三次元人工支持体及びその製造方法
【課題】本発明は、組織の再生能力が強化された人工支持体及びその製造方法に関するものである。
【解決手段】本発明の一実施例による人工支持体は、生分解性合成高分子−ヒドロゲル（ｈｙｄｒｏｇｅｌ）層を交互に積層して、格子状に形成する。このとき、前記生分解性合成高分子−ヒドロゲル層は、生分解性合成高分子及びヒドロゲルを含む複数の生分解性合成高分子−ヒドロゲルユニットを、一定の間隔をおいて、配置して形成される。
【解決手段】本発明の一実施例による人工支持体は、生分解性合成高分子−ヒドロゲル（ｈｙｄｒｏｇｅｌ）層を交互に積層して、格子状に形成する。このとき、前記生分解性合成高分子−ヒドロゲル層は、生分解性合成高分子及びヒドロゲルを含む複数の生分解性合成高分子−ヒドロゲルユニットを、一定の間隔をおいて、配置して形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元人工支持体及びその製造方法に関するものであって、より詳しくは、生分解性高分子及びヒドロゲルで形成された三次元人工支持体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
組織工学（Ｔｉｓｓｕｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）分野は、損傷された臓器を再生するために、患者の組織から少量採取した細胞を体外で大量培養した後、三次元組織に分化させ、これを組織及び器官に再生させる技術分野であって、最近、組織工学分野と関連し、損傷された人体の多様な組織と器官の機能を復元するために、多様な接近方式で研究が進められている。
【０００３】
組織工学において、組織の三次元培養のためには、細胞が三次元環境として認識できる人工支持体を必要とするが、このような人工支持体は、細胞の円滑な接着、増殖及び分化を誘導できるように、適切なＥＣＭ（Ｅｘｔｒａ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｍａｔｒｉｘ）構造を有していなければならない。また、細胞の移動、新陳代謝の促進及び栄養分の供給のための血管浸透のために、適切な大きさで互いに連結された多孔性の三次元構造を有さなければならず、組織再生期間の間その形態を維持できるほどの適切な強度が維持されなければならない。
【０００４】
従来、このような三次元人工支持体を得るために、塩発泡法、相分離法、塩浸出法、乳化凍結乾燥法などの方法を用いたが、このような方法で製造された人工支持体は、多孔性構造の空隙の大きさ、位置及び空隙率などの調節が難しいという限界がある。また、人工支持体内の空隙間の連結性を高めるために空隙率を大きく高めることによって、機械的強度もまた低くなる問題が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明は、上述した背景技術の問題点を解決するためのものであって、その目的は、生分解性高分子とヒドロゲル（ｈｙｄｒｏｇｅｌ）とを融合して、組織の再生能力が強化された人工支持体及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施例による人工支持体は、生分解性合成高分子−ヒドロゲル（ｈｙｄｒｏｇｅｌ）層を交互に積層して、格子状に形成され、前記生分解性合成高分子−ヒドロゲル層は、生分解性合成高分子及びヒドロゲルを含む複数の生分解性合成高分子−ヒドロゲルユニットを一定の間隔をおいて配置して、形成される。
【０００７】
前記生分解性合成高分子−ヒドロゲルユニットは、対向する一対の生分解性合成高分子ラインの間に、ヒドロゲルラインを介在して形成される。
【０００８】
前記生分解性合成高分子は、ポリ乳酸（Ｐｏｌｙ−ｌａｃｔｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（Ｐｏｌｙ−ｇｌｙｃｏｌｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＧＡ）、ポリカプロラクトン（Ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）及びポリラクチック・コグリコール酸（Ｐｏｌｙ−ｌａｃｔｉｃ−ｃｏ−ｇｌｙｃｏｌｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＬＧＡ）の少なくとも一つを含む。
【０００９】
前記ヒドロゲルは、水溶性であり、コラーゲン（Ｃｏｌｌａｇｅｎ）、ゼラチン（Ｇｅｌａｔｉｎ）、キトサン（Ｃｈｉｔｏｓａｎ）、アルギン酸（Ａｌｇｉｎｉｃ Ａｃｉｄ）またはヒアルロン酸（Ｈｙａｌｕｒｏｎｉｃ Ａｃｉｄ）のいずれか一つである。
【００１０】
前記ヒドロゲルの内部に、細胞の成長及び機能を調節可能な成長因子を内在し、前記ヒドロゲルの内部に内在された前記成長因子は、転換性成長因子−βＴＧＦ−β、骨形成蛋白質（ＢＭＰ）、血管内皮細胞成長因子（ＶＥＧＦ）または上皮細胞成長因子（ＥＧＦ）のいずれか一つである。
【００１１】
また、前記ヒドロゲルの内部に再生しようとする細胞が内在される。
【００１２】
本発明の一実施例による人工支持体の製造方法は、第１シリンジ及び第２シリンジに、それぞれ、生分解性合成高分子及びヒドロゲルを注入する注入ステップ、前記第１シリンジに注入された前記生分解性合成高分子を噴射して、一定の間隔をおいて複数の生分解性合成高分子ラインを形成する第１噴射ステップ、前記第２シリンジに注入された前記ヒドロゲルを噴射して、前記複数の生分解性合成高分子ラインの間に、ヒドロゲルラインと空隙を交互に形成して、生分解性合成高分子−ヒドロゲル層を形成する第２噴射ステップ、及び、前記第１噴射ステップと前記第２噴射ステップを繰り返して、前記生分解性合成高分子−ヒドロゲル層を交互に積層する積層ステップを含む。
【００１３】
また、前記注入ステップの後、前記第１シリンジ及び前記第２シリンジに連結された温度制御機によって、前記生分解性合成高分子及び前記ヒドロゲルの温度を制御する温度制御ステップをさらに含む。
【００１４】
前記生分解性合成高分子は、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン及びポリラクチック・コグリコール酸の少なくとも一つを含む。
【００１５】
前記ヒドロゲルは、水溶性であり、コラーゲン、ゼラチン、キトサン、アルギン酸またはヒアルロン酸のいずれか一つである。
【００１６】
前記ヒドロゲルの内部に、細胞の成長及び機能を調節可能な成長因子を内在し、前記ヒドロゲルの内部に内在した前記成長因子は、転換性成長因子−βＴＧＦ−β、骨形成蛋白質（ＢＭＰ）、血管内皮細胞成長因子（ＶＥＧＦ）または上皮細胞成長因子（ＥＧＦ）のいずれか一つである。
【００１７】
また、前記ヒドロゲルの内部に、再生しようとする細胞を内在する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の実施例によれば、細胞の接着能力及び接着した細胞の増殖能力を向上することができ、人工支持体の機械的強度を改善可能であって、人工支持体の形状及び空隙の大きさを調節することができる。
