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KR102155828B1 - Polymer film used for adhering bioprostheses and method for manufacturing the same - Google Patents

Polymer film used for adhering bioprostheses and method for manufacturing the same Download PDF

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KR102155828B1
KR102155828B1 KR1020180145507A KR20180145507A KR102155828B1 KR 102155828 B1 KR102155828 B1 KR 102155828B1 KR 1020180145507 A KR1020180145507 A KR 1020180145507A KR 20180145507 A KR20180145507 A KR 20180145507A KR 102155828 B1 KR102155828 B1 KR 102155828B1
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Abstract

생체인공삽입물 접착용 고분자 필름 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명은 생체인공삽입물 시술 시 생체 내의 삽입 부위의 세포의 접착성 및 퍼짐성을 증대시키고, 생체적합성을 증대시키도록 세포와 접착하는 고분자 필름의 제1 표면에 형성된 세포의 거동에 따라 세포와의 접착성을 조절하는 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체를 포함함으로써, 생체인공삽입물이 생체 내 삽입 부위의 세포와 안정한 상태를 유도하여 체내 이식 시술의 성공률을 높일 수 있다.A polymer film for bonding a bio-implantation material and a method of manufacturing the same are disclosed. The present invention increases the adhesion and spread of cells at the insertion site in the living body during the procedure of a bioprosthesis, and adhesion with cells according to the behavior of cells formed on the first surface of a polymer film that adheres to cells to increase biocompatibility. By including a nanostructure having a nano-pattern of a predetermined shape to control sex, the bio-implant can induce a stable state with the cells of the insertion site in the body, thereby increasing the success rate of the implantation procedure in the body.

Description

생체인공삽입물 접착용 고분자 필름 및 그 제조방법{POLYMER FILM USED FOR ADHERING BIOPROSTHESES AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}A polymer film for bonding bio-implants and its manufacturing method {POLYMER FILM USED FOR ADHERING BIOPROSTHESES AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 생체인공삽입물을 생체 내에 삽입시킨 후 삽입 부위에서 세포가 정상적인 세포 활동을 할 수 있도록 세포를 초기에 생체인공삽입물과 접착시켜 성장시키는 고분자 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer film for bonding a bio-implantation material and a method of manufacturing the same. More specifically, it relates to a polymer film and a method of manufacturing the same, in which cells are initially adhered to the bio-implant and are grown so that cells can perform normal cell activity at the insertion site after inserting the bio-implant into a living body.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시 예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information on the present embodiment and does not constitute the prior art.

최근 인구의 고령화로 인하여 사고 및 노화로 인한 임플란트 시술뿐만 아니라 건강을 위한 치아 시술이 증가하고 있으며, 페이스메이커와 같은 생체 삽입형 기기의 착용을 위한 시술도 급속히 증가하고 있다.In recent years, due to the aging of the population, not only implant procedures due to accidents and aging, but also dental procedures for health are increasing, and procedures for wearing in vivo devices such as pacemakers are also rapidly increasing.

이러한 시술이 실패하는 경우 시술 부위가 아물지 않아 생체 내에 삽입된 생체 인공삽입물이 밖으로 노출될 수 있으며, 이에 따라 피시험자는 감염의 위험이 있으며, 다시 재수술을 하게 되는 경우 이미 시술에 실패하였으므로 재수술의 실패율은 더욱 높아지게 되는 문제점이 있다.If such a procedure fails, the procedure site is not healed, and the biological implant inserted in the living body may be exposed to the outside.Therefore, the test subject is at risk of infection, and if the procedure is reoperated, the procedure has already failed, so the rate of failure of the reoperation There is a problem that becomes higher.

종래의 코팅, 식각 등과 같은 생체인공삽입물의 표면을 처리하는 방법은 특정한 구조를 만들어서 적용하기에는 어려운 문제점이 있으며, 또한 생체인공삽입물의 표면에 기능성을 줄 수 있는 범위가 한정적인 문제점이 있다.Conventional methods of treating the surface of a bioprosthesis, such as coating and etching, have a problem that is difficult to apply by creating a specific structure, and there is also a problem in that the range in which functionality can be given to the surface of the bioprosthesis is limited.

등록특허공보 제10-1654457호 (2016.09.05.)Registered Patent Publication No. 10-1654457 (2016.09.05.) 등록특허공보 제10-1107223호 (2012.01.25.)Registered Patent Publication No. 10-1107223 (2012.01.25.) 공개특허공보 제10-2016-0029941호 (2016.03.16.)Unexamined Patent Publication No. 10-2016-0029941 (2016.03.16.)

본 발명은 생체인공삽입물을 생체 내에 이식하는 경우 시술의 실패를 방지하고 생체인공삽입물 표면에 생체적합성 향상과 같은 기능성을 부여하는 고분자 필름에 세포의 국소접착(focal adhesion, FA)을 통한 세포의 부착 및 퍼짐성을 조절할 수 있는 나노 구조체를 형성하여 세포 내 골격의 배치 그리고 세포 내 신호 전달 체계에 영향을 미치는 세포의 부착 및 퍼짐을 조절함으로써, 시술 초기에 세포의 접착을 유도하고 안정적인 세포 재생을 위해 세포의 퍼짐성을 조절할 수 있는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름 및 그 제조방법을 제공함에 있다.The present invention prevents the failure of the procedure when implanting a bioprosthesis into a living body and attaches cells through focal adhesion (FA) to a polymer film that imparts functionality such as improving biocompatibility to the surface of the bioprosthesis. And by forming a nanostructure capable of controlling spreadability, the arrangement of the intracellular skeleton and the adhesion and spread of cells that affect the intracellular signal transduction system are controlled, thereby inducing cell adhesion at the beginning of the procedure and for stable cell regeneration. It is to provide a polymer film for bonding a bio-implantation material that can control the spreadability of and a method of manufacturing the same.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체에 삽입되는 생체인공삽입물과 부착하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름은 상기 생체인공삽입물이 상기 생체 내의 삽입 부위에 위치하는 세포와 접착하도록 상기 세포의 거동에 따라 상기 세포와의 접착성을 조절하는 상기 세포와 접착하는 제1 표면에 형성된 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the polymer film for adhering to a bio-implant inserted into a living body according to an embodiment of the present invention allows the bio-implant to adhere to cells located at the insertion site in the living body. It may include a nanostructure having a nano-pattern of a preset shape formed on the first surface to adhere to the cell to adjust the adhesion to the cell according to the behavior of the cell.

바람직하게, 상기 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체의 크기 또는 상기 나노 패턴에 따른 상기 나노 구조체 간 간격은 상기 세포가 상기 나노 구조체에 접착하면서 상기 나노 구조체들 간의 사이의 공간을 메우도록 상기 세포의 내 외부를 연결하고 상기 세포의 외부로부터의 신호를 상기 세포의 내부로 전달하며 상기 세포의 접착을 유지하는 국소접착(Focal Adhesion, FA)의 크기를 조절하여 상기 세포가 상기 나노 구조체에 접착하면서 퍼지는 정도인 세포 퍼짐성(Cell Spreading)을 직접적으로 제어하도록 조절될 수 있다.Preferably, the size of the nanostructure having the nano-pattern of the preset shape or the space between the nano-structures according to the nano-pattern is the cell so that the cell adheres to the nano-structure and fills the space between the nano-structures. The cell adheres to the nanostructure by adjusting the size of the focal adhesion (FA) that connects the inside and outside of the cell, transmits a signal from the outside of the cell to the inside of the cell, and maintains the adhesion of the cell. It can be adjusted to directly control the degree of spreading, Cell Spreading.

바람직하게, 상기 세포의 형태에 따라 상기 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체는 홈 어레이(groove array), 릿지 어레이(ridge array), 홀 어레이(hole array), 기둥 어레이(pillar array) 및 직교형의 메쉬(mesh) 형태 중에서 선택된 어느 하나의 형태일 수 있다.Preferably, the nanostructure having the nano-pattern of the preset shape according to the shape of the cell is a groove array, a ridge array, a hole array, a pillar array, and orthogonal It may be any one shape selected from a type of mesh type.

바람직하게, 상기 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체의 크기 또는 상기 나노 패턴에 따른 상기 나노 구조체간 간격은 상기 국소접착의 크기로부터 상기 세포 퍼짐성을 제어하도록 상기 세포의 평균 면적과 상기 국소접착(FA)의 평균 면적이 반비례하는 관계를 고려하여 조절될 수 있다.Preferably, the size of the nanostructure having the nano-pattern of the preset shape or the spacing between the nano-structures according to the nano-pattern is the average area of the cells and the local adhesion to control the cell spreadability from the size of the local adhesion ( FA) can be adjusted by taking into account the relationship in which the average area is inversely proportional.

바람직하게, 상기 생체인공삽입물의 표면 에너지와의 차이를 조절하여 상기 생체인공삽입물의 표면과 부착하도록 상기 나노 구조체가 형성된 제1 표면 외에 상기 생체인공삽입물과 부착하려는 제2 표면에 고분자 단량체가 성장된 고분자 사슬이 형성될 수 있다.Preferably, a polymer monomer is grown on a second surface to be attached to the bio-implant in addition to the first surface on which the nanostructure is formed so as to adhere to the surface of the bio-implant by adjusting the difference between the surface energy of the bio-prosthetic implant. Polymer chains can be formed.

바람직하게, 상기 고분자 단량체는 락티드(lactide), 락틱산(lactic acid), 글리코라이드(glycolide), 글리콜산(glycolic acid), 카프로락톤(caprolactone), 카프로락틱산(caprolactic acid), 트리메틸렌(trimethylene) 및 카보네이트(carbonate)로 구성된 군에서 선택될 수 있다.Preferably, the polymeric monomer is lactide, lactic acid, glycolide, glycolic acid, caprolactone, caprolactic acid, trimethylene ( trimethylene) and carbonate (carbonate).

바람직하게, 상기 고분자 사슬은 상기 생체인공삽입물을 삽입하려는 피시험자로부터 추출된 염기 서열에 따라 상보적으로 결합하는 생체 고분자인 DNA 또는 RNA일 수 있다.Preferably, the polymer chain may be DNA or RNA, which is a biopolymer that complementarily binds according to a nucleotide sequence extracted from a test subject into which the bioartificial insert is to be inserted.

바람직하게, 상기 나노 구조체가 상기 생체 내의 삽입 부위에 위치하는 상기 세포와 접착한 이후 상기 생체 내에서 상기 고분자 필름이 생분해되도록 필폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol), 폴리-L-락트산(poly(L-lactic acid)), 폴리락트산-글리콜산 (polylactic-co-glycolic acid, PLGA), 폴리글리콜산(polyglycolic acid, PGA), 폴리락타이드(polylactide, PLA), 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 키토산(chitosan), 폴리트리메틸렌 카보네이트(Polytrimethylenecarbonate, PTMC) 또는 상기 고분자 군에서 선택된 둘 이상의 혼합물인 생체적합성을 가진 합성 고분자 군을 포함할 수 있다.Preferably, after the nanostructure adheres to the cells located at the insertion site in the living body, the polymer film is biodegraded in the living body, so that pill polyethylene glycol, poly-L-lactic acid (poly(L-lactic acid)) acid)), polylactic-co-glycolic acid (PLGA), polyglycolic acid (PGA), polylactide (PLA), polycaprolactone (PCL), chitosan ( chitosan), polytrimethylenecarbonate (PTMC), or a mixture of two or more selected from the polymer group may include a group of synthetic polymers having biocompatibility.

바람직하게, 상기 고분자 필름이 상기 생체 내에서 생분해되기 전 상기 생체인공삽입물이 상기 생체 내에 이식된 이후 상기 생체 내의 삽입 부위에서 상기 세포가 재생하면서 상기 생체인공삽입물이 상기 삽입 부위에 고정되도록 상기 나노 구조체가 상기 재생하는 세포와 접착한 이후 상기 고분자 필름이 상기 생체 내에서 생분해될 수 있다.Preferably, before the polymer film is biodegraded in the living body, the nanostructure is fixed to the insertion site while the cells regenerate at the insertion site in the living body after the bio-implant is implanted in the living body. After adhering to the regenerating cells, the polymer film may be biodegraded in the living body.

바람직하게, 상기 생체인공삽입물은 관절, 척추, 판막 등 정형외과용 임플란트, 치과용 임플란트, 혈관계 스텐트, 비혈관계 스텐트, 삽입형 주사장치, 페이스 메이커(pace maker) 및 인공 장기로 구성된 군에서 선택될 수 있다.Preferably, the bio-artificial implant may be selected from the group consisting of orthopedic implants such as joints, spines, valves, dental implants, vascular stents, non-vascular stents, implantable injection devices, pace makers, and artificial organs. have.

바람직하게, 상기 생체인공삽입물은 티타늄, 스테인레스 스틸, 코발트, 금, 은, 백금, 마그네슘 또는 이들의 합금으로 구성된 군에서 선택될 수 있다.Preferably, the bioprosthetic implant may be selected from the group consisting of titanium, stainless steel, cobalt, gold, silver, platinum, magnesium, or alloys thereof.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 생체에 삽입되는 생체인공삽입물과 부착하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름의 제조방법은 상기 생체인공삽입물이 상기 생체 내의 삽입 부위에 위치하는 세포와 접착하도록 상기 세포의 거동에 따라 상기 세포와의 접착성을 조절하는 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체를 몰드 재료(mold material) 표면에 형성하는 단계; 및 상기 몰드 재료에 형성된 나노 구조체를 상기 고분자 필름에 전사하여 상기 세포와 접착하는 고분자 필름의 제1 표면에 상기 나노 구조체를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.In another embodiment of the present invention for achieving the above object, a method of manufacturing a polymer film for bonding a bio-implant to be attached to a bio-implant inserted into a living body is, wherein the bio-implant is located at the insertion site in the living body. Forming a nanostructure having a nano-pattern of a predetermined shape on the surface of a mold material for controlling adhesion with the cell according to the behavior of the cell so as to adhere to the cell; And transferring the nanostructure formed on the mold material to the polymer film to form the nanostructure on the first surface of the polymer film that adheres to the cells.

바람직하게, 상기 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체의 크기 또는 상기 나노 패턴에 따른 상기 나노 구조체 간 간격은 상기 세포가 상기 나노 구조체에 접착하면서 상기 나노 구조체들 간의 사이의 공간을 메우도록 상기 세포의 내 외부를 연결하고 상기 세포의 외부로부터의 신호를 상기 세포의 내부로 전달하며 상기 세포의 접착을 유지하는 국소접착(Focal Adhesion, FA)의 크기를 조절하여 상기 세포가 상기 나노 구조체에 접착하면서 퍼지는 정도인 세포 퍼짐성(Cell Spreading)을 직접적으로 제어하도록 조절될 수 있다.Preferably, the size of the nanostructure having the nano-pattern of the preset shape or the space between the nano-structures according to the nano-pattern is the cell so that the cell adheres to the nano-structure and fills the space between the nano-structures. The cell adheres to the nanostructure by adjusting the size of the focal adhesion (FA) that connects the inside and outside of the cell, transmits a signal from the outside of the cell to the inside of the cell, and maintains the adhesion of the cell. It can be adjusted to directly control the degree of spreading, Cell Spreading.

바람직하게, 상기 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체의 크기 또는 상기 나노 패턴에 따른 상기 나노 구조체간 간격은 상기 국소접착의 크기로부터 상기 세포 퍼짐성을 제어하도록 상기 세포의 평균 면적과 상기 국소접착(FA)의 평균 면적이 반비례하는 관계를 고려하여 조절될 수 있다.Preferably, the size of the nanostructure having the nano-pattern of the preset shape or the spacing between the nano-structures according to the nano-pattern is the average area of the cells and the local adhesion to control the cell spreadability from the size of the local adhesion ( FA) can be adjusted by taking into account the relationship in which the average area is inversely proportional.

바람직하게, 상기 나노 구조체를 형성하는 단계는 나노 임프린트 리소그래피 공정을 이용하여 상기 몰드 재료에 형성된 나노 구조체로부터 고분자 몰드에 나노핏(nanopit)을 형성하는 단계; 상기 나노핏이 형성된 고분자 몰드에 고분자 전구체(precursor)를 붓고 분리가능한 겉필름을 덮어 경화시키는 단계; 상기 경화된 고분자 전구체를 덮는 상기 겉필름을 제거하는 단계; 및 상기 겉필름이 제거된 고분자 전구체를 상기 고분자 몰드로부터 분리시키는 단계;를 포함할 수 있다.Preferably, the forming of the nanostructure may include forming a nanopit in a polymer mold from the nanostructure formed in the mold material using a nanoimprint lithography process; Pouring a polymer precursor into the polymer mold in which the nanofit is formed, and curing by covering the detachable outer film; Removing the outer film covering the cured polymer precursor; And separating the polymer precursor from which the outer film has been removed from the polymer mold.

바람직하게, 상기 제1 표면에 상기 나노 구조체가 형성된 고분자 필름을 상기 생체인공삽입물에 부착하는 단계를; 더 포함하고, 상기 고분자 필름을 상기 생체인공삽입물에 부착하는 단계는 상기 고분자 필름의 표면 및 상기 생체인공삽입물의 표면을 각각 물리적 방법 또는 화학적 방법을 이용하여 활성화하는 단계; 상기 각각 활성화된 생체인공삽입물의 표면 및 고분자 필름의 표면에 고분자 단량체를 형성하는 단계; 상기 생체인공삽입물의 표면 및 고분자 필름의 표면에 각각 형성된 고분자 단량체를 성장시켜 고분자 사슬을 성장시키는 단계; 및 상기 생체인공삽입물의 표면 및 상기 고분자 필름의 표면에 각각 성장된 고분자 사슬을 결합시키는 단계;를 포함할 수 있다.Preferably, the step of attaching the polymer film with the nanostructure formed on the first surface to the bio-implantation; Further comprising, the step of attaching the polymer film to the bio-prosthetic implant comprises: activating the surface of the polymer film and the surface of the bio-prosthetic implant using a physical method or a chemical method, respectively; Forming a polymer monomer on the surface of the activated bio-implantation material and the surface of the polymer film, respectively; Growing a polymer chain by growing a polymer monomer formed on the surface of the bio-implantation material and the surface of the polymer film; And combining the grown polymer chains on the surface of the bio-implantation material and the surface of the polymer film, respectively.

