357 Polymer(Korea), Vol. 36, No. 3, pp. 357-363 http://dx.doi.org/10.7317/pk.2012.36.3.357 ISSN 0379-153X(Print) ISSN 2234-8077(Online) 표면개질된 생분해성 PLLA 필름 및 지지체의 연골세포와 조골세포 점착거동 최지연·정현정·박방주 ∗ ·정윤기·박귀덕·한동근 † 한국과학기술연구원 생체재료연구단, * 가천대학교 바이오나노학부 (2011 년 11 월 14 일 접수, 2011 년 12 월 16 일 수정, 2011 년 12 월 23 일 채택) Adhesion Behavior of Chondrocyte and Osteoblast on Surface-Modified Biodegradable PLLA Films and Scaffolds Jiyeon Choi, Hyun Jung Jung, Bang Ju Park*, Yoon Ki Joung, Kwideok Park, and Dong Keun Han † Center for Biomaterials, Korea Institute of Science and Technology, P.O. Box 131, Cheongryang, Seoul 130-650, Korea *College of BioNano Tech., Gachon University, Seongnam 461-701, Korea (Received November 14, 2011; Revised December 16, 2011; Accepted December 23, 2011) 초록: Poly(L-lactic acid)(PLLA) 고분자 필름 및 지지체의 세포 친화성을 향상시키기 위하여 산소 플라즈마 처리 후 카복실기를 함유한 아크릴산(AA) 을 in situ 그래프트시켰다. Stimulated body fluid(SBF) 용액에 15 일간 담지시 킨 후 hydroxyapatite(HA) 를 형성시킨 시료와 phosphate-buffered saline(PBS), fetal bovine serum(FBS), 식염수 및 세포 배양용 배지에 담지시킨 다음 PLLA 시료 표면의 접촉각을 비교해 본 결과, HA 표면이 가장 낮은 접촉각 을 나타내었다. 또한 연골세포와 조골세포는 HA 표면 위에서 높은 점착과 성장을 보였으며 연골세포가 HA 에 많 은 영향을 받는 것으로 확인되었다. 조골세포의 경우 HA 표면 이외에도 FBS 나 세포 배양배지에 담지된 표면에서 도 높은 세포 증식을 보였다. 더욱이 필름형태보다는 3 차원 입체 구조의 다공성 지지체에서 연골세포와 조골세포 의 점착과 세포 증식이 향상됨도 확인할 수 있었다. 이러한 표면개질된 PLLA 는 조직공학적으로 연골이나 뼈 재생 을 위한 유- 무기 하이브리드 지지체로 응용될 수 있을 것으로 기대된다. Abstract: Surface-modified poly(L-lactic acid) (PLLA) films and scaffolds were treated with plasma discharge in oxygen gas and subsequently subjected to in situ grafting of acrylic acid (AA) in order to increase the cell compatibility. The surface of AA-grafted PLLA was converted to hydroxyapatite (HA)-deposited PLLA in stimulated body fluid (SBF). After the samples were immersed in phosphate-buffered saline (PBS), fetal bovine serum (FBS), normal saline, or cell medium, the water contact angles were significantly reduced on the surface of HA-deposited PLLA. Chondrocyte and osteoblast showed a higher attachment and cell proliferation on HA-deposited surfaces and in particular, it was confirmed that chondrocyte was considerably influenced by HA. However, osteoblast showed better cell proliferation on the surfaces immersed in FBS, cell medium or HA-deposited surface. In addition, the cell proliferation in 3D scaffolds was much higher than that on film type, irrespective of chondrocyte and osteoblast. Therefore, such surface-modified PLLAs are expected to be useful as organic-inorganic hybrid scaffolds in the regeneration of cartilage and bone. Keywords: PLLA, surface modification, hydroxyapatite (HA), stimulated body fluid (SBF), cell. 서 론 일반적으로 조직공학을 이용한 조직이나 장기 재생은 먼 저 환자의 몸에서 필요한 조직을 일부 채취하고 그 조직 편으로부터 세포를 분리한 다음 분리된 세포를 배양하여 필 요한 양만큼 증식시킨다. 1-3 다공성을 가지는 생분해성 고 분자 지지체(scaffold) 에 배양한 세포를 주입하여 일정기간 체외 배양을 거쳐 하이브리드형 세포/ 고분자 지지체를 다 시 인체내에 이식하여 이루어진다. 이식된 생분해성 고분자 지지체는 체내에서 주위 조직과 융화가 잘 되어야 하며 염 증 반응이 없고 일정 기간이 지난 후 원하는 시간에 스스 로 분해하여 이물질로 남지 않아야 한다. 4,5 최근 생분해성 고분자인 polyglycolide(PGA), poly(L-lactic acid)(PLLA), poly(lactide- co-glycolide)(PLGA), poly( ε -caprolactone)(PCL) 등 의 합성 고분자 또는 콜라겐(collagen), 키토산(chitosan) 및 히알론산(hyaluronicacid) 등의 천연 고분자가 조직공학 용 지지체로 많이 연구되고 있다. 6,7 합성 고분자 지지체의 † To whom correspondence should be addressed. E-mail: [email protected]
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Adhesion Behavior of Chondrocyte and Osteoblast on Surface … · 2014. 8. 14. · Biodegradable PLLA Films and Scaffolds Jiyeon Choi, Hyun Jung Jung, Bang Ju Park*, Yoon Ki Joung,
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Polymer(Korea), Vol. 36, No. 3, pp. 357-363
http://dx.doi.org/10.7317/pk.2012.36.3.357
ISSN 0379-153X(Print)
ISSN 2234-8077(Online)
표면개질된 생분해성 PLLA 필름 및 지지체의 연골세포와 조골세포 점착거동
최지연·정현정·박방주∗·정윤기·박귀덕·한동근†
한국과학기술연구원 생체재료연구단, *가천대학교 바이오나노학부
(2011년 11월 14일 접수, 2011년 12월 16일 수정, 2011년 12월 23일 채택)
Adhesion Behavior of Chondrocyte and Osteoblast on Surface-Modified
Biodegradable PLLA Films and Scaffolds
Jiyeon Choi, Hyun Jung Jung, Bang Ju Park*, Yoon Ki Joung, Kwideok Park, and Dong Keun Han†
Center for Biomaterials, Korea Institute of Science and Technology, P.O. Box 131, Cheongryang, Seoul 130-650, Korea
*College of BioNano Tech., Gachon University, Seongnam 461-701, Korea
(Received November 14, 2011; Revised December 16, 2011; Accepted December 23, 2011)
초록: Poly(L-lactic acid)(PLLA) 고분자 필름 및 지지체의 세포 친화성을 향상시키기 위하여 산소 플라즈마 처리
후 카복실기를 함유한 아크릴산(AA)을 in situ 그래프트시켰다. Stimulated body fluid(SBF) 용액에 15일간 담지시