KR101318393B1

KR101318393B1 - 세포배양지지체의 제조장치 및 세포배양지지체의 제조방법

Info

Publication number: KR101318393B1
Application number: KR1020110058035A
Authority: KR
Inventors: 박수아; 김완두; 이준희
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2013-10-15
Anticipated expiration: 2031-06-15
Also published as: KR20120138507A

Abstract

본 기재의 세포배양지지체 제조 장치는 서로 구획된 영역을 갖는 제1 플로터노즐과 제2 플로터노즐을 포함하는 플로터; 상기 제1 플로터노즐과 제1 공급관을 통해 연결되며, 약물이 저장되는 약물저장부; 상기 제2 플로터노즐과 제2 공급관을 통해 연결되며, 생체중합체 용액이 저장되는 용액저장부; 및 원통 형태로 형성되어 상기 제1 플로터노즐을 통해 분사되는 약물과 상기 제2 플로터노즐을 통해 분사되는 생체중합체 용액이 수집되도록 상기 플로터의 하부에 구비되는 원통형 수집부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

세포배양지지체의 제조장치 및 세포배양지지체의 제조방법 {APPARATUS AND METHOD FOR FABRICATION OF CELL CULTURE SCAFFOLD}

본 발명은 세포배양 지지체 제조 장치, 상기 장치를 이용하는 세포배양지지체 제조방법에 관한 것이다.

생체 조직공학(Tissue Engineering)이란 환자의 몸에서 필요한 조직을 채취하고 그 조직편으로부터 세포를 분리한 다음 분리된 세포를 배양을 통하여 필요한 양만큼 증식시키고 다공성을 가지는 생분해성 고분자 지지체에 심어 일정기간 체외 배양한 뒤 하이브리드형 세포배양지지체(scaffold)를 다시 인체 내에 이식하는 것이다.

이식 후 세포들은 대부분의 조직이나 장기의 경우 신생 혈관이 형성될 때까지는 체액의 확산에 의해 산소와 영양분을 공급받다가 인체 내의 혈관이 들어와 혈액의 공급이 이루어지면 세포들이 증식 분화하여 새로운 조직 및 장기를 형성하고 고분자 지지체는 그동안 분해되어 사라지는 기법을 응용하는 것이다.

따라서 이러한 조직공학 연구를 위해서는 우선 생체 조직과 유사한 생분해성 고분자 세포배양지지체를 제조하는 일이 중요하다.

인체 조직의 재생을 위해 사용되는 지지체의 재료의 주된 요건은 조직세포가 재료 표면에 유착하여 3차원적 구조를 가진 조직을 형성할 수 있도록 기질 또는 지지체의 역할을 충분히 할 수 있는 기계적 강도를 가져야 하고, 이식된 세포와 숙주 세포 사이에 위치하는 중간 장벽으로서의 역할도 해야 하는데 이를 위해서는 이식 후 혈액 응고나 염증반응이 일어나지 않는 무독성의 생체적합성이 있어야 한다.

또한 이식된 세포가 새로운 체내 조직으로서 기능과 역할을 하게 되면 원하는 시간 안에 생체 내에서 완전히 분해되어 사라질 수 있는 생분해성을 지녀야 한다.

본 발명의 일 측면은 원통형 수집부를 이용함으로써 종래 장치로는 제조가 어려웠던 원통형을 포함하는 더욱 다양한 형태의 세포배양지지체를 제조할 수 있으며, 특히, 혈관, 신경도관, 또는 기관 등에 용이하게 이용할 수 있는 세포배양지지체 제조 장치 및 상기 장치를 이용하여 제조된 세포배양지지체를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 일 측면은 세포배양지지체를 용이하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 세포배양지지체 사이에 집적되는 나노섬유를 단일기기를 이용하여 용이하게 구현할 수 있으며, 플로터(plotter) 및 전기방사수단을 동시에 이송하도록 함으로써 제작 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 나노급의 세포배양지지체를 형성하여 세포 증식 효율을 향상시킬 수 있는 세포배양지지체 제조 장치 및 상기 장치를 이용하여 제조된 세포배양지지체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 측면은 세포배양 지지체의 제조 시 약물을 함께 공급하여 제조하는 세포배양 지지체의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 일 측면은 세포배양 지지체의 제조 시 약물을 함께 공급하여 제조할 수 있는 플로터 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 세포배양지지체 제조 장치는 서로 구획된 영역을 갖는 제1 플로터노즐과 제2 플로터노즐을 포함하는 플로터; 상기 제1 플로터노즐과 제1 공급관을 통해 연결되며, 약물이 저장되는 약물저장부; 상기 제2 플로터노즐과 제2 공급관을 통해 연결되며, 생체중합체 용액이 저장되는 용액저장부; 및 원통 형태로 형성되어 상기 제1 플로터노즐을 통해 분사되는 약물과 상기 제2 플로터노즐을 통해 분사되는 생체중합체 용액이 수집되도록 상기 플로터의 하부에 구비되는 원통형 수집부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세포배양지지체 제조 장치는 상기 플로터를 x-y-z축 방향으로 이동하여 분사 위치를 조절하는 분사위치조절부; 상기 원통형 수집부가 회전되는 속도를 조절하여 용액이 수집되는 위치를 조절하는 수집위치조절부; 및 상기 분사위치조절부와 수집위치조절부를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 분사위치조절부는 상기 플로터를 지지하되, 상기 플로터를 z축 방향으로 이동되도록 하는 z축 가이드레일이 형성된 지지브라켓; 상기 지지브라켓을 각각 x축 및 y축으로 이동되도록 하는 x축 가이드레일 및 y축 가이드레일을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 수집위치조절부는 상기 원통형 수집부를 고정하는 고정축 및 상기 고정축을 회전하는 구동수단을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 원통형 수집부는 양단부에 중심축 방향으로 상기 고정축이 삽입되는 중공부가 형성되어 상기 고정축에 탈착 가능한 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 고정축은 외주면의 일부 영역이 돌출되어 상기 원통형 수집부의 위치를 고정하는 위치고정 돌출부가 형성되고, 상기 중공부는 상기 위치고정 돌출부가 삽입될 수 있도록 상기 중공부의 중공된 영역이 확장 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 용액저장부를 제1 용액저장부라고 할 때, 상기 세포배양지지체 제조장치는 생체중합체 용액이 저장되는 제2 용액저장부, 상기 제2 용액저장부로부터 공급되는 용액을 분사하는 전기방사노즐, 및 상기 전기방사노즐과 상기 원통형 수집부에 전압을 인가하는 전압발생부를 포함하는 전기방사수단을 더 포함하고, 상기 전기방사수단을 이용하여 상기 플로터을 통해 형성된 세포배양지지체 사이에 나노 섬유를 방사하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 전기방사수단은 상기 지지브라켓에 고정되어 상기 분사위치조절부에 의해 분사 위치가 조절되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 플로터노즐은 상기 제1 플로터노즐의 외측을 길이방향으로 감싸며 환상 도관 형상으로 이루어질 수 있다.

나아가 상기 제1 플로터노즐과 제3 공급관을 통해 연결되는 첨가물저장부를 더 포함할 수 있다.