바람직하게, 상기 활성화하는 단계는 수산화 리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 수산화 칼슘과 같은 염기성 용액에 상기 생체인공삽입물 및 상기 고분자 필름을 각각 담그어 화학적인 방법을 이용하여 상기 생체인공삽입물의 표면과 상기 고분자 필름의 표면을 각각 활성화할 수 있다.Preferably, the activating step is performed by immersing the bio-implant and the polymer film in a basic solution such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, or calcium hydroxide, respectively, and the surface of the bio-implant and the polymer using a chemical method. Each surface of the film can be activated.

바람직하게, 상기 활성화하는 단계는 아르곤, 산소, 질소, 수증기 및 암모니아 중에서 선택된 어느 하나 혹은 이들의 혼합으로 이루어진 기체를 이용하여 플라즈마 또는 이온빔으로 처리하는 물리적인 방법을 이용하여 상기 생체인공삽입물의 표면과 상기 고분자 필름의 표면을 각각 활성화할 수 있다.Preferably, the activating step is performed using a physical method of treating with plasma or an ion beam using a gas consisting of any one selected from argon, oxygen, nitrogen, water vapor and ammonia, or a mixture thereof, and Each of the surfaces of the polymer films can be activated.

이상과 같은 본 발명의 실시 예에 따르면 고분자 필름에 형성된 나노 구조체를 이용하여 세포의 국소접착을 조절함으로써, 세포의 접착 및 퍼짐을 조절하여 생체인공삽입물이 생체 내의 삽입 부위에서 안정한 상태를 유도하므로, 시술의 성공률을 높일 수 있다.According to the embodiment of the present invention as described above, by controlling the local adhesion of cells by using the nanostructure formed on the polymer film, by controlling the adhesion and spreading of the cell, the bio-implantation induces a stable state at the insertion site in the living body, It can increase the success rate of the procedure.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면 나노 구조 표면이 형성된 생분해성 고분자 필름은 몰드를 이용하여 제작하므로, 종래에 상용화되어 있는 생체 삽입형 제품들에 별도의 처리 없이 직접 적용가능하므로 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, since the biodegradable polymer film on which the nanostructured surface is formed is manufactured using a mold, it can be directly applied to conventionally commercially available bio-insertable products without additional treatment, thereby reducing cost. There is an advantage.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면 생분해성 고분자 필름은 생체삽입물 표면에서 기능성을 제공한 후 조직 재생과 동시에 체내에서 서서히 분해되어 다른 시술 없이 생체 내에서 안정적으로 제거할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the biodegradable polymer film provides functionality on the surface of a living body implant, and then is gradually decomposed in the body at the same time as tissue regeneration, so that it can be stably removed in the body without any other procedure.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물에 부착되는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고분자 필름의 표면에 형성된 미리 설정된 형태의 나노 패턴 또는 마이크로 패턴의 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름의 표면에 코팅된 기능기를 설명하기 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름의 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)과 생체인공삽입물의 표면을 활성화는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름에 형성된 나노기둥 어레이와 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)가 상호작용하는 모습을 설명하기 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 국소접착(FA)의 형성에 따른 세포와의 접착에서, 세포가 나노 구조체의 표면에 접착하는 유효접촉면적을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노 구조에 의해 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)의 형태학적 변화가 유도되는 것을 설명하기 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 국소접착(FA)의 평균 면적과 나노 구조체의 크기의 관계를 설명하기 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노기둥 어레이에 의해 조절된 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)의 국소접착(FA)의 크기와 세포의 퍼짐성과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고분자 필름의 표면에 나노 구조체를 형성하는 구체적인 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름의 제조 방법을 구체적으로 설명하는 도면을 나타낸 것이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노 구조체가 형성된 고분자 필름을 생체인공삽입물에 부착하는 구체적인 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a view showing the structure of a polymer film for bonding a bio-implantation material according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a polymer film for bonding a bio-prosthesis attached to a bio-prosthesis according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining an example of a nano-pattern or a micro-pattern of a preset shape formed on the surface of a polymer film according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a functional group coated on the surface of a polymer film for bonding a bioprosthesis according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing the structure of a polymer film for bonding a bio-implantation material according to another embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a method of activating the surface of the bio-prosthesis adhesive polymer film 10 and the bio-prosthesis according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an interaction between a nanopillar array formed on a polymer film for bonding a bio-implantation material and fat-derived mesenchymal stem cells (ASCs) according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining an effective contact area in which cells adhere to the surface of a nanostructure in adhesion with cells according to the formation of a local adhesion (FA) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating that a morphological change of adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) is induced by a nanostructure according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating a relationship between an average area of a local adhesion (FA) and a size of a nanostructure according to an embodiment of the present invention.
11 is a view showing the relationship between the size of local adhesion (FA) and the spreadability of adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) controlled by a nanopillar array according to an embodiment of the present invention.
12 is a view for explaining a method of manufacturing a polymer film for bonding a bio-implantation material according to an embodiment of the present invention.
13 is a flowchart illustrating a specific method of forming a nanostructure on the surface of a polymer film according to an embodiment of the present invention.
14 is a diagram illustrating a detailed method of manufacturing a polymer film for bonding a bio-implantation material according to another embodiment of the present invention.
15 is a flowchart illustrating a specific method of attaching a polymer film having a nanostructure formed thereon to a bio-implantation according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments to be posted below, but may be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments make the posting of the present invention complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have it, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used as meanings that can be commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not interpreted ideally or excessively unless explicitly defined specifically.

본 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.In the present specification, terms such as "first" and "second" are used to distinguish one component from other components, and the scope of the rights is not limited by these terms. For example, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may be referred to as a first component.

본 명세서에서 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In the present specification, the identification code (eg, a, b, c, etc.) is used for convenience of description, and the identification code does not describe the order of each step, and each step is clearly in context. It may occur differently from the specified order unless a specific order is specified. That is, each of the steps may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.

본 명세서에서, “가진다”, “가질 수 있다”, “포함한다” 또는 “포함할 수 있다”등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In this specification, expressions such as “have”, “may have”, “include” or “may include” indicate the existence of a corresponding feature (eg, a number, function, operation, or component such as a part). Points, and does not exclude the presence of additional features.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름의 구조를 도시한 도면이다.1 is a view showing the structure of a polymer film for bonding a bio-implantation material according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물에 부착되는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a view for explaining a polymer film for bonding a bio-prosthesis attached to a bio-prosthesis according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 표면에는 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체(110)가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a nanostructure 110 having a nano-pattern of a preset shape may be formed on a surface of a polymer film 10 for bonding a bio-implantation material according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 표면(100)에 형성된 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체를 포함하는 고분자 필름(10)은 생체에 삽입되는 생체인공삽입물이 삽입 부위에 위치시켜 생체인공삽입물의 생체 안정성을 향상시키도록 삽입 부위에 위치하는 세포와 생체인공삽입물의 결합을 용이하게 하기 위한 용도를 가질 수 있다.The polymer film 10 including a nanostructure having a nano-pattern of a preset shape formed on the first surface 100 according to an embodiment of the present invention is formed by placing a bio-artificial implant inserted into a living body at the insertion site. It may have a use for facilitating the binding of the bio-implantation to the cells positioned at the insertion site to improve the bio-stability of the insert.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 삽입 부위에 위치하는 세포와 부착하도록 제1 표면(100)에 형성된 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체(110)를 포함하는 고분자 필름(10)과 부착된 생체인공삽입물은 삽입 시술 후 생체 내의 삽입 부위가 회복될 때까지 삽입 부위에 위치될 수 있다.Therefore, attaching the polymer film 10 including the nanostructure 110 having a nano-pattern of a preset shape formed on the first surface 100 so as to adhere to the cells located at the insertion site according to an embodiment of the present invention The bioassembled implant may be positioned at the insertion site until the insertion site in the living body recovers after the insertion procedure.

구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)은 세포의 거동에 따라 세포와의 접착성을 조절하기 위한 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체(110)가 형성된 나노 구조를 가지는 고분자 필름(10)일 수 있으며, 상술한 나노 구조의 고분자 필름(10)이 생체인공삽입물과 결합함으로써, 생체인공삽입물이 생체에 삽입되면서 생체인공삽입물과 결합한 상술한 나노 구조의 고분자 필름(10)은 삽입 위치에 존재하는 세포와 생체인공삽입물을 부착시키도록 사용될 수 있다.Specifically, the polymer film 10 for bonding a bioartificial implant according to an embodiment of the present invention includes a nanostructure 110 having a nano-pattern of a preset shape for controlling adhesion with a cell according to the behavior of the cell. It may be a polymer film 10 having a nanostructure formed, and by combining the above-described nanostructured polymer film 10 with a bioartificial implant, the bioartificial implant is inserted into a living body and combined with the bioartificial implant. The polymer film 10 may be used to attach the cells present at the insertion site and the bio-implantation material.

본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 두께는 응용 환경에 따라 수십 내지 수백 마이크로미터(μm)일 수 있으나, 상술한 예시는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.The thickness of the polymer film 10 for bonding a bioprosthesis according to an embodiment of the present invention may be several tens to several hundred micrometers (μm) depending on the application environment, but the above-described example describes an embodiment of the present invention. It is only an example for and is not limited thereto.

도 2를 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물(20)은 관절, 척추, 판막 등 정형외과용 임플란트, 치과용 임플란트, 혈관계 스텐트, 비혈관계 스텐트, 삽입형 주사장치, 페이스 메이커(pace maker) 및 인공 장기로 구성된 군에서 선택될 수 있으나, 상술한 예시는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 2 together, the bio-implant 20 according to an embodiment of the present invention includes orthopedic implants such as joints, spines, and valves, dental implants, vascular stents, non-vascular stents, implantable injection devices, and pacemakers. It may be selected from the group consisting of (pace maker) and artificial organs, but the above-described example is only an example for explaining an embodiment of the present invention and is not limited thereto.

본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물(20)은 티타늄, 스테인레스 스틸, 코발트, 금, 은, 백금, 마그네슘 또는 이들의 합금으로 구성된 군에서 선택될 수 있으나, 상술한 예시는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.The bioartificial implant 20 according to an embodiment of the present invention may be selected from the group consisting of titanium, stainless steel, cobalt, gold, silver, platinum, magnesium, or alloys thereof, but the above-described example is one of the present invention. It is only an example for describing the embodiment, but is not limited thereto.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 미리 설정된 형태의 나노/마이크로 패턴을 가지는 나노/마이크로 구조체가 형성된 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)은 생체인공삽입물(20) 표면에 이식하는 방식이므로, 기존에 사용되던 생체인공삽입물(20)에 바로 사용할 수 있다. 따라서, 기존에 체내에 삽입하는 생체인공삽입물(20) 표면을 따로 처리할 필요가 없으므로 본 발명의 일 실시 예에 따른 미리 설정된 형태의 나노/마이크로 패턴을 가지는 나노/마이크로 구조체(110)가 형성된 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)을 이용하는 경우 비용 절감이 가능한 장점이 있다.Therefore, the polymer film 10 for bonding a bioprosthetic implant having a nano/micro structure having a nano/micro pattern of a preset shape according to an embodiment of the present invention is a method of implanting it on the surface of the bio-implant 20, It can be used directly in the existing bio-artificial implant 20. Therefore, since there is no need to separately process the surface of the bio-implant 20 that is previously inserted into the body, a living body in which a nano/micro structure 110 having a nano/micro pattern of a preset shape according to an embodiment of the present invention is formed. In the case of using the polymer film 10 for adhering an artificial implant, there is an advantage of possible cost reduction.

본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 표면에는 세포와 접착하여 상호작용을 가능하도록 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체(110)가 형성될 수 있다.A nanostructure 110 having a nano-pattern of a preset shape may be formed on the surface of the polymer film 10 for bonding a bio-implantation material according to an embodiment of the present invention to enable interaction by adhering to cells.

구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 표면 중 생체인공삽입물(20)과 부착하려는 표면인 부착면 이외의 표면인 제1 표면(100)에 세포와 접착하여 상호작용을 가능케하는 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체(110)를 형성할 수 있다. 상술한 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)은 나노 구조 또는 마이크로 구조를 가짐으로써, 세포의 반응성을 조절할 수 있다.Specifically, among the surfaces of the polymer film 10 for bonding a bio-implantation material according to an embodiment of the present invention, cells and cells on the first surface 100, which is a surface other than the attachment surface, which is the surface to be attached to the bio-implant 20, is It is possible to form a nanostructure 110 having a nano-pattern of a preset shape that enables interaction by bonding. The above-described bio-implant adhesion polymer film 10 has a nano structure or a micro structure, so that the reactivity of cells can be controlled.

본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 제1 표면(100)에는 세포의 국소접착(FA)을 조절하여 접착과 퍼짐성을 제어할 수 있도록 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체(110)가 형성될 수 있다.On the first surface 100 of the polymer film 10 for bonding a bioprosthesis according to an embodiment of the present invention, a nano-pattern in a preset shape to control adhesion and spreadability by controlling the local adhesion (FA) of cells. The nanostructure 110 having a may be formed.

구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 접착용 고분자 필름(10)의 제1 표면(100)에는 세포의 국소접착(FA)을 조절하여 세포의 초기 생착을 조절함으로써 삽입 부위에 위치하는 세포를 안정적으로 성장시킬 수 있으며, 상술한 생착은 세포의 접착 및 퍼짐성 등의 반응을 포함한다.Specifically, the first surface 100 of the adhesive polymer film 10 according to an embodiment of the present invention controls the initial engraftment of the cells by controlling the local adhesion (FA) of the cells, thereby controlling the cells located at the insertion site. It can be grown stably, and the above-described engraftment includes reactions such as adhesion and spreadability of cells.

상술한 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체(110)는 나노기둥 어레이(nanopillar array)의 형태일 수 있으며, 상술한 나노기둥의 크기 및 나노기둥 어레이의 간격의 조절을 통해 세포가 형성하는 국소접착(FA)의 크기를 조절하여 세포가 접착하여 퍼지는 정도인 세포의 퍼짐성(Spreading)을 직접적으로 제어할 수 있다.The nanostructure 110 having a nano-pattern having a predetermined shape described above may be in the form of a nanopillar array, and the localization formed by cells by adjusting the size of the nanopillar and the spacing of the nanopillar array described above. By adjusting the size of the adhesion (FA), it is possible to directly control the spreading of cells, which is the degree to which cells adhere and spread.

상술한 국소접착(FA)은 세포의 내 외부를 연결하고, 세포의 외부로부터의 신호를 세포의 내부로 전달하며 세포의 접착을 유지하는 것을 나타내고, 상술한 국소접착의 크기는 세포가 나노 구조체(110)에 접착하면서 나노 구조체(110)들의 표면에서 간극을 뛰어넘어 접착이 이루어지도록 조절될 수 있다.The above-described local adhesion (FA) indicates that the cell is connected to the inside and outside of the cell, transmits signals from the outside of the cell to the inside of the cell, and maintains the adhesion of the cell. While adhering to 110), it may be adjusted so that adhesion is achieved by jumping over the gap at the surface of the nanostructures 110.

상술한 국소접착(FA)의 크기를 조절하는 것은 세포의 성장, 분열, 생존 또는 분화가 가능하도록 세포로의 신호전달매개체 역할을 하는 인테그린-세포외기질복합체(integrin-ECM binding complex)의 크기를 기반으로 조절할 수 있다.Controlling the size of the above-described local adhesion (FA) increases the size of the integrin-ECM binding complex, which serves as a signaling medium to cells so that cell growth, division, survival or differentiation is possible. Can be adjusted based on

상술한 국소접착(FA)의 크기는 나노 구조체(110) 간 사이의 공간을 연결하는 다리를 형성하면서 증가하게 되며, 구체적으로 상술한 국소접착(FA)의 크기 조절은 나노 구조체(110)의 표면비에 의해 조절될 수 있다.The size of the above-described local adhesion (FA) increases while forming a bridge connecting the spaces between the nanostructures 110, and specifically, the size control of the above-described local adhesion (FA) is performed on the surface of the nanostructure 110. Can be adjusted by rain.

상술한 나노 구조체(110)의 표면비에 의해 조절되는 국소접착(FA)의 크기는 나노 구조체(110)의 표면 사이의 공간을 채우지 않고 다리를 형성하며 증가할 수 있다.The size of the local adhesion (FA) controlled by the surface ratio of the nanostructure 110 described above may increase while forming a bridge without filling the space between the surfaces of the nanostructure 110.

상술한 국소접착(FA)의 크기가 증가하는 것은 일정이상의 세포의 접착면적을 확보하기 위하는 것으로 후술하는 도 7(c), 도 8 및 도 10에서 확인할 수 있다.The increase in the size of the above-described local adhesion (FA) is to secure an adhesion area of cells greater than a certain level, and can be seen in FIGS. 7(c), 8, and 10 described later.

세포가 나노 구조체에 접착하면서, 나노 구조체와 접착하는 접착 부위에 따른 기계 화학적 신호(mechanochemical signal)의 변화를 세포 내의 세포골격(cytoskeleton)에서 인지할 수 있다. 국소접착(FA)의 변화는 세포 내의 세포골격의 변화를 가져오고 이는 세포가 나노 구조체에 부착된 부착점으로부터의 신호 전달을 변화시킬 수 있다. 결과적으로, 국소접착(FA)의 변화는 세포 내의 신호 전달을 변경시킴으로써 단백질 발현(expression)에 영향을 주므로 세포의 활성과 같은 세포 활동에 영향을 미칠 수 있다.As the cell adheres to the nanostructure, changes in the mechanochemical signal according to the adhesion site that adheres to the nanostructure can be recognized by the cytoskeleton within the cell. Changes in local adhesion (FA) lead to changes in the cytoskeleton within the cell, which can alter the signal transduction from the point of attachment of the cell to the nanostructure. As a result, changes in local adhesion (FA) affect protein expression by altering signal transduction in cells, and thus can affect cellular activities such as cellular activity.

