Fabrication and Evaluation of Microneedles patch loaded with Diphlorethohydroxycarmalol (DPHC) Isolated from marine brown algae, Ishige okamurae for the treatment of skin acne infection
- Abstract
- 해양생물은 수계라는 독특한 환경에서 서식하여, 생화학적 대사작용에 의하여 생성되는 다양하고 독특한 구조와 강력한 생리활성을 가지는 천연유기화합물로 인해, 학술적, 산업적, 기술적 개발가치가 높다. 해양천연물이 가지는 다양한 효능을 바탕으로, 약리학적 개발 가치가 높은 생리활성소재 탐색 지속되고 있다. 흔히 사용되는 화학합성 의약품보다 천연물에서 유래한 의약품은 독성 및 인체 내 안전성이 높은 이점으로, 천연물 신약개발이 다국적으로 이루어지고 있다. 여드름은 세균의 감염이나 호르몬에 의해 발현되는 대표적인 염증성 질환이다. 특히, 큐티박테리움 아크네균(Cutibacterium acnes)은 여드름 유발성 세균으로, 염증의 발현과 산화 스트레스에 대한 방어 시스템의 하향 조절을 일으키며 염증성 여드름을 발현시킨다. 박테리아, 바이러스 및 진균에 의한 피부 감염은 각질층을 통한 약물 침투가 어렵기 때문에, 기존의 국소 투여로 치료하기 어려우며 약물의 생체 흡수율이 낮다는 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 개발되는 약물전달체 중 마이크로니들(Microneedle)은 마이크로 단위의 미세바늘 구조는 적재된 약물을 표적 부위에 효과적으로 전달하고 피부와 패치 사이의 과도한 접착을 방지한다.
본 연구에서는 Ishige okamurae의 DPHC(diphlorethohydroxycarmarol)를 함유한 폴리락트산(PLA) 마이크로니들 어레이 패치의 항균 및 항염 효과를 스마트 약물 전달 시스템을 제작했다. 새롭게 Ishige okamurae의 DPHC가 항균 효과를 조사한 결과는 C. acnes에 대한 DPHC의 최소 억제 농도(MIC)는 각각 약 128㎍/mL인 것으로 조사되었다. 이를 바탕으로, DPHC가 농도의존적으로 함유된 PLA
마이크로니들 패치는 치유 과정을 돕고 항균 효과를 제공하기 위해 상처 드레싱제제로 개발되었다. PLA/DPHC 마이크로니들의 특성을 알아보기 위해 SEM 분석, 유변학적 분석, 약물 방출 시험 평가를 수행하였다. PLA/DPHC 미세바늘 패치의 생체적합성은 시험관 내 간접 및 직접 접촉 시험과 ICR 마우스에 대한 생체 내 시험을 사용하여 평가되었다.
결론적으로, 본 연구에서 개발된 PLA/DPHC 마이크로니들 패치는 피부 내외에서 다양한 효능을 가지며, 여드름 상처 치유에 대한 상당한 잠재력을 바탕으로 여드름치료용 창상피복제로의 이용 가능성이 높을 것으로 판단된다
- Issued Date
- 2023
- Awarded Date
- 2023-02
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 4차산업융합바이오닉스공학과
- Advisor
- 정원교
- Table Of Contents
- Chapter 1. Overview of wound healing and dressing 1
1. Skin 1
2.Wound healing process 4
3. Acne 9
3.1. Bacteria 9
3.2. Acnes 10
3.3. Acnes therapeutics 12
3. Microneedle 13
4.1. Biomedical application 13
4.2. Microneedle 14
4.2.1. Types of Microneedles 17
Chapter 2. Characterization of natural compounds derived marine drown algae, Ishige okamurae 21
1. Introduction 21
1.1. Marine bioactive compounds 21
1.2. Ishige okamurae 22
2. Materials and methods 25
2.1. Materials 25
2.2. Extraction, isolation and purification 25
3. Results 28
3.1. Extraction, isolation and purification of DPHC and IPA 28
3.2. Extraction, isolation and purification of Oleamide and Pheophytin a 32
Chapter 3. Fabrication and Evaluation of Microneedles patch loaded with Diphlorethohydroxycarmalol (DPHC) Isolated from marine brown algae, Ishige okamurae for the treatment of skin acne infection 35
Abstract 35
1. Introduction 37
2. Materials and methods 40
2.1. Materials 40
2.2. Extraction, isolation and purification of DPHC 41
2.3. In vitro cell experiments 43
2.3.1. Cell culture 43
2.3.2. Cytotoxicity evaluation 43
2.4. Antibacterial activity 44
2.4.1. Bacterial strains and culture conditions 44
2.4.2. Determination of minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) 45
2.5. Fabrication of micro-needle 47
2.6. Characterization of Microneedle patch 49
2.6.1. Microstructural evaluation 49
2.6.2. Drug release test 49
2.6.3. Mechanical Integrity Test of Microneedle Patches 50
2.7. Bacterial inhibition test of PLA/DPHC MN 50
2.8. Cytotoxicity of MN 51
2.9. In vivo animal experiments 51
2.9.1. Wound healing animal models 51
2.9.2. Histological examination and staining 52
2.10. Statistical analysis 54
3. Results 55
3.1. Characterization of DPHC 55
3.1.1. Extraction, isolation and purification of DPHC 55
3.1.2. Anti-inflammatory effect of DPHC 56
3.2. The acnes activity of DPHC 56
3.3. Physical properties of PLA/DPHC MN 61
3.3.1. Microneedle morphological analysis 61
3.3.2. Drug release analysis 63
3.3.3. Compressive mechanical test 65
3.4. Indirect contact test of PLA/DPHC MN 67
3.5. Bacterial inhibition test of PLA/DPHC MN 69
3.6 In vivo experiment 71
3.6.1. Spleen weight 71
3.6.2. Histological property 73
4. Discussion 75
5. Conclusion 78
References 79
Appendix 100
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- Doctor
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- 대학원 > 4차산업융합바이오닉스공학과
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