초록 ▼

III. 연구개발의 내용 및 범위
■ 방사선을 이용한 세포 배양용 지지체 제조 기술 개발
방사선 기술을 이용하여 다공성의 3차원 가교구조를 가진 생체적합성이 우수한 천연고분자와 물리적 특성이 우수한 합성고분자로 이루어진 고분자 인공피부를 제조하여 이의 물리화학적 특성을 평가하였다.
○ 방사선 가교/그라프트를 이용한 3차원 다공성 세포 지지체 제조
- 천연고분자를 이용한 다공성 세포 지지체의 제조
- 천연고분자와 합성고분자로 이루어진 고분자 지지체의 제조
○ 전기방사를 이용한 천연/생분해성 고분자 나노

III. 연구개발의 내용 및 범위
■ 방사선을 이용한 세포 배양용 지지체 제조 기술 개발
방사선 기술을 이용하여 다공성의 3차원 가교구조를 가진 생체적합성이 우수한 천연고분자와 물리적 특성이 우수한 합성고분자로 이루어진 고분자 인공피부를 제조하여 이의 물리화학적 특성을 평가하였다.
○ 방사선 가교/그라프트를 이용한 3차원 다공성 세포 지지체 제조
- 천연고분자를 이용한 다공성 세포 지지체의 제조
- 천연고분자와 합성고분자로 이루어진 고분자 지지체의 제조
○ 전기방사를 이용한 천연/생분해성 고분자 나노섬유 지지체 제조
- PLCL/MC 세포지지체의 제조
- Gelatin-AAc-PLCL 세포 지지체의 제조
- RGD immobilized AAc-PLLA 세포 지지체의 제조
■ 인공피부 모델 형성 기술 개발
다공성의 3차원 가교구조를 가진 고분자 인공피부의 제조기술을 확립하고, 피부세포배양 기술과 융합하여 인공피부 모델로서의 유용성을 평가하고자 하였다. In vitro 실험을 통하여 효소반응에 대한 생분해성 속도 및 이에 영향을 미치는 가교도, 성분 조성비 등의 영향인자 특성을 조사하여 적절한 생분해 속도를 갖는 고분자 인공피부를 제조하였다. 또한, 동물실험 대체용 인공피부로서의 유용성을 검토하기 위한 투과특성을 고분자 인공피부의 가교도, 구성 성분비 및 solute의 특성에 따라 측정하였다.
○ 방사선 그라프트 기술을 이용한 생체 친화성 필름형 지지체 제조 기술 개발
- 감마선을 이용한 생분해성 지지체의 특성 조절
- 전자선을 이용한 생분해성 지지체의 특성 조절
○ 성체줄기세포를 이용한 생분해성 지지체의 특성 분석과 피부 세포 배양 기술 개발
- 세포 흡착능 평가
- 지지체에 따른 세포 흡착 형태 분석
- 지지체에 따른 세포 증식율 평가
○ 인공피부 모델 형성 기술 개발
- 방사선 기술을 이용한 HA/CS/PVA 및 HA/CS/PAAc 하이드로겔의 합성
- 천연/합성고분자 복합체 인공피부의 생분해성 평가
- 천연/합성고분자 복합체 인공피부의 in vitro상에서 약물방출 특성 평가
- 천연/합성고분자 복합체 인공피부의 in vitro상에서 투과특성 평가
■ 인공피부 모델의 특성 평가
제조된 고분자 인공피부의 생체적합성을 확인하기 위해 인공피부와 인공피부의 분해산물에 대한 세포독성 실험을 실시하였고, 제조된 고분자 인공피부의 피부세포의 점착력 및 세포증식에 관한 정성분석 및 정량분석을 수행하였다. 또한 동물실험 대체용 인공피부 제작을 위한 최적 방사선량 결정 후 아크릴산 크라프트 조건을 확립하였다. 생체활성물질로써 피부세포 증식 및 분화에 영향을 주는 EGF와 세포 흡착 및 증식에 영향을 주는 젤라틴을 복합 고정화함으로서 EG-AP 지지체를 개발하였다. EG-AP에서 성체줄기세포의 흡착 및 증식을 분석하였으며, 피부세포로의 분화를 평가하였고, 화장품 시험법을 적용하여 제작인 인공피부를 이용한 화장품 소재의 평가 가능여부를 확인하였다.
○ 천연/합성고분자 복합 지지체 제조를 위한 최적 방사선량의 결정
- 방사선 그라프트 기술을 이용한 전기방사 나노섬유 지지체의 기능성 부여
- 생체활성물질 고정화 및 고정효율 최적화
○ 형성된 인공피부의 형태학/조직학적 (H&E, MTT, Immunostainning 등) 세포 성장 평가
- 인공피부에서의 성체줄기세포 흡착 분석
- 인공피부에서의 성체줄기세포 증식 분석
- 복합고정 기술 개발 및 세포 흡착/증식 분석
○ 성체줄기세포의 분화유도 평가
- 성체줄기세포의 피부세포 분화 평가
○ 화장품에 대한 시험법 모델 평가
- 화장품 독성평가
- 화장품 피부 부식 평가
- 주름 개선 평가
- 미백 특성 평가