상술한 국소접착(FA)은 세포 내 골격구조를 형성하는 단백질에 해당하는 F-액틴(filamentous actin, F-actin)을 통해 세포핵과 연결될 수 있다. 상술한 과정을 통해 국소접착(FA)에서 느낄 수 있는 구조 및 물질의 경도, 방향성 등의 정보가 세포 시그널링 분자들에 의해 핵으로 전달되어 단백질 합성을 변화시키고, 궁극적으로 세포의 거동 및 기능이 변화하게 된다.The above-described local adhesion (FA) may be connected to the cell nucleus through F-actin (F-actin), which is a protein that forms the intracellular skeletal structure. Through the above-described process, information such as structure, hardness, and orientation of a substance, which can be felt in local adhesion (FA), is transferred to the nucleus by cell signaling molecules to change protein synthesis, and ultimately, cell behavior and function. Is done.

상술한 국소접착(FA)의 변화에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.A detailed description of the change in the above-described local adhesion (FA) will be described later.

일반적으로, 세포의 종류에 따라 세포의 표면에 존재하는 단백질이 다르므로 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 제1 표면(100)에는 세포의 표면에 존재하는 단백질과 접착하기에 적합하도록 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체(110)가 형성될 수 있다.In general, since proteins present on the surface of cells are different depending on the type of cell, the first surface 100 of the polymer film 10 for bonding a bioartificial implant according to an embodiment of the present invention has A nanostructure 110 having a nano-pattern of a preset shape may be formed to be suitable for adhesion with a protein.

즉, 상술한 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체(110)가 형성된 고분자 필름(10)이 세포와 직접적으로 접착하고, 고분자 필름(10)과 부착된 생체인공삽입물(20)은 결국 고분자 필름(10)에 의해 세포와 간접적으로 접착한 상태가 되므로, 고분자 필름(10)은 생체인공삽입물(20)이 삽입 위치에 고정될 수 있도록 생체인공삽입물(20)과 세포의 중간에서 접착시키기 위한 매개체 역할을 할 수 있다.That is, the polymer film 10 on which the nanostructure 110 having a nano-pattern of a predetermined shape is formed is directly adhered to the cells, and the bio-artificial implant 20 attached to the polymer film 10 is eventually a polymer film. Since it is indirectly adhered to the cell by 10, the polymer film 10 is a medium for bonding between the bio-implant 20 and the cell so that the bio-artificial implant 20 can be fixed at the insertion position. Can play a role.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 표면에는 심근의 형태에 맞도록 릿지 어레이(ridge array)를 가지는 나노 구조체(110)가 형성될 수 있다.In addition, a nanostructure 110 having a ridge array may be formed on the surface of the polymer film 10 for bonding a bioprosthesis according to an embodiment of the present invention to fit the shape of the myocardium.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 표면은 신경 세포의 방향성을 조절하도록 미리 설정된 형태의 마이크로 패턴을 가지는 마이크로 구조체가 형성될 수 있다.In addition, a microstructure having a micro-pattern in a predetermined shape may be formed on the surface of the polymer film 10 for bonding a bioprosthesis according to an embodiment of the present invention to control the directionality of nerve cells.

상술한 나노 구조체(110)의 미리 설정된 형태의 나노 패턴은 도 3를 함께 참조하여 설명하도록 한다.The nano-patterns in a preset shape of the above-described nano structure 110 will be described with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고분자 필름의 표면에 형성된 미리 설정된 형태의 나노 패턴 또는 마이크로 패턴의 예시를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining an example of a nano-pattern or a micro-pattern of a preset shape formed on the surface of a polymer film according to an embodiment of the present invention.

도 3(a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 미리 설정된 형태의 나노 패턴 또는 마이크로 패턴은 이용하려는 조직과 세포의 형태에 따라서 홀 어레이(hole array) 형태의 환형과 같은 형태일 수 있다.Referring to FIG. 3(a), the nano-pattern or micro-pattern of a preset shape according to an embodiment of the present invention may have a shape such as an annular shape in the form of a hole array according to the type of tissue and cells to be used. have.

또한 도 3(b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 미리 설정된 형태의 나노 패턴 또는 마이크로 패턴은 이용하려는 조직과 세포의 형태에 따라서 기둥 어레이(pillar array) 형태와 같은 환형 형태일 수 있다.In addition, referring to FIG. 3(b), the nano-pattern or micro-pattern of a preset shape according to an embodiment of the present invention may have an annular shape such as a pillar array according to the shape of the tissue and cell to be used. have.

또한 도 3(c)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 미리 설정된 형태의 나노 패턴 또는 마이크로 패턴은 이용하려는 조직과 세포의 형태에 따라서 홈 어레이(groove array) 형태와 같은 선형 형태일 수 있다.In addition, referring to FIG. 3(c), the nano-pattern or micro-pattern of a preset shape according to an embodiment of the present invention may be a linear shape such as a groove array according to the type of tissue and cells to be used. have.

또한, 상술한 예시는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 상술한 미리 설정된 형태의 나노 패턴 또는 마이크로 패턴은 릿지 어레이(ridge array) 형태의 선형과 같은 형태일 수 있다.In addition, the above-described example is only an example for explaining an embodiment of the present invention, and is not limited thereto, and the nano-pattern or micro-pattern of the preset shape described above is a linear shape in the form of a ridge array. I can.

또한 도 3(d)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 미리 설정된 형태의 나노 패턴 또는 마이크로 패턴은 이용하려는 조직과 세포의 형태에 따라서 메쉬(mesh) 형태의 직교형과 같은 형태일 수 있다.In addition, referring to FIG. 3(d), the nano-pattern or micro-pattern of a preset shape according to an embodiment of the present invention may have a shape such as an orthogonal mesh shape according to the shape of the tissue and cell to be used. have.

단, 상술한 미리 설정된 형태의 나노 패턴 또는 마이크로 패턴에 대한 예시는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며 세포 조직과 세포의 형태에 따라서 다양한 형태일 수 있다.However, the examples of the nano-patterns or micro-patterns of the preset form described above are only examples for explaining an embodiment of the present invention, and are not limited thereto, and may be in various forms according to the cell tissue and the shape of the cell.

다시 도 1 및 2를 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)은 나노 구조 또는 마이크로 구조를 가짐으로써 세포의 거동을 조절할 수 있는 기능성, 나노 파티클의 함유에 따른 기능성 또는 기능기 부착에 따라 목적을 가진 약물의 전달(drug delivery)을 위한 기능성을 가질 수 있다.Referring back to FIGS. 1 and 2 together, the polymer film 10 for bonding a bio-implantation according to an embodiment of the present invention has a nanostructure or a microstructure, thereby controlling the behavior of cells and containing nanoparticles. According to the functional or functional group attachment, it may have a functionality for drug delivery.

상술한 약물 전달은 부작용을 최소화하고 효능 및 효과를 극대화하기 위하여 필요한 양의 약물을 치료 부위에 선택적으로 전달함으로써, 건강한 조직을 약물에 노출시키지 않음과 동시에 소량의 약물만으로도 우수한 치료효과를 낼 수 있도록 효율적으로 전달하는 것을 나타낸다.The above-described drug delivery minimizes side effects and selectively delivers the necessary amount of drug to the treatment site in order to maximize efficacy and effect, so that healthy tissues are not exposed to the drug and at the same time, excellent therapeutic effects can be achieved with only a small amount of drugs. Denotes efficient delivery.

본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)에 기능성을 부여하도록 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 표면 중 제1 표면(100)에 형성된 다양한 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체 일 부분에 생체 친화적인 기능기를 어레이(array) 형태로 부착할 수 있으며, 이에 따라 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 표면에 형성된 다양한 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체를 이용하여 정밀하게 세포 접착(cell adhesion)을 조절할 수 있다.Various types of nano-patterns formed on the first surface 100 among the surfaces of the polymer film 10 for bonding a bioprosthesis to impart functionality to the polymer film 10 for bonding a bioprosthesis according to an embodiment of the present invention Branches can attach bio-friendly functional groups to a part of the nanostructure in the form of an array, and accordingly, by using a nanostructure having various types of nanopatterns formed on the surface of the polymer film 10 for bonding a bioartificial implant. It can precisely control cell adhesion.

상술한 기능기를 어레이 형태로 부착하는 경우 세포의 종류에 따라 기능기의 어레이를 조절할 수 있다. 구체적으로, 세포막의 인지질 분포와 단백질 조합 여부를 매핑하고, 매핑된 결과에 따라 생체 친화적 기능기의 간격 및 어레이 밀도를 조절할 수 있다.When the above-described functional groups are attached in the form of an array, the array of functional groups can be adjusted according to the type of cell. Specifically, it is possible to map the distribution of phospholipids in the cell membrane and whether or not to combine proteins, and adjust the spacing of bio-friendly functional groups and the array density according to the mapping result.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생분해성 고분자가 생체 내에서 분해 중 항생물질 또는 분화인자와 같이 세포에 영향을 미칠 수 있는 물질들을 분비하기 위한 기능기가 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)에 임베딩 될 수 있다.In addition, the biodegradable polymer according to an embodiment of the present invention has a functional group for secreting substances that may affect cells such as antibiotics or differentiation factors during decomposition in vivo, Can be embedded in.

상술한 고분자 필름의 표면에 코팅된 기능기에 대하여 도 4를 함께 참조하여 설명하도록 한다.The functional groups coated on the surface of the polymer film will be described with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름의 표면에 코팅된 기능기를 설명하기 위한 도면을 나타낸 것이다.4 is a diagram illustrating a functional group coated on the surface of a polymer film for bonding a bioprosthesis according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 표면에는 세포 접착(cell adhesion)의 선택성을 주기 위한 생체친화적인 기능기(300)가 코팅될 수 있다.Referring to FIG. 4, the surface of the polymer film 10 for bonding a bio-implantation material according to an embodiment of the present invention may be coated with a bio-friendly functional group 300 for providing selectivity for cell adhesion. have.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)은 세포 외 기질 단백질의 아미노산 서열 RGD(Arg-Gly-Asp) 등을 이용하여 인테그린(Integrin) 단백질과 직접 접촉할 수 있다. 상술한 RGD는 인테그린을 통해 세포의 외부에 붙여지면서 다른 세포를 인식할 수 있는 기능을 가질 수 있다.In addition, the polymer film 10 for adhesion to a bioartificial implant according to an embodiment of the present invention can directly contact an integrin protein using the amino acid sequence RGD (Arg-Gly-Asp) of the extracellular matrix protein. have. The above-described RGD may have a function of recognizing other cells while being attached to the outside of cells through integrin.

상술한 인테그린은 반교소체를 구성하는 막단백질로서, 기저세포와 기저막을 연결하는 매듭역할을 하여 표피와 진피 사이의 결합을 조절하는 기능이 있으며, 또한 ECM(extracellular matrix)으로부터 세포로의 신호전달매개체 역할을 하여 세포 성장, 분열, 생존, 분화 등에 관여하는 기능이 있다. The above-described integrin is a membrane protein constituting the semi-transferring body, and has a function of regulating the binding between the epidermis and the dermis by acting as a knot connecting the basal cells and the basement membrane, and a signaling medium from the extracellular matrix (ECM) to the cells. It plays a role and has a function that is involved in cell growth, division, survival, and differentiation.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)은 생체인공삽입물과 접착하도록 상술한 고분자 필름의 표면에는 RNA 또는 DNA와 같은 상보적인 결합이 가능한 고분자 사슬을 코팅하여 형성할 수 있다. 상술한 고분자 사슬을 코팅하는 방법은 후술하도록 한다.In addition, the polymer film 10 for bonding a bioprosthesis according to an embodiment of the present invention is formed by coating a polymer chain capable of complementary binding such as RNA or DNA on the surface of the above-described polymer film to adhere to the bioprosthesis. can do. A method of coating the polymer chain described above will be described later.

다시 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 세포의 형태 또는 줄기세포(stem cells)의 경우 분화하고자 하는 세포의 종류에 따라 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 나노 구조를 구성하는 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체(110)의 크기 및 나노 구조체(110) 간 간격은 각각 수 나노미터(nm) 내지 수 마이크로미터(μm)까지 조절될 수 있다.Referring back to FIGS. 1 and 2 together, in the case of a cell type or stem cells, depending on the type of cells to be differentiated, the polymer film 10 for bonding a bio-implantation material according to an embodiment of the present invention The size of the nanostructure 110 having a nano-pattern of a predetermined shape constituting the nanostructure and the interval between the nanostructures 110 may be adjusted from several nanometers (nm) to several micrometers (μm), respectively.

상술한 줄기세포는 미분화 상태를 유지하며 무한히 증식(proliferation)할 수 있지만, 일정한 환경과 조건이 주어질 경우 특정 기능과 형태를 갖도록 분화할 수 있는 세포를 나타낸다.The stem cells described above maintain an undifferentiated state and can proliferate indefinitely, but represent cells capable of differentiating to have a specific function and shape given a certain environment and conditions.

구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)에 형성된 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체(110)의 크기는 이용하려는 조직과 세포의 배열상태를 조절하기 위해 세포의 상태 및 세포 소기관에 따라 수 내지 수백 나노미터(nm)로 조절될 수 있다.Specifically, the size of the nanostructure 110 having a nano-pattern of a preset shape formed on the polymer film 10 for bonding a bio-implantation according to an embodiment of the present invention is used to control the arrangement of tissues and cells to be used. It may be adjusted to several to several hundred nanometers (nm) depending on the condition of the hazardous cell and organelles.

또는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)에 형성된 미리 설정된 형태의 마이크로 패턴을 가지는 마이크로 구조체의 크기는 이용하려는 조직과 세포의 크기에 따라서 수 내지 수십 마이크로미터(μm) 또는 수십 내지 수백 마이크로미터(μm)까지 조절될 수 있다.Alternatively, the size of the microstructure having a micro-pattern of a preset shape formed on the polymer film 10 for bonding a bio-implantation according to an embodiment of the present invention may be several to tens of micrometers ( μm) or tens to hundreds of micrometers (μm).

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 표면에 형성된 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체(110) 간 간격은 수 내지 수백 나노미터(nm)일 수 있고, 세포막의 국소접착(FA)을 조절하여 생체 내의 역학적전이(Mechanotransduction) 메커니즘을 기반으로 한 세포 분화 또는 세포 생착과 같은 세포활동을 조절할 수 있다. 상술한 생체 내의 역학적전이(Mechanotransduction)는 세포에게 기계적 자극을 가하면, 생체화학적 신호로 전환되는 에너지 변환의 일환을 나타낸다.In addition, the interval between the nanostructures 110 having a nano-pattern of a preset shape formed on the surface of the polymer film 10 for bonding a bio-implantation according to an embodiment of the present invention may be several to several hundred nanometers (nm). In addition, by controlling the local adhesion (FA) of the cell membrane, cell activities such as cell differentiation or cell engraftment can be regulated based on a Mechanotransduction mechanism in vivo. The aforementioned Mechanotransduction refers to a part of energy conversion that is converted into a biochemical signal when a mechanical stimulus is applied to a cell.

본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 미리 설정된 형태의 나노/마이크로 패턴을 가지는 나노/마이크로구조체가 형성된 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)은 생분해성 또는 흡수성의 성질을 가질 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the polymer film 10 for bonding a bioartificial implant having a nano/micro structure having a nano/micro pattern of a preset shape may have a biodegradable or absorbent property.

구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물(20) 및 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10) 각각의 재료는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol), 폴리-L-락트산(poly(L-lactic acid)), 폴리락트산-글리콜산 (polylactic-co-glycolic acid, PLGA), 폴리글리콜산(polyglycolic acid, PGA), 폴리락타이드(polylactide, PLA), 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 키토산(chitosan), 폴리트리메틸렌 카보네이트(Polytrimethylenecarbonate, PTMC) 또는 상술한 고분자 군에서 선택된 둘 이상의 혼합물인 생체적합성을 가진 합성 고분자 군을 포함할 수 있다.Specifically, the material of each of the bioprosthesis 20 and the bioprosthesis adhesive polymer film 10 according to an embodiment of the present invention is polyethylene glycol, poly-L-lactic acid (poly(L-lactic acid)). acid)), polylactic-co-glycolic acid (PLGA), polyglycolic acid (PGA), polylactide (PLA), polycaprolactone (PCL), chitosan ( chitosan), polytrimethylene carbonate (PTMC), or a mixture of two or more selected from the above-described polymer group may include a group of biocompatible synthetic polymers.

