학 현미경 분석을 위해 스캐폴드, BC, CNT-BC-Imm(침지법에 의해 생성된 하이브리드 스캐폴드), 및 CNT-BC-syn(본원에 의한 3차원 in-situ 하이브리드 스캐폴드)은 OCT 화합물에 포매되었고, -70℃에서 냉동되었다. 상기 샘플들은 10 μm 섹션으로 분할되었고, 광학현미경 (Zeiss, Germany)을 이용해 시각화되었다. SEM 분석을 위해, BC, CNT-BC-Imm, 및 CNT-BC-syn은 -70℃에서 냉동되었고, 하루 동안 동결 건조되었다. 샘플의 표면 모폴로지는 SEM(JSM-6330F, JEOL)을 이용해 5 kV의 가속 전압에서 관찰되었다. 라만 분광은 상부, 중부, 및 하부층으로부터 수득되었다. 라만 맵은 G peak(1560-1620 cm^-1) 밴드이다. 라만 분광은 Renishaw inVia micro-Raman 분광기 (λ laser = 514 nm, ~500 nm spot size, 100 x objector)를 사용하여 기록되었다. AFM 관찰 및 측정은 Park systems XE-100 주사 탐침 현미경에 의해 대기 조건에서 수행되었다. 실리콘 캔틸레버 NSC-36 C(Mikromasch Inc)는 10 nm의 곡률 반경(R_c)을 갖는 피라미드모양의 팁을 캔틸레버의 스프링 상수는 0.60 Nm^-1이 사용되었다.위상 데이터는 스캐닝동안 10 nN의 압축 하중을 사용하였다. 위상 이미지를 얻은 후, z-스캐너 이동거리 대 힘 커브가 기록되었다. 데이터 획득 동안, 전진, 후진의 속도는 0.3 μm/s이었고, 표면에 가해진 최대 압축 하중은 40 nN이었다. 샘플의 Young's 계수(Young's modules,E)는 헤르츠식(Hertzian) 모델 및 방정식을 이용해 계산되었다. 푸아송 비(Poisson's ratio, v)는 0.5로 설정되었고, 인덴터의 포물선 구조가 설정되었다. TGA was performed under nitrogen flow using TA instrument Q-5000 IR. BCT, BC, CNT-BC-Imm (hybrid scaffold produced by the immersion method), and CNT-BC-syn (the three-dimensional in-situ hybrid scaffold according to the present invention) Lt; RTI ID = 0.0 > -70 C. < / RTI > The samples were divided into 10 μm sections and visualized using an optical microscope (Zeiss, Germany). For SEM analysis, BC, CNT-BC-Imm, and CNT-BC-syn were frozen at -70 ° C and lyophilized for one day. The surface morphology of the samples was observed at an accelerating voltage of 5 kV using SEM (JSM-6330F, JEOL). Raman spectroscopy was obtained from the top, middle, and bottom layers. Raman map is a G peak (1560-1620 cm ^-1 ) band. Raman spectra were recorded using a Renishaw inVia micro-Raman spectrometer (lambda laser = 514 nm, ~ 500 nm spot size, 100 x objector). AFM observations and measurements were performed atmospheric conditions by a Park systems XE-100 scanning probe microscope. The silicon cantilever NSC-36 C (Mikromasch Inc) was a pyramidal tip with a radius of curvature (R _c ) of 10 nm. The spring constant of the cantilever was 0.60 Nm ^-1 . The phase data used a compressive load of 10 nN during scanning. After obtaining the phase image, the z-scanner travel distance vs. force curve was recorded. During data acquisition, the forward and backward velocities were 0.3 μm / s and the maximum compressive load applied to the surface was 40 nN. The Young's modulus (E) of the sample was calculated using the Hertzian model and equation. Poisson's ratio, v, was set to 0.5 and the parabolic structure of the indenter was set.

(6) In (6) In vivovivo 이식 실험 Transplantation experiment

6주된, 암컷 ICR 쥐(Koatech, Pyeongtaek, Korea)들을 복강내 자일라진(xylazine, 10 mg kg^- ¹)과 케타민(ketamine, 100 mg kg^-1)으로 마취시켰다. 두피의 털을 제모한 뒤, 두개골의 중앙부를 코뼈로부터 목덜미 후부 라인까지 세로방향으로 절개하고 골막을 정수리 뼈의 표면이 노출되도록 들어올렸다. 수술용 트리핀 버(trephine bur, Ace Surgical Supply Co., Brockton, MA, USA)와 저속 마이크로모터를 사용하여, 2개의 골관통 결함(4 mm 지름, 원형)을 두개골에 만들었다. 상기 결함의 크기는 쥐의 두개골 결함 모델의 임계 결함 크기에 맞추었다. 상기 뚫린 부위는 식염수에 의해 세척되었고, 출혈 부위는 전기 소작되었다. 골막은 제거되었고 절대 회복되지 않았다. 상기 결함은 아무것도 채우지 않거나, BC, CNT-BC-Imm, CNTBC-Syn, 또는 Col-BMP-2 (그룹별 n = 6 이식체)에 의해 채워졌다. 그리고 상기 골막과 피부는 재흡수가능한 6-0 Vicryl® 수쳐스 (Ethicon, Edinburgh, UK)를 이용하여 층층이 덮였다. 쥐들은 수술 후 개별적으로 수용되었다. 이 실험은 서울대학교 동물실험윤리위원회(SNU-110121-3)에 의해 승인되었다. 상기 이식받은 쥐들은 수술 뒤 8주차에 분석을 위하여 회수되었다.Six - week - old female ICR mice (Koatech, Pyeongtaek, Korea) were anesthetized with intraperitoneal xylazine (10 mg kg ^- ¹ ) and ketamine (100 mg kg ^-1 ). After removing the hair of the scalp, the middle part of the skull was cut longitudinally from the nose to the back of the neck, and the periosteum was lifted to expose the surface of the crown. Two bone penetrating defects (4 mm in diameter, round) were made in the skull using a surgical trefoil bur (Ace Surgical Supply Co., Brockton, MA, USA) and a low speed micromotor. The size of the defect was adjusted to the critical defect size of the rat skull defect model. The open site was washed with saline and the bleeding site was electrocauterized. The periosteum was removed and never recovered. The defect did not fill either or was filled by BC, CNT-BC-Imm, CNTBC-Syn, or Col-BMP-2 (n = 6 implants per group). And the periosteum and skin were layered with resorbable 6-0 Vicryl® Suckers (Ethicon, Edinburgh, UK). Rats were individually housed after surgery. This experiment was approved by SNU-110121-3. The transplanted mice were recovered for analysis at week 8 postoperatively.