한편, 다른 실시예에 따른 세포배양지지체 제조장치는, 서로 구획된 영역을 갖는 제1 플로터노즐과 제2 플로터노즐을 포함하는 플로터; 상기 제1 플로터노즐과 제1 공급관을 통해 연결되며 약물을 저장하는 약물저장부; 및 상기 제2 플로터노즐과 제2 공급관을 통해 연결되며 생체중합체 용액을 저장하는 용액저장부를 포함한다.

상기 제1 플로터노즐과 제3 공급관을 통해 연결되는 첨가물저장부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 세포배양지지체 제조장치는, 저판과 상기 저판 양측단에 각각 상호 이격되어 돌출 형성되는 일자형의 y축 가이드레일 지지대를 구비하며, 상기 y축 가이드레일 지지대 사이에 수집테이블이 설치되는 베이스프레임; 상기 y축 가이드레일 지지대에 각각 설치되는 y축 가이드레일; x축 가이드레일이 설치되며 상기 y축 가이드레일에 탑재되어 y축 방향으로 이송되는 x축 가이드레일 지지대; 상기 x축 가이드레일에 탑재되어 x축 방향으로 이송되는 지지브라켓; 상기 지지브라켓에 고정 설치되며, z축 가이드레일이 설치되는 z축 가이드레일 지지대; 및 상기 z축 가이드레일에 탑재되어 z축 방향으로 이송되며, 상기 약물저장부, 용액저장부 및 플로터가 고정 설치되는 z축 이송 브라켓을 포함할 수 있다.

상기 z축 이송 브라켓에 고정되는 첨가물저장부를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 세포배양지지체는 상술한 바와 같은 세포배양지지체 제조 장치를 이용하여 제조되며, 상기 세포배양지지체는 혈관, 신경도관, 또는 기관(trachea)용으로 이용될 수 있으며, 스탠트(stent)로 이용될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 세포배양 지지체의 제조방법은 세포성장을 촉진하는 약물을 약물저장부에 공급하고, 지지체로 사용되는 생체중합체 용액을 용액저장부에 공급한 후 상기 용액저장부에 기공을 생성시키는 수용성 또는 생분해성 물질을 공급하는 단계; 상기 약물을 제1 공급관을 통해 제1 플로터노즐로 유입시키고 생체중합체 용액 및 수용성 또는 생분해성 물질을 제2 공급관을 통해 제2 플로터노즐로 유입시킨 후 플로터를 이용하여 플로팅하는 단계; 및 상기 플로터의 하부에 구비된 원통형 수집부를 회전시키며 상기 플로팅되는 생체중합체 용액을 수집하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 세포배양 지지체의 제조방법은 세포성장을 촉진하는 약물을 약물저장부에 공급하는 단계; 지지체로 사용되는 생체중합체 용액을 용액저장부에 공급하는 단계; 기공을 생성시키는 수용성 또는 생분해성 물질을 첨가물저장부에 공급하는 단계; 상기 약물을 제1 공급관을 통해 제1 플로터노즐로 유입시키고 생체중합체 용액을 제2 공급관을 통해 제2 플로터노즐로 유입시키고, 수용성 또는 생분해성 물질을 제3 공급관을 통해 제3 플로터노즐로 유입시킨 후 플로터를 이용하여 플로팅하는 단계; 및 상기 플로터의 하부에 구비된 원통형 수집부를 회전시키며 상기 플로팅되는 생체중합체 용액을 수집하는 단계를 포함한다.

상기 약물은 성장인자(growth factor), 사이토카인(cytokine), 항생제 또는 항균제인 것을 특징으로 한다.

상기 성장인자는 골형성단백질(BMP), 세포증식억제 인자(TGF-β), 인슐린 유사 성장인자(IGF), 섬유아세포 성장인자(FGF), 혈소판 유래 성장인자(PDGF), 상피세포 성장인자(KGF) 또는 표피 성장인자(EGF)인 것을 특징으로 한다.

상기 사이토카인은 인터루킨-2, 인터페론-α(IFN-α) 또는 인터페론-β(IFN-β)인 것을 특징으로 한다.

상기 항생제는 페니실린, 스트렙토마이신, 카나마이신, 네오마이신, 바시트라신, 젠타마이신 및 반코마이신으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 항균제는 암포테리신-비, 니스타틴 또는 폴리믹신인 것을 특징으로 한다.

상기 생체중합체 용액은 폴리카프로락톤, 폴리락타이드, 폴리글리콜리드, 폴리다이옥사논으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 수용성 물질은 염류용액(salt solution), 수크로즈(sucrose), 폴리에틸렌옥사이드(PEO) 또는 폴리비닐알콜(PVA)인 것을 특징으로 한다.

상기 생분해성 물질은 폴리글리콜산(polyglycolic acid), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리락틴산(polylactic acid) 또는 폴리다이옥사논(polydioxanone)인 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 세포배양지지체 제조 장치 및 상기 장치를 이용하여 제조된 세포배양지지체는 원통형 수집부를 이용함으로써 종래 장치로는 제조가 어려웠던 원통형, 반원형 등과 같은 다양한 형태의 세포배양지지체를 제조할 수 있으며, 특히, 혈관, 신경도관, 또는 기관 등과 같은 원통형태의 모든 인체 조직 및 스탠트와 같은 의학용 물품에 용이하게 이용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 세포배양지지체 제조 장치 및 상기 장치를 이용하여 제조된 세포배양지지체는 생분해성 물질이 용해 또는 용융된 용액을 분사하는 플로터를 이용하여 세포배양지지체를 용이하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 부가적으로 생체중합체 용액을 전기 방사하는 전기방사수단이 하나의 장치에 형성되고, 동시에 이송되도록 함으로써 나노급의 세포배양지지체를 형성할 수 있으며, 제작 시간을 단축하여 제조 효율을 높일 수 있고, 세포증식 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 세포배양 지지체의 제조방법은 플로터 장치를 이용하여 약물과 합성고분자로 이루어진 세포배양 지지체를 한번에 제조할 수 있으며, 수용성 또는 생분해성 물질을 첨가하여 세포에 약물을 공급할 수 있고, 약물 방출을 조절할 수 있으므로, 세포배양 지지체 제조에 유용하게 사용할 수 있다.

도 1은 세포배양지지체 제조 장치의 기본적인 구동개념을 설명하기 위하여 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 세포배양지지체 제조장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 세포배양지지체 제조장치를 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 세포배양지지체 제조 장치의 작동을 설명하는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 세포배양지지체 제조 장치의 제2 위치조절부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 세포배양지지체 제조 장치에 적용될 수 있는 고정축의 다양한 변형예들을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 세포배양지지체 제조 장치에 의해 제조된 세포배양지지체 다양한 형태를 설명한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 세포배양 지지체의 제조 장치를 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 세포배양 지지체의 제조 장치의 이중 분사노즐을 나타낸 모식도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 세포배양 지지체의 제조 장치를 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 세포배양 지지체의 제조 장치의 이중 분사노즐을 나타낸 모식도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 세포배양지지체의 제조장치를 도시한 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 세포배양 지지체에서 발생하는 약물 방출을 나타낸 모식도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다. 하지만, 본 발명은 이러한 실시예들에 한정되지 않고 다양한 다른 방법으로 구현될 수 있다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서, 본 발명과 관계 없는 부분에 대하여는 그 설명을 생략하고, 본 명세서 및 도면에서 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 붙인다.