また、多軸積層システムの自動化システムを活用して、工程速度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例により製造した人工支持体を拡大して示す写真である。
【図２】本発明の一実施例により人工支持体を製造するための多軸積層システムの構成を概略的に示す図である。
【図３】本発明の一実施例により人工支持体を製造する工程を示すフローチャートである。
【図４ａ】本発明の一実施例により人工支持体を製造する過程を順に示す図である。
【図４ｂ】本発明の一実施例により人工支持体を製造する過程を順に示す図である。
【図４ｃ】本発明の一実施例により人工支持体を製造する過程を順に示す図である。
【図４ｄ】本発明の一実施例により人工支持体を製造する過程を順に示す図である。
【図４ｅ】本発明の一実施例により人工支持体を製造する過程を順に示す図である。
【図５】本発明の一実施例により製造した人工支持体で細胞増殖した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、詳しく説明する。一方、図において、各構成要素の大きさは説明の便宜のために任意的なものであって、本発明が必ず図示されたものに限定されることではない。
【００２１】
図１は、本発明の一実施例により製造した人工支持体を拡大して示す写真である。以下、図１を参照しながら、本実施例による人工支持体について具体的に説明する。
【００２２】
現在、広く用いられる生分解性合成高分子から製造された人工支持体は、細胞に完璧な三次元的環境を提供することができず、相対的に表面の疎水性の性質によって初期細胞注入時に細胞損失が大きくなるなど、細胞親和度が低い限界がある。
【００２３】
一方、ヒドロゲル（ｈｙｄｒｏｇｅｌ）は、多量の水分を含有できる三次元の親水性の高分子網状構造を有する物質であって、少なくは全体重量の２０％、多くは９５％以上の水を吸収することができる。このような天然高分子は、天然物質、動物、人体などに由来する高分子であって、非常に優れた生体適合性を有する。
したがって、ヒドロゲルから製造された支持体は、移植後の炎症反応が少なく、生分解性に優れており、組織工学用支持体として多く用いられる。また、水溶液環境下で細胞またはペプチド、蛋白質、ＤＮＡなどを保護することができ、細胞に栄養源を供給したりまたは分泌生成物の伝達が容易であり、細胞接着リガンドを容易に修飾できる長所を持っている。
しかし、ヒドロゲルのみで支持体を形成する場合、低い機械的強度によって軟組織再生などにのみその使用が限定され、生分解性の動きの側面でも体内酵素によって容易に分解できるため、組織が再生するまで十分な支持体の役割を果たすことができない問題が発生する。
【００２４】
このような限界を克服するために、本実施例による人工支持体は、生分解性合成高分子及びヒドロゲルを全て含んで形成される。具体的には、生分解性合成高分子及びヒドロゲルを含む複数の生分解性合成高分子−ヒドロゲル層を形成し、これを交互に積層することによって、格子状に形成される。
【００２５】
このとき、生分解性合成高分子は、ポリ乳酸（Ｐｏｌｙ−ｌａｃｔｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（Ｐｏｌｙ−ｇｌｙｃｏｌｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＧＡ）、ポリカプロラクトン（Ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ、ＰＣＬ）及びポリラクチック・コグリコール酸（Ｐｏｌｙ−ｌａｃｔｉｃ−ｃｏ−ｇｌｙｃｏｌｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＬＧＡ）の少なくとも一つを含む。つまり、前記材料のいずれか一つを用いて、生分解性合成高分子を構成することができ、あるいは二つ以上の材料を混合して用いることもできる。
【００２６】
また、ヒドロゲルに応用可能な天然高分子としては、コラーゲン（Ｃｏｌｌａｇｅｎ）、ゼラチン（Ｇｅｌａｔｉｎ）、キトサン（Ｃｈｉｔｏｓａｎ）、アルギン酸（Ａｌｇｉｎｉｃ Ａｃｉｄ）、ヒアルロン酸（Ｈｙａｌｕｒｏｎｉｃ Ａｃｉｄ）等がある。
【００２７】
一方、細胞の成長及び機能を調節可能な成長因子をヒドロゲルの内部に封入して、人工支持体を形成することもできるが、このとき、成長因子としては、転換成長因子−◎ＴＧＦ−◎、骨形成蛋白質（ＢＭＰ）、血管内皮細胞成長因子（ＶＥＧＦ）、上皮細胞成長因子（ＥＧＦ）等が用いられる。このような成長因子をヒドロゲルの内部に内在させることによって、組織再生を増進することができる。また、ヒドロゲルの内部に、再生しようとする細胞を封入して人工支持体を形成することもできる。このとき、前記成長因子を一緒に封入してもよい。
【００２８】
このように生分解性合成高分子にヒドロゲルを融合して人工支持体を形成することによって、細胞の接着能力及び接着した細胞の増殖能力を向上することができ、さらに機械的強度の問題も解決することができる。
【００２９】
図２は、本発明の一実施例による人工支持体を製造するための製造システムを概略的に示す図であり、図３は、このような製造システムを用いて人工支持体を製造する工程を示すフローチャートであり、図４ａ〜図４ｅは、本発明の実施例により人工支持体を製造する過程を順に示す図である。以下、これらを参照しながら、本発明の一実施例による人工支持体及びその製造方法について、具体的に説明する。
【００３０】
図２に示されているように、人工支持体の製造システムは、多軸積層システム１００を用いて三次元形状の人工支持体２００を形成する。
【００３１】
多軸積層システム１００は、人工支持体の材料を既設定された太さで噴出する積層ヘッド１５０を備える。積層ヘッド１５０は、材料が流入し、これを保管するシリンジ（ｓｙｒｉｎｇｅ）１５１、シリンジ１５１に流入した材料を噴射するノズル１５３、及び、材料の温度を適切に維持するヒータ１５５を含む。本実施例では、２つの積層ヘッド１５０のシリンジ１５１に、それぞれ、生分解性合成高分子とヒドロゲルが注入され、それぞれのノズル１５３を通じて噴射されることによって、人工支持体２００が形成される。
【００３２】
このような積層ヘッド１５０をｘ軸とｙ軸とからなる平面座標だけでなく、上下方向のｚ軸にも動かせるために、多軸積層システム１００は、積層ヘッド１５０をｘ軸方向に動かせるｘ軸変位移動部１２０、積層ヘッド１５０をｙ軸方向に動かせるｙ軸変位移動部１３０、積層ヘッド１５０をｚ軸方向に上下に動かせるｚ軸変位移動部１４０を、それぞれ備える。つまり、このような多軸積層システム１００は、作業テーブル１１０に人工支持体の材料をマトリクス方式で積層することによって、形状化しようとする複雑な三次元形状の人工支持体２００を製造することができる。
【００３３】
製造しようとする人工支持体２００の形状などは、データモデル２０を介して統合制御装置１０に入力される。このとき、人工支持体２００のデータモデル２０は、３Ｄキャド（ＣＡＤ）データで入力するために、三次元形状の人工支持体２００の各座標値が設定されることが好ましい。
【００３４】
統合制御装置１０は、人工支持体２００の三次元形状データモデルによって多軸積層システム１００の作動を制御する。これによって、多軸積層システム１００は、統合制御装置１０から伝達される人工支持体２００の三次元形状データにより、積層ヘッド１５０を設定しようとする座標値に動かせながら、人工支持体の材料、つまり、生分解性合成高分子とヒドロゲルを交互に噴射する。
