KR102840628B1 - Composition for bone tissue regeneration comprising recombinant silk protein and porous scaffold comprising the same - Google Patents

Composition for bone tissue regeneration comprising recombinant silk protein and porous scaffold comprising the same

Info

Publication number
KR102840628B1
KR102840628B1 KR1020210143632A KR20210143632A KR102840628B1 KR 102840628 B1 KR102840628 B1 KR 102840628B1 KR 1020210143632 A KR1020210143632 A KR 1020210143632A KR 20210143632 A KR20210143632 A KR 20210143632A KR 102840628 B1 KR102840628 B1 KR 102840628B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silk protein
porous
bone tissue
scaffold
recombinant silk
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020210143632A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20220056140A (en
Inventor
정해나
김지용
유원민
이상엽
Original Assignee
(주)메디코스바이오텍
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)메디코스바이오텍, 한국과학기술원 filed Critical (주)메디코스바이오텍
Publication of KR20220056140A publication Critical patent/KR20220056140A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102840628B1 publication Critical patent/KR102840628B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14Macromolecular materials
    • A61L27/22Polypeptides or derivatives thereof, e.g. degradation products
    • A61L27/227Other specific proteins or polypeptides not covered by A61L27/222, A61L27/225 or A61L27/24
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14Macromolecular materials
    • A61L27/26Mixtures of macromolecular compounds
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/3604Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the human or animal origin of the biological material, e.g. hair, fascia, fish scales, silk, shellac, pericardium, pleura, renal tissue, amniotic membrane, parenchymal tissue, fetal tissue, muscle tissue, fat tissue, enamel
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/3641Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the site of application in the body
    • A61L27/3645Connective tissue
    • A61L27/365Bones
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/3683Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment
    • A61L27/3691Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment characterised by physical conditions of the treatment, e.g. applying a compressive force to the composition, pressure cycles, ultrasonic/sonication or microwave treatment, lyophilisation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/54Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/56Porous materials, e.g. foams or sponges
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/02Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

본 발명은 재조합 실크 단백질을 포함하는 골 조직 재생용 조성물 및 이를 포함하는 다공성 스캐폴드에 관한 것으로, 본 발명에 따른 재조합 실크 단백질을 포함하는 골 조직 재생용 조성물은 생체 적합성 고분자를 사용하여 적절한 기계적 강도, 탄성을 가지며, 세포 부착 세포의 점착(부착)능과 상처 치유 효능 그리고 골 조직 또는 골로 분화능이 우수하다.The present invention relates to a composition for bone tissue regeneration comprising a recombinant silk protein and a porous scaffold comprising the same. The composition for bone tissue regeneration comprising a recombinant silk protein according to the present invention uses a biocompatible polymer and has appropriate mechanical strength and elasticity, and has excellent cell adhesion (adhesion) ability, wound healing efficacy, and bone tissue or bone differentiation ability.

Description

재조합 실크 단백질을 포함하는 골 조직 재생용 조성물 및 이를 포함하는 다공성 스캐폴드{Composition for bone tissue regeneration comprising recombinant silk protein and porous scaffold comprising the same}Composition for bone tissue regeneration comprising recombinant silk protein and porous scaffold comprising the same

본 발명은 재조합 실크 단백질과 생체 친화성 고분자를 포함하는 골 조직 재생용 조성물 및 이를 포함하는 다공성 스캐폴드에 관한 것이다. The present invention relates to a composition for bone tissue regeneration comprising a recombinant silk protein and a biocompatible polymer, and a porous scaffold comprising the same.

자연적인 또는 비자연적인 다양한 아미노산 서열들의 반복으로 이루어진 반복 단백질 폴리머가 중요한 물질로 주목받고 있다. 화학적인 합성방법으로 만들어진 폴리머와 달리 단백질 폴리머는 유전정보(유전자)를 근본으로 만들어지기 때문에 길이나 입체적 성질 등 다양한 폴리머의 성질을 정확하게 조절할 수 있기 때문이다. 또한 단백질 폴리머는 생체적합성(biocompatibility), 생분해성(biodegradation)등과 함께 원하는 기계적, 화학적, 생물학적 성질들을 가질 수 있어 생체 재료공학, 조직 공학분야 등에서 유용하게 이용될 수 있다.Repetitive protein polymers, composed of a variety of naturally occurring or unnatural amino acid sequences, are attracting attention as important materials. Unlike polymers created through chemical synthesis, protein polymers are created based on genetic information (genes), allowing precise control of various polymer properties, such as length and three-dimensional properties. Furthermore, protein polymers can exhibit desirable mechanical, chemical, and biological properties, including biocompatibility and biodegradability, making them useful in fields such as biomaterials engineering and tissue engineering.

단백질 폴리머의 특성을 갖는 대표적인 반복 단백질의 반복 서열에는 엘라스틴(elastin)(GVGVP, VPGG, APGVGV), 견섬유(silk fibroin)(GAGAGS), 족사(byssus)(GPGGG), 편상 실크(flagelliform silk) (GPGGx), 거미줄(dragline silk)(GPGQQ, GPGGY, GGYGPGS), 콜라겐(collagen)(GAPGAPGSQGAPGLQ, GAPGTPGPQGLPGSP), 케라틴(keratin)(AKLKLAEAKLELA), 세리신(sericin) (SSTGSSSNTDSNSNSVGSSTSGGSSTYGYSSNSRDGSV), 및 인공합성 반복 단백질 (synthetic repetitive protein) 등이 있다. 이 중 거미의 생명줄로 쓰이며 방사형 거미줄 형태를 만들 때에 사용하는 드래그라인 거미줄은 그 강도와 탄성도가 크다. 거미줄은 강철보다 단위 질량당 5배의 강도를 가지며, 인간이 만든 고품질의 케플러 섬유보다 3배 단단하다. Representative repetitive protein repeat sequences with the characteristics of protein polymers include elastin (GVGVP, VPGG, APGVGV), silk fibroin (GAGAGS), byssus (GPGGG), flagelliform silk (GPGGx), dragline silk (GPGQQ, GPGGY, GGYGPGS), collagen (GAPGAPGSQGAPGLQ, GAPGTPGPQGLPGSP), keratin (AKLKLAEAKLELA), sericin (SSTGSSSNTDSNSNSVGSSTSGGSSTYGYSSNSRDGSV), and synthetic repetitive proteins. Among these, dragline silk, which is used as the lifeline of spiders and when creating a radial web shape, has high strength and elasticity. Spider silk is five times stronger per unit mass than steel and three times stronger than high-quality man-made Kepler fibers.

한편, 스캐폴드(Scaffold)는 조직 세포의 체외 배양과 체내 이식이 가능하도록 만들어진 물리적 지지체 및 점착 기질을 칭하는 것으로, 이러한 스캐폴드는 인체조직 재생을 위한 세포 이식에 사용되고 있으며, 또한 세포의 대량배양 및 증식에 있어서 그 중요성은 매우 높다. Meanwhile, a scaffold refers to a physical support and adhesive substrate that is designed to enable in vitro culture and in vivo transplantation of tissue cells. Such scaffolds are used for cell transplantation for human tissue regeneration, and their importance is also very high in mass culture and proliferation of cells.

본 발명에서는 거미 실크 단배질을 이용하여 크라이오젤을 제조하여 생체 적합성이 우수한 스캐폴드를 개발하고자 하였다. In the present invention, a cryogel was manufactured using spider silk protein to develop a scaffold with excellent biocompatibility.

한국등록특허 제10-1380786호Korean Patent No. 10-1380786

본 발명의 본 발명자들은 재조합 실크 단백질과 생체 친화성 고분자를 포함하는 골 조직 재생용 조성물이 세포의 점착(부착)능과 상처 치유 효능 그리고 골 조직 또는 골로 분화능이 우수한 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention have confirmed that a composition for bone tissue regeneration comprising a recombinant silk protein and a biocompatible polymer has excellent cell adhesiveness (adhesion) ability, wound healing effect, and bone tissue or bone differentiation ability, and have completed the present invention.

따라서, 본 발명은 재조합 실크 단백질과 생체 친화성 고분자를 포함하는 골 조직 재생용 조성물 및 이를 포함하는 다공성 스캐폴드를 제공하는 것을 구체적인 해결과제로 한다.Accordingly, the present invention has as a specific problem to be solved a composition for bone tissue regeneration comprising a recombinant silk protein and a biocompatible polymer and a porous scaffold comprising the same.