도 1은 세포배양지지체 제조장치의 기본적인 구동개념을 설명하기 위하여 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시한 세포배양지지체 제조 장치는 하부에 노즐(20)이 형성되고, 내부에 세포배양지지체(70)를 형성하는 재료가 내장되는 카트리지(10), 상기 카트리지(10) 내부의 세포배양지지체(70) 형성 재료를 일정 온도로 유지하기 위한 온도조절수단(30), 상기 카트리지(10)를 상ㆍ하ㆍ좌ㆍ우 방향으로 이동시키는 이송수단(40), 상기 카트리지(10)에 내장된 세포배양지지체(70) 형성 재료가 분사되도록 상기 카트리지(10) 내부로 압력을 가하는 가압수단(50), 및 상기 노즐(20)을 통해 분사된 세포배양지지체(70) 형성 재료를 수집하는 수집부(60)를 포함하여 형성된다.

이러한 세포배양지지체(70)는 상기 이송수단(40)을 통해 세포배양지지체 형성 재료의 분사 위치를 조절함으로써 특정 구조를 갖는 세포배양지지체(70)를 형성하게 된다.

도 2 내지 도 4는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 세포배양지지체 제조 장치(700)의 사시도, 측면도, 및 작동을 설명하는 개략도이다.

본 실시예의 세포배양지지체 제조 장치(700)는 플로터(100), 및 원통형 수집부(300)를 포함하여 형성된다.

상기 플로터(100)는 세포배양지지체를 형성하는 생체중합체 용액을 분사하는 수단으로서, 생분해성 물질이 용해 또는 용융된 생체중합체 용액이 저장되는 제1 용액저장부(110) 및 상기 제1 용액저장부(110)로부터 공급받은 용액을 분사하는 플로터 노즐(120)을 포함하여 형성된다.

상기 원통형 수집부(300)는 상기 플로터 노즐(120)로부터 분사된 용액을 수집하여 세포배양지지체가 형성되도록 상기 플로터(100)의 하측에 구비된다.

상기 플로터(100)는 이동될 수 있는 바, 본 실시예에서 상기 원통형 수집부(300)가 플로터(100)의 하측에 구비된다는 것은 높이방향(도 2의 z축 방향)으로 상기 원통형 수집부(300)가 플로터(100)보다 아래쪽에 위치된다는 의미이다.

본 실시예의 세포배양지지체 제조 장치(700)는 세포배양지지체를 형성하기 위한 수집부(300)가 원통 형태로 형성됨으로써 기존의 장치로는 제조가 어려웠던 원통형 세포배양지지체를 형성할 수 있으며, 반원형을 포함하여 더욱 다양한 형태의 세포배양지지체를 제조할 수 있는 장점이 있다.

상기 원통형 수집부(300)는 세포배양지지체를 형성하기 위한 기본틀로서, 스테인레스 스틸과 같은 금속재 또는 합성수지재로 이루어 질 수 있다.

다른 실시예로, 상기 원통형 수집부(300)는, 상기 세포배양지지체의 형성 후, 이를 쉽게 분리할 수 있도록 제거가 용이한 재질로 형성될 수 있다. 더욱 상세하게, 상기 원통형 수집부(300)는 형태의 변형 또는 절단이 용이한 재질이 이용되거나, 특정 용매에 용해될 수 있는 재질이 이용될 수 있으며, 이 외에도, 본 발명의 세포배양지지체 제조 장치(700)는 상기 세포배양지지체가 형성되도록 특정 형태를 가지면서도 제거가 용이한 다양한 재질이 이용될 수 있다.

본 실시예의 세포배양지지체 제조 장치(700)를 통해 제조 가능한 세포배양지지체의 형태는 아래에서 다시 설명한다.

본 실시예의 세포배양지지체 제조 장치(700)는 부가적으로 전기방사수단(200)이 더 구비될 수 있는데, 상기 전기방사수단(200)은 상기 플로터(100)를 통해 용액을 분사하여 형성된 세포배양지지체의 기본틀 사이 및 그 표면에 섬유사 형태의 나노섬유를 방사하는 수단이다.

더욱 상세하게 상기 전기방사수단(200)은 생체중합체 용액이 저장되는 제2 용액저장부(210), 상기 제2 용액저장부(210)로부터 공급되는 용액을 분사하는 전기방사 노즐(220), 및 상기 전기방사 노즐(220)과 원통형 수집부(300)에 전압을 인가하는 전압발생부(230)를 포함한다.(도 3 참조)

이 때, 상기 플로터(100) 및 전기방사수단(200)은 이동에 의해 특정 형태를 갖는 세포배양지지체를 형성해야 하는 바, 본 발명의 세포배양지지체 제조장치(700)는 상기 플로터(100) 및 전기방사수단(200)을 x-y-z축 방향으로 이동하여 분사위치를 조절하는 분사위치조절부(400)가 형성된다.

상기 분사위치조절부(400)는 상기 플로터(100) 및 전기방사수단(200)을 x-y-z축 방향으로 이동하기 위한 수단으로서, 상기 플로터(100) 및 전기방사수단(200)은 연속적으로 방사가 되는 수단이므로, 하나의 지지브라켓(410)에 설치되도록 할 수 있다.

즉, 상기 분사위치조절부(400)는 지지브라켓(410)에 상기 플로터(100) 및 전기방사수단(200)이 고정되며, 각각 z축 방향으로 이동되도록 z축 가이드레일(413)이 형성된다.

또한, 상기 분사위치조절부(400)는 상기 지지브라켓(410)을 x축과 y축으로 이동되도록 x축 가이드레일(411)과 y축 가이드레일(412)을 포함하여 형성되며, 이 때, 상기 x축 가이드레일(411)과 y축 가이드레일(412)은 상기 지지브라켓(410)을 용이하게 위치 조절할 수 있도록 하나의 가이드레일의 상측에 지지브라켓(410)이 고정되고, 상기 지지브라켓(410)이 고정된 가이드레일이 다른 가이드레일을 따라 이동되도록 함으로써 수평방향으로의 이동이 보다 효율적으로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

도 3에서, 상기 지지브라켓(410)의 우측에 플로터(100)가 구비되고, 상기 지지브라켓(410)의 좌측에 전기방사수단(200)이 구비되며, 상기 지지브라켓(410)이 x축 가이드레일(411)에 고정되어 이동되고, 상기 x축 가이드레일(411)이 상기 y축 가이드레일(412)에 고정된 형태를 도시하였으나, 각 구성은 필요에 따라 다양하게 변형 실시될 수 있다.

아울러, 상기 지지브라켓(410)이 x축 가이드레일(411)에 고정되는 경우에 회전에 의해 분사하는 수단(플로터(100) 또는 전기방사수단(200))을 빠르게 결정할 수 있도록 회전수단(414)이 형성될 수 있다.