【００３５】
温度制御機３０は、多軸積層システム１００の積層ヘッド１５０に連結され、積層ヘッド１５０のシリンジ１５１の温度を制御する。
具体的に、温度制御機３０は、積層ヘッド１５０に取り付けられたヒータ１５５と連結され、これを制御することによって、積層ヘッド１５０のシリンジ１５１内の生分解性合成高分子とヒドロゲルを既設定された温度で加熱または維持する。これによって、生分解性合成高分子とヒドロゲルの人工支持体の材料は、噴射するのに適した状態に変化または維持され、積層ヘッド１５０のシリンジ１５１を通じて既設定された太さで噴射される。
一方、温度制御機３０は、多軸積層システム１００だけでなく、統合制御装置１０にも連結され、積層ヘッド１５０の動きに連係して動作する。
【００３６】
圧力制御機４０は、多軸積層システム１００の積層ヘッド１５０に連結され、積層ヘッド１５０に伝達される圧力を制御する。つまり、圧力制御機４０は、積層ヘッド１５０の圧力伝達機に伝達される圧力を制御する手段であって、積層ヘッド１５０のノズル１５３を通じて噴出される生分解性合成高分子及びヒドロゲルの噴射速度を異にすることができる。
本実施例による圧力制御機４０は、空圧方式によって、積層ヘッド１５０の圧力伝達機に圧力を伝達する。このために、三次元人工支持体の製造システムは、積層ヘッド１５０の圧力伝達機に直接圧力を加える空圧機５０を備えており、この空圧機５０は、圧力制御機４０によって作動する。このとき、空圧機５０は、多軸積層システム１００の各軸に独立して連結され、各軸別に多様に空圧を調節することができる。
【００３７】
このように多軸積層システム１００を用いた人工支持体の製造システムは、一般的な単一軸システムとは異なって、互いに独立して、位置、温度及び圧力の制御が可能な４つの軸が取り付けられたシステムであって、このような製造システムを用いて、人工支持体の形状及び空隙の大きさなどの調節が可能となる。
【００３８】
図３を参照すれば、本実施例による人工支持体を製造する方法は、生分解性合成高分子及びヒドロゲルを、それぞれ、シリンジに注入するステップ（Ｓ１０）、一定の間隔をおいて生分解性合成高分子を噴射する第１噴射ステップ（Ｓ２０）、生分解性合成高分子ラインの間にヒドロゲルを噴射する第２噴射ステップ（Ｓ３０）、及び、生分解性合成高分子−ヒドロゲル層を交互に積層するステップ（Ｓ４０）を含み、温度制御機によって、シリンジに注入された生分解性合成高分子及びヒドロゲルの温度を制御する温度制御ステップをさらに含む。
【００３９】
このような人工支持体の製造方法について、図４ａ〜図４ｅを参照しながら、より具体的に説明する。
【００４０】
まず、人工支持体２００を形成するために、データモデル２０からデータを統合制御装置１０に伝達する。統合制御装置１０は、伝達されたデータに基づいて温度制御機３０、圧力制御機４０及び各軸方向への変位移動部１２０，１３０，１４０を制御する。
【００４１】
２つの積層ヘッド１５０のシリンジ１５１に、それぞれ、生分解性合成高分子及びヒドロゲルを注入した後、温度制御機３０及びヒータ１５５によって、これらが噴射されるのに適した状態が維持されるようシリンジ１５１の温度を調節する。このとき、前述したように、生分解性合成高分子としては、ＰＬＡ、ＰＧＡ、ＰＣＬ及びＰＬＧＡのいずれか一つまたは二つ以上を混合して用いることができ、ヒドロゲルとしては、コラーゲン、ゼラチン、キトサン、アルギン酸及びヒアルロン酸のいずれか一つを用いることができる。
【００４２】
一例として、生分解性合成高分子は、ＰＬＡ及びＰＧＡの比率が８５：１５であるＰＬＧＡとＰＣＬとを９０度で混合した材料を、温度制御機３０及びヒータ１５５によって１２０度に維持することによって、粘度を有する状態で溶融して用いることができ、ヒドロゲルは、パウダ状のヒアルロン酸を蒸溜水と混合して、ゲル状態となるようによく混ぜて、適切な粘度を維持しながら用いることができる。このとき、ヒドロゲルは、熱によって材料の性質が変質できるため、熱を加えない。
【００４３】
その後、積層ヘッドが変位移動部１２０，１３０，１４０及び圧力制御機４０の制御を受けて、積層ヘッド１５０の噴射ノズル１５３を通じて、作業テーブル１１０上に生分解性合成高分子とヒドロゲルを交互に噴射することによって、人工支持体２００を形成する。一方、本実施例では、生分解性合成高分子とヒドロゲルを噴射するにおいて空圧を用い、用いられる空圧は、約６５０ｋＰａである。
【００４４】
図４ａ及び図４ｂを参照すれば、第１噴射ステップ（Ｓ２０）では、生分解性合成高分子を既設定された間隔をおいて複数のラインにかけて噴射する。これによって、複数の生分解性合成高分子ライン２１０が形成される。また、生分解性合成高分子ライン２１０の間にヒドロゲルを噴射させるために適切な高さを有するように、図４ｂのように、生分解性高分子を複数回積層する。本実施例では、生分解性合成高分子ライン２１０の一層の高さが約１００μｍであり、これを３〜４回積層して、３００μｍ〜４００μｍの高さとなるようにする。
【００４５】
図４ｃは、ヒドロゲルを噴射する第２噴射ステップ（Ｓ３０）を示すものであって、第２噴射ステップ（Ｓ３０）では、間隔をおいて生分解性合成高分子ライン２１０を形成することによって、その間に形成された空隙にヒドロゲルを噴射して、複数のヒドロゲルライン２２０を形成するが、ヒドロゲルを噴射する噴射ノズル１５３の位置が空隙の真ん中になるように制御することによって、正確な位置に噴射することができる。このとき、空隙を一つずつとばしてヒドロゲルを噴射するが、これは、人工支持体２００内に酸素及び栄養分をやり取りできる空隙が必要となり、これを確保するためのものである。このような方式で、第１噴射ステップ（Ｓ２０）及び第２噴射ステップ（Ｓ３０）を経て、一層の生分解性合成高分子−ヒドロゲル層２４０が形成される。つまり、生分解性合成高分子−ヒドロゲル層２４０は、生分解性合成高分子ライン２１０とヒドロゲルライン２２０とを含む生分解性合成高分子−ヒドロゲルユニット２３０が一定の間隔で配置され、その間に空隙を形成することによって行われる。
【００４６】
積層ステップ（Ｓ４０）は、第１噴射ステップ（Ｓ２０）及び第２噴射ステップ（Ｓ３０）を繰り返して、生分解性合成高分子−ヒドロゲル層２４０を複数積層するステップである。図４ｄを参照すれば、一層を積層した後、全体的に９０度回転させて次の層を積層することによって、人工支持体２００が格子状をなすようにする。このような積層ステップ（Ｓ４０）を所望する高さになるまで繰り返して行うことによって、図４ｅのように、格子状の人工支持体２００を製造することができる。一例として、２ｍｍ高さの人工支持体を得るためには、３００μｍ〜４００μｍ高さの生分解性合成高分子−ヒドロゲル層２４０を５〜６回積層する。
【実施例】
【００４７】
本実施例による人工支持体の効果を検証するために、次のような実験を行った。本実験のために、生分解性合成高分子にＰＣＬ及びＰＬＧＡを用い、ヒドロゲルにヒアルロン酸を用いた場合と、ゼラチンを用いた場合とに分けて、前述した人工支持体の製造方法によって人工支持体を製造した。また、実験のために、前骨芽細胞（ｐｒｅ−ｏｓｔｅｏｂｌａｓｔ）であるＭＣ３Ｔ３−Ｅ１細胞を用い、人工支持体当たり１０５個の細胞を播種した。細胞増殖の評価のために、ｃｅｌｌ ｃｏｕｎｔｉｎｇ ｋｉｔ−８を用い、７日までの増殖評価を行った。
