• 한국재료학회지
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• 제20권7호
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• pp.392-400
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• 2010

The electrospinning process was established as a promising method to fabricate nano and micro-textured scaffolds for tissue engineering applications. A BCP-loaded PCL micro-textured scaffold thus can be a viable option. The biocompatibility as well as the mechanical properties of such scaffold materials should be optimized for this purpose. In this study, a composite scaffold of poly ($\varepsilon$-caprolactone) (PCL)-biphase calcium phosphate (BCP) was successfully fabricated by electrospinning. EDS and XRD data show successful loading of BCP nano particles in the PCL fibers. Morphological characterization of fibers shows that with a higher loaded BCP content the fiber surface was rougher and the diameter was approximately 1 to 7 ${\mu}m$. Tensile modulus and ultimate tensile stress reached their highest values in the PCL- 10 wt% BCP composite. When content of nano ceramic particles was low, they were dispersed in the fibers as reinforcements for the polymer matrix. However, at a high content of ceramic particles, the particles tend to agglomerate and lead to decreasing tensile modulus and ultimate stress of the PCL-BCP composite mats. Therefore, the use of nano BCP content for distribution in fiber polymer using BCP for reinforcement is limited. Tensile strain decreased with increasing content of BCP loading. From in vitro study using MG-63 osteoblast cells and L-929 fibroblast like cells, it was confirmed that electrospun PCL-BCP composite mats were biocompatible and that spreading behavior was good. As BCP content increased, the area of cell spreading on the surface of the mats also increased. Cells showed the best adherence on the surface of composite mats at 50 wt% BCP for both L-929 fibroblast-like cells and MG-63 osteoblast cell. PCL- BCP composites are a promising material for application in bone scaffolds.

• 폴리머
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• 제38권2호
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• pp.150-155
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• 2014

Polycaprolactone(PCL)은 생분해성 고분자로 인장강도, 신장률, 충격강도 등의 기계적 물성이 우수하다. $TiO_2$ (titanium dioxide) nanoparticle은 친수성으로 밀도가 높고 생체적합성이 우수하다. 본 연구에서는 PCL과 $TiO_2$(titanium dioxide) nanoparticle을 이용하여 salt-leaching방법으로 3차원 다공성 지지체를 제작하였다. 제작한 지지체를 FESEM, FTIR, TGA, 압축강도 측정 등을 통해 물성을 분석하였다. $TiO_2$ nanoparticle에 의해 물흡수도와 팽윤도는 감소하였으나 압축강도는 증가하였다. CCK-8 assay를 통해 세포의 증식률을 확인한 결과, $TiO_2$ nanoparticle에 의한 세포 독성은 없는 것으로 확인되었다. 이러한 연구결과는 PCL/$TiO_2$ nanoparticle 지지체의 생체재료로 사용가능성을 제시하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제31권4호
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• pp.628-634
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• 2014

본 연구에서는 캐비테이션에 의한 부식에 강한 도료를 개발하기 위하여 고탄성의 우레탄 수지에 내마모 성능을 향상시키기 위한 첨가제로서 Polypropylene glycol(PPG), Polycarbonate diol(PCD), Polycaprolactone polyol(PCL-1), Polycaprolactone-tetramethylene glycolether(PCL-2) 등 4가지 종류의 Polyol을 첨가하여 제조한 도료의 물성과 캐비테이션 저항성을 평가하였다. 합성된 도료의 물성을 비교한 결과 Polyol 중에서는 PCD을 첨가한 경우 경도와 내마모성이 높아 캐비테이션 저항성이 높을 수 있는 물성을 가진 것으로 나타났으나 고점도를 가지고 있어서 도료화에 어려움이 있을 것으로 예상되어 점도가 낮은 도료를 위하여 PCL-1을 적절한 첨가제로 선정하였다. PCL-1이 첨가된 도료의 캐비테이션 저항성을 평가한 결과 저항성이 높은 것으로 나타났고 SEM을 이용하여 표면 분석을 통한 기공의 침식현상을 관찰하였다.

• Macromolecular Research
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• 제14권5호
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• pp.565-572
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• 2006

Recombinant human bone morphogenic protein-2 (rhBMP-2), which is known as one of the major local stimuli for osteogenic differentiation, was immobilized on the surface of hyaluronic acid (HA)-modified poly$(\varepsilon-caprolactone)$ (PCL) (HA-PCL) scaffolds to improve the attachment, proliferation, and differentiation of human bone marrow stem cells (hBMSCs) for bone tissue engineering. The rhBMP-2 proteins were directly immobilized onto the HA-modified PCL scaffolds by the chemical grafting the amine groups of proteins to carboxylic acid groups of HA. The amount of covalently bounded rhBMP-2 was measured to 1.6 pg/mg (rhBMP/HA-PCL scaffold) by using a sandwich enzyme-linked immunosorbant assay. The rhBMP-2 immobilized HA-modified-PCL scaffold exhibited the good colonization, by the newly differentiated osteoblasts, with a statistically significant increase of the rhBMP-2 release and alkaline phosphatase activity as compared with the control groups both PCL and HA-PCL scaffolds. We also found enhanced mineralization and elevated osteocalcin detection for the rhBMP-2 immobilized HA-PCL scaffolds, in vitro.

