• Journal of Chest Surgery
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• 제46권1호
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• pp.1-13
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• 2013

Background: Glutaraldehyde (GA) is a widely used cross-linking agent for improving mechanical properties and resistance to enzymatic degradation of collagenous tissue, but it has several drawbacks such as calcification and cytotoxicity. The aim of this study was to find the alternative effective cross-linking methods to GA. Materials and Methods: Bovine pericardium was processed with GA with ethanol+octanol and glycine detoxification, and polyethylene glycol (PG) space filler, dimethyl 3,3'-dithiobispropionimidate (DTBP), 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) treatment, and the physical fixation of ultraviolet irradiation were done. The biologic material properties of variously treated pericardial tissues were assessed by biochemical, mechanical and histological tests. Treated pericardial tissues were also implanted subcutaneously or intramuscularly into the rabbit for 10 weeks to assess the xenoreactive antibody response of immunoglobulin G and M, their anti-calcification effect. Results: The biochemical and mechanical properties of EDC fixed pericardial tissues were comparable to the GA fixed tissue. The cytotoxicity was lowest in space filler treated GA fixed group. In rabbit subcutaneous or intramuscular implantation models, decellularization, space filler, EDC treatment group showed significantly lower calcium content than GA only and DTBP treatment group (p<0.05, analysis of variance). The titer of anti $Gal{\alpha}1-3Gal{\beta}1$-4GlcNAc-R antibodies did not change in the postimplantation serial enzyme-linked immunosorbent assay. Hematoxylin and eosin and von Kossa staining showed that decellularization, space filler, EDC, and ultraviolet treatment had less inflammatory cell infiltration and calcium deposits. Conclusion: The decellularization process, PG filler, and EDC treatments are good alternative cross-linking methods compared to GA only fixation and primary amine of DTBP treatment for cardiovascular xenograft preservation in terms of the collagen cross-linking stability and in vivo anti-calcification effects.

• 한국임상수의학회지
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• 제28권1호
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• pp.57-62
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• 2011

The shortage of transplantable kidneys has many efforts to regenerate bioartificial kidneys using transgenic animals and diverse kinds of scaffolds which are important tools for cell seeding. However, there are many limitations for clinical applications so far. Recently, decellularized bioscaffolds using animal organs come into spotlight because of its many superior advantages. In current study, we produced decellularized kidney bioscaffolds of pig which is an attractive animal as a clinical model for human. We decellularized pig kidneys with 1% SDS detergent solution using peristaltic pump systems for 12h. After decellularization process, the kidney bioscaffolds preserved intact 3D morphology including glomerular structure and almost DNA from pig was entirely removed. In addition, this process could preserve micro vascular network which is necessary for cell survival. Although, additional studies for recellularization and transplantation should be required, the decellular vascularized kidney bioscaffolds might have many potentials for kidney regeneration.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권3호
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• pp.386-391
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• 2022

본 연구는 콜라겐을 함유하는 지방흡입 유출물을 초임계 유체 존재 하에 처리하여 지방을 추출하여 콜라겐을 얻어 내는 기술에 대한 것이다. 초임계 용매를 이용하여 동물 유래 지방으로부터 단시간(약 6시간)에 콜라겐 추출물을 얻을 수 있었으며, 원료 대비 질량으로 대략 2~3%의 콜라겐을 얻을 수 있었다. 초임계 추출로 얻어진 추출물을 SDS-PAGE를 이용하여 콜라겐이 존재함을 확인하였고, 비교적 분자량이 큰 타입1 콜라겐임을 알 수 있었다. 또한, 초임계 추출에 의해서 얻어진 콜라겐 중에 어떤 성장인자 들이 있는 지 알아보기 위하여 IGF-1, bFGF, VEGF 및 NGF의 성장인자에 대해서 분석하였으며, 이들 성장인자 들이 추출물에 함유 되어 있음을 알 수 있었다. 초임계 처리 전, 후의 시료 mg 당 DNA함량은 큰차이를 보이지 않았다. 초임계 공정을 이용한 탈세포화 기술에 대해서는 보다 심도 깊은 추가적인 연구가 필요할 것 같다. 결론적으로 초임계유체를 이용한 용매추출 과정을 통하여 얻어진 세포외기질은 탈세포 및 탈지하여도 일정 함량 이상의 성장인자를 함유하여 생체적합성이 매우 증가될 뿐만 아니라, 조직의 재생을 빠르게 유도할 수 있음을 알 수 있었다.

