KR102668218B1 - An injectable hydrogels with antibacterial efficiency as wound dressing for improved cutaneous wound healing - Google Patents
An injectable hydrogels with antibacterial efficiency as wound dressing for improved cutaneous wound healing Download PDFInfo
- Publication number
- KR102668218B1 KR102668218B1 KR1020210178841A KR20210178841A KR102668218B1 KR 102668218 B1 KR102668218 B1 KR 102668218B1 KR 1020210178841 A KR1020210178841 A KR 1020210178841A KR 20210178841 A KR20210178841 A KR 20210178841A KR 102668218 B1 KR102668218 B1 KR 102668218B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- hydrogel
- scaffold
- developed
- cmcs
- scaffolds
- Prior art date
Links
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 title claims abstract description 192
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 230000029663 wound healing Effects 0.000 title abstract description 32
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 title description 19
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 title description 19
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229920001046 Nanocellulose Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 244000063299 Bacillus subtilis Species 0.000 claims description 4
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 19
- 230000036560 skin regeneration Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 37
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 37
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 28
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 22
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 21
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 17
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 17
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 16
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 16
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 13
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 13
- 210000004927 skin cell Anatomy 0.000 description 13
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 12
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 10
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 10
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 10
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 10
- 239000012890 simulated body fluid Substances 0.000 description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 102000016359 Fibronectins Human genes 0.000 description 9
- 108010067306 Fibronectins Proteins 0.000 description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 9
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 8
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 8
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 8
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 8
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 8
- 102000010834 Extracellular Matrix Proteins Human genes 0.000 description 7
- 108010037362 Extracellular Matrix Proteins Proteins 0.000 description 7
- 206010072170 Skin wound Diseases 0.000 description 7
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 7
- 230000003833 cell viability Effects 0.000 description 7
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 7
- 210000002744 extracellular matrix Anatomy 0.000 description 7
- 210000002510 keratinocyte Anatomy 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 206010063560 Excessive granulation tissue Diseases 0.000 description 6
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 6
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 6
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 6
- 210000001126 granulation tissue Anatomy 0.000 description 6
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 238000001157 Fourier transform infrared spectrum Methods 0.000 description 5
- 108010076876 Keratins Proteins 0.000 description 5
- 102000011782 Keratins Human genes 0.000 description 5
- 102000037602 Platelet Endothelial Cell Adhesion Molecule-1 Human genes 0.000 description 5
- 108010069381 Platelet Endothelial Cell Adhesion Molecule-1 Proteins 0.000 description 5
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 5
- 230000024245 cell differentiation Effects 0.000 description 5
- 238000003501 co-culture Methods 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 5
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 5
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 5
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 5
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 5
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 5
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 4
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 4
- WZUVPPKBWHMQCE-UHFFFAOYSA-N Haematoxylin Chemical compound C12=CC(O)=C(O)C=C2CC2(O)C1C1=CC=C(O)C(O)=C1OC2 WZUVPPKBWHMQCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 4
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 4
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 102000005789 Vascular Endothelial Growth Factors Human genes 0.000 description 4
- 108010019530 Vascular Endothelial Growth Factors Proteins 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 230000033115 angiogenesis Effects 0.000 description 4
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 4
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 4
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- JUJBNYBVVQSIOU-UHFFFAOYSA-M sodium;4-[2-(4-iodophenyl)-3-(4-nitrophenyl)tetrazol-2-ium-5-yl]benzene-1,3-disulfonate Chemical compound [Na+].C1=CC([N+](=O)[O-])=CC=C1N1[N+](C=2C=CC(I)=CC=2)=NC(C=2C(=CC(=CC=2)S([O-])(=O)=O)S([O-])(=O)=O)=N1 JUJBNYBVVQSIOU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 description 4
- FWBHETKCLVMNFS-UHFFFAOYSA-N 4',6-Diamino-2-phenylindol Chemical compound C1=CC(C(=N)N)=CC=C1C1=CC2=CC=C(C(N)=N)C=C2N1 FWBHETKCLVMNFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 3
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 3
- 238000011529 RT qPCR Methods 0.000 description 3
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 3
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 3
- 230000012292 cell migration Effects 0.000 description 3
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 210000002950 fibroblast Anatomy 0.000 description 3
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 3
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 3
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 3
- 238000003753 real-time PCR Methods 0.000 description 3
- 238000007920 subcutaneous administration Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 3
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 3
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101000614439 Homo sapiens Keratin, type I cytoskeletal 15 Proteins 0.000 description 2
- 101001046960 Homo sapiens Keratin, type II cytoskeletal 1 Proteins 0.000 description 2
- 101001056473 Homo sapiens Keratin, type II cytoskeletal 5 Proteins 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102100040443 Keratin, type I cytoskeletal 15 Human genes 0.000 description 2
- 102100022905 Keratin, type II cytoskeletal 1 Human genes 0.000 description 2
- 102100025756 Keratin, type II cytoskeletal 5 Human genes 0.000 description 2
- KPKZJLCSROULON-QKGLWVMZSA-N Phalloidin Chemical compound N1C(=O)[C@@H]([C@@H](O)C)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](C[C@@](C)(O)CO)NC(=O)[C@H](C2)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@@H]3C[C@H](O)CN3C(=O)[C@@H]1CSC1=C2C2=CC=CC=C2N1 KPKZJLCSROULON-QKGLWVMZSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102100024616 Platelet endothelial cell adhesion molecule Human genes 0.000 description 2
- 238000002123 RNA extraction Methods 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 2
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 2
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000002057 carboxymethyl group Chemical group [H]OC(=O)C([H])([H])[*] 0.000 description 2
- 230000021164 cell adhesion Effects 0.000 description 2
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 229960001484 edetic acid Drugs 0.000 description 2
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 2
- YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N eosin Chemical compound [Na+].OC(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=C(Br)C(=O)C(Br)=C2OC2=C(Br)C(O)=C(Br)C=C21 YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000002615 epidermis Anatomy 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 102000006602 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase Human genes 0.000 description 2
- 108020004445 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase Proteins 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 239000012120 mounting media Substances 0.000 description 2
- VMGAPWLDMVPYIA-HIDZBRGKSA-N n'-amino-n-iminomethanimidamide Chemical compound N\N=C\N=N VMGAPWLDMVPYIA-HIDZBRGKSA-N 0.000 description 2
- 231100000957 no side effect Toxicity 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 238000000424 optical density measurement Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 2
- DHRLEVQXOMLTIM-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;trioxomolybdenum Chemical compound O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.OP(O)(O)=O DHRLEVQXOMLTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001606 poly(lactic acid-co-glycolic acid) Polymers 0.000 description 2
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 2
- 230000005588 protonation Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- BOLDJAUMGUJJKM-LSDHHAIUSA-N renifolin D Natural products CC(=C)[C@@H]1Cc2c(O)c(O)ccc2[C@H]1CC(=O)c3ccc(O)cc3O BOLDJAUMGUJJKM-LSDHHAIUSA-N 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- UKLNMMHNWFDKNT-UHFFFAOYSA-M sodium chlorite Chemical compound [Na+].[O-]Cl=O UKLNMMHNWFDKNT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229960002218 sodium chlorite Drugs 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 2
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 1
- AHDTWNADEZOUFU-UHFFFAOYSA-N 2-phenyl-1h-indole-4,6-diamine;dihydrochloride Chemical compound Cl.Cl.N1C2=CC(N)=CC(N)=C2C=C1C1=CC=CC=C1 AHDTWNADEZOUFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000007469 Actins Human genes 0.000 description 1
- 108010085238 Actins Proteins 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 239000006144 Dulbecco’s modified Eagle's medium Substances 0.000 description 1
- 108700039887 Essential Genes Proteins 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 102000003886 Glycoproteins Human genes 0.000 description 1
- 108090000288 Glycoproteins Proteins 0.000 description 1
- 229920002683 Glycosaminoglycan Polymers 0.000 description 1
- 241000708754 Hauffenia media Species 0.000 description 1
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 1
- 101000975474 Homo sapiens Keratin, type I cytoskeletal 10 Proteins 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 102100034343 Integrase Human genes 0.000 description 1
- 102100023970 Keratin, type I cytoskeletal 10 Human genes 0.000 description 1
- 206010067482 No adverse event Diseases 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical group [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150044441 PECAM1 gene Proteins 0.000 description 1
- 102000035195 Peptidases Human genes 0.000 description 1
- 108010009711 Phalloidine Proteins 0.000 description 1
- 102000016611 Proteoglycans Human genes 0.000 description 1
- 108010067787 Proteoglycans Proteins 0.000 description 1
- 108010092799 RNA-directed DNA polymerase Proteins 0.000 description 1
- 101710172711 Structural protein Proteins 0.000 description 1
- 238000003302 UV-light treatment Methods 0.000 description 1
- 208000025865 Ulcer Diseases 0.000 description 1
- 241000251539 Vertebrata <Metazoa> Species 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000002491 angiogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 1
- 238000000089 atomic force micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000005313 bioactive glass Substances 0.000 description 1
- 239000003462 bioceramic Substances 0.000 description 1
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 230000021523 carboxylation Effects 0.000 description 1
- 238000006473 carboxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000003915 cell function Effects 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- FOCAUTSVDIKZOP-UHFFFAOYSA-N chloroacetic acid Chemical compound OC(=O)CCl FOCAUTSVDIKZOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002299 complementary DNA Substances 0.000 description 1
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 1
- 230000003436 cytoskeletal effect Effects 0.000 description 1
- 210000004292 cytoskeleton Anatomy 0.000 description 1
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 1
- 230000034994 death Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000005595 deprotonation Effects 0.000 description 1
- 238000010537 deprotonation reaction Methods 0.000 description 1
- 210000004207 dermis Anatomy 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000011263 electroactive material Substances 0.000 description 1
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 230000013020 embryo development Effects 0.000 description 1
- 210000002889 endothelial cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000000724 energy-dispersive X-ray spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002073 fluorescence micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 210000003780 hair follicle Anatomy 0.000 description 1
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 1
- 230000023597 hemostasis Effects 0.000 description 1
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 description 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 1
- 230000005847 immunogenicity Effects 0.000 description 1
- 238000000099 in vitro assay Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 230000028709 inflammatory response Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000013028 medium composition Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229940126619 mouse monoclonal antibody Drugs 0.000 description 1
- 239000013642 negative control Substances 0.000 description 1
- 231100001083 no cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 229920002113 octoxynol Polymers 0.000 description 1
- 238000001543 one-way ANOVA Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 230000000144 pharmacologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004962 physiological condition Effects 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- -1 poly(caprolactone) Polymers 0.000 description 1
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 1
- 239000013641 positive control Substances 0.000 description 1
- 230000003334 potential effect Effects 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000007634 remodeling Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000037204 skin physiology Effects 0.000 description 1
- 230000007928 solubilization Effects 0.000 description 1
- 238000005063 solubilization Methods 0.000 description 1
- 238000000807 solvent casting Methods 0.000 description 1
- 238000012306 spectroscopic technique Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N triton Chemical compound [3H+] GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N 0.000 description 1
- 231100000397 ulcer Toxicity 0.000 description 1
- 210000003606 umbilical vein Anatomy 0.000 description 1
- 230000007998 vessel formation Effects 0.000 description 1
- 230000037314 wound repair Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
- A61L26/0061—Use of materials characterised by their function or physical properties
- A61L26/008—Hydrogels or hydrocolloids
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
- A61L26/0009—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form containing macromolecular materials
- A61L26/0023—Polysaccharides
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
- A61L26/0061—Use of materials characterised by their function or physical properties
- A61L26/0066—Medicaments; Biocides
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/20—Polysaccharides
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/52—Hydrogels or hydrocolloids
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
- A61L2400/06—Flowable or injectable implant compositions
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/34—Materials or treatment for tissue regeneration for soft tissue reconstruction
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
본 발명은 카로복실메틸키토산 매트릭스에 구형 나노셀룰로오스를 첨가하여 제조된 하이드로겔, 그 하이드로겔의 항균, 피부 재생 및 상처 치유에 대한 용도 및 물에 카로복실메틸키토산을 5%(w/w) 녹여서 카로복실메틸키토산 매트릭스를 제조하고, 구형 나노셀룰로오스를 상기 카로복실메틸키토산 매트릭스에 1 내지 4% (w/w) 첨가하는 단계를 포함하는 하이드로겔 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a hydrogel manufactured by adding spherical nanocellulose to a carboxylmethylchitosan matrix, the use of the hydrogel for antibacterial, skin regeneration and wound healing, and a hydrogel prepared by dissolving 5% (w/w) of carboxylmethylchitosan in water. It relates to a hydrogel method comprising preparing a caroboxylmethylchitosan matrix and adding 1 to 4% (w/w) of spherical nanocellulose to the caroboxylmethylchitosan matrix.
Description
본 발명은 항균 및 상처 치료용 주사가능한 하이드로겔 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피부 상처 치유 개선을 위한 상처 드레싱으로 항균 효율이 우수한 소나무 유래 구형 나노셀룰로오스 기반 전도성 주사가능한 하이드로겔에 관한 것이다.The present invention relates to an injectable hydrogel for antibacterial and wound treatment and a method for manufacturing the same, and more specifically, to a conductive injectable hydrogel based on spherical nanocellulose derived from pine trees with excellent antibacterial efficiency as a wound dressing for improving skin wound healing. will be.
피부는 척추동물의 가장 큰 기관으로 신체와 주변 환경 사이의 가장 바깥쪽 장벽 역할을 한다. 그것은 0.5- 4 mm의 일반적인 두께표피층, 진피층, 피하층으로 구성되며, 화학적 및 기계적 요인을 포함하여 다양한 측면에서 신체 손상을 예방하는 데 중요한 역할을 한다. 화상, 찰과상, 궤양 및 병변으로 인한 피부의 구조적 완전성의 상실은 상처를 유발한다. 제한된 기증자 출처와 기증자 조직의 항원성으로 인해 피부 이식을 통해 완전한 피부 회복을 달성하기 어렵다. Skin is the largest organ in vertebrates and serves as the outermost barrier between the body and the surrounding environment. It consists of the epidermis, dermis and subcutaneous layers with a typical thickness of 0.5-4 mm and plays an important role in preventing damage to the body from various aspects, including chemical and mechanical factors. Loss of the structural integrity of the skin due to burns, abrasions, ulcers, and lesions causes wounds. It is difficult to achieve complete skin restoration through skin grafting due to limited donor sources and the antigenicity of donor tissues.
피부 회복을 개선하기 위해 다양한 약리학적, 물리적, 식물치료적 접근이 사용되었다. 조직 공학 접근법은 손상된 조직의 복구 및 재생을 위해 상당한 관심을 받아왔으며, 여기서 구조는 세포외 기질(ECM)의 고유 환경을 모방하도록 개발되었다. 개발된 구조는 세포 성장, 분화, 접착 및 이동을 개선하기 위해 생체 적합성, 생분해성 및 적절하게 다공성이어야 한다. 전기방사, 용제 주조, 가스 발포, 용융 용융, 동결 건조 및 3D 인쇄 접근 방식이 다양한 응용 분야를 위한 다공성 지지체를 제작하는 데 적용되었다. 알지네이트, 키토산, 젤라틴, 콜라겐, 폴리(카프로락톤), 폴리(락트산),및 폴리(락트산-코-글리콜산)은 우수한 물리화학적 특성으로 인해 조직 공학 응용 분야에서 널리 연구되었다.A variety of pharmacological, physical and phytotherapeutic approaches have been used to improve skin recovery. Tissue engineering approaches have received considerable attention for the repair and regeneration of damaged tissues, where constructs have been developed to mimic the native environment of the extracellular matrix (ECM). The developed structures must be biocompatible, biodegradable and appropriately porous to improve cell growth, differentiation, adhesion and migration. Electrospinning, solvent casting, gas foaming, melt melting, freeze-drying, and 3D printing approaches have been applied to fabricate porous scaffolds for a variety of applications. Alginate, chitosan, gelatin, collagen, poly(caprolactone), poly(lactic acid), and poly(lactic acid-co-glycolic acid) have been widely studied in tissue engineering applications due to their excellent physicochemical properties.