(7) 뼈 재생 분석 (7) Analysis of bone regeneration

상기 이식이 있은지 8주 후, 상기 동물들은 안락사 되었으며, 그 두개골은 분석을 위해 수집되었다. 골 형성은 마이크로-CT 스캔 (그룹별 n = 4)에 의해 평가되었다. 마이크로-CT 이미지는 마이크로-CT 스캐너(SkyScan-1172; Skyscan, Belgium)를 이용하여 수득되었다. 마이크로-CT 이미징 후, 샘플들은 4% 파라포름알데하이드 용액에 침지되었고, 증가된 농도의 알코올 용액에서 탈수되었고, 자일렌에서 투명화되었고, 파라핀에 포매되었다. 상기 샘플들은 4 μm의 두께로 가로 절개되었다. 이어서, 상기 절개부들은 자일렌에서 침지되었고 감소된 농도의 알코올 용액에서 수화되었으며, PBS 용액에 의해 세척되었다. 상기 조직 절개부는 Goldner의 트리크롬 스테이닝(Trichrome staining)을 이용하여 조직학적으로 염색되었고, 오스테오칼신(osteocalcin, Abcam, UK)에 대한 항체를 이용하여 면역조직학적으로 염색되었다. 상기 면역염색 신호는 로다민 이소싸이오싸이아네이트-컨쥬게이티드 2차 항체(Jackson ImmunoResearch Laboratories, USA)로 시각화되었다. 이들 슬라이스들은 세포의 핵을 염색하기 위해 DAPI (Vector Laboratories, USA)를 이용하여 대비염색되었다. Eight weeks after the transplantation, the animals were euthanized and the skulls were collected for analysis. Bone formation was assessed by micro-CT scans (n = 4 per group). Micro-CT images were obtained using a Micro-CT scanner (SkyScan-1172; Skyscan, Belgium). After micro-CT imaging, the samples were immersed in 4% paraformaldehyde solution, dehydrated in an increasing concentration of alcohol solution, clarified in xylene, and embedded in paraffin. The samples were transected to a thickness of 4 [mu] m. Subsequently, the incisions were immersed in xylene, hydrated in a reduced concentration of alcohol solution, and washed with PBS solution. The tissue section was histologically stained using Goldner's trichrome staining and immunohistochemically stained with an antibody to osteocalcin (Abcam, UK). The immunostained signal was visualized with a rhodamine isothiocyanate-conjugated secondary antibody (Jackson ImmunoResearch Laboratories, USA). These slices were contrast dyed using DAPI (Vector Laboratories, USA) to stain the nuclei of the cells.

2. 탄소 구조체로서 탄소나노튜브를 이용한 3차원 2. Three-dimensional structure using carbon nanotubes as a carbon structure 하이브리드hybrid 스캐폴드의Scaffold 분석 결과 및 in Analysis results and in vivovivo 적용 분석 결과 Application analysis result

(1) (One) 친양매성Pro-orchestra 고분자가 코팅된 탄소나노튜브( Polymer coated carbon nanotubes ( 개질된Reformed 탄소나노튜브)의 콜로이드 안정성 Colloidal stability of carbon nanotubes)

APCLP는 긴 소수성 메틸 메타크릴레이트(MMA) 주사슬과 하이드록실 폴리옥시에틸렌메타크릴레이트(HPOEM) 및 폴리에틸렌 글라이콜 메타크릴레이트(POEM)로 형성된 짧은 친수성 곁사슬을 포함한다 (도 1a). 분자 동역학(MD) 시뮬레이션은 상기 소수성 주사슬이 소수성-소수성 상호작용에 의해 CNT에 부착되었고, 상기 친수성 곁사슬은 CNT의 주위를 랩핑(wrapping)하여 친양매성 표면을 형성하였음을 나타내었다 (도 1a). APCLP includes a short hydrophilic side chain formed by a long hydrophobic methyl methacrylate (MMA) main chain and hydroxyl polyoxyethylene methacrylate (HPOEM) and polyethylene glycol methacrylate (POEM) (FIG. 1A). Molecular dynamics (MD) simulation showed that the hydrophobic main chain was attached to the CNT by hydrophobic-hydrophobic interaction, and that the hydrophilic side chain wrapped around the CNT to form a pro-amorphous surface ).

