The electrospinning process was established as a promising method to fabricate nano and micro-textured scaffolds for tissue engineering applications. A BCP-loaded PCL micro-textured scaffold thus can be a viable option. The biocompatibility as well as the mechanical properties of such scaffold materials should be optimized for this purpose. In this study, a composite scaffold of poly ($\varepsilon$-caprolactone) (PCL)-biphase calcium phosphate (BCP) was successfully fabricated by electrospinning. EDS and XRD data show successful loading of BCP nano particles in the PCL fibers. Morphological characterization of fibers shows that with a higher loaded BCP content the fiber surface was rougher and the diameter was approximately 1 to 7 ${\mu}m$. Tensile modulus and ultimate tensile stress reached their highest values in the PCL- 10 wt% BCP composite. When content of nano ceramic particles was low, they were dispersed in the fibers as reinforcements for the polymer matrix. However, at a high content of ceramic particles, the particles tend to agglomerate and lead to decreasing tensile modulus and ultimate stress of the PCL-BCP composite mats. Therefore, the use of nano BCP content for distribution in fiber polymer using BCP for reinforcement is limited. Tensile strain decreased with increasing content of BCP loading. From in vitro study using MG-63 osteoblast cells and L-929 fibroblast like cells, it was confirmed that electrospun PCL-BCP composite mats were biocompatible and that spreading behavior was good. As BCP content increased, the area of cell spreading on the surface of the mats also increased. Cells showed the best adherence on the surface of composite mats at 50 wt% BCP for both L-929 fibroblast-like cells and MG-63 osteoblast cell. PCL- BCP composites are a promising material for application in bone scaffolds.
This article describes the topical delivery and localization of budesonide through the hairless mouse skin. Two poly(ethylene oxide)-block-poly($\varepsilon$-caprolactone)-block-poly(ethylene oxide) (PEO-PCL-PEO) triblock copolymers (T 222 and T 252) having different CL:EO ratios were added in the preparation of budesonide particles stabilized with poly(vinyl alcohol) (PVA) and Tween 80 under ultrasonication. For comparison, a commercial PEO-PPO-PEO triblock copolymer (F68) was studied under the same condition. To demonstrate the effects of the triblock copolymer, the particle size of budesonide emulsion, entrapment efficiency, and in vitro release were measured and compared. The budesonide particles stabilized by the triblock copolymers had a diameter of ca. 350 nm with entrapment efficiencies of 66-76%. The In vitro release profiles of all samples showed an initial burst followed by sustained release. The skin penetration and permeation of budesonide were analyzed by using a Frantz diffusion cell. T 222 and T 252 exhibited higher total permeation amounts, but lower budesonide penetration amounts, than F68. The results suggest that the partitioning of budesonide in each skin layer can be adjusted in order to avoid skin thinning and negative immune response arising from the penetration of budesonide in blood vessels.
Recombinant human bone morphogenic protein-2 (rhBMP-2), which is known as one of the major local stimuli for osteogenic differentiation, was immobilized on the surface of hyaluronic acid (HA)-modified poly$(\varepsilon-caprolactone)$ (PCL) (HA-PCL) scaffolds to improve the attachment, proliferation, and differentiation of human bone marrow stem cells (hBMSCs) for bone tissue engineering. The rhBMP-2 proteins were directly immobilized onto the HA-modified PCL scaffolds by the chemical grafting the amine groups of proteins to carboxylic acid groups of HA. The amount of covalently bounded rhBMP-2 was measured to 1.6 pg/mg (rhBMP/HA-PCL scaffold) by using a sandwich enzyme-linked immunosorbant assay. The rhBMP-2 immobilized HA-modified-PCL scaffold exhibited the good colonization, by the newly differentiated osteoblasts, with a statistically significant increase of the rhBMP-2 release and alkaline phosphatase activity as compared with the control groups both PCL and HA-PCL scaffolds. We also found enhanced mineralization and elevated osteocalcin detection for the rhBMP-2 immobilized HA-PCL scaffolds, in vitro.