【００４８】
図５は、前記実験による細胞増殖の結果を示すグラフであって、ヒドロゲルが内在されている人工支持体の細胞の接着能力及び接着された細胞の増殖能力が、ヒドロゲルを含まない人工支持体よりも優れていることを確認することができる。
【００４９】
これによって、本実施例による生分解性合成高分子とヒドロゲルとを含む人工支持体が細胞増殖に優れた効果を奏することを確認することができ、前述したように機械的強度も改善することができる。また、人工支持体の内部に組織の再生を助ける成長因子を細胞と一緒に封入することによって、組織再生の効能を極大化することができる。
【００５０】
上記したように、本発明を好ましい実施例により説明したが、本発明は上述した実施例に限定されない。生分解性合成高分子部分のパターンまたはヒドロゲルの噴射位置を自由に調節することができ、多軸積層システムを用いることによって、格子状以外の他の形態の人工支持体を製造することもできる。つまり、本明細書の特許請求の範囲の概念と範囲から外れない限り、多様な修正及び変形が可能であることは、本発明の属する技術分野における当業者であれば容易に理解できるだろう。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 統合制御装置
２０ データモデル
３０ 温度制御機
４０ 圧力制御機
５０ 空圧機
１００ 多軸積層システム
１１０ 作業テーブル
１５０ 積層ヘッド
１５１ シリンジ
１５３ ノズル
１５５ ヒータ
２００ 人工支持体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元人工支持体及びその製造方法に関するものであって、より詳しくは、生分解性高分子及びヒドロゲルで形成された三次元人工支持体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
組織工学（Ｔｉｓｓｕｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）分野は、損傷された臓器を再生するために、患者の組織から少量採取した細胞を体外で大量培養した後、三次元組織に分化させ、これを組織及び器官に再生させる技術分野であって、最近、組織工学分野と関連し、損傷された人体の多様な組織と器官の機能を復元するために、多様な接近方式で研究が進められている。
【０００３】
組織工学において、組織の三次元培養のためには、細胞が三次元環境として認識できる人工支持体を必要とするが、このような人工支持体は、細胞の円滑な接着、増殖及び分化を誘導できるように、適切なＥＣＭ（Ｅｘｔｒａ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｍａｔｒｉｘ）構造を有していなければならない。また、細胞の移動、新陳代謝の促進及び栄養分の供給のための血管浸透のために、適切な大きさで互いに連結された多孔性の三次元構造を有さなければならず、組織再生期間の間その形態を維持できるほどの適切な強度が維持されなければならない。
【０００４】
従来、このような三次元人工支持体を得るために、塩発泡法、相分離法、塩浸出法、乳化凍結乾燥法などの方法を用いたが、このような方法で製造された人工支持体は、多孔性構造の空隙の大きさ、位置及び空隙率などの調節が難しいという限界がある。また、人工支持体内の空隙間の連結性を高めるために空隙率を大きく高めることによって、機械的強度もまた低くなる問題が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明は、上述した背景技術の問題点を解決するためのものであって、その目的は、生分解性高分子とヒドロゲル（ｈｙｄｒｏｇｅｌ）とを融合して、組織の再生能力が強化された人工支持体及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施例による人工支持体は、生分解性合成高分子−ヒドロゲル（ｈｙｄｒｏｇｅｌ）層を交互に積層して、格子状に形成され、前記生分解性合成高分子−ヒドロゲル層は、生分解性合成高分子及びヒドロゲルを含む複数の生分解性合成高分子−ヒドロゲルユニットを一定の間隔をおいて配置して、形成される。
【０００７】
前記生分解性合成高分子−ヒドロゲルユニットは、対向する一対の生分解性合成高分子ラインの間に、ヒドロゲルラインを介在して形成される。
【０００８】
前記生分解性合成高分子は、ポリ乳酸（Ｐｏｌｙ−ｌａｃｔｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（Ｐｏｌｙ−ｇｌｙｃｏｌｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＧＡ）、ポリカプロラクトン（Ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）及びポリラクチック・コグリコール酸（Ｐｏｌｙ−ｌａｃｔｉｃ−ｃｏ−ｇｌｙｃｏｌｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＬＧＡ）の少なくとも一つを含む。
【０００９】
前記ヒドロゲルは、水溶性であり、コラーゲン（Ｃｏｌｌａｇｅｎ）、ゼラチン（Ｇｅｌａｔｉｎ）、キトサン（Ｃｈｉｔｏｓａｎ）、アルギン酸（Ａｌｇｉｎｉｃ Ａｃｉｄ）またはヒアルロン酸（Ｈｙａｌｕｒｏｎｉｃ Ａｃｉｄ）のいずれか一つである。
【００１０】
前記ヒドロゲルの内部に、細胞の成長及び機能を調節可能な成長因子を内在し、前記ヒドロゲルの内部に内在された前記成長因子は、転換性成長因子−βＴＧＦ−β、骨形成蛋白質（ＢＭＰ）、血管内皮細胞成長因子（ＶＥＧＦ）または上皮細胞成長因子（ＥＧＦ）のいずれか一つである。
【００１１】
また、前記ヒドロゲルの内部に再生しようとする細胞が内在される。
【００１２】
本発明の一実施例による人工支持体の製造方法は、第１シリンジ及び第２シリンジに、それぞれ、生分解性合成高分子及びヒドロゲルを注入する注入ステップ、前記第１シリンジに注入された前記生分解性合成高分子を噴射して、一定の間隔をおいて複数の生分解性合成高分子ラインを形成する第１噴射ステップ、前記第２シリンジに注入された前記ヒドロゲルを噴射して、前記複数の生分解性合成高分子ラインの間に、ヒドロゲルラインと空隙を交互に形成して、生分解性合成高分子−ヒドロゲル層を形成する第２噴射ステップ、及び、前記第１噴射ステップと前記第２噴射ステップを繰り返して、前記生分解性合成高分子−ヒドロゲル層を交互に積層する積層ステップを含む。
【００１３】
また、前記注入ステップの後、前記第１シリンジ及び前記第２シリンジに連結された温度制御機によって、前記生分解性合成高分子及び前記ヒドロゲルの温度を制御する温度制御ステップをさらに含む。
【００１４】
前記生分解性合成高分子は、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン及びポリラクチック・コグリコール酸の少なくとも一つを含む。
【００１５】
