섬유아세포와 PLCL 전기방사 지지체를 이용한 소구경 바이오 인공혈관의 개발 Development of a small diameter vascular graft with fibroblasts and electrospun PLCL scaffolds : cell matrix engineering원문보기
전기방사로 제작된 지지체가 천연 세 포 외 기 질 과 유사한 구조 때문에 , 조직공학분야에서 널리 이용되어 지 고 있 다 . 독특한 섬유 구 조 는 지지체 위에서 세포의 접착과 증식에 중요한 역할을 할 것이 다 . 그러나, 조직공학적 전 기 방 사 로 제작된 지 지 체 의 응용에 있어서 취약점 중의 한가지가 세포가 지지체 내부로 침투하는 것을 저해하는 나노 사이즈의 기공이다. 전 기 방 사 로 제작된 지지체의 이러한 취약점을 극복하기 위해, 본 연구에서는 전기방사로 제작된 시트 위에 혈관을 구성하는 세포 중의 하나인 ...
전기방사로 제작된 지지체가 천연 세 포 외 기 질 과 유사한 구조 때문에 , 조직공학분야에서 널리 이용되어 지 고 있 다 . 독특한 섬유 구 조 는 지지체 위에서 세포의 접착과 증식에 중요한 역할을 할 것이 다 . 그러나, 조직공학적 전 기 방 사 로 제작된 지 지 체 의 응용에 있어서 취약점 중의 한가지가 세포가 지지체 내부로 침투하는 것을 저해하는 나노 사이즈의 기공이다. 전 기 방 사 로 제작된 지지체의 이러한 취약점을 극복하기 위해, 본 연구에서는 전기방사로 제작된 시트 위에 혈관을 구성하는 세포 중의 하나인 섬유아세포를 파종한 후에, 3차원 도관 형태로 말아서 제작한 바이오 인공혈관을 개발하는 연구를 하였다. 본 연구팀은 기계적 강도를 고려하여 생 분해가 가능한 PLCL 고분 자 와 그 고분자 위에 세포를 파종한 “Cell Matrix Engineering”이라고 명명하였다. 인공혈관의 직경은 약 4.1mm(±0.1mm) 이고, 혈관 벽 두께는 각각 200, 300, 500um의 모델을 제 작 하 였 으 며 , 3차원 도관 형태를 잘 유지하였다 . 또한, 본 연구에서는 두께를 달리한 혈관 모 델 의 기계학적, 생 물 학 적 특성을 분석하였다. 그 결과 , 두께가 얇은 (200um) 혈관 모델이 두꺼운 (300, 500um) 혈관 모 델에 비해 세포 접 착 과 증식이 우 수 하 였 으 며 , 이는 상대적으로 침 투 성 과 확산이 뛰어나, 세포에게 배지나 산소와 같은 영양분 공급이 원활한 것으로 사료된다. 게다가 기계적인 특성 중, 누수와 파열 강도 측정 에 서 도 대조군인 ePTFE의 파열강도 1300mmHg에 근접한 1200mmHg이 확인되었으며, 이는 혈관으로서 충 분 한 기계적 강도를 지닌다고 할 수 있다. 그러므로, 이러한 Cell Matrix Engineering 기법을 이용하여 제작된 바이오 인공혈관은 나노 구조의 단점을 극복한 모델로써 기존의 다른 혈관 모델들보다 지지체에 더 많은 세포를 성장시켜 소구경 혈 관 으 로 서 임상적용 가능성을 제시하였다.