최근 조직 공학 분야에서는 폴리카프로락톤(PCL), 수산화인회석, 삼인산칼슘, 이상인산칼슘(BCP), 지르코니아(Zirconia, $ZrO_2$) 와 같은 합성 생체폴리머와 생체세라믹 등은 다양한 생체 조직 또는 장기를 재생하는데 필요한 대체재로 사용되고 있다. 따라서, 본 연구의 목적은 골 조직 재생을 위한 혼합된 $ZrO_2$/BCP/PCL(ZBP) 인공지지체의 특성을 관찰하기 위함이다. 단선 패터닝 실험의 결과를 토대로 내부연결성 있는 공극을 가지고 $45^{\circ}+135^{\circ}$ 타입과 격자타입의 새로운 복합 공극 패턴을 가지는 혼합된 ZBP 인공지지체는 폴리머 적층시스템에 의해 성공적으로 제작되었다. 뿐만 아니라 기계적 특성에 대한 ZBP 인공지지체의 효과를 분석하였다. 게다가 MG63 세포에 대한 ZBP 인공지지체의 세포 상호작용은 CCK-8 분석을 이용함으로써 평가되었다.
Vascular tissue engineering has been accessed to mimic the natural composition of the blood vessel containing intima, media, and adventitia layers. We fabricated mechanically expanded PLLA/PLCL nanofibers using electrospinning and UTM. The pore size of the meshes was increased the gelatin immobilized AAc-PLLA/PLCL nanofibers ($203.30{\pm}49.62microns$) than PLLA/PLCL nanofibers ($59.99{\pm}8.66microns$) after mechanical expansion. To increase the cell adhesion and proliferation, we introduced carboxyl group, and gelatin was conjugated on them. The properties of the PLLA/PLCL nanofibers were analyzed with SEM, ATR-FTIR, TBO staining, and water contact angle measurement, general cell responses on the PLLA/PLCL nanofibers such as adhesion, proliferation, and infiltration were also investigated using smooth muscle cell (SMC). During the SMC culture, the initial viability of the cells was significantly increased on the gelatin immobilized AAc-PLLA/PLCL nanofibers, and infiltration of the cells was also enhanced on them. Therefore, gelatin immobilized AAc-PLLA/PLCL nanofibers and mechanically expanded meshes may be a good tool for vascular tissue engineering application.
생체 친화적이며 생분해성 고분자 소재인 poly($\varepsilon$-caprolactone)(PCL)을 rapid prototyping(RP) 공정인 바이오플로팅 시스템을 통해 세포 재생용 지지체(scaffold)를 제작하였다. 제작된 PCL 지지체는 DMA(dynamic mechanical analyzer)를 통해 동일한 재료로 제작된 기존 염침출법(salt-leaching)에 의한 지지체보다 월등히 향상된 기계적 강도를 갖고 있음을 확인하였고, 이는 기존 전통적인 세포지지체 제작에서 문제점중의 하나인 기계적인 강도적인 측면을 보완하여, 뼈조직 재생에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 지지체 내부의 구조는 세포의 증식과 이동 및 영양분의 공급이 지속될 수 있도록 전체적으로 연결된 통로로 구성되어 있고, 다양한 세포의 증식이 가능하도록 지지체의 공극 크기와 strand의 굵기 등을 조절할 수 있으며, 이를 이용하여 대체하고자 하는 생체조직의 특성에 맞도록 기계적 강도를 조정할 수 있음을 확인하였다. 제조된 PCL지지체는 연골세포를 통하여 셀 컬쳐링 되었고, 3차원 세포 지지체로서의 충분한 가능성을 보여주었다.
온도감응성 고분자인 폴리 (에틸렌 글리콜)을 기본으로 하는 다이블록 및 트리블록 폴리에스테르 공중합체들은 비독성과 생체적합성 그리고 생분해성 특징 때문에 조직공학 분야 및 주사제형의 약물전달체에서 많은 응용이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 다이블록 공중합체를 이용한 솔-젤 전이 현상을 갖는 고분자를 평균분자량 750 g/mole의 메톡시 폴리 (에틸렌 글리콜)과 카프로락톤을 실온에서 HCl $Et_2O$ 존재 하에서 개환중합을 통하여 합성하였다. 이 공중합체를 이용하여 in vivo상에서 골수간엽줄기세포와 골유도물질인 덱사메타손의 존재 여부에 따라 골분화의 가능성을 조사하였다. 조직을 파라핀으로 고정시켜 슬라이드를 제조한 후 hematoxylin & eosin, 본쿠사 및 오스테오칼신 염색을 통하여 골형성 정도를 확인하였다. 결론적으로 덱사메타손이 함유된 젤이 골형성에 도움을 주지만 젤만으로는 강한 골형성을 유도할 수 없으므로 줄기세포나 다른 골형성 유도재료를 사용하면 우수하게 골형성 효과를 가져올 것이라고 판단되었다.