피부는 전기에 민감하고 피부 조직 구성 요소에 따라 2.6 - 1×10-4 mS의 전기 전도도를 갖는다는 것은 잘 알려져 있다. 따라서 전도성과 접착 가능성이 유사한 전기 활성 물질은 빠른 상처 치유를 촉진할 것으로 예상된다. 접착력은 다른 기질을 사용하지 않고 이식된 재료와 결손 조직을 폐쇄적으로 접촉시킬 수 있는 특성을 가지고 있다.It is well known that the skin is sensitive to electricity and has an electrical conductivity of 2.6 - 1×10 -4 mS depending on the skin tissue composition. Therefore, electroactive materials with similar conductivity and adhesive potential are expected to promote rapid wound healing. Adhesion has the characteristic of allowing closed contact between the implanted material and the defective tissue without using any other substrate.
하이드로겔은 다량의 물을 함유하는 고분자 구조체로 창상 피복 드레싱제, 바이오스캐폴드와 같은 의료 용도뿐 아니라 아이스팩 등과 같은 보냉제 용도에도 활용되고 있다.Hydrogel is a polymer structure containing a large amount of water and is used not only for medical purposes such as wound dressings and bioscaffolds, but also for refrigerant purposes such as ice packs.
[선행 특허 문헌][Prior patent literature]
대한민국 특허공개번호 제10-2021-0147652호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2021-0147652
본 발명은 상기의 필요성에 의하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 항균 및 상처 치료용 주사가능한 하이드로겔을 제공하는 것이다. The present invention was created in response to the above-mentioned need, and the purpose of the present invention is to provide an injectable hydrogel for antibacterial and wound treatment.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 카로복실메틸키토산 매트릭스에 구형 나노셀룰로오스를 첨가하여 제조된 하이드로겔을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a hydrogel prepared by adding spherical nanocellulose to a caroboxymethylchitosan matrix.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 카로복실메틸키토산 매트릭스는 물에 카로복실메틸키토산을 5%(w/w) 녹여서 제조되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In one embodiment of the present invention, the caroboxyl methyl chitosan matrix is preferably prepared by dissolving 5% (w/w) caroboxyl methyl chitosan in water, but is not limited thereto.
본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 하이드로겔은 구형 나노셀룰로오스를 상기 카로복실메틸키토산 매트릭스에 1 내지 4% (w/w) 첨가하여 제조되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In another embodiment of the present invention, the hydrogel is preferably manufactured by adding 1 to 4% (w/w) of spherical nanocellulose to the caroboxylmethylchitosan matrix, but is not limited thereto.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 하이드로겔은 구형 나노셀룰로오스를 상기 카로복실메틸키토산 매트릭스에 1% (w/w) 첨가하여 제조되는 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In a preferred embodiment of the present invention, the hydrogel is more preferably manufactured by adding 1% (w/w) of spherical nanocellulose to the caroboxylmethylchitosan matrix, but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 구형 나노셀룰로오스는 소나무 분말로부터 유래한 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In one embodiment of the present invention, the spherical nanocellulose is preferably derived from pine powder, but is not limited thereto.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 하이드로겔은 11.84, 내지 18.32 kPa 범위의 접착력을 가지는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In one embodiment of the present invention, the hydrogel preferably has an adhesive strength in the range of 11.84 to 18.32 kPa, but is not limited thereto.
본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 하이드로겔은 피브로넥틴 및 콜라겐 1A 유전자 발현을 증가시키는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In another embodiment of the present invention, the hydrogel preferably increases fibronectin and collagen 1A gene expression, but is not limited thereto.
또 본 발명은 상기 본 발명의 하이드로겔을 유효성분으로 포함하는 항균용 조성물을 제공한다.The present invention also provides an antibacterial composition containing the hydrogel of the present invention as an active ingredient.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 조성물은 고초균(Bacillus subtilis)에 대한 항균 활성을 가지는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In one embodiment of the present invention, the composition preferably has antibacterial activity against Bacillus subtilis, but is not limited thereto.
또한 본 발명은 상기 본 발명의 하이드로겔을 유효성분으로 포함하는 피부 재생용 조성물을 제공한다.Additionally, the present invention provides a composition for skin regeneration comprising the hydrogel of the present invention as an active ingredient.
또한 본 발명은 상기 본 발명의 하이드로겔을 유효성분으로 포함하는 상처 치유용 조성물을 제공한다.Additionally, the present invention provides a composition for wound healing comprising the hydrogel of the present invention as an active ingredient.
또한 본 발명은 물에 카로복실메틸키토산을 5%(w/w) 녹여서 카로복실메틸키토산 매트릭스를 제조하고, 구형 나노셀룰로오스를 상기 카로복실메틸키토산 매트릭스에 1 내지 4% (w/w) 첨가하는 단계를 포함하는 하이드로겔 방법을 제공한다. In addition, the present invention prepares a caroboxyl methyl chitosan matrix by dissolving 5% (w/w) of caroboxyl methyl chitosan in water, and adds 1 to 4% (w/w) of spherical nanocellulose to the caroboxyl methyl chitosan matrix. A hydrogel method comprising the step is provided.
이하 본 발명을 설명한다.The present invention will be described below.
본 발명은 수용성 CMCS와 s-NC로 제작된 하이드로겔 지지체의 상처 치유 가능성 및 항균 활성을 평가하는 것을 목표로 하고 있다. 개발된 하이드로겔 지지체는 다양한 분광 기술을 특징으로 한다. 회복 강도, 팽창 및 분해 가능성을 조사했다. 개발된 하이드로겔 지지체의 생체적합성은 시험관 내에서 WST-1 분석을 통해 인간 진피 섬유아세포(HDF), 인간 각질세포(HaCaT) 및 인간 제대 정맥 내피 세포(HUVEC)의 공동 배양을 사용하여 조사되었다. The present invention aims to evaluate the wound healing potential and antibacterial activity of a hydrogel scaffold made of water-soluble CMCS and s-NC. The developed hydrogel scaffolds were characterized by various spectroscopic techniques. Recovery strength, swelling and disintegration potential were investigated. The biocompatibility of the developed hydrogel scaffolds was investigated using co-cultures of human dermal fibroblasts (HDF), human keratinocytes (HaCaT), and human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) via WST-1 assay in vitro.
또한 전도도와 항균 가능성도 모니터링했다. 마지막으로, 스캐폴드 이식 14일 후 쥐를 사용하여 상처 치유 과정을 평가했다. 본 발명자들은 제조된 하이드로겔 스캐폴드가 다양한 가능성이며 신속한 상처 봉합을 위해 피부 조직 공학에서 탐색할 수 있다고 예상한다.Conductivity and antibacterial potential were also monitored. Finally, the wound healing process was evaluated using rats 14 days after scaffold implantation. We anticipate that the fabricated hydrogel scaffolds are versatile and can be explored in skin tissue engineering for rapid wound closure.
본 발명의 주사 가능한 접착성 하이드로겔은 신속한 피하 상처 치유 적용을 위해 s-NC를 CMCS 매트릭스에 통합하여 개발되었다. 본 발명의 개발된 하이드로겔은 상호작용이 있었고 기계적 강도의 현저한 향상이 관찰되었다. 하이드로겔은 요변성 거동을 나타내었고 높은 전단 속도(1000s-1) 변형 후 점도에서 ~85% 회복이 관찰되었다. 하이드로겔은 쉽게 주사할 수 있었고 미리 설계된 형태를 유지했다. 강력한 상호 작용으로 인해 제조된 하이드로겔은 다양한 표면(유리, 플라스틱, 고무, 스테인리스 스틸 및 인간의 피부)과 우수한 접착력을 나타낸다. 순수한 고분자 지지체에 비해 복합 하이드로겔 지지체에서 향상된 생체 활성이 관찰되었다. The injectable adhesive hydrogel of the present invention was developed by incorporating s-NCs into a CMCS matrix for rapid subcutaneous wound healing applications. The developed hydrogel of the present invention was interactive and a significant improvement in mechanical strength was observed. The hydrogel exhibited thixotropic behavior and ~85% recovery in viscosity was observed after deformation at high shear rate (1000 s -1 ). The hydrogel was easily injectable and maintained its pre-designed shape. Due to the strong interactions, the prepared hydrogels exhibit excellent adhesion to various surfaces (glass, plastic, rubber, stainless steel, and human skin). Enhanced bioactivity was observed in composite hydrogel scaffolds compared to pure polymer scaffolds.
또한, 본 발명의 개발된 하이드로겔 지지체의 생체 적합성을 HDF, HaCaT 세포 및 HUVEC로 개별적으로 모니터링하고 공동 배양했다. 개발된 하이드로겔 지지체로 피부 세포에 대한 부작용은 관찰되지 않았으며 이는 생체 적합성을 나타낸다. 공동 배양 방법은 또한 피부 세포 생존력을 향상시켜 개발된 하이드로겔이 피부 세포 재생을 가속화할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 시사한다. Additionally, the biocompatibility of our developed hydrogel scaffolds was individually monitored and co-cultured with HDFs, HaCaT cells, and HUVECs. No side effects on skin cells were observed with the developed hydrogel scaffold, indicating biocompatibility. The co-culture method also improved skin cell viability, suggesting that the developed hydrogel has the potential to accelerate skin cell regeneration.
본 발명의 개발된 하이드로겔 지지체에서 대조군보다 피부 조직 관련 유전자 및 단백질 마커의 발현이 더 높게 나타났다. 복합 하이드로겔은 정전기적 상호작용에 의한 세균 세포막의 손상이 더 크기 때문에 대조군과 순수 고분자 하이드로겔보다 우수한 항균력을 보여주었다. 개발된 하이드로겔 지지체는 대조군에 비해 향상된 상처 치유 잠재력을 나타냈으며, 이는 s-NC가 첨가된 지지체에서 실질적으로 더 높았다. 조직학적 분석은 새로운 조직의 발달이 모든 그룹에서 발생했음을 보여주었다. 그러나 그들의 밀도는 s-NC 통합 스캐폴드에서 높았다. 또한, s-NC가 첨가된 스캐폴드에서 더 두꺼운 육아조직이 관찰되어 육아조직의 두께를 자극하여 강화된 상처 치유 효능을 입증하였다. 이러한 결과를 바탕으로 우리는 개발된 하이드로겔이 다중 잠재력을 가지며 신속한 상처 봉합을 위한 피부 조직 공학에 적용될 수 있다고 가정한다.The hydrogel scaffold developed in the present invention showed higher expression of skin tissue-related genes and protein markers than the control group. The composite hydrogel showed superior antibacterial activity than the control and pure polymer hydrogels because the bacterial cell membrane was more damaged by electrostatic interaction. The developed hydrogel scaffold showed improved wound healing potential compared to the control group, which was substantially higher in the s-NC added scaffold. Histological analysis showed that the development of new tissue occurred in all groups. However, their density was high in s-NC integrated scaffolds. In addition, thicker granulation tissue was observed in the scaffold to which s-NC was added, demonstrating enhanced wound healing efficacy by stimulating the thickness of granulation tissue. Based on these results, we hypothesize that the developed hydrogel has multiple potentials and can be applied in skin tissue engineering for rapid wound closure.
도 1은 제조된 하이드로겔의 개략도와 피부 상처 치유에 대한 잠재적 응용을 나타낸 그림,
도 2는 소나무 유래 셀룰로오스 및 구형 나노셀룰로오스(s-NC)의 특성을 나타낸 그림.
(a) 셀룰로오스 및 s-NC의 FTIR 스펙트럼,
(b) s-NC의 AFM 이미지, 및
(c) 셀룰로오스 및 s-NC의 XRD 패턴.
도 3은 개발된 하이드로겔 지지체의 구조 및 형태학적 분석을 나타낸 그림으로,
(a) 하이드로겔의 FTIR 스펙트럼,
(b) 하이드로겔 지지체의 XRD 패턴,
(c) 하이드로겔 지지체의 SEM 형태, 및
(d) 개발된 하이드로겔 지지체의 팽창력.
도 4는 4000-2500 cm-1의 흡수 영역에서 개발된 하이드로겔의 FTIR 스펙트럼을 나타낸 그림.
도 5는 25 °C에서 개발된 하이드로겔의 기계적 강도 평가를 나타낸 그림으로,
(a) 하이드로겔의 저장 및 손실 계수,
(b) 하이드로겔의 해당 점도 복합체,
(c) 25°C에서 개발된 하이드로겔의 요변성 거동 분석, 및
(d) 주입된 하이드로겔의 이미지.
도 6 (a) 개발된 하이드로겔의 표면이 다른 접착력 조사, (b) 접착력 측정의 도식적 시연, (c) 접착 전단력 대 플라스틱에 의한 하이드로겔의 변위, (d) 접착력 플라스틱 기질이 있는 하이드로겔, 및 (e) 하이드로겔과 다른 표면의 가능한 상호 작용을 나타낸 그림,
도 7(a) 개발된 하이드로겔 지지체의 프로테아제 효소 분해율 분석, (b) 개발된 하이드로겔 지지체의 SBF 처리 14일 후 생체활성 조사한 그림,
도 8은 25mV/s 스캔 속도에서 개발된 하이드로겔의 전기화학적 분석을 나타낸 그림,
도 9는 개발된 하이드로겔 지지체의 피부 세포 증식 가능성 평가를 나타낸 그림으로, (a) HDF, (b) HaCaT, (c) HUVEC, (d) 공동 배양된 세포 및 (e) 공동 배양된 세포의 형광 형태의 생존 가능성.
도 10은 HDF에서 피부 관련 유전자 마커의 평가를 나타낸 그림으로, (a) HDF, (b) HaCaT, (c) HUVEC 유전자 마커, (d) 각각 피브로넥틴, 염기성 사이토케라틴 및 PECAM, HaCaT 및 HUVEC의 면역형광 이미지,
도 11은 개발된 하이드로겔의 항균력 평가를 나타낸 그림으로, (a) 처리 24시간 후의 콜로니 계수 방법 및 (b) 다른 시간 간격에서의 광학 밀도 측정 방법.
도 12는 3주령 ICR 쥐를 사용하여 개발된 하이드로겔 지지체의 상처 치유 가능성 평가를 나타낸 그림으로, (a) 관심 영역이 있는 사용된 쥐의 대표 이미지, (b) 이식된 스캐폴드가 있는 쥐, (c) 이식 7일 및 14일 후 상처 입은 쥐의 사진, (d) 7일 후 남은 상처 부위 및 치료 14일, (e) H&E 및 (f) 이식 14일 후 치유된 부위의 Masson Trichrome 염색.Figure 1 is a schematic diagram of the prepared hydrogel and its potential application for skin wound healing;
Figure 2 is a diagram showing the characteristics of pine-derived cellulose and spherical nanocellulose (s-NC).
(a) FTIR spectra of cellulose and s-NC;
(b) AFM image of s-NC, and
(c) XRD patterns of cellulose and s-NC.
Figure 3 is a diagram showing the structural and morphological analysis of the developed hydrogel support.
(a) FTIR spectrum of the hydrogel;
(b) XRD pattern of the hydrogel support;
(c) SEM morphology of the hydrogel scaffold, and
(d) Swelling force of the developed hydrogel scaffold.
Figure 4 shows the FTIR spectrum of the hydrogel developed in the absorption region of 4000-2500 cm -1 .
Figure 5 is a diagram showing the mechanical strength evaluation of the hydrogel developed at 25 °C.
(a) Storage and loss coefficients of the hydrogel;
(b) the corresponding viscosity composite of the hydrogel;
(c) Analysis of the thixotropic behavior of the developed hydrogel at 25 °C, and
(d) Image of the injected hydrogel.