상기 APCLP의 코팅은 배양 배지에서 CNT의 분산을 가능하게 하였다 (도 1a). SEM과 TEM에 의해 수득된 이미지들은 CNT가 APCLP를 이용하여 처리된 후 균일하게 분산된 것을 나타내었다 (도 1b). 본 발명자들은 푸리에 변환 적외선 분광법에 의해 CNTs(APCLP-코팅된 CNT를 의미)상의 APCLP 코팅을 추가로 확인하였고(도 1c), 상기 결과들은 APCLP가 코팅된 CNTs가 APCLP 코팅 후 3개월 이상 배양배지에서 잘 분산되었음을 나타내었다(도 1d). 게다가, APCLP가 코팅된 CNTs의 콜로이드 안정성은 pH 변화에도 영향을 받지 않았다 (도 1e).The coating of APCLP enabled the dispersion of CNTs in the culture medium (Fig. 1A). The images obtained by SEM and TEM showed that the CNTs were uniformly dispersed after being treated with APCLP (Fig. 1B). We further confirmed APCLP coatings on CNTs (meaning APCLP-coated CNTs) by Fourier transform infrared spectroscopy (Fig. 1c), and the results show that APCLP coated CNTs were found in culture media over 3 months after APCLP coating (Fig. 1D). In addition, the colloidal stability of APCLP coated CNTs was not affected by pH changes (Fig. 1e).

(2) 탄소나노튜브-박테리아 셀룰로오스 혼성화의 (2) carbon nanotubes-bacterial cellulose hybridization 친양매성Pro-orchestra 고분자의 효과 Effect of Polymer

APCLP 코팅은 CNTs의 분산을 가능하게 할 뿐만 아니라 CNT와 BC의 혼성화를 유도한다(도 2a). CNTs의 BC에 대한 APCLP-매개 결합을 명확히 이해하기 위해, 본 발명자들은 ab initio 계산 및 MD 시뮬레이션을 수행하였다. 첫째, CNT-BC 와 APCLP-코팅된 CNT-BC의 결합 에너지가 비교되었다 (도 2b). 결합 에너지(E_b)는 E_b = -[E_전체 - E_성분 ₁ - E_성분 ₂]로서 정의되었고, E_전체, E_성분 ₁, 및 E_성분 ₂는 각각 전체 시스템(즉, CNT-BC), 성분 1(BC), 및 성분 2(CNT)의 에너지이다. BC 나노섬유들간의 결합 에너지가 0.68 eV인 반면, CNTs와 BC 나노섬유들의 결합 에너지는 -0.05 eV (주어진 단위당)이었다. 그러므로, BC 나노섬유는 CNTs와의 상호작용 없이 서로 얽혀있다. 반면, APCLP-코팅된 CNTs와 BC 나노섬유의 결합 에너지는 0.71 eV(도 2b)이었으며, 이것은 BC 나노섬유가 APCLP-코팅된 CNTs와 결합하고 랩핑하는 것을 야기한다. 이와 관련하여, MD 시뮬레이션이 CNT-BC 와 APCLP-코팅된 CNT-BC 형성 메커니즘을 조사하기 위해 수행되었다 (도 2c). CNT-BC의 경우에 있어서, BC는 CNT와 혼성화 없이 서로 집합되었다. 대조적으로, APCLP-코팅된 CNT-BC에 있어서, BC 나노섬유는 혼성체(hybrid)를 형성하기 위해 APCLP-코팅된 CNTs 주위를 랩핑하였으며, 이것은 CNT와 BC의 혼성화에 있어 ALCLP의 중요한 역할을 나타낸다. The APCLP coating not only enables dispersion of CNTs, but also induces hybridization of CNT and BC (Fig. 2a). To clearly understand the APCLP-mediated association of CNTs to BC, we performed ab initio calculations and MD simulations. First, the binding energies of CNT-BC and APCLP-coated CNT-BC were compared (FIG. 2B). The binding energy (E _b ) is given by E _b = - [E _total - E _component ₁ - E _component ₂ ], and E _total , E _component ₁ , and E _component ₂ are the energies of the entire system (i.e., CNT-BC), component 1 (BC), and component 2 (CNT), respectively. The binding energy between the BC nanofibers was 0.68 eV, while the binding energy of CNTs and BC nanofibers was -0.05 eV (per given unit). Therefore, BC nanofibers are entangled without interaction with CNTs. On the other hand, the binding energy of APCLP-coated CNTs and BC nanofibers was 0.71 eV (FIG. 2b), which causes BC nanofibers to bond and lap with APCLP-coated CNTs. In this regard, MD simulations were performed to investigate CNT-BC and APCLP-coated CNT-BC formation mechanisms (FIG. 2C). In the case of CNT-BC, BC was aggregated with the CNT without hybridization. In contrast, for APCLP-coated CNT-BC, BC nanofibers wrapped around APCLP-coated CNTs to form hybrids, indicating an important role of ALCLP in hybridizing CNTs and BCs .

순수의 CNT들은 응집되어 본 발명에서 사용하기에 부적합할 수 있기 때문에, 아래 실험에서 사용된 모든 CNTs는 APCLP-코팅된 CNTs 형태로 존재하였다. 따라서, 하기 내용 중 모든 경우에서 "CNTs"는 APCLP-코팅된 CNTs를 의미한다. (APCLP-코팅 없는) CNTs 사용의 비실용성 때문에, CNT-BC 혼성체(즉, CNT-BC-Syn)의 특성을 침지에 의해 형성된 CNT-BC(즉, CNT-BC-Imm)의 특성과 비교하였다. 상기 두 형성 과정은 모두 도 2d에 나타낸다.Since pure CNTs are aggregated and may be unsuitable for use in the present invention, all of the CNTs used in the experiments below were in the form of APCLP-coated CNTs. Thus, in all of the following instances, "CNTs" refers to APCLP-coated CNTs. (Ie, CNT-BC-Imm) due to the non-practicality of using (without APCLP-coated) CNTs (ie, APCLP-coated) Respectively. The above two forming processes are all shown in FIG. 2D.

