Tissue engineering involves extensive integration of engineering techniques to recover functionality of the dysfunctional or damaged tissues. More conveniently, cell therapy has been widely used where cell aggregates, including 3D cell spheroids, were injected right into the impaired tissues. However, the direct transplantation of the cell spheroids suffers two critical drawbacks, namely the loss and the long-term viability. We hypothesized that both of these issues would be resolved by enveloping the spheroids in a meshed network of vascularization-inducing scaffolds. The PCL-based scaffolds were first fabricated using electrospinning whose structural characteristics were analyzed by SEM. Endothelial cells were then seeded on the scaffolds and cultured for 2-4 days to induce the formation of an engineered vasculature where the phase separation technique was used to modify the surface topology of the fibers for better adhesion of the cells. To test the feasibility of the engineered vasculature as functional seeds to be interconnected to the pre-existing vasculature in vivo, we developed an in vitro tissue model made of Matrigel with pre-formed vessel network, on which the engineered vasculature was patched. After 48 hours, the interconnections between the vasculatures from the tissue-mimic and the PCL-scaffold were verified using immunofluorescence imaging. In this research, we suggest a new strategy for vascularization in an engineered tissue to help the sustained viability of the implanted tissue or tissue constructs.
조직 공학은 기능이 저하된 조직과 이식된 조직의 기능성을 확보하기 위한 공학적 기술의 집약이다. 이를 위한 효과적인 방법으로, 기능성 세포 군집을 체내에 직접 주입하는 세포 요법이 널리 사용되고 있다. 특히 3차원 세포 타원체는 기능 저하 조직의 회복을 이루는 데 유용하다. 그러나 3차원 세포 타원체가 이식되었을 경우, 제자리에 머무르지 못하고 사라지거나 장기간 생존하지 못하는 문제가 발생한다. 혈관화는 이식된 조직의 장기간 생존과 직접적으로 연관되어 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 세포 군집을 감싸면서 세포 군집의 장기간 생존에 필수적인 미세혈관을 유도하기 위한 스캐폴드를 개발, 검증하였다. 생체 친화 고분자 중합체를 이용, 전기 방사를 통하여 스캐폴드를 제작하고 SEM을 통해 구조적 특성을 확인하였다. 혈관내피세포를 스캐폴드에 2-4일간 배양하여 가공 미세혈관계를 제작하였다. 상분리 현상을 이용해 섬유의 표면 토폴로지를 변화시켜 세포 부착 및 혈관 형성이 촉진됨을 확인하였다. 가공 혈관계가 체내 혈관계와의 연결을 유도하는 근원으로써 유용성을 확인하기 위해, 마트리젤을 이용하여 혈관이 존재하는 체외 조직 모델을 제작하고 그 위에 가공 혈관계를 부착하였다. 48시간 후 면역형광염색을 통해 조직 모사 혈관계와 가공 혈관계 사이의 연결을 확인하였다. 본 연구를 통해 이식된 조직, 혹은 조직 구조의 지속적인 생존을 돕는 혈관화에 대한 새로운 방향을 제시하고자 한다.