본 발명은 재조합 실크 단백질과 생체 친화성 고분자를 포함하는 골 조직 재생용 조성물을 제공한다.The present invention provides a composition for bone tissue regeneration comprising a recombinant silk protein and a biocompatible polymer.

또한 본 발명은 상기 골 조직 재생용 조성물을 포함하는 다공성 크라이오젤 스캐폴드를 제공한다.The present invention also provides a porous cryogel scaffold comprising the composition for bone tissue regeneration.

본 발명은 재조합 실크 단백질 및 생체 친화성 고분자를 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 냉동하는 단계; 및 상기 냉동된 혼합물을 동결 건조하여 기공을 형성하는 단계; 를 포함하는, 조직 재생용 다공성 스캐폴드의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for manufacturing a porous scaffold for tissue regeneration, comprising the steps of: mixing a recombinant silk protein and a biocompatible polymer; freezing the mixture; and freeze-drying the frozen mixture to form pores.

또한, 상기 제조방법에 의해 제조된 골 또는 상처 재생용 다공성 스캐폴드를 제공한다.In addition, a porous scaffold for bone or wound regeneration manufactured by the above manufacturing method is provided.

본 발명의 재조합 실크 단백질과 생체 친화성 고분자를 포함하는 골 조직 재생용 조성물은 재조합 실크 단백질을 포함하여 우수한 세포 부착 및 증식능을 가질 수 있다. 또한 재조합 실크 단백질과 생체 친화성 고분자를 포함하여 적절한 기계적 강도와 탄성을 가지는 다공성 스캐폴드의 제작에 적합하며, 골 조직 또는 골로의 분화 및 재생 그리고 상처 재생에 효과가 있다. The composition for bone tissue regeneration comprising the recombinant silk protein and a biocompatible polymer of the present invention can exhibit excellent cell adhesion and proliferation capabilities due to the inclusion of the recombinant silk protein. Furthermore, the composition is suitable for producing a porous scaffold with appropriate mechanical strength and elasticity due to the inclusion of the recombinant silk protein and a biocompatible polymer, and is effective in bone tissue or differentiation and regeneration into bone, as well as wound healing.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 다공성 스캐폴드의 제조방법을 개략적으로 나타내는 관념도이다.
도 2는 비교예 1, 실시예 3, 및 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드의 SEM 이미지(X120)이다.
도 3은 비교예 1, 실시예 3, 및 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드의 팽창률을 나타내는 그래프이다.
도 4는 비교예 1, 실시예 3, 및 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드의 압축강도를 나타낸 것이다.
도 5는 비교예 1, 실시예 3, 및 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드의 영률(Young's modulus)을 나타낸 것이다.
도 6 은 비교예 1, 및 실시예 2 내지 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드에 대한 세포독성 실험 결과이다.
도 7은 비교예 1, 및 실시예 2 내지 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드에 대한 세포독성 실험 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 8은 비교예 1, 실시예 3, 및 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드의 세포부착 실험 결과이다.
도 9는 재조합 실크 단백질과 성장 인자(growth factor)의 상호작용 및 세포 생장에 미치는 영향을 확인하기 위하여 wound healing assay를 진행하고 confocal microscopy를 사용하여 확인한 결과이다.
도 10은 재조합 실크 단백질과 성장 인자(growth factor)의 상호작용 및 세포 생장에 미치는 영향을 확인하기 위하여 RT-PCR을 진행한 결과이다.
도 11은 비교예 1, 실시예 3, 및 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드에 대한 Alizarin red S staining 실험 결과이다.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing a porous scaffold according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 is an SEM image (X120) of the cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1, Example 3, and Example 5.
Figure 3 is a graph showing the expansion ratio of cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1, Example 3, and Example 5.
Figure 4 shows the compressive strength of the cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1, Example 3, and Example 5.
Figure 5 shows the Young's modulus of the cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1, Example 3, and Example 5.
Figure 6 shows the results of a cytotoxicity test for cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1 and Examples 2 to 5.
Figure 7 is a graph showing the results of cytotoxicity tests on cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1 and Examples 2 to 5.
Figure 8 shows the results of cell attachment experiments on cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1, Example 3, and Example 5.
Figure 9 shows the results of a wound healing assay performed using confocal microscopy to confirm the interaction between recombinant silk protein and growth factors and their effects on cell growth.
Figure 10 shows the results of RT-PCR performed to confirm the interaction between recombinant silk protein and growth factors and their effects on cell growth.
Figure 11 shows the results of an Alizarin red S staining experiment on cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1, Example 3, and Example 5.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments and examples described herein.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 '~(하는) 단계' 또는 '~의 단계'는 '~ 를 위한 단계'를 의미하지 않는다.Throughout this specification, when a part is said to "include" a certain component, this does not mean that other components may be included, but rather that other components may be excluded, unless otherwise specifically stated. The terms "about" and "substantially" used throughout this specification are used in a meaning close to or at the numerical value when manufacturing and material tolerances inherent to the referred meaning are presented, and are used to prevent unscrupulous infringers from unfairly exploiting the disclosure, which contains exact or absolute numerical values to aid understanding of the present invention. The terms "step of doing" or "step of" used throughout this specification do not mean "step for doing."

상기 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 재조합 실크 단백질과 및 생체 친화성 고분자를 포함하는 골 조직 재생용 조성물을 제공한다. As one aspect for achieving the above object, the present invention provides a composition for bone tissue regeneration comprising a recombinant silk protein and a biocompatible polymer.

본 발명의 골 조직 재생용 조성물은 재조합 실크 단백질을 포함하여 세포의 기질에 대한 점착능과 세포 증식이 우수하며, 재조합 실크 단백질과 생체 적합성 고분자를 적절한 비율로 혼합하여 사용하여 적절한 기계적 강도, 탄성을 가지며, 우수한 세포 부착 및 증식능을 가져 골분화, 골 재생 및 상처 재생에 적합하다.The composition for bone tissue regeneration of the present invention has excellent adhesion to a cell substrate and cell proliferation by including a recombinant silk protein, and has appropriate mechanical strength and elasticity by mixing the recombinant silk protein and a biocompatible polymer in an appropriate ratio, and has excellent cell adhesion and proliferation ability, making it suitable for bone differentiation, bone regeneration, and wound regeneration.

본 발명의 골 조직 재생용 조성물은 재조합 실크 단백질을 포함할 수 있다. 또한 이와 함께 생체 친화성 고분자와 생활성 물질을 포함할 수 있다.The composition for bone tissue regeneration of the present invention may include a recombinant silk protein. In addition, it may include a biocompatible polymer and a bioactive substance.

본 발명에서 용어 "재조합 실크 단백질"이란, 천연 실크 단백질과 분자상 및 구조상 프로파일이 거의 근사한 합성 실크단백질로서 재조합 단백질 생산방법에 의해 생합성되는 단백질을 의미한다. 상기 "재조합 실크 단백질"을 이용하여 거미줄 섬유와 유사한 물성을 갖는 거미줄 섬유를 제조할 수 있으므로, 상기 재조합 실크 단백질은 재조합 거미 실크 단백질이라고도 불린다.The term "recombinant silk protein" in the present invention refers to a synthetic silk protein that has a molecular and structural profile that is nearly identical to that of natural silk protein, and is biosynthesized using a recombinant protein production method. Since the "recombinant silk protein" can be used to produce spider silk fibers with properties similar to spider silk fibers, the recombinant silk protein is also referred to as a recombinant spider silk protein.

본 발명에서 상기 재조합 실크 단백질은 5~300kDa의 분자량을 가질 수 있고, 구체적으로 100 내지 200kDa의 분자량을 가질 수 있다. 또한, 상기 재조합 실크 단백질은 서열번호 1의 아미노산을 가지는 펩타이드를 1 내지 160번 반복 단위로 포함할 수 있고, 서열번호 1의 서열을 가진 펩타이드가 8 내지 128번 반복되어 있는 구조를 가질 수 있다.In the present invention, the recombinant silk protein may have a molecular weight of 5 to 300 kDa, and specifically, may have a molecular weight of 100 to 200 kDa. In addition, the recombinant silk protein may include a peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 in repeating units of 1 to 160 times, and may have a structure in which a peptide having the sequence of SEQ ID NO: 1 is repeated 8 to 128 times.

