KR20210084068A - 인공 장 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 인공 장 - Google Patents

인공 장 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 인공 장 Download PDF

Info

Publication number
KR20210084068A
KR20210084068A KR1020190176993A KR20190176993A KR20210084068A KR 20210084068 A KR20210084068 A KR 20210084068A KR 1020190176993 A KR1020190176993 A KR 1020190176993A KR 20190176993 A KR20190176993 A KR 20190176993A KR 20210084068 A KR20210084068 A KR 20210084068A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
support structure
cell
artificial intestine
intestinal mucosa
Prior art date
Application number
KR1020190176993A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102305859B1 (ko
Inventor
이준희
정초록
손미영
김장환
Original Assignee
한국생명공학연구원
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생명공학연구원, 한국기계연구원 filed Critical 한국생명공학연구원
Priority to KR1020190176993A priority Critical patent/KR102305859B1/ko
Publication of KR20210084068A publication Critical patent/KR20210084068A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102305859B1 publication Critical patent/KR102305859B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/04—Hollow or tubular parts of organs, e.g. bladders, tracheae, bronchi or bile ducts
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/38—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
    • A61L27/3804—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells characterised by specific cells or progenitors thereof, e.g. fibroblasts, connective tissue cells, kidney cells
    • A61L27/3813—Epithelial cells, e.g. keratinocytes, urothelial cells
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/38—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
    • A61L27/3804—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells characterised by specific cells or progenitors thereof, e.g. fibroblasts, connective tissue cells, kidney cells
    • A61L27/3826—Muscle cells, e.g. smooth muscle cells
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/38—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
    • A61L27/3839—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells characterised by the site of application in the body
    • A61L27/3882—Hollow organs, e.g. bladder, esophagus, urether, uterus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/38—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
    • A61L27/3886—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells comprising two or more cell types
    • A61L27/3891—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells comprising two or more cell types as distinct cell layers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/56—Porous materials, e.g. foams or sponges
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/04—Hollow or tubular parts of organs, e.g. bladders, tracheae, bronchi or bile ducts
    • A61F2002/045—Stomach, intestines

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Reproductive Health (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

본 발명은 인공 장 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 인공 장에 관한 것으로, 관 형태로 형성된지지 구조체의 내벽에 장점막세포용액을 코팅하여 장점막세포 코팅층을 형성함으로써, 장점막 세포의 성장 또는 분화 특성이 향상되어 생체에 적합하고 장과 잘 결합될 수 있으며, 구조적인 강성이 향상되어 내구성이 우수한 인공 장 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 인공 장에 관한 것이다.

