Core-shell 구조를 갖는 PLGA 마이크로 섬유형 지지체를 이용한 성장인자 방출 조절에 관한 연구
Controlled relelase of growth factors from core-shell structured PLGA microfibrous scaffolds for tissue engineering
- 주제(키워드) Core-shell structure , Growth factor delivery , Controlled release , PLGA scaffold , Tissue engineering , Electrospinning
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 박기동 교수님
- 발행년도 2010
- 학위수여년월 2010. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 분자과학기술학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000010311
- 본문언어 영어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
Recently, a spinneret composed of two coaxial capillaries was developed for simultaneously electrospinning two different polymer solutions into core-shell structured fibers. This coaxial electrospinning technique has potential for incorporating bioactive molecules such as growth factors, as well as producing highly porous and fibrous scaffolds. In this study, coaxial electrospinning technique was introduced to fabricate core-shell structured microfibers (CSMs) encapsulating basic fibroblast growth factor (bFGF), composed of outer poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) and inner hyaluronic acid (HA) layers for tissue engineering. The PLGA and HA solutions were delivered to the outer and inner coaxial needle, respectively to fabricate CSMs by coaxial electrospinning. Morphology of the CSMs was observed by SEM and TEM. The diameter of CSMs could be controlled by the variation of the core flow rate. In addition, protein distribution of the inner core was observed by CLSM using FITC-BSA. CLSM images showed that the fibers emitted green light, suggesting the distribution of the BSA molecules along the core region of fibers homogeneously. TEM images were also applied to obtain further evidence that bFGF were indeed encapsulated within the shell material. In vitro degradation and bFGF release study were performed for 28 days. In the result of the bFGF release study, the growth factor was released for 24 hrs from CSMs in a steady manner and the release rate was controlled by the thickness of the outer shell. The degradation morphology of the electrospun scaffolds was observed by SEM. Due to the loss of the core contents, apparent collapse was observed on most CSMs. Obtained results demonstrated that the CSMs may be a promising scaffold releasing growth factors in controlled manner for tissue engineering.
more초록/요약
최근 두 개의 coaxial 세관으로 구성된 방사는 두 가지 다른 고분자 용액을 이용해 core-shell 구조의 섬유를 만들기 위한 전기방사기술로 발전 되어왔다. 이러한 coaxial 전기방사 기술은 다공성과 섬유모양을 갖는 지지체를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 성장인자와 같은 생체활성물질을 활성유지 및 높은 효율로 함유시키는 기술로써 큰 잠재성을 갖는다. 본 연구에서는 앞서 소개된 coaxial 전기방사 기술을 이용하여 바깥부분은 PLGA, 안쪽 부분은 히알루론산으로 구성되고, 성장인자인 bFGF을 함유한 core-shell 구조의 마이크로 섬유를 제조 하였고, 그 형태 및 구조를 분석하고 분해거동 및 방출속도를 평가하였다. Coaxial 전기방사를 이용하여 core-shell 구조의 마이크로 섬유를 만들기 위해 PLGA와 히알루론산 용액을 각각 바깥쪽, 안쪽 주사바늘로 공급하였다. 전자주사현미경과 투과전자현미경을 이용하여 제조된 core-shell 구조를 갖는 마이크로 섬유의 표면과 구조를 관찰하였다. 전자주사현미경을 통해 마이크로 섬유의 지름은 안쪽 주사의 속도에 의해 조절이 가능함을 확인하였다. 또한 FITC가 붙은 BSA단백질을 core 물질로 사용하여 core-shell 구조의 마이크로 섬유를 제조하였고, 섬유 안쪽에 단백질 분포를 형광 이미지로 확인하기 위해 공초점 레이저 현미경을 사용하였다. 공초점 레이저 현미경 이미지를 통해 섬유 안쪽에 녹색 빛을 띠는 것을 확인하였고, 이를 통해 BSA 단백질이 섬유 안쪽 부분을 따라 고르게 분포 된 것을 확인하였다. 투과전자현미경 이미지 역시 core물질이 PLGA 섬유안쪽으로 잘 함유된 것을 증명해준다. 체내 분해 그리고 성장인자 방출 거동 평가는 28일 동안 진행되었고, 그 결과 bFGF는 24시간 동안 방출되었고 방출 속도는 바깥 섬유의 두께에 따라 조절이 가능하였다. 분해 형태는 주사 전자 현미경을 통해 관찰하였고, 그 결과 core 물질이 시간이 지나감에 따라 빠져나가고, 그 구조가 붕괴되는 것을 확인하였다. 위의 결과로부터 core-shell 구조의 마이크로 섬유는 성장인자 방출조절이 가능한 조직공학용 지지체로써 기능 할 것으로 기대한다.
more목차
Ⅰ. INTRODUCTION 1
A. Tissue engineering 1
B. Biomaterials applied to tissue engineering 4
1. Ideal biomaterial characteristics 5
2. Pores and permeation in biomaterials 6
3. Biodegradability 6
4. Material stiffness 7
C. Biodegradable polymers for tissue engineering 8
1. Poly(lactic-co-glycolic acid) [Synthetic polymer] 11
2. Hyaluronic acid [Natural polymer] 14
D. Growth factor delivery in tissue engineering 18
E. Preparation of porous three-dimensional scaffolds 21
F. Electrospinning 22
G. Objectives 28
Ⅱ. EXPERIMENTAL PARTS 30
A. Materials 30
B. Fabrication of core-shell structured microfibrous scaffolds 30
C. Characterizations of core-shell structured microfibrous scaffolds 34
1. Surface morphology 34
2. Core-shell structure 34
D. In vitro protein release tests 34
1. In vitro BSA release test 34
2. In vitro bFGF release teat 35
E. In vitro degradation test 37
Ⅲ. RESULTS AND DISCUSSIONS 38
A. Fabrication of core-shell structured microfibrous scaffolds 38
B. Characterizations of core-shell structured microfibrous scaffolds 40
1. Morphology of core-shell structured microfibrous scaffolds 40
2. Conformation of core-shell structure 43
C. In vitro protein release tests 46
1. In vitro BSA release behavior 46
2. In vitro bFGF release behavior 46
D. In vitro degradation test 49
Ⅳ. CONCLUSIONS 51
Ⅴ. REFERENCES 52