즉, 본 실시예의 세포배양지지체 제조장치(700)는 상기 플로터(100)를 통해 생체중합체 용액을 분사한 후, 상기 회전수단(414)을 이용하여 상기 전기방사수단(200)을 상기 플로터(100)의 위치로 180° 회전되도록 하거나, 상기 지지브라켓(410) 자체를 도면에서 y축 방향으로 이동되도록 하는 방법을 이용하여 생분해성 물질 및 나노 섬유로 이루어진 세포배양지지체를 용이하게 형성할 수 있는 장점이 있다.

도면에서 상기 지지브라켓(410)의 일측에 상기 플로터(100)가 형성되고, 그 반대편인 타측에 상기 전기방사수단(200)이 함께 형성된 예를 도시하였으나, 본 발명의 세포배양지지체 제조 장치(700)는 상기 전기방사수단(200)이 필수적인 구성 아닌 플로터(100) 및 원통형 수집부(300)의 구성에 부가될 수 있는 구성으로서, 상기 전기방사수단(200)이 형성되지 않은 형태 역시 본 발명의 권리범위라 할 수 있다.

본 실시예의 세포배양지지체 제조 장치(700)는 원통형 수집부(300)의 회전 속도를 조절하는 수집위치조절부(500)가 형성된다.

상기 수집위치조절부(500)는 상기 원통형 수집부(300)의 회전 속도를 조절함으로써 상기 플로터(100)의 플로터 노즐(120) 및 전기방사수단(200)의 전기방사 노즐(220)을 통해 방사되는 용액이 수집되는 위치를 결정하는 수단이다.

상기 수집위치조절부(500)는 원통형 수집부(300)를 고정하는 고정축(510) 및 상기 고정축(510)을 회전시키는 구동수단(520)을 포함하여 형성될 수 있다.

상기 구동수단(520)은 상기 원통형 수집부(300)를 고정하는 양측의 고정축(510)에 모두 연결될 수도 있고, 일측의 고정축(510)에만 연결되도록 할 수도 있다.

상기 구동수단(520)은 상기 고정축(510)을 회전하여 상기 원통형 수집부(300)를 회전하도록 하는 수단으로서, 필요에 따라 일방향 및 양방향으로 회전 가능한 수단이 이용되도록 한다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 세포배양지지체 제조 장치의 수집위치조절부를 나타낸 분해 사시도이다.

상기 원통형 수집부(300)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 수집위치조절부(500)의 고정축(510)에 탈착 가능하도록 양단부에 중심축 방향으로 상기 고정축(510)이 삽입되는 중공부(301)가 형성되도록 한다.

상기 원통형 수집부(300)는 상기 플로터(100) 및 전기방사수단(200)을 통해 형성된 세포배양지지체를 수거해야 하며, 제조해야 하는 세포배양지지체의 직경에 따라 다양한 원통형 수집부(300)가 이용될 수 있으므로, 상기 고정축(510)에 탈착되도록 형성된다.

이에 따라, 상기 원통형 수집부(300)는 동일한 크기 및 형상의 중공부(301)가 형성되되, 서로 다른 직경을 갖는 복수개 마련되어, 제조하는 상기 세포배양지지체의 내경에 따라 선별 사용되도록 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 세포배양지지체 제조 장치에 적용될 수 있는 고정축의 다양한 변형예들을 나타낸 사시도이다. 상기 고정축(510) 및 이에 대응되는 중공부(301)의 형태는 다양하게 형성될 수 있는데, 도 6은 그 변형예들로서, 고정축(510)의 형태를 도시하였다.

도 6의 (a)는 원통형 고정축(510)을 나타내었고, 도 6의 (b)는 톱니형 고정축(510)으로서, 고정축(510)이 공회전되는 것을 방지하도록 한 예를 나타내었다.

도 6의 (c) 및 도 6의 (d)는 도 6의 (a)에 도시한 원통형 고정축(510)에 위치고정 돌출부(511)가 형성된 예를 도시한 것으로서, 도 6의 (c)는 하나의 위치고정 돌출부(511)가, 도 6의 (d)는 두 개의 위치고정 돌출부(511)가 양측에 형성된 예를 도시하였다.

상기 위치고정 돌출부(511)는 상기 원통형 수집부(300)와 체결되는 위치가 정해지도록 함으로써 상기 원통형 수집부(300)의 위치를 고정시키며, 이 때, 상기 중공부(301)는 고정축(510)의 형태에 대응되도록 형성된다.

본 실시예의 세포배양지지체 제조 장치(700)는 상기 분사위치조절부(400), 및 수집위치조절부(500)를 제어하여 다양한 형태의 세포배양지지체를 제조할 수 있으며, 이는 컨트롤러에 의해 제어된다.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 세포배양지지체 제조 장치(700)에 의해 제조된 세포배양지지체(S)의 다양한 형태를 도시한 도면이다.

도 7의 (a)은 상기 플로터 노즐(120)을 통해 세포배양지지체 형성재료인 생체중합체 용액을 분사하면서 상기 수집위치조절부(500)를 이용하여 360° 회전한 후, 분사를 정지하고 x축 가이드레일(411)을 따라 상기 지지브라켓(410)을 움직여 플로터 노즐(120)의 위치를 이동하며, 다시 상기 수집위치조절부(500)를 회전하면서 분사하는 과정을 반복하여 링형태로 형성된 예를 도시하였다.

상기 도 7의 (b)는 상기 플로터 노즐(120)을 통해 세포배양지지체 형성재료인 생체중합체 용액을 분사하면서, 상기 수집위치조절부(500)를 이용하여 회전함과 동시에 x축 가이드레일(411)을 따라 상기 지지브라켓(410)을 움직여 플로터 노즐(120)의 위치를 이동하여 나선 형태로 형성된 예를 도시하였다.

도 7의 (c)는 상기 플로터 노즐(120)을 통해 생체중합체 용액을 분사하면서 x축 가이드레일(411)을 따라 상기 지지브라켓(410)을 움직여 플로터 노즐(120)의 위치를 이동하고, 상기 수집위치조절부(500)를 이용하여 일정 각도 회전하며, 다시 x축 가이드레일(411)을 따라 상기 지지브라켓(410)을 반대방향으로 움직여 플로터 노즐(120)의 위치를 반대방향으로 이동한 후, 다시 일정 각도 회전하는 과정을 반복하여 연속적인 형태를 형성된 예를 도시하였다.

상기 도 7의 (c)에서 상기 수집위치조절부(500)의 회전 시, 분사를 멈출 경우에는 상기 원통형 수집부(300)의 길이 방향으로만 불연속적으로 형성된 형태를 제조할 수 있다.

도 7의 (d)는 상기 수집위치조절부(500)가 일정 각도만큼만 정회전 및 역회전을 하면서 x축 가이드레일(411)을 따라 상기 지지브라켓(410)을 움직여 플로터 노즐(120)의 위치를 이동하여 지그재그 형태로 형성된 예를 도시하였다.