Description

인공 장 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 인공 장 {Artificial intestine manufacturing method and artificial intestine using the same}
본 발명은 생체에 적합하고 장과 잘 결합될 수 있으며 구조적인 강성이 향상되어 내구성이 우수한 인공 장 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 인공 장에 관한 것이다.
인공 장은 소장 및 대장의 인조 대용품으로, 합성 혹은 생체 고분자를 사용하여 인공적으로 만든 장을 지칭한다.
상기 인공 장을 형성하기 위해서는 몇 가지 사항을 고려해야 하는데, 체내의 장과 봉합되기 위해 봉합이 쉬어야 하며, 적절한 유연성뿐만 아니라 일정 기준 이상의 내구성도 갖추어야 한다.
무엇보다도 인공 장은 체내에 오랫동안 존재해야하기 때문에 독성 및 면역 반응이 적고, 뒤틀리거나 꺾이고 터지지 않도록 구조적인 강성 및 내구성이 있어야 한다.
Biotechnology&Bioengineering의 논문 'Synthetic Small Intestinal Scaffolds for Improved Studies of Intestinal Differentiation'에 PMMA, PDMS, agarose, PLGA/Porogen 를 사용하여 제작한 몰드를 사용해 소장의 융털 모양 구조의 코팅용 조성물과 이것을 이용한 인공 장의 제조 방법이 제시되었다.
그러나 상기에 기재된 PMMA, PDMS, agarose, PLGA/Porogen 등으로 형성된 인공 장은 체내에 유치되었을 때, 외부물질이 체내에 유치되어 이질감을 느끼게 할 뿐만 아니라, 조직 적합성 또한 완벽하지 않아 감염 또는 이에 따른 염증 반응을 일으킬 수 있으며 각각 다른 종류의 세포 사용이 어렵다는 단점이 있다.
상기의 문제를 해결하기 위해 생검 표본에서 채취한 근육층세포, 장막세포와 장점막세포를 이용하여 인공 장을 형성할 수 있다.
KR 10-1438320 B1 (2014.08.29.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 관형으로 형성된 지지 구조체의 내측 벽에 장점막 세포와 젤이 혼합된 장점막세포용액을 코팅한 코팅층을 형성하여, 장점막 세포의 성장 또는 분화 특성을 향상시킴으로써, 생체에 적합하고 장과 잘 결합될 수 있으며 구조적인 강성이 향상되어 내구성이 우수한 인공 장 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 인공 장을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인공 장 제조 방법은, 관 형태의 지지 구조체를 형성하는 지지 구조체 형성 단계; 배양된 근육층세포와 젤이 혼합된 용액인 근육층세포용액을 상기 지지 구조체의 외측에 분사하여 막 형태의 관형으로 형성된 근육층세포층을 형성하는 근육층세포층 형성 단계; 및 상기 지지 구조체의 내벽에 장점막세포용액을 코팅하는 장점막세포 코팅층 형성 단계; 를 포함하여 이루어지질 수 있다.
또한, 상기 지지 구조체 형성 단계에서는, 막 형태의 관형으로 상기 지지 구조체를 형성할 수 있다.
또한, 상기 지지 구조체 형성 단계에서는, 다수의 공극이 형성된 관형으로 상기 지지 구조체를 형성할 수 있다.
또한, 상기 지지 구조체 형성 단계는, 다수의 공극이 형성된 관형으로 제1구조체를 형성하는 제1구조체 형성 단계; 및 상기 제1구조체의 외측에 막 형태의 관형으로 제2구조체를 형성하는 제2구조체 형성 단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 장점막세포 코팅층 형성 단계에서는, 상기 다수의 공극에 장점막세포용액이 채워질 수 있다.
또한, 상기 장점막세포 코팅층 형성 단계에서, 상기 장점막세포용액은 배양된 장점막세포와 배지를 혼합한 용액일 수 있다.
또한, 상기 장점막세포 코팅층 형성 단계에서, 상기 장점막세포용액은 배양된 장점막세포와 하이드로젤을 혼합한 용액일 수 있다.
또한, 상기 장점막세포 코팅층 형성 단계에서는, 상기 지지 구조체의 내벽에 하이드로젤을 먼저 코팅하여 하이드로젤층을 형성한 후, 코팅된 하이드로젤층의 내벽에 장점막세포용액을 코팅할 수 있다.
또한, 상기 장점막세포 코팅층 형성 단계에서는, 상기 지지 구조체의 내벽을 따라 장점막세포용액을 흘려보내 상기 지지 구조체의 내벽에 코팅층이 형성되도록 할 수 있다.