Figure 6 (a) Investigation of adhesion with different surfaces of developed hydrogels, (b) Schematic demonstration of adhesion measurements, (c) Adhesion shear force versus displacement of hydrogel by plastic, (d) Adhesion hydrogel with plastic substrate; and (e) illustration showing possible interactions of hydrogels with other surfaces;
Figure 7 (a) Analysis of protease enzyme degradation rate of the developed hydrogel scaffold, (b) Bioactivity of the developed hydrogel scaffold after 14 days of SBF treatment,
Figure 8 shows the electrochemical analysis of the hydrogel developed at a scan rate of 25 mV/s;
Figure 9 is a diagram showing the evaluation of the skin cell proliferation potential of the developed hydrogel scaffold, (a) HDF, (b) HaCaT, (c) HUVEC, (d) co-cultured cells, and (e) co-cultured cells. Viability of fluorescent forms.
Figure 10 is a diagram showing the evaluation of skin-related genetic markers in HDF, (a) HDF, (b) HaCaT, (c) HUVEC genetic marker, (d) fibronectin, basic cytokeratin, and PECAM, respectively, immunogenicity of HaCaT and HUVEC. fluorescence Images,
Figure 11 is a diagram showing the evaluation of the antibacterial activity of the developed hydrogel, (a) colony counting method after 24 hours of treatment and (b) optical density measurement method at different time intervals.
Figure 12 shows the evaluation of the wound healing potential of hydrogel scaffolds developed using 3-week-old ICR rats, showing (a) representative images of the used rats with regions of interest, (b) rats with implanted scaffolds; (c) Photograph of a wounded rat 7 and 14 days after transplantation, (d) Masson Trichrome staining of the remaining wound area after 7 days and 14 days of healing, (e) H&E, and (f) healed area 14 days after transplantation.
이하 비한정적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 의도로 기재된 것으로서 본 발명의 범위는 하기 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되지 아니한다.The present invention will be described in more detail below through non-limiting examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not to be construed as limited by the following examples.
본 발명에서는 고분자량 키토산 분말, 수산화칼륨(모두 미국 Sigma Aldrich사), 아염소산나트륨(대중화학), 아세트산, 염산, 황산(Wako Chemicals, 대한민국) 및 수산화나트륨( Junsei Chemicals, Japan)이 사용되었다. 모든 화학물질은 공급자로부터 받은 그대로 사용되었다.In the present invention, high molecular weight chitosan powder, potassium hydroxide (all from Sigma Aldrich, USA), sodium chlorite (Daejoong Chemical), acetic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid (Wako Chemicals, Korea) and sodium hydroxide (Junsei Chemicals, Japan) were used. All chemicals were used as received from the suppliers.
실시예 1: 구형 나노셀룰로오스(spherical nanocellulose;'s-NC'라 함) 추출 및 수용성 카르복시메틸 키토산 합성Example 1: Extraction of spherical nanocellulose (referred to as 's-NC') and synthesis of water-soluble carboxymethyl chitosan
s-NC 추출은 소나무 목재 분말에서 화학적 처리를 통해 수행되었으며 자세한 방법은 다음과 같다.s-NC extraction was performed from pine wood powder through chemical treatment, and the detailed method is as follows.
요약하면, 소나무 목재 분말(15g)을 3%(w/v) 수산화칼륨 용액에 첨가하고 연속적인 기계적 교반과 함께 90°C에서 1시간 동안 가열하여 소나무에서 무기 성분을 제거했다. 반응 매질을 10%(v/v) 염산 용액으로 중화한 후 여과하고 증류수로 세척하였다. 얻어진 물질을 50℃에서 48시간 동안 건조시켰다. 건조된 샘플(12.9g)은 샘플에서 리그닌 함량을 제거하기 위해 연속적인 기계적 교반과 함께 85°C에서 아염소산나트륨 및 아세트산 용액으로 처리되었다. 그 후, 반응 매질을 여과하고 증류수로 세척하고, 수집된 샘플을 50℃에서 48시간 동안 건조시켰다. 건조된 샘플(9.2g)을 실온에서 17.5%(w/v) 수산화나트륨 용액에 추가로 첨가하고 1시간 동안 교반하여 헤미셀룰로오스 함량을 제거하였다. 반응 매질을 10%(v/v) 아세트산 용액으로 중화한 후, 여과 및 동결 건조기(EYELA® Freeze Drying Unit 2200, Tokyo, Japan)를 사용하여 36시간 동안 동결 건조시켰다. 얻어진 셀룰로오스는 6.4g이었다.Briefly, pine wood powder (15 g) was added to a 3% (w/v) potassium hydroxide solution and heated at 90 °C for 1 h with continuous mechanical stirring to remove inorganic components from pine. The reaction medium was neutralized with 10% (v/v) hydrochloric acid solution, filtered, and washed with distilled water. The obtained material was dried at 50°C for 48 hours. Dried samples (12.9 g) were treated with sodium chlorite and acetic acid solutions at 85 °C with continuous mechanical stirring to remove lignin content from the samples. Afterwards, the reaction medium was filtered and washed with distilled water, and the collected samples were dried at 50°C for 48 hours. The dried sample (9.2 g) was further added to 17.5% (w/v) sodium hydroxide solution at room temperature and stirred for 1 hour to remove hemicellulose content. The reaction medium was neutralized with 10% (v/v) acetic acid solution, then filtered and freeze-dried using a freeze dryer (EYELA® Freeze Drying Unit 2200, Tokyo, Japan) for 36 hours. The obtained cellulose was 6.4 g.
s-NC를 얻기 위해서 후속 작업으로 As a follow-up operation to obtain s-NC,
계산된 양의 셀룰로오스를 16시간 동안 80°C에서 1M 과황산암모늄 용액으로 처리했다. 그 후, 10배의 빙냉수를 넣어 반응을 켄칭하고, 12-14kDa 분자량 셀룰로오스 튜브로 증류수에 대해 3일 동안 투석하였다. 투석된 샘플은 추가 작업을 위해 동결 건조되고 동결 건조되었다.The calculated amount of cellulose was treated with 1 M ammonium persulfate solution at 80 °C for 16 h. Afterwards, the reaction was quenched by adding 10 times the amount of ice-cold water, and dialyzed against distilled water using a 12-14 kDa molecular weight cellulose tube for 3 days. The dialyzed samples were lyophilized and lyophilized for further work.
Carboxymethyl chitosan (CMCS)는 다음과 같이 합성되었다. 요약하면, 공지된 양의 키토산(CS)를 50% 수산화나트륨 용액에 첨가하고 냉장고에 24시간 동안 보관한 후 연속 기계적 교반과 함께 필요한 양의 이소프로판올을 첨가하였다. 그 후, 계산된 양의 모노클로로아세트산을 반응 혼합물에 첨가하고 60℃에서 6시간 동안 교반한 다음, 여과하고 에탄올로 세척하였다. 얻어진 시료를 증류수에 녹여 3일간 투석하였다. 투석된 샘플을 회전 증발기로 농축하고 동결 건조기(EYELA® Freeze Drying Unit 2200, Tokyo, Japan)로 동결 건조시켰다.Carboxymethyl chitosan (CMCS) was synthesized as follows. Briefly, a known amount of chitosan (CS) was added to a 50% sodium hydroxide solution and stored in the refrigerator for 24 h, followed by the addition of the required amount of isopropanol with continuous mechanical stirring. Afterwards, a calculated amount of monochloroacetic acid was added to the reaction mixture and stirred at 60°C for 6 hours, then filtered and washed with ethanol. The obtained sample was dissolved in distilled water and dialyzed for 3 days. The dialyzed samples were concentrated with a rotary evaporator and freeze-dried with a freeze dryer (EYELA® Freeze Drying Unit 2200, Tokyo, Japan).
실시예 2: CMCS 및 복합 하이드로겔 지지체(CMCS/s-NC)의 합성Example 2: Synthesis of CMCS and composite hydrogel scaffold (CMCS/s-NC)
하이드로겔은 필요한 양의 CMCS(5%, w/w)를 증류수에 용해시켜 제조했다. 복합 하이드로겔은 CMCS 매트릭스에 다양한 양의 s-NC(1, 2, 4%, w/w, w.r.t. CMCS)를 첨가하여 제조되었다. 개발된 하이드로겔을 -80 °C에서 6시간 동안 사전 냉각한 후 동결 건조하여 다공성 지지체를 제조했다. 순수 폴리머 및 복합 하이드로겔 스캐폴드는 CMCS 및 CMCS/s-NC-y로 설계되었으며, 여기서 y는 CMCS 매트릭스에서 s-NC의 양이다.Hydrogels were prepared by dissolving the required amount of CMCS (5%, w/w) in distilled water. Composite hydrogels were prepared by adding different amounts of s-NC (1, 2, 4%, w/w, w.r.t. CMCS) to the CMCS matrix. The developed hydrogel was pre-cooled at -80 °C for 6 hours and then freeze-dried to prepare a porous scaffold. Pure polymer and composite hydrogel scaffolds were designed with CMCS and CMCS/s-NC-y, where y is the amount of s-NC in the CMCS matrix.
실시예 3: 하이드로겔 지지체의 특성화Example 3: Characterization of hydrogel scaffolds
푸리에 변환 적외선(FTIR) 분광법(Frontier, Perkin Elmer, UK)을 사용하여 s-NC의 작용기와 4000-400cm-1의 파장 범위에서 4cm-1의 분해능으로 CMCS 매트릭스와의 상호 작용을 모니터링했다. 투과전자현미경(TEM)(JEM, 2100 F, Jeol, Japan)을 이용하여 s-NC의 크기와 형태를 측정하였다. 개발된 하이드로겔 지지체의 표면 형태는 주사전자현미경(SEM)(S-4800, Tokyo, Japan)으로 조사하였다. 스캐폴드의 구조적 변화는 X선 회절계(X'Pert PRO MPD, Philips, Eindhoven, Netherlands)로 40kV 및 40mA의 작동 전압 및 전류, Cu Kα 방사선(λ = 1.5414 A○)에서 평가되었다. 작동 범위(2θ)는 5-40○이었다. 개발된 하이드로겔의 유변학적 특성은 25°C에서 6mm 평행판을 사용하여 ARES-G2 레오미터(TA Instrument, New Castle, Delaware, USA)로 평가했다.Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy (Frontier, Perkin Elmer, UK) was used to monitor the interaction of the functional groups of s-NCs with the CMCS matrix at a resolution of 4 cm -1 in the wavelength range of 4000–400 cm -1 . The size and shape of s-NC were measured using a transmission electron microscope (TEM) (JEM, 2100 F, Jeol, Japan). The surface morphology of the developed hydrogel scaffold was examined by scanning electron microscopy (SEM) (S-4800, Tokyo, Japan). Structural changes in the scaffolds were evaluated with an The operating range (2θ) was 5-40 ○ . The rheological properties of the developed hydrogels were evaluated with an ARES-G2 rheometer (TA Instrument, New Castle, Delaware, USA) using 6 mm parallel plates at 25 °C.
실시예 4: 하이드로겔의 회복성, 주사성, 접착력Example 4: Recovery, injectability, and adhesion of hydrogels
개발된 하이드로겔의 회복 가능성은 다양한 시간 간격(0-100, 101-200 및 201-300 초)에 대해 다양한 전단 속도(0.1, 100 및 0.1s-1)로 ARES-G2 레오미터를 통해 점도를 측정하여 평가되었다. 각각 25°C에서. 주사성 특성은 바늘 치수가 21G인 10mL 주사기를 사용하여 평가되었다.The recovery potential of the developed hydrogel was measured by measuring its viscosity via ARES-G2 rheometer at different shear rates (0.1, 100 and 0.1 s -1 ) for different time intervals (0-100, 101-200 and 201-300 s). It was evaluated by measurement. each at 25°C. The injectability properties were evaluated using a 10 mL syringe with a needle dimension of 21 G.
접착력 측정을 위해 200μL의 개발된 하이드로겔을 25mm × 15mm의 면적을 덮도록 플라스틱 표면에 배치했다. 두 번째 플라스틱 시트를 접착층 위에 놓고 실온에서 15분 동안 방치했다. 그 후, 일축 인장 측정을 수행하여 하이드로겔의 접착 강도를 측정하였다. 모든 실험은 삼중으로 수행되었다(n = 3).For adhesion measurements, 200 μL of the developed hydrogel was placed on the plastic surface to cover an area of 25 mm × 15 mm. A second plastic sheet was placed on top of the adhesive layer and left at room temperature for 15 minutes. Afterwards, uniaxial tensile measurements were performed to measure the adhesive strength of the hydrogel. All experiments were performed in triplicate (n = 3).
실시예 5: 팽창력Example 5: Expansion force
하이드로겔 지지체의 팽윤 가능성은 실온의 증류수에서 측정되었다. 이를 위해 알려진 양의 스캐폴드를 물에 담그고 일정 시간 후에 제거했다. 지지체 표면의 여분의 물을 티슈 페이퍼로 제거하고 팽창된 지지체의 중량을 측정하였다. 그 후 다시 스캐폴드를 물에 담그고 이 과정을 여러 번 반복하였다. 스캐폴드의 팽창 가능성은 다음 공식을 사용하여 계산되었다.The swelling potential of the hydrogel scaffold was measured in distilled water at room temperature. For this purpose, a known amount of scaffold was soaked in water and removed after a certain period of time. Excess water on the surface of the scaffold was removed with tissue paper, and the weight of the swollen scaffold was measured. Afterwards, the scaffold was again immersed in water and this process was repeated several times. The swelling potential of the scaffold was calculated using the following formula:
Ws와 Wd는 각각 팽창된 지지체와 건조된 지지체의 무게이다.W s and W d are the weights of the expanded and dried scaffolds, respectively.
실시예 6: 분해하이드로겔 지지체의 분해 효율은 실온에서 프로테아제(1 mg/mL) 효소로 분석되었다. 이를 위해 계산된 지지체의 무게는 고정된 시간 동안 효소 배지에 보관되었다. 그 후, 지지체를 배지에서 제거하고 증류수로 헹구었다. 티슈 페이퍼로 표면의 물을 제거한 후 지지체를 건조시켰다. 건조된 지지체의 무게를 재어 이 과정을 여러 번 반복하였다. 3일 간격으로 오래된 효소 배지를 새로운 배지로 교체했다. 분해율은 주어진 공식을 사용하여 계산되었으며, Example 6: Degradation The degradation efficiency of the hydrogel scaffold was analyzed with protease (1 mg/mL) enzyme at room temperature. For this purpose, the calculated weight of the scaffold was stored in the enzyme medium for a fixed time. Afterwards, the support was removed from the medium and rinsed with distilled water. After removing surface water with tissue paper, the support was dried. The dried support was weighed and this process was repeated several times. The old enzyme medium was replaced with new medium every 3 days. The degradation rate was calculated using the given formula,
Wi 및 Wd는 각각 초기 및 분해된 스캐폴드의 무게이다.W i and W d are the weights of the initial and decomposed scaffolds, respectively.
실시예 7: 생체 활성 분석Example 7: Bioactivity Assay
하이드로겔 지지체의 생체 활성은 실온에서 시뮬레이션된 체액(SBF) 배지에서 조사되었다. 이를 위해 제작된 지지체를 SBF 용액에 14일 동안 담가두었다. 이 과정에서 스캐폴드의 분해로 인한 양이온 농도의 변동을 제거하기 위해 3일 후에 기존 SBF 배지를 새로운 배지로 교체했다. SBF 처리 후 스캐폴드를 물로 세척하고 SEM 검사 전에 동결 건조시켰다. SBF 용액의 배지 조성은 표 1에 나와 있다. 개발된 하이드로겔 지지체는 SBF 처리 전에 5% CaCl2 용액으로 가교되었다.The bioactivity of the hydrogel scaffolds was investigated in simulated body fluid (SBF) medium at room temperature. For this purpose, the fabricated scaffold was soaked in SBF solution for 14 days. During this process, the existing SBF medium was replaced with new medium after 3 days to eliminate fluctuations in cation concentration due to decomposition of the scaffold. After SBF treatment, the scaffolds were washed with water and freeze-dried before SEM examination. The medium composition of the SBF solution is shown in Table 1. The developed hydrogel scaffold was cross-linked with 5% CaCl 2 solution before SBF treatment.