서열번호 1: NH2-SGRGGLGGQGAGMAAAAAMGGAGQGGYGGLGSQGT-COOH Sequence number 1: NH 2 -SGRGGLGGQGAGMAAAAAMGGAGQGGYGGLGSQGT-COOH

본 발명에서 상기 재조합 실크 단백질은 등록특허 제10-1317420호에 기재된 방법에 따라 제조하였다. In the present invention, the recombinant silk protein was produced according to the method described in Patent Registration No. 10-1317420.

본 발명에서 상기 재조합 실크 단백질은 상기 골 재생용 조성물 내에 1㎍/mL 내지 1000㎍/mL의 농도로 포함될 수 있다. 보다 구체적으로 100㎍/mL 내지 1000㎍/mL의 농도로 포함될 수 있다. In the present invention, the recombinant silk protein may be included in the bone regeneration composition at a concentration of 1 μg/mL to 1000 μg/mL. More specifically, it may be included at a concentration of 100 μg/mL to 1000 μg/mL.

상기 생체 친화성 고분자는 폴리에틸렌 옥시드(PEO), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(PEGDA), 콜라겐, 피브로넥틴, 케라틴, 알지네이트, 키토산, 키틴, 히알루론산, 펙틴, 폴리카프로락톤, 폴리락트산, 폴리글리콜산, 덱스트란, 및 폴리락트산-폴리글리콜산(PLA-PGA)로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 구체적으로 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(PEGDA)일 수 있다.The biocompatible polymer may be selected from the group consisting of polyethylene oxide (PEO), polyethylene glycol (PEG), polyethylene glycol diacrylate (PEGDA), collagen, fibronectin, keratin, alginate, chitosan, chitin, hyaluronic acid, pectin, polycaprolactone, polylactic acid, polyglycolic acid, dextran, and polylactic acid-polyglycolic acid (PLA-PGA), and may be specifically polyethylene glycol diacrylate (PEGDA).

상기 생체 친화성 고분자는 상기 골 재생용 조성물 내에 5%(w/v) 내지 20%(w/v)의 농도로 포함될 수 있다.The biocompatible polymer may be included in the bone regeneration composition at a concentration of 5% (w/v) to 20% (w/v).

또한, 본 발명의 골 재생용 조성물은 생활성 물질을 추가로 포함할 수 있다.In addition, the bone regeneration composition of the present invention may additionally contain a bioactive substance.

상기 생활성 물질은 이에 제한되지 않으나, 예를 들면, 혈장 또는 혈청성분, 하이드록시아파타이트, 라미닌, 약물, 치료제, 마취제, 세포 성장인자, 항체, 항체 유사 분자, 핵산, 및 폴리사카라이드 등이 있고, 이들을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The above-mentioned bioactive substances include, but are not limited to, plasma or serum components, hydroxyapatite, laminin, drugs, therapeutic agents, anesthetics, cell growth factors, antibodies, antibody-like molecules, nucleic acids, and polysaccharides, and one or more of these may be mixed and used.

보다 구체적으로 상기 생활성 물질은 성장인자, 혈장 또는 혈청 성분일 수 있고, 상기 성장인자는 TGF-beta, SCF, FGF-alpha, FGF-beta, IGF, VEGF, 및 KGF로 이루어진 군에서 한 종 이상 선택할 수 있다. More specifically, the bioactive substance may be a growth factor, plasma or serum component, and the growth factor may be selected from the group consisting of TGF-beta, SCF, FGF-alpha, FGF-beta, IGF, VEGF, and KGF.

본 발명의 조성물에서 상기 생활성 물질은 0.1 내지 200 ppm, 구체적으로 50 내지 150 ppm를 포함할 수 있다.In the composition of the present invention, the bioactive substance may be included in an amount of 0.1 to 200 ppm, specifically 50 to 150 ppm.

또한, 상기 골 재생용 조성물은 추가적으로 상처 치유 또는 재생 효과를 가진다. In addition, the composition for bone regeneration additionally has a wound healing or regenerative effect.

본 발명의 일실시예에서는 상처 치유 시험 (Wound healing assay)를 통해서, 거미 실크 단백질이 성장 인자와 마찬가지로 상처 재생 또는 치유 효과를 가지는 것을 확인하였다(도 9).In one embodiment of the present invention, it was confirmed through a wound healing assay that spider silk protein has a wound regeneration or healing effect similar to a growth factor (Fig. 9).

다른 하나의 양태로 본 발명은 골 조직 재생용 조성물을 포함하는 다공성 크라이오젤 스캐폴드를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a porous cryogel scaffold comprising a composition for bone tissue regeneration.

본 발명에서 "골 조직 재생용 조성물", "재조합 실크 단백질", "생체 친화성 고분자", "생활성 물질"에 대한 설명은 전술한 바와 같다. In the present invention, the descriptions of the “composition for bone tissue regeneration,” “recombinant silk protein,” “biocompatible polymer,” and “bioactive substance” are as described above.

본 발명에서 용어 "스캐폴드(Scaffold)"는 조직 세포의 체외 배양과 체내 이식이 가능하도록 만들어진 물리적 지지체 및 점착 기질을 칭하는 것으로, 스캐폴드는 인체조직 재생을 위한 세포 이식에 사용되고 있으며, 또한 세포의 대량배양 및 증식에 사용되고 있다. In the present invention, the term "scaffold" refers to a physical support and adhesive substrate that is made to enable in vitro culture and in vivo transplantation of tissue cells. The scaffold is used for cell transplantation for human tissue regeneration, and is also used for mass culture and proliferation of cells.

생물학적으로 활성을 지니고 있는 대부분의 세포는 체내 또는 체외의 물질과 접촉 시 생존하기 위하여 반드시 거쳐야 되는 기본 단계가 있는데, 그 첫 단계는 세포의 점착이다. 특히, 섬유아세포 및 조직세포의 생존단계를 살펴보면, 세포는 우선적으로 기질에 점착을 하며 점착 후 세포질에서의 세포기관(organelle)의 대사가 활발해지고, 증식 및 양분의 공급을 원활히 하기 위하여 새로운 부위로 이동하게 된다.Most biologically active cells must undergo a fundamental process to survive when exposed to substances inside or outside the body. This first step is cell adhesion. Specifically, examining the survival stages of fibroblasts and tissue cells, cells first adhere to a substrate. After adhesion, metabolism within the cytoplasm of the cell's organelles becomes active, and they migrate to new sites to facilitate proliferation and nutrient supply.

따라서, 세포의 증착을 활성화시키는 표면은 세포의 증식을 배가하는데 가장 기본이 되는 수단이다. 이러한 세포의 기질에 대한 점착능은 기질의 성분에 의하여 인위적으로 조절될 수 있다. 스캐폴드는 세포의 재생과 이들이 성장할 때 지지체가 되어주는 담체, 즉 인공기질의 근간이 되는 물질로서, 최근 세포의 대량배양 및 증식 용기 또는 플라스크에 코팅되어 사용되기도 한다. Therefore, a surface that activates cell deposition is the most fundamental means of multiplying cell proliferation. This cell adhesion to the substrate can be artificially controlled by the composition of the substrate. A scaffold is a carrier that supports cell regeneration and growth, i.e., the basis of an artificial substrate. Recently, it has been used as a coating on vessels or flasks for mass cell culture and proliferation.

본 발명의 다공성 스캐폴드는 냉동 및 동결 건조 공정으로 기공이 형성된 크라이오젤일 수 있다.The porous scaffold of the present invention may be a cryogel in which pores are formed by a freezing and freeze-drying process.

본 발명에서 용어 "크라이오젤(cryogel)"이란 0℃ 이하(subzero temperature)에서 제조된 다공성 하이드로젤을 의미하는 것으로서, 서로 연결된 기공 구조(interconnected pore structure)를 가지므로 다공성 구조를 가진다.In the present invention, the term "cryogel" means a porous hydrogel manufactured at a subzero temperature or lower than 0°C, and has a porous structure because it has an interconnected pore structure.

상기 다공성 크라이오젤 스캐폴드의 평균 기공 크기는 30 내지 300㎛, 구체적으로 60 내지 150㎛일 수 있다. 이에 따라 세포 안착에 적합할 수 있고, 적절한 기계적 강도와 탄성을 가질 수 있다.The average pore size of the above porous cryogel scaffold may be 30 to 300 μm, specifically 60 to 150 μm. Accordingly, the scaffold may be suitable for cell attachment and may have appropriate mechanical strength and elasticity.