또한, 상기 장점막세포 코팅층 형성 단계에서는, 상기 지지 구조체 및 근육층세포층을 포함한 결합체를 세워놓은 상태에서 지지 구조체의 개방된 일측으로 장점막세포용액을 주입하여 타측을 향해 흘려보낸 다음, 특정한 시간 간격으로 상기 결합체를 뒤집는 것을 반복할 수 있다.
그리고 본 발명의 인공 장은, 관 형태로 형성된 지지 구조체; 상기 지지 구조체의 외측에 결합되며, 배양된 근육층세포와 젤이 혼합된 용액이 분사되어 막 형태의 관형으로 형성된 근육층세포층; 및 상기 지지 구조체의 내벽에 장점막세포용액을 코팅하여 형성된 장점막세포 코팅층; 을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 지지 구조체는 막 형태의 관형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 지지 구조체는 다수의 공극이 형성된 관형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 지지 구조체는, 다수의 공극이 형성된 관형으로 형성된 제1구조체; 및 상기 제1구조체의 외측에 결합되며, 막 형태의 관형으로 형성되어 상기 제1구조체를 감싸는 제2구조체; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 다수의 공극에 장점막세포용액이 채워질 수 있다.
또한, 상기 장점막세포 코팅층은 배양된 장점막세포와 배지가 혼합되어 있을 수 있다.
또한, 상기 장점막세포 코팅층은 배양된 장점막세포와 하이드로젤이 혼합되어 있을 수 있다.
또한, 상기 장점막세포 코팅층은 상기 지지 구조체의 내벽에 코팅된 하이드로젤층의 안쪽에 코팅될 수 있다.
또한, 상기 근육층세포층의 외측에 결합되며, 배양된 장막세포와 젤이 혼합된 용액인 장막세포용액이 분사되어 형성된 장막세포층을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 근육층세포층의 외측에 결합되며, 다수의 공극이 형성된 폴리머층을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 폴리머층의 외측에 결합되며, 배양된 장막세포와 젤이 혼합된 용액인 장막세포용액이 분사되어 형성된 장막세포층을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 인공 장 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 인공 장은, 장점막 세포의 성장 또는 분화 특성이 향상되어 생체에 적합하고 장과 잘 결합될 수 있는 장점이 있다.
그리고 독성 및 면역 반응이 적어 생체에 적합하며, 뒤틀리거나 꺾이고 터지지 않도록 구조적인 강성이 향상되어 내구성이 우수한 장점이 있다.
또한, 인공 실험체 제작을 통해 실험동물을 사용하여 행하는 신약의 유효성 및 독성 평가 등의 대체가 가능한 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법을 이용하여 제조된 인공 장의 제1실시예를 나타낸 단면도 및 부분 절개 사시도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법에서 지지 구조체의 내벽에 장점막세포용액을 코팅하는 장점막세포 코팅층 형성 단계의 다양한 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법을 이용하여 제조된 인공 장의 제2실시예를 나타낸 단면도 및 부분 절개 사시도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법을 이용하여 제조된 인공 장의 제3실시예를 나타낸 단면도 및 부분 절개 사시도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법을 이용하여 제조된 인공 장의 다양한 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법을 이용하여 제조된 인공 장에서 특정 시간 경과에 따른 장점막세포의 상태를 촬영하여 비교한 이미지이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 인공 장 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 인공 장을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
<실시예 1>
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법을 이용하여 제조된 인공 장의 제1실시예를 나타낸 단면도 및 부분 절개 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법은 지지 구조체 형성 단계, 근육층세포층 형성 단계 및 장점막세포 코팅층 형성 단계로 구성될 수 있다.