단, 상술한 생체인공삽입물(20) 및 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 재료는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 생체인공삽입물(20) 및 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 재료는 생분해성을 가지는 모든 고분자를 포함할 수 있다.However, the material of the above-described bio-implant 20 and the polymer film 10 for bonding the bio-implant is only an example for explaining an embodiment of the present invention and is not limited thereto, and the bio-implant 20 and The material of the polymer film 10 for bonding a bio-implantation material may include all polymers having biodegradability.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 미리 설정된 형태의 나노/마이크로 패턴을 가지는 나노/마이크로구조체가 형성된 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 생분해성 성질로 인하여, 생체인공삽입물(20)과 부착된 고분자 필름(10)이 생체 내에 삽입되어 삽입 위치에 있는 세포와 접착할 수 있고, 세포와 접착 이후 일정한 시간이 지난 후 생분해되면서 생체인공삽입물(20)과 부착된 고분자 필름(10)만 제거될 수 있으며, 이에 따라 고분자 필름(10)이 생분해되기 전인 생체 내의 삽입 위치에 세포가 안정적으로 재생할 때까지 세포가 고분자 필름(10)에 퍼진상태로 고분자 필름(10)과 접착하고 있으므로 이에 따라 생체인공삽입물(20)이 삽입부위에 위치한 세포가 안정적으로 성장할때까지 삽입부위에 위치할 수 있다. 따라서, 고분자 필름(10)은 세포와 생체인공삽입물(20)을 접착시키기 위한 접착 용도로 사용되며, 자연스럽게 생체 내에서 생분해되어 제거될 수 있으므로, 생체인공삽입물(20)의 생체 삽입 성공률을 높일 수 있다.Therefore, due to the biodegradability of the biodegradable property of the polymer film 10 for bonding a bioartificial implant having a nano/micro structure having a nano/micro pattern of a preset shape according to an embodiment of the present invention, the bioartificial implant 20 and the The attached polymer film 10 can be inserted into the living body and adhered to the cells at the insertion position, and biodegradation after a certain period of time after adhesion with the cells removes only the bio-implant 20 and the attached polymer film 10 Accordingly, the cells are spread on the polymer film 10 and adhere to the polymer film 10 until the cells are stably regenerated at the insertion position in the living body before the polymer film 10 is biodegraded. The prosthesis 20 may be positioned at the insertion site until the cells located at the insertion site grow stably. Therefore, the polymer film 10 is used for adhesion to adhere the cells and the bio-implant 20, and can be naturally biodegraded and removed in the living body, thereby increasing the success rate of bio-insertion of the bio-implant 20 have.

구체적으로, 생체인공삽입물(20)이 생체 내에 이식된 삽입 부위에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 미리 설정된 나노/마이크로패턴을 가지는 나노/마이크로구조체가 형성된 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)이 생분해되기 전 생체인공삽입물(20)이 생체 내에 이식된 이후 생체 내의 삽입 부위에서는 세포가 재생하며, 세포가 재생하는 도중에 생체인공삽입물(20)의 위치가 고정되지 않아 이식 시술에 실패하는 문제점을 해결하도록 세포가 재생하면서 생체인공삽입물(20)이 삽입 부위에 고정되도록 상술한 나노/마이크로 구조체가 삽입 부위에서 재생하는 세포와 접착할 수 있고, 고분자 필름(10)은 상술한 재생하는 세포와 접착한 이후 서서히 생분해되어 세포 재생이 안정적으로 완료된 이후 생체인공삽입물(20)이 삽입 부위에 위치할 수 있다.Specifically, the polymer film 10 for bonding a bio-implantation material having a nano/micro structure having a preset nano/micro pattern according to an embodiment of the present invention is formed at the insertion site where the bio-implant 20 is implanted in the living body. After the bio-implant 20 is implanted in the living body before biodegradation, the cells regenerate at the insertion site in the living body, and the position of the bio-implant 20 is not fixed during the cell regeneration. The above-described nano/microstructure can adhere to the cells regenerating at the insertion site so that the bio-artificial implant 20 is fixed to the insertion site while the cells regenerate, and the polymer film 10 adheres to the regenerating cells described above. After that, after the biodegradation is gradually completed and cell regeneration is stably completed, the bio-artificial implant 20 may be positioned at the insertion site.

본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)이 생체인공삽입물(20)과 부착하는 경우, 생체인공삽입물(20)의 표면에 따라서 고분자 필름(10)을 부착하기 위해 표면 에너지 조절이 요구되며, 상술한 표면 에너지 조절을 위해 고분자 필름(10)의 표면을 코팅하거나 고분자 필름(10)의 표면에 미세 구조를 형성할 수 있다.When the polymer film 10 for bonding a bioprosthesis according to an embodiment of the present invention is attached to the bioprosthesis 20, the surface to attach the polymer film 10 according to the surface of the bioprosthesis 20 Energy control is required, and a microstructure may be formed on the surface of the polymer film 10 or coating the surface of the polymer film 10 in order to control the surface energy described above.

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물(20)과 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)을 부착하는 방법으로 생체인공삽입물(20)의 표면과 고분자 필름(10)의 표면이 맞닿는 면의 표면적을 넓히고 표면 에너지를 조절하기 위한 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS)과 같은 패터닝 기술을 이용할 수 있다.In addition, the surface of the bio-prosthetic insert 20 and the surface of the polymer film 10 are attached by attaching the bio-implant 20 and the polymer film 10 for bonding the bio-prosthetic insert according to another embodiment of the present invention. Patterning techniques such as microelectromechanical systems (MEMS) can be used to increase the surface area of this mating surface and control the surface energy.

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물(20)과 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)을 부착하기 위한 방법으로 고분자 필름(10)의 표면 중 생체인공삽입물(20)의 표면에 부착하려는 부착면에 기능기를 코팅하여 표면 에너지를 조절함으로써 부착능을 높일 수 있다.In addition, as a method for attaching the bio-implant 20 and the polymer film 10 for bonding the bio-implant according to another embodiment of the present invention, among the surfaces of the polymer film 10, the It is possible to increase adhesion by controlling the surface energy by coating a functional group on the adhesion surface to be attached to the surface.

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물(20)과 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)을 부착하기 위한 방법으로 고분자 필름(10)의 표면에 거칠기를 형성하거나 미세구조를 형성하여 고분자 필름(10)의 표면 에너지를 조절함으로써 생체인공삽입물(20) 표면의 표면 에너지 차이를 조절하여 부착능을 높이는 방법을 이용하여 생체인공삽입물(20)의 표면에 상술한 고분자 필름(10)을 부착할 수 있다.In addition, as a method for attaching the bio-implant 20 and the polymer film 10 for bonding the bio-implant according to another embodiment of the present invention, roughness is formed on the surface of the polymer film 10 or a microstructure is formed. The above-described polymer film 10 is formed on the surface of the bio-implant 20 by controlling the surface energy of the polymer film 10 by adjusting the difference in surface energy of the surface of the bio-implant 20 to increase adhesion. ) Can be attached.

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 상술한 표면 에너지 조절하는 방법으로 생체인공삽입물(20)의 표면과 고분자 필름(10)의 표면이 맞닿는 부착면에 사슬순서에 따라 상보적인 결합이 가능한 고분자의 단량체를 중합시킴으로써 표면에너지를 조절할 수 있다.In addition, by the method of controlling the surface energy according to another embodiment of the present invention, complementary bonding is possible according to the chain order to the attachment surface where the surface of the bioartificial implant 20 and the surface of the polymer film 10 contact. Surface energy can be controlled by polymerizing a polymer monomer.

상술한 생체인공삽입물(20)과 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)을 부착시키는 구체적인 방법은 도 5 및 도 6에서 후술하도록 한다.A specific method of attaching the above-described bio-implant 20 and the polymer film 10 for bonding the bio-prosthesis will be described later in FIGS. 5 and 6.

도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름의 구조를 도시한 도면이다.5 is a view showing the structure of a polymer film for bonding a bio-implantation material according to another embodiment of the present invention.

도 5(a) 및 도 5(b)를 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물과 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)을 부착하기 위한 방법으로 생체인공삽입물의 표면과 고분자 필름(10)의 표면인 양 부착면에 각각 고분자를 형성하여 고분자의 커플링을 이용하는 방법을 이용할 수 있다.5 (a) and 5 (b), a method for attaching a bio-implant and a polymer film 10 for bonding a bio-implant according to another embodiment of the present invention. And a method of using a polymer coupling by forming a polymer on both adhesion surfaces, which are the surfaces of the polymer film 10, respectively.

구체적으로, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 표면 중 세포와 접착하려는 제1 표면(100)에는 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체(110)가 형성될 수 있고, 또한 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 표면 중 생체인공삽입물과 부착하려는 부착면(200)에 해당하는 제2 표면(200)에는 생체인공삽입물과 부착하기 위한 고분자 단량체가 성장된 고분자 사슬(210)이 형성될 수 있다.Specifically, a nanostructure 110 having a nano-pattern of a preset shape on the first surface 100 to be adhered to cells among the surfaces of the polymer film 10 for bonding a bio-implantation according to another embodiment of the present invention May be formed, and a polymer monomer for attaching to the bio-implants on the second surface 200 corresponding to the attachment surface 200 to be attached to the bio-implants among the surfaces of the polymer film 10 for bonding the bio-implants. A polymer chain 210 in which is grown may be formed.

본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 표면에 국소접착(FA)을 조절하기 위해 나노 구조체(110)가 형성된 표면인 세포 접착면인 제1 표면 이외의 생체인공삽입물과 부착하려는 부착면에 해당하는 제2 표면에 RNA 또는 DNA와 같이 상보적인 결합이 가능한 고분자 사슬(210)을 형성할 수 있으며, 형성된 고분자 사슬(210)에 의해 고분자 필름(10)은 생체인공삽입물과 부착될 수 있다.In order to control the local adhesion (FA) to the surface of the polymer film 10 for bonding a bioartificial implant according to another embodiment of the present invention, other than the first surface, which is the surface on which the nanostructure 110 is formed, is a cell adhesion surface. A polymer chain 210 capable of complementary bonding such as RNA or DNA can be formed on a second surface corresponding to the attachment surface to be attached to the bio-implantation material, and the polymer film 10 is formed by the formed polymer chain 210 It can be attached to the bioprosthesis.

본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)과 생체인공삽입물의 부착방법은 상술한 고분자 필름(10)과 생체인공삽입물 각각의 표면을 물리적 또는 화학적 방법을 이용하여 활성화하고, 각각 활성화된 생체인공삽입물의 표면 및 고분자 필름의 표면에 고분자 단량체를 형성하며, 각각의 생체인공삽입물의 표면 및 고분자 필름의 표면에 형성된 고분자 단량체를 성장시킨 후 성장된 고분자 사슬(210)을 결합함으로써, 고분자 필름(10)과 생체인공삽입물을 부착할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the polymer film 10 for bonding a bioprosthesis and a method for attaching the bioprosthesis according to an embodiment of the present invention activates the surface of each of the above-described polymer film 10 and the bioprosthesis using a physical or chemical method. , Polymeric monomers are formed on the surface of each activated bioprosthesis and the surface of the polymer film, and the polymer chains 210 are grown after growing the polymeric monomers formed on the surface of each bioprosthesis and the surface of the polymer film. By doing so, the polymer film 10 and the bio-artificial implant can be attached.

상술한 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)과 생체인공삽입물의 표면을 활성화는 구체적인 방법은 도 6을 함께 참조하여 설명하도록 한다.A detailed method of activating the above-described polymer film 10 for bonding the bioprosthesis and the surface of the bioprosthesis will be described with reference to FIG. 6.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)과 생체인공삽입물의 표면을 활성화는 방법을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining a method of activating the surface of the bio-prosthesis adhesive polymer film 10 and the bio-prosthesis according to an embodiment of the present invention.

도 6(a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 표면을 아르곤, 산소, 질소, 수증기 및 암모니아 중에서 선택된 어느 하나 혹은 이들의 혼합으로 이루어진 기체(200a)를 이용하여 플라즈마 또는 이온빔으로 처리하는 물리적인 방법을 이용하여 활성화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 제2 표면은 물리적인 방법에 의해 활성화된 상태의 표면(201)이 될 수 있다.Referring to FIG. 6(a), the surface of the polymer film 10 for bonding a bioprosthesis according to an embodiment of the present invention is selected from argon, oxygen, nitrogen, water vapor, and ammonia, or a mixture thereof. It can be activated using a physical method of treating with plasma or ion beam using (200a). Accordingly, the second surface of the polymer film 10 for bonding a bioprosthesis according to an embodiment of the present invention may be the surface 201 in an activated state by a physical method.

상술한 플라즈마 또는 이온빔으로 처리하여 활성화하는 경우, 전압은 500[V] 내지 100[kV], 바람직하게는 1[kV] 내지 100[kV], 전력은 50[W] 내지 10[kW], 바람직하게는 50[W] 내지 200[W], 시간은 1초 내지 1시간, 바람직하게는 10초 내지 10분일 수 있다. 단, 상술한 예시는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.In the case of activation by treatment with the above-described plasma or ion beam, the voltage is 500 [V] to 100 [kV], preferably 1 [kV] to 100 [kV], the power is 50 [W] to 10 [kW], preferably Preferably, 50 [W] to 200 [W], the time may be 1 second to 1 hour, preferably 10 seconds to 10 minutes. However, the above-described example is only an example for explaining an embodiment of the present invention, and is not limited thereto.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물의 표면 또한 상술한 물리적 방법과 동일한 방법을 이용하여 활성화할 수 있다.In addition, the surface of the bioprosthesis according to an embodiment of the present invention may also be activated using the same method as the above-described physical method.

도 6(b)를 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따르면 수산화 리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 수산화 칼슘과 같은 염기성 용액(200b)에 고분자 필름을 담그는 화학적 방법을 이용하여 고분자 필름(10)의 표면을 활성화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름(10)의 제2 표면은 화학적인 방법에 의해 활성화된 상태의 표면(202)이 될 수 있다.Referring to FIG. 6(b), according to another embodiment of the present invention, using a chemical method of immersing the polymer film in a basic solution 200b such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, or calcium hydroxide, a polymer film ( 10) can activate the surface. Accordingly, the second surface of the polymer film 10 for bonding a bioprosthesis according to an embodiment of the present invention may be the surface 202 in an activated state by a chemical method.

상술한 염기성 용액(200b)의 pH는 9 내지 12일 수 있으며, 이때 온도는 상온 내지 150 ℃, 바람직하게는 60 ℃ 내지 100 ℃일 수 있다. 단, 상술한 예시는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.The pH of the above-described basic solution 200b may be 9 to 12, and the temperature may be room temperature to 150°C, preferably 60°C to 100°C. However, the above-described example is only an example for explaining an embodiment of the present invention, and is not limited thereto.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물의 표면 또한 상술한 화학적 방법과 동일한 방법을 이용하여 활성화할 수 있다.In addition, the surface of the bioprosthetic according to an embodiment of the present invention may also be activated using the same method as the above-described chemical method.

다시 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 활성화된 생체인공삽입물의 표면 및 고분자 필름의 표면 각각에 형성된 고분자 단량체는 락티드(lactide), 락틱산(lactic acid), 글리코라이드(glycolide), 글리콜산(glycolic acid), 카프로락톤(caprolactone), 카프로락틱산(caprolactic acid), 트리메틸렌(trimethylene) 및 카보네이트(carbonate) 중에서 선택된 어느 하나의 단량체일 수 있으나, 상술한 예시는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 5 again, the polymeric monomers formed on the surface of the activated bioprosthetic implant and the surface of the polymer film according to an embodiment of the present invention are lactide, lactic acid, and glycolide. ), glycolic acid, caprolactone, caprolactic acid, trimethylene, and carbonate, but the above-described examples are It is only an example for explaining an exemplary embodiment, and is not limited thereto.

본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물의 표면 및 고분자 필름의 표면에 각각 형성된 고분자 사슬의 일부를 이황화 결합하기 위한 성질을 가지는 고분자 또는 원자로 치환하거나 특정한 사슬순서에 따라 상보적으로 결합이 가능한 고분자 또는 원자로 치환할 수 있다.A polymer capable of substituting a polymer or atom having properties for disulfide bonding of a part of the polymer chain formed on the surface of the bioartificial implant and the surface of the polymer film according to an embodiment of the present invention, or complementarily bonding according to a specific chain sequence Or it can be substituted with an atom.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 상술한 사슬순서에 따라 상보적인 결합이 가능한 고분자 단량체는 DNA 또는 RNA 서열과 같은 생체재료를 포함할 수 있다. 상술한 DNA 또는 RNA와 같은 생체재료는 생체 삽입을 시도하려는 피시험자로부터 추출된 DNA 또는 RNA 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, a polymer monomer capable of complementary binding according to the above-described chain sequence according to an embodiment of the present invention may include a biomaterial such as a DNA or RNA sequence. The above-described biomaterial such as DNA or RNA may be DNA or RNA extracted from a test subject attempting to be inserted into a living body, but is not limited thereto.

따라서, 상술한 방법에 의해 생체인공삽입물의 표면에 형성된 고분자 사슬과 고분자 필름(10)의 제2 표면(200)에 형성된 고분자 사슬(210)에서 각각 치환된 고분자 또는 원자가 결합되면서 생체인공삽입물과 고분자 필름이 부착될 수 있다.Therefore, the polymer chains formed on the surface of the bio-implants and the polymers or atoms substituted in the polymer chains 210 formed on the second surface 200 of the polymer film 10 by the above-described method are combined, A film can be attached.

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 부착 방법으로 반데르발스 인력을 이용하거나 고분자 사슬의 정전기적 인력을 유도하여 고분자 필름을 생체인공삽입물 표면에 부착할 수 있으나, 상술한 예시는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, as an attachment method according to another embodiment of the present invention, the polymer film may be attached to the surface of the bio-implant by using the van der Waals attraction or by inducing the electrostatic attraction of the polymer chain. It is only an example for explaining an embodiment of, but is not limited thereto.

상술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 고분자 필름(10)에 형성된 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체(110)에 따라 실제 세포의 부착성 및 퍼짐성의 조절이 가능한지 여부를 확인하기 위해 우선 지방 유래 중간엽 줄기 세포(adipose-derived mesenchymal stem cells, ASC)를 배양하고 시딩하는 과정을 설명하도록 한다.In order to check whether the actual cell adhesion and spreadability can be adjusted according to the nanostructure 110 having a nano-pattern of a preset shape formed on the polymer film 10 according to an embodiment of the present invention, first fat The process of culturing and seeding adipose-derived mesenchymal stem cells (ASC) will be described.

본 실험에서 지방 유래 중간엽 줄기 세포(ASC)는 5 % CO2와 37 ℃의 로우 글루코스 DMEM 기저 배양액(low-glucose DMEM basal media)에서 배양되었다.In this experiment, adipose-derived mesenchymal stem cells (ASC) were cultured in low-glucose DMEM basal media at 37°C with 5% CO2.