본 실시예의 세포배양지지체 제조 장치(700)는 상기 도 7의 (a) 내지 (d)에 도시한 형태 외에도 상기 컨트롤러를 통해 상기 분사위치조절부(400) 및 수집위치조절부(500)를 조절하여 더욱 다양한 형태의 세포배양지지체(S)를 형성할 수 있으며, 상기 형태들이 혼합된 형태 역시 제조 가능하다.

본 실시예의 세포배양지지체(S)는 상술한 바와 같은 특징을 가지는 세포배양지지체 제조 장치(700)에 의해 제조되며, 혈관, 신경도관, 및 기관(trachea)용을 포함하는 원통형태의 모든 인체 조직에 이용될 수 있다. 아울러, 본 실시예의 세포배양지지체(S)는 상술한 인체 조직뿐만 아니라 다양한 의학용 물품으로 이용가능하다. 특히, 본 실시예의 세포배양지지체(S)는 좁아진 혈관 등을 넓히는데 사용되는 원통형 그물망 형태의 스탠트로서 이용가능하다.

본 실시예의 세포배양지지체(S)에서 원통형태란, 일측에서 보았을 때, 완벽한 원형을 형성하는 형태뿐만 아니라 원통형 수집부(300)를 이용하여 원통형태의 일정 영역만을 갖는 세포배양지지체(S)를 모두 포함한다.

본 실시예의 세포배양지지체(S)는 생분해성 물질이 용해 또는 용융된 생체중합체 용액을 분사하는 플로터(100)를 이용하여 세포배양지지체(S)를 용이하게 형성할 수 있으며, 부가적으로 생체중합체 용액을 전기 방사하는 전기방사수단(200)이 하나의 장치에 형성되고, 동시에 이송되도록 함으로써 나노급의 세포배양지지체(S)를 형성할 수 있으며, 제작 시간을 단축하여 제조 효율을 높일 수 있고, 세포 증식 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 세포배양 지지체의 제조 장치를 나타낸 사시도이고, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 세포배양 지지체의 제조 장치의 이중 분사노즐을 나타낸 모식도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예의 세포배양지지체 제조장치(800)는 베이스프레임(450)을 포함하고, 베이스프레임(450)은 저판(451)과 y축 가이드레일 지지대(460)를 포함한다. 상기 y축 가이드레일 지지대(460)는 일자형의 블록 형상일 수 있는데, 상기 저판(451) 양측단에 각각 상호 이격되어 상부로 돌출 형성된다. 상기 y축 가이드레일 지지대(460)에는 각각 y축 가이드레일(461)이 설치된다.

상기 y축 가이드레일(461)에는 x축 가이드레일 지지대(470)가 y축 방향으로 이송 가능하도록 탑재된다. 이 경우, 상기 x축 가이드레일 지지대(470)의 일측단은 일측 y축 가이드레일(461)에 탑재되고, 상기 x축 가이드레일 지지대(470)의 타측단은 타측 y축 가이드레일(461)에 탑재될 수 있다. 한편, 상기 x축 가이드레일 지지대(470)의 상면에는 x축 가이드레일(471)이 설치된다.

상기 x축 가이드레일(471)에는 지지브라켓(480)이 x축 방향으로 이송 가능하도록 탑재된다. 상기 지지브라켓(480)은 z축 방향으로 세워지는 수직판을 포함한다. 상기 지지브라켓(480)에는 z축 가이드레일 지지대(490)가 설치된다. 상기 z축 가이드레일 지지대(490)는 상기 지지브라켓(480)의 수직판에 고정 설치된다.

한편, 상기 z축 가이드레일 지지대(490)에는 z축 가이드레일(491)이 설치된다. 상기 z축 가이드레일(491)에는 z축 방향으로 이송 가능하도록 z축 이송 브라켓(495)이 탑재된다. 상기 z축 이송 브라켓(495)의 외측면에는 약물저장부(610) 및 용액저장부(620)가 고정 설치된다.

상기 약물저장부(610)는 약물이 저장되는 탱크이고, 상기 용액저장부(620)는 세포배양지지체를 형성하는 생체중합체 용액이 저장되는 탱크이다. 상기 용액저장부(620)에는 추가적으로 세포배양 지지체에 기공(pore)을 형성하는 수용성 또는 생분해성 물질이 첨가될 수 있다.

상기 세포배양지지체 제조장치(800)는 약물저장부(610)에 연결되는 제1 공급관(611)과 상기 용액저장부(620)에 연결되는 제2 공급관(621)을 포함하고, 약물이 공급되는 상기 제1 공급관(611)의 타측단은 제1 플로터노즐(601)로 연결되고, 합성고분자가 공급되는 상기 제2 공급관(621)은 제2 플로터노즐(602)과 연결된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 이중 분사노즐 구조의 플로터(600)는 제1 플로터노즐(601)과 제2 플로터노즐(602)로 이루어지고, 제2 플로터노즐(602)은 제1 플로터노즐(601)의 외측을 길이방향으로 감싸며 환상 도관으로 형성된다.

상기 y축 가이드레일 지지대(460) 사이에는 수집테이블(650)이 설치된다. 수집테이블(650)은 플로터(600)를 통하여 분사된 약물과 합성고분자 및, 수용성 또는 생분해성 물질이 플로팅(plotting)되는 테이블이다.

상기 수집테이블(650)은 보조 가이드레일(653)에 y축 방향으로 이송 가능하도록 탑재될 수 있다. 이 경우, 보조 가이드레일(653)의 일측단은 일측 y축 가이드레일 지지대(460)에 연결되고, 보조 가이드레일(653)의 타측단은 타측 y축 가이드레일 지지대(460)에 연결될 수 있다.

세포배양 지지체는 상기 세포배양지지체 제조장치(800)를 이용하여 제조할 수 있으며, 먼저 약물을 약물저장부(610)에 공급하고, 세포배양 지지체를 형성하는 합성고분자를 용액저장부(620)에 공급하며, 기공을 형성하는 수용성 또는 생분해성 물질을 용액저장부(620)에 첨가한다. 상기 약물은 제1 공급관(611)을 통해 제1 플로터노즐(630)로 유입시키고, 상기 합성고분자와, 수용성 또는 생분해성 물질은 제 2 공급관(621)을 통해 제2 플로터노즐(640)로 유입시킨 후 세포배양지지체 제조장치(800)를 이용하여 플로팅하여 세포배양 지지체를 제조할 수 있다.

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 세포배양 지지체의 제조장치(900)를 나타낸 사시도이고, 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 세포배양 지지체 제조장치(900)의 이중 분사노즐을 나타낸 모식도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 z축 이송 브라켓(495)의 외측면에는 약물저장부(610), 용액저장부(620) 및 첨가물저장부(630)가 고정 설치된다.

상기 약물저장부(610)는 약물이 저장되는 탱크이고, 상기 용액저장부(620)는 세포배양 지지체를 형성하는 합성고분자 용액이 저장되는 탱크이고, 첨가물저장부(630)는 세포배양 지지체에 기공(pore)을 형성하는 수용성 또는 생분해성 물질이 저장되는 탱크이다.

