• Macromolecular Research
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• 제14권5호
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• pp.552-558
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• 2006

Biodegradable nanofibrous poly(L-lactic acid) (PLLA) scaffold was prepared by an electrospinning process for use in tissue regeneration. The nanofiber scaffold was treated with oxygen plasma and then simultaneously in situ grafted with hydrophilic acrylic acid (AA) to obtain PLLA-g-PAA. The fiber diameter, pore size, and porosity of the electrospun nanofibrous PLLA scaffold were estimated as $250\sim750nm,\;\sim30{\mu}m$, and 95%, respectively. The ultimate tensile strength was 1.7 MPa and the percent elongation at break was 120%. Although the physical and mechanical properties of the PLLA-g-PAA scaffold were comparable to those of the PLLA control, a significantly lower contact angle and significantly higher ratio of oxygen to carbon were notable on the PLLA-g-PAA surface. After the fibroblasts were cultured for up to 6 days, cell adhesion and proliferation were much improved on the nanofibrous PLLA-g-PAA scaffold than on either PLLA film or unmodified nanofibrous PLLA scaffold. The present work demonstrated that the applications of plasma treatment and hydrophilic AA grafting were effective to modify the surface of electrospun nanofibrous polymer scaffolds and that the altered surface characteristics significantly improved cell adhesion and proliferation.

• 한국고분자학회:학술대회논문집
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• 한국고분자학회 2006년도 IUPAC International Symposium on Advanced Polymers for Emerging Technologies
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• pp.268-268
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• 2006

Due to their multipotency, stem cells can differentiate into a variety of specialized cell types, such as chondrocytes, osteoblasts, myoblasts, and nerve cells. As an alternative to mature tissue cells, stem cells are of importance in tissue engineering and regenerative medicine. Since interactions between scaffold and cells play an important role in the tissue development in vitro, synthetic oligopeptides have been immobilized onto polymeric scaffolds to improve specific cell attachment and even to stimulate cell differentiation. In this study, chondrogenic differentiation of stem cells was evaluated using surface-modified PLLA scaffolds, i.e., either hydrophilic acrylic acid (AA)-grafted PLLA or RGD-immobilized one. Porous PLLA scaffolds were prepared using a gas foaming method, followed by plasma treatment and subsequent grafting of AA to introduce a hydrophilicity (PLLA-PAA). This was further processed to fix RGD peptide to make an RGD-immobilized scaffold (PLLA-PAA-RGD). Stem cells were seeded at $1{\times}10^{6}$ cells per scaffold and the cell-PLLA constructs were cultured for up to 4 weeks in the chondrogenic medium. Using these surface-modified scaffolds, adhesion, proliferation, and chondrogenic differentiation of stem cells were evaluated. The surface of PLLA scaffolds turned hydrophilic (water contact angle, 45 degrees) with both plasma treatment and AA grafting. The hydrophilicity of RGD-immobilized surface was not significantly altered. Cell proliferation rate on the either PLLA-PAA or PLLA-PAA-RGD surface was obviously improved, especially with the RGD-immobilized one as compared to the control PLLA one. Chondrogenic differentiation was clearly identified with Safranin O staining of GAG in the AA- or RGD-grafted PLLA substrates. This study demonstrated that modified polymer surfaces may provide better environment for chondrogenesis of stem cells.

• 폴리머
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• 제25권3호
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• pp.318-326
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• 2001

본 연구에서는 세포 배양시 감염방지용으로 널리 쓰이는 겐타마이신 설페이트(GS)가 서방화된 다공성 PLLA 지지체를 유화동결건조방법으로 제조하였다 이들의 물성을 전자현미경 및 수은다공도계로 특성결정하였고, 적심성은 푸른염색 수용액으로 관찰하였으며, 방출거동은 high performance liquid chromatography (HPLC)를 이용하여 측정하였다. GS가 5, 10 및 20%가 포접된 PLLA 지지체의 다공도는 80~90%이었으며 평균다공크기 범위는 30~57 ${\mu}{\textrm}{m}$ 그리고 가장 큰 것으로는 150${\mu}{\textrm}{m}$이상의 것도 관찰되었다. 전체적인 다공도의 모양은 다공과 다공사이의 연결이 양호하고 대부분이 열린 셀 구조를 하고 있는 것으로 나타났다. 대조군에 비해 GS의 농도가 증가함에 따라 PLLA 지지체의 다공도가 감소하는 것으로 보아 GS내의 설페이트 부분은 친수성 역할 그리고 겐타마이신 부분은 소수성 역할을 수행하는 계면활성제의 역할에 기인한 것으로 사료된다. PLLA 지지체의 방출거동은 GS의 농도가 증가함에 따라 방출되는 양이 증가하였고, 적심성 또한 향상되어 세포배양시 긍정적 효과를 끼칠 것으로 예상되었다.

• Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery
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• 제30권4호
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• pp.323-332
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• 2008

Aim of the study: Scaffolds are crucial to tissue engineering/regeneration. Biodegradable polymer/ceramic composite scaffolds can overcome the limitations of conventional ceramic bone substitutes such as brittleness and difficulty in shaping. In this study, poly(L-lactide)/hydroxyapatite(PLLA/HA) composite scaffolds were fabricated for in vivo bone tissue engineering. Material & methods: In this study, PLLA/HA composite microspheres were prepared by double emulsion-solvent evaporation method, and were evaluated in vivo bone tissue engineering. Bone marrow mesenchymal stem cell from rat iliac crest was differentiated to osteoblast by adding osteogenic medium, and was mixed with PLLA/HA composite scaffold in fibrin gel and was injected immediately into rat cranial bone critical size defect(CSD:8mm in diameter). At 1. 2, 4, 8 weeks after implantation, histological analysis by H-E staining, histomorphometric analysis and radiolographic analysis were done. Results: BMP-2 loaded PLLA/HA composite scaffolds in fibrin gel delivered with osteoblasts differentiated from bone marrow mesenchymal stem cells showed rapid and much more bone regeneration in rat cranial bone defects than control group. Conclusion: This results suggest the feasibility and usefulness of this type of scaffold in bone tissue engineering.

• 폴리머
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• 제38권4호
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• pp.449-456
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• 2014

Ternary blends of poly(L-lactic acid) (PLLA), poly(${\varepsilon}$-caprolactone) (PCL) and polyethylene oxide (PEO) were produced with different concentrations of components via melt blending. By leaching the PEO from the samples by water, porous materials were obtained with potential application for bio scaffolds. Sample porosity was evaluated by calculating the ratio of porous scaffold density (${\rho}^*$) to the non-porous material density (${\rho}_s$). Highest porosity (51.42%) was related to the samples containing 50 wt%. of PEO. Scanning electron microscopy (SEM) studies showed the best porosity resulted by decreasing PLLA/PCL ratio at constant concentration of PEO. Crystallization behavior of the ternary blend samples was studied using differential scanning calorimetry (DSC). Results revealed that the crystallinity of PLLA was improved by addition of PEO and PCL to the samples. The porosity plays a key role in governing the compression properties. Mechanical properties are presented by Gibson-Ashby model.

• 폴리머
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• 제26권6호
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• pp.821-828
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• 2002

미량의 Pluronics가 첨가된 PLLA/l,4-dioxane/water의 삼성분계상을 온도 변화로 유도된상 분리법을 이용하여 10~300 $\mu\textrm{m}$의 공극 크기를 가지며 공극 간의 연결성이 우수한 PLLA 다공성 지지체를 제조하였다. 순수한 PLLA 용액에 Pluronics를 첨가하면 상 분리 온도가 P-123< F-68< F-127 순서로 순차적으로 상승한다. 이는 Pluronics의 양 말단 사슬인 PEO의 영향으로 상분리 진행이 촉진되기 때문이다. 상 분리 온도의 상승으로 스피노달 영역을 증가시켜 높은 온도에서 상 분리 유도가 가능하게 된다. 또한 상 분리 진행 시간 동안에는 계면에 흡수된 Pluronics가 거대 구조를 안정화시켜 상 분리 진행 속도를 지연시키게 된다.

• Carbon letters
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• 제13권3호
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• pp.139-150
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• 2012

Poly-L-lactic acid (PLLA), PLLA/hydroxyapatite (HA), PLLA/multiwalled carbon nanotubes (MWNTs)/HA, PLLA/trifluoroethanol (TFE), PLLA/gelatin, and carbon nanofibers (CNFs)/${\beta}$-tricalcium phosphate (${\beta}$-TCP) composite membranes (scaffolds) were fabricated by electrospinning and their morphologies, and mechanical properties were characterized for use in bone tissue regeneration/guided tissue regeneration. MWNTs and HA nanoparticles were well distributed in the membranes and the degradation characteristics were improved. PLLA/MWNTs/HA membranes enhanced the adhesion and proliferation of periodontal ligament cells (PDLCs) by 30% and inhibited the adhesion of gingival epithelial cells by 30%. Osteoblast-like MG-63 cells on the randomly fiber oriented PLLA/TEF membrane showed irregular forms, while the cells exhibited shuttle-like shapes on the parallel fiber oriented membrane. Classical supersaturated simulated body fluids were modified by $CO_2$ bubbling and applied to promote the biomineralization of the PLLA/gelatin membrane; this resulted in predictions of bone bonding bioactivity of the substrates. The ${\beta}$-TCP membranes exhibit good biocompatibility, have an effect on PDLC growth comparable to that of pure CNF membrane, and can be applied as scaffolds for bone tissue regeneration.