(3) (3) 개질된Reformed 탄소나노튜브와 박테리아 Carbon nanotubes and bacteria 셀룰로오스간의Intercellular cellulose 혼성화Hybridization 분석 analysis

CNTs와 BC의 혼성화를 특성 분석하기 위해 TEM이 수행되었다. TEM 분석은 CNT-BC-Syn 가 CNTs가 코어쉘(core-shell) 구조를 나타내며, 여기에서 CNTs가 BC 나노섬유 뭉치(entanglements)에 의해 팩킹되었음을 나타내었다 (도 3a). 대조적으로, CNT-BC-Imm의 CNTs와 BC 나노섬유는 서로 분리되어 있다. CNT-BC-Syn에서 BC 나노섬유들이 CNTs의 전체 표면을 커버하지 않았으며, 이것은 주변 환경에 대한 CNTs의 부분적인 노출의 결과를 가져온다는 것이 주목할만하다 (도 3b). BC 나노섬유 뭉치의 평균 두께는 4.3 nm이었으며, 상기 CNT 표면의 약 3.9%가 덮히지 않았다(도 3b). CNTs의 노출과 얇은 BC 코팅은 CNT와 세포의 상호작용을 가능하게 할 것이다. BC로부터 수집된 전자 에너지 손실 분광(EELS) 스펙트럼은 탄소의 1s에서 2σ*로의 전이를 나타내는 291 eV에서 넓은 피크를 나타내었다 (도 3c). 반면, CNT-BC-Syn의 EELS 스펙트럼은 1s 에서 p-오비탈 anti-결합 2σ* 밴드(band) 전이로 인한 291 eV의 날카로운 피크를 나타내었며 (도 3c), 이것은 CNTs의 특성이다. EELS 스펙트럼에서의 이러한 차이는 CNT-BC-Syn의 얇은 BC층내에 포매된 CNTs를 나타낸다. 상기 스캐폴드에서 CNTs의 양을 측정하기 위해 TGA를 이용한 열분해를 조사하였다. 250-350℃에서 나타나는 열분해는 BC의 글리코사이드 결합의 탈중합(depolimerization) 분해에 기인된다 (도 4). 350-400℃에서의 두번째 분해는 BC의 6-원고리의 분해로부터 기인하였다 (도 4). BC의 분해 후, CNT-BC-Syn의 20 내지 25 wt%가 분해되지 않고 잔존하였으며, 이는 잔존 CNTs의 양이다(도 4).TEM was performed to characterize the hybridization of CNTs and BC. TEM analysis showed that CNT-BC-Syn exhibits CNTs with a core-shell structure where CNTs are packaged by BC nanofiber entanglement (FIG. 3A). In contrast, CNTs and BC nanofibers of CNT-BC-Imm are separated from each other. It is noteworthy that in CNT-BC-Syn the BC nanofibers did not cover the entire surface of the CNTs, which resulted in partial exposure of the CNTs to the surrounding environment (FIG. 3b). The average thickness of the BC nanofiber bundle was 4.3 nm, and about 3.9% of the CNT surface was not covered (FIG. 3B). Exposure of CNTs and a thin BC coating will enable the interaction of CNTs and cells. The electron energy loss spectroscopy (EELS) spectrum collected from BC showed a broad peak at 291 eV, representing a transition of carbon from 1 s to 2 σ * (Fig. 3C). On the other hand, the EELS spectrum of CNT-BC-Syn showed a sharp peak of 291 eV due to the p-orbital anti-bonding 2σ * band transition at 1s (FIG. 3c), which is characteristic of CNTs. These differences in the EELS spectrum represent CNTs embedded in the thin BC layer of CNT-BC-Syn. The pyrolysis using TGA was investigated to determine the amount of CNTs in the scaffold. The pyrolysis at 250-350 ° C is due to the depolymerization of the glycosidic bond of BC (Fig. 4). The second decomposition at 350-400 ° C resulted from the decomposition of the 6-membered ring of BC (FIG. 4). After decomposition of BC, 20 to 25 wt% of CNT-BC-Syn remained ungraded, which is the amount of remaining CNTs (Fig. 4).

(4) (4) CNTCNT -BC--BC- Syn의Syn's 탄소나노튜브 분포 분석 Carbon Nanotube Distribution Analysis

