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KR20230028901A - 원스탭 줄기세포 체내 분화를 이용한 유양골 재생용 조성물 - Google Patents

원스탭 줄기세포 체내 분화를 이용한 유양골 재생용 조성물 Download PDF

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KR20230028901A
KR20230028901A KR1020210110755A KR20210110755A KR20230028901A KR 20230028901 A KR20230028901 A KR 20230028901A KR 1020210110755 A KR1020210110755 A KR 1020210110755A KR 20210110755 A KR20210110755 A KR 20210110755A KR 20230028901 A KR20230028901 A KR 20230028901A
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South Korea
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mastoid
plasma
bone
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present
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정연훈
김한태
박성희
추옥성
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아주대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 3차원 다공성 스캐폴드 및 지방조직을 유효성분으로 함유하는 원스텝 줄기세포 체내분화 기술 기반으로하는 유양골 재생용 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 3차원 다공성 스캐폴드와 지방유래 세포, 그리고 혈장은 유양골 결손에서 골 재형성을 현저하게 증가시키는 효과를 가지고 있으며, 유양동 수술 시에 부산물로 얻어지는 지방조직과 전 혈장을 이용하여 골재생에 사용하기 때문에, 수술 시에 원스탭으로 편리하게 유양골 재생효과를 얻을 수 있다.

Description

원스탭 줄기세포 체내 분화를 이용한 유양골 재생용 조성물{Composition for Regenerating Mastoid Using In Vivo One Step Stem Cell Differentiation}
원스텝 줄기세포 체내분화 기술을 바탕으로 하는 유양골 재생에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 3차원 다공성 스캐폴드 및 지방조직을 유효성분으로 함유하는 원스텝 줄기세포 체내분화 기술 기반 유양골 재생용 조성물에 관한 것이다.
만성 중이염 또는 진주종성 중이염의 수술적 치료로는 유양동삭개술과 고실성형술이 시행된다. 고실성형술은 손상된 이소골을 교체하고 손상된 고막을 재건하는 것을 의미하며 이는 청력의 개선과 관련이 있다. 유양동삭개술은 중이강에 연결되어 있는 유양동의 함기세포를 모두 제거하는 것으로 유양동을 채우고 있는 염증 조직 또는 진주종을 모두 제거함으로써 재발을 방지하는 것을 목적으로 한다.
유양동의 병변과 함기세포를 드릴로 모두 제거하는 삭개술을 시행하게 되면, 원래 정상적인 함기세포로 가득 차 있던 유양동이 하나의 공간으로 남아 있게 된다. 이 공간을 그대로 두면 좋을지, 또는 다른 물질로 채워 넣는 것이 좋을지에 대해서는 아직 의견 일치가 되지 않고 있다. 이 공간을 이루는 점막이 수술로 모두 없어졌기 때문에 기체를 완충하고 기체를 생산하는 유양동 본연의 기능을 할 수 없고 따라서 그 공간이 남아 있는 것이 중이에 더 큰 부담이 될 수 있기 때문에 아예 다른 물질로 채워 넣어 폐쇄를 하는 것이 좋다는 주장이 있는 반면, 비록 점막이 손상되었다고 하더라도 그 공간이 기체를 함유함으로써 중이강에 기체를 공급하는 역할을 할 수 있기 때문에 그대로 두는 편이 낫다는 주장도 있다. 이 두 가지 개념은 완전히 반대되는 것으로, 이관의 기능과 관련지어 생각해야V한다고 보고 있으나 아직 명확히 결론이 나지는 않고 있다.
만약 수술로 제거된 유양동의 조직이 다시 함기세포를 많이 함유한 유양동의 원래 조직 형태로 재생 혹은 복구될 수 있다면 이런 논쟁은 존재하지 않을 것이다. 재생과 복구가 가능하다면 유양동을 외부 물질로 폐쇄하기보다는 그대로 두는 편이 나을 것이기 때문이다. 그러나 안타깝게도 수술로 제거된 유양동의 공간이 원래 수준의 기능을 다시 갖기는 사실상 불가능하다.