지지 구조체 형성 단계는 관 형태로 형성된 지지 구조체(100)를 형성하는 단계이다. 일례로 지지 구조체 형성 단계에서는 환봉을 회전 및 이동시키면서 지지 구조체의 전구체인 용융된 수지를 분사하여 막 구조를 갖는 관 형태의 지지 구조체(100)가 형성될 수 있다. 그리고 지지 구조체(100)는 도시된 바와 같이 내면과 외면을 관통하는 공극이 없는 막 형태의 관형으로 형성될 수 있다. 또는 지지 구조체(100)는 내면과 외면을 관통하는 다수의 공극이 있는 관 형태로 형성될 수도 있으며, 지지 구조체(100)는 내면과 외면을 관통하는 다수의 공극이 있는 관 형태의 외측에 공극이 없는 막 형태의 관이 감싸는 형태로 결합되어 있는 관으로 형성될 수도 있다. 이외에도 지지 구조체는 다양한 형태로 형성될 수 있다.
근육층세포층 형성 단계는 배양된 근육층세포와 젤이 혼합된 용액인 근육층세포용액을 지지 구조체(100)의 외측에 분사하여 막 형태의 관형으로 형성된 근육층세포층(300)을 형성하는 단계이다. 일례로 근육층세포층(300)은 지지 구조체(100)가 형성된 상태에서 환봉을 회전 이동시키면서 장의 장점막세포 외측에 존재하는 근육층세포와 유사하도록 배양된 근육층세포와 젤이 혼합된 근육층세포용액을 분사하여 막 구조를 갖는 관 형태의 근육층세포층(300)이 지지 구조체(100)의 외주면 전체를 감싸는 형태가 되도록 형성될 수 있다. 여기에서 근육층세포는 Myo-fibroblasts 세포가 사용될 수 있다. 그리고 지지 구조체(100)의 외측에 근육층세포층(300)이 형성된 후에는 지지 구조체(100) 및 근육층세포층(300)을 포함한 결합체를 환봉으로부터 분리하는 과정이 수행될 수 있다.
장점막세포 코팅층 형성 단계는 상기 결합체에서 지지 구조체(100)의 내벽에 장점막세포용액을 코팅하는 단계이다. 여기에서 장점막세포용액은 실제 체내 장의 가장 내측에 존재하는 장점막세포층과 유사하도록 배양된 장점막세포와 젤이 혼합된 것이며, 장점막세포용액을 지지 구조체(100)의 내벽에 분사하거나 도포함으로써 지지 구조체(100)의 내벽에 장점막세포용액이 코팅되어 장점막세포 코팅층(200)이 형성될 수 있다. 이때, 지지 구조체(100)의 내벽에 다수의 공극이 있는 경우에는 다수의 공극에도 장점막세포용액이 채워져 있는 형태로 장점막세포 코팅층(200)이 형성될 수 있다. 여기에서 장점막세포는 Caco-2 세포가 사용될 수 있다.
그리하여 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법을 이용하여 제조된 인공 장은 지지 구조체(100), 근육층세포층(300) 및 장점막세포 코팅층(200)으로 구성될 수 있다. 관 형태로 형성된 지지 구조체(100)의 외측에 배양된 근육층세포와 젤이 혼합된 용액이 분사되어 막 형태의 관형으로 근육층세포층(300)이 형성될 수 있으며, 지지 구조체(100)의 외측을 근육층세포층(300)이 감싸고 있는 형태로 지지 구조체(100)의 외측에 근육층세포층(300)이 결합된 형태로 형성될 수 있다. 그리고 장점막세포 코팅층(200)은 지지 구조체(100)의 내벽에 장점막세포용액이 코팅되어, 지지 구조체(100)의 내벽에 장점막세포 코팅층(200)이 부착되어 있는 형태로 형성될 수 있다.
이에 따라 본 발명의 인공 장 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 인공 장은 장점막세포 코팅층과 근육층세포층이 각각 실제 체내 장의 장점막세포와 근육층세포에 대응되는 역할을 할 수 있으며, 각각 대응되는 장 조직에 결합되어 인공 장 역할을 할 수 있다. 이때, 장점막세포 코팅층에 존재하는 장점막세포는 공기와 잘 접촉될 수 있어 장점막세포가 살기 좋은 환경이 유지되어, 장점막세포 코팅층에서 장점막세포의 성장 및 분화 특성이 향상될 수 있다. 그러므로 본 발명의 인공 장은 생체 내에서 실제 장과 같은 역할을 할 수 있어 생체에 사용하기에 적합한 장점이 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법에서 지지 구조체의 내벽에 장점막세포용액을 코팅하는 장점막세포 코팅층 형성 단계의 다양한 실시예들을 나타낸 사시도이다.
