Antimicrobial and anti-oxidant effects of Ishige okamurae derived ishophloroglucin A (IPA) incorporated oxidized alginate/gelatin hydrogel for wound healing application
- Abstract
- 상처 치유 하이드로겔은 약리학적 제제를 전달하고 삼출물을 흡수할 수 있는 여러 능력을 가지고 있기 때문에 조직 공학에서 유망한 적용 방법이다. 해양 갈조류는 다양한 생물학적 효능을 지닌 비타민, 카로티노이드 및 플로로탄닌 등 약리학적 가치가 있는 2차 대사산물을 함유하고 있다. 또한, 플로로탄닌과 같은 폴리페놀 화합물들은 단백질과 수소결합 및 소수성상호작용을 통해 조직공학에서 다양하게 활용되고 있다. Ishophloroglucin A (IPA)는 해조류에서 추출한 플로로탄닌 중 하나로 항 당뇨병 항 멜라닌 생성 활성 등 다양한 생리활성을 가진것으로 알려져 있으나 조직 공학 분야에서 적용된 적은 거의 없다. 본 연구에서는 Ishige okamurae에서 추출한 IPA의 항산화 및 항균 효능을 조사하고 Oxidized alginate (OA) 와 Gelatin(GEL)을 활용해서 IPA가 포함된 상처 드레싱 하이드로겔을 제작하였다. 먼저 IPA는 HPLC를 이용하여 분리하고 LC-MS 로 질량을 확인하였다. 이후, IPA가 함유된 OA/GEL 하이드로겔은 형태학적, 유변학적 및 열적 분석으로 특성화되었다. 제작된 하이드로겔의 생체적합성, 항균활성은 각각 in vitro 모델, 및 ASTM E2149를 이용하여 평가하였다. 결과적으로 IPA는 OA/GEL과 상호작용하여 하이드로겔의 특성을 조절할 수 있었으며 우수한 생리 활성 효능을 나타냈다. 또한, in vivo 쥐 모델을 활용해서 IPA가 함유된 OA/GEL의 상처 치유 효능을 확인했고 이를 조직학적으로 분석했다. 이러한 결과는 IPA가 조직 공학 분야에서 훌륭한 항산화 및 항균 활성을 기반으로 상처 치유 분야에 적용할 수 있으며 고분자와 상호작용하여 상처 드레싱의 효능을 긍정적으로 조절할 수 있음을 시사한다.
- Issued Date
- 2023
- Awarded Date
- 2023-02
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 4차산업융합바이오닉스공학과
- Advisor
- 정원교
- Table Of Contents
- 1. Introduction 1
1.1. Wound healing 1
1.2. Oxidized alginate/Gelatin hydrogels 3
1.3. Polyphenol with hydrogel 4
1.4. Ishophloroglucin A 6
1.5. Antimicrobial and antioxidant activity of wound healing 7
2. Materials and Methods 10
2.1. Materials 10
2.2. Extraction, isolation, and purification of IPA 10
2.3. Cell viability of IPA 11
2.4. Antibacterial activity of IPA 12
2.5. Antioxidant properties of IPA 13
2.5.1. DPPH assay 13
2.5.2. ABTS assay 13
2.5.3. H2O2 assay 14
2.5.4. Antioxidant effect against reactive oxygen species induced cell stress model 14
2.6. Synthesis of OA 14
2.7. Preparation of IPA-loaded OA/GEL hydrogels 15
2.8. Characterization of IPA-loaded OA/GEL hydrogels 17
2.8.1. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) analysis 17
2.8.2. Microstructural evaluation 17
2.8.3. Thermal properties 17
2.8.4. Rheological properties 18
2.8.5. Gel fraction and Swelling ability 18
2.8.6. Drug release test 19
2.9. Biocompatibility studies of fabricated hydrogel in vitro 21
2.10. Anti-bacterial ability of the fabricated hydrogel 21
2.11. In vivo animal model experiments 22
2.12. Histological analysis 24
2.13. Statistical analysis 25
3. Results 26
3.1 Extraction, isolation, and purification of IPA 26
3.2. Cytotoxicity of IPA 32
3.3. Antimicrobial activity of IPA 32
3.4. Anti-oxidant activity of IPA 36
3.4.1. DPPH, ATBS, and H2O2 assay 36
3.4.2. Antioxidant effect against reactive oxygen species-induced cell stress model 36
3.5. Characteristics of OA 39
3.6. Characteristics of IPA loaded OA/GEL hydrogels 39
3.6.1. FT-IR spectroscopy analysis of IPA-loaded OA/GEL hydrogels 39
3.6.2. Morphological analysis of IPA loaded OA/GEL hydrogels 40
3.6.3. Thermogravimetric analysis of IPA-loaded OA/GEL hydrogels 44
3.6.4. Differential scanning calorimetry analysis of IPA-loaded OA/GEL hydrogels 44
3.6.5. Rheological properties of IPA-loaded OA/GEL hydrogels 45
3.6.6. Swelling ability of IPA-loaded OA/GEL hydrogels 45
3.6.7. Gel fraction of IPA-loaded OA/GEL hydrogels 46
3.6.8. Drug release ability 46
3.8. Bacterial inhibition test of OA/GEL hydrogels 54
3.9. In vivo experiments 56
3.10. Histological analysis of OA/GEL hydrogels 58
4. Discussion 61
5. Conclusion 68
6. Reference 69
- Degree
- Master
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- 대학원 > 4차산업융합바이오닉스공학과
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