유양동 내 수술 부위 공간의 기능 회복을 기대할 수 없다면 그 공간은 중이강에 부담을 줄 수 있기 때문에 아예 폐쇄를 하는 게 좋다는 결론이 내려져도 또 그에 따른 문제가 발생한다. 지금까지 유양동의 폐쇄는 자가골분, 연골, 근육, 합성골 등의 성분으로 시행되어 왔다. 다만 한계도 뚜렷한데, 먼저 자가 골분이나 연골은 공간을 채우기 부족하고 합성골은 기본적으로 외부 물질이기 때문에 감염 등의 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제에 대한 가장 이상적인 해결책은 삭개된 유양동의 공동이 원래 유양동의 함기세포와 유사한 구조의 다공성을 갖는 형태로 재생이 되는 것이다. 다시 말해 유양골을 적절한 물질로 폐쇄를 하되, 그 물질이 다공성을 띄는 유양골의 본래 형태와 유사하다면 유양동의 본래 생리적 기능의 복구를 기대해볼 수 있어 위 두가지 논쟁의 문제점을 모두 해결할 수 있게 된다.
조직공학은 주요 요소인 세포, 스캐폴드, 신호인자를 바탕으로 생체 조직의 재생을 향상시킬 수 있는 기술이다. 3차원 스캐폴드는 세포가 부착됨과 동시에 분화, 증식 기능 유지를 할 수 있는 공간을 일컫는데, 본 발명자들은 유양동 삭개술에 의해 제거된 공간을 다시 원래의 형태로 회복시키는데에 3차원 스캐폴드를 사용할 수 있을 것이라고 판단하였다. 폴리카프로락톤 (polycaprolactone; PCL)은 합성고분자 재료로 천연고분자의 스캐폴드에 비해 가격이 낮으며 분자구조와 분자량 조절이 가능해 물리, 기계적 특성 및 생분해성을 조절할 수 있는 큰 장점을 지닌 FDA 승인된 물질로 조직공학에서 널리 활용되고 있다. 최근, 제대혈청(umbilical cord serum)이 코팅된 PCL/alginate 와 PCL/alginate/BMP-2 스캐폴드를 유양골 삭개 후 공동에 이식하여 유양골 재생에 효과적임을 보고한 바 있다 (Jang, Chul Ho et al., International journal of pediatric otorhinolaryngology 78: 1061-1065, 2014; Jang, Chul Ho et al., in vivo 30:835-8390, 2016). 그러나 단순히 PCL을 수술 부위에 넣는 것으로 유양골 재생효과를 기대하기는 어렵다.
이에, 본 발명자들은 만성 중이염 또는 진주종성 중이염의 수술적 치료에 시행되는 유양동삭개술 이후, 제거된 유양동을 원래 형태에 가깝게 회복시키는 방법을 개발하고자 예의 노력한 결과, 유양동삭개술 시 제거되는 지방조직을 3차원 스캐폴드에 재이식하는 경우, 소실된 유양골이 효과적으로 재생되는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 유양동 삭개술 시 제거되는 유양골을 원스탭으로 회복시킬 수 있는 유양골 재생용 조성물을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 3차원 다공성 스캐폴드 및 지방조직을 유효성분으로 함유하는 유양골 재생용 조성물을 제공한다.
본 발명의 3차원 다공성 스캐폴드와 지방유래 세포, 그리고 혈장은 유양골 결손에서 골 재형성을 현저하게 증가시키는 효과를 가지고 있으며, 유양동 수술 시에 부산물로 얻어지는 지방조직과 전 혈장을 이용하여 골재생에 사용하기 때문에, 수술 시에 원스탭으로 편리하게 유양골 재생효과를 얻을 수 있다.
도 1은 마우스 피하 지방조직 유래 SVF를 배양한 세포의 줄기세포능 확인 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 혈장성분 처리에 따른 지방조직 유래 줄기세포의 골형성 촉진 효과를 확인한 결과를 나타낸 것이다(CM, control medium; CMP, control medium with platelet poor plasma; CMR, control medium with platelet rich plasma; CMWP, control medium with whole plasma; OM, osteogenic medium; OMP, osteogenic medium with platelet poor plasma; OMR, osteogenic medium with platelet rich plasma; OMWP, osteogenic medium with whole plasma).