즉, 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법은 지지 구조체(100) 및 근육층세포층(300)을 포함한 결합체를 형성한 후, 장점막세포 코팅층 형성 단계에서 다양한 방법으로 장점막세포용액이 지지 구조체(100)의 내벽에 코팅될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법의 장점막세포 코팅층 형성 단계에서는 상기 결합체(100, 300)를 세워놓은 상태에서 지지 구조체의 개방된 상측으로 장점막세포용액을 떨어뜨려 지지 구조체의 내벽을 타고 장점막세포용액이 흘러내려가서 장점막세포 코팅층(200)이 형성되도록 할 수 있다. 이때, 장점막세포용액은 배양된 장점막세포와 배지를 혼합한 용액이 될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법의 장점막세포 코팅층 형성 단계에서는 상기 결합체(100, 300)를 세워놓은 상태에서 지지 구조체의 개방된 상측으로 장점막세포용액을 떨어뜨려 지지 구조체의 내벽을 타고 장점막세포용액이 흘러내려가서 장점막세포 코팅층(200)이 형성되도록 하되, 이때 장점막세포용액은 배양된 장점막세포와 하이드로젤을 혼합한 용액이 될 수도 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법의 장점막세포 코팅층 형성 단계에서는 상기 결합체(100, 300)를 세워놓은 상태에서 먼저 지지 구조체의 개방된 상측으로 하이드로젤을 떨어뜨려 지지 구조체의 내벽을 타고 하이드로젤이 흘러내려가서 하이드로젤층(210)이 코팅되도록 할 수 있다. 이후 하이드로젤층(210)이 코팅된 지지 구조체의 개방된 상측으로 장점막세포용액을 떨어뜨려 코팅된 하이드로젤층(210)의 내벽을 타고 장점막세포용액이 흘러내려가서 하이드로젤층(210)의 안쪽에 장점막세포 코팅층(200)이 형성될 수 있다.
또한, 장점막세포 코팅층 형성 단계에서, 상기한 바와 같이 결합체를 세워놓은 상태에서 지지 구조체의 개방된 상측으로 장점막세포용액을 떨어뜨려 지지 구조체 지지 구조체의 내벽을 타고 장점막세포용액이 흘러내려가도록 한 후, 특정한 시간 간격으로 상기 결합체를 뒤집는 것을 반복하여 장점막세포 코팅층이 형성되도록 할 수 있다. 즉, 장점막세포용액은 특정한 점도가 있는 물질이므로 지지 구조체의 내벽을 따라 흘러내려가는 장점막세포용액이 아래쪽에 몰려서 굳어지지 않도록 결합체를 뒤집는 것을 특정한 시간 간격으로 반복함으로써, 지지 구조체의 내벽에 장점막세포 코팅층이 균일한 두께로 형성될 수 있다.
그리하여 본 발명의 인공 장 제조 방법을 이용하여 제조된 인공 장의 장점막세포 코팅층은 배양된 장점막세포와 배지가 혼합되어 있거나 배양된 장점막세포와 하이드로젤이 혼합되어 있을 수 있으며, 장점막세포 코팅층은 지지 구조체의 내벽에 코팅된 하이드로젤층의 안쪽에 코팅된 형태로 형성될 수 있다.
<실시예 2>
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법을 이용하여 제조된 인공 장의 제2실시예를 나타낸 단면도 및 부분 절개 사시도이다. 참고로 도 7에서는 지지 구조체의 형태를 명확하게 나타내기 위해 지지 구조체의 안쪽에 장점막세포 코팅층을 제외한 인공 장의 형태를 도시하였다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법을 이용하여 제조된 인공 장은 지지 구조체(100), 근육층세포층(300) 및 장점막세포 코팅층(200)으로 구성될 수 있다. 일례로 지지 구조체(100)는 지지 구조체 형성 단계에서 2층 구조로 형성될 수 있으며, 단면이 원형인 환봉을 회전시키거나 이동시키면서 용융된 폴리머 용액을 분사하여 다수의 공극(101)을 갖는 관형으로 지지 구조체(100)가 형성될 수 있다. 그리고 지지 구조체(100)는 도시된 바와 같이 길이방향을 따라 선형으로 형성된 다수의 소선이 원주방향을 따라 이격되어 나란하게 배열된 형태로 제1층이 형성될 수 있으며, 제1층의 외측에 나선형(또는 링 형태)으로 제2층이 형성되어 제1층의 외측에 제2층이 결합된 형태로 형성될 수도 있다. 이외에도 지지 구조체(100)는 메쉬형 구조 등 내측면과 외측면을 관통하는 다수의 공극이 있는 형태로 다양하게 형성될 수 있다. 또한, 지지 구조체(100)는 공극이 있는 1층 이상으로 형성될 수 있으며, 다양한 형태가 조합되어 있는 형태로 형성될 수도 있다. 그리하여 인공 장의 반경방향으로 작용하는 내압성, 길이방향에 수직인 방향으로 작용하는 굽힘 강성 및 뒤틀림에 대한 강성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
근육층세포층(300)은 배양된 근육층세포와 젤이 혼합된 용액이 분사되어 막 형태의 관형으로 형성될 수 있으며, 지지 구조체(100)의 외측에 근육층세포층(300)이 결합된 형태가 될 수 있다. 장점막세포 코팅층(200)은 지지 구조체(100)의 내벽에 장점막세포용액이 코팅된 형태로 형성될 수 있다. 이외에도 제2실시예에서 기재하지 않은 사항은 제1실시예와 마찬가지로 형성될 수 있다.
<실시예 3>
