조직공학적 섬유륜재생을 위한 PLGA 지지체 제조시 다공크기의 영향에 관한 연구

The Effect of Pore Sizes on Poly(L-lactide-co-glycolide) Scaffolds for Annulus Fibrosus Tissue Regeneration

  • 소정원 (전북대학교 고분자 소재융합연구센터) ;
  • 장지욱 (전북대학교 고분자 소재융합연구센터) ;
  • 김순희 (전북대학교 고분자 소재융합연구센터) ;
  • 최진희 (전북대학교 고분자 소재융합연구센터) ;
  • 이종문 (전북대학교 고분자 소재융합연구센터) ;
  • 민병현 (아주대학교 세포치료센터) ;
  • 강길선 (전북대학교 고분자 소재융합연구센터)
  • So, Jeong-Won (BK-21 Polymer BIN Fusion Research Center, Chonbuk National University) ;
  • Jang, Ji-Wook (BK-21 Polymer BIN Fusion Research Center, Chonbuk National University) ;
  • Kim, Soon-Hee (BK-21 Polymer BIN Fusion Research Center, Chonbuk National University) ;
  • Choi, Jin-Hee (BK-21 Polymer BIN Fusion Research Center, Chonbuk National University) ;
  • Rhee, John-M. (BK-21 Polymer BIN Fusion Research Center, Chonbuk National University) ;
  • Min, Byung-Hyun (Cell therapy Center, School of Medicine, Ajou University) ;
  • Khang, Gil-Son (BK-21 Polymer BIN Fusion Research Center, Chonbuk National University)
  • 발행 : 2008.11.30

초록

생분해성 고분자인 poly(L-lactide-co-glycolide) (PLGA)를 이용한 조직공학용 다공성 지지체에서의 공극률, 공극의 크기, 공극의 모양 등은 주입된 세포들이 안착하여 증식하는데 있어서 중요한 요건 중 하나이다. 본 연구에서는 섬유를 세포와 다공크기와의 관계를 파악하고자 다공형성물질인 염화나트륨을 다섯 개의 범위로 분류하여 용매캐스팅/염추출법을 이용한 다양한 다공크기를 갖는 다공성 지지체를 제조하였다. (3-(4,5-dimethylthiazole-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium-bromide) (MMT) 분석방법을 이용하여 제조된 지지체에 파종된 섬유륜 세포의 생존율과 증식률을 확인하였으며, in vitro 환경에서의 콜라겐 양과 DNA량을 측정하였다. In vitro 환경에의 세포간의 발생하는 여러 상호작용을 확인하기 위하여 면역결핍 쥐의 피하에 섬유륜 세포가 파종된 지지체를 이식하여 sulfated g1ycosaminoglycan(SGAG)의 합성정도와 조직학적인 평가를 수행하였다. 결론적으로 $180{\sim}250{\mu}m$ 다공크기를 갖는 지지체에서 높은 세포 생존율과 체내에서의 원할한 세포외기질의 형성을 보임으로써 여타의 지지체보다 섬유를 조직 재생에 적절할 것으로 사료된다.

Biodegradable polymers have been used extensively as scaffolding materials to regenerate new tissues and the ingrowth of tissue have been reported to be dependent directly of the porosity, pore diameter, pore shape, and porous structure of the scaffold. In this study, porous poly (L-lactide-co-glycolide) (PLGA) scaffolds with five different pore sizes were fabricated to investigate the effect of pore sizes for AF tissue regeneration. Cellular viability and proliferation were assayed by MTT test. Hydroxyproline/DNA content of AF cells on each scaffold was measured. sGAG analyses were performed at each time point of 2 and 6 weeks. Scaffold seeded AF cells were implanted into the back of athymic nude mouse to observe the difference of formation of disc-like tissue depending on pore size in vivo. We confirmed that scaffold with $180{\sim}250{\mu}m$ pores displayed high cell viability in vitro and produced higher ECM than scaffold with other pore sizes in vivo.