본 발명의 다공성 스캐폴드의 영률은 60 내지 80kPa, 구체적으로 62 내지 70kPa 일 수 있다. 이에 따라 골 분화 유도에 적합하여 골 및 골 조직 재생에 사용될 수 있다.The Young's modulus of the porous scaffold of the present invention may be 60 to 80 kPa, specifically 62 to 70 kPa. Accordingly, it is suitable for inducing bone differentiation and can be used for bone and bone tissue regeneration.

또 다른 하나의 양태로, 본 발명은 재조합 실크 단백질 및 생체 친화성 고분자를 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 냉동하는 단계; 및 상기 냉동된 혼합물을 동결 건조하여 기공을 형성하는 단계를 포함하는, 조직 재생용 다공성 스캐폴드의 제조방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for producing a porous scaffold for tissue regeneration, comprising the steps of: mixing a recombinant silk protein and a biocompatible polymer; freezing the mixture; and freeze-drying the frozen mixture to form pores.

본 발명에서 용어 "다공성 스캐폴드", "골 조직 재생용 조성물", "재조합 실크 단백질", "생체 친화성 고분자", "생활성 물질"에 대한 설명은 전술한 바와 같다. In the present invention, the terms “porous scaffold”, “composition for bone tissue regeneration”, “recombinant silk protein”, “biocompatible polymer”, and “bioactive material” are as described above.

본 발명에서 상기 조직 재생은 골, 골 조직 재생 또는 상처 재생일 수 있다. In the present invention, the tissue regeneration may be bone, bone tissue regeneration or wound regeneration.

상기 다공성 스캐폴드는 지방 유래 줄기 세포의 골 조직으로 분화를 촉진하거나 상처 치유, 상처 재생 또는 치료 용도로 사용될 수 있다. 또한, 골 또는 골조직으로 분화능이 우수하며 골 조직 재생 또는 골 재생을 촉진하는 효과를 가지므로 골 또는 골 조직 재생에 사용될 수 있다.The porous scaffold described above can be used to promote differentiation of adipose-derived stem cells into bone tissue, or for wound healing, wound regeneration, or therapeutic purposes. Furthermore, it has excellent differentiation potential into bone or bone tissue and has the effect of promoting bone tissue regeneration, making it suitable for use in bone or bone tissue regeneration.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 다공성 스캐폴드의 제조방법을 개략적으로 나타내는 관념도이다.FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing a porous scaffold according to one embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 먼저 재조합 실크 단백질 및 생체 친화성 고분자를 혼합할 수 있다. 상기 재조합 실크 단백질 및 생체 친화성 고분자의 종류 및 특성은 상술한 바와 같다.Referring to Figure 1, first, a recombinant silk protein and a biocompatible polymer can be mixed. The types and characteristics of the recombinant silk protein and the biocompatible polymer are as described above.

또한 상기 혼합물 제조단계에서 과황산 암모늄(ammonium persulfate)와 N, N, N', N'- 테트라메틸에틸렌디아민(N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine)을 첨가할 수 있고, 상기 혼합물은 0 내지 6℃에서 보관될 수 있으며, 보다 구체적으로 4℃에서 보관될 수 있다.Additionally, ammonium persulfate and N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine may be added in the mixture manufacturing step, and the mixture may be stored at 0 to 6°C, and more specifically, at 4°C.

다음으로 상기 혼합물을 냉동할 수 있다.Next, the above mixture can be frozen.

본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 냉동은 -50 내지 -10℃에서 10 내지 50 시간 동안 수행될 수 있다. 구체적으로 -25 내지 -15℃에서 15 내지 25 시간동안 수행될 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우 재조합 실크 단백질과 생체 친화성 고분자의 가교 결합과 중합이 잘 이루어지지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the freezing may be performed at a temperature of -50 to -10°C for 10 to 50 hours. Specifically, the freezing may be performed at a temperature of -25 to -15°C for 15 to 25 hours. If the temperature is outside the above range, cross-linking and polymerization of the recombinant silk protein and the biocompatible polymer may not occur properly.

다음으로 상기 냉동된 혼합물을 동결 건조하여 기공을 형성할 수 있다.Next, the frozen mixture can be freeze-dried to form pores.

구체적으로, 동결 건조기로 동결 건조함으로써 얼음 결정을 해동하거나 얼음 결정을 제거함으로써 생체 친화성 고분자와 재조합 실크 단백질이 가교결합됨에 따라 스캐폴드 내부에 기공을 형성할 수 있다. 상기 동결 건조는 15 내지 30시간 동안 수행될 수 있다. 또한, 기공 형성 후 멸균 PBS로 세척하여 미 반응 잔류물을 제거하고, UV로 멸균할 수 있다. Specifically, lyophilization using a freeze dryer can form pores within the scaffold as the biocompatible polymer and recombinant silk protein are cross-linked by thawing or removing ice crystals. The lyophilization can be performed for 15 to 30 hours. Additionally, after pore formation, the scaffold can be washed with sterile PBS to remove unreacted residues, and sterilized using UV.

본 발명의 다공성 스캐폴드는 냉동 및 해동 공정으로 기공이 형성된 크라이오젤로 이해될 수 있다.The porous scaffold of the present invention can be understood as a cryogel in which pores are formed through a freezing and thawing process.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 이러한 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples according to one embodiment of the present invention, but these examples do not limit the scope of the present invention.

실험예 1: 재조합 실크 단백질의 준비Experimental Example 1: Preparation of recombinant silk protein

하기 서열번호 1로 표시되는 아미노산을 가지는 펩타이드가 48번 반복되어 있는 재조합 실크 단백질을 제조하였다. A recombinant silk protein was prepared in which a peptide having an amino acid sequence represented by the following sequence number 1 was repeated 48 times.

서열번호 1: NH2-SGRGGLGGQGAGMAAAAAMGGAGQGGYGGLGSQGT-COOH Sequence number 1: NH 2 -SGRGGLGGQGAGMAAAAAMGGAGQGGYGGLGSQGT-COOH

상기 재조합 거미 실크 단백질의 제조는 한국등록특허 10-1317420에 기재된 방법을 사용하였다.The above recombinant spider silk protein was produced using the method described in Korean Patent No. 10-1317420.

실험예 2: 다공성 크라이오젤 스캐폴드 제조Experimental Example 2: Fabrication of a Porous Cryogel Scaffold

실시예 1 ~ 5 및 비교예 1의 다공성 크라이오젤 스캐폴드를 제조하였다. Porous cryogel scaffolds of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 were manufactured.

실시예 1.Example 1.

인산염 완충 식염수(PBS)에 용해된 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(PEGDA) 20%(w/v) 용액 및 2μg/mL 농도의 재조합 실크 단백질 용액을 1: 1의 부피비로 혼합하여, PEGDA의 최종 농도는 10%(w/v)가 되고, 재조합 실크 단백질의 최종 농도는 1㎍/mL가 되도록 하였다. 상기 혼합 용액을 4℃에서 보관하면서 과황산 암모늄(10 %(w/v), Ammonium persulfate, APS; Sigma-Aldrich, USA)과 N, N, N', N'- 테트라메틸에틸렌디아민(TEMED; Sigma-Aldrich, USA)을 최종 농도가 각각 0.4%(w/v) 및 0.25%(v/v)이 되도록 추가하였다. 과황산 암모늄과 TEMED가 추가된 혼합 용액을 몰드에 피펫팅하고 -20℃에서 20시간 동결시켜 가교를 서서히 진행하였다. 동결 건조기로 스캐폴드의 얼음 결정(ice crystal)을 제거함으로서 서로 연결된(cross-linked) 구조의 기공을 가진 크라이오젤을 스캐폴드를 제조하였다. 얻어진 크라이오젤 스캐폴드를 멸균 PBS로 여러 번 세척하여 미 반응 잔류물을 제거하고, 다음 UV로 1시간 동안 멸균하였다.A 20% (w/v) solution of polyethylene glycol diacrylate (PEGDA) dissolved in phosphate-buffered saline (PBS) and a 2 μg/mL solution of recombinant silk protein were mixed in a volume ratio of 1:1 so that the final concentration of PEGDA was 10% (w/v) and the final concentration of the recombinant silk protein was 1 μg/mL. The mixed solution was stored at 4°C, and ammonium persulfate (10% (w/v), Ammonium persulfate, APS; Sigma-Aldrich, USA) and N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine (TEMED; Sigma-Aldrich, USA) were added to the final concentrations of 0.4% (w/v) and 0.25% (v/v), respectively. The mixed solution containing ammonium persulfate and TEMED was pipetted into a mold and frozen at -20°C for 20 hours to slowly promote crosslinking. Cryogel scaffolds with cross-linked pore structures were fabricated by removing ice crystals from the scaffold using a freeze dryer. The resulting cryogel scaffolds were washed several times with sterile PBS to remove unreacted residues and then sterilized under UV for 1 hour.