前記ヒドロゲルは、水溶性であり、コラーゲン、ゼラチン、キトサン、アルギン酸またはヒアルロン酸のいずれか一つである。
【００１６】
前記ヒドロゲルの内部に、細胞の成長及び機能を調節可能な成長因子を内在し、前記ヒドロゲルの内部に内在した前記成長因子は、転換性成長因子−βＴＧＦ−β、骨形成蛋白質（ＢＭＰ）、血管内皮細胞成長因子（ＶＥＧＦ）または上皮細胞成長因子（ＥＧＦ）のいずれか一つである。
【００１７】
また、前記ヒドロゲルの内部に、再生しようとする細胞を内在する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の実施例によれば、細胞の接着能力及び接着した細胞の増殖能力を向上することができ、人工支持体の機械的強度を改善可能であって、人工支持体の形状及び空隙の大きさを調節することができる。
また、多軸積層システムの自動化システムを活用して、工程速度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例により製造した人工支持体を拡大して示す写真である。
【図２】本発明の一実施例により人工支持体を製造するための多軸積層システムの構成を概略的に示す図である。
【図３】本発明の一実施例により人工支持体を製造する工程を示すフローチャートである。
【図４ａ】本発明の一実施例により人工支持体を製造する過程を順に示す図である。
【図４ｂ】本発明の一実施例により人工支持体を製造する過程を順に示す図である。
【図４ｃ】本発明の一実施例により人工支持体を製造する過程を順に示す図である。
【図４ｄ】本発明の一実施例により人工支持体を製造する過程を順に示す図である。
【図４ｅ】本発明の一実施例により人工支持体を製造する過程を順に示す図である。
【図５】本発明の一実施例により製造した人工支持体で細胞増殖した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、詳しく説明する。一方、図において、各構成要素の大きさは説明の便宜のために任意的なものであって、本発明が必ず図示されたものに限定されることではない。
【００２１】
図１は、本発明の一実施例により製造した人工支持体を拡大して示す写真である。以下、図１を参照しながら、本実施例による人工支持体について具体的に説明する。
【００２２】
現在、広く用いられる生分解性合成高分子から製造された人工支持体は、細胞に完璧な三次元的環境を提供することができず、相対的に表面の疎水性の性質によって初期細胞注入時に細胞損失が大きくなるなど、細胞親和度が低い限界がある。
【００２３】
一方、ヒドロゲル（ｈｙｄｒｏｇｅｌ）は、多量の水分を含有できる三次元の親水性の高分子網状構造を有する物質であって、少なくは全体重量の２０％、多くは９５％以上の水を吸収することができる。このような天然高分子は、天然物質、動物、人体などに由来する高分子であって、非常に優れた生体適合性を有する。
したがって、ヒドロゲルから製造された支持体は、移植後の炎症反応が少なく、生分解性に優れており、組織工学用支持体として多く用いられる。また、水溶液環境下で細胞またはペプチド、蛋白質、ＤＮＡなどを保護することができ、細胞に栄養源を供給したりまたは分泌生成物の伝達が容易であり、細胞接着リガンドを容易に修飾できる長所を持っている。
しかし、ヒドロゲルのみで支持体を形成する場合、低い機械的強度によって軟組織再生などにのみその使用が限定され、生分解性の動きの側面でも体内酵素によって容易に分解できるため、組織が再生するまで十分な支持体の役割を果たすことができない問題が発生する。
【００２４】
このような限界を克服するために、本実施例による人工支持体は、生分解性合成高分子及びヒドロゲルを全て含んで形成される。具体的には、生分解性合成高分子及びヒドロゲルを含む複数の生分解性合成高分子−ヒドロゲル層を形成し、これを交互に積層することによって、格子状に形成される。
【００２５】
このとき、生分解性合成高分子は、ポリ乳酸（Ｐｏｌｙ−ｌａｃｔｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（Ｐｏｌｙ−ｇｌｙｃｏｌｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＧＡ）、ポリカプロラクトン（Ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ、ＰＣＬ）及びポリラクチック・コグリコール酸（Ｐｏｌｙ−ｌａｃｔｉｃ−ｃｏ−ｇｌｙｃｏｌｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＬＧＡ）の少なくとも一つを含む。つまり、前記材料のいずれか一つを用いて、生分解性合成高分子を構成することができ、あるいは二つ以上の材料を混合して用いることもできる。
【００２６】
また、ヒドロゲルに応用可能な天然高分子としては、コラーゲン（Ｃｏｌｌａｇｅｎ）、ゼラチン（Ｇｅｌａｔｉｎ）、キトサン（Ｃｈｉｔｏｓａｎ）、アルギン酸（Ａｌｇｉｎｉｃ Ａｃｉｄ）、ヒアルロン酸（Ｈｙａｌｕｒｏｎｉｃ Ａｃｉｄ）等がある。
【００２７】
一方、細胞の成長及び機能を調節可能な成長因子をヒドロゲルの内部に封入して、人工支持体を形成することもできるが、このとき、成長因子としては、転換成長因子−◎ＴＧＦ−◎、骨形成蛋白質（ＢＭＰ）、血管内皮細胞成長因子（ＶＥＧＦ）、上皮細胞成長因子（ＥＧＦ）等が用いられる。このような成長因子をヒドロゲルの内部に内在させることによって、組織再生を増進することができる。また、ヒドロゲルの内部に、再生しようとする細胞を封入して人工支持体を形成することもできる。このとき、前記成長因子を一緒に封入してもよい。
【００２８】
このように生分解性合成高分子にヒドロゲルを融合して人工支持体を形成することによって、細胞の接着能力及び接着した細胞の増殖能力を向上することができ、さらに機械的強度の問題も解決することができる。
【００２９】
図２は、本発明の一実施例による人工支持体を製造するための製造システムを概略的に示す図であり、図３は、このような製造システムを用いて人工支持体を製造する工程を示すフローチャートであり、図４ａ〜図４ｅは、本発明の実施例により人工支持体を製造する過程を順に示す図である。以下、これらを参照しながら、本発明の一実施例による人工支持体及びその製造方法について、具体的に説明する。
【００３０】
図２に示されているように、人工支持体の製造システムは、多軸積層システム１００を用いて三次元形状の人工支持体２００を形成する。
【００３１】
多軸積層システム１００は、人工支持体の材料を既設定された太さで噴出する積層ヘッド１５０を備える。積層ヘッド１５０は、材料が流入し、これを保管するシリンジ（ｓｙｒｉｎｇｅ）１５１、シリンジ１５１に流入した材料を噴射するノズル１５３、及び、材料の温度を適切に維持するヒータ１５５を含む。本実施例では、２つの積層ヘッド１５０のシリンジ１５１に、それぞれ、生分解性合成高分子とヒドロゲルが注入され、それぞれのノズル１５３を通じて噴射されることによって、人工支持体２００が形成される。
【００３２】