• 폴리머
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• 제33권3호
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• pp.219-223
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• 2009

전기방사 공정을 이용하여 제조된 나노파이버는 나노 소자, 필터, 방호닦, 항균성 드레싱 및 약물전달 등 다양한 분야에서 이용되고 있다. 약물전달시스템(drug delivery system, DDS)은 기존 의약품의 부작용을 최소화하며 그 효능 및 효과를 극대화할 수 있어야 하고 필요한 양의 약물을 원하는 환부에 효율적으로 전달할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 전기유체역학공정의 하나인 전기방사공정을 이용하여, poly($\varepsilon$-carprolactone)(PCL) poly(ethylene oxide(PEO)를 나노파이버 매트로 만들었으며, 고분자와 동시 방사된 Rhodamine B의 방출량을 측정하였다. PCL/Rhodamine B/PEO/PCL 나노파이버 매트는 전기방사 시간을 통한 두께 조절을 통하여 약물전달 거동이 조절될 수 있음을 확인하였으며, 실제 Peptide를 PEO와 동시 전기방사시켜 얻어진 나노파이버 peptide가 방출되는 거동을 확인하였다. PCL/Peptide/PEO/PCL시스템에서 방출된 peptide는 약물방출 시험 후에도 약물로서의 활성도를 잃지 않았으며, 이러한 나노파이버를 이용한 Peptide 방출메커니즘은 새로운 약물전달시스템으로 적용 및 응용될 수 있을 것으로 예상된다.

• Archives of Pharmacal Research
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• 제26권1호
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• pp.76-82
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• 2003

Drug releasing porous poly($\varepsilon$-caprolactone) (PCL)-chitosan matrices were fabricated for bone regenerative therapy. Porous matrices made of biodegradable polymers have been playing a crucial role as bone substitutes and as tissue-engineered scaffolds in bone regenerative therapy. The matrices provided mechanical support for the developing tissue and enhanced tissue formation by releasing active agent in controlled manner. Chitosan was employed to enhance hydrophilicity and biocompatibility of the PCL matrices. PDGF-BB was incorporated into PCL-chitosan matrices to induce enhanced bone regeneration efficacy. PCL-chitosan matrices retained a porous structure with a 100-200 $\mu$m pore diameter that was suitable for cellular migration and osteoid ingrowth. $NaHCO_3$ as a porogen was incorporated 5% ratio to polymer weight to form highly porous scaffolds. PDGF-BB was released from PCL-chitosan matrices maintaining therapeutic concentration for 4 week. High osteoblasts attachment level and proliferation was observed from PCL-chitosan matrices. Scanning electron microscopic examination indicated that cultured osteoblasts showed round form and spread pseudopods after 1 day and showed broad cytoplasmic extension after 14 days. PCL-chitosan matrices promoted bone regeneration and PDGF-BB loaded matrices obtained enhanced bone formation in rat calvarial defect. These results suggested that the PDGF-BB releasing PCL-chitosan porous matrices may be potentially used as tissue engineering scaffolds or bone substitutes with high bone regenerative efficacy.

• KSBB Journal
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• 제10권4호
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• pp.468-474
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• 1995

Glucose biosensor용 glucose oxidase 고정화 막의 단일화 벚 일회용의 간편화를 위한 연구로서, glucose oxidase의 고정화 대상막으로는 CTA와 PCL의 촌합비율이 80/20인 혼합막을 사용한 고저화 방법 중에서는 glutaraldehyde one-steD 방법으로 효소고정화층의 건조 전 두께가 $10{\mu}m$ 인 효소고정화 막이 효과적이었다. 이 고정화 막을 천자현미쇠 으로 관찰해 본 결과, 고밀도의 CTA/PCL 막층 위에 GOD-glutaraldehyde 층이 건조 후 $3{\mu}m$ 정도로 덮여 있는 것을 알 수 있었다. Dissolved oxygen전극을 사용하여 glucose농도의 증가에 따른 전류세기의 차이 값을 측정해 본 결과, glucose 7mM의 안도범위 내에서 선형성을 나타냈으므로 이 고정화원이 glucose sensor용 효소고정화 방법으로 가장 적합하였다. 한편, tyrosmase는 CTA와PCL의 혼 합비율이 80/20인 혼합막에 direct CDI 방법으로 고정화한 것이 가장 효과적이었으며, 8일 후에도고 정화된 tyrosmase의 활성이 35% 이상 유지되었다.