실시예 2.Example 2.

인산염 완충 식염수(PBS)에 용해된 PEGDA 20%(w/v) 용액 및 20μg/mL 농도의 재조합 실크 단백질 용액을 1: 1의 부피비로 혼합하여, PEGDA의 최종 농도는 10%(w/v)가 되고, 재조합 실크 단백질 최종 농도는 10㎍/mL가 되도록 하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 다공성 크라이오젤 스캐폴드 제조하였다. A porous cryogel scaffold was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a 20% (w/v) solution of PEGDA dissolved in phosphate buffered saline (PBS) and a 20 μg/mL solution of recombinant silk protein were mixed in a volume ratio of 1:1 to obtain a final concentration of 10% (w/v) of PEGDA and a final concentration of 10 μg/mL of recombinant silk protein.

실시예 3.Example 3.

인산염 완충 식염수(PBS)에 용해된 PEGDA 20%(w/v) 용액 및 200μg/mL 농도의 재조합 실크 단백질 용액을 1: 1의 부피비로 혼합하여, PEGDA의 최종 농도는 10%(w/v)가 되고, 재조합 실크 단백질 최종 농도는 100㎍/mL가 되도록 하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 다공성 크라이오젤 스캐폴드 제조하였다. A porous cryogel scaffold was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a 20% (w/v) solution of PEGDA dissolved in phosphate buffered saline (PBS) and a 200 μg/mL solution of recombinant silk protein were mixed in a volume ratio of 1:1 so that the final concentration of PEGDA was 10% (w/v) and the final concentration of recombinant silk protein was 100 μg/mL.

실시예 4.Example 4.

인산염 완충 식염수(PBS)에 용해된 PEGDA 20%(w/v) 용액 및 1000μg/mL 농도의 재조합 실크 단백질 용액을 1: 1의 부피비로 혼합하여, PEGDA의 최종 농도는 10%(w/v)가 되고, 재조합 실크 단백질 최종 농도는 500㎍/mL가 되도록 하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 다공성 크라이오젤 스캐폴드 제조하였다. A porous cryogel scaffold was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a 20% (w/v) solution of PEGDA dissolved in phosphate buffered saline (PBS) and a 1000 μg/mL solution of recombinant silk protein were mixed in a volume ratio of 1:1 so that the final concentration of PEGDA was 10% (w/v) and the final concentration of recombinant silk protein was 500 μg/mL.

실시예 5.Example 5.

인산염 완충 식염수(PBS)에 용해된 PEGDA 20%(w/v) 용액 및 2000μg/mL 농도의 재조합 실크 단백질 용액을 1: 1의 부피비로 혼합하여, PEGDA의 최종 농도는 10%(w/v)가 되고, 재조합 실크 단백질 농도는 1000㎍/mL가 되도록 하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 다공성 크라이오젤 스캐폴드 제조하였다. A porous cryogel scaffold was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a 20% (w/v) solution of PEGDA dissolved in phosphate buffered saline (PBS) and a 2000 μg/mL solution of recombinant silk protein were mixed in a volume ratio of 1:1 so that the final concentration of PEGDA was 10% (w/v) and the concentration of recombinant silk protein was 1000 μg/mL.

비교예 1: 다공성 크라이오젤 스캐폴드 제조Comparative Example 1: Manufacturing of a Porous Cryogel Scaffold

인산염 완충 식염수(PBS)과 인산염 완충 식염수(PBS)에 용해된 PEGDA 20%(w/v) 용액을 1:1의 부피 비율로 혼합하여 PEGDA의 최종 농도는 10%(w/v)가 되도록 하였다. 상기 재조합 실크 단백질을 혼합하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 다공성 크라이오젤 스캐폴드 제조하였다. Phosphate buffered saline (PBS) and a 20% (w/v) solution of PEGDA dissolved in phosphate buffered saline (PBS) were mixed in a volume ratio of 1:1 so that the final concentration of PEGDA was 10% (w/v). A porous cryogel scaffold was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the recombinant silk protein was mixed.

실험예 3: 다공성 크라이오젤 스캐폴드의 물리적 특성 측정Experimental Example 3: Measurement of the Physical Properties of Porous Cryogel Scaffolds

1) 기공 측정1) Pore measurement

SEM(Scanning Electron Microscopy)을 사용하여 크라이오젤 스캐폴드의 형태와 기공 크기를 분석하였다. 도 2는 비교예 1, 실시예 3, 및 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드의 SEM 이미지(X120)이다. 기존에 널리 사용되고 있는 비교예 1에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드의 평균기공 크기는 60 내지 150㎛였다. The morphology and pore size of the cryogel scaffolds were analyzed using SEM (Scanning Electron Microscopy). Figure 2 shows SEM images (X120) of the cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1, Example 3, and Example 5. The average pore size of the cryogel scaffold manufactured in Comparative Example 1, which has been widely used, was 60 to 150 μm.

재조합 실크 단백질을 포함하고 있는 실시예 3과 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드의 평균기공 크기도 60 내지 150㎛로 측정되어 비교예 2와 유사하였다. 또한 SEM 이미지를 통해 60 내지 150㎛ 크기의 수많은 기공(pore)를 형성하고 있는 것을 확인하였다. The average pore size of the cryogel scaffolds manufactured in Examples 3 and 5 containing recombinant silk protein was also measured to be 60 to 150 μm, similar to that of Comparative Example 2. In addition, it was confirmed through SEM images that numerous pores with a size of 60 to 150 μm were formed.

따라서, 상기 재조합 실크 단백질을 포함하는 경우에도 PEGDA를 이용한 스캐폴드와 기공 크기에 있어서는 차이가 없는 것을 알 수 있었다.Therefore, it was found that there was no difference in pore size between the scaffold using PEGDA and the scaffold containing the recombinant silk protein.

2) 팽창률(swelling rate) 측정2) Measurement of swelling rate

종래 알려진 중량분석 방법에 따라 팽창률(swelling rate)을 측정하고, 하기 식으로 팽창를(Q)을 계산하였다. The swelling rate was measured according to a conventionally known gravimetric analysis method, and the swelling (Q) was calculated using the following equation.

도 3은 비교예 1, 실시예 3, 및 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드의 팽창률을 나타내는 그래프이다. 도 3을 참조하면 재조합 실크 단백질 농도는 1000μg/mL일때 가장 높은 팽창율을 나타내었다. 수분함유 전과 후의 무게를 비교하여 얻은 팽창율을 계산한 결과, 기존에 널리 사용되는 비교예 1의 PEGDA-cryogel이 약 15 정도로 하이드로젤(hydrogel)과 같이 높은 수분 함유능을 나타내는 것을 확인하였으며, PEGDA와 재조합 거미 실크 단백질을 혼합한 경우, 수분 함유능이 증가하는 것을 확인하였으며, 특히 실크 단백질 농도가 1000㎍/ml 인 경우, 이러한 성질이 더욱 향상되는 것을 확인하였다.FIG. 3 is a graph showing the swelling ratio of the cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1, Example 3, and Example 5. Referring to FIG. 3, the highest swelling ratio was observed when the recombinant silk protein concentration was 1000 μg/mL. As a result of calculating the swelling ratio obtained by comparing the weight before and after moisture retention, it was confirmed that the PEGDA-cryogel of Comparative Example 1, which is widely used in the past, exhibits a high moisture retention capacity like a hydrogel of about 15, and when PEGDA and recombinant spider silk protein were mixed, it was confirmed that the moisture retention capacity increased, and in particular, when the silk protein concentration was 1000 μg/mL, it was confirmed that these properties were further improved.

3) 압축 강도 및 탄성 측정3) Measurement of compressive strength and elasticity

인장압축시험기를 통하여 변형영역에서 변형률과 탄성재료의 응력을 측정하였다. The strain and stress of elastic materials were measured in the deformation region using a tensile compression tester.