표 1은 SBF 배지의 화학적 조성Table 1 shows the chemical composition of SBF medium.
실시예 8: 전도도 및 전기화학적 분석Example 8: Conductivity and electrochemical analysis
개발된 하이드로겔의 전도도는 Keithley 2460 source meter®와 연결된 4-probe instrument(MS Tech, Solution)를 사용하여 측정하였다. 개발된 하이드로겔의 전기화학적 활성은 Keithley 2460 source meter®를 사용하여 25mV/s의 스캔 속도로 -0.6V?1.2V 범위에서 분석되었다. 전기화학적 분석에 사용된 하이드로겔의 치수는 2.2 × 0.8 × 0.4 cm3였다.The conductivity of the developed hydrogel was measured using a 4-probe instrument (MS Tech, Solution) connected to a Keithley 2460 source meter®. The electrochemical activity of the developed hydrogel was analyzed in the range of -0.6V to 1.2V using a Keithley 2460 source meter® at a scan rate of 25mV/s. The dimensions of the hydrogel used for electrochemical analysis were 2.2 × 0.8 × 0.4 cm 3 .
실시예 9: 세포 생존력Example 9: Cell Viability
HDF, HaCaT 및 HUVEC의 개별 또는 공동 배양 세포 생존 능력은 개발된 하이드로겔 스캐폴드를 사용하여 WST-1 분석에 의해 모니터링되었다. 이를 위해 1 × 104(개별 배양) 및 0.3 × 104(공동 배양) 세포를 37°C의 5% CO2 인큐베이터에서 1, 3 및 5일 동안 지지체 유무에 관계없이 배양했다. 스캐폴드 처리가 없는 그룹은 대조군으로 간주되었다. 배양 후, WST-1 염료를 배양 배지에 첨가하고 2시간 동안 더 배양하여 포르마잔을 형성하였다. 포르마잔 양은 분광광도계(Infinite® M Nano 200 Pro, TECAN, Switzerland)로 450 nm에서 흡광도를 측정하여 측정했다. 모든 실험은 삼중으로 수행되었으며(n = 3), 결과는 평균 OD ± 표준 편차(SD)로 표시된다. 통계적 의미는 *p < 0.05에서 취했다.Cell viability of HDF, HaCaT and HUVEC individually or in co-culture was monitored by WST-1 assay using the developed hydrogel scaffold. For this purpose, 1 × 10 4 (individual culture) and 0.3 × 10 4 (co-culture) cells were cultured with or without support for 1, 3 and 5 days in a 5% CO2 incubator at 37°C. The group without scaffold treatment was considered the control group. After culturing, WST-1 dye was added to the culture medium and cultured for another 2 hours to form formazan. The amount of formazan was measured by measuring absorbance at 450 nm with a spectrophotometer (Infinite® M Nano 200 Pro, TECAN, Switzerland). All experiments were performed in triplicate (n = 3) and results are expressed as mean OD ± standard deviation (SD). Statistical significance was taken at *p < 0.05.
실시예 10: 세포 형태Example 10: Cell Morphology
개별 및 공동 배양 세포의 형태는 처리 3일 후 도립 형광 현미경(DMi8 Series, Leica Microsystems, Germany)을 사용하여 가시화하였다. 이를 위해 2.0 × 104(개별 세포) 및 0.5 × 104(공동 배양 세포)를 지지체의 유무에 관계없이 배양했다. 스캐폴드가 없는 그룹을 대조군으로 사용했다. 처리 후, 세포를 PBS로 세척하고 4% 파라포름알데히드(PFA)(Sigma-Aldrich, USA) 용액으로 고정하였다. 고정된 세포를 PBS로 세척하고 0.1% Triton-X 100으로 10분간 처리한 후, 1% Bovine Serum Albumin(BSA)(Sigma-Aldrich, USA)으로 60분간 처리하였다. 그 후 세포를 Alexa Flor 488-conjugated Phalloidin (F Actin Probe; Invitrogen, Thermo-Fischer Scientific, USA) 200 μL로 20분간 염색한 후 4,6-diamino-2-phenylindole dihydrochloride(DAPI)(Sigma-Aldrich, USA)로 5분 동안 핵 염색을 하였다. 과잉 염색은 PBS로 세척하여 제거하고 Prolong® Antifade 마운팅 미디어(Invitrogen, Thermo-Fischer Scientific, USA) 1방울을 첨가하여 마운팅을 수행하고 현미경으로 영상을 촬영하였다.The morphology of individual and co-cultured cells was visualized using an inverted fluorescence microscope (DMi8 Series, Leica Microsystems, Germany) after 3 days of treatment. For this purpose, 2.0 × 10 4 (individual cells) and 0.5 × 10 4 (co-culture cells) were cultured with or without supports. The group without scaffold was used as the control group. After treatment, cells were washed with PBS and fixed with 4% paraformaldehyde (PFA) (Sigma-Aldrich, USA) solution. Fixed cells were washed with PBS, treated with 0.1% Triton-X 100 for 10 minutes, and then treated with 1% Bovine Serum Albumin (BSA) (Sigma-Aldrich, USA) for 60 minutes. Afterwards, cells were stained with 200 μL of Alexa Flor 488-conjugated Phalloidin (F Actin Probe; Invitrogen, Thermo-Fischer Scientific, USA) for 20 minutes and then stained with 4,6-diamino-2-phenylindole dihydrochloride (DAPI) (Sigma-Aldrich, USA) for 5 minutes. Excess staining was removed by washing with PBS, and mounting was performed by adding 1 drop of Prolong® Antifade mounting media (Invitrogen, Thermo-Fischer Scientific, USA) and images were taken under a microscope.
실시예 11: RNA 추출 및 실시간 중합효소연쇄반응(qPCR) 분석Example 11: RNA extraction and real-time polymerase chain reaction (qPCR) analysis
qPCR 기술은 지지체의 유무에 관계없이 HDF, HaCaT 및 HUVEC에서 mRNA 발현을 조사하는 데 사용되었다. 어떠한 처리도 하지 않은 그룹을 대조군으로 하였다.qPCR technology was used to examine mRNA expression in HDFs, HaCaT, and HUVECs with or without scaffolds. The group that did not receive any treatment was used as the control group.
이를 위해 1 × 106 세포를 24웰 플레이트에서 7일 및 14일 동안 DMEM 배지와 함께 배양한 후 제조업체의 지침에 따라 TRIzol® 시약을 사용하여 RNA 추출을 수행했다. 추출된 RNA의 순도와 농도를 분광기를 이용하여 모니터링한 후 역전사효소를 이용하여 cDNA를 합성하였다. qPCR은 95°C에서 15초 동안 변성 주기 43회 및 60°C에서 1분 증폭을 포함하는 반응 조건으로 SYBR Green Master mix로 수행되었다. 모든 반응은 3중으로 완료되었고(n = 3), 이를 글리세르알데히드 3-인산 탈수소효소(GAPDH) 하우스키핑 유전자로 정규화했다. Bio-Rad Real-Time PCR(CFX96TM Maestro Real-Time System, BioRad, USA) 시스템을 이용하여 mRNA의 발현을 측정하였다. 대조군 및 스캐폴드 처리군을 갖는 상이한 피부 세포에서 상대적인 mRNA 발현 수준을 히스토그램에서 비교하였다. 이 연구에 사용된 프라이머는 표 2에 나와 있다.For this purpose, 1 × 10 6 cells were cultured with DMEM medium in 24-well plates for 7 and 14 days, after which RNA extraction was performed using TRIzol® reagent according to the manufacturer's instructions. After monitoring the purity and concentration of the extracted RNA using a spectrometer, cDNA was synthesized using reverse transcriptase. qPCR was performed with SYBR Green Master mix with reaction conditions including 43 cycles of denaturation at 95°C for 15 s and amplification at 60°C for 1 min. All reactions were completed in triplicate (n = 3) and normalized to the glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) housekeeping gene. The expression of mRNA was measured using the Bio-Rad Real-Time PCR (CFX96TM Maestro Real-Time System, BioRad, USA) system. Relative mRNA expression levels in different skin cells with control and scaffold treated groups were compared in histograms. Primers used in this study are listed in Table 2.
표 2는 본 발명에서 사용된 프라이머 서열 리스트.Table 2 is a list of primer sequences used in the present invention.
실시예 12: 단백질 마커의 면역세포화학적 분석Example 12: Immunocytochemical analysis of protein markers
HDF, HaCaT 및 HUVEC에서 각각 피브로넥틴, 염기성 사이토케라틴 및 혈소판 내피 세포 부착 분자-1(PECAM-1 또는 CD 31)을 포함한 다양한 단백질 발현을 조사하기 위해 면역세포화학 분석을 수행했다. Immunocytochemical analysis was performed to investigate the expression of various proteins, including fibronectin, basic cytokeratin, and platelet endothelial cell adhesion molecule-1 (PECAM-1 or CD 31) in HDF, HaCaT, and HUVEC, respectively.
이를 위해 2 × 10 4 세포(개별)를 24웰 플레이트에 넣고 지지체 유무에 관계없이 14일 동안 배양했다. 스캐폴드 처리가 없는 그룹을 대조군으로 간주하였다. 그 후, 세포를 PBS로 세척하고 4% PFA 용액으로 실온에서 20분 동안 고정하였다. 0.1% Triton X-100 용액을 사용하여 상온에서 15분간 세포를 투과시킨 후 PBS로 세척하고 1% BSA 시약으로 차단하였다. 마지막으로, 세포를 피브로넥틴, 염기성 사이토케라틴 및 PECAM-1에 대한 250 μL의 마우스 단일클론 항체로 처리한 다음, 핵을 20 μL의 DAPI 용액으로 2분 동안 대조염색하였다. 과잉 염색 PBS로 세척하여 제거하고 마운팅 미디어를 추가하여 마운팅을 수행했다. 형태는 형광 현미경으로 포착되었다.For this purpose, 2 × 10 4 cells (individual) were placed in a 24-well plate and cultured for 14 days with or without support. The group without scaffold treatment was considered the control group. Afterwards, the cells were washed with PBS and fixed with 4% PFA solution for 20 minutes at room temperature. Cells were permeabilized for 15 minutes at room temperature using 0.1% Triton Finally, cells were treated with 250 μL of mouse monoclonal antibodies against fibronectin, basic cytokeratin, and PECAM-1, and then nuclei were counterstained with 20 μL of DAPI solution for 2 minutes. Excess staining was removed by washing with PBS and mounting was performed by adding mounting media. Morphology was captured by fluorescence microscopy.
실시예 13: 하이드로겔 지지체의 항균력Example 13: Antibacterial activity of hydrogel support
고초균(ATCC-6051)의 집락 계수 및 광학 밀도(OD)를 측정하여 하이드로겔 지지체의 항균 활성을 분석했다. 콜로니 카운팅 방법을 위해 100 μL의 박테리아 용액(1 x 106)(Difco™, Nutrient broth, BD Biosciences, USA)을 하이드로겔(20 mg/mL)이 포함된 배양 배지 25 mL를 포함하는 페트리 접시에 첨가했다. 37°C에서 24시간 동안 배양했다. 하이드로겔이 없는 그룹을 대조군으로 간주했다. 그 후, 100 μL의 박테리아 용액을 한천 플레이트에 옮기고 24시간 동안 추가 배양하여 콜로니를 형성하였다.The antibacterial activity of the hydrogel scaffold was analyzed by measuring the colony count and optical density (OD) of Bacillus subtilis (ATCC-6051). For the colony counting method, 100 μL of bacterial solution ( 1 added. Incubated at 37°C for 24 hours. The group without hydrogel was considered the control group. Afterwards, 100 μL of the bacterial solution was transferred to an agar plate and further cultured for 24 hours to form colonies.
OD 측정을 위해 준비된 스캐폴드를 세균 배지(1 x 106)에 통합하고 6, 24 및 48시간 동안 처리했다. 스캐폴드가 없는 미디어가 대조군으로 사용되었다. OD의 변화는 분광광도계를 이용하여 600 nm에서 측정하였다. 테스트는 세 번 수행되었다.For OD measurements, prepared scaffolds were incorporated into bacterial medium (1 × 10 6 ) and treated for 6, 24, and 48 h. Media without scaffold was used as a control. Changes in OD were measured at 600 nm using a spectrophotometer. The test was performed three times.
실시예 14: 생체 내(in vivo) 상처 치유 분석Example 14: In vivo wound healing assay
생체 내 연구는 이식 7일 및 14일 후 3주령 ICR 수컷 쥐(N = 6)를 사용하여 개발된 하이드로겔 지지체의 상처 치유 효율을 모니터링하기 위해 수행되었다. 실험은 무처리 음성 대조군, 양성 대조군-순수 고분자 지지체(CMCS), 실험군-CMCS/s-NC 1로 구분하였다. In vivo studies were performed to monitor the wound healing efficiency of the developed hydrogel scaffolds using 3-week-old ICR male rats (N = 6) 7 and 14 days after implantation. The experiment was divided into an untreated negative control group, a positive control group - pure polymer support (CMCS), and an experimental group - CMCS/s-NC 1.
여기에서 CMCS/s-NC 1을 실험군으로 선택한 이유는 시험관 내에서 다른 스캐폴드와 비교하여 더 나은 피부 증식력을 나타내었기 때문이다. 각 그룹에는 두 개의 실험 사이트가 있는 중복 쥐(n = 2)가 있다. 간단히 말해서, 쥐의 등 털을 청소하고 피부를 70% 에탄올 용액으로 소독했다. 그 후 멸균 생검 펀치를 이용하여 직경 1cm의 원형 상처를 생성하였다. 등쪽 피부의 두 층을 제거하고 스캐폴드로 채웠다. 모든 쥐는 보호되고 방음이 되는 방에 두었다. 실온과 상대습도(RH)는 각각 21±1°C, 35±1%로 유지하였다. 방은 자동으로 제어되는 12시간 조명 및 12시간 암주기로 유지되었다. 일관된 과학적 결과를 산출하는 데 필요한 동물의 고통과 동물의 수를 최소화하기 위해 가능한 모든 노력을 기울였다. 조직학적 염색을 수행하기 위해 처리 14일 후에 래트를 희생시켰다.Here, CMCS/s-NC 1 was selected as the experimental group because it showed better skin proliferation compared to other scaffolds in vitro. Each group has duplicate rats (n = 2) with two experimental sites. Briefly, the back fur of the mice was cleaned and the skin was disinfected with a 70% ethanol solution. Afterwards, a circular wound with a diameter of 1 cm was created using a sterile biopsy punch. Two layers of dorsal skin were removed and filled with scaffold. All rats were housed in a protected, soundproof room. Room temperature and relative humidity (RH) were maintained at 21 ± 1°C and 35 ± 1%, respectively. The room was maintained on an automatically controlled 12-hour light and 12-hour dark cycle. Every possible effort was made to minimize animal suffering and the number of animals needed to produce consistent scientific results. Rats were sacrificed 14 days after treatment to perform histological staining.