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법을 이용하여 제조된 인공 장의 제3실시예를 나타낸 단면도 및 부분 절개 사시도이다. 참고로 도 9에서는 지지 구조체의 형태를 명확하게 나타내기 위해 지지 구조체의 안쪽에 장점막세포 코팅층을 제외한 인공 장의 형태를 도시하였다.
도 8 및 9를 참조하면, 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법을 이용하여 제조된 인공 장은 지지 구조체(100), 근육층세포층(300) 및 장점막세포 코팅층(200)으로 구성될 수 있다. 일례로 지지 구조체(100)는 지지 구조체 형성 단계에서 다수의 공극이 형성된 관형으로 제1구조체(110)를 형성한 후 제1구조체(110)의 외측에 막 형태의 관형으로 제2구조체(120)를 형성하여, 제1구조체(110)의 외측을 제2구조체(120)가 감싸 결합되어 있는 형태로 지지 구조체(100)가 형성될 수 있다. 이때, 제1구조체(110)는 상기한 제2실시예와 마찬가지로 2층 구조로 형성될 수 있다. 이외에도 제1구조체(110)는 메쉬형 구조 등 내측면과 외측면을 관통하는 다수의 공극이 있는 형태로 다양하게 형성될 수 있고, 제1구조체(110)는 공극이 있는 1층 이상으로 형성될 수 있으며, 다양한 형태가 조합되어 있는 형태로 형성될 수도 있다.
근육층세포층(300)은 배양된 근육층세포와 젤이 혼합된 용액이 분사되어 막 형태의 관형으로 형성될 수 있으며, 제2구조체(120)의 외측에 근육층세포층(300)이 결합된 형태가 될 수 있다. 장점막세포 코팅층(200)은 제1구조체(110)의 내벽에 장점막세포용액이 코팅된 형태로 형성될 수 있다. 이때, 도 8과 같이 제1구조체(110)에 형성된 공극(101)에만 장점막세포용액이 들어가 있는 형태로 나타내었으나, 도 8과 같은 상태에서 반경방향으로 제1구조체(110)의 안쪽으로도 장점막세포용액이 코팅되어 제1구조체(110)의 내측이 장점막세포 코팅층(200)으로 덮여있는 형태로 형성될 수도 있다. 이외에도 제3실시예에서 기재하지 않은 사항은 제2실시예와 마찬가지로 형성될 수 있다.
<기타 실시예>
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법을 이용하여 제조된 인공 장의 다양한 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 인공 장은 근육층세포층(300)의 외측에 장막세포층(500)의 더 형성될 수 있다. 여기에서 장막세포층(500)은 배양된 장막세포와 젤이 혼합된 용액인 장막세포용액을 근육층세포층(300)의 외측에 분사하여 형성될 수 있으며, 장막세포층(500)이 근육층세포층(300)의 외측을 감싸는 형태로 결합될 수 있다. 이외에도 장막세포층(500)은 다양하게 형성될 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 인공 장은 근육층세포층(300)의 외측에 추가로 폴리머층(400)이 형성되고 그 외측에 장막세포층(500)이 형성될 수도 있다. 그리하여 근육층세포층(300)의 외측을 폴리머층(400)이 감싸 결합되어 있으며, 폴리머층(400)의 외측을 장막세포층(500)이 감싸 결합된 형태로 형성될 수 있다.
이외에도 상기한 장막세포층(500)이 형성된 실시예들에서 지지 구조체(100)는 상기한 실시예들과 같이 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 폴리머층(400)도 1층 이상의 다양한 구조 및 형태로 형성될 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 인공 장 제조 방법을 이용하여 제조된 인공 장에서 특정 시간 경과에 따른 장점막세포의 상태를 촬영하여 비교한 이미지이다.
도 12를 참조하면, 이에 반해 본 발명의 인공 장에서는 7일 경과 후에도 죽은 세포들이 거의 없어 살아있는 장점막세포의 수가 많은 것을 확인할 수 있었다. 여기에서 본 발명의 인공 장은 지지 구조체의 내벽에 하이드로젤을 먼저 코팅한 후 그 안쪽에 장점막세포와 배치를 혼합한 용액을 코팅하여 장점막세포 코팅층을 형성한 실시예와, 지지 구조체의 내벽에 장점막세포와 하이드로젤을 혼합한 용액을 코팅하여 장점막세포 코팅층을 형성한 실시예, 이렇게 두 가지의 실시예를 나타내었다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 지지 구조체 101 : 공극
110 : 제1구조체 120 : 제2구조체
200 : 장점막세포 코팅층 210 : 하이드로젤층
300 : 근육층세포층
400 : 폴리머층
500 : 장막세포층