상기 세포배양지지체 제조장치(900)는 약물저장부(610)에 연결되는 제1 공급관(611)과 상기 용액저장부(620)에 연결되는 제2 공급관(621) 및 첨가물저장부(630)에 연결되는 제3 공급관(631)을 포함하고, 약물이 공급되는 상기 제1 공급관(611)의 타측단은 제1 플로터노즐(601)로 연결되고, 합성고분자 용액이 공급되는 상기 제2 공급관(621)과 첨가물이 공급되는 상기 제3 공급관(631)은 제2 플로터노즐(602)과 연결된다. 이중 분사노즐 구조의 플로터(600)는 제1 플로터노즐(601)과 제2 플로터노즐(602)로 이루어지고, 제2 플로터노즐(602)은 제1 플로터노즐(601)의 외측을 길이방향으로 감싸며 환상 도관으로 형성된다.

상기 y축 가이드레일 지지대(460) 사이에는 수집테이블(650)이 설치된다. 수집테이블(650)은 플로터(600)를 통하여 분사된 약물, 합성고분자와, 수용성 또는 생분해성 물질이 플로팅(plotting)되는 테이블이다.

상기 수집테이블(650)은 보조 가이드레일(653)에 x축 방향으로 이송 가능하도록 탑재될 수 있다. 이 경우, 보조 가이드레일(653)의 일측단은 일측 y축 가이드레일 지지대(460)에 연결되고, 보조 가이드레일(653)의 타측단은 타측 y축 가이드레일 지지대(460)에 연결될 수 있다.

본 실시예에 따른 세포배양 지지체는 상기 세포배양지지체 제조장치(900)를 이용하여 제조할 수 있으며, 먼저 약물을 약물저장부(610)에 공급하고, 세포배양 지지체를 형성하는 합성고분자 용액을 용액저장부(620)에 공급하며, 기공을 형성하는 수용성 또는 생분해성 물질을 첨가물저장부(630)에 공급한다. 상기 약물은 제1 공급관(611)을 통해 제1 플로터노즐(601)로 유입시키고, 상기 합성고분자를 제 2 공급관(621)을 통해 제2 플로터노즐(602)로 유입시키며, 수용성 또는 생분해성 물질을 제3 공급관(631)을 통해 제2 플로터노즐(602)로 유입시킨 후 세포배양지지체 제조장치(900)를 이용하여 플로팅하여 세포배양 지지체를 제조할 수 있다.

도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 세포배양지지체의 제조장치(1000)를 도시한 사시도이다.

본 실시예에 따른 세포배양지지체의 제조장치(1000)는, 상기 제2 실시예에 따른 세포배양지지체 제조장치(800)와 같이, 베이스프레임(450)을 포함하고, 베이스프레임(450)은 저판(451)과 y축 가이드레일 지지대(460)를 포함한다. 상기 y축 가이드레일 지지대(460)는 일자형의 블록 형상일 수 있는데, 상기 저판(451) 양측단에 각각 상호 이격되어 상부로 돌출 형성된다. 상기 y축 가이드레일 지지대(460)에는 각각 y축 가이드레일(461)이 설치된다.

상기 약물저장부(610)는 약물이 저장되는 탱크이고, 상기 용액저장부(620)는 세포배양 지지체를 형성하는 합성고분자 용액이 저장되는 탱크이다. 상기 용액저장부(620)에는 추가적으로 세포배양 지지체에 기공(pore)을 형성하는 수용성 또는 생분해성 물질이 첨가될 수 있다.

상기 세포배양지지체 제조장치(1000)는 약물저장부(610)에 연결되는 제1 공급관(611)과 상기 용액저장부(620)에 연결되는 제2 공급관(621)을 포함하고, 약물이 공급되는 상기 제1 공급관(611)의 타측단은 제1 플로터노즐(601)로 연결되고, 합성고분자 용액이 공급되는 상기 제2 공급관(621)은 제2 플로터노즐(602)과 연결된다. 이중 분사노즐 구조의 플로터(600)는 제1 플로터노즐(601)과 제2 플로터노즐(602)로 이루어지고, 제2 플로터노즐(602)은 제1 플로터노즐(601)의 외측을 길이방향으로 감싸며 환상 도관으로 형성된다.

한편, 본 실시예에 따른 세포배양지지체 제조장치(1000)는, 상기 y축 가이드레일(461) 사이에 원통형 수집부(300)가 설치된다. 상기 원통형 수집부(300)는 상기 플로터(600)를 통하여 분사된 약물과 합성고분자 및 수용성 또는 생분해성 물질이 플로팅되어 세포배양지지체가 형성된다.

본 실시예에 적용된 원통형 수집부(300)는 상기 제1 실시예의 세포배양지지체 제조장치(700)의 원통형 수집부(300)가 갖는 특징을 모두 그대로 가질 수 있다.

즉, 본 실시예의 세포배양지지체 제조 장치(1000)는 원통형 수집부(300)의 회전 속도를 조절하는 수집위치조절부(500)가 형성된다. 상기 수집위치조절부(500)는 상기 원통형 수집부(300)의 회전 속도를 조절함으로써 상기 플로터(600)를 통해 분사되는 용액이 수집되는 위치를 결정하는 수단이다.

상기 수집위치조절부(500)는 원통형 수집부(300)를 고정하는 고정축(510) 및 상기 고정축(510)을 회전시키는 구동수단(520)을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 구동수단(520)은 상기 원통형 수집부(300)를 고정하는 양측의 고정축(510)에 모두 연결될 수도 있고, 일측의 고정축(510)에만 연결되도록 할 수도 있다. 상기 구동수단(520)은 상기 고정축(510)을 회전하여 상기 원통형 수집부(300)를 회전하도록 하는 수단으로서, 필요에 따라 일방향 및 양방향으로 회전 가능한 수단이 이용되도록 한다.

또 다른 실시예로, 상기 제3 실시예에 따른 세포배양지지체 제조장치(900)와 같이, 상기 z축 이송 브라켓(495)의 외측면에 약물저장부(610), 용액저장부(620) 및 첨가물저장부가 고정 설치되고, 상기 제1 실시예에 따른 세포배양지지체 제조장치(700)와 같이, 원통형 수집부(300)가 설치되도록 구성될 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

이하, 상기 도 8 및 도 9에 도시한 본 발명의 제2 실시예에 따른 세포배양지지체 제조장치(800)를 이용하는 본 발명의 제5 실시예에 따른 세포배양 지지체의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.

본 실시예에 따른 세포배양지지체 제조방법은 세포성장을 촉진하는 약물을 약물저장부(610)에 공급하고, 지지체로 사용되는 합성 고분자 용액을 용액저장부(620)에 공급한 후, 기공을 생성시키는 수용성 또는 생분해성 물질을 상기 용액저장부(620)에 공급하는 단계(단계 1); 및 상기 단계 1의 약물을 제1 공급관(611)을 통해 제1 플로터노즐(601)로 유입시키고, 합성 고분자 및 수용성 또는 생분해성 물질을 제2 공급관(621)을 통해 제2 플로터노즐(602)로 유입시킨 후 플로터(600)를 이용하여 플로팅하는 단계(단계 2);를 포함한다.