도 3은 마우스 유양골 결손모델에 지방 이식 2, 4, 7개월 후 CT 이미지와 H&E, 면역염색을 분석한 결과를 나타낸 것이다(PCL, polycaprolactone; PRP, platelet rich plasma; WP, whole plasma; GO, graphene oxide; CTL, control; PF, polycaprolactone + fat; PFP, polycaprolactone + fat + platelet rich plasma; PFW, polycaprolactone + fat + whole plasma; PGFW, polycaprolactone + graphene oxide + fat + whole plasma).
도 4는 마우스 유양골 결손모델에 지방 이식 후 골분화의 마커로 사용되는 Osteocalcin (OCN) 과 Bone sialo-protein (BSP)을 DAB (3,3'-diaminobenzidine) staining 진행하여 그룹별 조직 염색 결과를 Image J를 통한 정량한 결과를 나타낸 것이다 (OCN, osteocalcin; BSP, bone sialo-protein; PCL, polycaprolactone; PF, polycaprolactone + fat; PFP, polycaprolactone + fat + platelet rich plasma; PFW, polycaprolactone + fat + whole plasma; PGFW, polycaprolactone + graphene oxide + fat + whole plasma).
본 발명에서는 만성 중이염 또는 진주종성 중이염의 수술적 치료에 시행되는 유양동삭개술 이후, 제거된 유양동을 원래 형태에 가깝게 회복시키는 방법을 개발하였으며, 공지된 방법인 PCL 스캐폴드 만을 유양동 수술 부위에 주입하는 것으로 유양골 재생효과를 기대하기는 어렵다. 본 발명자들은 상기 PCL 스캐폴드에 지방조직에 존재하는 줄기세포를 사용하는 경우, 유양골 재생효과가 향상될 것이라고 기대하였으며, 특히 유양동삭개술이 시행될 때는 귀 주변의 일부 지방조직이 함께 제거되는데, 이때 제거되는 일부 지방조직을 채취하여 3차원 스캐폴드에 다시 이식하면 적절한 유양골 조직으로 재생할 수 있는 것을 확인하였다.
나아가 3차원 스캐폴드에 피하 지방조직을 이식하고 적절한 성장 인자를 처리하면 더 성공적으로 유양골 재생이 가능할 것이다. 특히 혈장에서 유래하는 성장 인자는 아주 유효하다. 이중 혈소판풍부혈장 (platelet rich plasma)은 이러한 성장인자를 많이 함유하고 있어 이미 근골격계 질환의 치료에서 효과적으로 사용되고 있다. 이렇게 성공적인 유양골 재생이 가능하다면, 궁극적으로는 현재 많이 시행되고 있는 유양동삭개술의 술식 중 개방형 유양동 삭개술(open cavity mastoidectomy)의 단점까지 효과적으로 극복할 수 있을 것으로 생각된다. 이 술식은 수술 시 유양동 함기세포V뿐만 아니라 외이도의 후벽이 함께 제거되는 수술적 기법으로 수술시 시야가 좋고 재발의 확률을 떨어뜨리기 때문에 효과적이다. 그러나 외이도의 후벽이 함께 제거되면 수술 후 외이도와 유양동의 공간이 하나의 열린 공간(open cavity)으로 남게 된다. 이는 수술 후 귓구멍 안쪽에 넓은 공동이 생기게 되므로 여러 가지 문제가 발생하게 되는데, 환자는 귀 안쪽에 귀지가 자연스럽게 배출되지 않아서 정기적으로 귀청소를 받아야 하고 또 만약 환자가 청력 저하로 보청기를 사용하게 된다면 안쪽 공간이 넓기 때문에 보청기 착용이 매우 불편하게 된다. 따라서 이런 단점 때문에 재발예방의 측면에서 매우 좋은 술식임에도 불구하고 술식의 선택에 있어서 신중할 수밖에 없다. 그러나 본 발명의 유양골 재생용 조성물을 사용하여 유양골을 성공적으로 재생시킬 수 있다면 개방형 유양동 삭개술을 시행한 경우에도 소실된 유양골을 재생시킴으로서 이 공동화 문제를 해결할 수 있다. 