Claims (21)

  1. 관 형태의 지지 구조체를 형성하는 지지 구조체 형성 단계;
    배양된 근육층세포와 젤이 혼합된 용액인 근육층세포용액을 상기 지지 구조체의 외측에 분사하여 막 형태의 관형으로 형성된 근육층세포층을 형성하는 근육층세포층 형성 단계; 및
    상기 지지 구조체의 내벽에 장점막세포용액을 코팅하는 장점막세포 코팅층 형성 단계;
    를 포함하여 이루어지는 인공 장 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 구조체 형성 단계에서는,
    막 형태의 관형으로 상기 지지 구조체를 형성하는 것을 특징으로 하는 인공 장 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지 구조체 형성 단계에서는,
    다수의 공극이 형성된 관형으로 상기 지지 구조체를 형성하는 것을 특징으로 하는 인공 장 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지 구조체 형성 단계는,
    다수의 공극이 형성된 관형으로 제1구조체를 형성하는 제1구조체 형성 단계; 및
    상기 제1구조체의 외측에 막 형태의 관형으로 제2구조체를 형성하는 제2구조체 형성 단계;
    를 포함하여 이루어지는 인공 장 제조 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 장점막세포 코팅층 형성 단계에서는,
    상기 다수의 공극에 장점막세포용액이 채워지는 것을 특징으로 하는 인공 장 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 장점막세포 코팅층 형성 단계에서,
    상기 장점막세포용액은 배양된 장점막세포와 배지를 혼합한 용액인 것을 특징으로 하는 인공 장 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 장점막세포 코팅층 형성 단계에서,
    상기 장점막세포용액은 배양된 장점막세포와 하이드로젤을 혼합한 용액인 것을 특징으로 하는 인공 장 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 장점막세포 코팅층 형성 단계에서는,
    상기 지지 구조체의 내벽에 하이드로젤을 먼저 코팅하여 하이드로젤층을 형성한 후, 코팅된 하이드로젤층의 내벽에 장점막세포용액을 코팅하는 것을 특징으로 하는 인공 장 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 장점막세포 코팅층 형성 단계에서는,
    상기 지지 구조체의 내벽을 따라 장점막세포용액을 흘려보내 상기 지지 구조체의 내벽에 코팅층이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 인공 장 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 장점막세포 코팅층 형성 단계에서는,
    상기 지지 구조체 및 근육층세포층을 포함한 결합체를 세워놓은 상태에서 지지 구조체의 개방된 일측으로 장점막세포용액을 주입하여 타측을 향해 흘려보낸 다음, 특정한 시간 간격으로 상기 결합체를 뒤집는 것을 반복하는 것을 특징으로 하는 인공 장 제조 방법.
  11. 관 형태로 형성된 지지 구조체;
    상기 지지 구조체의 외측에 결합되며, 배양된 근육층세포와 젤이 혼합된 용액이 분사되어 막 형태의 관형으로 형성된 근육층세포층; 및
    상기 지지 구조체의 내벽에 장점막세포용액을 코팅하여 형성된 장점막세포 코팅층;
    을 포함하여 이루어지는 인공 장.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 지지 구조체는 막 형태의 관형으로 형성된 것을 특징으로 하는 인공 장.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 지지 구조체는 다수의 공극이 형성된 관형으로 형성된 것을 특징으로 하는 인공 장.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 지지 구조체는,
    다수의 공극이 형성된 관형으로 형성된 제1구조체; 및
    상기 제1구조체의 외측에 결합되며, 막 형태의 관형으로 형성되어 상기 제1구조체를 감싸는 제2구조체;
    를 포함하여 이루어지는 인공 장.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 다수의 공극에 장점막세포용액이 채워진 것을 특징으로 하는 인공 장.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 장점막세포 코팅층은 배양된 장점막세포와 배지가 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 인공 장.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 장점막세포 코팅층은 배양된 장점막세포와 하이드로젤이 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 인공 장.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 장점막세포 코팅층은 상기 지지 구조체의 내벽에 코팅된 하이드로젤층의 안쪽에 코팅된 것을 특징으로 하는 인공 장.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 근육층세포층의 외측에 결합되며, 배양된 장막세포와 젤이 혼합된 용액인 장막세포용액이 분사되어 형성된 장막세포층을 더 포함하여 이루어지는 인공 장.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 근육층세포층의 외측에 결합되며, 다수의 공극이 형성된 폴리머층을 더 포함하여 이루어지는 인공 장.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 폴리머층의 외측에 결합되며, 배양된 장막세포와 젤이 혼합된 용액인 장막세포용액이 분사되어 형성된 장막세포층을 더 포함하여 이루어지는 인공 장.
KR1020190176993A 2019-12-27 2019-12-27 인공 장 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 인공 장 KR102305859B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190176993A KR102305859B1 (ko) 2019-12-27 2019-12-27 인공 장 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 인공 장