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참고문헌

  1. W. Helen and E. G. Julie, Biomaterials, 27, 5220 (2006)
  2. K. Nishida, J. D. Kang, L. G. Gilbertson, S. H. Moon, J. K. Suh, M. T. Vogt, P. D. Robbins, and C. H. Evans, Spine, 24, 2419 (1999)
  3. E. H. Cassinelli, R. A. Hall, and J. D. Kang, Spine J., 1, 205 (2001) https://doi.org/10.1016/S1529-9430(01)00019-5
  4. H. E. Gruber, K. Leslie, J. Ingram, H. J. Norton, and E. N. Hanley, Spine J., 4, 44 (2004)
  5. M. Alini, P. Markovic, M. Aebi, R. C. Spiro, and P. J. Roughley, Spine, 28, 446 (2003) https://doi.org/10.1097/01.BRS.0000093781.46850.6A
  6. C. A. Seguin, M. D. Grynpas, R. M. Pilliar, S. D. Waldman, and R. A. Kandel, Spine, 29, 1299 (2004)
  7. H. J. Ha, S. H. Kim, S. J. Yoon, S. W. Park, J. W. So, J. M. Rhee, M. S. Kim, G. Khang, and H. B. Lee, Polymer (Korea), 32, 26 (2008)
  8. Y. K. Ko, S. H. Kim, H. J. Ha, M. S. Kim, C. W. Han, J. M. Rhee, Y. S. Son, H. B. Lee, and G. Khang, Tissue Eng. Regen. Med., 4, 67 (2007)
  9. G. Khang, S. J. Lee, M. S. Kim, and H. B. Lee, Biomaterials: Tissue-Engineering, in 'Webster's Biomedical Engineering Handbook', S. Webster, Editor, John & Wiley press, NY, pp 366-383 (2006)
  10. S. K. Kim, S. H. Kim, H. R. Lee, M. H. Cho, M. S. Kim, G. Khang, and H. B. Lee, Tissue Eng. Regen. Med., 2, 388 (2005)
  11. S. H. Kim, Y. K. Ko, H. J. Ha, S. J. Yoon, Y. S. Yang, M. S. Kim, G. Khang, I. W. Lee, J. M. Rhee, and H. B. Lee, Tissue Eng. Regen. Med., 4, 331 (2007)
  12. M. Honda, T. Yada, M. Ueda, and K. Kimata, J. Oral Maxillofac. Surg., 58, 767 (2000)
  13. J. W. Jang, K. S. Park, S. H. Kim, C. S. Park, M. S. Kim, C. W. Han, J. M. Rhee, G. Khang, and H. B. Lee, Tissue Eng. Regen. Med., 2, 34 (2005)
  14. J. W. So, S. H. Kim, M. O. Baek, J. Y. Lim, B. H. Min, M. S. Kim, H. B. Lee, and G. Khang, Tissue Eng. Regen. Med., 4, 577 (2007)
  15. J. C. Cho, G. Khang, H. S. Choi, J. M. Rhee, and H. B. Lee, Polymer(Korea), 24, 728 (2000)
  16. E. K. Jeon, H. J. Whang, G. Khang, I. Lee, J. M. Rhee, and H. B. Lee, Polymer(Korea), 25, 893 (2001)
  17. S. K. Kim, K. D. Hong, J. W. Jang, S. J. Lee, M. S. Kim, C. W. Han, G. Khang, I. Lee, and H. B. Lee, Tissue Eng. Regen. Med., 1, 149 (2004)
  18. G. khang, J. H. Jeon, J. C. Cho, and H. B. Lee, Polymer (Korea), 23, 3 (1999)
  19. P. X. Ma and J. W. Choi, Tissue Eng., 7, 23 (2001) https://doi.org/10.1089/107632701300003241
  20. G. Khang, S. K. Kim, K. D. Hong, W. Y. Sang, C. W. Han, I. Lee, and H. B. Lee, Tissue Eng. Regen. Med., 1, 136 (2004)
  21. Y. Hu, D. W. Grainger, S. R. Winn, and J. O. Hollinger, J. Biomed. Mater. Res., 59, 563 (2002)
  22. C. J. Liao, C. F. Chen, J. H. Chen, S. F. Chiang, Y. J. Lin, and K. Y. Chang, J. Biomed. Mater. Res., 59, 676 (2002)
  23. L. Lu, S. J. Peter, M. D. Lyman, H. L. Lai, S. M. Leite, J. A. Tamada, S. Uyama, J. P. Vacanti, R. Langer, and A. G. Mikos, Biomaterials, 21, 1837 (2000)
  24. H. J. Ha, S. H. Kim, S. J. Yoon, Y. K. Ko, E. K. Lee, Y. S. Son, M. S. Kim, J. M. Rhee, G. Khang, and H. B. Lee, Tissue Eng. Regen. Med., 3, 416 (2006)
  25. M. O. Baek, S. H. Kim, J. W. So, H. W. Roh, N. R. Lee, M. S. Kim, G. H. Ryu, Y. H. Cho, S. J. Lee, G. Khang, and H. B. Lee, Tissue Eng. Regen. Med., 4, 571 (2007)
  26. T. G. Park and J. J. Yoon, Polymer Sci. Tech., 10, 722 (1999)
  27. S. H. Kim, S. H. Kim, and Y. H. Kim, Polymer Sci. Tech., 16, 468 (2005)