새로운 알지네이트 디자인

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 7213(2022) 이 기사 인용

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상처 치유는 복잡한 과정이며 빠른 치유에는 적절한 미세 환경이 필요합니다. 따라서 효과적인 상처 드레싱의 설계 및 제작은 상처 치유 분야에서 인상적인 혁신입니다. 이 시나리오에서 제작된 상처 드레싱은 피브리노겐(응고제), 니신(항균제), 에틸렌디아민테트라아세트산(항균제) 및 알기네이트와 같은 적절한 응고 및 항균 물질의 조합을 사용하여 설계되었습니다. (상처 치료제로서). 생물리학적 특성화는 피브리노겐과 알기네이트의 상호작용이 단백질의 2차 구조의 사소한 변화와 연관되어 있음을 보여주었습니다. 구조 연구에 따르면 단백질은 감염된 상처의 최대 온도인 42°C에서 구조적으로 안정한 것으로 나타났습니다. 팽윤, 기계적 저항성, 니신 방출, 항균 활성, 세포 독성, 겔 다공성 및 혈액 응고와 같은 하이드로겔의 특성을 평가했습니다. 결과는 48시간 동안 니신의 느린 방출을 보여주었습니다. 항균 연구에서는 그람 음성균과 그람 양성균의 성장을 억제하는 효과가 있는 것으로 나타났습니다. 하이드로겔은 또한 상당한 양의 물을 흡수할 수 있었고, 충분한 다공성으로 인해 구조에 약물이 결합될 뿐만 아니라 산소화도 제공할 수 있었습니다. 주사전자현미경은 하이드로겔의 기공 크기가 약 14~198μm인 것으로 나타났습니다. 세포 생존 가능성 연구는 하이드로겔의 높은 생체 적합성을 나타냅니다. 혈액 응고 테스트에서도 합성된 하이드로겔이 혈전 형성 과정을 가속화하는 효과가 확인됐다. 생체 내 연구에서는 상처 치유, 재상피화 및 콜라겐 침착 속도가 더 높은 것으로 나타났습니다. 시험관 내 및 생체 내 연구 결과에 따르면, 설계된 하이드로겔은 추가 전제 조건 평가 후 새롭고 매력적인 상처 드레싱으로 간주될 수 있습니다.

신체에서 가장 큰 기관인 피부는 기계적, 미생물적 손상에 대한 장벽 역할을 하여 신체뿐만 아니라 신체 구성 요소를 보호할 수 있습니다1. 따라서 피부 손상이나 상처는 오늘날 주요 의학적 문제입니다2. 전 세계적으로 약 600만 명의 인구가 다양한 종류의 상처로 인해 어려움을 겪고 있으며, 이는 생활 방식을 방해하고 삶의 질을 저하시킵니다. 특히, 심각하고 치유하는 데 12주 이상이 소요되는 만성 상처는 재발과 관련이 있는 경우가 많습니다. 이러한 상처는 심각한 생리적 감염뿐만 아니라 당뇨병, 종양 질환 등의 특정 질병으로 인해 발생합니다3. 따라서 효과적인 상처 드레싱의 디자인은 상처 치유율을 높이기 위한 주요 전제 조건입니다.

적절한 상처 드레싱은 먼지 입자와 세균이 침투하지 않는 동시에 환경과의 적절한 가스 교환을 통해 상처 치유에 유리한 미세 환경을 제공해야 합니다. 상처 부위에 대한 접착력이 낮고 상처 표면에서 쉽게 분리되는 것도 적절한 상처 드레싱의 또 다른 특징입니다4. 현재까지 하이드로콜로이드, 필름, 폼, 하이드로겔 등 다양한 상처용 드레싱이 개발되어 왔습니다. 하이드로겔 드레싱의 친수성은 상처의 과도한 분비물 흡수, 습한 환경 보호, 상처 부위에 산소 침투, 환자의 통증 감소 등 많은 이점을 제공합니다5.

최근 연구에 따르면 키토산, 콜라겐, 알지네이트 등 일부 천연 생체고분자가 상처 치유 과정을 촉진하는 능력이 있는 것으로 나타났습니다6,7,8,9,10. 섬유아세포 성장 인자/혈관 내피 카드헤린을 함유한 키토산과 알지네이트로 만들어진 복합 하이드로겔은 피부 상처 재생을 가속화하는 것으로 나타났습니다11. 또한, 니신을 함유한 또 다른 키토산-알긴산염 하이드로겔 복합체가 개발되어 급성 상처 치료에 효과적인 것으로 나타났습니다12. 1980년대 이래로 이 두 가지 천연 화합물을 함유한 수많은 드레싱이 합성되어 피부 상처, 특히 전 세계 사망의 주요 원인 중 하나인 당뇨병 상처를 치료하는 데 사용되었습니다13. 친수성이 높은 탄수화물인 알지네이트는 갈조류와 아조토박터(Azotobacter) 및 슈도모나스(Pseudomonas)와 같은 박테리아 공급원에서 추출됩니다. 이는 (1,4)-연결된-β-D-만누로네이트(M) 및 α-L-굴루로네이트(G) 잔기의 단독중합체 블록을 함유하는 다가음이온성 공중합체입니다14,15. 알지네이트의 가장 중요한 특성 중 하나는 금속 이온에 대한 경향으로, 이는 매우 강한 젤을 만드는 데 도움이 됩니다. 형성된 구조는 세포, DNA 및 단백질을 포획하는 결정 요인이라는 점에 유의해야 합니다. 또한, 알지네이트는 비면역원성, 화학적 다양성, 비용 효율적, 낮은 독성, 생분해성, 생체적합성, 독특한 수분 흡수 및 뛰어난 가교 능력을 부여받습니다. 이로 인해 알지네이트는 의료 응용 분야, 특히 재생 의학 및 상처 치유 분야에서 많은 관심을 끌 수 있었습니다.