상기 단계 1의 약물은 세포성장을 촉진할 수 있으며, 성장인자(growth factor), 사이토카인(cytokine), 항생제, 항균제 등을 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 성장인자는 골형성단백질(BMP), 세포증식억제 인자(TGF-β), 인슐린 유사 성장인자(IGF), 섬유아세포 성장인자(FGF), 혈소판 유래 성장인자(PDGF), 상피세포 성장인자(KGF), 표피 성장인자(EGF) 등을 사용할 수 있고, 상기 사이토카인은 인터루킨-2, 인터페론-α(IFN-α), 인터페론-β(IFN-β) 등을 사용할 수 있으며, 상기 항생제는 페니실린, 스트렙토마이신, 카나마이신, 네오마이신, 바시트라신, 젠타마이신 및 반코마이신으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있고, 상기 항균제는 암포테리신-비, 니스타틴, 폴리믹신 등을 사용할 수 있다. 상기 약물에는 세포가 포함되거나 포함되지 않을 수 있다.

또한, 상기 단계 1의 합성 고분자는 지지체로 사용될 수 있고, 폴리카프로락톤, 폴리락타이드, 폴리글리콜리드, 폴리다이옥사논으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.

또한, 상기 단계 1에서 용액저장부(620)에 첨가되는 물질은 물에 녹을 수 있는 재료(수용성 물질) 또는 생분해 속도가 빠른 재료(생분해성 물질)이고, 수용성 물질 또는 생분해성 물질의 성분을 조절하여 세포배양 지지체를 물에 담궜을 때 생성되는 기공(pore)을 조절할 수 있으므로, 약물의 방출량을 조절할 수 있다. 상기 수용성 물질로는 염류용액(salt solution), 수크로즈(sucrose), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리비닐알콜(PVA) 등을 사용할 수 있고, 생분해성 물질로는 폴리글리콜산(polyglycolic acid), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리락틴산(polylactic acid), 폴리다이옥사논(polydioxanone) 등을 사용할 수 있다.

이하, 상기 도 10 및 도 11에 도시한 본 발명의 제3 실시예에 따른 세포배양지지체 제조장치(900)를 이용하는 본 발명의 제6 실시예에 따른 세포배양 지지체의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.

본 실시예에 따른 세포배양지지체 제조방법은, 세포성장을 촉진하는 약물을 약물저장부(610)에 공급하고, 지지체로 사용되는 합성고분자를 용액저장부(620)에 공급하고, 기공을 생성시키는 수용성 또는 생분해성 물질을 첨가물저장부(630)에 공급하는 단계(단계 A); 및 상기 단계 A의 약물을 제1 공급관(611)을 통해 제1 플로터노즐(601)로 유입시키고, 합성 고분자 및 수용성 또는 생분해성 재료를 각각 제2 공급관(621)과 제3 공급관(631)을 통해 제2 플로터노즐(602)로 유입시키고 후 플로터(600)를 이용하여 플로팅하는 단계(단계 B)를 포함한다.

상기 단계 A의 약물은 성장인자(growth factor), 사이토카인(cytokine), 항생제, 항균제 등을 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 성장인자는 골형성단백질(BMP), 세포증식억제 인자(TGF-β), 인슐린 유사 성장인자(IGF), 섬유아세포 성장인자(FGF), 혈소판 유래 성장인자(PDGF), 상피세포 성장인자(KGF), 표피 성장인자(EGF) 등을 사용할 수 있고, 상기 사이토카인은 인터루킨-2, 인터페론-α(IFN-α), 인터페론-β(IFN-β) 등을 사용할 수 있으며, 상기 항생제는 페니실린, 스트렙토마이신, 카나마이신, 네오마이신, 바시트라신, 젠타마이신 및 반코마이신으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있고, 상기 항균제는 암포테리신-비, 니스타틴, 폴리믹신 등을 사용할 수 있다. 상기 약물에는 세포가 포함되거나 포함되지 않을 수 있다.

또한, 상기 단계 A의 합성 고분자는 폴리카프로락톤, 폴리락타이드, 폴리글리콜리드, 폴리다이옥사논으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.

또한, 상기 단계 A의 수용성 물질로는 염류용액(salt solution), 수크로즈(sucrose), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리비닐알콜(PVA) 등을 사용할 수 있고, 생분해성 물질로는 폴리글리콜산(polyglycolic acid), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리락틴산(polylactic acid), 폴리다이옥사논(polydioxanone) 등을 사용할 수 있다.

이하, 상기 도 12에 도시한 본 발명의 제4 실시예에 따른 세포배양지지체 제조장치(1000)를 이용하는 본 발명의 제7 실시예에 따른 세포배양 지지체의 제조방법을 설명한다.

본 실시예에 따른 세포배양지지체 제조방법은 세포성장을 촉진하는 약물을 약물저장부(610)에 공급하고, 지지체로 사용되는 합성 고분자 용액을 용액저장부(620)에 공급한 후, 기공을 생성시키는 수용성 또는 생분해성 물질을 상기 용액저장부(620)에 공급하는 단계; 및 상기 약물을 제1 공급관(611)을 통해 제1 플로터노즐(601)로 유입시키고, 합성 고분자 및 수용성 또는 생분해성 물질을 제2 공급관(621)을 통해 제2 플로터노즐(602)로 유입시킨 후 플로터(600)를 이용하여 플로팅하는 단계를 포함한다.

상기 약물은 상기 제5 실시예에서 적용된 약물과 같은 종류를 적용할 수 있으며, 상기 용액저장부(620)에 주입되는 합성고분자 용액과 첨가되는 물질은 상기 제5 실시예에서 적용된 합성고분자 용액 및 첨가 물질과 같은 종류를 적용할 수 있다.

이 때, 상기 플로터(600)는 이동에 의해 특정 형태를 갖는 세포배양지지체를 형성해야 하는 바, 본 실시예의 세포배양지지체 제조장치(1000)는 상기 플로터(600)을 x-y-z축 방향으로 이동하여 분사위치를 조절한다.

또한, 상기 수집위치조절부(500)를 이용하여 상기 원통형 수집부(300)의 회전 속도를 조절함으로써 상기 플로터(600)를 통해 분사되는 용액이 수집되는 위치를 조절한다.

본 발명의 제5 내지 제7 실시예에 따른 세포배양 지지체의 제조방법에 따라 제조된 세포배양지지체는 수용성 또는 생분해성 물질을 포함하여 약물을 머금고 있다가 수용성 또는 생분해성 물질이 물에 녹거나 생분해되어 생진 기공을 통해 약물이 서서히 서방형으로 방출(releasing)될 수 있으므로, 상기 수용성 또는 생분해성 물질의 양을 조절하여 기공을 조절할 수 있고, 결과적으로 약물 방출까지 조절할 수 있다.

