초록 ▼

1. 조직공학기술에 의한 인공혈관 개발 연구
- ‘기계적자극조건 (mechano-active) 조직공항’으로 혈관을 재생하는 기술 개발
- 고탄성 생분해성 PLCL(polylactide-caprolactone, 조성 50:50) 공중합체 합성
- 배양액 중에서 Cyclic mechanical loading 조건에서의 PLCL의 탄성 변화 및 분해성 측정
- 소구경 (0.4 cm) 및 대구경 (1 cm) 튜브형 다공성 지지체 (scaffold) 제조
- 지지체에 혈관평활근세포를 파종, 동물 피하에 이식하여

1. 조직공학기술에 의한 인공혈관 개발 연구
- ‘기계적자극조건 (mechano-active) 조직공항’으로 혈관을 재생하는 기술 개발
- 고탄성 생분해성 PLCL(polylactide-caprolactone, 조성 50:50) 공중합체 합성
- 배양액 중에서 Cyclic mechanical loading 조건에서의 PLCL의 탄성 변화 및 분해성 측정
- 소구경 (0.4 cm) 및 대구경 (1 cm) 튜브형 다공성 지지체 (scaffold) 제조
- 지지체에 혈관평활근세포를 파종, 동물 피하에 이식하여 세포 성장 확인 및 체내분해성 평가
- 지지체에 혈관평활근세포/내피세포를 동시 또는 순차적 파종, pulsatile flow형 bioreactor에서 팽창/수축되면서 8주 동안 혈관을 양육
- 정적(static) 배양에 비하여, 기계적자극에 의하여 조직 특성이 우월하고 생체와 유사한 혈관 재생 성공, 평활근세포포/내피세포 특성 확인, 콜라겐 및 elastin 생성 확인
- 재생 혈관의 동물 이식실험으로 성능을 확인하는 후속 연구 필요.
- 골수줄기세포에서 평활근세포 또는 혈관내피세포로 분화 연구
- 분화시킨 골수줄기세포를 활용하여 대구경 혈관 및 혈관패치 재생 성공, 재생 혈관패치는 개동맥에 봉합 이식하여 8주 동안 성능 발휘하여 성공.
- 개발된 ‘기계적자극조건 조직공학’기술은 연골, 뼈 재생 조직공학에 응용 가능
2. 항혈전성 혈관스텐트의 표면 개질 연구
- 스테인리스스틸 소재 혈관스텐트의 표면 개질로 항혈전성을 개선시키는 기술 개발
- 금속표면에 금 박막 코팅/아미노-황화합물 흡착으로 관능기 도입
- 또는 금속 표면에 아미노silane화합물을 결합시켜 관능기 도입
- 관능기가 도입된 금속에 항 혈전성 설폰산화 PEO 유도체 또는 헤파린 결합
- 표면 개질 후 혈소판 및 단백질의 흡착량이 50% 이상 감소하여 항혈전성 개선
- 표면 개질된 혈관스텐트를 돼지에 이식하여 성능을 평가한 결과, 항 혈전성이 우수함을 확인
- 금속표면의 항구적 화학 개질법 개발, 추후 재협착(restenosis) 방지 약제의 결합에 활용 가능
- 설폰산화 PEO계 새로운 고분자 및 하이드로젤 합성

Abstract ▼

Nowadays various polymers are widely utilized in biomedical areas including for the cardiovascular applications. However, polymers contacting with blood suffer from a number of problems such as clotting, calcification and infection. Therefore, a great number of approaches have been conducted on anti

Nowadays various polymers are widely utilized in biomedical areas including for the cardiovascular applications. However, polymers contacting with blood suffer from a number of problems such as clotting, calcification and infection. Therefore, a great number of approaches have been conducted on anti-thrombogenic polymers. In addition, to overcome the limitation of artificial materials, tissue engineering to regenerate tissue/organs by cell culture on blodegradable polymeric scaffolds is actively extended.
In this study, the regeneration of blood vessels by tissue engineering was studied focusing on the effect of mechanical stimulation on cell culture. Small diameter (0.3 cm) of cylindric porous scaffolds were prepared of rubber-like PLCL (polylactide-polycaprolactone) copolymer, and vascular smooth muscle cells were seeded and cultured for up to 8 weeks on a bioreactor under a pulsatile flow with radial extension/contraction. The specific rubber-like character of PLCL allowed the transfer the mechanical signals to cells to enhance the cell proliferation prominently compared to the static culture (mechano-active tissue engineering). Therefore, it was successful to yield more natural-like vascular tissues containing the higher contents of collagen and elastin. It should be further studied by animal tests to verify the performance as blood vessel. Large diameter (1 cm) of cylindric porous scaffolds made of PLCL were also developed and planed to be implanted in animals soon. In addition, bone marrow stem cells were investigated to differentiate to vascular smooth muscle cells or endothelial cells. Such a 'mechano-active tissue engineering' would be very useful for culturing other organs subjected by load such as cartilages or bones. A following study on cartilages or bones is being conducted.