즉 궁극적으로는 재발의 위험을 낮추면서 수술 후 불편감도 해소 시킬 수 있어 환자에 있어서 최적의 치료 결과를 기대할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명은 3차원 다공성 스캐폴드 및 지방조직을 유효성분으로 함유하는 유양골 재생용 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 스캐폴드는 폴리카프로락톤(polycaprolactone; 이하, 'PCL' 이라 함) 또는 그래핀(graphene)를 사용할 수 있으며, 폴리카프로락톤과 그래핀을 혼합한 스캐폴드 또한 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리카프로락톤을 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 상기 지방조직은 환자 유래의 자가 지방조직인 것을 특징으로 할 수 있으며, 환자 유래 자가 지방조직은 유양동 삭개술 시에 제거되는 귀 주변의 지방조직을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에서는 지방조직 유래 줄기세포가 아닌 지방조직을 사용하여도, 지방유래 줄기세포를 사용했을 때와 같이 골조직이 재생되는 것을 확인하였으며, 따라서, 본 발명에 따르면 유양골 삭개술 시 제거되는 귀 주변의 지방조직을 추가적인 배양없이 원스탭으로 이식하여 유양골 재생효과를 얻을 수 있다.
또한, 고가의 배양배지에서 줄기세포를 배양할 필요가 없어 경제적이다.
본 발명에서 유양골에 이식되는 지방조직은 40-80 mm3 (40~80μL) 초핑하여 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태에서는 유양골 재생을 목적으로 조직공학적 측면에서 3차원 다공성 스캐폴드인 PCL과 지방유래세포, 혈장 유래 성장인자를 조합시켜 수술로 인한 유양동 결손 후 공간에 이를 이식해 유양골의 재생효과를 확인하였다. 특히 본 발명에서는 혈장 역시 혈소판풍부혈장 만큼의 유양골 재생효과가 있음을 확인하였다. 혈소판풍부혈장은 자신의 혈액을 채혈하여 고속으로 원심분리하는 과정이 필요하나, 혈장은 이런 원심분리 과정이 필요하지 않아 환자의 수술 과정 중에 별도의 과정을 거치지 않고 한 번에 (One stage) 진행할 수 있다는 큰 장점이 있다. 본 발명에서는 다공성 스캐폴드와 지방조직, 그리고 환자의 전혈을 사용하여 환자의 실제 수술 과정에서 별도의 절차 없이 동시에 유양골 폐쇄의 과정을 진행할 수 있다는 것을 확인하였다.
본 발명에 있어서, 상기 조성물은 혈장을 추가로 함유하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 특히, 자가혈장인 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 자가 혈장은 환자의 유양동 삭개술 시행 시에 적출되는 전혈에서 채취할 수 있으며, 상기 혈장은 전 혈장(whole plasma)인 것을 특징으로 할 수 있다.
유양동의 뼈는 안이 꽉 찬 뼈가 아니라 스펀지처럼 중간에 구멍이 뚫려있는 다공성 뼈이기 때문에, 골재생이 빽빽하게 이루어질 필요가 없으므로, 유양동의 용적을 넘어서지 않는 용량을 적용하는 것이 매우 중요하다.
본 발명의 조성물의 함량은 환자의 유양동 상태와 용적에 따라 편차가 있으며, 유양동 1cm3 용적을 기준으로하여, 지방조직은 40~80㎕ 함유할 수 있으며, 3차원 PCL 스캐폴드는 직경 3~8mm 높이 0.5~1.5mm 크기로, 200~400mg 함유할 수 있고, 전혈장은 40~80㎕를 함유하는 것이 바람직하다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 해당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예 1: 피하 지방 유래 세포의 줄기세포능 분석
7 주령 수컷 SD 마우스 3마리로부터 피하지방을 채취하였다. 채취한 지방 조직을 1% 페니실린/스트렙토마이신 함유 PBS로 세척한 후, 37℃에서 1~2 시간 동안 배양기에서 100 U/mL 콜라게나아제 타입 I을 처리하여 조직으로부터 단일세포를 분리한 뒤 원심분리하여 기질세포인 SVF(stromal vascular fraction, 간질혈관분획)를 수득하였다. 이후 이를 1g/L glucose DMEM 배지에서 배양하였다. 배양 6일차에 지방유래 세포의 성체줄기세포 성상을 규명하기 위해, 중간엽 줄기세포 마커인 CD29와 CD90 (BioLegend, San Diego, CA, USA)을 사용하여, FACS(Fluorescence-activated cell sorting)분석을 실시하였다.