조직학적 분석을 위해 수집된 검체를 3.7% PFA 용액으로 2일 동안 고정한 후 4°C에서 12% 에틸렌 디아민테트라아세트산(EDTA)으로 탈회하였다. 그 후 표본을 세척하고 알코올로 탈수하였다. 탈수된 표본을 파라핀에 이식하여 미세 절편을 생성했다. 표본 절편은 hematoxylin, eosin, Masson's trichrome으로 염색하였다. 모든 수술 프로토콜은 Capital Medical University 동물 실험 윤리 위원회(AEEC, Capital Medical University의 동물 관리 및 사용 위원회 연구소, 허가 번호 CMUSH-IRB-KJ-YJ-2020-29)의 승인을 받았다. 스캐폴드는 이식 전에 UV 광 처리에 의해 살균되었다.The specimens collected for histological analysis were fixed in 3.7% PFA solution for 2 days and then decalcified in 12% ethylene diaminetetraacetic acid (EDTA) at 4°C. The specimens were then washed and dehydrated with alcohol. Dehydrated specimens were implanted in paraffin to produce microsections. Specimen sections were stained with hematoxylin, eosin, and Masson's trichrome. All surgical protocols were approved by the Capital Medical University Animal Experiment Ethics Committee (AEEC, Institutional Animal Care and Use Committee of Capital Medical University, permit number CMUSH-IRB-KJ-YJ-2020-29). Scaffolds were sterilized by UV light treatment before implantation.
본 발명의 통계는 Origin Pro9.0 소프트웨어를 사용하여 일원 분산 분석으로 통계 분석을 수행했다. 모든 결과는 평균 ± 표준 편차(SD)로 표시되었다. 통계적 유의성은 *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001에서 고려하였다. 모든 비교는 대조군과 처리군 사이에 이루어졌다.Statistical analysis of the present invention was performed by one-way analysis of variance using Origin Pro9.0 software. All results were expressed as mean ± standard deviation (SD). Statistical significance was considered at *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001. All comparisons were made between control and treatment groups.
상기의 실시예의 결과를 하기에서 기재한다.The results of the above examples are described below.
s-NC의 특성화Characterization of s-NCs
하이드로겔 스캐폴드의 제작과 상처 치유에 대한 잠재적인 응용에 대한 도식적 표현은 도 1에 제시되어 있다. A schematic representation of the fabrication of the hydrogel scaffold and its potential application in wound healing is presented in Figure 1.
셀룰로오스와 s-NC의 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR) 스펙트럼은 도 2a에 나와 있다. 3325, 1640 및 1019 cm-1의 특징적인 피크는 각각 수산기(-OH) 그룹, 흡수된 물 및 -C-O 신축 그룹에 기인한다. 셀룰로오스와 s-NC는 1500 cm-1에서 유의미한 피크를 나타내지 않았으며, 이는 화학적 처리에 의해 구조에서 리그닌 부분이 제거되었음을 시사한다. s-NC에서 1731 cm-1에서 추가 흡수 피크의 출현은 과황산암모늄(APS)에 의한 셀룰로오스 작용기의 카르복실화에 기인한다. s-NC 스펙트럼에서 다른 중요한 변화는 관찰되지 않았으며, 이는 APS 가수분해가 순수 셀룰로오스의 구조적 무결성을 변경하지 않았음을 시사한다. 얻어진 s-NC의 형태를 AFM으로 조사하였고, 그 이미지를 도 2b에 나타내었다. 얻어진 s-NC는 평균 직경이 ~65 nm인 입자와 같은 형태를 나타내어 APS 가수분해에 의한 나노입자의 성공적인 형성을 나타낸다. 셀룰로오스와 s-NC의 XRD 패턴은 도 2c에 나와 있다. 11.8°, 20.0° 및 21.5o에서의 회절 피크는 셀룰로오스 I 및 II 구조에 기인한다. s-NC는 셀룰로오스보다 더 날카롭고 더 강렬한 회절 피크를 나타내어 비정질 영역의 제거로 인해 s-NC의 향상된 결정성을 나타낸다.Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) spectra of cellulose and s-NCs are shown in Figure 2a. The characteristic peaks at 3325, 1640, and 1019 cm-1 are attributed to hydroxyl (-OH) groups, absorbed water, and -CO stretching groups, respectively. Cellulose and s-NC did not show a significant peak at 1500 cm -1 , suggesting that the lignin portion was removed from the structure by chemical treatment. The appearance of an additional absorption peak at 1731 cm -1 in s-NC is attributed to the carboxylation of cellulose functional groups by ammonium persulfate (APS). No other significant changes were observed in the s-NC spectra, suggesting that APS hydrolysis did not alter the structural integrity of pure cellulose. The morphology of the obtained s-NC was examined by AFM, and the image is shown in Figure 2b. The obtained s-NCs exhibited particle-like morphology with an average diameter of ~65 nm, indicating successful formation of nanoparticles by APS hydrolysis. The XRD patterns of cellulose and s-NC are shown in Figure 2c. The diffraction peaks at 11.8°, 20.0° and 21.5° are attributed to cellulose I and II structures. s-NCs exhibit sharper and more intense diffraction peaks than cellulose, indicating improved crystallinity of s-NCs due to the removal of amorphous regions.
하이드로겔 지지체의 구조 및 형태적 특성화Structural and morphological characterization of hydrogel scaffolds
CMCS와 그 복합 지지체의 FTIR 스펙트럼은 도 3a에 나와 있다. 순수한 CS의 FTIR 스펙트럼은 도 3a의 삽입에 나와 있다. 순수한 CS에서 3324 cm-1의 넓은 특성 피크는 수소 결합 아민(-NH2) 작용기에 기인할 수 있으며, 이는 CMCS 하이드로겔에서 더 낮은 파수(3329 → 3303 cm-1)로 이동했다(도 4). CMCS에서 1639cm-1의 흡수 피크는 아미노기와 겹치는 카르복실기에 할당된다. 1156 cm-1의 흡수 피크는 CMCS에서 약화되어 CS의 하이드록실 그룹에서 카르복시메틸화가 발생함을 나타낸다. 또한, 복합 하이드로겔에서 흡수 피크(1416 → 1409 cm-1)의 이동이 관찰되었으며, 이는 통합된 s-NC와 CMCS 사이의 상호작용을 나타낸다. 복합 하이드로겔의 이러한 이동은 폴리머 사슬 사이의 분자내 수소 결합 상호작용을 최소화하고 통합된 s-NC와 폴리머 사슬 사이의 분자간 수소 결합 상호작용을 증가시키기 때문일 수 있다. 이 결과는 개발된 하이드로겔이 고도로 상호 작용하고 수소 결합이 이러한 변화에 중요한 역할을 할 것으로 추정됨을 시사한다.The FTIR spectra of CMCS and its composite scaffold are shown in Figure 3a. The FTIR spectrum of pure CS is shown in the inset of Figure 3a. The broad characteristic peak at 3324 cm -1 in pure CS can be attributed to the hydrogen-bonded amine (-NH 2 ) functional groups, which shifted to a lower wave number (3329 → 3303 cm -1) in the CMCS hydrogel (Figure 4). . In CMCS, the absorption peak at 1639 cm -1 is assigned to the carboxyl group overlapping with the amino group. The absorption peak at 1156 cm -1 is weakened in CMCS, indicating that carboxymethylation occurs at the hydroxyl group of CS. Additionally, a shift of the absorption peak (1416 → 1409 cm -1 ) was observed in the composite hydrogel, indicating the interaction between the integrated s-NC and CMCS. This movement of the composite hydrogel may be due to minimizing the intramolecular hydrogen bonding interactions between the polymer chains and increasing the intermolecular hydrogen bonding interactions between the integrated s-NCs and the polymer chains. These results suggest that the developed hydrogels are highly interactive and that hydrogen bonding is likely to play an important role in these changes.
개발된 하이드로겔의 구조적 변화를 X-ray diffractometer를 이용하여 평가하였고, XRD 패턴은 도 3b와 같다. 8.9° 및 20.5°에서 넓고 날카로운 회절 피크가 CMCS에서 관찰되어 구조에서 각각 비정질 및 결정질 영역을 보여준다. 복합 하이드로겔은 피크 위치에서 약간의 변화가 있는 순수한 중합체와 유사한 회절 패턴을 나타낸다. 복합 하이드로겔에서 무정형 영역의 면간 거리(1→0.93 nm)의 감소가 관찰되었으며, 이는 FTIR 결과에서 관찰된 바와 같이 통합된 s-NC와 폴리머 사슬 사이의 상호작용으로 인해 조립된 구조의 형성을 나타낸다. 복합 하이드로겔(0.44 → 0.45 nm)에서 결정질 면간 거리의 유의미한 변화는 관찰되지 않았으며, 이는 s-NC의 분포가 주로 중합체의 비정질 영역에서 발생했음을 시사한다.Structural changes in the developed hydrogel were evaluated using an X-ray diffractometer, and the XRD pattern is shown in Figure 3b. Broad and sharp diffraction peaks at 8.9° and 20.5° are observed in CMCS, showing amorphous and crystalline regions in the structure, respectively. The composite hydrogel exhibits a diffraction pattern similar to that of the pure polymer with slight changes in peak positions. A decrease in the interplanar distance (1 → 0.93 nm) of the amorphous region was observed in the composite hydrogel, indicating the formation of an assembled structure due to the interaction between the integrated s-NCs and the polymer chains, as observed in the FTIR results. . No significant change in the crystalline interplanar distance was observed in the composite hydrogel (0.44 → 0.45 nm), suggesting that the distribution of s-NCs mainly occurred in the amorphous region of the polymer.
하이드로겔 지지체의 표면 형태는 SEM을 사용하여 분석되었으며 이미지는 도 3c에 나와 있다. 제작된 스캐폴드는 다공성이 높고 상호 연결된 형태학적 구조를 나타낸다. 스캐폴드에서 계층 구조가 관찰되었다. 복합 지지체는 순수한 고분자 지지체보다 다공성 형태를 보여주었다.The surface morphology of the hydrogel scaffolds was analyzed using SEM and the images are shown in Figure 3c. The fabricated scaffolds exhibit high porosity and an interconnected morphological structure. A hierarchical structure was observed in the scaffold. The composite scaffold showed a more porous morphology than the pure polymer scaffold.
스캐폴드의 팽윤 효율은 세포 대사 산물과 영양소의 교환을 촉진하기 때문에 조직 공학 응용 분야에서 중요한 역할을 한다. 개발된 하이드로겔 지지체의 팽윤 가능성을 실온의 수성 조건에서 조사하였고, 그 결과를 도 3d에 나타내었다. 복합 하이드로겔 지지체는 순수 고분자 지지체보다 팽윤 효율이 낮았고, 이 잠재력은 s-NC 함량이 증가함에 따라 더욱 감소했다. 팽윤 효율의 감소는 s-NC와 폴리머 사슬 사이의 더 현저한 상호작용에 의해 설명될 수 있으며, 이로 인해 수분 흡수를 위한 작용기의 가용성이 낮아진다. 스캐폴드의 팽창은 생리학적 조건에서 제어되어야 한다. 급격한 팽창은 스캐폴드를 약화시키고 저하시킬 수 있다. 또한, 15시간 후에 팽윤 효율의 향상이 관찰되지 않았으며, 이는 제작된 하이드로겔 지지체의 포화점을 나타낸다.The swelling efficiency of scaffolds plays an important role in tissue engineering applications because it promotes the exchange of cellular metabolites and nutrients. The swelling potential of the developed hydrogel scaffold was investigated in aqueous conditions at room temperature, and the results are shown in Figure 3d. The composite hydrogel scaffolds had lower swelling efficiency than the pure polymer scaffolds, and this potential further decreased with increasing s-NC content. The decrease in swelling efficiency can be explained by more pronounced interactions between s-NCs and polymer chains, which results in lower availability of functional groups for water absorption. The expansion of the scaffold must be controlled under physiological conditions. Rapid expansion can weaken and degrade the scaffold. Additionally, no improvement in swelling efficiency was observed after 15 hours, indicating the saturation point of the fabricated hydrogel scaffold.
유변학적 거동 및 회수 분석Rheological behavior and recovery analysis
조직 공학 응용을 위해 개발된 하이드로겔은 우수한 탄성과 기계적 강도를 가져야 한다. 하이드로겔 조건에서 제조된 시료의 기계적 강도를 레오미터를 이용하여 분석하였고 그 결과를 도 5에 나타내었다. 측정된 주파수 영역에서 저장 탄성률(G', 선 있음)과 손실 탄성률(G", 선 없음)의 변화는 도 5a에 나와 있다. 복합 하이드로겔은 순수 고분자 하이드로겔보다 더 높은 G 값을 나타내었고, s-NC와 고분자 사슬 사이의 상호작용이 크기 때문에 높은 탄성을 보였다. Hydrogels developed for tissue engineering applications must have excellent elasticity and mechanical strength. The mechanical strength of the sample prepared under hydrogel conditions was analyzed using a rheometer, and the results are shown in Figure 5. The changes in storage modulus (G', with lines) and loss modulus (G", without lines) in the measured frequency range are shown in Figure 5a. The composite hydrogels showed higher G values than the pure polymer hydrogels; It showed high elasticity due to the large interaction between s-NC and the polymer chain.
고분자 사슬과 s-NC 사이의 더 큰 상호작용으로 인해 복합 하이드로겔에서 G' 값(1.11 × 105 Pa → 5.64 × 106 Pa)의 상당한 향상이 관찰되었으며, 이는 상호 연결된 네트워크 구조를 생성하여 높은 탄성으로 이어진다. 복합 하이드로겔의 높은 ω 영역에서 G' 값의 향상은 더 상호 연결된 네트워크 구조의 이완 및 형성으로 설명될 수 있으며, 그 결과 고체와 유사한 구조와 더 높은 G' 값이 생성된다.A significant improvement in G' value (1.11 × 10 5 Pa → 5.64 × 10 6 Pa) was observed in the composite hydrogel due to the greater interaction between the polymer chains and s-NCs, which creates an interconnected network structure with high It leads to elasticity. The enhancement of the G' value in the high ω region of the composite hydrogel can be explained by the relaxation and formation of a more interconnected network structure, resulting in a solid-like structure and higher G' value.
순수한 고분자 하이드로겔보다 복합 하이드로겔에서 더 높은 G" 값이 관찰되었으며, 그 값은 s-NC 함량이 증가함에 따라 더욱 증가했다. 그러나 G"의 크기는 측정된 ω 영역 전체에서 G'보다 낮았으며, 이는 하이드로겔에서 안정적인 탄성 고분자 네트워크 구조의 형성을 시사한다.Higher G" values were observed for composite hydrogels than for pure polymer hydrogels, and the values further increased with increasing s-NC content. However, the magnitude of G" was lower than G' throughout the measured ω region. , which suggests the formation of a stable elastic polymer network structure in the hydrogel.
ω 영역에서 전개된 하이드로겔의 복소점도(η*) 변화도 측정하였으며, 그 결과를 도 5b에 나타내었다. 측정된 영역에서 순수 폴리머 하이드로겔보다 복합 하이드로겔에서 더 높은 η* 값이 관찰되었으며, s-NC 함량이 증가함에 따라 더욱 증가하여 복합 하이드로겔에서 더 고체와 유사한 특성을 나타낸다. η* 값은 낮은 ω 영역에서 증가하는 반면 η* 값의 감소는 높은 ω 영역에서 발생하여 각각 전단 농축 및 전단 박화 특성을 시사한다. 이것은 인쇄 응용 프로그램의 예상되는 속성이다.The change in complex viscosity (η*) of the hydrogel developed in the ω region was also measured, and the results are shown in Figure 5b. In the measured area, higher η* values were observed in the composite hydrogel than in the pure polymer hydrogel, and further increased with increasing s-NC content, indicating more solid-like properties in the composite hydrogel. The η* value increases in the low ω region, while the decrease in η* value occurs in the high ω region, suggesting shear thickening and shear thinning characteristics, respectively. This is an expected property of a printing application.