Abstract ▼

III. The content and scope of the research and development
■ Development of three dimensional (3D) scaffolds for cell culture by radiation
In this study, we designed the porous artificial skin scaffolds composed of biocompatible natural polymer and synthetic polymer with high mechanical prope

III. The content and scope of the research and development
■ Development of three dimensional (3D) scaffolds for cell culture by radiation
In this study, we designed the porous artificial skin scaffolds composed of biocompatible natural polymer and synthetic polymer with high mechanical property with 3D network structure and evaluate their physicochemical properties.
○ Fabrication of 3D porous scaffolds by radiation crosslinking/grafting
- Fabrication of 3D porous scaffolds composed of biocompatible natural polymer
- Fabrication of 3D porous scaffolds composed of biocompatible natural polymer and synthetic polymer
○ Fabrication of 3D porous scaffolds composed of biodegradable natural polymer by electrospinning method
- Fabrication of PLCL/MC 3D porous scaffolds
- Fabrication of Gelatin-AAc-PLCL 3D porous scaffolds
- Fabrication of RGD immobilized AAC-PLLA 3D porous scaffolds
■ Development of artificial skin model
In this study, to evaluate the feasibility as a artificial skin model for alternative tests to animal experiments, the permeation properties of polymer artificial skin were investigated depending on the crosslinking density, composition and solute properties. Aldo, we investigated the enzymatic degradation kinetics of polymeric artificial skin and their influence factors such as crosslinking density and composition of polymer matrix.
○ Preparation of biocompatible film type scaffolds by radiation grafting
- Controlling the characteristics of biodegradable scaffolds by gamma rays
- Controlling the characteristics of biodegradable scaffolds by electron beam
○ Development of cell culture technique for biodegradable scaffolds using adult stem cells
- Evaluation of cell attachment for biodegradable scaffolds
- Evaluation of cell morphology for biodegradable scaffolds
- Evaluation of cell proliferation rate for biodegradable scaffolds
- Development of artificial skin model through cell culture
○ Development of artificial skin model
- Fabrication of natural/synthetic polymer based HA/CS/PVA and HA/CS/PAAc hydrogel by radiation
- Evaluation of biodegradablity of polymer artificial skin
- Evaluation of in vitro drug release characteristics for natural/synthetic polymer based artificial skin
- Evaluation of in vitro permeation characteristics for natural/synthetic polymer based artificial skin
■ Characterization and evaluation of artificial skin model
The cytotoxicity test of polymeric artificial skin and its degradation materials were performed to confirm their biocompatibility and the adhesion and proliferation properties of cells on the synthesized polymeric artificial skin were investigated. Ideal radiation doses and acrylic acid grafting condition on the substrates also were optimized for the development of artificial skin replacing animal experiment. EG-AP scaffolds as artificial skin for replacing animal experiment model were developed by co-immobilizing EGF and gelatin as essential bioactive molecules to regulate skin development including differentiation and cell adhesion and proliferation. Furthermore, adherent properties and proliferation of the human mesenchymal stem cells were investigated, and differentiation to skin constitutes also induced on the scaffolds. Finally, actual function of our artificial skin, EG-AP scaffolds, was evaluated whether it can play a role to measure the properties of raw materials used in the development of cosmetic products using the cosmetics development guideline.
○ Optimization of ideal radiation doses for development of natural/synthetic polymer-based multi-functional scaffolds
- Functionalization of electrospun nanofibrous meshes using radiation-based grafting technology
- Immobilization of bioactive molecules and optimization of immobilizing yield of bioactive molecules
○ Evaluation of cellular activity on the artificial skin
- Investigation of adherent profile of the human mesenchymal stem cells
- Investigation of proliferation of the human mesenchymal stem cells
- Development of co-immobilization technology of the bioactive molecules and analysis of adhesion and proliferation of the hMSC on the multi-functional scaffolds
○ Skin development of hMSC on the EG-AP scaffolds
- Scaffold-based skin differentiation induction
○ Evaluation of testing methods of cosmetics
- Evaluation of raw materials toxicity for the cosmetics
- Skin corrosion test for the cosmetics
- Investigation of wrinkle-care materials effect on the artificial skin
- Investigation of whitening materials effect on the artificial skin