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190176993A KR102305859B1 (ko) 2019-12-27 2019-12-27 인공 장 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 인공 장

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210084068A true KR20210084068A (ko) 2021-07-07
KR102305859B1 KR102305859B1 (ko) 2021-09-29

Family

ID=76862262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190176993A KR102305859B1 (ko) 2019-12-27 2019-12-27 인공 장 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 인공 장

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102305859B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030077893A (ko) * 2002-03-27 2003-10-04 노인섭 생분해성 고분자 지지체층을 포함하는 하이브리드인공혈관 및 그의 제조 방법
KR20100046037A (ko) * 2007-08-31 2010-05-04 키토자임사 생체 내에서 유강장기 또는 유강장기의 일부분의 재생을 증진하기 위한 보철기구
US20100190254A1 (en) * 2006-12-05 2010-07-29 Nanyang Technological University Three-dimensional porous hybrid scaffold and manufacture thereof
KR101438320B1 (ko) 2013-05-22 2014-09-04 인제대학교 산학협력단 인공용 장 연결관
KR101849737B1 (ko) * 2016-12-27 2018-04-18 한국기계연구원 인공 장 및 그 제조 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030077893A (ko) * 2002-03-27 2003-10-04 노인섭 생분해성 고분자 지지체층을 포함하는 하이브리드인공혈관 및 그의 제조 방법
US20100190254A1 (en) * 2006-12-05 2010-07-29 Nanyang Technological University Three-dimensional porous hybrid scaffold and manufacture thereof
KR20100046037A (ko) * 2007-08-31 2010-05-04 키토자임사 생체 내에서 유강장기 또는 유강장기의 일부분의 재생을 증진하기 위한 보철기구
KR101438320B1 (ko) 2013-05-22 2014-09-04 인제대학교 산학협력단 인공용 장 연결관
KR101849737B1 (ko) * 2016-12-27 2018-04-18 한국기계연구원 인공 장 및 그 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102305859B1 (ko) 2021-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240076595A1 (en) Devices for simulating a function of a tissue and methods of use and manufacturing thereof
Zhu et al. Kombucha‐synthesized bacterial cellulose: Preparation, characterization, and biocompatibility evaluation
Shi et al. Microfluidic spinning of cell‐responsive grooved microfibers
US20170072105A1 (en) Electrospinning with sacrificial template for patterning fibrous constructs
KR101855806B1 (ko) 인공 혈관 및 그 제조 방법
CN110402284B (zh) 用于基底膜支架的薄膜***
KR102305859B1 (ko) 인공 장 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 인공 장
US20200095531A1 (en) Method for producing cell laminate
JP2010088894A5 (ko)
EP3635395A2 (en) Blood vessel model
Hsu et al. Toward antibiofouling PVDF membranes
KR102373253B1 (ko) 인공 혈관 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 인공 혈관
ES2701226T3 (es) Gradientes químicos
WO2018204480A1 (en) Implantable vascular grafts
KR102625373B1 (ko) 생체조직 모델 장치, 혈관벽 모델, 혈관벽 모델 장치 및 피검물질의 평가방법
KR20190022563A (ko) 세포 봉입용 디바이스 및 그 사용
KR101849737B1 (ko) 인공 장 및 그 제조 방법
US20200190456A1 (en) Native Extracellular Matrix-Derived Membrane Inserts for Organs-On-Chips, Multilayer Microfluidics Microdevices, Bioreactors, Tissue Culture Inserts, and Two-dimensional and Three-dimensional Cell Culture Systems
KR20210078447A (ko) 정상 및 암 오가노이드 미세환경 구현을 위한 코어-쉘 구조체 및 그의 제조방법
US20170283778A1 (en) Artificial peritoneal tissue and method for producing same
Graybill et al. Ultra-thin and ultra-porous nanofiber networks as a basement-membrane mimic
WO2020058456A1 (en) Self-assembling graphene oxide-protein matrix
KR101949856B1 (ko) 웰 플레이트, 이의 제조방법, 및 이를 이용하여 세포를 배양하는 방법
Zarket et al. Multilayer tubes that constrict, dilate, and curl in response to stimuli
KR101554490B1 (ko) 생체적합성 인공 기저막의 제조방법 및 이를 이용한 생체적합성 인공 기저막

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant