• 한국고분자학회:학술대회논문집
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• 한국고분자학회 2006년도 IUPAC International Symposium on Advanced Polymers for Emerging Technologies
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• pp.46-47
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• 2006

Vascularization is essential for success in regenerative medicine. We have developed in vitro models to study how human microvascular endothelial cells (EC) and endothelial progenitor cells (EPC) colonize polymer scaffolds and express the endothelial phenotype, including angiogenesis. Examples are given of supportive growth and differeniation of EC on microfibre meshes of the silk protein fibroin and blends of starch with poly(epsilon-caprolactone), phenotypic markers being studied at both protein and mRNA level. Experimental models are also shown and concepts discussed to investigate how the stem cell niche, including that responsible for vascularization could be targeted, for example, by using engineered biodegradable polymer nanoparticles.

• 폴리머
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• 제36권3호
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• pp.357-363
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• 2012

Poly(L-lactic acid)(PLLA) 고분자 필름 및 지지체의 세포 친화성을 향상시키기 위하여 산소 플라즈마 처리후 카복실기를 함유한 아크릴산(AA)을 $in$ $situ$ 그래프트시켰다. Stimulated body fluid(SBF) 용액에 15일간 담지시킨 후 hydroxyapatite(HA)를 형성시킨 시료와 phosphate-buffered saline(PBS), fetal bovine serum(FBS), 식염수 및 세포 배양용 배지에 담지시킨 다음 PLLA 시료 표면의 접촉각을 비교해 본 결과, HA 표면이 가장 낮은 접촉각을 나타내었다. 또한 연골세포와 조골세포는 HA 표면 위에서 높은 점착과 성장을 보였으며 연골세포가 HA에 많은 영향을 받는 것으로 확인되었다. 조골세포의 경우 HA 표면 이외에도 FBS나 세포 배양배지에 담지된 표면에서도 높은 세포 증식을 보였다. 더욱이 필름형태보다는 3차원 입체 구조의 다공성 지지체에서 연골세포와 조골세포의 점착과 세포 증식이 향상됨도 확인할 수 있었다. 이러한 표면개질된 PLLA는 조직공학적으로 연골이나 뼈 재생을 위한 유-무기 하이브리드 지지체로 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Molecules and Cells
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• 제38권7호
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• pp.663-668
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• 2015

hBMSCs are multipotent cells that are useful for tissue regeneration to treat degenerative diseases and others for their differentiation ability into chondrocytes, osteoblasts, adipocytes, hepatocytes and neuronal cells. In this study, biodegradable elastic hydrogels consisting of hydrophilic poly(ethylene glycol) (PEG) and hydrophobic poly(${\varepsilon}$-caprolactone) (PCL) scaffolds were evaluated for tissue engineering because of its biocompatibility and the ability to control the release of bioactive peptides. The primary cultured cells from human bone marrow are confirmed as hBMSC by immunohistochemical analysis. Mesenchymal stem cell markers (collagen type I, fibronectin, CD54, $integrin1{\beta}$, and Hu protein) were shown to be positive, while hematopoietic stem cell markers (CD14 and CD45) were shown to be negative. Three different hydrogel scaffolds with different block compositions (PEG:PCL=6:14 and 14:6 by weight) were fabricated using the salt leaching method. The hBMSCs were expanded, seeded on the scaffolds, and cultured up to 8 days under static conditions in Iscove's Modified Dulbecco's Media (IMDM). The growth of MSCs cultured on the hydrogel with PEG/PCL= 6/14 was faster than that of the others. In addition, the morphology of MSCs seemed to be normal and no cytotoxicity was found. The coating of the vascular endothelial growth factor (VEGF) containing scaffold with Matrigel slowed down the release of VEGF in vitro and promoted the angiogenesis when transplanted into BALB/c nude mice. These results suggest that hBMSCs can be supported by a biode gradable hydrogel scaffold for effective cell growth, and enhance the angiogenesis by Matrigel coating.

• 폴리머
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• 제30권1호
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• pp.14-21
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• 2006

조직공학 기술은 in vitro와 in vivo에서 초기 세포 부착과 차후의 조직형성을 위해 3차원적인 지지체로서 다공성의 생분해성 담체의 사용이 필수적이다. 소장점막하조직(small intestinal submucosa, SIS)은 고유의 인장력과 생체적합성 때문에 생체물질로서 사용될 잠재력을 가지고 있는 콜라겐 조직이다. 근육유래 줄기세포는 배양조건에 따라 골세포, 연골세포, 및 근육세포 등으로 분화가 가능하다고 알려져 있다. 본 연구에서는 SIS를 함유한 락타이드-글리콜라이드 공중합체(PLGA) 다공성 지지체를 용매캐스팅/염추출법으로 제조하였고, 전자주사현미경 및 수은다공측정계를 이용하여 특성을 결정하였다 세포의 생존율과 성장률은 MTT(3-(4,5-dimethylthiazole-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium-bromide) 분석 방법을 이용하였고 골로 분화된 세포를 알칼라인 포스파테이즈(ALP) 활성을 측정하여 확인하였다. SIS가 함유된 지지체와 SIS가 함유되지 않은 지지체를 면역결핍 쥐의 피하에 삽입하여 이들의 골형성 정도를 비교하여 보았다. 조직을 파라핀으로 고정시켜 슬라이드를 제조한 후 hematoxylin과 eosin, 트라이크롬 및 본쿠사 염색을 실시하였다. 천연/합성 하이브리드 담체로서의 SIS/PLGA 담체가 PLGA 단독으로 사용하였을 때와 비교하여 볼 때 골형성이 우수하였는데 이는 SIS 내에 함유하고 있는 여러 생체활성분자에 기인한 것으로 추측되었다.

• 폴리머
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• 제35권5호
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• pp.378-384
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• 2011

실크 피브로인은 생체적합성과 비독성 및 비면역 특성을 갖는 생분해성 천연고분자로서, 콜라겐의 가수분해로부터 유래되는 천연물질인 젤라틴을 이용하여 실크 피브로인/젤라틴 지지체를 제조하였다. 지지체의 최적화 조건을 찾기 위하여 실크 피브로인의 양과 젤라틴 및 글루타알데히드의 농도를 다르게 하여 제조하였다. 실크 피브로인/젤라틴 지지체는 SEM과 DSC 및 수분흡수성 평가를 통해 특성분석을 하였으며 세포생존율 및 증식률은 WST 방법을 통해 평가되었다. 이 결과 실크 피브로인 0.3 g 지지체에 8% 젤라틴 및 1% 글루타알데히드를 함유한 지지체에서 세포 부착 및 증식을 위해 가장 적합한 특성을 제공한다고 제안되었다. 결과적으로, 실크 피브로인/젤라틴 지지체는 잠재적인 세포 전달체 및 조직공학을 위한 구조 기반역할을 할 수 있을 것으로 사료된다.

• 산업식품공학
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• 제21권3호
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• pp.233-241
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• 2017

Scaffolds of cell substrates are biophysical platforms for cell attachment, proliferation, and differentiation. They ultimately play a leading-edge role in the regeneration of tissues. Recent studies have shown the potential of bioactive scaffolds (i.e., osteo-inductive) through 3D printing. In this study, rice bran-derived biocomposite was fabricated for fused deposition modeling (FDM)-based 3D printing as a potential bone-graft analogue. Rice bran by-product was blended with poly caprolactone (PCL), a synthetic commercial biodegradable polymer. An extruder with extrusion process molding was adopted to manufacture the newly blended "green material." Processing conditions affected the performance of these blends. Bio-filament composite was characterized using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). Mechanical characterization of bio-filament composite was carried out to determine stress-strain and compressive strength. Biological behaviors of bio-filament composites were also investigated by assessing cell cytotoxicity and water contact angle. EDX results of bio-filament composites indicated the presence of organic compounds. These bio-filament composites were found to have higher tensile strength than conventional PCL filament. They exhibited positive response in cytotoxicity. Biological analysis revealed better compatibility of r-PCL with rice bran. Such rice bran blended bio-filament composite was found to have higher elongation and strength compared to control PCL.

• Macromolecular Research
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• 제11권4호
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• pp.207-223
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• 2003

For last five years, we are developing the novel local drug delivery devices using biodegradable polymers, especially polylactide (PLA) and poly(D,L-lactide-co-glycolide) (PLGA) due to its relatively good biocompatibility, easily controlled biodegradability, good processability and only FDA approved synthetic degradable polymers. The relationship between various kinds of drug [water soluble small molecule drugs: gentamicin sulfate (GS), fentanyl citrate (FC), BCNU, azidothymidine (AZT), pamidronate (ADP), $1,25(OH)_2$ vitamin $D_3$, water insoluble small molecule drugs: fentanyl, ipriflavone (IP) and nifedipine, and water soluble large peptide molecule drug: nerve growth factor (NGF), and Japanese encephalitis virus (JEV)], different types of geometrical devices [microspheres (MSs), microcapsule, nanoparticle, wafers, pellet, beads, multiple-layered beads, implants, fiber, scaffolds, and films], and pharmacological activity are proposed and discussed for the application of pharmaceutics and tissue engineering. Also, local drug delivery devices proposed in this work are introduced in view of preparation method, drug release behavior, biocompatibility, pharmacological effect, and animal studies. In conclusion, we can control the drug release profiles varying with the preparation, formulation and geometrical parameters. Moreover, any types of drug were successfully applicable to achieve linear sustained release from short period ($1{\sim}3$ days) to long period (over 2 months). It is very important to design a suitable formulation for the wanting period of bioactive molecules loaded in biodegradable polymers for the local delivery of drug. The drug release is affected by many factors such as hydrophilicity of drug, electric charge of drug, drug loading amount, polymer molecular weight, the monomer composition, the size of implants, the applied fabrication techniques, and so on. It is well known that the commercialization of new drug needs a lot of cost of money (average: over 10 million US dollar per one drug) and time (average: above 9 years) whereas the development of DDS and high effective generic drug might be need relatively low investment with a short time period. Also, one core technology of DDS can be applicable to many drugs for the market needs. From these reasons, the DDS research on potent generic drugs might be suitable for less risk and high return.