검은 점(즉, CNTs)의 집중적인 축적은 고해상도의 광학적 이미지에서 CNT-BC-Imm의 가장자리(edge)에서 관찰되었다 (도 5a). 대조적으로, CNT-BC-Syn의 CNTs는 상기 스캐폴드의 전체에 걸쳐 균일하게 분포되었다. 상기 SEM 이미지는 상기 CNTs의 축적이 CNT-BC-Imm 표면에서 동공 막힘을 유발하는 것을 나타내었으며 (도 5b); 반면, CNT-BC-Syn에서는 CNT의 축적이 없기 때문에 동공의 막힘도 관찰되지 않았다 (도 5a 및 5b). 모든 스캐폴드들은 BC의 본래 층상 구조를 유지하였다 (도 5b). 라만 분광법에 의한 G-피크 세기 매핑이 CNTs의 분포를 명확하게 조사하기 위해 수행되었다 (도 5c). CNT-BC-Imm의 상부와 하부의 표면은 CNTs에 의해 완전히 덮혀진 것에도 불구하고, CNTs는 상기 스캐폴드의 내부에서는 거의 관찰되지 않았다. 이러한 결과는 CNT-BC-Imm에서 CNTs가 상기 스캐폴드의 표면에 대부분 존재하며, 상기 스캐폴드의 내부에는 부재함을 나타낸다(도 5c). 반면, CNT-BC-Syn에서 CNTs는 상기 전체 스캐폴드에 균일하게 분포되어 있었다(도 5c). AFM에 의해 측정된 CNT-BC-Imm 표면의 높은 Young's 계수(Young's modulus)는 상기 스캐폴드의 표면이 CNT 응집체에 의해 완전히 덮혀 있었음을 의미한다(도 5d). 또한, BC 및 CNT-BC-Imm와 비교하여, CNT-BC-Syn에서 CNTs의 상기 균일한 분포는 감소된 비저항과 향상된 전기 전도성의 결과를 가져왔다(표 1).Intensive accumulation of black spots (i.e., CNTs) was observed at the edges of CNT-BC-Imm in high resolution optical images (FIG. 5A). In contrast, the CNTs of CNT-BC-Syn were uniformly distributed throughout the scaffold. The SEM image showed that accumulation of the CNTs caused pupillous plugging on the CNT-BC-Imm surface (Fig. 5b); On the other hand, in CNT-BC-Syn, no clogging of the pupil was observed due to the absence of CNT accumulation (Figs. 5A and 5B). All scaffolds retained the original laminar structure of BC (Fig. 5B). G-peak intensity mapping by Raman spectroscopy was performed to clearly investigate the distribution of CNTs (Figure 5c). Although the top and bottom surfaces of CNT-BC-Imm were completely covered by CNTs, CNTs were hardly observed inside the scaffold. These results indicate that CNTs are mostly present on the surface of the scaffold in the CNT-BC-Imm, and are absent in the scaffold (Fig. 5C). On the other hand, in CNT-BC-Syn, CNTs were uniformly distributed over the entire scaffold (Fig. 5C). The Young's modulus of the CNT-BC-Imm surface measured by AFM means that the surface of the scaffold was completely covered by CNT agglomerates (FIG. 5d). Also, compared with BC and CNT-BC-Imm, the uniform distribution of CNTs in CNT-BC-Syn resulted in reduced resistivity and improved electrical conductivity (Table 1).

[표 1] BC, CNT-BC-Imm, 및 CNT-BC-Syn의 3차원 스캐폴드의 성질[Table 1] Properties of a 3D scaffold of BC, CNT-BC-Imm, and CNT-BC-Syn

(5) (5) CNTCNT -BC--BC- Syn의Syn's 뼈 재생 효능 Bone regeneration efficacy

CNT-BC-Syn의 in vivo 성능을 평가하기 위하여, CNT-BC-Syn가 뼈 재생 적용을 위한 뼈 이식재(graft)로서 적용되었고, 그 결과는 BC, CNT-BC-Imm, 및 임상적으로 사용되는 뼈 이식재인, 골 형태형성 단백질-2(Col-BMP-2)이 로딩된 콜라겐 스펀지를 이용하여 수득된 결과와 비교되었다. 쥐의 두개골에 임계 크기 결함내에 상기 스캐폴드들을 이식한 후, 8주 마다 수행된 미세 컴퓨터 단층촬영(마이크로-CT) 분석은 CNT-BC-Syn 및 Col-BMP-2는 비슷한 뼈 재생 효능을 나타내었으며, 이것은 BC 및 CNT-BC-Imm의 뼈 재생 효능보다 훨씬 높은 것이다. (도 6a). 조직학적 부분의 Goldner 트리크롬 염색의 분석 결과는 BC 및 CNT-BC-Imm에서 불충분한 뼈 재생을 나타낸 반면, CNT-BC-Syn의 사용은 Col-BMP-2에 의한 것과 유사한 면적을 갖는 광범위한 뼈 재생 결과를 야기하였다(도 6b). Col-BMP-2는 CNT-BC-Syn에 의해 형성된 것과 유사한 새로운 뼈를 형성할 수 있음에도 불구하고, 상기 재생된 뼈의 밀도는 CNT-BC-Syn에 의해 형성된 것보다 더 낮다는 것은 주목된다 (도 6b). 이것은 CNT-BC-Syn가 고밀도를 갖는 새로운 뼈를 형성할 수 있는 능력으로 인해 뼈 이식 물질로서 사용하기에 적합하다는 것을 의미한다. 또한, 4',6-다이아미디노-2-페닐인돌(4',6-diamidino-2-phenylindole, DAPI, 청색) 및 오스테오칼신 염색은 조직을 둘러싼 세포들이 상기 결함 부위로 이동하였고, 상기 결함 부위에서 CNT-BC-Syn 전체에 걸쳐 골형성 분화가 진행되었음을 나타내었다. 그러나, 세포 이동과 골형성은 CNT-BC-Imm는 표면에서만 발생하였다(도 6c). In order to evaluate the in vivo performance of CNT-BC-Syn, CNT-BC-Syn was applied as a bone graft for bone regeneration application, and the results were obtained using BC, CNT-BC-Imm, (Col-BMP-2), a bone graft material that is a bone morphogenetic protein-2 (Col-BMP-2), was compared with the results obtained using a collagen sponge loaded. Micro CT scans (micro-CT) performed every 8 weeks after transplanting the scaffolds into critical size defects in the rat skull revealed that CNT-BC-Syn and Col-BMP-2 showed similar bone regeneration efficacy , Which is much higher than the bone regeneration efficacy of BC and CNT-BC-Imm. (Fig. 6A). Analysis of the Goldner trichrome staining in the histological section showed insufficient bone regeneration in BC and CNT-BC-Imm, whereas the use of CNT-BC-Syn showed extensive bone (Fig. 6B). It is noted that, although Col-BMP-2 can form new bones similar to those formed by CNT-BC-Syn, the density of the regenerated bones is lower than that formed by CNT-BC-Syn 6b). This means that CNT-BC-Syn is suitable for use as a bone graft material due to its ability to form new bone with high density. In addition, 4 ', 6-diamidino-2-phenylindole, DAPI, blue) and osteocalcin staining showed that the cells surrounding the tissue migrated to the defect site, Showed that osteogenic differentiation progressed throughout CNT-BC-Syn. However, cell migration and osteogenesis occurred only on the surface of CNT-BC-Imm (Figure 6c).