약물 전달체로서 캬비톨에 의해 개시된 PLGA와 PCL은 락타이드, 글라이콜라이드, 그리고 카프로락톤의 개환 중합에 의해서 합성되었다. 이들 합성고분자를 이용한 이식형 웨이퍼는 합성고분자와 모델 단백질 약물로서 소혈청알부민의 물리적 혼합 후에 성형 압축법에 의해서 간단히 제조되었다. 웨이퍼로부터 알부민의 방출량은 형광측정기를 사용하여 형광 강도에 의해서 측정되었다. 또한 웨이퍼에서 알부민의 방출거동은 콜라겐, 소장점막하조직, 폴리비닐피롤리돈, 그리고 폴리에틸렌글리콜과 같은 첨가제를 통해 조절되었다. PLGA와 PCL로만 준비된 웨이퍼에서의 알부민의 방출은 30일 동안 $10\%$ 미만의 느린 방출거동을 보였다. 그러나 첨가제를 함유한 웨이퍼는 첨가제 함량에 따라서 다양한 서방형의 방출거동을 보였다. 더욱이 콜라겐과 소장점막하조직과 같은 천연재료를 함유한 웨이퍼는 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜과 같은 합성재료를 함유한 웨이퍼보다 0차 방출의 거동을 보였다. 이러한 이식형 웨이퍼로부터 알부민의 방출은 천연재료의 첨가를 통해 쉽게 조절할 수 있음을 확인하였다.
본 연구는 poly(ethylene glycol)-poly(${\varepsilon}$-caprolactone)-poly(ethylene glycol) (PEG-PCL-PEG) 삼중블록 고분자 계면활성제를 이용하여 제조된 우수한 사용감과 선택적인 클렌징 효과를 갖는 수중유(O/W) 에멀젼 타입의 내수성 자외선 차단 제형에 관한 것이다. 수영, 등산 등 다양한 야외 레저 활동이 많아짐에 따라 내수성 자외선 차단제의 수요가 증가하고 있다. 내수성 자외선 차단제는 물이나 땀에 지워지지 않아야하기 때문에 대부분 유중수(W/O) 에멀젼 제형으로 만들어진다. 하지만, W/O 에멀젼 제형은 오일리한 사용감과 클렌징이 어렵다는 단점이 있다. 이에 비해 O/W 에멀젼 제형은 사용감이 우수하고, 클렌징도 용이하지만, 물과의 재유화가 쉽기 때문에 내수성 특성을 갖는 것이 매우 어렵다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 O/W 에멀젼 제형의 HLB 값(~ 10)을 가지면서도 상대적으로 높은 계면장력을 가짐으로써 재유화에 강한 삼중블록 고분자 계면활성제를 도입하였고, 이를 통해 O/W 에멀젼형 지속내수성 자외선 차단제를 개발하였다. 본 연구를 통해 개발된 자외선 차단제는 우수한 사용감과 지속내수성, 그리고 폼 클렌저와의 선택적인 클렌징 효과를 보여준다. 향후 사용감이 다양화된 새로운 O/W 에멀젼형 자외선 차단제 제품 개발에 도움이 될 것으로 기대된다.
본 실험은 액중건조법을 이용해 레몬그라스 오일이 함유된 PCL마이크로캡슐을 제조하였고 교반속도와 PCL, PVA의 농도 변화에 따른 마이크로캡슐의 특성을 조사하였다. PCL마이크로캡슐에 레몬그라스 오일의 함입은 FT-IR 분석에 의해 $1600cm^{-1}$과 $2900cm^{-1}$에서 특정 피크를 측정하였다. 마이크로캡슐의 크기와 형태는 광학현미경과 편광현미경을 이용하여 관찰하였고 마이크로캡슐의 평균 입자크기가 교반속도가 증가함에 따라 작아지는 것을 확인할 수 있었다. 교반속도(1500 rpm), PCL (1 wt%)과 PVA (1 wt%)의 농도로 제조하였을 때 가장 작은 입자가 형성됨을 확인하였고 PCL의 농도가 1.5 wt%일 때 레몬그라스의 포집효율이 77.5%이었고 PVA의 농도가 2 wt%일 때 포집효율이 69.8%이었다. UV-Vis 흡광광도법으로 방출 거동과 항산화 활성을 관찰하였다. 교반속도가 느리고 PCL의 농도가 0.5 wt%, PVA의 농도가 2.0 wt%일 때 방출속도가 빠르다는 것을 확인하였다. 항산화 활성은 방출거동과 유사한 특성을 보이는 것을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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