• 대한음성언어의학회:학술대회논문집
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• 대한음성언어학회 2017년도 제46차 춘계학술대회
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• pp.88-88
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• 2017

• 생체재료학회지
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• 제22권4호
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• pp.337-345
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• 2018

Background: Human mesenchymal stem cells (hMSCs) are, due to their pluripotency, useful sources of cells for stem cell therapy and tissue regeneration. The phenotypes of hMSCs are strongly influenced by their microenvironment, in particular the extracellular matrix (ECM), the composition and structure of which are important in regulating stem cell fate. In reciprocal manner, the properties of ECM are remodeled by the hMSCs, but the mechanism involved in ECM remodeling by hMSCs under topographical stimulus is unclear. In this study, we therefore examined the effect of nanotopography on the expression of ECM proteins by hMSCs by analyzing the quantity and structure of the ECM on a nanogrooved surface. Methods: To develop the nanoengineered, hMSC-derived ECM, we fabricated the nanogrooves on a coverglass using a UV-curable polyurethane acrylate (PUA). Then, hMSCs were cultivated on the nanogrooves, and the cells at the full confluency were decellularized. To analyze the effect of nanotopography on the hMSCs, the hMSCs were re-seeded on the nanoengineered, hMSC-derived ECM. Results: hMSCs cultured within the nano-engineered hMSC-derived ECM sheet showed a different pattern of expression of ECM proteins from those cultured on ECM-free, nanogrooved surface. Moreover, hMSCs on the nano-engineered ECM sheet had a shorter vinculin length and were less well-aligned than those on the other surface. In addition, the expression pattern of ECM-related genes by hMSCs on the nanoengineered ECM sheet was altered. Interestingly, the expression of genes for osteogenesis-related ECM proteins was downregulated, while that of genes for chondrogenesis-related ECM proteins was upregulated, on the nanoengineered ECM sheet. Conclusions: The nanoengineered ECM influenced the phenotypic features of hMSCs, and that hMSCs can remodel their ECM microenvironment in the presence of a nanostructured ECM to guide differentiation into a specific lineage.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제38권4호
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• pp.420-427
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• 2010

바이러스 안전성이 보증된 무세포 소 양막 생물창상피복재 제조공정을 확립하고자 하였다. 기질세포를 제거하기 위해 효소(트립신)를 처리하는 공정과 바이러스를 불활화하기 위해 70% 에탄올, 0.05% sodium hypochlorite, 25 kGy 감마선 처리 공정을 포함하는 무세포 소 양막 제조공정을 확립하였다. 무세포 소 양막의 조직학적 분석과 전자현미경 분석 결과 면역거부반응을 일으킬 수 있는 상피층과 기질세포들이 잘 제거되었으며, 소 양막 콜라겐 섬유의 3차원적 구조가 잘 유지되어 있음을 확인하였다. 또한 상처치유효과가 있는 EGF, KGF, FGF와 같은 성장인자를 포함하고 있었다. 바이러스 불활화 효과를 검증하기 위해 국제적 가이드에 따라 4종의 바이러스(BHV, BVDV, BPIV-3, BPV)를 생물학적 지표로 사용하여 소 양막에 각 생물학적 지표를 첨가한 후각 바이러스 불활화 공정을 실시한 다음 각 바이러스를 회수하여 정량한 후 불활화 정도를 비교하였다. 24시간 70% 에탄올 처리 공정에서 BHV, BVDV, BPIV-3, BPV 모두 처리 시간 1시간 안에 검출한계 이하로 완벽하게 불활화되었다. 30분 0.05% sodium hypochlorite 처리 공정에서 BHV, BVDV, BPIV-3 같은 외피 바이러스는 BPV 같은 비-외피 바이러스에 비해 효과적으로 불활화되었다. 25 kGy 감마선 조사에 의해 BHV, BVDV, BPIV-3는 검출한계 이하로 완벽하게 불활화되었고, BPV도 효과적으로 불활화되었다. 3가지 바이러스 불활화 공정에서 BHV, BVDV, BPIV-3, BPV에 대한 log 바이러스 감소인수 합은 각각 ${\geq}$13.30, ${\geq}$14.32, ${\geq}$15.22, ${\geq}$7.57이었다. 이와 같은 결과 본 연구를 통해 확립된 무세포 소 양막 제조공정은 바이러스 안전성을 보증할 수 있는 충분한 바이러스 불활화 능력을 갖고 있는 것으로 판단된다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제43권6호
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• pp.576-587
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• 2010