도 4는 비교예 1, 실시예 3, 및 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드의 압축강도를 나타낸 것이다. 비교예 1, 실시예 3, 및 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드 모두 18N까지의 Load에 대해 비슷한 경향의 압축강도를 보여주었다. Figure 4 shows the compressive strength of the cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1, Example 3, and Example 5. All of the cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1, Example 3, and Example 5 showed a similar trend in compressive strength for loads up to 18 N.

따라서, 상기 재조합 실크 단백질을 포함하는 경우에도 PEGDA를 이용한 스캐폴드와 압축 강도에 있어서는 차이가 없는 것을 알 수 있었다.Therefore, it was found that there was no difference in compressive strength between the scaffold using PEGDA and the scaffold containing the recombinant silk protein.

또한 압축 강도를 이용하여 변곡점에서의 기울기 값을 구해 young's modulus 값을 계산하였다. 도 5는 비교예 1, 실시예 3, 및 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드의 영률(Young's modulus)을 나타낸 것이다. 영률(Young's modulus)은 고체 재료의 강성을 측정하는 역학적 특성으로, 단축(uniaxial) 변형 영역에서 선형 탄성 재료의 응력(단위 면적 당 힘)과 변형률 사이의 관계를 정의하는 탄성계수이다. In addition, the slope value at the inflection point was obtained using the compressive strength to calculate the Young's modulus value. Figure 5 shows the Young's modulus of the cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1, Example 3, and Example 5. Young's modulus is a mechanical property that measures the stiffness of a solid material, and is an elastic coefficient that defines the relationship between the stress (force per unit area) and strain of a linear elastic material in the uniaxial deformation region.

그 결과, 도 5에서 확인되는 바와 같이, 비교예 1, 실시예 3, 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드 모두 약 64~68kPa로 비슷한 정도의 영률을 가짐을 확인하였다. 따라서, 실시예 3과 실시예 5의 스캐폴드 역시 비교예 1과 마찬가지로 골분화 유도를 위한 적합한 물리적 특성을 가짐을 확인할 수 있었다. As a result, as confirmed in Fig. 5, it was confirmed that the cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1, Example 3, and Example 5 all had similar Young's moduli of approximately 64 to 68 kPa. Therefore, it was confirmed that the scaffolds of Examples 3 and 5 also had suitable physical properties for inducing osteogenic differentiation, similar to Comparative Example 1.

다음으로, young’s modulus가 60~70 kPa 인 경우 골분화를 촉진할 수 있다는 보고가 있었기 때문에 상기 스캐폴드를 이용하여 지방 유래 줄기세포의 골분화 향상 효과를 확인하고 골이식재로 사용가능성을 확인하고자 하였다.Next, since it has been reported that bone differentiation can be promoted when the young’s modulus is 60 to 70 kPa, we attempted to confirm the effect of enhancing bone differentiation of adipose-derived stem cells using the scaffold and to confirm its usability as a bone graft material.

실험예 4: 다공성 크라이오젤 스캐폴드의 골이식재로 효과 측정Experimental Example 4: Measuring the Effectiveness of a Porous Cryogel Scaffold as a Bone Graft Material

1) 세포독성(Cytotoxicity testing)1) Cytotoxicity testing

Live/Dead viability kit를 사용하여 재조합 거미 실크 단백질 농도에 따른 세포 독성 테스트를 진행하였다. 비교예 1, 실시예 3, 및 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드에 지방 유래 줄기세포(hADSCs, human Adipose-Derived Stem cells) 약 50만개 정도를 시딩(Seedig)한 후 2일 후에 생존한 세포는 초록색, 죽은 세포는 빨간색으로 형광을 띄게 해주는 Live/dead assay를 진행하였다. A cytotoxicity test was conducted according to the concentration of recombinant spider silk protein using a Live/Dead viability kit. Approximately 500,000 human adipose-derived stem cells (hADSCs) were seeded onto the cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1, Example 3, and Example 5. After 2 days, a Live/dead assay was performed, in which surviving cells fluoresce green and dead cells fluoresce red.

도 6 및 도 7은 비교예 1, 실시예 2 내지 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드에 대한 세포독성 실험 결과이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 거미 실크 단백질을 포함하지 않는 비교예 1의 스캐폴드와 마찬가지로, 재조합 거미 실크 단백질의 농도가 1㎍/ml(미도시), 10㎍/ml 내지 100㎍/ml일때 생존율이 98% 이상으로 세포독성이 없는 것을 확인하였다. 이에 반하여 재조합 거미 실크 단백질의 농도가 500㎍/ml을 초과하는 경우 죽은 세포(빨간색)의 비율이 높았는데, 이는 거미 실크 단백질 자체의 세포독성이 아니고, 고분자량 단백질을 고농도로 녹이기 위해 사용한 유레아 용액(urea solution)으로 인해 세포독성이 발생하는 것으로 확인되었다.Figures 6 and 7 show the results of cytotoxicity experiments on the cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1 and Examples 2 to 5. Referring to Figures 6 and 7, similar to the scaffold of Comparative Example 1 that does not include spider silk protein, it was confirmed that there was no cytotoxicity with a survival rate of 98% or more when the concentration of the recombinant spider silk protein was 1 ㎍/ml (not shown), 10 ㎍/ml to 100 ㎍/ml. In contrast, when the concentration of the recombinant spider silk protein exceeded 500 ㎍/ml, the proportion of dead cells (red) was high. This was confirmed to be due to the urea solution used to dissolve the high-molecular-weight protein at a high concentration, rather than the cytotoxicity of the spider silk protein itself.

2) 세포 부착 실험 (Cell adhesion assay)2) Cell adhesion assay

비교예 1, 실시예 3, 및 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드에 GFP-tag된 293T cell을 일정한 농도로 시딩(seeding)한 후 스캐폴드가 팽창되면서 세포가 잘 부착되는지 또는 균등하게 투과하여 위치(location)되는 지를 confocal microscopy를 사용하여 평가하였다. GFP-tagged 293T cells were seeded at a constant concentration on the cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1, Example 3, and Example 5. Then, as the scaffold expanded, whether the cells attached well or penetrated and were located evenly was evaluated using confocal microscopy.

도 8은 비교예 1, 실시예 3, 및 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드의 세포부착 실험 결과이다. 그 결과, 비교예 1, 실시예 3, 및 실시예 5에서 제조된 스캐폴드 모두에서 세포가 잘 부착되며 고루 퍼져 분포하는 것을 confocal imaging을 통해 확인하였다.Figure 8 shows the results of cell attachment experiments on cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1, Example 3, and Example 5. As a result, it was confirmed through confocal imaging that cells attached well and spread evenly on all scaffolds manufactured in Comparative Example 1, Example 3, and Example 5.

따라서, 재조합 실크 단백질을 포함하는 실시예 3과 실시예 5의 스캐폴드 역시 비교예 1과 마찬가지로 세포의 부착에 효과적인 것을 알 수 있었다. Therefore, it was found that the scaffolds of Examples 3 and 5 containing recombinant silk proteins were also effective in cell attachment, similar to Comparative Example 1.

3) 상처 치유 분석 (Wound healing assay)3) Wound healing assay

성장 인자(growth factor)와 상호작용 및 세포 생장에 미치는 영향을 확인하기 위하여 wound healing assay 및 RT-PCR을 진행하였다.To determine the interaction with growth factors and the effect on cell growth, wound healing assay and RT-PCR were performed.

도 9는 재조합 실크 단백질과 성장 인자(growth factor)의 상호작용 및 세포 생장에 미치는 영향을 확인하기 위하여 wound healing assay를 진행하고 confocal microscopy를 사용하여 확인한 결과이다. Figure 9 shows the results of a wound healing assay performed using confocal microscopy to confirm the interaction between recombinant silk protein and growth factors and their effects on cell growth.

음성대조군(negative control)은 serum free 조건에서 DMEM(Dulbecco's modified Eagle's medium) 배지에서 세포를 배양한 것이고, 양성 대조군(positive control_DMEM+FBS)은 FBS를 포함하는 DMEM 배지에서 세포를 배양한 것이고, GF군(DMEM+growth factor)은 성장인자(growth factor)를 포함하는 DMEM 배지에서 세포를 배양한 것이고, Spider silk+GF군(DMEM+silk protein+GF)은 거미 실크 단백질과 성장인자를 포함하는 DMEM 배지에서 배양한 것이다. 실험에 사용된 성장인자는 TGF-beta, SCF, FGF-alpha, FGF-beta, IGF, VEGF, 및 KGF였다. The negative control group was cultured in DMEM (Dulbecco's modified Eagle's medium) medium under serum-free conditions, the positive control group (positive control_DMEM+FBS) was cultured in DMEM medium containing FBS, the GF group (DMEM+growth factor) was cultured in DMEM medium containing growth factors, and the Spider silk+GF group (DMEM+silk protein+GF) was cultured in DMEM medium containing spider silk protein and growth factors. The growth factors used in the experiment were TGF-beta, SCF, FGF-alpha, FGF-beta, IGF, VEGF, and KGF.