このような積層ヘッド１５０をｘ軸とｙ軸とからなる平面座標だけでなく、上下方向のｚ軸にも動かせるために、多軸積層システム１００は、積層ヘッド１５０をｘ軸方向に動かせるｘ軸変位移動部１２０、積層ヘッド１５０をｙ軸方向に動かせるｙ軸変位移動部１３０、積層ヘッド１５０をｚ軸方向に上下に動かせるｚ軸変位移動部１４０を、それぞれ備える。つまり、このような多軸積層システム１００は、作業テーブル１１０に人工支持体の材料をマトリクス方式で積層することによって、形状化しようとする複雑な三次元形状の人工支持体２００を製造することができる。
【００３３】
製造しようとする人工支持体２００の形状などは、データモデル２０を介して統合制御装置１０に入力される。このとき、人工支持体２００のデータモデル２０は、３Ｄキャド（ＣＡＤ）データで入力するために、三次元形状の人工支持体２００の各座標値が設定されることが好ましい。
【００３４】
統合制御装置１０は、人工支持体２００の三次元形状データモデルによって多軸積層システム１００の作動を制御する。これによって、多軸積層システム１００は、統合制御装置１０から伝達される人工支持体２００の三次元形状データにより、積層ヘッド１５０を設定しようとする座標値に動かせながら、人工支持体の材料、つまり、生分解性合成高分子とヒドロゲルを交互に噴射する。
【００３５】
温度制御機３０は、多軸積層システム１００の積層ヘッド１５０に連結され、積層ヘッド１５０のシリンジ１５１の温度を制御する。
具体的に、温度制御機３０は、積層ヘッド１５０に取り付けられたヒータ１５５と連結され、これを制御することによって、積層ヘッド１５０のシリンジ１５１内の生分解性合成高分子とヒドロゲルを既設定された温度で加熱または維持する。これによって、生分解性合成高分子とヒドロゲルの人工支持体の材料は、噴射するのに適した状態に変化または維持され、積層ヘッド１５０のシリンジ１５１を通じて既設定された太さで噴射される。
一方、温度制御機３０は、多軸積層システム１００だけでなく、統合制御装置１０にも連結され、積層ヘッド１５０の動きに連係して動作する。
【００３６】
圧力制御機４０は、多軸積層システム１００の積層ヘッド１５０に連結され、積層ヘッド１５０に伝達される圧力を制御する。つまり、圧力制御機４０は、積層ヘッド１５０の圧力伝達機に伝達される圧力を制御する手段であって、積層ヘッド１５０のノズル１５３を通じて噴出される生分解性合成高分子及びヒドロゲルの噴射速度を異にすることができる。
本実施例による圧力制御機４０は、空圧方式によって、積層ヘッド１５０の圧力伝達機に圧力を伝達する。このために、三次元人工支持体の製造システムは、積層ヘッド１５０の圧力伝達機に直接圧力を加える空圧機５０を備えており、この空圧機５０は、圧力制御機４０によって作動する。このとき、空圧機５０は、多軸積層システム１００の各軸に独立して連結され、各軸別に多様に空圧を調節することができる。
【００３７】
このように多軸積層システム１００を用いた人工支持体の製造システムは、一般的な単一軸システムとは異なって、互いに独立して、位置、温度及び圧力の制御が可能な４つの軸が取り付けられたシステムであって、このような製造システムを用いて、人工支持体の形状及び空隙の大きさなどの調節が可能となる。
【００３８】
図３を参照すれば、本実施例による人工支持体を製造する方法は、生分解性合成高分子及びヒドロゲルを、それぞれ、シリンジに注入するステップ（Ｓ１０）、一定の間隔をおいて生分解性合成高分子を噴射する第１噴射ステップ（Ｓ２０）、生分解性合成高分子ラインの間にヒドロゲルを噴射する第２噴射ステップ（Ｓ３０）、及び、生分解性合成高分子−ヒドロゲル層を交互に積層するステップ（Ｓ４０）を含み、温度制御機によって、シリンジに注入された生分解性合成高分子及びヒドロゲルの温度を制御する温度制御ステップをさらに含む。
【００３９】
このような人工支持体の製造方法について、図４ａ〜図４ｅを参照しながら、より具体的に説明する。
【００４０】
まず、人工支持体２００を形成するために、データモデル２０からデータを統合制御装置１０に伝達する。統合制御装置１０は、伝達されたデータに基づいて温度制御機３０、圧力制御機４０及び各軸方向への変位移動部１２０，１３０，１４０を制御する。
【００４１】
２つの積層ヘッド１５０のシリンジ１５１に、それぞれ、生分解性合成高分子及びヒドロゲルを注入した後、温度制御機３０及びヒータ１５５によって、これらが噴射されるのに適した状態が維持されるようシリンジ１５１の温度を調節する。このとき、前述したように、生分解性合成高分子としては、ＰＬＡ、ＰＧＡ、ＰＣＬ及びＰＬＧＡのいずれか一つまたは二つ以上を混合して用いることができ、ヒドロゲルとしては、コラーゲン、ゼラチン、キトサン、アルギン酸及びヒアルロン酸のいずれか一つを用いることができる。
【００４２】
一例として、生分解性合成高分子は、ＰＬＡ及びＰＧＡの比率が８５：１５であるＰＬＧＡとＰＣＬとを９０度で混合した材料を、温度制御機３０及びヒータ１５５によって１２０度に維持することによって、粘度を有する状態で溶融して用いることができ、ヒドロゲルは、パウダ状のヒアルロン酸を蒸溜水と混合して、ゲル状態となるようによく混ぜて、適切な粘度を維持しながら用いることができる。このとき、ヒドロゲルは、熱によって材料の性質が変質できるため、熱を加えない。
【００４３】
その後、積層ヘッドが変位移動部１２０，１３０，１４０及び圧力制御機４０の制御を受けて、積層ヘッド１５０の噴射ノズル１５３を通じて、作業テーブル１１０上に生分解性合成高分子とヒドロゲルを交互に噴射することによって、人工支持体２００を形成する。一方、本実施例では、生分解性合成高分子とヒドロゲルを噴射するにおいて空圧を用い、用いられる空圧は、約６５０ｋＰａである。
【００４４】
図４ａ及び図４ｂを参照すれば、第１噴射ステップ（Ｓ２０）では、生分解性合成高分子を既設定された間隔をおいて複数のラインにかけて噴射する。これによって、複数の生分解性合成高分子ライン２１０が形成される。また、生分解性合成高分子ライン２１０の間にヒドロゲルを噴射させるために適切な高さを有するように、図４ｂのように、生分解性高分子を複数回積層する。本実施例では、生分解性合成高分子ライン２１０の一層の高さが約１００μｍであり、これを３〜４回積層して、３００μｍ〜４００μｍの高さとなるようにする。
【００４５】
図４ｃは、ヒドロゲルを噴射する第２噴射ステップ（Ｓ３０）を示すものであって、第２噴射ステップ（Ｓ３０）では、間隔をおいて生分解性合成高分子ライン２１０を形成することによって、その間に形成された空隙にヒドロゲルを噴射して、複数のヒドロゲルライン２２０を形成するが、ヒドロゲルを噴射する噴射ノズル１５３の位置が空隙の真ん中になるように制御することによって、正確な位置に噴射することができる。このとき、空隙を一つずつとばしてヒドロゲルを噴射するが、これは、人工支持体２００内に酸素及び栄養分をやり取りできる空隙が必要となり、これを確保するためのものである。このような方式で、第１噴射ステップ（Ｓ２０）及び第２噴射ステップ（Ｓ３０）を経て、一層の生分解性合成高分子−ヒドロゲル層２４０が形成される。つまり、生分解性合成高分子−ヒドロゲル層２４０は、生分解性合成高分子ライン２１０とヒドロゲルライン２２０とを含む生分解性合成高分子−ヒドロゲルユニット２３０が一定の間隔で配置され、その間に空隙を形成することによって行われる。
【００４６】