배경: 이종조직판막이나 조직이 임상적으로 이용되기 위해서는 조직의 장기간의 내구성이 동반된 효과적인 보존과 적절한 고정과정이 필요하다. 본 연구에서는 소심낭을 sodium dodecyl sulfate (SDS)와 N-lauroylsarcosinate를 이용하여 무세포화하고, 알파-갈락토시다아제를 처리한 뒤, 이를 다양한 방법으로 고정함으로써 조직손상과 면역반응을 최소화할 수 있는 효과적인 우심낭 보존 방법에 대해 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 우심낭으로부터 이종 이식 보철편을 채취한 뒤 SDS와 N-lauroylsarcosinate를 이용하여 무세포화 하였고, 알파-갈락토시다아제를 처리하였다. 이 두 가지 군에 대하여 각기 다른 조건 즉 glutaraldehyde (GA), l-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide (EDC)/Nhydroxysuccinamide (NHS)의 처리를 달리하여 고정하였다. 이후 각 군들의 물리적 성상, 인장강도, 열 안정성 검사, 세포독성 검사, 프로나아제 저항 시험과 Pronase-Ninhydrin 시험, 투과도와 유순도 검사, purpald 검사 등을 시행하였으며, H&E 염색과 DNA 정량, 알파-갈 항원결정인자 염색 등도 함께 시행하였다. 결과: GA 단독 고정군은 EDC/NHS 고정군에 비해 물리적인 성상과 열안정성에서 더 우수하였고, EDC/NHS와 GA의 이중 고정군은 EDC/NHS 고정군에 비해 물리적인 성상과 열안정성에서 더 우수하였으며, GA단독 고정군과 비교해서 열안정성에서 더 우수하였다. 프로나아제 저항 시험과 Pronase-Ninhydrin 시험을 통해 알아본 crosslinking 정도는, GA 고정 군과 EDC/NHS의 이중 고정군이 EDC/NHS 고정군에 비해 높은 것으로 관찰되었다. EDC/NHS와 GA의 이중 고정군은 GA 고정군에 비해 투과도와 유순도가 다소 증가하였으나, GA 고정군에 비해 인장강도가 높고 세포 독성이 감소하는 것으로 관찰되었다. 결론: GA와 EDC/NHS의 이중고정을 통해서, GA단독 고정의 독성을 줄이면서 효과적인 crosslinking을 시행할 수 있음을 확인하였다. 향후 생체내 시험을 통해서 GA와 EDC/NHS의 이중고정이 석회화의 감소와 조직부전에 어떠한 영향을 미치는지 추가적인 연구와 검증이 필요하다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제42권2호
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• pp.148-156
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• 2009