상술한 조건에서 배양된 인체 지방 유래 중간엽 줄기 세포(ASCs)는 모든 실험에 대해 계대수(passage) 6에서 사용되었고, 나노기둥 기판이 놓여진 12- 웰 플레이트(12 well-plate)에 접종(seeding)하였다. 2 × 104 세포의 세포 부유액(cell suspension)을 피펫팅하고 일정한 시간이 지난 후에 제거하여 기판 상에 세포만을 부착시킨 채로 유지시켰다. 배양한지 24 시간 이후, 세포를 인산염완충용액(PBS)으로 세척하고 세척된 세포를 면역 형광 염색(immunofluorescence staining) 및 MTT(3-(4,5-디메틸티아졸-2-일)-2,5-디페닐테트라졸리움 브로마이드) 세포 증식 분석법(proliferation assay)을 평가하기 위해 사용 하였다.Human adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) cultured under the above-described conditions were used at passage 6 for all experiments, and seeded on a 12-well plate on which a nanopillar substrate was placed. ). A cell suspension of 2×10 4 cells was pipetted and removed after a certain period of time to keep only cells attached to the substrate. After 24 hours of incubation, the cells were washed with a phosphate buffer solution (PBS), and the washed cells were washed with immunofluorescence staining and MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5 -Diphenyltetrazolium bromide) was used to evaluate cell proliferation assay.

상술한 MTT 세포 증식 분석법은 일반적으로 세포의 생존력과 독성을 평가하는데 사용하지만, 본 실험에서는 MTT로 평가된 세포의 생존력을 사용하여 검량선을 통해 나노기둥이 형성된 기판상에서 생존력을 가지는 세포의 접착률을 측정하였다.The above-described MTT cell proliferation assay is generally used to evaluate the viability and toxicity of cells, but in this experiment, the adhesion rate of cells with viability on the substrate on which the nanopillars are formed is measured through a calibration curve using the viability of cells evaluated by MTT. Measured.

검량선을 플롯하기 위해, 1 x 103 내지 1 x 106 (세포/mL)의 부유액을 준비하고, 세포를 37 ℃에서 12 시간 동안 밤새 배양 하였다. MTT 시약 500㎕가 분배된 후 세포는 추가적으로 3 시간 동안 배양되었다.To plot the calibration curve, a suspension of 1 x 10 3 to 1 x 10 6 (cells/mL) was prepared, and the cells were incubated at 37° C. for 12 hours overnight. After 500 μl of MTT reagent was dispensed, the cells were incubated for an additional 3 hours.

보라색 침전물이 광학 현미경을 사용하여 관찰될 때, 세제 시약(detergent reagent) 200(μl)를 조심스럽게 첨가하고 효소면역기법(enzyme linked immunosorvent assay, ELISA) 플레이트로 옮겼다. 570(nm) 파장 필터에서 마이크로 플레이트 판독기를 사용하여 각 웰에서의 흡광도를 측정하였다. 고분자 필름(10)에 형성된 나노기둥에 부착된 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)의 흡광도는 동일한 프로토콜을 얻었고 접착 세포를 계산하는 검량 곡선과 비교하였다.When the purple precipitate was observed using an optical microscope, 200 (μl) detergent reagent was carefully added and transferred to an enzyme linked immunosorvent assay (ELISA) plate. The absorbance in each well was measured using a micro plate reader on a 570 (nm) wavelength filter. The absorbance of adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) attached to the nanopillars formed on the polymer film 10 was obtained by the same protocol and compared with a calibration curve for calculating adherent cells.

본 실험에서는 고분자 필름에 형성된 나노기둥 기판에 상기 세포를 24 시간 동안 배양한 후, 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)가 Karnovsky 고정액(2% 파라포름 알데하이드(Paraformaldehyde), 2% 글루타르알데하이드(Glutaraldehyde))으로 고정되고, 상술한 샘플들을 에탄올(ascending gradual series, 50~100%)을 이용하여 탈수하였다.In this experiment, after culturing the cells on a nanopillar substrate formed on a polymer film for 24 hours, adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) were added to Karnovsky's fixative (2% paraformaldehyde, 2% glutaraldehyde). )), and the above-described samples were dehydrated using ethanol (ascending gradual series, 50-100%).

세포 배양 전후의 나노구조를 포함하는 샘플들을 클러스터 시스템에서 스퍼터를 사용하여 금층(gold layer)으로 스퍼터링 한 후 주사 전자 현미경(Scanning electron microscopy, SEM)으로 관찰하였다.Samples containing nanostructures before and after cell culture were sputtered with a gold layer using a sputter in a cluster system, and then observed with a scanning electron microscopy (SEM).

주사전자현미경(SEM)은 전자 현미경의 또 다른 형태로, 예시적으로 전자 빔은 한 점에 집속되고 표본(specimen)의 표면에 스캔된다. 검출기는 후방 산란된 반사된 2차 전자들 또는 표면으로부터의 전자들을 수집하여 수집된 전자들을 표본의 실제 3차원 이미지를 생성하는데 사용되는 신호로 변환한다. 상술한 스캐닝 프로세스 동안, 검출기는 표면의 함몰로부터 더 작은 전자를 받을 수 있고, 따라서 표면의 하위 영역은 생성된 이미지에서 더 어둡게 보인다. 주사전자현미경은 대략 200,000배까지 확대를 제공할 수 있으며, 더 높을 수도 있다.A scanning electron microscope (SEM) is another form of an electron microscope, exemplarily, an electron beam is focused on a point and scanned on the surface of a specimen. The detector collects the backscattered reflected secondary electrons or electrons from the surface and converts the collected electrons into a signal that is used to create an actual three-dimensional image of the specimen. During the above-described scanning process, the detector may receive smaller electrons from the depression of the surface, so the sub-regions of the surface appear darker in the resulting image. Scanning electron microscopy can provide magnification up to approximately 200,000 times, and may be higher.

샘플들의 횡단면을 관찰하기 위해, 집속 이온 빔(Focused Ion Beam, FIB)을 이용하여 샘플들을 후속 처리하였다.To observe the cross section of the samples, the samples were subsequently processed using a Focused Ion Beam (FIB).

집속 이온 빔(FIB)은 이온 빔이 샘플에 스캔되는 것 외에는 전자 빔을 사용하는 주사 전자 현미경과 유사하다. 상술한 이온 빔은 약 10 nm보다 작은 스폿 크기를 갖는 액체 금속 이온 소스(예, 갈륨)로부터 방출될 수 있다.A focused ion beam (FIB) is similar to a scanning electron microscope that uses an electron beam except that an ion beam is scanned into the sample. The ion beam described above may be emitted from a liquid metal ion source (eg, gallium) having a spot size of less than about 10 nm.

본 실험에서 인산염완충용액(Phosphate-Buffered Saline, PBS)으로 세척 한 후, 실온에서 20 분 동안 인산염완충용액(PBS) 중의 4 % 파라포름 알데하이드로 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)를 고정시켰다.In this experiment, after washing with a phosphate buffer solution (Phosphate-Buffered Saline, PBS), fat-derived mesenchymal stem cells (ASCs) were fixed with 4% paraformaldehyde in a phosphate buffer solution (PBS) at room temperature for 20 minutes.

염색하기 전에, 고정된 세포를 투과성화 시약(permeabilization agent) (0.5% Triton X-100)으로 5 분 동안 투과성화 시키고 상온(RT) 60분 동안 인산염완충용액(PBS) 중 5 % BSA(Bovine serum albumin)에서 차단시켰다.Before staining, the immobilized cells were permeabilized with a permeabilization agent (0.5% Triton X-100) for 5 minutes, and 5% Bovine serum (BSA) in a phosphate buffer solution (PBS) for 60 minutes at room temperature (RT). albumin).

샘플들을 37 ℃에서 1 시간 동안 BSA에서 5 %로 희석한 1 차 항체와 함께 배양시켰다. 샘플들을 인산염완충용액(PBS)로 3 번 세척하여 과잉을 제거한 후, 상온(RT)에서 30분 동안 BSA에서 5 % 희석된 형광으로 표지된 2 차 항체와 함께 배양시켰다.Samples were incubated with primary antibody diluted 5% in BSA for 1 hour at 37°C. The samples were washed three times with a phosphate buffer solution (PBS) to remove excess, and then incubated with a fluorescently labeled secondary antibody diluted 5% in BSA for 30 minutes at room temperature (RT).

마지막 단계에서, 세포 핵을 4′,6′디아미노-2-페닐인돌(4′,6-diamidino-2-phenylindol, DAPI)를 포함하는 용액으로 염색시켰다. 형광 이미지는 공초점 현미경(confocal microscope) 을 사용하여 획득하였다.In the last step, the cell nucleus was stained with a solution containing 4',6'diamino-2-phenylindol (4',6-diamidino-2-phenylindol, DAPI). Fluorescence images were acquired using a confocal microscope.

본 실험에서는 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)의 형광 이미지를 분석하여, 국소접착(FA)의 형태학적 파라미터인 형태 및 크기를 연산하고, 퍼짐성의 정도로서 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)의 면적 또한 측정하였다. 형광 이미지의 데이터를 분석한 결과는 평균 ± 표준 편차(SD)로 나타내었다.In this experiment, the fluorescence images of adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) were analyzed to calculate the shape and size of the morphological parameters of local adhesion (FA), and the area of adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) as the degree of spreadability. Also measured. The results of analyzing the data of the fluorescence image are expressed as mean ± standard deviation (SD).

이하 상술한 방법에 의해 배양된 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs) 및 상술한 분석 방법을 이용하여 고분자 필름(10)에 형성된 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체(110)에 따라 실제 세포의 부착성 및 퍼짐성을 조절이 가능한지 여부를 도 7 내지 도 11에서 후술하도록 한다.Hereinafter, according to the adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) cultured by the above-described method and the nanostructure 110 having a nano-pattern of a preset shape formed on the polymer film 10 using the above-described analysis method, Whether the adhesiveness and spreadability can be adjusted will be described later in FIGS. 7 to 11.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름에 형성된 나노기둥 어레이와 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)가 접착한 모습을 설명하기 위한 도면을 나타낸 것이다.7 is a view for explaining a state in which the nano-pillar array formed on the polymer film for bonding a bio-implantation material and fat-derived mesenchymal stem cells (ASCs) are adhered according to an embodiment of the present invention.

도 7(a)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름의 제1 표면에 형성된 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체의 형태가 나노기둥 어레이인 형태로, 상술한 나노기둥 어레이의 직경(diameters)(nm), 간격(spacing)(nm), 나노기둥의 상부 표면적(μm2) 및 나노기둥 어레이 면적 분율(%)에 따라 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름을 제1 내지 제3 샘플로 분류한 것을 나타낸 것이다.FIG. 7(a) shows a nanostructure having a nano-pattern of a preset shape formed on a first surface of a polymer film for bonding a bioprosthesis according to an embodiment of the present invention, in the form of a nano-pillar array. According to the diameter (nm), spacing (nm) of the column array, the upper surface area of the nanopillar (μm2), and the area fraction (%) of the nanopillar array, the first to the first polymer films for bonding bioartificial implants were prepared. It shows the classification into 3 samples.

도 7(a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 국소접착(FA) 크기가 제1 샘플에서의 나노기둥의 상부 표면적보다 더 큰 것을 나타낸다. 상술한 결과는 국소접착(FA)은 나노 구조체들 간의 간격을 뛰어넘어 크기가 증가하며, 국소접착(FA)의 실제적인 접촉 면적은 제안된 관측치보다 더 작을 수 있음을 나타낸다. 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)의 유효 접촉 면적 분율은 하나의 나노 기둥의 상부 표면적을 따라 선형적으로 증가하는 경향을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7(a), it is shown that the size of the local adhesion (FA) according to an embodiment of the present invention is larger than the upper surface area of the nanopillars in the first sample. The above-described results indicate that the local adhesion (FA) increases in size beyond the spacing between the nanostructures, and the actual contact area of the local adhesion (FA) may be smaller than the proposed observation. It can be seen that the effective contact area fraction of adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) increases linearly along the upper surface area of one nanopillar.

도 7(b)는 제1 내지 제3 샘플에 부착된 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)를 주사전자현미경(SEM)으로 획득한 이미지를 나타낸 것이다.7(b) shows an image obtained by scanning electron microscope (SEM) of adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) attached to the first to third samples.

구체적으로, 도 7(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노기둥 어레이가 형성된 고분자 필름에 세포 접착을 위한 ECM 리간드를 제공하도록 고분자 필름에 형성된 나노기둥에 피브로넥틴의 ECM 단백질로 코팅하여 세포막에 위치한 인테그린과 결합시킨 결과를 나타낸 것이다.Specifically, Figure 7 (b) is a nano-pillar formed in the polymer film to provide an ECM ligand for cell adhesion to the polymer film in which the nano-pillar array according to an embodiment of the present invention is coated with an ECM protein of fibronectin to the cell membrane. It shows the result of combining with the located integrin.

도 7(b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)(30)가 24 시간 배양 후 고분자 필름에 형성된 나노기둥 어레이(110)의 상부 표면에 접착됨으로써, 나노기둥 어레이(110)에 따른 세포의 접착성과 퍼짐성의 정도를 나타내는 세포의 생착여부를 확인할 수 있다.Referring to Figure 7(b), adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) 30 according to an embodiment of the present invention are adhered to the upper surface of the nanopillar array 110 formed on the polymer film after 24 hours incubation. , Whether or not engraftment of cells indicating the degree of adhesion and spreadability of cells according to the nanopillar array 110 can be confirmed.

상술한 24 시간 배양 후 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)(30)의 밀도는 제1 샘플에서 28 ± 3(cells/mm2), 제2 샘플에서 26 ± 1(cells/mm2) 및 제3 샘플에서 32 ± 9 (cells/mm2)로 측정되었다. 상술한 결과는 시딩 세포의 밀도가 약 50 (cells/mm2)이기 때문에 나노기둥 어레이(110)와 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)(30)의 접착율이 약 55 % -60 % 인 것으로 해석할 수 있다. 따라서, 이산적인 나노 구조의 다양한 크기의 영향이 줄기 세포의 접착률에서는 매우 작음을 확인할 수 있다.The density of adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) 30 after culture for 24 hours was 28 ± 3 (cells/mm2) in the first sample, 26 ± 1 (cells/mm2) in the second sample, and the third sample. It was measured at 32 ± 9 (cells/mm2). The above results are interpreted as being about 55% -60% of the adhesion between the nanopillar array 110 and the adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) 30 because the density of the seeding cells is about 50 (cells/mm2). can do. Therefore, it can be confirmed that the influence of the various sizes of the discrete nanostructures is very small in the adhesion rate of stem cells.

구체적으로, 도 7(b)에서 하단에 1 마이크로미터(μm)로 확대된 도면은 집속 이온 빔(Focused Ion Beam, FIB)을 이용하여 부착된 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)(30)의 단면을 관찰한 것을 나타낸 것으로, 관찰 결과 제1 내지 제3 샘플 모두에서 나노기둥 어레이(110) 간 틈이 관찰되었고, 이에 따라 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)(30)가 나노기둥 어레이(110)의 상부 표면에서만 세포가 접착하고 있으며, 즉 나노기둥 어레이(110)의 상부 표면만 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)(30)와 상호작용 하는 것을 확인할 수 있다.Specifically, the diagram enlarged to 1 micrometer (μm) at the bottom in FIG. 7(b) shows the adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) 30 attached using a focused ion beam (FIB). As a result of observing the cross section, a gap between the nanopillar array 110 was observed in all of the first to third samples, and accordingly, the adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) 30 were converted to the nanopillar array 110. ), only the upper surface of the cell is adhered, that is, only the upper surface of the nanopillar array 110 interacts with the adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) 30.

상술한 결과는 인테그린-ECM 클러스터링을 보여주는 접착 부위의 국소화에 대한 필수적인 전제 조건이었으며, 나노기둥 어레이(110)가 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)(30)에 이산적으로 접착 부위를 제공한다는 것을 확인할 수 있다.The above-described results were essential prerequisites for localization of adhesion sites showing integrin-ECM clustering, and that the nanopillar array 110 discretely provides adhesion sites to adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) 30 I can confirm.

따라서, 상술한 결과는 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)(30)가 나노기둥 어레이(110)의 표면에서만 접착하고 나노기둥 어레이(110) 간 간격의 빈 공간에 해당하는 틈새로 들어가지 않는 것을 확인할 수 있다.Therefore, the above-described result is that adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) 30 adhere only to the surface of the nanopillar array 110 and do not enter the gap corresponding to the empty space between the nanopillar arrays 110. I can confirm.

도 7(c)는 도 7(b)에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 샘플 및 제3 샘플 각각에 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)(30)가 접착된 모습을 설명하기 위한 도면을 나타낸 것으로, 국소접착(FA)의 크기에 따라서 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)(30)의 퍼짐성이 변하는 것을 나타내는 도면이다. 7(c) is a view for explaining a state in which adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) 30 are adhered to each of a first sample and a third sample according to an embodiment of the present invention in FIG. 7(b) As shown, the spreadability of adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) 30 is changed according to the size of the local adhesion (FA).

도 7(b)에서 제1 샘플에 해당하는 나노기둥 어레이(110)과 제3 샘플에 해당하는 나노기둥 어레이(110)에 각각 접착된 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)(30)의 퍼짐성이 다른 것을 확인할 수 있으며, 도 7(c)은 상술한 제1 샘플 및 제3 샘플 각각에 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)(30)가 접착된 모습을 도시한 것으로 도 7(c)를 참조하면 상술한 제1 및 제3 샘플에 해당하는 각각의 나노기둥 어레이(110) 표면에서 국소접착(FA)의 크기가 크면 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)(30)의 퍼짐이 덜하고, 이와 반대로 국소접착(FA)의 크기가 작으면 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)(30)가 더 많이 퍼질 수 있다.In FIG. 7(b), the spreadability of the adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) 30 adhered to the nanopillar array 110 corresponding to the first sample and the nanopillar array 110 corresponding to the third sample respectively Other things can be seen, and FIG. 7(c) shows a state in which adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) 30 are adhered to each of the first and third samples described above, see FIG. 7(c). If the size of the local adhesion (FA) on the surface of each of the nanopillar arrays 110 corresponding to the above-described first and third samples is large, the spread of adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) 30 is less. Conversely, if the size of the local adhesion (FA) is small, adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) 30 may spread more.

