• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제28권4호
• /
• pp.512-519
• /
• 2007

The purpose of this study is to investigate the potential of a novel tissue engineering approach to regenerate intervertebral disc. In this study, thermosensitive scaffold (chitosan-Pluronic hydrogel) and nanofiber were used to replace the nucleus pulposus (NP) and annulus fibrosus of a degenerated intervertebral disc, leading to an eventual regeneration of the disc using the minimally invasive surgical procedure and organ culture. In preliminary study, disc cells were seeded into the scaffolds and cellular responses were assessed by MTT assay and scanning electron microscopy (SEM). Based on these results, we could know that tissue engineered scaffolds might provide favorable environments for the regeneration of tissues. Organ culture was performed in fresh porcine spinal motion segments with endplates on both sides. These spinal motion segments were classified into three groups: control (Intact), injured NP (Defect), and inserting tissue engineered scaffolds (Insert). The specimens were cultivated for 7 days, subsequently structural stability, cell proliferation and morphological changes were evaluated by the relaxation time, quantity of DNA, GAG and histological examination. In these results, inserting group showed higher relaxation time, reduced decrement of DNA contents, and accumulated GAG amount. Consequently, the tissue engineered scaffolds used in this study seen to be a promising base scaffolds for regenerative intervertebral disc due to its capacity to absorb external dynamic loading and the possible ideal environment provided for disc cell growing.

• 폴리머
• /
• 제39권1호
• /
• pp.144-150
• /
• 2015

젤란검은 천연재료로써 내열성, 내산성, 내효소성 등이 우수하여 용도가 광범위하나 기계적 강도가 약하다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 기계적 성질을 개선하고자 젤란검 스폰지에 PLGA 미립구를 혼합하였다. PLGA 미립구의 다양한 함량의 젤란검 스폰지는 기계적 강도를 알아보고자 압축강도를 측정하였고, MTT 분석, SEM, 생체활성조직학적 평가 및 RT-PCR을 통해 세포의 증식 및 ECM 분비 효과를 확인하였다. 그 결과, PLGA 미립구가 50% 함유된 젤란검 지지체에서 섬유륜세포의 꾸준한 증식과 세포외기질 분비가 우수한 것을 확인할 수 있었다. 이 연구를 통하여 PLGA 미립구가 함유된 젤란검이 디스크조직 재건을 위한 지지체로서 적합함을 알 수 있었으며, 젤란검의 다양한 응용가능성을 제시하였다.

• 폴리머
• /
• 제37권6호
• /
• pp.669-676
• /
• 2013

탈미네랄화된 골분(demineralized bone particle, DBP)은 연골 형성의 유도인자로 사용되기 때문에 조직공학에서 널리 사용되는 생체재료이다. 본 연구에서는 in vivo 환경에서 디스크 재생 효과를 연구하기 위해 DBP를 poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA)에 첨가하여 다공성 지지체를 제조하였다. 디스크의 섬유륜 조직을 반으로 절개한 후, 수핵 조직을 제거하여 디스크 결손을 유발시켰다. 빈 공간에 PLGA, DBP/PLGA 지지체를 이식하여 in vivo 환경에서 조직공학적 디스크 재생을 관찰하였다. 1, 2 및 3개월 후 디스크를 적출하여 글리코스아미노글라이칸(glycosaminoglycan, sGAG) 및 콜라겐 합성 정도를 측정하였으며 조직학적 평가로 H&E, Safranin-O, Alcian blue 염색과 면역조직학적 평가로 제 I형 콜라겐, 제 II형 콜라겐 염색을 수행하였다. 그 결과 DBP/PLGA 지지체에서 sGAG 및 콜라겐 함량이 높은 것을 확인하였으며 추간판 디스크 재생의 가능성을 확인하였다.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
• /
• 제53권4호
• /
• pp.207-212
• /
• 2013