목차 Contents

• 제1장. 기술적 배경 및 연구의 필요성...18
• 제1절. 순환계용 의료용 고분자...18
• 제2절. 항혈전성 고분자의 개발 현황...22
• 2.1. 혈액의 응고기구...22
• 2.2. 항혈전성 고분자의 개발 현황...24
• 제3절. 조직공학...27
• 제2장. 연구목표와 연구내용...34
• 제3장. 항혈전성 혈관스텐트의 연구개발 결과...36
• 제1절. 혈관스텐트의 기술 현황...36
• 제2절. 금속 표면의 화학적 개질...38
• 2.1. 금 박막/황화합물을 이용한 표면 개질 공정...38
• 2.2. silane화합물을 이용한 표면 개질 공정...41
• 2.3. 개질된 금속의 표면 특성...44
• 제3절. 개질된 금속 표면의 in vitro 항혈전성 평가...47
• 3.1. 개질된 금속 표면의 혈소판 점착 실험...47
• 3.2. 개질된 금속 표면의 단백질 흡착 실험...49
• 3.3. 개질된 금속 표면에 혈관평활근세포 증식 억제 실험...50
• 제4절. 표면 개질 혈관스텐트의 동물실험 평가...52
• 4.1. 혈관스텐트의 표면 개질...53
• 4.2. 개질 혈관스텐트의 동물 이식 실험...56
• 제4장. 신규 PEO계 고분자의 연구개발 결과 (위탁연구: 성균관대 김지흥)...60
• 제1절. 연구개발의 배경 및 연구 범위...60
• 제2절. 신규 PEO 함유 고분자의 합성...61
• 2.1. Vinyl형 설폰산화PEG macromer의 합성...61
• 2.2. Poly(MA-PEG-$SO_3H$)의 라디칼중합 및 중합체의 특성...63
• 2.3. MA-PEG-$SO_3H$의 공중합...67
• 제3절. 신규 PEO계 hydrogel의 합성 및 특성...69
• 제5장. 조직공학에 의한 인공혈관 연구개발 결과...78
• 제1절. 인공혈관 및 혈관조직공학의 현황...78
• 1.1. 인공혈관...78
• 1.2. 혈관조직공학의 현황...80
• 제2절. Mechano-active 혈관조직공학의 개념...84
• 제3절. 혈관조직공학용 고탄성 생분해성 지지체의 개발...86
• 3.1. 고탄성 PLCL 공중합체의 개발과 물성...86
• 3.2. 혈관조직공학용 지지체의 제조와 다공성...91
• 3.3. PLCL 지지체의 다공성과 세포친화성...93
• 3.4. PLCL 지지체의 탄성과 기계적 물성...95
• 제4절. PLCL 지지체의 생체적합성 및 체내분해성을 평가하기 위한 동물이식 실험...99
• 제5절. Mechano-active 조직공학에 의한 혈관재생 연구결과...109
• 5.1. Pulse형 bioreactor의 개발...109
• 5.2. SMC/EC의 동시 배양에 의한 소구경혈관 재생 연구...111
• 5.3. SMC의 선배양/EC의 후 배양에 의한 혈관 재생 연구...121
• 5.4. Mechano-active 혈관조직공학 연구 결론...130
• 제6절. 대구경 혈관의 재생 연구 결과...132
• 제6장. 골수줄기세포를 이용한 혈관조직공학 연구(위탁연구: 한양대 김병수)...134
• 제1절. 줄기세포의 기능과 응용...134
• 제2절. 줄기세포를 이용한 혈관 재생의 연구...137
• 2.1. 골수 유래의 중간엽줄기세포의 분리 및 배양...137
• 2.2. PLGA 지지체를 이용한 혈관재생 연구 결과...140
• 2.3. PGA/PGCL 지지체를 이용한 혈관재생 연구 결과...144
• 2.4. 재생된 혈관의 동물이식 실험 결과...147
• 제3절. 골수줄기세포와 고탄성 PGA/PLCL지지체를 이용한 혈관패치 개발...151
• 제7장. 참고문헌...160
• 제8장. 연구개발 달성도 및 대외 기여도...168
• 제9장. 연구개발결과의 활용 계획...176