도 9에서 확인되는 바와 같이, 컨플루언트(confluent)하게 키운 세포에 일정한 넓이로 스크래치를 내고 2일 동안의 세포 재생을 확인한 결과, 재조합 거미 실크 단백질과 성장인자를 함께 처리한 Spider silk+GF군에서 일반 성장 배지(growth medium)에서 세포를 배양한 양성 대조군(positive control)과 유사한 정도로 세포가 빨리 재생되는 것을 확인하였다. 따라서, 재조합 실크 단백질은 상처 치유 또는 재생을 촉진하는 것을 알 수 있었다.As shown in Fig. 9, when scratches were made with a certain width on confluently grown cells and cell regeneration was observed for 2 days, it was confirmed that cells in the Spider silk+GF group, which was treated with recombinant spider silk protein and growth factors together, regenerated quickly to a similar degree as the positive control group, which was cultured in a general growth medium. Therefore, it was found that recombinant silk protein promotes wound healing or regeneration.

도 10은 재조합 실크 단백질과 성장 인자(growth factor)의 상호작용 및 세포 생장에 미치는 영향을 확인하기 위하여 RT-PCR을 진행한 결과이다. Figure 10 shows the results of RT-PCR performed to confirm the interaction between recombinant silk protein and growth factors and their effects on cell growth.

음성대조군(negative control_serum free DMEM)은 serum free 조건에서 DMEM 배지에서 세포를 배양한 것이고, GF군(DMEM+growth factor)은 성장인자를 포함하는 DMEM 배지에서 세포를 배양한 것이고, Silk군(silk+DMEM)은 거미 실크 단백질과 DMEM 배지에서 세포를 배양한 것이고, silk_GF군(DMEM+silk protein+GF)은 거미 실크 단백질과 성장인자를 포함하는 DMEM 배지에서 세포를 배양한 것이다. 실험에 사용된 성장인자는 TGF-beta, SCF, FGF-alpha, FGF-beta, IGF, VEGF, KGF였다.The negative control group (negative control_serum free DMEM) was cultured in DMEM medium under serum-free conditions, the GF group (DMEM+growth factor) was cultured in DMEM medium containing growth factors, the Silk group (silk+DMEM) was cultured in DMEM medium with spider silk protein, and the silk_GF group (DMEM+silk protein+GF) was cultured in DMEM medium containing spider silk protein and growth factors. The growth factors used in the experiment were TGF-beta, SCF, FGF-alpha, FGF-beta, IGF, VEGF, and KGF.

도 10에서 확인되는 바와 같이, RT-PCR 진행 결과 재조합 거미 실크 단백질과 성장인자를 모두 처리한 silk+GF군에서 vinculin, NF-kB 등의 발현이 증가하는 것을 확인하였다. 빈쿨린(Vinculin)은 인테그린 등의 세포접착와 액틴 세포 골격의 연결에 관여하는 것으로 알려져 있으며, NF-kB도 세포 생존에 관여하는 것으로 알려져 있다.As confirmed in Fig. 10, the results of RT-PCR confirmed that the expression of vinculin, NF-kB, etc. increased in the silk+GF group treated with both recombinant spider silk protein and growth factors. Vinculin is known to be involved in cell adhesion such as integrin and connection with the actin cytoskeleton, and NF-kB is also known to be involved in cell survival.

도 9 및 도 10의 결과를 통해 재조합 거미 실크 단백질이 세포의 분화 및 생장(proliferation)을 증가시키고 및 포컬 점착(focal adhesion)에 관여하는 단백질의 발현을 증가시키는 것을 확인하였다. The results in Figures 9 and 10 confirmed that the recombinant spider silk protein increases cell differentiation and proliferation and increases the expression of proteins involved in focal adhesion.

4) 골 분화능 평가(Alizarin red S staining)4) Evaluation of osteogenic differentiation potential (Alizarin red S staining)

마지막으로 in vitro에서 골 분화능 향상을 확인하기 위하여, 비교예 1 및 실시예 3, 실시예 5에서 제조된 스캐폴드에 세포를 시딩(seeding)하고 Serum Free Medium(SF)와 골형성 인자인 BMP2(osteogenic factor)를 처리하고 2주 후에 Alizarin reds S staining을 진행하여 calcium deposition을 확인하였다.Finally, to confirm the improvement in osteogenic differentiation in vitro, cells were seeded on the scaffolds manufactured in Comparative Example 1, Examples 3 and 5, and treated with Serum Free Medium (SF) and osteogenic factor BMP2 (osteogenic factor), and after 2 weeks, Alizarin reds S staining was performed to confirm calcium deposition.

도 11은 비교예 1, 실시예 3, 및 실시예 5에서 제조된 크라이오젤 스캐폴드에 대한 Alizarin red S staining 실험 결과이다. 그 결과 100㎍/ml의 거미 실크 단백질이 이 포함된 실시예 3의 스캐폴드에서 빨갛게 뭉친 calcium deposition spot이 다른 그룹에 비하여 많은 것을 확인하였다. 따라서, 재조합 거미 실크 단백질의 농도가 100㎍/ml인 경우 칼슘 증착 레벨이 높아 골분화 유도에 가장 효과적인 것을 확인하였다.Figure 11 shows the results of an Alizarin red S staining experiment on the cryogel scaffolds manufactured in Comparative Example 1, Example 3, and Example 5. As a result, it was confirmed that the scaffold of Example 3, which included 100 μg/ml of spider silk protein, had more red, clustered calcium deposition spots than the other groups. Therefore, it was confirmed that the concentration of recombinant spider silk protein at 100 μg/ml was the most effective in inducing osteogenic differentiation due to the high calcium deposition level.

따라서, 재조합 실크 단백질을 포함하는 실시예 3의 스캐폴드에서 재조합 실크 단백질을 포함하지 않은 비교예 1의 스캐폴드에 비해 골분화능을 촉진하는 것을 알 수 있었다. Therefore, it was found that the scaffold of Example 3 containing recombinant silk protein promoted osteogenic differentiation compared to the scaffold of Comparative Example 1 not containing recombinant silk protein.

이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to embodiments thereof, it will be readily understood by those skilled in the art that various modifications and changes to the present invention can be made without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below.

<110> Medicosbiotech Inc. <120> Composition for bone tissue regeneration comprising recombinant silk protein and porous scaffold comprising the same <130> APP-2021-0287 <150> KR 10-2020-0139279 <151> 2020-10-26 <160> 1 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 35 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> spider silk peptide <400> 1 Ser Gly Arg Gly Gly Leu Gly Gly Gln Gly Ala Gly Met Ala Ala Ala 1 5 10 15 Ala Ala Met Gly Gly Ala Gly Gln Gly Gly Tyr Gly Gly Leu Gly Ser 20 25 30 Gln Gly Thr 35 <110> Medicosbiotech Inc. <120> Composition for bone tissue regeneration comprising recombinant silk protein and porous scaffold comprising the same <130> APP-2021-0287 <150> KR 10-2020-0139279 <151> 2020-10-26 <160> 1 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 35 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> spider silk peptide <400> 1 Ser Gly Arg Gly Gly Leu Gly Gly Gln Gly Ala Gly Met Ala Ala Ala 1 5 10 15 Ala Ala Met Gly Gly Ala Gly Gln Gly Gly Tyr Gly Gly Leu Gly Ser 20 25 30 Gln Gly Thr 35

Claims (11)