• 폴리머
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• 제32권2호
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• pp.163-168
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• 2008

생체 친화적이며 생분해성 고분자 소재인 poly($\varepsilon$-caprolactone)(PCL)을 rapid prototyping(RP) 공정인 바이오플로팅 시스템을 통해 세포 재생용 지지체(scaffold)를 제작하였다. 제작된 PCL 지지체는 DMA(dynamic mechanical analyzer)를 통해 동일한 재료로 제작된 기존 염침출법(salt-leaching)에 의한 지지체보다 월등히 향상된 기계적 강도를 갖고 있음을 확인하였고, 이는 기존 전통적인 세포지지체 제작에서 문제점중의 하나인 기계적인 강도적인 측면을 보완하여, 뼈조직 재생에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 지지체 내부의 구조는 세포의 증식과 이동 및 영양분의 공급이 지속될 수 있도록 전체적으로 연결된 통로로 구성되어 있고, 다양한 세포의 증식이 가능하도록 지지체의 공극 크기와 strand의 굵기 등을 조절할 수 있으며, 이를 이용하여 대체하고자 하는 생체조직의 특성에 맞도록 기계적 강도를 조정할 수 있음을 확인하였다. 제조된 PCL지지체는 연골세포를 통하여 셀 컬쳐링 되었고, 3차원 세포 지지체로서의 충분한 가능성을 보여주었다.

• 폴리머
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• 제29권3호
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• pp.282-287
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• 2005

조직공학적 장기재생에 있어서 필수적 요소인 생분해성 담체를 제조하기 위하여 새로운 방법인 얼음입자추출법을 사용하였다. 형광이 결합된 소 혈청 알부민(bovine serum albumin-fluoiescein isothiocyanate, FITC-BSA)과 락타이드-글리콜라이드 공중합체(PLGA)를 균일하게 혼합한 후에 제조된 얼음입자를 각각 다른 양을 첨가하여 다공성의 담체를 제조하였다. 모델 약물로 이용한 알부민의 방출 실험근 pH 7.4 인산염완충액을 사용하여 $37^{circ}C$, 100 rpm조건으로 항온조에서 28일 동안 수행하였다. 알부민의 방출은 형광 분광기를 통하여 FITC의 강도에 의해 결정되었으며 알부민의 방출 거동에 따른 담체의 형태학적 변화는 전자주사현미경을 이용하여 관찰하였다. 담체를 알부민이 용해된 용액에 단순히 함침시킨 방법에 비해 알부민을 함유하여 제조한 담체의 경우에 초기 방출량이 적고 일정한 방출거동을 보였다. 또한 알부민의 농도에 따른 실험에서 농도가 증가하여도 초기 방출량은 증가하지 않음을 확인할 수 있었다. 본 실험을 통해 PLGA를 이용하여 얼음입자 추출법으로 제조한 담체는 단백질 약물의 서방화가 훌륭하여 생체조직공학적 담체로서 응용 가능함을 확인하였다. 또한, 물 등께 의한 다공물질 추출 과정이 없기 때문에 사이토카인 등과 같은 수용성 인자들의 포접이 용이하여 조직공학적 바이오장기 재생에 유효할 것으로 사료된다.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제6권4호
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• pp.293-300
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• 2001

A polyrotaxane-biotin conjugate was synthesized and its interaction with streptavidin measured using surface plasmon resonance(SPR) detection. A biodegradable polyrotaxane in which ca, 22 molecules of ${\alpha}$-cyclodextrina(${\alpha}$-CDs) were threaded onto a poly(ethylene oxide) chain(M$\sub$n:4,000) capped with benzyloxycarbonyl-L-phenylalanine was conjugated with a biotin hydorazide and 2-aminoethanol after activing the hydroxyl groups of ${\alpha}$-CDs in the polyrotaxane using N, N'-carbonyldiimidazole. The results of the high-resolution $^1$H-nyclear lmagnetic resonance($^1$H-NMR)spectra and gel permeation chromatography of the conjugate showed that ca, 11 biotin molecules were actually introduced to the polyrotaxane scaffold. An SPR analysis showed that the binding curves of the biotin molecules in the conjugate on the streptavidin-deposited surface changed in a concentration dependent manner, indicating that the biotin in the conjugate was ac-tually recognized by streptavidin. The association equilibrium constant(K$\sub$a/) of the interaction be-tween the conjugate and steptavidin tetramer was of the order 10$\^$7/. These results suggest that polyrotaxane is useful for scaffolds as a polymeric ligand in biomedical fields.