3.3. 투명한 transparent 그래핀Grapina /셀룰로오스 나노 섬유 / Cellulose nanofibers 하이브리드hybrid 스캐폴드를Scaffolding 이용한 손상된 뇌조직의 대뇌 피질 재생 연구(Favorable cortical reconstitution using transplantable nature-driven Of cortical regeneration using transplantable nature-driven graphenegraphene // nanofibrillarnanofibrillar cellulose hybrid scaffolds in brain injury) cellulose hybrid scaffolds in brain injury)

(1) 투명한 (1) Transparent 그래핀Grapina /셀룰로오스 나노 섬유 / Cellulose nanofibers 하이브리드hybrid 스캐폴드의Scaffold 제조공정 Manufacture process

도 7을 참고하여, 본원에 의한 그래핀/셀룰로오스 나노섬유 하이브리드 스캐폴드의 생성 과정을 도식적으로 이해할 수 있다. G. xylinus 박테리아는 2.5 wt% 마니톨 (mannitol), 0.5 wt% 효모추출물 (yeast extract), 0.3 wt% 박토-펩톤(bacto-peptone)이 포함된 마니톨 배양액 (mannitol medium)에서 배양하였다. 미리 배양된 박테리아 분산액을 1x10^- ³wt%로 그래핀옥사이드(이하 "GO"라고도 함)를 녹인 배양액에 1:10의 비율로 첨가하고, 28-30℃ 인큐베이터 안에서 2주 동안 배양하였다. 자연적으로 합성된 셀룰로오스 막은 1 wt% NaOH 용액에 넣고 90℃에서 2시간 동안 끓이고, 증류수로 세척하였다. 남은 박테리아 찌꺼기를 제거하기 위해서, 다시 1 wt% NaOH 용액에 24시간 동안 침지한 후, pH 7에 적정된 증류수에 넣어서 세척 후 보관하였다(도 8a). 도 8b에서 일반 박테리아와 그래핀 옥사이드-박테리아 셀룰로오스(GO-BC) 하이브리드 스캐폴드의 차이를 볼 수 있다. 도 9를 참고하여, GO-BC 하이브리드 스캐폴드의 전자현미경 관찰 결과, 약 30 내지 50 나노미터 정도 크기의 셀룰로오스 나노 섬유들이 관찰되며, 그래핀 옥사이드를 내부에 균일하게 함유하고 있는 모습을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 7, the process of producing the graphene / cellulose nanofiber hybrid scaffold according to the present invention can be schematically understood. G. xylinus bacteria were cultured in a mannitol medium containing 2.5 wt% mannitol, 0.5 wt% yeast extract, and 0.3 wt% bacto-peptone. The pre-cultured bacteria dispersion 1x10 ^- added in a ratio of 1:10 in the culture medium Well dissolved pin oxide (hereinafter also referred to as "GO") in ³ wt%, and the cells were cultured for two weeks in a 28-30 ℃ incubator. The naturally synthesized cellulose membrane was placed in 1 wt% NaOH solution, boiled at 90 ° C for 2 hours, and washed with distilled water. In order to remove the residual bacterial debris, it was immersed again in a 1 wt% NaOH solution for 24 hours and then washed and immersed in distilled water titrated to pH 7 (FIG. 8A). In FIG. 8b, the difference between the normal bacteria and the graphene oxide-bacterial cellulose (GO-BC) hybrid scaffold can be seen. Referring to FIG. 9, electron microscopic observation of the GO-BC hybrid scaffold revealed that cellulose nanofibers having a size of about 30 to 50 nanometers were observed, and graphene oxide was uniformly contained therein .

(2) 투명한 (2) Transparent 그래핀Grapina /셀룰로오스 나노 섬유 / Cellulose nanofibers 하이브리드hybrid 스캐폴드를Scaffolding 이용한 손상된 뇌조직의 대뇌피질 재생 연구 Cerebral Cortex Regeneration in Damaged Brain Tissues

상기 제조한 대뇌피질 구조적 특성을 모방한 3차원 그래핀/천연소재 나노섬유 하이브리드 스캐폴드를 대뇌피질이 손상된 동물 모델에 직접적으로 이식하여 적용함으로써, 뇌 조직 재생 촉진 가능성을 확인하였다. 상기 제조한 그래핀 옥사이드(graphene oxide, GO)-박테리아 셀룰로오스 (bacterial cellulose, BC) in-situ 하이브리드 스캐폴드는 실제 뇌조직의 기계적 물성과 매우 유사한 성질을 가지며 생체적합성 또한 우수하다. 성능평가를 위해 세포실험 및 동물실험을 진행하였으며, 그 결과 GO-BC 하이브리드 스캐폴드에서 키운 신경줄기세포의 신경돌기가 일반 BC 스캐폴드에서 보다 더 활발히 성장하는 것을 확인하였으며, 뇌 조직이 손상된 동물모델에서도 GO-BC 하이브리드 스캐폴드가 이식된 그룹에서 뇌 조직의 재생이 가장 많이 이루어지는 것을 확인하였다. The possibility of promoting brain tissue regeneration was confirmed by directly implanting and applying the 3D graphene / natural material nanofiber hybrid scaffold that imitates the above-described cortical structural characteristics directly to an animal model in which the cerebral cortex was injured. The graphene oxide (GO) -bacterial cellulose (BC) in situ hybrid scaffold prepared above has very similar properties to the physical properties of brain tissue and is also excellent in biocompatibility. In order to evaluate the performance, cell and animal experiments were conducted. As a result, it was confirmed that the neurite of the neural stem cells grown in the GO-BC hybrid scaffold grows more actively than in the general BC scaffold, The GO-BC hybrid scaffold transplantation group showed the highest recruitment of brain tissue.