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고요약서 ... 4
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 12
• CONTENTS ... 21
• 목차 ... 23
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 24
• 제1절 연구개발의 필요성 ... 24
• 제2절 연구개발의 목적 및 범위 ... 28
• 1. 연구개발 최종목표 ... 28
• 2. 연구개발의 범위 ... 28
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 31
• 제1절 선진국 연구개발 동향 및 기술수준 ... 31
• 제2절 국내 연구개발 동향 및 선진국과의 기술격차 ... 33
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 36
• 제1절 방사선 이용 다기능 동물실험 대체용 인공피부 제조 기술 개발 ... 36
• 1. 방사선을 이용한 세포배양용 지지체 제조 기술 개발 ... 36
• 가. 방사선 가교/그라프트를 이용한 3차원 다공성 세포 지지체 제조 ... 36
• 나. 전기방사를 이용한 천연/생분해성 고분자 나노섬유 지지체 제조 ... 55
• 2. 인공피부 모델 형성 기술 개발 ... 69
• 가. 방사선 그라프트 기술을 이용한 생체 친화성 필름형 지지체 제조 기술 개발 ... 70
• 나. 성체줄기세포를 이용한 생분해성 지지체의 특성 분석과 피부 세포 배양 기술 개발 ... 81
• 다. 인공피부 모델 형성 기술 개발 ... 84
• 3. 인공피부 모델의 특성 평가 ... 100
• 가. 천연/합성고분자 복합 지지체 제조를 위한 최적 방사선량의 결정 ... 100
• 나. 인공피부의 형태학/조직학적(H&E, MTT, Immunostainning 등) 세포성장 평가 ... 104
• 다. 성체줄기세포의 분화유도기술 개발을 통한 인공피부 모델 평가 ... 125
• 라. 화장품에 대한 시험법 평가 ... 128
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에서의 기여도 ... 136
• 제1절 목표달성도 ... 136
• 1. 1차년도 연구목표 ... 136
• 2. 2차년도 연구목표 ... 137
• 3. 3차년도 연구목표 ... 139
• 제2절 관련분야에서의 기여도 ... 141
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 143
• 제6장 연구개발과제에서 수집한 해외과학기술정보 ... 145
• 제 7 장 참고문헌 ... 146