Studies on the Charaterizations and Applications of Functional Nanofibers on the Regenerative Medicine

Abstract

본 논문은 조직공학과 재생의학을 기반으로한 기능성 나노 섬유 지지체 개발에 관한 연구이다. 조직공학과 재생의학의 개념은 새로운 기관이나 장기의 개발에 의한 손상된 신체의 회복이다. 본 논문은 총 6장으로 구성된다. 2장에서는 인공 피부 재생재료를 위한 생체모사용 젤라틴과 폴리락타이드-카프로락톤 나노섬유 지지체의 제작 및 특성에 관한 연구을 진행하였다. 지지체의 특성은 높은 공극율과 다공성 나노 섬유 구조와 낮은 변형과 높은 회복율을 갖는 탄성체는 피부 세포의 생체적합성이 우수 하였다. 3장에서는 인공 뼈 재생재료를 위한 생체모사용 하이드록시아파타이트와 폴리락타이드 나노섬유 지지체의 제작 및 특성에 관한 연구을 진행하였다. 골 세포적합성이 우수한 세포외기질 형태의 나노구조와 기계적 물성이 우수한 가진 나노섬유 지지체는 뼈세포의 접착과 증식에 효과가 있었다. 4과 5장에서는 전기전도성 폴리아닐린과 폴리락타이드-카프로락톤 나노섬유 지지체의 제작 및 특성에 대한 다양한 세포의 상호작용에 관한 연구을 진행하였다. 정상 세포외기질 구조와 전기전도성 및 기계적인 물성이 우수한 나노 섬유는 세포에 기계적 및 전기적 자극을 부여 할수 있는 지지체로써의 유용성을 확인하였다. 6장에서는 조직공학과 방사선 조사법을 바탕으로한 온도 감응성 폴리나이팜이 그라프트된 폴리락타이드-카프로락톤 나노섬유 약물전달체 제작 및 특성과 약물 방출 거동에 관한 연구를 수행하였다. 본 논문에서 제시한 기능성 나노 섬유 지지체는 생명공학 분야 중 조직공학용 및 약물 전달용 재료로써 이용할 수 있는 잠재력을 보여주었다. 전기방사법은 현재 조직공학용 지지체의 제작할 수 있는 모든 기술을 뛰어 넘는 다양성과 독특한 나노구조를 제공할 수 있을거라 예상한다.; The thesis is related with the development of functional nanofibrous scaffolds based on the tissue engineering and regenerative medicine. The tissue engineering and regenerative medicine are the concept of repair the damaged body by developing new tissues and organs. This dissertation consists of six chapters. Chapter 2 concerns preparation and characterization of biomimetic Gelatin/poly(L-lactide-co-ε-caprolactone) nanofiber scaffolds for tissue engineered skin. The morphology and mechanical properties of the scaffolds showed that the nano-scaled structure were successfully formed with high pore volume and interconnective pores, demonstrating great elasticity with a high recovery rate and low deformation. Chapter 3 concerns preparation and characterization of biomimetic and poly(lactic acid)/hydroxyapatite nanofiber scaffolds for tissue engineering. The nanofiber scaffolds combining the advantages of mechanical strength and the nanometer scale of ECM hold a great promise as a temporary substrate for osteoblast culture in guided regeneration of bone tissue. Chapter 4 and 5 concerns the preparation and characterization of electroactive and elastic polyaniline/poly(L-lactide-co-ε-caprolactone) nanofiber scaffolds for the control of cell adhesion. The nanofiber scaffolds combining the advantages of mechanical strength, electrical conductivity, and the nanometer-scaled features of native ECM may hold a great promise as an electrically conductive scaffold for many tissue engineering applications under mechano-electrically stimulated microenvironment. Chapter 6 concerns the preparation and characterization of temperature-sensitive PNIPAAm-g-poly(L-lactide-co-ε-caprolactone) nanofibers using gamma-irradiation for tissue engineering and drug delivery. The temperature-sensitive nanofibers, due to their simple fabrication method combined with the surface grafting technique and effective controlled swelling behavior in response to physiological temperature changes, can be used for drug delivery carriers. Functional nanofibrous scaffolds showed great promise and potential for many biomedical applications, such as tissue engineering and drug delivery. The electrospinning technology can indeed offer the versatility and unique nanostructure features beyond most existing technologies.