도 10a 및 10b에서, 동물모델인 쥐에 이식된 BC 및 GO-BC 하이브리드 스캐폴드 (지름 8 mm, 두께 0.5 mm)에서 12일 동안 성장시킨 F3-effluc 세포의 바이오 형광이미지 및 단독으로 F3-effluc 세포만 이식한 그룹의 형광이미지 (n=5)를 볼 수 있다. 또한, 도 10c에서는, 동물실험을 통해 얻은 형광이미지 및 루시페라아제의 신호세기를 측정한 결과, GO-BC에서 성장한 신경세포의 수가 일반 BC 및 세포단독으로 주입된 그룹에 비해서 더 높은 성장 수치를 보이는 것을 확인할 수 있다.In Figures 10a and 10b, biofluorescence images of F3-effluc cells grown for 12 days in BC and GO-BC hybrid scaffolds (8 mm in diameter, 0.5 mm in thickness) implanted in mouse models of animal models and F3- Fluorescent images of the cell-only transplant group (n = 5) can be seen. In FIG. 10C, fluorescence images obtained from animal experiments and signal intensity of luciferase were measured. As a result, the number of nerve cells grown in GO-BC showed a higher growth value than that in normal BC and cells alone Can be confirmed.

또한, 도 11에서는, 쥐의 손상된 뇌 조직에 F3-effluc 세포와 GO-BC 하이브리드 스캐폴드를 함께 이식한 그룹(GO-BC/cell), 세포와 박테리아 셀룰로오스를 함께 이식한 그룹 (BC/cell), 세포만 넣은 그룹 (cell only)의 12일 후의 조직 H&E 염색 사진 (각각의 조직 두께 4μm)을 보여준다. H&E 면역염색 결과를 통해, 쥐의 손상된 뇌 조직에 F3-effluc 세포와 GO-BC 하이브리드 스캐폴드를 함께 이식한 그룹 (GO-BC/cell)이 세포단독 (cell only) 및 세포/BC 스캐폴드 (BC/cell)가 이식된 대조군에 비해서 높은 조직 재생을 보였으며, 신경세포가 스캐폴드 내부까지 잘 침투하여 성장한 것을 확인하였다. F3-effluc 세포만 이식된 그룹에서는 조직내부에서 세포사멸이 일어나는 것이 관찰되었다.11, a group (GO-BC / cell) in which F3-effluc cells and a GO-BC hybrid scaffold were implanted together in a damaged brain tissue of a rat, H & E staining photographs (each tissue thickness 4 μm) are shown after 12 days in the group (BC / cell) and the cell-only group (cell only) in which the cells and the bacterial cell were transplanted together. Results of immunohistochemistry showed that the group (GO-BC / cell) transfected with F3-effluc cells and GO-BC hybrid scaffolds in the damaged brain tissues of the mice showed cell only and cell / BC scaffold BC / cell) showed higher tissue regeneration than that of the transplanted control, confirming that the neurons penetrated well into the scaffold. In the group transplanted with F3-effluc cells alone, apoptosis was observed in the tissues.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

Claims

3차원 미세다공성(microporous) 박테리아 셀룰로오스(bacterial cellulose)에 분산된 개질된 탄소 구조체를 포함하며,
상기 개질된 탄소 구조체는 양친매성(amphiphilic) 고분자에 의하여 코팅된 것인,
3차원 하이브리드 스캐폴드.
A modified carbon structure dispersed in a three-dimensional microporous bacterial cellulose,
Wherein the modified carbon structure is coated with an amphiphilic polymer.
3D hybrid scaffold.

제 1 항에 있어서,
상기 박테리아 셀룰로오스는 미세다공성 나노섬유(nanofibril) 형태를 갖는 것인, 3차원 하이브리드 스캐폴드.
The method according to claim 1,
Wherein the bacterial cellulose has a microporous nanofibril shape.

제 1 항에 있어서,
상기 탄소 구조체는 탄소나노튜브, 그래핀, 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드, 그래핀 양자점(graphene quantum dot), 플러렌(fullerene) 및 이들의 조합들으로 이루어지는 군에서 선택되는 탄소 구조체를 포함하는 것인, 3차원 하이브리드 스캐폴드.
The method according to claim 1,
Wherein the carbon structure comprises a carbon structure selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, graphene quantum dot, fullerene, and combinations thereof. A three-dimensional hybrid scaffold.

제 1 항에 있어서,
상기 양친매성 고분자는 소수성 주사슬(backbone)과 친수성 곁사슬(side chains)을 포함하는 것인, 3차원 하이브리드 스캐폴드.
The method according to claim 1,
Wherein the amphipathic polymer comprises a hydrophobic backbone and hydrophilic side chains. &Lt; RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >

제 4 항에 있어서,
상기 양친매성 고분자는 메틸 메타크릴레이트, 하이드록실-폴리(옥시에틸렌) 메타크릴레이트, 및 폴리(에틸렌 글라이콜) 메틸 에터 메타크릴레이트를 포함하는 터폴리머(terpolymer)를 포함하는 것인, 3차원 하이브리드 스캐폴드.
5. The method of claim 4,
Wherein the amphipathic polymer comprises a terpolymer comprising methyl methacrylate, hydroxyl-poly (oxyethylene) methacrylate, and poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate. Dimensional hybrid scaffold.

제 1 항에 있어서,
상기 개질된 탄소 구조체는 상기 양친매성 고분자에 의해 코팅되어 형성된 코어-쉘(core-shell) 구조를 갖는 것인, 3차원 하이브리드 스캐폴드.
The method according to claim 1,
Wherein the modified carbon structure has a core-shell structure formed by coating with the amphipathic polymer.