Objective : Recent studies have shown encouraging progress toward the use of autogenic and allogenic mesenchymal stem cells (MSCs) to arrest, or even lead to partial regeneration in, intervertebral disc (IVD) degeneration. However, this technology is still in its infancy, and further development is required. The aim of this study was to analyze whether rat adipose-derived mesenchymal stem cells (ADMSC) can differentiate towards IVD-like cells after treatment with transforming growth factor ${\beta}3$ (TGF-${\beta}3$) in vitro. We also performed quantitative analysis of gene expression for ADMSC only, ADMSCs treated with TGF-${\beta}3$, and co-cultured ADMSCs treated with TGF-${\beta}3$. Methods : ADMSCs were sub-cultured to homogeneity and used in fluorocytometry assays for CD11, CD45, and CD90/Thy1. ADMSCs were differentiated in spheroid culture towards the chondrogenic lineage by the presence of TGF-${\beta}3$, dexamethasone, and ascorbate. We also co-cultured pure ADMSCs and nucleus pulposus cells in 24-well plates, and performed immunohistochemical staining, western blotting, and RT-PCR for quantitative analysis of gene expression. Results : Results of fluorocytometry were positive for CD90/Thy1 and negative for CD11 and CD45. TGF-${\beta}3$-mediated induction of ADMSCs led to the expression of the differentiation markers of intervertebral disc-like cells, such as aggrecan, collagen II, and sox-9. Co-cultured ADMSCs treated with TGF-${\beta}3$ showed higher expression of differentiation markers and greater extracellular matrix production compared with ADMSCs treated with TGF-${\beta}3$ alone. Conclusion : ADMSC treated with TGF-${\beta}3$ may be an attractive source for regeneration therapy in degenerative IVD. These findings may also help elucidate the pathologic mechanism of MSC therapy in the degeneration of IVD in vivo.

• 폴리머
• /
• 제32권6호
• /
• pp.516-522
• /
• 2008

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.

• 폴리머
• /
• 제32권1호
• /
• pp.26-30
• /
• 2008

추간판 디스크의 섬유륜(AF)조직 재생에 적합한 다양한 담체를 평가하기 위해 천연재료인 소장점막하조직(SIS)과 탈미네랄화된 골분(DBP)을 폴리(락타이드-글리콜라이드) 공중합체(PLGA)와 혼합하여 담체(PLGA/SIS, PLGA/DBP, PLGA/SIS/DBP)를 제조하였으며, PLGA담체, PGA 메쉬, SIS 스폰지와 비교하였다. 제조된 담체의 압축강도 및 AF 세포를 담체에 파종하여 콜라겐 양과 DNA량을 측정하였으며, 이를 누드마우스 피하에 이식 후 적출하여 육안관찰과 조직학적인 평가를 수행하였다. 압축강도 측정에서 PLGA와 유사하게 PLGA/SIS, PLGA/DBP 에서도 충분한 강도를 나타내었다. DNA 증가량에 따른 콜라겐 양은 PLGA/SIS 에서 가장 높게 나타났고, 면역화학 염색을 통해 PLGA/SIS, PLGA/SIS/DBP 에서 글라이코스아미노글라이칸과 콜라겐 발현량이 높음을 확인하였다.

• 폴리머
• /
• 제32권2호
• /
• pp.109-115
• /
• 2008

탈미네랄화된 골분(DBP)은 사이토카인과 같은 다양한 생리활성분자를 가지기 때문에 조직공학분야에서 널리 사용되는 생체재료이다. 본 연구에서는 DBP를 함유한 2차원적 DBP/PLGA 필름이 추간판디스크 세포의 부착, 증식 및 표현형유지에 미치는 영향에 대해 연구하였다. DBP 함량에 따른 DBP/PLGA 필름은 용매증발법으로 제조하였으며 제조된 PLGA 및 DBF/PLGA 필름은 시차주사현미경을 통해 표면을 분석하였다. PLCA 필름은 매끄러운 표면을 가지며, DBF의 함량이 증가할수록 DBP/PLGA 필름의 표면은 거침도가 증가하는 것을 확인하였다. 섬유륜(AF) 및 수핵(NP)세포를 PLGA 및 DBP/PLCA 필름 표면에 파종하여 배양한 후, 세포의 계수 및 SEM 관찰을 통하여 이들의 부착과 증식을 평가하였다. 세포 계수와 SEM 관찰 결과, DBP의 함량이 10 및 20%인 DBP/PLGA 필름에서 높은 초기부착도 및 증식률을 보였다. 세포 계수 결과를 바탕으로 RT-PCR을 통하여 DBF 10%와 20%의 DBP/PLGA 필름에서의 디스크 세포의 특이적 유전자 발현확인 결과, DBF의 함량이 20%인 DBP/PLCA 필름에서 세포의 표현형이 유지되며 지속적인 세포외기질이 발현될 것으로 예상되었다. 따라서 적절한 천연재료의 함량이 세포의 부착과 증식에 더욱 적합하며 이는 조직공학적 디스크 재생의 기초 자료로 사용될 것으로 사료된다.