재조합 실크 단백질과 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(PEGDA)를 포함하는 골 조직 및 상처 재생용 다공성 크라이오젤 스캐폴드로서,
상기 재조합 실크 단백질은 100㎍/mL 내지 1000㎍/mL의 농도로 포함되며,
상기 다공성 크라이오젤 스캐폴드의 영률은 60 내지 80kPa이고, 평균 기공 크기는 60 내지 150 ㎛인 것인, 골 조직 및 상처 재생용 다공성 크라이오젤 스캐폴드.
A porous cryogel scaffold for bone tissue and wound regeneration comprising recombinant silk protein and polyethylene glycol diacrylate (PEGDA).
The recombinant silk protein is contained at a concentration of 100 μg/mL to 1000 μg/mL,
A porous cryogel scaffold for bone tissue and wound regeneration, wherein the porous cryogel scaffold has a Young's modulus of 60 to 80 kPa and an average pore size of 60 to 150 μm.
제1항에 있어서,
상기 재조합 실크 단백질은 서열번호 1의 아미노산을 가지는 펩타이드가 8 내지 128번 반복되어 있는 것인, 골 조직 및 상처 재생용 다공성 크라이오젤 스캐폴드.
In the first paragraph,
A porous cryogel scaffold for bone tissue and wound regeneration, wherein the recombinant silk protein comprises a peptide having an amino acid sequence of sequence number 1 repeated 8 to 128 times.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(PEGDA)는 5%(w/v) 내지 20%(w/v)의 농도로 포함된 것인, 골 조직 및 상처 재생용 다공성 크라이오젤 스캐폴드.
In the first paragraph,
A porous cryogel scaffold for bone tissue and wound regeneration, wherein the polyethylene glycol diacrylate (PEGDA) is contained at a concentration of 5% (w/v) to 20% (w/v).
삭제delete 삭제delete 제1항의 다공성 크라이오젤 스캐폴드의 제조방법으로,
재조합 실크 단백질 및 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(PEGDA)를 혼합하는 단계;
상기 혼합물을 냉동하는 단계; 및
상기 냉동된 혼합물을 동결 건조하여 기공을 형성하는 단계;
를 포함하는, 골 조직 및 상처 재생용 다공성 크라이오젤 스캐폴드의 제조방법.
A method for manufacturing a porous cryogel scaffold of the first clause,
A step of mixing recombinant silk protein and polyethylene glycol diacrylate (PEGDA);
a step of freezing the mixture; and
A step of forming pores by freeze-drying the above frozen mixture;
A method for manufacturing a porous cryogel scaffold for bone tissue and wound regeneration, comprising:
제8항에 있어서,
상기 냉동 단계는 -50 내지 -10℃에서 10 내지 50 시간 동안 수행되는, 골 조직 및 상처 재생용 다공성 크라이오젤 스캐폴드의 제조방법.
In paragraph 8,
A method for manufacturing a porous cryogel scaffold for bone tissue and wound regeneration, wherein the freezing step is performed at -50 to -10°C for 10 to 50 hours.
삭제delete 삭제delete
KR1020210143632A 2020-10-26 2021-10-26 Composition for bone tissue regeneration comprising recombinant silk protein and porous scaffold comprising the same Active KR102840628B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200139279 2020-10-26
KR20200139279 2020-10-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220056140A KR20220056140A (en) 2022-05-04
KR102840628B1 true KR102840628B1 (en) 2025-08-01

Family

ID=81583752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210143632A Active KR102840628B1 (en) 2020-10-26 2021-10-26 Composition for bone tissue regeneration comprising recombinant silk protein and porous scaffold comprising the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102840628B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN120132054B (en) * 2025-03-27 2025-10-17 西安曼特思生物科技发展有限公司 A method for compounding inorganic minerals and proteins

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011019923A (en) * 2002-06-24 2011-02-03 Tufts Univ Silk biomaterial and method of use thereof
KR101317420B1 (en) * 2010-03-11 2013-10-10 한국과학기술원 High Molecular Weight Recombinant Silk or Silk-like Proteins and Micro or Nano-spider Silk or Silk-like Fibres Manufactured by Using the Same
US20160193384A1 (en) 2013-09-09 2016-07-07 Uab Ferentis Transparent hydrogel and method of making the same from functionalized natural polymers

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101380786B1 (en) 2011-03-11 2014-04-04 포항공과대학교 산학협력단 Recombinant silk protein derived from sea anemone, method for produing the same, and composition for preparing silk fiber comprising the same
KR102001120B1 (en) * 2017-06-29 2019-07-16 서울대학교산학협력단 Complex of nanofiber and hydrogel and a scaffold for tissue regeneration
WO2020197323A1 (en) * 2019-03-28 2020-10-01 연세대학교 산학협력단 Hydrogel structure having microchannel network

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011019923A (en) * 2002-06-24 2011-02-03 Tufts Univ Silk biomaterial and method of use thereof
KR101317420B1 (en) * 2010-03-11 2013-10-10 한국과학기술원 High Molecular Weight Recombinant Silk or Silk-like Proteins and Micro or Nano-spider Silk or Silk-like Fibres Manufactured by Using the Same
US20160193384A1 (en) 2013-09-09 2016-07-07 Uab Ferentis Transparent hydrogel and method of making the same from functionalized natural polymers

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Wattanutchariya, Wassanai et al. "Effect of Hydroxyapatite: Fibroin Ratio on Hydroxyapatite/Fibroin/Chitosan Porous Scaffold Characteristics". Key Engineering Materials(2016), Vol. 705, pp. 315-319*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220056140A (en) 2022-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. In situ bone regeneration enabled by a biodegradable hybrid double-network hydrogel
Jiang et al. Mechanically cartilage-mimicking poly (PCL-PTHF urethane)/collagen nanofibers induce chondrogenesis by blocking NF–kappa B signaling pathway
Raftery et al. Multifunctional biomaterials from the sea: Assessing the effects of chitosan incorporation into collagen scaffolds on mechanical and biological functionality
Bagdadi et al. Poly (3‐hydroxyoctanoate), a promising new material for cardiac tissue engineering
KR101637431B1 (en) Cell-supporting body and bone regeneration material
JP4698596B2 (en) Concentrated aqueous silk fibroin solutions and their use
Schacht et al. Foams made of engineered recombinant spider silk proteins as 3D scaffolds for cell growth
Gupta et al. Meniscal tissue engineering via 3D printed PLA monolith with carbohydrate based self-healing interpenetrating network hydrogel
Pan et al. Fabrication of modified dextran–gelatin in situ forming hydrogel and application in cartilage tissue engineering
Zhao et al. A polylactide/fibrin gel composite scaffold for cartilage tissue engineering: fabrication and an in vitro evaluation
US20160199541A1 (en) Bioelastomers and Applications Thereof
JPWO2014133027A1 (en) Hydrogel
Qiu et al. Preparation of an injectable and photocurable carboxymethyl cellulose/hydroxyapatite composite and its application in cranial regeneration
Tsai et al. RGD-conjugated crosslinked chitosan scaffolds for culture and osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells
Agrawal et al. Enhanced chondrogenic differentiation of human mesenchymal stem cells in silk fibroin/chitosan/glycosaminoglycan scaffolds under dynamic culture condition
Narayan et al. Ectopic vascularized bone formation by human mesenchymal stem cell microtissues in a biocomposite scaffold
Gong et al. Surgical repair of abdominal wall defect with biomimetic nano/microfibrous hybrid scaffold
US10471180B2 (en) Cell structure and method for producing cell structure
Sireesha et al. Biocompatible and biodegradable elastomer/fibrinogen composite electrospun scaffolds for cardiac tissue regeneration
KR102840628B1 (en) Composition for bone tissue regeneration comprising recombinant silk protein and porous scaffold comprising the same
Santos Jr Bioresorbable polymers for tissue engineering
Liu et al. Synthesis of collagen-grafted polyacrylamide hydrogel for biomedical applications
JP2014166217A (en) Collagen fiber inorganic polymer composite and method for producing the same
He et al. Physical-chemical properties and in vitro biocompatibility assessment of spider silk, collagen and polyurethane nanofiber scaffolds for vascular tissue engineering
KR101628677B1 (en) Regenerative tissue mimicking complex comprising extracellular matrix protein and minerals and method for preparing the same

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

T11-X000 Administrative time limit extension requested

St.27 status event code: U-3-3-T10-T11-oth-X000

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

F11 Ip right granted following substantive examination

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-2-4-F10-F11-EXM-PR0701 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

U11 Full renewal or maintenance fee paid

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-2-2-U10-U11-OTH-PR1002 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

Year of fee payment: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

Q13 Ip right document published

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-4-4-Q10-Q13-NAP-PG1601 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

P14 Amendment of ip right document requested

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-5-5-P10-P14-NAP-X000 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

P14-X000 Amendment of ip right document requested

St.27 status event code: A-5-5-P10-P14-nap-X000