전기방사로 제작된 지지체가 천연 세 포 외 기 질 과 유사한 구조 때문에 , 조직공학분야에서 널리 이용되어 지 고 있 다 . 독특한 섬유 구 조 는 지지체 위에서 세포의 접착과 증식에 중요한 역할을 할 것이 다 . 그러나, 조직공학적 전 기 방 사 로 제작된 지 지 체 의 응용에 있어서 취약점 중의 한가지가 세포가 지지체 내부로 침투하는 것을 저해하는 나노 사이즈의 기공이다. 전 기 방 사 로 제작된 지지체의 이러한 취약점을 극복하기 위해, 본 연구에서는 전기방사로 제작된 시트 위에 혈관을 구성하는 세포 중의 하나인 섬유아세포를 파종한 후에, 3차원 도관 형태로 말아서 제작한 바이오 인공혈관을 개발하는 연구를 하였다. 본 연구팀은 기계적 강도를 고려하여 생 분해가 가능한 PLCL 고분 자 와 그 고분자 위에 세포를 파종한 “Cell Matrix Engineering”이라고 명명하였다. 인공혈관의 직경은 약 4.1mm(±0.1mm) 이고, 혈관 벽 두께는 각각 200, 300, 500um의 모델을 제 작 하 였 으 며 , 3차원 도관 형태를 잘 유지하였다 . 또한, 본 연구에서는 두께를 달리한 혈관 모 델 의 기계학적, 생 물 학 적 특성을 분석하였다. 그 결과 , 두께가 얇은 (200um) 혈관 모델이 두꺼운 (300, 500um) 혈관 모 델에 비해 세포 접 착 과 증식이 우 수 하 였 으 며 , 이는 상대적으로 침 투 성 과 확산이 뛰어나, 세포에게 배지나 산소와 같은 영양분 공급이 원활한 것으로 사료된다. 게다가 기계적인 특성 중, 누수와 파열 강도 측정 에 서 도 대조군인 ePTFE의 파열강도 1300mmHg에 근접한 1200mmHg이 확인되었으며, 이는 혈관으로서 충 분 한 기계적 강도를 지닌다고 할 수 있다. 그러므로, 이러한 Cell Matrix Engineering 기법을 이용하여 제작된 바이오 인공혈관은 나노 구조의 단점을 극복한 모델로써 기존의 다른 혈관 모델들보다 지지체에 더 많은 세포를 성장시켜 소구경 혈 관 으 로 서 임상적용 가능성을 제시하였다.
Electrospun scaffolds have been widely used in tissue engineering due to their similar structure to native extracellular matrices (ECM). Their unique fibrous structures promote attachment and proliferation of cells on the scaffolds. However, one of the obstacles limiting the application of electrosp...
Electrospun scaffolds have been widely used in tissue engineering due to their similar structure to native extracellular matrices (ECM). Their unique fibrous structures promote attachment and proliferation of cells on the scaffolds. However, one of the obstacles limiting the application of electrospun scaffolds for tissue engineering is the nano-sized pores, which inhibit cell infiltration into the scaffolds. To overcome this limitation, we developed small diameter vascular grafts in vitro and in vivo by seeding and culturing fibroblasts on the electrospun scaffolds and constructing a 3D vascular type graft. We fabricated a small diameter vascular graft using Cell Matrix Engineering with fibroblasts and electrospun PLCL scaffolds. Their diameters were 4.1mm (±0.1mm) and they maintained 3-D tubular structures. Also, we compared the mechanical and biological properties of various vascular grafts with electrospun PLCL sheets of different thicknesses. In these experiments, the vascular graft made with thin sheets were shown to result in better cell proliferation and attachment than grafts made with thick sheets because the thin layer allowed for more efficient mass transfer and better permeability than the thick layer. Vascular grafts from thin sheets by Cell Matrix Engineering offered favorable environments to fibroblasts. Culturing under physiological pulsatile flow conditions was demonstrated in this work. These dynamic conditions provided improved mass transport and aerobic cell metabolism. Therefore, the Cell Matrix Engineered vascular graft described in this work holds great promise for use in overcoming the limitations associated of conventional scaffolds for clinical applications.
Electrospun scaffolds have been widely used in tissue engineering due to their similar structure to native extracellular matrices (ECM). Their unique fibrous structures promote attachment and proliferation of cells on the scaffolds. However, one of the obstacles limiting the application of electrospun scaffolds for tissue engineering is the nano-sized pores, which inhibit cell infiltration into the scaffolds. To overcome this limitation, we developed small diameter vascular grafts in vitro and in vivo by seeding and culturing fibroblasts on the electrospun scaffolds and constructing a 3D vascular type graft. We fabricated a small diameter vascular graft using Cell Matrix Engineering with fibroblasts and electrospun PLCL scaffolds. Their diameters were 4.1mm (±0.1mm) and they maintained 3-D tubular structures. Also, we compared the mechanical and biological properties of various vascular grafts with electrospun PLCL sheets of different thicknesses. In these experiments, the vascular graft made with thin sheets were shown to result in better cell proliferation and attachment than grafts made with thick sheets because the thin layer allowed for more efficient mass transfer and better permeability than the thick layer. Vascular grafts from thin sheets by Cell Matrix Engineering offered favorable environments to fibroblasts. Culturing under physiological pulsatile flow conditions was demonstrated in this work. These dynamic conditions provided improved mass transport and aerobic cell metabolism. Therefore, the Cell Matrix Engineered vascular graft described in this work holds great promise for use in overcoming the limitations associated of conventional scaffolds for clinical applications.
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