도 13은 본 발명의 제7 실시예에 따른 제조방법에 따라 제조된 세포배양 지지체에서 발생하는 약물 방출을 나타낸 모식도로서, 원통형 세포배양지지체(S)의 단면을 도시하여 내부를 나타낸 도면이다. 도 13의 (a)에 나타난 바와 같이, 세포배양 지지체(S)에 약물(1)이 함유된 것을 나타내며, 서방형으로 조절되는 것을 알 수 있고, 도 13의 (b)에 나타난 바와 같이, 수용성 또는 생분해성 물질이 녹거나 생분해되어 기공(2)이 발생하고 이를 통해 약물(1)이 방출되는 것을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

10: 카트리지 20 : 노즐
30: 온도조절수단 40: 이송수단
50: 가압수단 60: 수집부
70: 세포배양지지체
700, 800, 900, 1000: 세포배양지지체 제조장치
100: 플로터 110: 제1용액저장부
120: 플로터 노즐 200: 전기방사수단
210: 제2 용액저장부 220: 전기방사 노즐
300: 원통형 수집부 301: 중공부
400: 분사위치조절부 410: 지지브라켓
411: X축 가이드레일 412: Y축 가이드레일
413: Z축 가이드레일 414: 회전수단
500: 수집위치조절부 510: 고정축
511: 위치고정 돌출부 520: 구동수단
450: 베이스프레임 451: 저판
460: y축 가이드레일 지지대
461: y축 가이드레일 470: x축 가이드레일 지지대
471: x축 가이드레일 480: 지지브라켓
490: z축 가이드레일 지지대
491: z축 가이드레일 495: Z축 이송 브라켓
600: 플로터 601: 제1 플로터노즐
602: 제2 플로터노즐
610: 약물저장부 611: 제1 공급관
620: 용액저장부 630: 첨가물저장부
621: 제2 공급관 631: 제3 공급관
650: 수집 테이블 653: 보조 가이드레일
S: 세포배양지지체

Claims

조직 재생에 이용되는 세포배양 지지체를 제조하는 세포배양지지체 제조장치에 있어서,
서로 구획된 영역을 갖는 제1 플로터노즐과 제2 플로터노즐을 포함하는 플로터(plotter);
상기 제1 플로터노즐과 제1 공급관을 통해 연결되며, 약물이 저장되는 약물저장부;
상기 제2 플로터노즐과 제2 공급관을 통해 연결되며, 생체중합체 용액이 저장되는 용액저장부; 및
원통 형태로 형성되어 상기 제1 플로터노즐을 통해 분사되는 약물과 상기 제2 플로터 노즐을 통해 분사되는 생체중합체 용액이 수집되도록 상기 플로터의 하부에 구비되는 원통형 수집부;
를 포함하는 세포배양지지체 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 플로터를 x-y-z축 방향으로 이동하여 분사 위치를 조절하는 분사위치조절부;
상기 원통형 수집부가 회전되는 속도를 조절하여 용액이 수집되는 위치를 조절하는 수집위치조절부; 및
상기 분사위치조절부와 수집위치조절부를 제어하는 컨트롤러;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포배양지지체 제조 장치.
제2항에 있어서,
상기 분사위치조절부는,
상기 플로터를 지지하되, 상기 플로터를 z축 방향으로 이동되도록 하는 z축 가이드레일이 형성된 지지브라켓;
상기 지지브라켓을 각각 x축 및 y축으로 이동되도록 하는 x축 가이드레일 및 y축 가이드레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포배양지지체 제조 장치.
제2항에 있어서,
상기 수집위치조절부는,
상기 원통형 수집부를 고정하는 고정축 및 상기 고정축을 회전시키는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포배양지지체 제조 장치.
제4항에 있어서,
상기 원통형 수집부는 양단부에 중심축 방향으로 상기 고정축이 삽입되는 중공부가 형성되어 상기 고정축에 탈착 가능하도록 형성된 것을 특징으로 하는 세포배양지지체 제조 장치.
제5항에 있어서,
상기 고정축은 외주면의 일부 영역이 돌출되어 상기 원통형 수집부의 위치를 고정하는 위치고정 돌출부가 형성되고,
상기 중공부는 상기 위치고정 돌출부가 삽입될 수 있도록 상기 중공부의 중공된 영역이 확장 형성되는 것을 특징으로 하는 세포배양지지체 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 용액저장부는 제1 용액저장부이고,
생체중합체 용액이 저장되는 제2 용액저장부, 상기 제2 용액저장부로부터 공급되는 용액을 분사하는 전기방사노즐, 및 상기 전기방사노즐과 상기 원통형 수집부에 전압을 인가하는 전압발생부를 포함하는 전기방사수단을 더 포함하고,
상기 전기방사수단을 이용하여 상기 플로터를 통해 형성된 세포배양지지체 사이에 나노섬유를 방사할 수 있는 것을 특징으로 하는 세포배양지지체 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 플로터노즐은 상기 제1 플로터노즐의 외측을 길이방향으로 감싸며 환상 도관 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세포배양지지체 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 플로터노즐과 제3 공급관을 통해 연결되는 첨가물저장부를 더 포함하는 세포배양지지체 제조장치.
세포성장을 촉진하는 약물을 약물저장부에 공급하는 단계;
생체중합체 용액을 용액저장부에 공급하는 단계;
상기 용액저장부에 기공을 생성시키는 수용성 또는 생분해성 물질을 공급하는 단계;
상기 약물을 제1 공급관을 통해 제1 플로터노즐로 유입시키고 생체중합체 용액 및 수용성 또는 생분해성 물질을 제2 공급관을 통해 제2 플로터노즐로 유입시킨 후 플로터를 이용하여 플로팅하는 단계; 및
상기 플로터의 하부에 구비된 원통형 수집부를 회전시키며 상기 플로팅되는 생체중합체 용액을 수집하는 단계
를 포함하는 세포배양 지지체의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 약물은 성장인자(growth factor), 사이토카인(cytokine), 항생제 또는 항균제인 것을 특징으로 하는 세포배양 지지체의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 생체중합체 용액은 폴리카프로락톤, 폴리락타이드, 폴리글리콜리드, 폴리다이옥사논으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 세포배양 지지체의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 수용성 물질은 염류용액(salt solution), 수크로즈(sucrose), 폴리에틸렌옥사이드(PEO) 또는 폴리비닐알콜(PVA)인 것을 특징으로 하는 세포배양 지지체의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 생분해성 물질은 폴리글리콜산(polyglycolic acid), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리락틴산(polylactic acid) 또는 폴리다이옥사논(polydioxanone)인 것을 특징으로 하는 세포배양 지지체의 제조방법.
세포성장을 촉진하는 약물을 약물저장부에 공급하는 단계;
생체중합체 용액을 용액저장부에 공급하는 단계;
기공을 생성시키는 수용성 또는 생분해성 물질을 첨가물저장부에 공급하는 단계;
상기 약물을 제1 공급관을 통해 제1 플로터노즐로 유입시키고 생체중합체 용액을 제2 공급관을 통해 제2 플로터노즐로 유입시키고, 수용성 또는 생분해성 물질을 제3 공급관을 통해 제3 플로터노즐로 유입시킨 후 플로터를 이용하여 플로팅하는 단계; 및
상기 플로터의 하부에 구비된 원통형 수집부를 회전시키며 상기 플로팅되는 생체중합체 용액을 수집하는 단계
를 포함하는 세포배양 지지체의 제조방법.