Gelatin/Alginate Hydrogel Containing hEGF-Encapsulated Chitosan/Lipid Nanoparticles for Wound Healing
- 주제(키워드) Human epidermal growth factor , Nano lipid particles , Hydrogel , Chitosan , Wound healing
- 주제(DDC) 651.1
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 진효언
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 바이오헬스규제과학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000032913
- 본문언어 영어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
Human epidermal growth factor (hEGF) plays a crucial role in improving wound healing. However, due to its protein nature, hEGF is susceptible to degradation by proteases at the wound site. We developed lipid nanoparticles composed of Precirol ATO5 and squalene to encapsulate hEGF, and subsequently coated the LNPs with chitosan to enhance their delivery efficiency. The LNPs formulation was prepared using an extruder and coated with chitosan using a dropwise method. Comparative analysis was conducted on their size, zeta potential, and polydispersity index between chitosan-coated lipid nanoparticles (C-LNPs) and non-coated lipid nanoparticles (LNPs). C-LNPs exhibited an increase in their particle size compared to LNPs (from 162.2 ± 12.74 nm to 248.83 ± 11.97 nm) by chitosan coating. Zeta potentials of C-LNPs were increased from -32.45 ± 2.99 mV to -8.36 ± 4.54 mV by chitosan coating. To enhance the wound healing effect, we developed hydrogel formulations to create a moist environment. Gelatin, alginate, and carboxymethyl cellulose (CMC) were selected as gelation excipients, and three different CMC ratios were evaluated. The hydrogel formulations were assessed using micro-rheology (G′), mesh size analysis, and practical observations. Based on the results, a 1% CMC ratio was chosen due to its desirable hardness, and this formulation was selected for subsequent experiments. Incorporation of the particles into the hydrogel resulted in an increase in mesh size (from 652.55 ± 48.24 nm to 812.43 ± 69.88 nm) and a decrease in G′ (from 0.38 ± 0.05 to 0.24 ± 0.02). Gelatin/alginate hydrogel with hEGF-encapsulated C-LNPs may be useful for various wound treatments.
more초록/요약
표피 성장 인자는 인체에서 자연적으로 발현하는 단백질로서 상처 치유 및 혈관 신생과 세포 신생에 중요한 역할을 한다. 이러한 특성을 이용하여 상처 치유를 위한 의약품에 적용시킬 수 있지만 단백질은 세포 내 외로 단백질 분해 효소에 의하여 분해 될 수 있기 때문에 전달 효율이 떨어진다. 이를 극복하고자 본 연구에서는 지질을 이용하여 제조한 나노입자에 표피 성장 인자를 봉입하였고 지질 입자 전달 효율 및 상처 치유 효과 증대를 위하여 하이드로젤에 입자를 넣어 전달하는 방식을 도입하였다. 지질 입자는 Precirol ATO 5와 항산화 효과가 우수한 스쿠알렌을 사용하여 제작하였다. 키토산 코팅된 나노입자의 코팅 여부를 확인하기 위하여 사이즈와 제타 전위를 측정하였고, 키토산 코팅 전의 사이즈는 162.2 ± 12.74 nm에서 키토산 코팅 후 248.83 ± 11.97 nm로 증가하는 것을 확인하였고, 제타 전위 또한 -32.45 ± 2.99 mV에서 -8.36 ± 4.54 mV로 증가한 것을 통하여 키토산 코팅이 된 것을 확인할 수 있었다. 하이드로겔은 알지네이트, 젤라틴과 카르복시메틸 셀룰로오즈(CMC)를 이용하여 제조하였다. 하이드로겔은 알지네이트와 젤라틴의 비율은 동일하게 넣고 CMC의 퍼센트에서만 차이를 둔 겔 제형 세 가지를 그물망 구조 사이즈와 점성(G′), 그리고 실제 질감을 통하여 평가하였다. 그 결과, 그물망 구조 사이즈 652.55 ± 48.24 nm와 점성 0.38 ± 0.05 Pa 를 보이는 제형에서 상처에 적용하기에 가장 적합한 질감의 겔이 만들어졌으며, CMC의 증가에 따라 그물망 구조 사이즈와 점성은 함께 증가하는 양상을 보였다. 입자를 적용하여 하이드로겔을 만들었을 때에는 그물망 구조 사이즈가 증가하고 점성은 줄어드는 양상을 보였다. 본 하이드로젤은 81.48 ± 0.36 %의 수분 함량을 보였다. 제조한 키토산 코팅된 나노입자를 포함하는 하이드로젤을 사용하면 상처 치유에 도움이 될 것으로 예상한다.
more목차
제1장 Introduction 1
제2장 Materials and Methods 4
제1절 Materials 4
제2절 Protein expression and purification 4
제3절 Preparation lipid nanoparticles 5
제4절 Particle size and zeta potential studies 5
제5절 Hydrogel preparation and characterization 8
제6절 Hydrogel moisture content 8
제7절 Statistical study 8
제3장 Results 10
제1절 Protein expression and purification 10
제2절 Preparation and Characterization of LNPs 10
제3절 Mesh size and microrheology (G′) and hydrogel observations 13
제4절 Hydrogel moisture content 13
제4장 Discussion 18
제5장 Conclusion 20
제6장 References 21