배경: 심혈관 수술이 발달함에 따라 혈관 또는 판막 등의 일부로써 사용하기 위한 보철편의 필요성이 대두되고 있다. 저자들은 보철편의 기계적 성질을 객관적으로 평가하고 내구성에 대한 정보를 얻기 위하여 피로 자극 시험 장비를 개발하였고, 다양한 방법으로 처리된 우(牛)심낭편을 시험하여 그 결과를 확인하고 서로 비교하여 더 나은 처리방법을 찾고자 하였다. 대상 및 방법: 도살장에서 신선 우심낭편을 무균 채취한 뒤 총 16가지의 대표적인 처리방법으로 우심낭편을 고정 또는 탈세포화 한 뒤 피로 실험 전후로 조직의 투과도와 유순도를 측정하여 비교하였고 또한 광학현미경을 통한 조직검사로 조직 구조의 가시적인 변화 정도를 확인하였다. 결과: 글루타르알데히드 단독으로 고정한 경우에 비해 글루타르알데히드와 용매를 혼합하여 고정한 경우가 더 좋은 기계적 내구성을 보였다. 최근 기성제품에서는 저농도 글루타르알데히드가 널리 쓰이고 있으나, 면역학적 이점이 있을 것으로 생각되는 고농도 글루타르알데히드로 고정한 우심낭편도 기계적 내구성에 문제가 얼었다. 탈세포화는 석회화 예방을 위해 다분히 필요한 과정으로 생각되고 있으나, 흔히 쓰이고 있는 SDS를 미용한 탈세포화는 우심낭편의 기계적 성질을 크게 악화시켜 투과도와 유순도가 $20{\sim}190$배 정도까지 증가하며, 탈세포화를 거친 우심낭편은 기계적 내구성도 매우 떨어져 피로 자극 후 투과도와 유순도가 크게 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 결론: 자체 개발한 피로 자극 실험 장비를 이용하여 다양한 방법으로 처리한 심낭편의 내구성을 평가할 수 있었으며 향후 최적의 심낭편 처리방법을 개발하기 위한 기초적인 데이터를 얻을 수 있었다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제37권4호
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• pp.297-306
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• 2004

기존의 인공 심장 판막은 혈전 형성, 내구성, 세균 감염에 대한 저항력, 성장성 등에서 문제점을 가지고 있다 최근 이상적인 심장 판막을 개발하기 위한 노력으로 조직공학 기법을 이용하고 있다. 본 연구는 이종 판막을 지지체로 하여 이종 세포 제거 후 자가 세포를 파종한 조직공학 심장 판막을 개발하기 위하여 이종 세포 제거와 자가 세포 파종 방법을 비교하였고, 얻어진 심장 판막첨의 생체 적합성을 살펴보았다. 대상 및 방법: 이종 지지체로 두 마리의 돼지에서 각각 3개의 폐동맥 판막첨을 채취하여, Triton-X, freeze-thawing, NaCl-SDS 등 세 방법 중 하나로, 각각 두 개의 판막첨을 처리하고, 세포 제거 정도를 비교하였다. 염소의 경정맥에서 분리한 내피 세포를 배양하여, 상기한 방법 중 하나로 이종 세포가 제거된 돼지 판막첨에 파종한 후, 내피 세포의 보존 상해를 비교하였다. 생체 실험을 위해, 6마리 돼지에서 각각 2개의 폐동맥 판막첨을 채취해 이종 세포를 제거하였고, 6개의 판막첨은 염소의 내피 세포를 파종하고(이종-자가 이식편),다른 6개의 판막첨은 내피 세포를 파종않고(이종 이식편) 6마리 염소의 폐동맥 판막첨 두 개와 치환하였다. 치환되지 않은 하나의 판막첨을 대조군으로 비교하였다. 염소는 수술 6시간, 24시간, 1주일, 1개월, 3개월, 그리고 6개월 후 희생시키고 폐동맥 판막첨을 채취하여 분석하였다 걸과: Triton-X와 freeze-thawing 처리한 판막첨에서는 이종세포가 남아 있었으나, NaCl-SDS 처리한 판막첨에서는 세포가 완전히 제거되었고, 이종 세포 제거 후 파종한 자가 내피 세포도 NaCl-SDS 처리한 판막첨에서 다른 두 방법으로 처리한 판막첨에 비해 잘 보존되어 있었다. 6마리 염소는 혈색전증의 소견 없이 예정된 기간 동안 모두 생존하였으며, 희생 후 적출한 이종 이식편과 이종-자가 이식편 모두 대조군 보다 두꺼워져 있었다. 두 이식편 모두 24시간 후부터 섬유아세포의 증식이 관찰되었고, 1개월 후 세포의 개형(remodeling)과정을 볼 수 있었고, 3개월 후 세포 기능을 수행하였고, 6개월 후 대조군보다 세포수가 더 많이 증가하였다. 파종한 내피 세포는 잘 보존되어 있었고, 이종 이식편도 6개월 후에는 내피 세포가 피복 되어 있었다. 걸론: 이종 세포의 제거와 자가 세포의 파종에 가장 적합한 방법은 NaCl-SDS 처리였다 동물 실험에서 이종 이식편과 이종-자가 이식편 모두 6개월 간 지지체의 역할을 수행하면서, 자가 세포의 증식을 가능하게 하였고, 자가 조직으로 발전할 가능성을 보여 주었다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제41권2호
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• pp.170-176
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• 2008