이때 나노기둥 어레이(110)가 국소접착(FA)의 크기를 조절할 수 있는 것은 인테그린-ECM 결합의 수를 나노기둥 어레이(110) 표면의 크기에 상관없이 비슷하게 형성하기 위해서다.In this case, the nanopillar array 110 can control the size of the local adhesion (FA) in order to form the number of integrin-ECM bonds similarly regardless of the size of the surface of the nanopillar array 110.

국소접착(FA)을 형성하는 단백질 복합체의 크기가 나노기둥 어레이(110) 구조의 간격을 뛰어넘으면서 나노기둥 어레이(110) 간 사이에 해당하는 빈 공간에 다리를 형성하면서 증가하기 때문이다.This is because the size of the protein complex forming the local adhesion (FA) increases while forming bridges in the empty spaces between the nanopillar arrays 110 while exceeding the spacing of the nanopillar array 110 structure.

이에 따라 상술한 국소접착(FA)과 나노기둥 어레이(110)가 인테그린-ECM 결합을 하면서 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)(30)가 제1 및 제3 샘플 각각에서 접착될 수 있으며, 상술한 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)(30)의 F-액틴과 α-액틴으로부터 국소접착(FA)을 확인할 수 있다. Accordingly, adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) 30 may be adhered to each of the first and third samples while the above-described local adhesion (FA) and the nano-pillar array 110 are integrin-ECM bonded. Local adhesion (FA) can be confirmed from F-actin and α-actin of adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) (30).

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 국소접착(FA)의 형성에 따른 세포와의 접착에서, 세포가 나노 구조체의 표면에 접착하는 유효접촉면적을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining an effective contact area in which cells adhere to the surface of a nanostructure in adhesion with cells according to the formation of a local adhesion (FA) according to an embodiment of the present invention.

도 8(a)는 국소접착(FA)에 따른 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)와 나노기둥 어레이(110) 간의 유효 접촉 면적을 나타낸 것이다.8(a) shows the effective contact area between adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) and the nanopillar array 110 according to local adhesion (FA).

상술한 나노기둥 어레이(110)에 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)가 부착하는 경우, 유효 접촉 면적은 국소접착(FA)의 면적 중 국소접착(FA)에 의해 가려진 나노기둥 어레이(110) 간 빈 공간(120)을 제외한 실제 나노기둥 어레이(110)의 면적과 접촉하는 면적을 나타낸다.When adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) are attached to the above-described nano-pillar array 110, the effective contact area is between the nano-pillar arrays 110 covered by local adhesion (FA) among the areas of the local adhesion (FA). It represents the area in contact with the actual area of the nanopillar array 110 excluding the empty space 120.

도 8(a)를 참조하면, 상술한 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)와 나노 구조체 간의 유효 접촉 면적을 이용하여 표 1에서 제1 내지 제3 샘플들 각각의 나노기둥 어레이의 면적 비율(%)을 산출할 수 있으며, 상술한 유효접촉면적은 도 7(a) 및 후술하는 도 11(a)에서 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8(a), using the effective contact area between the adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) and the nanostructures, the area ratio of the nanopillar array of each of the first to third samples in Table 1 (% ) Can be calculated, and the effective contact area described above can be found in Fig. 7(a) and Fig. 11(a) to be described later.

도 8(b)는 국소접착(FA)의 유효 접촉 면적이 계산된 결과를 나타낸 것이다.8(b) shows the result of calculating the effective contact area of the local adhesion (FA).

도 8(b)를 참조하면, 제1 내지 제3 샘플 간 국소접착(FA)의 평균 크기 차이는 상당히 감소했으며, 국소접착(FA)의 유효 접촉 면적은 제1 샘플에서 0.77 ± 0.52(μm2), 제2 샘플에서 0.63 ± 0.39(μm2) 및 제3 샘플에서 0.82 ± 0.47(μm2)인 것을 확인할 수 있다. 상술한 결과는 국소접착(FA)의 크기 정도가 나노기둥의 면적 분율과 관련이 있는 것을 나타낸다.Referring to FIG. 8(b), the difference in the average size of the local adhesion (FA) between the first to third samples was considerably reduced, and the effective contact area of the local adhesion (FA) was 0.77 ± 0.52 (μm2) in the first sample. , 0.63 ± 0.39 (μm2) in the second sample and 0.82 ± 0.47 (μm2) in the third sample. The above-described results indicate that the size of the local adhesion (FA) is related to the area fraction of the nanopillars.

도 7(c)와 함께 참조하면 상술한 실험 결과는 나노기둥 어레이(110)의 표면에 형성되는 인테그린-ECM 복합체의 실제 면적 및 나노기둥 어레이(110) 표면의 유효접촉면적에 의해서 국소접착(FA)의 크기가 조절됨을 확인할 수 있으며, 이에 의헤 견인력을 발생할 수 있는 액틴 필라멘트들(actin filaments)와 같은 세포 내 골격의 형성에 따라서 세포의 퍼짐성이 조절되는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 7(c), the above-described experimental results are based on the actual area of the integrin-ECM complex formed on the surface of the nanopillar array 110 and the effective contact area of the surface of the nanopillar array 110. It can be seen that the size of) is controlled, and thus it can be confirmed that the spreadability of the cells is controlled according to the formation of intracellular skeletons such as actin filaments that can generate traction.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노 구조에 의해 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)의 형태학적 변화가 유도되는 것을 설명하기 위한 도면을 나타낸 것이다.FIG. 9 is a diagram illustrating that a morphological change of adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) is induced by a nanostructure according to an embodiment of the present invention.

도 9(a)는 세포의 형태와 세포접착에 연관된 단백질인 F-액틴와 빈쿨린의 발현 및 분포를 확인하기 위해, 형광염색된 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)를 나타낸 것이다.9(a) shows fluorescently stained adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) to confirm the expression and distribution of F-actin and vinculin, which are proteins involved in cell morphology and cell adhesion.

상술한 F-액틴은 세포 내 골격구조를 형성하는 역할을 하며 국소접착(FA)과 연결되어 국소접착(FA)으로부터의 신호를 세포 내로 전달하고, 세포의 형태를 유지할 수 있다.The above-described F-actin plays a role in forming an intracellular skeletal structure and is connected to a local adhesion (FA) to transmit a signal from the local adhesion (FA) into the cell, and maintain the shape of the cell.

상술한 빈쿨린은 국소접착(FA)이라 불리는 단백질복합체를 이루는 단백질의 종류 중 하나로, 국소접착(FA)은 세포의 내 외부를 연결하고, 세포 외부로부터의 신호를 내부로 전달하고, 세포의 접착을 유지하는 역할을 할 수 있다.The above-described vinculin is one of the types of proteins that make up a protein complex called local adhesion (FA), and local adhesion (FA) connects the inside and outside of cells, transmits signals from outside the cells to the inside, and adheres cells. Can play a role in maintaining.

본 실험에서는 세포의 면적을 세포 내 골격구조를 형성하는 F-액틴 단백질의 분포를 통하여 측정하였다. In this experiment, the area of the cells was measured through the distribution of the F-actin protein forming the intracellular skeletal structure.

도 9(b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 형광 이미지로부터 측정 된 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)의 평균 면적은 제1 샘플에서 1894 ± 602(μm2), 제2 샘플에서 2457 ± 1146(μm2) 및 제3 샘플에서 3001 ± 1237(μm2)인 것을 확인할 수 있다. 세포의 퍼짐성은 제1 샘플에서 제3 샘플로 갈수록 증가하는 것을 확인할 수 있다.9(b), the average area of adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) measured from a fluorescence image according to an embodiment of the present invention is 1894 ± 602 (μm2) in the first sample, and in the second sample. It can be seen that 2457 ± 1146 (μm2) and 3001 ± 1237 (μm2) in the third sample. It can be seen that the spreadability of the cells increases from the first sample to the third sample.

도 9(c) 및 도 9(d)는 복수 개의 샘플들 간의 F-액틴 및 빈쿨린 발현의 차이를 나타낸 도면이다. 상술한 단백질 발현은 세포 면적 당 평균 픽셀 강도에 기초하여 비교하였으며, 이때 한 픽셀의 최대 강도는 255에 해당하는 경우를 나타낸다.9(c) and 9(d) are diagrams showing differences in F-actin and vinculin expression between a plurality of samples. The above-described protein expression was compared based on the average pixel intensity per cell area, in which case the maximum intensity of one pixel corresponds to 255.

도 9(c) 및 도 9(d)를 참조하면, F-액틴과 빈쿨린 모두에 대한 단백질 발현은 제1 샘플의 표면에서 가장 높은 것을 확인할 수 있으며, 나노 구조가 커질수록 F-액틴과 빈쿨린 모두에 대한 단백질 발현이 약간씩 감소되는 것을 확인할 수 있다.9(c) and 9(d), it can be seen that protein expression for both F-actin and vinculin is highest on the surface of the first sample, and as the nanostructure increases, F-actin and bin It can be seen that the protein expression for all of the coulin is slightly reduced.

상술한 제1 내지 제3 샘플들 간 형태학적 변화의 현저한 차이는 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)의 가장자리 쪽에 있는 국소접착(FA)의 크기였다.The remarkable difference in the morphological change between the first to third samples described above was the size of the local adhesion (FA) at the edge of the adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs).

국소접착(FA)인 단백질복합체의 요소에 해당하는 빈쿨린이 인테그린 접착과 액틴 세포골격 간의 연관성을 만들었으므로, F-액틴과 빈쿨린이 대개 국소접착(FA)를 확인하는데 사용되었다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 국소접착(FA)의 크기는 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs) 가장자리에서 빈쿨린의 면적에 의해 특정지을 수 있다.Since vinculin, which is an element of the protein complex, which is a local adhesion (FA), made an association between integrin adhesion and the actin cytoskeleton, F-actin and vinculin were usually used to confirm the local adhesion (FA). The size of the local adhesion (FA) according to an embodiment of the present invention may be specified by the area of vinculin at the edge of adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs).

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 국소접착(FA)의 평균 면적과 나노 구조체의 크기의 관계를 설명하기 위한 도면을 나타낸 것이다.10 is a diagram illustrating a relationship between an average area of a local adhesion (FA) and a size of a nanostructure according to an embodiment of the present invention.

도 10(a)를 참조하면, 상술한 세포 퍼짐성은 가장자리에 위치한 국소접착(FA) 복합체와 관련이 있으므로, 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)가 나노 구조체와 접착하면서 나타나는 세포의 가장자리에 위치하여 세포내 골격구조를 확인하는데 사용되는 F-액틴과 연결된 국소접착(FA)을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 10(a), since the above-described cell spreadability is related to the local adhesion (FA) complex located at the edge, adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) are located at the edges of the cells appearing while adhering to the nanostructure. Local adhesion (FA) linked to F-actin, which is used to confirm intracellular skeletal structure, can be confirmed.

도 10(b)를 참조하면, 국소접착(FA)의 평균 면적은 나노 구조체의 크기가 증가함에 따라 감소하는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 제1 샘플 내지 제3 샘플에서 나노 구조의 크기가 커짐에 따라 국소접착(FA)의 면적 분포가 좁아졌으며, 국소접착(FA)의 평균 면적은 제1 샘플에서 3.00 ± 2.03(μm2), 제2 샘플에서 2.30 ± 1.42(μm2) 및 제3 샘플에서 1.73 ± 0.79(μm2)인 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 10B, it can be seen that the average area of the local adhesion (FA) decreases as the size of the nanostructure increases. Specifically, as the size of the nanostructure in the first to third samples increased, the area distribution of local adhesion (FA) narrowed, and the average area of the local adhesion (FA) was 3.00 ± 2.03 (μm2) in the first sample. , 2.30 ± 1.42 (μm2) in the second sample and 1.73 ± 0.79 (μm2) in the third sample.

따라서, 표면적이 큰 나노 기둥에서 국소접착(FA)의 크기 변화가 작았으며, 고분자 필름에 형성된 크기가 작은 나노 기둥은 국소접착(FA)의 크기 정도를 유도했으므로, 상술한 국소접착(FA)의 면적 분포 및 평균 크기의 결과는 고분자 필름에 형성된 나노기둥이 크기가 큰 경우 보다 안정적으로 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)가 접착할 수 있는 접착 부위를 제공했음을 나타낸다.Therefore, the size change of the local adhesion (FA) was small in the nanopillars with a large surface area, and the small nanopillars formed on the polymer film induced the size of the local adhesion (FA). The results of the area distribution and the average size indicate that when the size of the nanopillars formed on the polymer film is large, the adhesion site to which adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) can adhere more stably is provided.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노기둥 어레이에 의해 조절된 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)의 국소접착(FA)의 크기와 세포의 퍼짐성과의 관계를 나타낸 도면이다.11 is a view showing the relationship between the size of local adhesion (FA) and the spreadability of adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) controlled by a nanopillar array according to an embodiment of the present invention.

도 11(a)는 나노기둥의 유효 접촉 면적과 나노기둥의 상부 표면적과의 관계를 나타낸 도면으로, 도 11(a)를 참조하면 선형 회귀 분석에서 결정 계수 r2는 0.99를 나타내며, 나노기둥의 유효 접촉 면적이 증가할수록 나노기둥의 상부 표면적도 증가하는 비례관계로 제1 샘플의 경우 나노기둥의 유효 접촉 면적과 나노기둥의 상부 표면적 모두 가장 작으므로 제3 샘플의 경우 나노기둥의 유효 접촉 면적과 나노기둥의 상부 표면적 모두 제1 샘플 및 제2 샘플보다 큰 것을 확인할 수 있다.FIG. 11(a) is a diagram showing the relationship between the effective contact area of the nanopillars and the upper surface area of the nanopillars. Referring to FIG. 11(a), the coefficient of determination r2 is 0.99 in linear regression analysis, and the effectiveness of the nanopillars As the contact area increases, the upper surface area of the nanopillars is proportional. In the case of the first sample, the effective contact area of the nanopillars and the upper surface area of the nanopillars are both the smallest. It can be seen that both the upper surface areas of the pillars are larger than the first sample and the second sample.

도 11(b)는 나노기둥의 상부 표면적과 국소접착(FA)의 평균 면적간의 관계를 나타낸 도면으로, 도 11(b)를 참조하면, 나노기둥의 상부 표면적이 증가할수록 국소접착(FA)의 평균 면적이 감소하는 반비례 관계인 것을 확인할 수 있으며, 이에 따라 나노기둥의 상부 표면적이 가장 작은 제1 샘플이 제2 및 제3 샘플보다 국소접착(FA)의 평균 면적이 크며, 나노기둥의 상부 표면적이 가장 큰 제3 샘플이 제1 및 제2 샘플보다 국소접착(FA)의 평균 면적이 작은 것을 확인할 수 있다.FIG. 11(b) is a diagram showing the relationship between the upper surface area of the nanopillars and the average area of the local adhesion (FA). Referring to FIG. 11(b), as the upper surface area of the nanopillars increases, the It can be seen that the average area is inversely proportional to the decrease, and accordingly, the first sample with the smallest upper surface area of the nanopillars has a larger average area of local adhesion (FA) than the second and third samples, and the upper surface area of the nanopillars It can be seen that the largest third sample has a smaller average area of the local adhesion (FA) than the first and second samples.

도 11(c)를 참조하면, 선형 회귀 분석에서 결정 계수 r2는 0.97을 나타내며, 지방 유래 중간엽 줄기세포(ASCs)의 평균 면적이 국소접착(FA)의 평균 면적에 반비례하는 것을 확인할 수 있다. 상술한 상관 관계는 국소접착(FA) 크기 측정을 통해 세포 퍼짐성에 대한 예측이 가능하며 이를 통하여 나노 구조를 이용하여 세포의 거동을 조절할 수 있다.Referring to FIG. 11(c), in the linear regression analysis, the coefficient of determination r2 is 0.97, and it can be seen that the average area of adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs) is inversely proportional to the average area of local adhesion (FA). The above-described correlation enables prediction of cell spreadability through local adhesion (FA) size measurement, and through this, the behavior of cells can be controlled using nanostructures.

따라서, 상술한 도 7 내지 도 11의 실험 결과에 따라 나노기둥 어레이가 국소접착(FA) 형성을 위한 초기 단계인 인테그린 결합을 위한 제한된 접착 부위를 제공하는 것을 확인할 수 있으며, 세포 퍼짐성은 줄기 세포를 다양한 세포주로 분화시키는 것과 관련이 있으므로 상술한 나노기둥 어레이를 가지는 고분자 필름은 줄기 세포의 접착, 생존력 및 분화를 조절할 수 있는 기능성을 가지므로, 상술한 나노기둥 어레이가 형성된 고분자 필름이 생체인공삽입물과 부착되어 상술한 기능성을 생체인공삽입물에 제공할 수 있다.Therefore, according to the experimental results of FIGS. 7 to 11 described above, it can be confirmed that the nanopillar array provides a limited adhesion site for integrin binding, which is an initial step for local adhesion (FA) formation, and cell spreadability Since it is related to differentiation into various cell lines, the polymer film having the above-described nanopillar array has the functionality to control adhesion, viability, and differentiation of stem cells, so that the polymer film having the above-described nanopillar array is It can be attached to provide the above-described functionality to the bio-artificial implant.