그 결과, 도 1에 나타난 바와 같이, 6일차 배양 세포에서 CD29 발현 세포와 CD90 발현세포가 각각 40.8% 및 40.3%로 확인되어, 지방조직 유래 세포가 성체줄기세포의 특징을 가지는 것을 확인하였다.
실시예 2: 혈장성분의 골분화 촉진효과 분석
골 분화 촉진 인자를 혈액으로부터 채취하기 위해 배대 동맥에서 채혈하여 전혈로부터 원심분리(400 xg, 15분)하여 전혈의 10% 부피의 혈장을 얻었다. 조직 재생에 널리 쓰이는 혈소판 풍부 혈장과 혈소판 부족 혈장 또한 10%의 부피로 채취하여 비교군으로써 줄기세포에의 골분화 촉진 효과를 알아보았다.
피하 지방 유래 줄기 세포의 골분화 촉진 물질로써 첨가될 혈액의 후처리 방법에 따른 골분화 효과 비교 분석을 위해 Alizarin Red S와 Real-Time qPCR을 진행하였다.
피하 지방 유래 줄기 세포를 골 분화 배지 환경 (low glucose Dulbecco's Modified Eagle's Medium [10% vol./vol. fetal bovine serum, 1% vol./vol. Penicillin/Streptomycin] supplemented with L-Ascorbic acid 2-phosphate [50.0 μM final], Dexamethasone [0.1 μM final] and β-glycerophosphate [10.0 mM final])에서 혈장 유래 성분 (10% [vol./vol] 혈소판 결핍 혈장 [platelet-poor plasma, PPP], 10% [vol./vol/] 혈소판 풍부 혈장 [platelet-rich plasma, PRP], 10% [vol./vol.] 혈장 [whole plasma, WP]) 후처리 조건에 따라 1~14일차 배양하여 이를 골 분화 마커인 BMP2 (primer forward: GAAGCCAGGTGTCTCCAAGAG(서열번호 1); reserve: GTGGATGTCCTTTACCG TCGT(서열번호 2), RUNX2 (forward: GCCGGGAATGATGAGAACTA(서열번호 3); reverse: GGACCGTCCACTG TCACTTT(서열번호 4), COL1 (forward: CTGCCCAGAAGAATATGTATCACC(서열번호 5); reverse: GAAGCAAA GTTTCCTCCAAGACC(서열번호 6)), OCN (forward: TGAGGACCCTCTCTCTGCTC(서열번호 7); reserve: AGGT AGCGCCGGAGTCTACC(서열번호 8)의 발현 정도를 Real-Time qPCR로 확인하였으며, 지방 유래 줄기세포의 무기질화 정도는 Alizarin red S 염색법을 통해 비교하였다.
그 결과, 혈장 포함 골분화 배지가 제공되었을 때 중배엽 줄기세포의 무기질화 정도가 가장 효과가 좋았다. 배양 7일째에서는 골분화 배지(osteogenic medium, OM)에 혈장 성분을 같이 처리하였을 때 무기질화가 높았으며, 배양 21일째 까지 진행되는 경우에는 골분화 배지가 아닌 일반 배지(control medium, CM)에서도 무기질화가 진행되는 것을 확인하였다.
실시예 3: 유양골 재생에 대한 3차원 다공성 스캐폴드와 지방조직의 효과 분석
실험동물 (Sprague-Dawley rats; SD-rat)을 마취 후 전경부 피부 절개를 하고 피하조직을 박리하여 유양동 외벽을 노출시킨 후 드릴을 사용하여 유양동 외측 벽에 3 x 3 mm 크기의 천공을 만들었다.