積層ステップ（Ｓ４０）は、第１噴射ステップ（Ｓ２０）及び第２噴射ステップ（Ｓ３０）を繰り返して、生分解性合成高分子−ヒドロゲル層２４０を複数積層するステップである。図４ｄを参照すれば、一層を積層した後、全体的に９０度回転させて次の層を積層することによって、人工支持体２００が格子状をなすようにする。このような積層ステップ（Ｓ４０）を所望する高さになるまで繰り返して行うことによって、図４ｅのように、格子状の人工支持体２００を製造することができる。一例として、２ｍｍ高さの人工支持体を得るためには、３００μｍ〜４００μｍ高さの生分解性合成高分子−ヒドロゲル層２４０を５〜６回積層する。
【実施例】
【００４７】
本実施例による人工支持体の効果を検証するために、次のような実験を行った。本実験のために、生分解性合成高分子にＰＣＬ及びＰＬＧＡを用い、ヒドロゲルにヒアルロン酸を用いた場合と、ゼラチンを用いた場合とに分けて、前述した人工支持体の製造方法によって人工支持体を製造した。また、実験のために、前骨芽細胞（ｐｒｅ−ｏｓｔｅｏｂｌａｓｔ）であるＭＣ３Ｔ３−Ｅ１細胞を用い、人工支持体当たり１０５個の細胞を播種した。細胞増殖の評価のために、ｃｅｌｌ ｃｏｕｎｔｉｎｇ ｋｉｔ−８を用い、７日までの増殖評価を行った。
【００４８】
図５は、前記実験による細胞増殖の結果を示すグラフであって、ヒドロゲルが内在されている人工支持体の細胞の接着能力及び接着された細胞の増殖能力が、ヒドロゲルを含まない人工支持体よりも優れていることを確認することができる。
【００４９】
これによって、本実施例による生分解性合成高分子とヒドロゲルとを含む人工支持体が細胞増殖に優れた効果を奏することを確認することができ、前述したように機械的強度も改善することができる。また、人工支持体の内部に組織の再生を助ける成長因子を細胞と一緒に封入することによって、組織再生の効能を極大化することができる。
【００５０】
上記したように、本発明を好ましい実施例により説明したが、本発明は上述した実施例に限定されない。生分解性合成高分子部分のパターンまたはヒドロゲルの噴射位置を自由に調節することができ、多軸積層システムを用いることによって、格子状以外の他の形態の人工支持体を製造することもできる。つまり、本明細書の特許請求の範囲の概念と範囲から外れない限り、多様な修正及び変形が可能であることは、本発明の属する技術分野における当業者であれば容易に理解できるだろう。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 統合制御装置
２０ データモデル
３０ 温度制御機
４０ 圧力制御機
５０ 空圧機
１００ 多軸積層システム
１１０ 作業テーブル
１５０ 積層ヘッド
１５１ シリンジ
１５３ ノズル
１５５ ヒータ
２００ 人工支持体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の生分解性合成高分子−ヒドロゲル（ｈｙｄｒｏｇｅｌ）層を交互に積層して、格子状に形成された人工支持体であって、
前記生分解性合成高分子−ヒドロゲル層は、生分解性合成高分子及びヒドロゲルを含む複数の生分解性合成高分子−ヒドロゲルユニットが間隔をおいて配置されて形成されたことを特徴とする人工支持体。
【請求項２】
前記生分解性合成高分子−ヒドロゲルユニットは、対向する一対の生分解性合成高分子ラインの間に、ヒドロゲルラインを介在して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の人工支持体。
【請求項３】
前記生分解性合成高分子は、ポリ乳酸（Ｐｏｌｙ−ｌａｃｔｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（Ｐｏｌｙ−ｇｌｙｃｏｌｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＧＡ）、ポリカプロラクトン（Ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、及びポリラクチック・コグリコール酸（Ｐｏｌｙ−ｌａｃｔｉｃ−ｃｏ−ｇｌｙｃｏｌｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＬＧＡ）の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の人工支持体。
【請求項４】
前記ヒドロゲルは、水溶性であることを特徴とする請求項１に記載の人工支持体。
【請求項５】
前記ヒドロゲルは、コラーゲン（Ｃｏｌｌａｇｅｎ）、ゼラチン（Ｇｅｌａｔｉｎ）、キトサン（Ｃｈｉｔｏｓａｎ）、アルギン酸（Ａｌｇｉｎｉｃ Ａｃｉｄ）またはヒアルロン酸（Ｈｙａｌｕｒｏｎｉｃ Ａｃｉｄ）のいずれか一つであることを特徴とする請求項４に記載の人工支持体。
【請求項６】
前記ヒドロゲルの内部に、細胞の成長及び機能を調節可能な成長因子が内在されることを特徴とする請求項１に記載の人工支持体。
【請求項７】
前記ヒドロゲルの内部に内在された前記成長因子は、転換性成長因子−βＴＧＦ−β、骨形成蛋白質（ＢＭＰ）、血管内皮細胞成長因子（ＶＥＧＦ）または上皮細胞成長因子（ＥＧＦ）のいずれか一つであることを特徴とする請求項６に記載の人工支持体。
【請求項８】
前記ヒドロゲルの内部に、再生しようとする細胞が内在されることを特徴とする請求項１に記載の人工支持体。
【請求項９】
第１シリンジ（ｓｙｒｉｎｇｅ）及び第２シリンジに、それぞれ、生分解性合成高分子及びヒドロゲルを注入する注入ステップ、
前記第１シリンジに注入された前記生分解性合成高分子を噴射して、一定の間隔をおいて複数の生分解性合成高分子ラインを形成する第１噴射ステップ、
前記第２シリンジに注入された前記ヒドロゲルを噴射して、一対の生分解性合成高分子ラインの間に、ヒドロゲルラインが介在した生分解性合成高分子−ヒドロゲルユニット、及び空隙が交互に形成された生分解性合成高分子−ヒドロゲル層を形成する第２噴射ステップ、及び
前記第１噴射ステップと前記第２噴射ステップを繰り返して、前記生分解性合成高分子−ヒドロゲル層を交互に積層する積層ステップ、
を含むことを特徴とする人工支持体の製造方法。
【請求項１０】
前記生分解性合成高分子は、ポリ乳酸（Ｐｏｌｙ−ｌａｃｔｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（Ｐｏｌｙ−ｇｌｙｃｏｌｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＧＡ）、ポリカプロラクトン（Ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、及びポリラクチック・コグリコール酸（Ｐｏｌｙ−ｌａｃｔｉｃ−ｃｏ−ｇｌｙｃｏｌｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＬＧＡ）の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項９に記載の人工支持体の製造方法。
【請求項１１】
前記ヒドロゲルは、水溶性であることを特徴とする請求項９に記載の人工支持体の製造方法。
【請求項１２】
前記ヒドロゲルは、コラーゲン、ゼラチン、キトサン、アルギン酸またはヒアルロン酸のいずれか一つであることを特徴とする請求項１１記載の人工支持体の製造方法。
【請求項１３】