개발된 하이드로겔의 요변성 거동을 분석하여 인쇄력을 확인했다. 이를 위해 하이드로겔의 η* 값의 변화를 모니터링하기 위해 0.1, 1000 및 0.1 s-1(각각 100초)의 일련의 전단 속도를 적용했다. 인쇄 조건과 유사한 구조를 변형하기 위해 높은 전단 속도(1000s-1)를 사용했다. 인쇄 가능한 하이드로겔은 높은 요변성 거동을 나타내야 한다. 다른 전단 속도에서 η* 값의 변화는 도 5c에 나와 있다. CMCS, CMCS/s-NC 1, CMCS/s-NC 2, CMCS/s-NC 4의 초기 η* 값은 1314, 4335, 695, 562 Pa이었고, 높은 전단 속도(1000 s-1)에서 각각 0.552, 0.326, 0.443, 및 0.687 Pa으로 감소하였다. 이 값은 낮은 전단 속도(0.1s-1)에서 추가로 증가했으며 CMCS, CMCS/s-NC 1, CMCS/s-NC 2 및 CMCS/s-NC 4의 경우 각각 681, 2787, 484 및 475Pa였다. 회복력은 CMCS, CMCS/s-NC 1, CMCS/s-NC 2 및 CMCS/s-NC 4의 경우 51.7, 64.2, 69.2, 84.2%였다. 복합 하이드로겔의 높은 회복 잠재력은 하이드로겔의 변형을 제한하는 통합된 s-NC와 상호 연결된 고분자 네트워크 구조의 형성에 기인한다.The printing power was confirmed by analyzing the thixotropic behavior of the developed hydrogel. For this purpose, a series of shear rates of 0.1, 1000, and 0.1 s -1 (100 s each) were applied to monitor the changes in the η* value of the hydrogel. A high shear rate (1000 s -1 ) was used to deform the structure similar to the printing conditions. Printable hydrogels should exhibit high thixotropic behavior. The variation of η* values at different shear rates is shown in Figure 5c. The initial η* values of CMCS, CMCS/s-NC 1, CMCS/s-NC 2, and CMCS/s-NC 4 were 1314, 4335, 695, and 562 Pa, respectively 0.552 at high shear rate (1000 s -1 ). , decreased to 0.326, 0.443, and 0.687 Pa. This value further increased at low shear rates (0.1 s -1 ) and was 681, 2787, 484, and 475 Pa for CMCS, CMCS/s-NC 1, CMCS/s-NC 2, and CMCS/s-NC 4, respectively. . Resilience was 51.7, 64.2, 69.2, and 84.2% for CMCS, CMCS/s-NC 1, CMCS/s-NC 2, and CMCS/s-NC 4. The high recovery potential of the composite hydrogel is attributed to the formation of an interconnected polymer network structure with integrated s-NCs, which limits the deformation of the hydrogel.
개발된 하이드로겔의 주입력은 상온에서 주사기를 사용하여 테스트되었으며 주입된 하이드로겔의 디지털 이미지는 도 5d에 나와 있다. 하이드로겔은 쉽게 주입되고 구조를 유지했다. 주사 가능한 하이드로겔은 다양한 장점이 있으며 원하는 부위에 주사할 수 있다. 주사 가능한 하이드로겔은 외부 기계적 변형 후에도 이식된 부위의 겔 조각화 가능성을 줄이고 지속적으로 피부 상처 치료를 촉진할 수 있기 때문에 피부 상처 재생을 위한 매력적인 재료로 간주된다. 또한 불규칙한 상처 부위에도 적용할 수 있다.The injection force of the developed hydrogel was tested using a syringe at room temperature, and the digital image of the injected hydrogel is shown in Figure 5d. The hydrogel was easily injected and maintained its structure. Injectable hydrogels have various advantages and can be injected into desired areas. Injectable hydrogels are considered attractive materials for skin wound regeneration because they can reduce the likelihood of gel fragmentation at the implanted site and promote sustained skin wound healing even after external mechanical deformation. It can also be applied to irregular wounds.
개발된 하이드로겔의 접착력Adhesion of developed hydrogel
개발된 하이드로겔의 접착 특성을 다양한 표면에 대해 조사하였고, 그 이미지를 도 6a에 나타내었다. 개발된 하이드로겔은 다른 표면에 즉시 접착되어 접착 력을 보여준다. 개발된 하이드로겔의 접착성은 하이드로겔의 작용기와 재료 표면 사이의 다중 상호작용에 기인할 수 있다. 접착력은 출혈 중지, 누출 밀봉, 조직 결합 및 조직 회복 개선을 포함한 다양한 응용 분야에 매우 바람직하다. 또한, 15분 처리 후 소수성 표면(플라스틱)과 현상된 하이드로겔 사이의 접착 강도를 단축 인장 측정으로 정량화하기 위해 랩 전단 테스트를 수행했다. 랩 전단 시험의 개략도는 도 6b에 나와 있다.The adhesive properties of the developed hydrogel were investigated on various surfaces, and the image is shown in Figure 6a. The developed hydrogel immediately adheres to other surfaces and shows adhesive strength. The adhesive properties of the developed hydrogel can be attributed to multiple interactions between the functional groups of the hydrogel and the material surface. Adhesion is highly desirable for a variety of applications including stopping bleeding, sealing leaks, bonding tissue, and improving tissue recovery. Additionally, a lap shear test was performed to quantify the adhesion strength between the hydrophobic surface (plastic) and the developed hydrogel after 15 min of treatment by uniaxial tensile measurements. A schematic diagram of the lap shear test is shown in Figure 6b.
개발된 하이드로겔을 두 개의 플라스틱 기판(25mm × 15mm) 사이에 끼우고 측정했다. 플라스틱과 다른 하이드로겔에 대한 접착 강도 대 변위의 얻은 곡선이 도 6c에 나와 있다. 순수 폴리머 하이드로겔과 비교하여 복합 하이드로겔에서 접착력의 향상이 관찰되었으며, 이는 접착력을 나타낸다. 이 힘은 폴리머 매트릭스의 s-NC 함량을 증가시켜 더욱 강화되었으며, 이는 접착 특성이 개선되었음을 나타낸다. 강화된 접착력은 표면 사이의 강한 상호작용으로 인한 것이다. 접착 시간, 하이드로겔의 특성 및 적용된 기질을 포함한 다양한 요인이 접착성에 널리 영향을 미쳤다. The developed hydrogel was sandwiched between two plastic substrates (25 mm × 15 mm) and measured. The obtained curves of adhesion strength versus displacement for plastics and different hydrogels are shown in Figure 6c. An improvement in adhesion was observed in composite hydrogels compared to pure polymer hydrogels, which is indicative of adhesion. This force was further enhanced by increasing the s-NC content in the polymer matrix, indicating improved adhesion properties. The enhanced adhesion is due to the stronger interaction between the surfaces. Various factors, including adhesion time, properties of the hydrogel, and applied substrate, widely influenced the adhesion properties.
개발된 플라스틱 기재와 하이드로겔의 접착력의 정량적 값은 도 6d에 나와 있다. 접착강도는 CMCS, CMCS/s-NC 1, CMCS/s-NC 2, CMCS/s-NC 4에서 각각 5.53, 11.84, 15.13, 18.32 kPa였다. 개발된 하이드로겔은 조직 표면의 극성기와 하이드로겔 간의 강한 상호작용으로 인해 돼지와 사람의 피부를 포함한 친수성 표면에서 더욱 접착력을 높일 수 있으며, 피부 상처 치유에도 적용될 수 있을 것으로 기대된다.The quantitative values of the adhesion between the developed plastic substrate and the hydrogel are shown in Figure 6d. The adhesive strengths were 5.53, 11.84, 15.13, and 18.32 kPa for CMCS, CMCS/s-NC 1, CMCS/s-NC 2, and CMCS/s-NC 4, respectively. The developed hydrogel is expected to be able to further increase adhesion on hydrophilic surfaces, including pig and human skin, due to the strong interaction between the polar group on the tissue surface and the hydrogel, and can also be applied to skin wound healing.
개발된 하이드로겔의 다양한 기질의 접착성에 대한 가능한 메커니즘은 도 6e에 나와 있다. 여기에서 우리는 하이드로겔 표면에 의한 유리와 인간의 피부 표면 사이의 상호 작용 메커니즘을 설명한다. 하이드로겔은 쌍극자-쌍극자 또는 이온-쌍극자 상호작용을 통해 다른 극성 또는 하전된 작용기와 상호작용할 수 있는 하전된 이온(NH4+ 및 COO-)을 가지고 있다. 유리는 음전하를 띤 규산염 그룹을 가지고 있으며 위에서 언급한 상호작용을 통해 하이드로겔의 양전하 아미노 그룹과 상호작용한다. 유사하게, 피부 표면은 하이드로겔과 상호작용할 수 있다.The possible mechanism for the adhesion of the developed hydrogel to various substrates is shown in Figure 6e. Here we describe the mechanism of interaction between glass and the human skin surface by the hydrogel surface. Hydrogels contain charged ions (NH4 + and COO - ) that can interact with other polar or charged functional groups through dipole-dipole or ion-dipole interactions. The glass has negatively charged silicate groups, which interact with the positively charged amino groups of the hydrogel through the interactions mentioned above. Similarly, the skin surface can interact with the hydrogel.
하이드로겔 지지체의 분해 및 생체 활성 가능성Degradation and bioactivity potential of hydrogel scaffolds
개발된 하이드로겔 지지체의 분해 속도를 모니터링하기 위해 시험관 내 분해 연구를 수행했으며 그 결과를 도 7a에 제시했다. 복합 지지체는 프로테아제 존재하에서 순수한 중합체 지지체보다 더 큰 분해율을 나타냈다. 이 거동은 하이드로겔 지지체의 형태학적 측면으로 설명할 수 있다. 순수한 고분자 지지체는 SEM 이미지에서 관찰된 복합 지지체에 비해 상대적으로 폐쇄된 구조를 가지고 있어 프로테아제 매체를 더 크게 제한하여 느린 분해를 유발한다. 스캐폴드는 조직 공학 적용을 위해 적절한 분해 속도를 가져야 한다. 높은 분해 속도는 세포 활동에 적합하지 않은 반면 느린 분해는 주변 조직에서 염증 반응을 일으킬 수 있다. 고분자 물질의 분해는 결정성, 분자량, 매질의 pH 및 효소의 존재에 의해 크게 영향을 받는다. 생분해 메커니즘은 재료의 침식, 가수분해 및 가용화를 포함한 여러 요인에 의해 좌우된다.To monitor the degradation rate of the developed hydrogel scaffold, an in vitro degradation study was performed and the results are presented in Figure 7a. The composite scaffolds showed a greater degradation rate than the pure polymer scaffolds in the presence of proteases. This behavior can be explained by the morphological aspects of the hydrogel scaffold. The pure polymer scaffold has a relatively closed structure compared to the composite scaffold observed in SEM images, which limits the protease medium to a greater extent and causes slow degradation. Scaffolds must have an appropriate degradation rate for tissue engineering applications. High rates of decomposition are unsuitable for cellular activity, while slow decomposition may cause an inflammatory response in surrounding tissues. Decomposition of polymeric materials is greatly influenced by crystallinity, molecular weight, pH of the medium and the presence of enzymes. Biodegradation mechanisms depend on several factors, including erosion, hydrolysis, and solubilization of the material.
개발된 하이드로겔 지지체의 생체활성 잠재력을 SEM을 이용하여 분석하였고, 그 결과를 도 7b에 나타내었다. 이러한 물질의 생물학적 활성은 세포 증식 및 분화에 중요한 역할을 한다. 순수한 고분자 지지체보다 복합 지지체의 표면에서 더 높은 광물화가 관찰되었으며, 이는 개선된 생체활성을 나타낸다. 개발된 스캐폴드의 생체 활성 잠재력은 s-NC 함량에 의해 현저하게 영향을 받았다. 생체 활성 유리 또는 바이오세라믹이 있는 생분해성 고분자는 고분자 지지체 단독보다 더 중요한 생체 활성을 나타냈다. 순수한 키토산은 생체 광물화 가능성이 낮아 세포 분화에 적합하지 않은 것으로 관찰되었다. 나노입자의 혼입은 지지체 표면에 인회석 층을 형성함으로써 생물광물화 가능성을 유도한다. 퇴적된 광물의 EDX 스펙트럼은 SEM 이미지의 인세트에 표시된다. 칼슘과 인 피크의 출현은 비계 표면에 인회석 층이 형성되었음을 나타낸다. 형성된 광물의 침착 비율은 표 3에 나열되어 있다. 복합 지지체는 순수 고분자 지지체보다 칼슘과 인의 비율이 더 높아 생체 활성이 향상되었음을 확인했다.The bioactivity potential of the developed hydrogel scaffold was analyzed using SEM, and the results are shown in Figure 7b. The biological activity of these substances plays an important role in cell proliferation and differentiation. Higher mineralization was observed on the surface of composite scaffolds than pure polymer scaffolds, indicating improved bioactivity. The bioactive potential of the developed scaffolds was significantly influenced by the s-NC content. Biodegradable polymers with bioactive glass or bioceramics showed more significant bioactivity than the polymer scaffold alone. It was observed that pure chitosan has a low biomineralization potential and is not suitable for cell differentiation. The incorporation of nanoparticles induces the potential for biomineralization by forming an apatite layer on the support surface. The EDX spectrum of the deposited minerals is shown in the inset of the SEM image. The appearance of calcium and phosphorus peaks indicates the formation of an apatite layer on the scaffold surface. The deposition rates of the minerals formed are listed in Table 3. It was confirmed that the composite scaffold had a higher ratio of calcium and phosphorus than the pure polymer scaffold, thereby improving bioactivity.
표 3은 SBF 배지 처리 14일 후 개발된 하이드로겔 지지체에 EDX에 의한 증착된 광물의 원소 분석Table 3 shows elemental analysis of minerals deposited by EDX on the hydrogel scaffold developed after 14 days of SBF medium treatment.
하이드로겔의 전도도 및 전기화학적 분석Conductivity and electrochemical analysis of hydrogels
개발된 하이드로겔의 전도성을 Four-probe 기법으로 측정하였으며, 그 결과를 표 4에 나타내었다. 순수 고분자 하이드로겔과 복합 하이드로겔의 비교. 전도도의 이러한 향상은 s-NC의 존재하에 CMCS의 아미노 작용기의 더 많은 양성자화에 기인하며, 이는 개선된 이온 전도도를 촉진한다. 개발된 하이드로겔은 피부 전도도(2.6 -1 x 10-4 mS/cm) 범위 내에서 이온 전도성을 나타낸다. 따라서 전도성과 우수한 접착력을 가진 개발된 하이드로겔은 이식 후 피부 세포 활동을 크게 자극하고 빠른 상처 치유 과정을 도울 수 있을 것으로 기대된다. 키토산의 기능화는 수용성을 향상시킬 뿐만 아니라 이온 전도도를 향상시킨다.The conductivity of the developed hydrogel was measured using the four-probe technique, and the results are shown in Table 4. Comparison of pure polymer hydrogels and composite hydrogels. This improvement in conductivity is due to more protonation of the amino functional groups of CMCS in the presence of s-NCs, which promotes improved ionic conductivity. The developed hydrogel exhibits ionic conductivity within the range of skin conductivity (2.6 -1 x 10 -4 mS/cm). Therefore, the developed hydrogel, which has conductivity and excellent adhesion, is expected to be able to significantly stimulate skin cell activity after transplantation and aid in the rapid wound healing process. Functionalization of chitosan not only improves water solubility but also improves ionic conductivity.
표 4는 4개 프로브 시스템을 사용하여 개발된 하이드로겔의 전도도 분석.Table 4 shows the conductivity analysis of the hydrogel developed using the four probe system.