유양골 결손모델을 (1) 대조군 (PCL only), (2) PCL 스캐폴드 + 피하 지방군, (3) PCL 스캐폴드 + 피하 지방군 + 혈소판이 거의 없는 혈청 (PPP; Platelet Poor Plasma) (4) PCL 스캐폴드 + 피하 지방군 + 혈소판 풍부 혈청 (PRP; Platelet Rich Plasma), (5) PCL 스캐폴드 + 피하 지방군 + 혈장 (WP; Whole plasma), 6) PCL 스캐폴드 + Graphene oxide (GO) + 피하 지방군 + 혈장군으로 분류하였다. 각 군의 조건에 따라 이식을 수행하며 피하 지방의 양은 200 mg의 양으로 이식하였다.
Micro-CT, 3D imaging software, Hematoxylin & Eosin 염색, 면역화학염색 (Osteocalcin; OCN, Bone sialo-protein; BSP) 방법으로 유양동 내 새로운 골 조직의 생성 양상과 정도를 관찰하였다.
유양골 결손모델에 지방 이식 2, 4, 7개월 후 CT 이미지와 H&E, 면역염색을 분석한 결과, (1) 대조군 (PCL only)과 (5) PCL 스캐폴드 + 피하 지방군 + 혈장 (WP; Whole plasma)군에서 유양골 재생이 관찰되었다 (도 3). 상기 효과군과 대조군을 포함하여 본 효과를 정량적으로 평가하기 위해 micro CT 및 3D 이미지 평가를 추가로 수행하였다.
그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이, 총 부피와 비교하여 새로 생성된 뼈의 부피(bone volume)를 확인하였을 때 PCL에 전 혈장(whole plasma)을 처리한 군과 PCL만 넣은 군에서 뼈 재생효과가 가장 좋았다.
실시예 4: 유양골 재생에 대한 면역화학염색을 통한 검증
골분화의 마커로 사용되는 Osteocalcin (OCN) 과 Bone sialo-protein (BSP)을 DAB (3,3'-diaminobenzidine) staining 진행하여 그룹별 조직 염색 결과를 Image J를 통한 정량한 결과, 도 4에 나타난 바와같이, 전 혈장(Whole plasma)을 포함하였을 때가 골재생에 가장 효과적인 것을 확인하였다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
<110> Ajou University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> Composition for Regenerating Mastoid Using In Vivo One Step Stem Cell Differentiation <130> P21-B041 <160> 8 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 gaagccaggt gtctccaaga g 21 <210> 2 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 gtggatgtcc tttaccgtcg t 21 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 gccgggaatg atgagaacta 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 ggaccgtcca ctgtcacttt 20 <210> 5 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 ctgcccagaa gaatatgtat cacc 24 <210> 6 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 6 gaagcaaagt ttcctccaag acc 23 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 tgaggaccct ctctctgctc 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 8 aggtagcgcc ggagtctacc 20

Claims (6)

  1. 3차원 다공성 스캐폴드 및 지방조직을 유효성분으로 함유하는 유양골 재생용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스캐폴드는 폴리카프로락톤 (polycaprolactone; PCL) 또는 그래핀(graphene)인 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 지방조직은 자가 지방조직인 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 혈장을 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 혈장은 자가혈장인 것을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제4항에 있어서, 혈장은 전 혈장(whole plasma)인 것을 특징으로 하는 조성물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230048175A (ko) * 2014-08-15 2023-04-10 더 존스 홉킨스 유니버시티 조직 복원용 복합 재료
KR20160094803A (ko) * 2015-02-02 2016-08-10 한국기계연구원 뼈 재생용 스캐폴드 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 스캐폴드

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200276361A1 (en) * 2017-11-09 2020-09-03 Alfred E. Mann Institute For Biomedical Engineering At The University Of Southern California Stem cells and devices for bone regeneration

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Journal of Industrial and Engineering Chemistry, vol.72, pp.432~441(2019)* *

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