• 폴리머
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• 제29권2호
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• pp.198-203
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• 2005

용융 압출 발포에 의하여 폴리락틱산(PLLA) 지지체를 제조하고 발포 조건이 지지체의 구조와 기계적 특성에 미치는 영향을 살펴보고 이를 염 추출법에 의하여 제조된 지지체와 비교하였다. 발포제를 함유한 PLLA 용융체가 압출기 및 다이에서 체류하는 시간이 발포제의 무게를 최대로 감소시키는 시간과 일치하여야 최적의 PLLA 지지체의 구조를 얻을 수 있음을 확인하였다. PLLA지지체의 구조를 유지하기 위해서는 발포제의 함량을 $10\;wt\%$ 이하로 조절해야 하며 PLLA 지지체의 다공도는 PLLA의 압출기에서의 체류시간에 가장 큰 영향을 받음을 알 수 있었다. 용융 압출 발포에 의하여 얻어진 지지체는 일반적으로 염 추출법에 의하여 제조된 지지체보다 다소 낮은 다공도를 갖지만 발포 조건의 조절에 의하여 적절한 다공 크기와 다공의 연결성을 가지며 동시에 우수한 기계적 특성을 가져 경조직 재생(hard tissue regeneration)용으로 사용이 가능할 것으로 사료된다.

• 멤브레인
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• 제25권1호
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• pp.48-59
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• 2015

순수용매와 혼합용매를 사용한 상전이를 통하여 poly(L-lactic acid) (PLLA) 스캐폴드 막을 제조하였다. 순수용매로서 chloroform과 1,4-dioxane을 사용하였으며, 이들 순수용매를 혼합하여 혼합용매를 제조하였다. 스캐폴드 막의 모폴로지, 기계적 특성 그리고, 물질전달 특성을 각각 SEM, 인장강도실험 및 당 확산실험을 통하여 측정, 평가하였다. 순수 chloroform 용매를 사용한 용액으로부터는 격벽-공극 구조(solid-wall pore structure)의 스캐폴드 막이 제조되었다. 반면, 순수 1,4-dioxane 용매를 사용한 용액으로부터는 나노섬유 구조의 스캐폴드 막이 제조되었다. 혼합용매의 경우 용매 내의 조성이 변화하면서 다양한 구조의 스캐폴드 막이 제조되었다. 혼합용매 내 1,4-dioxane 함량이 20% 이하인 경우에는 격벽-공극 구조의 스캐폴드 막이 제조되었으며, 1,4-dioxane 함량이 20%인 경우에는 최대직경 $100{\mu}m$의 거대공극을 갖는 구조를 보였다. 1,4-dioxane 함량이 25% 이상인 구간에서는 나노섬유 구조의 스캐폴드 막이 제조되었다. 이 구간에서는 혼합용매 내 1,4 dioxane 함량이 변화함에 따라 나노섬유의 직경이 함께 변화하였다. 나노섬유의 최소직경은 15 nm 가량이었으며, 혼합용매 내의 1,4-dioxane 함량이 80 wt%일 때에 얻어졌다. 이상의 결과를 통하여 용매의 조성은 스캐폴드 막의 구조를 결정짓는 중요한 요소가 된다는 결론을 얻을 수 있었다.

• 폴리머
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• 제30권2호
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• pp.168-174
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• 2006

기존의 고분자 지지체의 소수성 및 세포친화성을 향상시켜 조직공학용 고기능성 지지체로 사용하기 위해서 여러 가지 플라스마 처리와 카복실기를 함유한 아크릴산(AA)을 직접 chamber내에서 in situ 그래프트 결합을 행하여 최적의 친수성을 갖는 생분해성 poly(L-lactic acid) (PLLA) 필름 및 이중기공 지지체를 제조하였다. 표면분석 결과, 표면개질된 비다공성 PLLA 필름 및 이중기공 지지체 표면은 미처리 PLLA control에 비해서 접촉각의 감소와 카복실기 함량의 증가로 친수성이 크게 증가하였다. 특히 여러 가지 표면개질 방법 중 Ar(아르곤)/AA 시료나 Ar+TP(열중합) 시료보다는 Ar 플라스마와 AA를 차례로 처리한 Ar+AA+AA 시료가 다른 시료들보다 접촉각이 낮고 카복실기가 많아서 최적의 표면 친수화 처리조건임을 알 수 있었으며, 표면개질된 PLLA 필름 및 이중기공 지지체의 경우 친수성이 증가함에 따라서 연골세포의 점착과 증식도 크게 향상되었다.