본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름의 나노 구조는 줄기세포에 적용하는 경우 나노 구조를 이용하여 줄기세포의 분화 과정을 조절할 수 있다. 예를 들어, 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름의 표면에 형성한 나노 스케일의 나노 접점의 간격에 따라 줄기 세포의 분화 능력이 달라질 수 있으며, RGD 단백질의 나노 간격에 따라 줄기 세포의 조골세포 및 지방 세포로의 분화능이 달라질 수 있다.When the nanostructure of the polymer film for bonding a bioartificial implant according to an embodiment of the present invention is applied to stem cells, the differentiation process of stem cells may be controlled using the nanostructure. For example, the differentiation ability of stem cells may vary according to the spacing of nano-scale nano-contacts formed on the surface of the polymer film for adhesion of bio-implants, and osteoblasts and adipocytes of stem cells according to the nano-gap of the RGD protein. The differentiation ability of the furnace may be different.

도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면을 나타낸 것이다.12 is a view for explaining a method of manufacturing a polymer film for bonding a bio-implantation material according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 생체인공삽입물이 생체 내의 삽입 부위에 위치하는 세포와 접착하도록 세포의 거동에 따라 세포와의 접착성을 조절하는 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체를 몰드 재료(mold material) 표면에 형성한다(S1210).Referring to FIG. 12, a nanostructure having a nano-pattern of a preset shape that adjusts adhesion with cells according to the behavior of cells so that the bio-prosthesis adheres to cells located at the insertion site in the living body is a mold material. ) To form on the surface (S1210).

상술한 나노 패턴을 가지는 나노 구조체를 몰드 재료 표면에 형성하는 구체적인 방법은 도 14에서 후술하도록 한다.A specific method of forming the nanostructure having the above-described nano pattern on the surface of the mold material will be described later in FIG. 14.

몰드 재료에 형성된 나노 구조체를 고분자 필름에 전사하여 세포와 접착하는 고분자 필름의 제1 표면에 나노 구조체를 형성한다(S1220).The nanostructure formed on the mold material is transferred to the polymer film to form a nanostructure on the first surface of the polymer film that adheres to the cells (S1220).

구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 상술한 몰드 재료 표면에 형성된 나노 구조체를 고분자 필름으로 전사하는 방법으로, 소프트 리소그래피(Soft lithography), 모세관력 리소그래피(capillary force lithography, CFL) 또는 마이크로/나노 임프린팅(Micro/Nano imprinting)과 같은 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 공정을 나노 공정으로 대체하는 제조 방법을 이용하여 상술한 몰드 재료 표면에 형성된 나노 구조체를 고분자 필름으로 전사할 수 있다.Specifically, as a method of transferring the nanostructure formed on the surface of the mold material according to an embodiment of the present invention to a polymer film, soft lithography, capillary force lithography (CFL), or micro/nano The nanostructure formed on the surface of the mold material may be transferred to a polymer film using a manufacturing method that replaces a microelectromechanical system (MEMS) process such as micro/nano imprinting with a nano process.

상술한 소프트 리소그래피는 유연한 유기질 재료인 탄성 중합체 스탬프나 몰드(mold)로 미세패턴을 만들어 기판으로 전이하는 방법을 나타낸다.The above-described soft lithography refers to a method of transferring a micropattern to a substrate by making a fine pattern with an elastomeric stamp or mold, which is a flexible organic material.

상술한 방법에 의해 제1 표면에 형성된 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체를 포함하는 고분자 필름은 생체에 삽입되는 생체인공삽입물이 삽입 부위에 위치되도록 삽입 부위에 위치하는 세포와 생체인공삽입물의 결합을 용이하게 하기 위한 용도를 가질 수 있다.The polymer film including a nanostructure having a nano-pattern of a predetermined shape formed on the first surface by the above-described method includes cells and bio-implants positioned at the insertion site so that the bio-implant inserted into the living body is positioned at the insertion site. It may have a use to facilitate bonding.

상술한 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체의 형태는 도 3에서 전술한바와 같이 다양한 형태일 수 있으며 자세한 설명은 생략하도록 한다.The shapes of the nanostructures having the nano-patterns of the preset shape described above may have various shapes as described above in FIG. 3, and detailed descriptions will be omitted.

본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름의 제조 방법은 세포 제어의 기능을 가진 나노구조 특성을 가진 유연성 몰드를 제작하고, 제작된 유연성 몰드에 고분자 전구체(precursor)를 붓고 분리가능한 필름을 덮어 경화시킨 후 겉필름을 제거한 후, 커플링 가능한 고분자를 붙인 후 고분자 필름을 몰드에서 떼어내어 상술한 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름을 제조할 수 있다.In the method of manufacturing a polymer film for adhesion to a bioartificial implant according to an embodiment of the present invention, a flexible mold having a nanostructure characteristic having a function of cell control is manufactured, and a polymer precursor is poured into the manufactured flexible mold and separated. After the film is covered and cured, the outer film is removed, the couplingable polymer is attached, and then the polymer film is removed from the mold to prepare the above-described polymer film for bonding the bio-implant.

상술한 고분자 필름의 제1 표면에 나노 구조체를 형성하는 구체적인 방법은 도 13에서 후술하도록 한다.A specific method of forming a nanostructure on the first surface of the polymer film will be described later in FIG. 13.

제1 표면에 나노 구조체가 형성된 고분자 필름을 생체인공삽입물에 부착한다(S1230).A polymer film having a nanostructure formed on the first surface is attached to the bioartificial implant (S1230).

본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물은 관절, 척추, 판막 등 정형외과용 임플란트, 치과용 임플란트, 혈관계 스텐트, 비혈관계 스텐트, 삽입형 주사장치, 페이스 메이커(pace maker) 및 인공 장기로 구성된 군에서 선택될 수 있으며, 또한 생체인공삽입물은 티타늄, 스테인레스 스틸, 코발트, 금, 은, 백금, 마그네슘 또는 이들의 합금으로 구성된 군에서 선택될 수 있으나, 상술한 예시는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.The bioprosthesis according to an embodiment of the present invention is a group consisting of orthopedic implants such as joints, spines, valves, etc., dental implants, vascular stents, non-vascular stents, implantable injection devices, pace makers, and artificial organs. In addition, the bio-prosthetic implant may be selected from the group consisting of titanium, stainless steel, cobalt, gold, silver, platinum, magnesium, or alloys thereof, but the above-described example describes an embodiment of the present invention. It is only an example for the following and is not limited thereto.

상술한 고분자 필름을 생체인공삽입물에 부착하는 구체적인 방법은 도 15에서 후술하도록 한다.A specific method of attaching the above-described polymer film to the bio-artificial implant will be described later in FIG. 15.

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고분자 필름의 표면에 나노 구조체를 형성하는 구체적인 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.13 is a flowchart illustrating a specific method of forming a nanostructure on the surface of a polymer film according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 나노 임프린트 리소그래피 공정을 이용하여 몰드 재료에 형성된 나노 구조체로부터 고분자 몰드에 나노핏(nanopit)을 형성한다(S1221).Referring to FIG. 13, a nanopit is formed in a polymer mold from a nanostructure formed in a mold material using a nanoimprint lithography process (S1221).

상술한 고분자 몰드에 나노핏을 형성하는 구체적인 방법은 도 14를 함께 참조하여 설명하도록 한다.A specific method of forming a nanofit in the above-described polymer mold will be described with reference to FIG. 14.

나노핏이 형성된 고분자 몰드에 고분자 전구체(precursor)를 붓고 분리가능한 겉필름을 덮어 경화시킨다(S1222).A polymer precursor is poured into the polymer mold in which the nanofit is formed, and the detachable outer film is covered and cured (S1222).

본 발명의 일 실시 예에 따른 나노핏 구조의 고분자 몰드 중앙에 폴리우레탄 아크릴레이트(polyurethane acrylate, PUA) 전구체를 몇 방울 떨어뜨릴 수 있다.Several drops of a polyurethane acrylate (PUA) precursor may be added to the center of the polymer mold having a nanofit structure according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시 예에 따른 나노핏 구조의 고분자 몰드 중앙에 떨어진 용액은 더 나은 접착력을 위해 18mm 직경과 약간 에칭된 유리 커버슬립(glass coverslip)으로 덮은 후, 모세관 힘에 의해 나노핏 구조의 몰드와 커버슬립(coverslip) 간의 비어있는 공간이 없도록 만들 수 있다.The solution dropped in the center of the polymer mold having a nano-fit structure according to an embodiment of the present invention is covered with an 18 mm diameter and slightly etched glass coverslip for better adhesion, and then the mold having a nano-fit structure by capillary force. It can be made so that there is no empty space between the and coverslips.

상술한 방법에 의해 생성된 본 발명의 일 실시 예에 따른 샘플은 자외선(UV)(300mJ/cm2) 하에서 경화될 수 있다.The sample according to an embodiment of the present invention produced by the above-described method may be cured under ultraviolet (UV) (300mJ/cm2).

단, 상술한 예시는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.However, the above-described example is only an example for explaining an embodiment of the present invention, and is not limited thereto.

경화된 고분자 전구체를 덮는 겉필름을 제거한다(S1223).The outer film covering the cured polymer precursor is removed (S1223).

본 발명의 일 실시 예에 따르면 날카로운 면도기를 사용하여 나노핏 구조의 고분자 몰드로부터 경화된 용액을 매우 조심스럽게 벗겨낸 후 샘플을 하룻밤 동안 종결을 위해 추가적으로 경화시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, after very carefully peeling off the cured solution from the polymer mold having a nanofit structure using a sharp razor, the sample may be additionally cured for termination overnight.

겉필름이 제거된 고분자 전구체를 고분자 몰드로부터 분리시킨다(S1224).The polymer precursor from which the outer film has been removed is separated from the polymer mold (S1224).

구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따르면 자외선(UV)으로 멸균 후 세포 접착을 위한 ECM 리간드를 제공하도록 피브로넥틴(fibronectin)을 코팅한 후 완전히 경화된 샘플을 에틸 알코올(ethyl alcohol) 및 탈이온수(deionized(DI) water)로 헹굼으로써, 상술한 나노기둥 어레이가 형성된 고분자 필름을 제조할 수 있다.Specifically, according to an embodiment of the present invention, after sterilization with ultraviolet (UV) light, fibronectin is coated to provide an ECM ligand for cell adhesion, and then a completely cured sample is prepared with ethyl alcohol and deionized water ( By rinsing with deionized (DI) water), a polymer film in which the above-described nanopillar array is formed can be prepared.

도 14는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름의 제조 방법을 구체적으로 설명하는 도면을 나타낸 것이다.14 is a diagram illustrating a detailed method of manufacturing a polymer film for bonding a bio-implantation material according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름에 형성된 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체가 나노기둥 어레이인 경우에, 고분자 필름을 제조하는 하는 방법을 예를 들어 설명하도록 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.When a nanostructure having a nano-pattern of a preset shape formed on a polymer film for bonding a bioprosthesis according to an embodiment of the present invention is a nano-pillar array, a method of manufacturing a polymer film will be described as an example, It is not limited thereto.

도 14(a) 내지 도 14(c) 를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따르면 Si, quartz, glass 등의 몰드 재료(mold material)(50) 표면에 나노/마이크로 구조(51)를 형성할 수 있다.14(a) to 14(c), according to an embodiment of the present invention, a nano/micro structure 51 is formed on the surface of a mold material 50 such as Si, quartz, and glass. can do.

상술한 몰드 재료(50) 표면에 나노/마이크로 구조(51)를 형성하는 방법으로 포토리소그래피(photolithography), 전자 빔 리소그래피(eletron beam lithography), 건식 및 습식 식각 공정(dry and wet etching process)과 같은 마이크로 전자 기계 시스템(Micro Electro Mechanical Systems, MEMS) 공정 또는 나노 전자 기계 시스템(Nano Electro Mechanical System, NEMS) 공정을 이용할 수 있으나, 상술한 예시는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.As a method of forming the nano/micro structure 51 on the surface of the above-described mold material 50, such as photolithography, electron beam lithography, dry and wet etching process. A microelectromechanical system (MEMS) process or a nanoelectromechanical system (NEMS) process may be used, but the above-described example is only an example for explaining an embodiment of the present invention. It is not limited.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 폴리스티렌 비드(polystyrene bead)(40)를 이용하여 석영 글래스(quart glass)(50)로부터 석영 나노기둥 어레이(51)를 생성할 수 있다. 상술한 석영 나노기둥 어레이(51)에서 나노기둥의 크기와 나노기둥 어레이(51)의 간격은 폴리스티렌 비드(40)의 크기에 의해 조절될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a quartz nanopillar array 51 may be generated from a quartz glass 50 using polystyrene beads 40. In the quartz nanopillar array 51 described above, the size of the nanopillars and the spacing between the nanopillar array 51 may be adjusted by the size of the polystyrene beads 40.

상술한 고분자 필름(10)에 나노기둥 어레이(110)를 형성하기 위해 모세관력 리소그래피를 두 번 반복할 수 있다.Capillary force lithography may be repeated twice to form the nanopillar array 110 on the polymer film 10 described above.

도 14(d) 를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 상술한 방법에 의해 제조된 석영(quartz) 나노기둥 어레이(51)를 이용하여 나노핏 구조의 고분자 몰드(60)를 생성하는데 첫 번째 리소그래피 공정이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 14(d), it is the first time to create a polymer mold 60 having a nano-pit structure using the quartz nano-pillar array 51 manufactured by the above-described method according to an embodiment of the present invention. A second lithographic process can be used.

콜로이드 리소그래피(colloidal lithography)를 사용하여 상술한 나노핏 구조의 고분자 몰드(60)를 제조할 수 있다. 상술한 콜로이드 리소그래피를 사용하는 경우 다양한 크기의 나노파티클들(nanoparticles)을 사용하는 나노기둥 어레이에 대한 다양한 피치 제어가 가능한 장점이 있다.Colloidal lithography can be used to manufacture the polymer mold 60 having the nano-fit structure described above. When the above-described colloid lithography is used, there is an advantage in that various pitches can be controlled for a nanopillar array using nanoparticles of various sizes.

도 14(e) 를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 첫 번째 리소그래피 공정에 의해 생성된 나노핏 구조의 고분자 몰드(60)로부터 고분자 필름(10)에 나노기둥 어레이(110)를 형성하도록 두 번째 리소그래피 공정이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 14(e), to form a nanopillar array 110 on the polymer film 10 from the polymer mold 60 having a nano-fit structure generated by the first lithography process according to an embodiment of the present invention. A second lithographic process can be used.

본 발명의 일 실시 예에 따른 몰드 재료(50) 표면에 형성된 나노/마이크로 구조(51)를 고분자 필름(10)으로 전사하는 방법에서 몰드는 Si 웨이퍼(wafer)에 형성된 구조와 상술한 방법에 의해 전사된 고분자 필름에 형성된 구조를 모두 이용할 수 있다.In the method of transferring the nano/micro structure 51 formed on the surface of the mold material 50 according to an embodiment of the present invention to the polymer film 10, the mold is formed by the structure formed on the Si wafer and the above-described method. Any structure formed on the transferred polymer film can be used.

도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노 구조체가 형성된 고분자 필름을 생체인공삽입물에 부착하는 구체적인 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.15 is a flowchart illustrating a specific method of attaching a polymer film having a nanostructure formed thereon to a bio-implantation according to an embodiment of the present invention.

도 15를 참조하면, 고분자 필름의 표면 및 생체인공삽입물의 표면을 각각 물리적 방법 또는 화학적 방법을 이용하여 활성화한다(S1231).Referring to FIG. 15, the surface of the polymer film and the surface of the bio-implant are activated using a physical method or a chemical method, respectively (S1231).

본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름의 표면 및 생체인공삽입물의 표면을 각각 아르곤, 산소, 질소, 수증기 및 암모니아 중에서 선택된 어느 하나 혹은 이들의 혼합으로 이루어진 기체를 이용하여 플라즈마 또는 이온빔으로 처리하는 물리적인 방법을 이용하여 활성화시킬 수 있다.The surface of the polymer film for bonding a bioprosthesis according to an embodiment of the present invention and the surface of the bioprosthesis are each selected from argon, oxygen, nitrogen, water vapor, and ammonia, or by using a gas consisting of a mixture thereof. It can be activated using a physical method of treatment with an ion beam.

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따르면 수산화 리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 수산화 칼슘과 같은 염기성 용액에 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름 및 생체인공삽입물을 각각 담그는 화학적 방법을 이용하여 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름의 표면 및 생체인공삽입물의 표면을 각각 활성화시킬 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, a bio-implantation material using a chemical method of immersing the bio-implant adhesion polymer film and the bio-implantation material in a basic solution such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, or calcium hydroxide. It is possible to activate the surface of the adhesive polymer film and the surface of the bioartificial implant, respectively.

상술한 고분자 필름의 표면 및 생체인공삽입물의 표면을 각각 활성화시키는 구체적인 방법은 전술하였으므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.Since the detailed method of activating the surface of the above-described polymer film and the surface of the bio-implantation material has been described above, a detailed description will be omitted.

각각 활성화된 생체인공삽입물의 표면 및 고분자 필름의 표면에 고분자 단량체를 형성한다(S1232). 상술한 고분자 단량체에 대해서는 전술하였으므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.A polymeric monomer is formed on the surface of the activated bioprosthetic implant and the surface of the polymer film, respectively (S1232). Since the above-described polymeric monomer has been described above, a detailed description will be omitted.

생체인공삽입물의 표면 및 고분자 필름의 표면에 각각 형성된 고분자 단량체를 성장시켜 고분자 사슬을 성장시킨다(S1233). 생체인공삽입물의 표면 및 고분자 필름의 표면에 각각 성장된 고분자 사슬을 결합시킨다(S1234).Polymer chains are grown by growing polymeric monomers respectively formed on the surface of the bioprosthetic implant and the surface of the polymer film (S1233). Each of the grown polymer chains is bonded to the surface of the bio-implantation material and the surface of the polymer film (S1234).