배경: 지금까지 심장 및 혈관 등의 결손을 교정하기 위해 자기 조직이 아닌 다른 보철편의 필요가 늘어나 그에 따른 다양한 대체제가 연구 개발, 이용되고 있다. 본 연구는 새로운 조직의 처리방법을 개발하기 위하여 이미 상용화되고 있는 기존의 이종이식 보철편들과, 여러 가지 조건들에서 제조되는 돼지 심낭의 보철편들이 임상적용 전에 기계적, 물리적 조건들로서 이종이식 보철편의 적절한 두께, 장력 등의 관계와 변화를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 1) 돼지 심낭을 0.625% 혹은 1.5%, 3%의 glutaraldehyde 용액에 고정하여 각각의 장력과 두께를 측정하였다. 2) 아무런 처치하지 않은 돼지 심낭과 사람 심낭, 그리고 상용화되고 있는 기존의 이종이식 보철편들의 장력과 두께를 측정하였다. 3) 0.625% glutaraldehyde 고정 전과 고정 후 80% Ethanol 처리한 군과, sodium dodecylsulfate (SDS) 처리로 무세포화만 시행한 군, 무세포화과정 후에 0.625% glutaraldehyde 고정한 군, 80% ethanol 처리 후 다시 무세포화과정을 한 후 0.625% glutaraldehyde 고정한 군, 무세포화 한 후 다시 ethanol 처리 후 0.625% glutaraldehyde 고정한 군으로 나누어 각각의 장력과 두께를 측정하였다. 결과: 1) 일반적으로 사용 돼지심낭의 두께와 장력과의 상관관계가 있었으며, GA 농도를 올릴수록 두께의 증가와 함께 장력도 커졌으며, 아무런 처리를 하지 않은 돼지 심낭의 경우도 GA 처리한 심낭과 비슷한 두께와 장력을 보여 주었다. 이식편의 두께가 0.1 mm 이상에서 두께-장력간에 유의한 상관관계가 있었다 (상관계수 0.514, 유의확률 <0.001). 2) 기존의 이종이식 보철편 간에는 두께나 장력에서는 차이가 없었다. 3) GA, ethanol, SDS 무세포화 처리효과는 심낭의 두께에 통계적인 차이는 있었지만 그 영향은 크지 않았으며, 이러한 여러 처리과정 중 심낭조직의 손상으로 인한 장력의 손실은 없는 것으로 생각되며, SDS를 사용하여 무세포화 처리만 하고 GA 고정치 않은 심낭의 장력이 가장 작았다. 결론: 이종이식 돼지심낭 보철편의 적절한 두께는 적어도 0.1 mm 이상이어야 사용하기 적절하고 장력에도 유려하며, 여러 조건하의 심낭조직 고정 방법들에 따라 두께나 장력의 확연한 차이를 보이지 않아, GA를 이용한 각종 조직 처리과정 중 조직손상에 의한 구조적, 기계적 손실은 없는 것으로 생각되며, 그러나 먼저 무세포화한 후 24시간 ethanol 처리 후 다시 0.625% glutaraldehyde 고정용액에 추가 2주간 고정한 심낭이 두께와 높은 장력을 보여 주었다.