前記ヒドロゲルの内部に、細胞の成長及び機能を調節可能な成長因子を内在させることを特徴とする請求項９に記載の人工支持体の製造方法。
【請求項１４】
前記ヒドロゲルの内部に内在した前記成長因子は、転換性成長因子−βＴＧＦ−β、骨形成蛋白質（ＢＭＰ）、血管内皮細胞成長因子（ＶＥＧＦ）または上皮細胞成長因子（ＥＧＦ）のいずれか一つであることを特徴とする請求項１３に記載の人工支持体の製造方法。
【請求項１５】
前記ヒドロゲルの内部に、再生しようとする細胞を内在させることを特徴とする請求項９に記載の人工支持体の製造方法。
【請求項１】
複数の生分解性合成高分子−ヒドロゲル（ｈｙｄｒｏｇｅｌ）層を交互に積層して、格子状に形成された人工支持体であって、
前記生分解性合成高分子−ヒドロゲル層は、生分解性合成高分子及びヒドロゲルを含む複数の生分解性合成高分子−ヒドロゲルユニットが間隔をおいて配置されて形成されたことを特徴とする人工支持体。
【請求項２】
前記生分解性合成高分子−ヒドロゲルユニットは、対向する一対の生分解性合成高分子ラインの間に、ヒドロゲルラインを介在して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の人工支持体。
【請求項３】
前記生分解性合成高分子は、ポリ乳酸（Ｐｏｌｙ−ｌａｃｔｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（Ｐｏｌｙ−ｇｌｙｃｏｌｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＧＡ）、ポリカプロラクトン（Ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、及びポリラクチック・コグリコール酸（Ｐｏｌｙ−ｌａｃｔｉｃ−ｃｏ−ｇｌｙｃｏｌｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＬＧＡ）の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の人工支持体。
【請求項４】
前記ヒドロゲルは、水溶性であることを特徴とする請求項１に記載の人工支持体。
【請求項５】
前記ヒドロゲルは、コラーゲン（Ｃｏｌｌａｇｅｎ）、ゼラチン（Ｇｅｌａｔｉｎ）、キトサン（Ｃｈｉｔｏｓａｎ）、アルギン酸（Ａｌｇｉｎｉｃ Ａｃｉｄ）またはヒアルロン酸（Ｈｙａｌｕｒｏｎｉｃ Ａｃｉｄ）のいずれか一つであることを特徴とする請求項４に記載の人工支持体。
【請求項６】
前記ヒドロゲルの内部に、細胞の成長及び機能を調節可能な成長因子が内在されることを特徴とする請求項１に記載の人工支持体。
【請求項７】
前記ヒドロゲルの内部に内在された前記成長因子は、転換性成長因子−βＴＧＦ−β、骨形成蛋白質（ＢＭＰ）、血管内皮細胞成長因子（ＶＥＧＦ）または上皮細胞成長因子（ＥＧＦ）のいずれか一つであることを特徴とする請求項６に記載の人工支持体。
【請求項８】
前記ヒドロゲルの内部に、再生しようとする細胞が内在されることを特徴とする請求項１に記載の人工支持体。
【請求項９】
第１シリンジ（ｓｙｒｉｎｇｅ）及び第２シリンジに、それぞれ、生分解性合成高分子及びヒドロゲルを注入する注入ステップ、
前記第１シリンジに注入された前記生分解性合成高分子を噴射して、一定の間隔をおいて複数の生分解性合成高分子ラインを形成する第１噴射ステップ、
前記第２シリンジに注入された前記ヒドロゲルを噴射して、一対の生分解性合成高分子ラインの間に、ヒドロゲルラインが介在した生分解性合成高分子−ヒドロゲルユニット、及び空隙が交互に形成された生分解性合成高分子−ヒドロゲル層を形成する第２噴射ステップ、及び
前記第１噴射ステップと前記第２噴射ステップを繰り返して、前記生分解性合成高分子−ヒドロゲル層を交互に積層する積層ステップ、
を含むことを特徴とする人工支持体の製造方法。
【請求項１０】
前記生分解性合成高分子は、ポリ乳酸（Ｐｏｌｙ−ｌａｃｔｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（Ｐｏｌｙ−ｇｌｙｃｏｌｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＧＡ）、ポリカプロラクトン（Ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、及びポリラクチック・コグリコール酸（Ｐｏｌｙ−ｌａｃｔｉｃ−ｃｏ−ｇｌｙｃｏｌｉｃ Ａｃｉｄ、ＰＬＧＡ）の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項９に記載の人工支持体の製造方法。
【請求項１１】
前記ヒドロゲルは、水溶性であることを特徴とする請求項９に記載の人工支持体の製造方法。
【請求項１２】
前記ヒドロゲルは、コラーゲン、ゼラチン、キトサン、アルギン酸またはヒアルロン酸のいずれか一つであることを特徴とする請求項１１記載の人工支持体の製造方法。
【請求項１３】
前記ヒドロゲルの内部に、細胞の成長及び機能を調節可能な成長因子を内在させることを特徴とする請求項９に記載の人工支持体の製造方法。
【請求項１４】
前記ヒドロゲルの内部に内在した前記成長因子は、転換性成長因子−βＴＧＦ−β、骨形成蛋白質（ＢＭＰ）、血管内皮細胞成長因子（ＶＥＧＦ）または上皮細胞成長因子（ＥＧＦ）のいずれか一つであることを特徴とする請求項１３に記載の人工支持体の製造方法。
【請求項１５】
前記ヒドロゲルの内部に、再生しようとする細胞を内在させることを特徴とする請求項９に記載の人工支持体の製造方法。
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図４ｄ】
【図４ｅ】
【図５】
【図１】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図４ｄ】
【図４ｅ】
【図５】
【図１】
【公表番号】特表２０１３−５１２９５０（Ｐ２０１３−５１２９５０Ａ）
【公表日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４３０３２（Ｐ２０１２−５４３０３２）
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１１／００１５１６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１１５３８１
【国際公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（５０６３７６４５８）ポステック アカデミー−インダストリー ファンデーション (28)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１１／００１５１６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１１５３８１
【国際公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（５０６３７６４５８）ポステック アカデミー−インダストリー ファンデーション (28)
【Ｆターム（参考）】
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