본 발명의 일 실시 예에 따른 생체인공삽입물의 표면 및 고분자 필름의 표면에 각각 형성된 고분자 사슬의 일부를 이황화 결합하기 위한 성질을 가지는 고분자 또는 원자로 치환하거나 특정한 사슬순서에 따라 상보적으로 결합이 가능한 고분자 또는 원자로 치환할 수 있다.A polymer capable of substituting a polymer or atom having properties for disulfide bonding of a part of the polymer chain formed on the surface of the bioartificial implant and the surface of the polymer film according to an embodiment of the present invention, or complementarily bonding according to a specific chain sequence Or it can be substituted with an atom.

상술한 생체인공삽입물과 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름을 결합시키는 구체적인 방법은 전술하였으므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.A specific method of bonding the above-described bio-prosthesis and the polymer film for bonding the bio-prosthesis has been described above, so a detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 일 실시 예에 따른 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체가 형성된 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름은 나노 임프린팅(nanoimpriting) 방법을 적용하여 제조할 수 있고, 이에 따라 롤투롤 공정(roll-to-roll process, R2R process)을 포함하는 대량 생산 방식에 적용할 수 있다.The polymer film for bonding a bioartificial implant having a nanostructure having a nano-pattern having a preset shape according to an embodiment of the present invention may be manufactured by applying a nanoimprinting method, and accordingly, a roll-to-roll process. It can be applied to mass production methods including -to-roll process, R2R process).

상술한 롤투롤 공정(R2R process)은 연속 공정 중의 하나로서, 필름과 같은 얇은 소재를 회전 롤러에 감으면서 특정 물질을 도포하거나 소정 부분을 제거함으로써 새로운 기능을 갖게 하는 공정을 나타낸다. 상술한 롤투롤 공정은 대량 생산에 유리하기 때문에, 제조 비용을 낮출 수 있다.The above-described roll-to-roll process (R2R process) is one of continuous processes, and refers to a process in which a thin material such as a film is wound on a rotating roller and a specific material is applied or a predetermined part is removed to give a new function. Since the above-described roll-to-roll process is advantageous for mass production, manufacturing cost can be lowered.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs can make various modifications, changes, and substitutions within the scope not departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustration, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings. . The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

10: 고분자 필름 40: 폴리스티렌 비드
20: 생체인공삽입물 50: 몰드 재료
30: 지방 유래 중간엽 줄기세포 60: 고분자 몰드
10: polymer film 40: polystyrene beads
20: bioartificial implant 50: mold material
30: fat-derived mesenchymal stem cells 60: polymer mold

Claims (18)

생체에 삽입되는 생체인공삽입물과 부착하는 고분자 필름에 있어서,
상기 생체인공삽입물이 상기 생체 내의 삽입 부위에 위치하는 세포와 접착하도록 상기 세포의 거동에 따라 상기 세포와의 접착성을 조절하는 상기 세포와 접착하는 제1 표면에 형성된 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체를 포함하며,
상기 나노 구조체가 형성된 제1 표면 외에 상기 생체인공삽입물의 표면 에너지와의 차이를 조절하여 상기 생체인공삽입물과 부착하려는 제2 표면에 고분자 군으로 형성된 고분자 사슬을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름.
In the polymer film attached to the bio-implantation inserted into the living body,
Having a nano-pattern of a preset shape formed on the first surface that adheres to the cells that adjusts adhesion with the cells according to the behavior of the cells so that the bio-implantation material adheres to the cells located at the insertion site in the living body It includes a nano structure,
In addition to the first surface on which the nanostructure is formed, a polymer chain formed of a group of polymers is included on the second surface to be attached to the bioprosthesis by controlling a difference between the surface energy of the bioprosthesis. Polymer film.
제1항에 있어서,
상기 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체의 크기 또는 상기 나노 패턴에 따른 상기 나노 구조체 간 간격은,
상기 세포가 상기 나노 구조체에 접착하면서 상기 나노 구조체 간의 사이의 공간을 메우도록 상기 세포의 내 외부를 연결하고 상기 세포의 외부로부터의 신호를 상기 세포의 내부로 전달하며 상기 세포의 접착을 유지하는 국소접착(Focal Adhesion, FA)의 크기를 조절하여 상기 세포가 상기 나노 구조체에 접착하면서 퍼지는 정도인 세포 퍼짐성(Cell Spreading)을 직접적으로 제어하도록 조절된 것을 특징으로 하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름.
The method of claim 1,
The size of the nanostructure having the nanopattern of the preset shape or the spacing between the nanostructures according to the nanopattern is,
A local area that connects the inside and outside of the cell so that the cell adheres to the nanostructure and fills the space between the nanostructures, transmits a signal from the outside of the cell to the inside of the cell, and maintains the adhesion of the cell A polymer film for bonding a bioartificial implant, characterized in that the size of the adhesion (Focal Adhesion, FA) is adjusted to directly control cell spreading, which is a degree of spreading while the cells adhere to the nanostructure.
제2항에 있어서,
상기 세포의 형태에 따라 상기 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체는 홈 어레이(groove array), 릿지 어레이(ridge array), 홀 어레이(hole array), 기둥 어레이(pillar array) 및 직교형의 메쉬(mesh) 형태 중에서 선택된 어느 하나의 형태인 것을 특징으로 하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름.
The method of claim 2,
According to the shape of the cell, the nanostructures having the nano-patterns of the preset shape include a groove array, a ridge array, a hole array, a pillar array, and an orthogonal mesh. A polymer film for bonding a bio-implantation material, characterized in that it is in any one form selected from (mesh) forms.
제2항에 있어서,
상기 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체의 크기 또는 상기 나노 패턴에 따른 상기 나노 구조체간 간격은,
상기 국소접착의 크기로부터 상기 세포 퍼짐성을 제어하도록 상기 세포의 평균 면적과 상기 국소접착(FA)의 평균 면적이 반비례하는 관계를 고려하여 조절된 것을 특징으로 하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름.
The method of claim 2,
The size of the nanostructure having the nano-pattern of the preset shape or the interval between the nano-structures according to the nano-pattern is,
A polymer film for bonding a bioartificial implant, characterized in that it is adjusted in consideration of a relationship in which the average area of the cells and the average area of the local adhesion (FA) are inversely proportional to control the cell spreadability from the size of the local adhesion.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 고분자 군에 포함된 고분자 단량체는 락티드(lactide), 락틱산(lactic acid), 글리코라이드(glycolide), 글리콜산(glycolic acid), 카프로락톤(caprolactone), 카프로락틱산(caprolactic acid), 트리메틸렌(trimethylene) 및 카보네이트(carbonate)로 구성된 군에서 선택될 수 있는 것을 특징으로 하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름.
The method of claim 1,
Polymeric monomers included in the polymer group are lactide, lactic acid, glycolide, glycolic acid, caprolactone, caprolactone, and tri A polymer film for bonding a bioprosthetic implant, characterized in that it can be selected from the group consisting of methylene and carbonate.
제1항에 있어서,
상기 고분자 사슬은 상기 생체인공삽입물을 삽입하려는 피시험자로부터 추출된 염기 서열에 따라 상보적으로 결합하는 생체 고분자인 DNA 또는 RNA인 것을 특징으로 하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름.
The method of claim 1,
The polymer chain is a bio-artificial insert adhesive polymer film, characterized in that it is a biopolymer DNA or RNA that binds complementarily according to the nucleotide sequence extracted from the test subject to insert the bio-implant.
제1항에 있어서,
상기 나노 구조체가 상기 생체 내의 삽입 부위에 위치하는 상기 세포와 접착한 이후 상기 생체 내에서 상기 고분자 필름이 생분해되도록 필폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol), 폴리-L-락트산(poly(L-lactic acid)), 폴리락트산-글리콜산 (polylactic-co-glycolic acid, PLGA), 폴리글리콜산(polyglycolic acid, PGA), 폴리락타이드(polylactide, PLA), 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 키토산(chitosan), 폴리트리메틸렌 카보네이트(Polytrimethylenecarbonate, PTMC) 또는 상기 고분자 군에서 선택된 둘 이상의 혼합물인 생체적합성을 가진 합성 고분자 군을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름.
The method of claim 1,
After the nanostructure adheres to the cells located at the insertion site in the living body, pill polyethylene glycol, poly-L-lactic acid (poly(L-lactic acid)) so that the polymer film is biodegraded in the living body , Polylactic-co-glycolic acid (PLGA), polyglycolic acid (PGA), polylactide (PLA), polycaprolactone (PCL), chitosan, Polytrimethylene carbonate (PTMC) or a biocompatible synthetic polymer group comprising a mixture of two or more selected from the polymer group.
제8항에 있어서,
상기 고분자 필름이 상기 생체 내에서 생분해되기 전 상기 생체인공삽입물이 상기 생체 내에 이식된 이후 상기 생체 내의 삽입 부위에서 상기 세포가 재생하면서 상기 생체인공삽입물이 상기 삽입 부위에 고정되도록 상기 나노 구조체가 상기 재생하는 세포와 접착한 이후 상기 고분자 필름이 상기 생체 내에서 생분해되는 것을 특징으로 하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름.
The method of claim 8,
Before the polymer film is biodegraded in the living body, after the bio-implant is implanted into the living body, the cells are regenerated at the insertion site in the living body, and the nanostructure is regenerated so that the bio-implant is fixed to the insertion site. The polymer film for adhesion to a bio-artificial implant, characterized in that the polymer film is biodegraded in the living body after adhesion to the cells.
제1항에 있어서,
상기 생체인공삽입물은 관절, 척추, 판막 등 정형외과용 임플란트, 치과용 임플란트, 혈관계 스텐트, 비혈관계 스텐트, 삽입형 주사장치, 페이스 메이커(pace maker) 및 인공 장기로 구성된 군에서 선택될 수 있는 것을 특징으로 하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름.
The method of claim 1,
The bio-artificial implant may be selected from the group consisting of orthopedic implants such as joints, spines, valves, dental implants, vascular stents, non-vascular stents, implantable injection devices, pace makers, and artificial organs. A polymer film for bonding a bio-implantation material.
제1항에 있어서,
상기 생체인공삽입물은 티타늄, 스테인레스 스틸, 코발트, 금, 은, 백금, 마그네슘 또는 이들의 합금으로 구성된 군에서 선택될 수 있는 것을 특징으로 하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름.
The method of claim 1,
The bio-prosthesis is a polymer film for bonding a bio-prosthesis, characterized in that it can be selected from the group consisting of titanium, stainless steel, cobalt, gold, silver, platinum, magnesium, or alloys thereof.
생체에 삽입되는 생체인공삽입물과 부착하는 고분자 필름의 제조방법에 있어서,
상기 생체인공삽입물이 상기 생체 내의 삽입 부위에 위치하는 세포와 접착하도록 상기 세포의 거동에 따라 상기 세포와의 접착성을 조절하는 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체를 몰드 재료(mold material) 표면에 형성하는 단계;
상기 몰드 재료에 형성된 나노 구조체를 상기 고분자 필름에 전사하여 상기 세포와 접착하는 고분자 필름의 제1 표면에 상기 나노 구조체를 형성하는 단계; 및
상기 나노 구조체가 형성된 제1 표면 외에 상기 생체인공삽입물의 표면 에너지와의 차이를 조절하여 상기 생체인공삽입물과 부착하려는 제2 표면에 고분자 군으로 형성된 고분자 사슬을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름 제조방법.
In the method for producing a polymer film attached to a bio-implantation inserted into a living body,
A nanostructure having a nano-pattern of a preset shape that adjusts adhesion with the cells according to the behavior of the cells so that the bio-artificial implant adheres to the cells located at the insertion site in the living body is formed on the surface of a mold material. Forming on;
Transferring the nanostructure formed on the mold material to the polymer film to form the nanostructure on the first surface of the polymer film that adheres to the cells; And
In addition to the first surface on which the nanostructure is formed, forming a polymer chain formed of a group of polymers on the second surface to be attached to the bioprosthesis by controlling a difference between the surface energy of the bioprosthesis Method for producing a polymer film for bonding a bioartificial implant.
제12항에 있어서,
상기 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체의 크기 또는 상기 나노 패턴에 따른 상기 나노 구조체 간 간격은,
상기 세포가 상기 나노 구조체에 접착하면서 상기 나노 구조체 간의 사이의 공간을 메우도록 상기 세포의 내 외부를 연결하고 상기 세포의 외부로부터의 신호를 상기 세포의 내부로 전달하며 상기 세포의 접착을 유지하는 국소접착(Focal Adhesion, FA)의 크기를 조절하여 상기 세포가 상기 나노 구조체에 접착하면서 퍼지는 정도인 세포 퍼짐성(Cell Spreading)을 직접적으로 제어하도록 조절된 것을 특징으로 하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름 제조방법.
The method of claim 12,
The size of the nanostructure having the nanopattern of the preset shape or the spacing between the nanostructures according to the nanopattern is,
A local area that connects the inside and outside of the cell so that the cell adheres to the nanostructure and fills the space between the nanostructures, transmits a signal from the outside of the cell to the inside of the cell, and maintains the adhesion of the cell A method for producing a polymer film for bonding a bioartificial implant, characterized in that the size of the adhesion (Focal Adhesion, FA) is adjusted to directly control the cell spreading, which is the degree to which the cells adhere to the nanostructure and spread. .
제13항에 있어서,
상기 미리 설정된 형태의 나노 패턴을 가지는 나노 구조체의 크기 또는 상기 나노 패턴에 따른 상기 나노 구조체간 간격은,
상기 국소접착의 크기로부터 상기 세포 퍼짐성을 제어하도록 상기 세포의 평균 면적과 상기 국소접착(FA)의 평균 면적이 반비례하는 관계를 고려하여 조절된 것을 특징으로 하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름 제조방법.
The method of claim 13,
The size of the nanostructure having the nano-pattern of the preset shape or the interval between the nano-structures according to the nano-pattern is,
A method for producing a polymer film for bonding a bioartificial implant, characterized in that it is adjusted in consideration of a relationship in which the average area of the cells and the average area of the local adhesion (FA) are inversely proportional to control the cell spreadability from the size of the local adhesion.
제12항에 있어서,
상기 나노 구조체를 형성하는 단계는,
나노 임프린트 리소그래피 공정을 이용하여 상기 몰드 재료에 형성된 나노 구조체로부터 고분자 몰드에 나노핏(nanopit)을 형성하는 단계;
상기 나노핏이 형성된 고분자 몰드에 고분자 전구체(precursor)를 붓고 분리가능한 겉필름을 덮어 경화시키는 단계;
상기 경화된 고분자 전구체를 덮는 상기 겉필름을 제거하는 단계; 및
상기 겉필름이 제거된 고분자 전구체를 상기 고분자 몰드로부터 분리시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름 제조방법.
The method of claim 12,
Forming the nanostructure,
Forming a nanopit in the polymer mold from the nanostructure formed in the mold material by using a nanoimprint lithography process;
Pouring a polymer precursor into the polymer mold in which the nanofit is formed, and curing by covering the detachable outer film;
Removing the outer film covering the cured polymer precursor; And
Separating the polymer precursor from which the outer film has been removed from the polymer mold; Method for producing a polymer film for bonding a bioartificial implant comprising a.
제12항에 있어서,
상기 제1 표면에 상기 나노 구조체가 형성된 고분자 필름을 상기 생체인공삽입물에 부착하는 단계를; 더 포함하고,
상기 고분자 필름을 상기 생체인공삽입물에 부착하는 단계는,
상기 고분자 필름의 표면 및 상기 생체인공삽입물의 표면을 각각 물리적 방법 또는 화학적 방법을 이용하여 활성화하는 단계;
상기 각각 활성화된 생체인공삽입물의 표면 및 고분자 필름의 표면에 고분자 단량체를 형성하는 단계;
상기 생체인공삽입물의 표면 및 고분자 필름의 표면에 각각 형성된 고분자 단량체를 성장시켜 고분자 사슬을 성장시키는 단계; 및
상기 생체인공삽입물의 표면 및 상기 고분자 필름의 표면에 각각 성장된 고분자 사슬을 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름 제조방법.
The method of claim 12,
Attaching the polymer film having the nanostructure formed on the first surface to the bio-artificial implant; Including more,
The step of attaching the polymer film to the bio-artificial implant,
Activating the surface of the polymer film and the surface of the bioartificial implant using a physical method or a chemical method, respectively;
Forming a polymer monomer on the surface of the activated bio-implantation material and the surface of the polymer film, respectively;
Growing a polymer chain by growing a polymer monomer formed on the surface of the bio-implantation material and the surface of the polymer film; And
A method for producing a polymer film for bonding a bio-implant, comprising: coupling the grown polymer chains to the surface of the bio-implant and the surface of the polymer film.
제16항에 있어서,
상기 활성화하는 단계는,
수산화 리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 수산화 칼슘과 같은 염기성 용액에 상기 생체인공삽입물 및 상기 고분자 필름을 각각 담그어 화학적인 방법을 이용하여 상기 생체인공삽입물의 표면과 상기 고분자 필름의 표면을 각각 활성화하는 것을 특징으로 하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름 제조방법.
The method of claim 16,
The activating step,
By immersing the bio-implant and the polymer film in a basic solution such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, or calcium hydroxide, respectively, using a chemical method, the surface of the bio-implant and the surface of the polymer film are activated. Method for producing a polymer film for bonding a bio-implantation material, characterized in that.
제16항에 있어서,
상기 활성화하는 단계는,
아르곤, 산소, 질소, 수증기 및 암모니아 중에서 선택된 어느 하나 혹은 이들의 혼합으로 이루어진 기체를 이용하여 플라즈마 또는 이온빔으로 처리하는 물리적인 방법을 이용하여 상기 생체인공삽입물의 표면과 상기 고분자 필름의 표면을 각각 활성화하는 것을 특징으로 하는 생체인공삽입물 접착용 고분자 필름 제조방법.
The method of claim 16,
The activating step,
Activate the surface of the bio-implantation material and the surface of the polymer film by using a physical method of treating with plasma or an ion beam using any one selected from argon, oxygen, nitrogen, water vapor, and ammonia, or a mixture thereof. A method for producing a polymer film for bonding a bioartificial implant, characterized in that.
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