개발된 하이드로겔의 전기화학적 거동을 3전극 시스템을 이용하여 순환 전압전류법(cyclic voltammetry)으로 평가하였으며, 그 결과를 도 8에 나타내었다. 순수한 폴리머 하이드로겔은 0.41V 및 -0.015V에서 산화 및 환원 피크를 나타내며, 이는 각각 CMCS 폴리머의 -NH 및 -COOH 작용기의 양성자화 및 탈양성자화를 나타낸다. 산화(0.41 → 0.77 V) 및 환원(-0.015 → 0.051 V) 피크의 체계적인 이동이 복합 하이드로겔에서 관찰되었으며, 이는 폴리머 매트릭스에 s-NC를 추가하면 하이드로겔의 전기화학적 활성을 촉진함을 시사한다. 복합 하이드로겔은 순수한 폴리머 하이드로겔에 비해 더 큰 양극 전류(0.41→0.76μA)를 나타내어 s-NC가 있을 때 개선된 전기화학적 성능을 보여준다. 복합 하이드로겔의 향상된 전기화학적 성능은 전자 전달을 촉진하는 s-NC 작용기(-COOH 및 -OH)의 브리징 효과에 기인할 수 있다. 또한, 개발된 하이드로겔에서 뚜렷한 상자형 히스테리시스가 관찰되어 전극 표면에서 하이드로겔의 전기 산화를 시사한다. 복합 하이드로겔에서 히스테리시스 영역이 더 증가하여 전극 표면에서 하이드로겔의 더 큰 전기 산화를 보여준다.The electrochemical behavior of the developed hydrogel was evaluated by cyclic voltammetry using a three-electrode system, and the results are shown in Figure 8. The pure polymer hydrogel exhibits oxidation and reduction peaks at 0.41 V and -0.015 V, which represent the protonation and deprotonation of the -NH and -COOH functional groups of the CMCS polymer, respectively. A systematic shift of the oxidation (0.41 → 0.77 V) and reduction (-0.015 → 0.051 V) peaks was observed in the composite hydrogel, suggesting that the addition of s-NCs to the polymer matrix promotes the electrochemical activity of the hydrogel. . The composite hydrogel exhibited a larger anodic current (0.41→0.76 μA) compared to the pure polymer hydrogel, demonstrating improved electrochemical performance in the presence of s-NCs. The improved electrochemical performance of the composite hydrogel can be attributed to the bridging effect of s-NC functional groups (-COOH and -OH), which promotes electron transfer. Additionally, a distinct box-shaped hysteresis was observed in the developed hydrogel, suggesting electro-oxidation of the hydrogel at the electrode surface. The hysteresis area further increases in the composite hydrogel, showing greater electro-oxidation of the hydrogel at the electrode surface.
생체 적합성 및 세포 형태Biocompatibility and cell morphology
제작된 하이드로겔 지지체의 생체적합성은 WST-1 assay를 이용하여 피부세포(HDF, HaCaT 세포, HUVEC)를 이용하여 평가하였으며, 그 결과를 도 9에 나타내었다. 본 발명자들은 하이드로겔 지지체가 있는 상태에서 개별 세포 배양을 수행한 후 공동 배양하여 개발된 하이드로겔 지지체가 피부 세포에 미치는 영향을 조사했다. 처리 1일, 3일 및 5일 후 하이드로겔 스캐폴드의 존재 하에서 HDF 생존력이 도 9a에 표시된다. 처리하지 않은 그룹을 대조군으로 간주하였다. 생체 적합성을 나타내는 하이드로겔 스캐폴드의 존재 하에서 부작용이 관찰되지 않았다. 합성 스캐폴드는 대조군 스캐폴드보다 더 큰 세포 생존력을 보여주었다. CMCS/s-NC 1 하이드로겔 지지체를 포함하는 그룹은 다른 지지체에 비해 향상된 생존력을 나타내어 개선된 생체 적합성을 나타낸다. 섬유아세포는 피부 생리학 및 피부 상처 치유에 필수적인 역할을 한다. 접착 및 구조 단백질, 프로테오글리칸, 글리코사미노글리칸과 같은 모든 ECM 구성요소를 생산한다. The biocompatibility of the produced hydrogel scaffold was evaluated using skin cells (HDF, HaCaT cells, HUVEC) using the WST-1 assay, and the results are shown in Figure 9. The present inventors investigated the effect of the developed hydrogel scaffold on skin cells by culturing individual cells in the presence of a hydrogel scaffold and then co-culturing them. HDF viability in the presence of hydrogel scaffolds after 1, 3, and 5 days of treatment is shown in Figure 9A. The untreated group was considered the control group. No side effects were observed in the presence of the hydrogel scaffold, which showed biocompatibility. The synthetic scaffolds showed greater cell viability than the control scaffolds. The group containing the CMCS/s-NC 1 hydrogel scaffold showed improved viability compared to other scaffolds, indicating improved biocompatibility. Fibroblasts play an essential role in skin physiology and skin wound healing. Produces all ECM components such as adhesive and structural proteins, proteoglycans, and glycosaminoglycans.
하이드로겔 지지체의 세포독성을 HaCaT 세포를 이용하여 분석하였고, 그 결과를 도 9b에 나타내었다. 스캐폴드 처리가 없는 배지를 대조군으로 사용했다. 하이드로겔 지지체는 HaCaT 세포에 독성 영향을 미치지 않아 생체 적합성을 나타낸다. 복합 지지체는 순수 고분자 지지체 및 대조군보다 더 높은 세포 생존력을 나타냈다. 복합 스캐폴드의 향상된 생체적합성은 개방형 형태학적 구조와 생체활성 잠재력에 기인한다. HaCaT 세포는 이물질에 대한 장벽 역할을 하여 신체의 수분과 열 손실을 줄인다. The cytotoxicity of the hydrogel scaffold was analyzed using HaCaT cells, and the results are shown in Figure 9b. Medium without scaffold treatment was used as a control. The hydrogel scaffold has no toxic effects on HaCaT cells, indicating biocompatibility. The composite scaffold showed higher cell viability than the pure polymer scaffold and the control group. The improved biocompatibility of composite scaffolds is attributed to their open morphological structure and bioactive potential. HaCaT cells act as a barrier against foreign substances, reducing water and heat loss from the body.
하이드로겔 지지체의 생체 적합성은 다른 시간 간격 후에 HUVEC로 모니터링되었으며 그 결과는 도 9c에 나와 있다. 처리하지 않은 그룹을 대조군으로 간주하였다. 스캐폴드 처리군에서는 세포독성이 관찰되지 않았으며 이는 생체 적합성을 나타낸다. 순수한 고분자 지지체 및 대조군 지지체보다 복합 지지체에서 더 높은 세포 생존력이 관찰되었으며, 이는 개선된 생체 적합성을 시사한다. HUVEC는 혈관 신생 및 혈관 형성에 중요한 역할을 한다. 새로 생성된 조직은 생존을 위해 활성 혈관 네트워크가 필요하다.The biocompatibility of the hydrogel scaffolds was monitored with HUVECs after different time intervals and the results are shown in Figure 9c. The untreated group was considered the control group. No cytotoxicity was observed in the scaffold treatment group, indicating biocompatibility. Higher cell viability was observed for composite scaffolds than pure polymer scaffolds and control scaffolds, suggesting improved biocompatibility. HUVECs play an important role in angiogenesis and blood vessel formation. Newly created tissue requires an active vascular network for survival.
또한 HDF, HaCaT 세포 및 HUVEC를 개발된 스캐폴드와 공동 배양하여 피부 재생 모델을 생성했으며 결과가 도 9d에 나와 있다. 개발된 스캐폴드가 CMCS/s-NC 4를 제외한 모든 처리군에서 피부 세포 증식을 촉진한다는 사실을 확인하는 것이 흥미로웠다. NC 1 처리된 배지는 1% s-NC 함량이 개선된 세포 활성에 최적임을 나타낸다. 개발된 하이드로겔 지지체의 향상된 세포 활성은 유리한 지형 구조, 접착성 및 향상된 생체 활성으로 인한 것이다. 피부 세포(펩티드층 함유)는 지지체 표면과 강하게 상호작용하며, 개방된 구조는 기체 및 영양 교환을 용이하게 한다. 그러나 CMCS/s-NC 4 처리군에서 다른 처리군과 비교하여 피부 세포 생존율의 감소가 발생했다. 이것은 나노 입자의 더 높은 농도, 특성 및 모양 때문일 수 있다. Additionally, HDF, HaCaT cells, and HUVEC were co-cultured with the developed scaffold to generate a skin regeneration model, and the results are shown in Figure 9D. It was interesting to see that the developed scaffold promoted skin cell proliferation in all treatment groups except CMCS/s-NC 4. NC 1 treated medium shows that 1% s-NC content is optimal for improved cell activity. The improved cellular activity of the developed hydrogel scaffolds is due to its favorable topographic structure, adhesive properties, and improved bioactivity. Skin cells (containing peptide layer) interact strongly with the scaffold surface, and the open structure facilitates gas and nutrient exchange. However, a decrease in skin cell survival occurred in the CMCS/s-NC 4 treatment group compared to other treatment groups. This may be due to the higher concentration, properties, and shape of nanoparticles.
공배양된 세포의 형태는 처리 3일 후 형광현미경을 이용하여 관찰하였으며, 그 이미지를 도 9e에 나타내었다. 본 발명자들은 더 나은 세포 및 생체 활성 잠재력 때문에 치료 그룹을 위해 CMCS/s-NC 1 스캐폴드를 선택했다. 스캐폴드가 없는 배지를 대조군으로 사용했다. 세포는 건강했고 스캐폴드 위에 퍼졌다. 세포 밀도는 대조군보다 스캐폴드 처리군에서 더 높았으며, 이는 세포 생존율에서 관찰된 바와 같이 우수한 생체적합성을 확인시켜주었다. The morphology of the co-cultured cells was observed using a fluorescence microscope 3 days after treatment, and the image is shown in Figure 9e. We selected CMCS/s-NC 1 scaffold for the treatment group because of its better cellular and bioactivity potential. Scaffold-free medium was used as a control. The cells were healthy and spread over the scaffold. Cell density was higher in the scaffold treated group than in the control group, confirming excellent biocompatibility as observed in cell viability.
mRNA 및 단백질 마커의 발현Expression of mRNA and protein markers
HDF에서 HDF 관련 유전자 마커(fibronectin 및 collagen 1A)의 발현은 처리 7일 및 14일 후 q-PCR 기법으로 평가하였고 그 결과를 도 10a에 나타내었다. 스캐폴드 처리가 되지 않은 그룹은 대조군이 되었다. 더 높은 피브로넥틴과 콜라겐 1A의 발현이 스캐폴드 처리된 군에서 7일 처리 후 대조군에 비하여 관찰되었으며, 이는 14일 배양 후에 더욱 증가하여 HDF 관련 유전자 마커에 대한 가속 효과를 보여주었다. 이것은 순수한 폴리머 스캐폴드에 비해 CMCS/s-NC1 스캐폴드에서 더 높았다. CMCS/s-NC1에서 HDF 관련 유전자 마커의 더 나은 발현은 더 나은 세포 활성과 유리한 지형 구조에 기인한다. 피브로넥틴은 세포외 기질(ECM)의 중요한 구성 성분으로 간주되며 기질과의 세포 접착에 필요하다. 세포골격 변형, 세포 이동 및 분화에 중요한 역할을 한다. 또한 배아 발생과 상처 치유를 가속화한다. 콜라겐은 ECM의 주요 섬유질 당단백질이며 ECM 조립, ECM-세포 상호작용, 세포 이동 및 분화를 촉진한다. The expression of HDF-related gene markers (fibronectin and collagen 1A) in HDF was evaluated by q-PCR technique after 7 and 14 days of treatment, and the results are shown in Figure 10a. The group without scaffold treatment served as the control group. Higher expression of fibronectin and collagen 1A was observed in the scaffold-treated group compared to the control group after 7 days of treatment, which further increased after 14 days of culture, showing an accelerated effect on HDF-related gene markers. This was higher for the CMCS/s-NC1 scaffold compared to the pure polymer scaffold. The better expression of HDF-related gene markers in CMCS/s-NC1 is due to better cell activity and favorable topographic structure. Fibronectin is considered an important component of the extracellular matrix (ECM) and is required for cell adhesion to the matrix. It plays an important role in cytoskeletal modification, cell migration, and differentiation. It also accelerates embryonic development and wound healing. Collagen is the major fibrous glycoprotein of the ECM and promotes ECM assembly, ECM-cell interactions, cell migration and differentiation.
HaCaT에서 서로 다른 각질형성세포 관련 유전자 마커(KRT1, KRT5, KRT10, KRT15)의 발현도 조사하였고, 그 결과를 도 10b에 나타내었다. 스캐폴드 처리가 없는 미디어가 대조군으로 사용된다. 스캐폴드에서 대조군에 비해 케라티노사이트 관련 유전자 마커의 더 높은 발현이 발생하여 케라티노사이트 생성 효율을 보여주었다. KRT1/10은 초기 유전자 마커로 간주되며 처리 7일 후에 발현이 증가하고 배양 14일 후에 감소했다. KRT5/KRT15는 중요한 각질형성세포 유전자 마커이며, 이들의 발현은 분화 후기 단계에서 발생한다. 케라티노사이트 관련 유전자 메이커의 더 나은 발현은 개발된 스캐폴드가 상처 회복에 중요한 역할을 하는 케라티노사이트 형성을 가속화할 수 있음을 보여주었다. 치료 7일 및 14일 후에 HUVEC 관련 유전자 마커(VEGF, VE-CAD 및 CD31)를 추가로 조사하고 그 결과를 도 10c에 나타내었다. 스캐폴드가 없는 그룹을 대조군으로 간주했다. HUVEC 관련 유전자 마커의 더 큰 발현은 대조군보다 스캐폴드 처리군에서 발생했으며, 이는 스캐폴드의 혈관신생 가능성을 시사하며, 이는 인큐베이션 14일 후에 더욱 향상되었다. CMCS/s-NC 1 처리 그룹은 개선된 세포 활성으로 인해 CMCS 스캐폴드보다 향상된 발현을 입증했다. VEGF, VE-CAD 및 CD31은 혈관 신생, 유지 및 혈관 구조 구성에서 중요한 역할을 한다. 이 결과는 개발된 스캐폴드가 효율성을 가지며 혈관 신생을 촉진할 수 있음을 나타낸다.The expression of different keratinocyte-related gene markers (KRT1, KRT5, KRT10, KRT15) was also investigated in HaCaT, and the results are shown in Figure 10b. Media without scaffold treatment is used as a control. Higher expression of keratinocyte-related gene markers occurred on the scaffold compared to the control group, demonstrating keratinocyte production efficiency. KRT1/10 is considered an early genetic marker and its expression increased after 7 days of treatment and decreased after 14 days of culture. KRT5/KRT15 are important keratinocyte gene markers, and their expression occurs in late stages of differentiation. Better expression of keratinocyte-related gene makers showed that the developed scaffold could accelerate keratinocyte formation, which plays an important role in wound repair. HUVEC-related gene markers (VEGF, VE-CAD, and CD31) were further examined after 7 and 14 days of treatment, and the results are shown in Figure 10c. The group without scaffold was considered the control group. Greater expression of HUVEC-related gene markers occurred in the scaffold-treated group than in the control group, suggesting the angiogenic potential of the scaffold, which was further enhanced after 14 days of incubation. The CMCS/s-NC 1 treatment group demonstrated improved expression over the CMCS scaffold due to improved cellular activity. VEGF, VE-CAD, and CD31 play important roles in angiogenesis, maintenance, and vascular structure organization. These results indicate that the developed scaffold is efficient and can promote angiogenesis.
본 발명자들은 배양 14일 후 형광 현미경을 사용하여 HDF, HaCaT 및 HUVEC에서 fibronectin, basic cytokeratin 및 PECAM-1 단백질의 발현을 추가로 조사했으며 그 결과를 도 10d에 제시했다. 어떠한 처리도 하지 않은 그룹을 대조군으로 간주하였다. 스캐폴드 처리군은 대조군보다 상기 단백질의 더 큰 강도를 발현하였으며, 이는 발달된 스캐폴드가 피부 세포 기능을 긍정적으로 유발함을 시사한다. 피브로넥틴 단백질의 발현은 HDF의 세포골격 전체에서 발생하는 반면, 사이토케라틴 및 PECAM-1은 핵 부근에서 더 많이 발현된다.We further examined the expression of fibronectin, basic cytokeratin, and PECAM-1 proteins in HDF, HaCaT, and HUVEC using fluorescence microscopy after 14 days of culture, and the results are presented in Figure 10d. The group without any treatment was considered the control group. The scaffold-treated group expressed greater intensity of this protein than the control group, suggesting that the developed scaffold positively induces skin cell function. Expression of fibronectin protein occurs throughout the cytoskeleton of HDFs, whereas cytokeratin and PECAM-1 are more expressed near the nucleus.