• 폴리머
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• 제28권3호
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• pp.232-238
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• 2004

약물 전달체로서 메톡시 폴리(에틸렌 글리콜) (MPEG, methoxypolyethylene glycol)과 생분해성 폴리에스테르 계열의 카프로탁톤 ($\varepsilon$-CL, $\varepsilon$-caprolactone)으로 구성된 MPEG-PCL 블록 공중합체를 개환중합을 통해 합성하였다. MPEG-PCL의 결정성과 열적특성은 X선 굴절계와 시사주차열량계를 통하여 분석하였다 모델 단백질로서 알부민 (FITC-BSA, albumin bovine-fluorescein isothiocyanate)과 블록 공중합체를 동결 제분 후, 직접압축 성형방법에 의해 웨이퍼를 제조하였다. 알부민의 방출은 pH 7.4 인산염완충액을 사용하여 37$^{\circ}C$에서 14일 동안 관찰하였다. 알부민의 방출양은 형광분광기를 통하여 FITC의 강도에 의해 결정되었다. 웨이퍼의 형태학적 관찰은 디지털 카메라와 전자주사현미경을 통하여 관찰하였다. 알부민의 방출 속도와 초기 burst는 MPEG-PCL 블록 공중합체의 분절 내에서 폴리(에틸렌 글리롤)의 분자량이 증가할수록 또한 폴리카프로락톤의 분자량이 감소할수록 많은 초기방출과 단축된 방출기간을 보였다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제53권3호
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• pp.218-232
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• 2023

Purpose: This study evaluated the efficacy of a tube-shaped poly(ε) caprolactone - β tricalcium phosphate (PCL-TCP) scaffold with the incorporation of human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells (hUCMSCs) and platelet-rich plasma (PRP) for bone regeneration in the procedure of single-stage sinus augmentation and dental implantation in minipigs. Methods: Implants were placed in the bilateral sides of the maxillary sinuses of 5 minipigs and allocated to a PCL-TCP+hUCMSCs+PRP group (n=5), a PCL-TCP+PRP group (n=5), and a PCL-TCP-only group (n=6). After 12 weeks, bone regeneration was evaluated with soft X-rays, micro-computed tomography, fluorescence microscopy, and histomorphometric analysis. Results: Four implants failed (2 each in the PCL-TCP+hUCMSCs+PRP and PCLTCP+hUCMSC groups). An analysis of the grayscale levels and bone-implant contact ratio showed significantly higher mean values in the PCL-TCP+hUCMSCs+PRP than in the PCL-TCP group (P=0.045 and P=0.016, respectively). In fluoromicroscopic images, new bone formation around the outer surfaces of the scaffolds was observed in the PCLTCP+hUCMSCs+PRP group, suggesting a tenting effect of the specially designed scaffolds. Bone regeneration at the scaffold-implant interfaces was observed in all 3 groups. Conclusions: Using a tube-shaped, honeycombed PCL-TCP scaffold with hUCMSCs and PRP may serve to enhance bone formation and dental implants' osseointegration in the procedure of simultaneous sinus lifting and dental implantation.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권8호
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• pp.618-626
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• 2019

줄기세포를 기반으로 한 세포치료제는 생체 이식시 생착률이 낮아서 치료효과를 기대하기 어렵다. 이를 극복하기 위하여 줄기세포를 탑재할 수 있는 다양한 세포담체들이 개발되어 활용되고 있다. 이렇게 개발된 세포담체를 3-dimentional (3D) 프린팅하여 스캐폴드를 만들 경우, 환자의 손상부위 맞춤형 이식재를 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 줄기세포를 탑재하여 손상부위를 기계적으로 보완하는 동시에 세포치료제로서의 효과도 얻을 수 있다. Polycaprolactone (PCL)은 저렴할 뿐 아니라 현재 가장 널리 쓰이고 있는 3D 프린팅 소재이기 때문에, PCL을 프린팅하여 세포담체로 활용할 경우 빠르고 경제적인 기술발전을 도모할 수 있다. 하지만 PCL 소재는 세포담체로서의 성능이 우수하지 못하여, 극히 일부의 세포만이 PCL 표면에서 생존한다. 본 연구에서는 이를 극복하기 위해서 PCL 소재에 세포의 탑재능력을 극대화되는 조건을 찾고자 하였다. PCL의 표면에 플라즈마를 처리하는 조건, PCL 표면을 콜라겐 코팅처리, PCL의 3D 프린팅 형상, 세포배양방법 변경 등 다양한 조건을 바탕으로 하여 PCL 소재에 인간 중간엽줄기세포의 세포탑재능력을 확인하였다. 세포탑재능력을 향상시킨다고 알려진 콜라겐 코팅과 플라즈마 처리를 적용하여, 플라즈마 처리 후 3% 콜라겐 코팅을 하였을 때 세포탑재능력이 가장 우수함을 확인하였고, 세포탑재능력에 영향을 줄 수 있는 세포배양방법과 스캐폴드의 구조변화를 적용하여, spheroid 세포배양시 기존의 단일세포배양법보다 탑재능력이 우수함을 확인하였으며, 스캐폴드의 구조는 세포탑재능력에 영향을 주지 못함을 확인하였다. 이를 바탕으로 PCL 소재를 세포 담체로 활용한 다양한 연구를 시도하고자 한다.