제 4 항에 있어서,
상기 개질된 탄소 구조체는 상기 탄소 구조체의 소수성 표면과 상기 양친매성 고분자에 포함된 상기 소수성 주사슬 사이의 소수성-소수성 상호작용에 의하여 의하여 상기 탄소 구조체의 표면에 상기 양친매성 고분자가 코팅된 것이고,
상기 박테리아 셀룰로오스의 친수성 작용기와 상기 개질된 탄소 구조체에 코팅된 상기 양친매성 고분자에 포함된 친수성 곁사슬 사이의 친수성-친수성 상호인력에 의하여 상기 개질된 탄소 구조체가 상기 3차원 미세다공성 박테리아 셀룰로오스 내에 분산되어 있는 것인, 3차원 하이브리드 스캐폴드.
5. The method of claim 4,
Wherein the modified carbon structure is coated with the amphipathic polymer on the surface of the carbon structure by hydrophobic-hydrophobic interaction between the hydrophobic surface of the carbon structure and the hydrophobic main chain contained in the amphipathic polymer,
Wherein the modified carbon structure is dispersed in the three-dimensional microporous bacterial cellulose by hydrophilic-hydrophilic reciprocal attraction between the hydrophilic functional group of the bacterial cellulose and the hydrophilic side chain included in the amphipathic polymer coated on the modified carbon structure A three-dimensional hybrid scaffold.

박테리아 셀룰로오스 배양용 세포를 예비 배양하는 단계;
탄소 구조체를 양친매성 고분자에 의하여 개질하여 개질된 탄소 구조체를 형성하는 단계; 및
상기 개질된 탄소 구조체를 배양 배지에 첨가한 후 상기 예비 배양된 박테리아 셀룰로오스 배양용 세포를 첨가하여 배양함으로써 상기 개질된 탄소 구조체를 상기 박테리아 셀룰로오스와 in-situ 혼성화하는 단계
를 포함하는,
3차원 하이브리드 스캐폴드의 제조방법.
Pre-culturing the cell for bacterial cellulase culture;
Modifying the carbon structure with an amphipathic polymer to form a modified carbon structure; And
In-situ hybridization of the modified carbon structure with the bacterial cellulose by adding the modified carbon structure to the culture medium and then culturing the cell with the pre-cultured bacterial cell culture cells;
/ RTI >
A method for manufacturing a three - dimensional hybrid scaffold.

제 8 항에 있어서,
상기 박테리아 셀룰로오스 배양용 세포는 아세토박터(Acetobacter)속, 리조비움(Rhizobium)속, 및 아그로박테리움(Agrobacterium)속으로 이루어지는 군에서 선택되는 균주 또는 글루콘아세토박터 자일리누스(G. xylinus)균주를 포함하는 것인, 3차원 하이브리드 스캐폴드의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The bacterial cellulose is cultured cells for the bakteo acetonitrile (Acetobacter) genus, Rhizopus emptying (Rhizobium) genus, and Agrobacterium (Agrobacterium) into strain or gluconic acetonitrile bakteo xylene Linus (G. xylinus) strains selected from the group consisting of Dimensional hybrid scaffold. &Lt; RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >

제 8 항에 있어서,
상기 탄소 구조체는 탄소나노튜브, 그래핀, 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드, 그래핀 양자점, 플러렌, 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 탄소 구조체를 포함하는 것인, 3차원 하이브리드 스캐폴드의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the carbon structure comprises a carbon structure selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, graphene quantum dots, fullerene, and combinations thereof. &Lt; / RTI >

제 8 항에 있어서,
상기 양친매성 고분자는 소수성 주사슬(backbone)과 친수성 곁사슬(side chains)을 포함하는 것인, 3차원 하이브리드 스캐폴드의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the amphipathic polymer comprises a hydrophobic backbone and hydrophilic side chains. &Lt; RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >

제 8 항에 있어서,
상기 양친매성 고분자는 메틸 메타크릴레이트, 하이드록실-폴리(옥시에틸렌) 메타크릴레이트, 및 폴리(에틸렌 글라이콜) 메틸 에터 메타크릴레이트를 포함하는 터폴리머(terpolymer)를 포함하는 것인, 3차원 하이브리드 스캐폴드의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the amphipathic polymer comprises a terpolymer comprising methyl methacrylate, hydroxyl-poly (oxyethylene) methacrylate, and poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate. Dimensional hybrid scaffold.

제 8 항에 있어서,
상기 개질된 탄소 구조체는 상기 양친매성 고분자에 의해 코팅되어 코어-쉘(core-shell) 구조를 형성하는 것인, 3차원 하이브리드 스캐폴드의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the modified carbon structure is coated with the amphipathic polymer to form a core-shell structure.

제 8 항에 있어서,
상기 개질된 탄소 구조체 형성 단계는 상기 양친매성 고분자와 상기 탄소 구조체의 혼합 용액을 초음파 처리하는 것을 포함하는 것인, 3차원 하이브리드 스캐폴드의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the modified carbon structure forming step comprises ultrasonication of a mixed solution of the amphipathic polymer and the carbon structure.

제 8 항에 있어서,
상기 박테리아 셀룰로오스는 미세다공성 나노섬유(nanofibril) 형태를 갖는 것이고, 상기 개질된 탄소 구조체는 상기 박테리아 셀룰로오스 내에 분산되어 있는 것인, 3차원 하이브리드 스캐폴드의 제조방법.9. The method of claim 8,
Wherein the bacterial cellulose is in the form of a microporous nanofibril and the modified carbon structure is dispersed in the bacterial cellulosic.