하이드로겔의 항균력Antibacterial power of hydrogel
개발된 하이드로겔의 항균력은 Bacillus subtilis 처리 24시간 후 집락 계수법을 사용하여 조사하였으며, 이미지는 도 11a와 같다. 하이드로겔 처리를 하지 않은 그룹을 대조군으로 사용하였다. 대조군과 비교하여 하이드로겔 처리군에서 박테리아 콜로니의 현저한 감소가 관찰되어 항균력을 나타냈고, 복합 하이드로겔 처리 플레이트에서는 콜로니가 관찰되지 않아 향상된 항균력을 나타냈다. 개발된 하이드로겔의 항균 가능성은 박테리아 세포막과 정전기적으로 상호작용하여 손상시키는 양전하 작용기의 존재에 기인한다. 복합 하이드로겔의 개선된 항균 가능성은 s-NC로 양전하를 띤 폴리머 사슬을 감싸고 박테리아에 더 많이 노출되어 더 심각한 정전기 상호작용과 결과적으로 박테리아 사멸을 초래하기 때문일 수 있다.The antibacterial activity of the developed hydrogel was investigated using colony counting method 24 hours after treatment with Bacillus subtilis, and the image is shown in Figure 11a. The group without hydrogel treatment was used as a control group. Compared to the control group, a significant decrease in bacterial colonies was observed in the hydrogel-treated group, indicating antibacterial activity, and no colonies were observed in the composite hydrogel-treated plate, indicating improved antibacterial activity. The antibacterial potential of the developed hydrogel is due to the presence of positively charged functional groups that electrostatically interact with and damage bacterial cell membranes. The improved antibacterial potential of composite hydrogels may be due to the wrapping of positively charged polymer chains with s-NCs, resulting in greater exposure to bacteria, resulting in more severe electrostatic interactions and consequent bacterial death.
이러한 발견은 시간 간격을 두고 배양된 세균 용액의 광학 밀도를 측정함으로써 더욱 확인되었으며, 그 결과를 도 11b에 나타내었다. 처리하지 않은 그룹을 대조군으로 간주하였다. 처리 6시간 후 대조군에 비해 하이드로겔 처리군에서 OD 값의 유의한 감소가 관찰되어 항균력을 나타내었으며 배양 시간(24시간 및 48시간)에 따라 추가로 감소하여 항균력이 개선되었음을 시사한다. 하이드로겔. 복합 하이드로겔은 순수 폴리머 하이드로겔보다 실질적으로 더 낮은 OD 값을 가지며, 이는 집락 계수 방법의 결과와 일치하는 향상된 항균 가능성을 나타낸다.These findings were further confirmed by measuring the optical density of the cultured bacterial solution at time intervals, and the results are shown in Figure 11b. The untreated group was considered the control group. After 6 hours of treatment, a significant decrease in OD value was observed in the hydrogel-treated group compared to the control group, indicating antibacterial activity. It further decreased with incubation time (24 hours and 48 hours), suggesting that antibacterial activity was improved. Hydrogel. The composite hydrogels have substantially lower OD values than pure polymer hydrogels, indicating improved antibacterial potential, consistent with the results of the colony counting method.
생체 내(in vivo) 상처 치유 분석In vivo wound healing analysis
상처 치유는 지혈, 염증, 이동, 증식 및 리모델링을 포함한 다양한 단계를 포함하는 복잡한 생물학적 과정이다. 우리는 시험관 내 분석을 기반으로 ICR 쥐를 사용하여 개발된 하이드로겔 지지체의 피하 상처 치유 가능성을 평가했다. 이식을 위해 원하는 영역이 있는 사용된 쥐의 대표적인 이미지가 도 12a에 나와 있다. 상처 치유 과정을 위해 1cm 구형 영역을 만든다. Wound healing is a complex biological process involving various steps including hemostasis, inflammation, migration, proliferation and remodeling. We evaluated the subcutaneous wound healing potential of the developed hydrogel scaffold using ICR rats based on in vitro assays. A representative image of a used rat with the desired area for implantation is shown in Figure 12A. Create a 1 cm spherical area for the wound healing process.
스캐폴드가 이식된 상처 부위의 대표적인 이미지가 도 12b에 나와 있다. 생리적 변화, 실험 동물의 수와 같은 다른 요인의 영향을 최소화하기 위해 각 그룹에 두 개의 상처 부위를 가진 두 마리의 쥐를 사용했다. A representative image of the wound area where the scaffold was implanted is shown in Figure 12B. To minimize the influence of other factors such as physiological changes and number of experimental animals, two rats with two wound sites were used in each group.
처리 7일 및 14일 후 사용된 쥐의 이미지가 도 12c에 나와 있다. 하이드로겔 지지체를 이식한 그룹은 치료 7일 후 대조군보다 더 많은 상처 폐쇄 잠재력을 나타냈으며, 이는 치료 14일 후에 더욱 강화되어 상처 치유 효능을 입증했다. 그 중 CSCM/s-NC 1 하이드로겔 지지체 처리된 쥐는 다른 쥐에 비해 더 큰 상처 폐쇄 가능성을 나타냈다. CSCM/s-NC 1 하이드로겔 스캐폴드의 개선된 피부 재생 효능은 체외 결과에서 관찰된 바와 같이 피부 세포 증식을 촉진하고 유전자 및 단백질 발현을 향상시킨 더 나은 세포 활성에 기인한다. Images of mice used after 7 and 14 days of treatment are shown in Figure 12C. The group implanted with the hydrogel scaffold showed more wound closure potential than the control group after 7 days of treatment, which was further enhanced after 14 days of treatment, demonstrating wound healing efficacy. Among them, mice treated with CSCM/s-NC 1 hydrogel scaffold showed greater wound closure potential compared to other mice. The improved skin regenerative efficacy of the CSCM/s-NC 1 hydrogel scaffold was attributed to better cellular activity that promoted skin cell proliferation and enhanced gene and protein expression, as observed in in vitro results.
치료 7일 및 14일 후 남은 상처 부위의 정량적 결과를 도 12d에 나타내었다. 결과는 CSCM/s-NC 1 하이드로겔 스캐폴드가 다른 것보다 더 나은 상처 봉합 효능을 갖는다는 것을 나타낸다. 나머지 상처 면적은 이식 14일 후 대조군, CMCS 및 CMCS/s-NC 1 지지체에 대해 각각 0.05 ± 0.003, 0.03 ± 0.001 및 0.02 ± 0.001 mm2였다. 이식 14일 후 CSCM/s-NC 1 하이드로겔 스캐폴드로 거의 완전한 상처 치유가 관찰되었으며 상처 표면은 새로 생성된 표피로 덮여 있었다.The quantitative results of the remaining wound area after 7 and 14 days of treatment are shown in Figure 12d. The results indicate that CSCM/s-NC 1 hydrogel scaffold has better wound closure efficacy than others. The remaining wound areas were 0.05 ± 0.003, 0.03 ± 0.001, and 0.02 ± 0.001 mm 2 for control, CMCS, and CMCS/s-NC 1 scaffolds, respectively, 14 days after implantation. Almost complete wound healing was observed with the CSCM/s-NC 1 hydrogel scaffold 14 days after implantation, and the wound surface was covered with newly generated epidermis.
Hematoxylin and Eosin(H&E) 분석은 14일의 치료 후 스캐폴드가 있거나 없는 새로 재생된 조직을 조사하기 위해 수행되었으며, 그 결과를 도 12e에 나타내었다. 혈관과 모낭을 포함하는 피부층의 형성은 모든 군에서 발생하였지만, 그 밀도는 대조군보다 지지체 처리군에서 더 높았다. 이것은 CSCM/s-NC 1 하이드로겔 스캐폴드 처리 그룹에서 상당히 높았으며, 개선된 재생 가능성을 보여준다. CSCM/s-NC 1 하이드로겔 스캐폴드의 더 높은 재생 능력은 혈관신생에서 중요한 역할을 하는 VEGF를 비롯한 다양한 인자의 더 큰 발현에 할당된다. VEGF의 향상된 발현은 새로운 혈관의 형성을 촉발하고 재상피화 및 콜라겐 합성을 돕는다. 섬유아세포에는 풍부한 육아 조직과 성장 인자가 있다. 육아 조직의 두께를 관찰하여 상처 치유 과정을 모니터링할 수 있다. 육아 조직의 두께는 대조군, CMCS 및 CMCS/s-NC 1 지지체에 대해 각각 83.91, 171.31 및 225.5 μm였다. 따라서, CMCS/s-NC 1 스캐폴드는 대조군보다 개선된 상처 치유 효능을 나타내었고, CMCS 스캐폴드는 육아 조직의 두께를 지지함으로써 개선된 상처 치유 효능을 나타냈다. 또한 치료 14일 후 Masson trichrome 염색법으로 콜라겐 침착을 조사하였다. 콜라겐 침착은 모든 그룹에서 발생했다. 그러나, 그 밀도는 스캐폴드 처리군에서 높았고, 이는 CMCS/s-NC 1 스캐폴드 처리군에서 유의하게 더 높아 재생 가능성이 더 우수함을 시사한다. 빠르고 효과적인 상처 치유 과정은 치료 비용과 상처 치료 보조제를 상당히 낮출 것이다. 이러한 결과는 개발된 재료의 적용이 빠른 피부 상처 치유로 이어짐을 보여주었다.Hematoxylin and Eosin (H&E) analysis was performed to examine newly regenerated tissue with and without scaffolds after 14 days of treatment, and the results are shown in Figure 12e. Formation of a skin layer containing blood vessels and hair follicles occurred in all groups, but its density was higher in the scaffold-treated group than in the control group. This was significantly higher in the CSCM/s-NC 1 hydrogel scaffold treatment group, showing improved regeneration potential. The higher regenerative capacity of CSCM/s-NC 1 hydrogel scaffolds is assigned to the greater expression of various factors, including VEGF, which plays an important role in angiogenesis. Enhanced expression of VEGF triggers the formation of new blood vessels and aids re-epithelialization and collagen synthesis. Fibroblasts have abundant granulation tissue and growth factors. The wound healing process can be monitored by observing the thickness of granulation tissue. The thickness of granulation tissue was 83.91, 171.31, and 225.5 μm for control, CMCS, and CMCS/s-NC 1 scaffolds, respectively. Therefore, the CMCS/s-NC 1 scaffold showed improved wound healing efficacy compared to the control group, and the CMCS scaffold showed improved wound healing efficacy by supporting the thickness of granulation tissue. Additionally, collagen deposition was examined using Masson trichrome staining 14 days after treatment. Collagen deposition occurred in all groups. However, the density was higher in the scaffold treatment group, which was significantly higher in the CMCS/s-NC 1 scaffold treatment group, suggesting better regeneration potential. A fast and effective wound healing process will significantly lower the cost of treatment and wound healing aids. These results showed that application of the developed material led to rapid skin wound healing.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210178841A KR102668218B1 (en) | 2021-12-14 | 2021-12-14 | An injectable hydrogels with antibacterial efficiency as wound dressing for improved cutaneous wound healing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210178841A KR102668218B1 (en) | 2021-12-14 | 2021-12-14 | An injectable hydrogels with antibacterial efficiency as wound dressing for improved cutaneous wound healing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230090425A KR20230090425A (en) | 2023-06-22 |
KR102668218B1 true KR102668218B1 (en) | 2024-05-23 |
Family
ID=86989181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210178841A KR102668218B1 (en) | 2021-12-14 | 2021-12-14 | An injectable hydrogels with antibacterial efficiency as wound dressing for improved cutaneous wound healing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102668218B1 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI124724B (en) * | 2009-02-13 | 2014-12-31 | Upm Kymmene Oyj | A process for preparing modified cellulose |
KR101771606B1 (en) * | 2015-07-24 | 2017-08-28 | 아시아나노셀룰로오스 주식회사 | Nanocellulose using non-wood biomass and cosmetic composition and super absorbent material comprising it |
KR20210147652A (en) * | 2020-05-29 | 2021-12-07 | 주식회사 엘지화학 | Hydrogel |
-
2021
- 2021-12-14 KR KR1020210178841A patent/KR102668218B1/en active IP Right Grant
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Dinesh K. Patel et al. "Multifunctional bioactive chitosan/cellulose nanocrystal scaffolds eradicate bacterial growth and sustain drug delivery."* |
Weijuan Huang et al. "On-demand dissolvable self-healing hydrogel based on carboxymethyl chitosan and cellulose nanocrystal for deep partial thickness burn wound healing."* |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20230090425A (en) | 2023-06-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Patel et al. | Functionalized chitosan/spherical nanocellulose-based hydrogel with superior antibacterial efficiency for wound healing | |
Asadpour et al. | Natural biomacromolecule based composite scaffolds from silk fibroin, gelatin and chitosan toward tissue engineering applications | |
Biswas et al. | Recent advancement of biopolymers and their potential biomedical applications | |
Feroz et al. | Keratin-Based materials for biomedical applications | |
Ramanathan et al. | Fabrication of biohybrid cellulose acetate-collagen bilayer matrices as nanofibrous spongy dressing material for wound-healing application | |
de Oliveira Barud et al. | A multipurpose natural and renewable polymer in medical applications: Bacterial cellulose | |
Aramwit | Introduction to biomaterials for wound healing | |
Govindarajan et al. | Fabrication of hybrid collagen aerogels reinforced with wheat grass bioactives as instructive scaffolds for collagen turnover and angiogenesis for wound healing applications | |
Huang et al. | Biomimetic LBL structured nanofibrous matrices assembled by chitosan/collagen for promoting wound healing | |
Vishwanath et al. | Optimization and evaluation of silk fibroin-chitosan freeze-dried porous scaffolds for cartilage tissue engineering application | |
Aghmiuni et al. | Fabrication of 3D hybrid scaffold by combination technique of electrospinning-like and freeze-drying to create mechanotransduction signals and mimic extracellular matrix function of skin | |
Kwak et al. | Bacterial cellulose membrane produced by Acetobacter sp. A10 for burn wound dressing applications | |
Arakawa et al. | Polymer design and development | |
Ullah et al. | Incorporation of zinc oxide nanoparticles into chitosan-collagen 3D porous scaffolds: Effect on morphology, mechanical properties and cytocompatibility of 3D porous scaffolds | |
Suamte et al. | Design of 3D smart scaffolds using natural, synthetic and hybrid derived polymers for skin regenerative applications | |
Nayak et al. | Sericin–carboxymethyl cellulose porous matrices as cellular wound dressing material | |
CA2704738C (en) | Method for preparing porous scaffold for tissue engineering | |
Varshney et al. | Freeze–thaw-induced physically cross-linked superabsorbent polyvinyl alcohol/soy protein isolate hydrogels for skin wound dressing: In vitro and in vivo characterization | |
US9512279B2 (en) | Interpenetrating polymer network | |
Sapru et al. | Non-immunogenic, porous and antibacterial chitosan and Antheraea mylitta silk sericin hydrogels as potential dermal substitute | |
Datta et al. | Oleoyl-chitosan-based nanofiber mats impregnated with amniotic membrane derived stem cells for accelerated full-thickness excisional wound healing | |
Sapru et al. | Nonmulberry silk protein sericin blend hydrogels for skin tissue regeneration-in vitro and in vivo | |
Hoque et al. | Electrospun matrices from natural polymers for skin regeneration | |
Pina et al. | Natural polymeric biomaterials for tissue engineering | |
Park et al. | Extracellular Matrix‐Bioinspired Anisotropic Topographical Cues of Electrospun Nanofibers: A Strategy of Wound Healing through Macrophage Polarization |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |