듀크 연구진은 피부 치유를 향상시키는 생체재료 개발을 돕습니다.
게시 날짜:더럼 – 듀크대학교와 캘리포니아대학교 로스앤젤레스 연구진이 상처 후 흉터 형성을 크게 줄여 보다 효과적인 피부 치유를 유도하는 생체재료를 개발했다. 상처가 닫히면 빠르게 분해되는 이 새로운 물질은 적응성 면역 반응을 활성화하면 재생 상처 치유를 유발하여 더 강하고 건강하게 치유된 피부를 남길 수 있음을 보여줍니다.
이 연구는 조직 성장을 지원하고 상처 치유를 가속화하는 구조를 생성하는 하이드로겔 지지체에 대한 팀의 이전 연구를 기반으로 합니다. 새로운 연구에서 팀은 이 하이드로겔의 수정된 버전이 재생 면역 반응을 활성화하여 잠재적으로 화상, 베인 상처, 당뇨병성 궤양 및 일반적으로 재부상에 더 취약한 심각한 흉터로 치유되는 기타 상처를 치료하는 데 도움이 될 수 있음을 보여주었습니다. .
이 연구는 2020년 11월 9일 Nature Materials 저널에 온라인으로 게재되었습니다.
논문 제1저자이자 의학박사인 Maani Archang은 “신체는 감염 가능성을 줄이고 통증을 줄이기 위해 가능한 한 빨리 흉터 조직을 형성하며, 큰 상처에서는 증발을 통한 수분 손실을 방지합니다.”라고 말했습니다. UCLA의 Scumpia 및 Di Carlo 연구소 학생입니다. "상처가 치유되는 자연스러운 과정입니다."
현재 임상용으로 사용 가능한 상처 치유 하이드로겔은 상처 표면에 부착되어 드레싱 역할을 하며 상처 건조를 방지하는 데 도움이 됩니다. 이는 일반적으로 흉터 형성을 통해 상처가 더 빨리 치유되도록 돕습니다.
2015년 Nature Materials 논문에서 Duke의 Tatiana Segura와 UCLA의 Dino Di Carlo가 이끄는 연구팀은 피부에 닿지 않고 상처에 통합될 수 있는 미세 입자 기반 생체 재료인 미세 다공성 어닐링 입자(MAP) 하이드로겔을 개발했습니다. 표면. MAP 젤 내의 비드는 서로 연결되지만 열린 공간을 남겨 상처 부위를 가로질러 성장하는 세포를 지지하는 다공성 구조를 만듭니다. 상처가 아물면서 젤은 천천히 용해되어 치유된 피부를 남깁니다.
MAP 하이드로겔은 빠른 세포 성장과 빠른 회복을 가능하게 했지만, 팀은 치유된 피부에 모낭 및 피지선과 같은 제한된 복잡한 구조가 있다는 것을 발견했습니다. 연구팀은 치유된 피부의 질을 향상시키기 위해 생체재료를 변경할 수 있는지 궁금했습니다.
"이전에 우리는 상처가 치유되기 시작하면서 MAP 젤이 다공성을 잃기 시작하여 조직이 구조를 통해 성장할 수 있는 방법을 제한하는 것을 보았습니다."라고 버지니아 대학의 조교수이자 최초의 Don Griffin은 말합니다. 논문의 저자이자 Segura Lab의 전 박사후 연구원입니다. "우리는 MAP 지지체의 분해 속도를 늦추면 모공이 닫히는 것을 방지하고 조직이 성장함에 따라 조직에 추가 지원을 제공하여 조직의 품질을 향상시킬 것이라는 가설을 세웠습니다."
연구팀은 새로운 재료로 완전히 새로운 젤을 만드는 대신 지지체가 신체에 의해 자연적으로 분해될 수 있도록 하는 화학적 연결자에 중점을 두었습니다. 원래의 MAP 젤에서 이 화학적 링커는 신체 자체의 구조 단백질에서 가져온 아미노산 서열로 구성되며 L 키랄성이라는 화학적 방향으로 배열됩니다. 이 펩타이드 서열과 방향은 신체 전반에 걸쳐 공통적이기 때문에 이는 젤이 강한 면역 반응을 유발하는 것을 방지하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 자연적으로 존재하는 효소를 통해 쉽게 분해될 수도 있습니다.
"우리 몸은 이 아미노산 구조를 인식하고 분해하도록 진화했습니다. 그래서 우리는 구조를 거울상, 즉 D 키랄성으로 바꾸면 신체가 비계를 분해하는 데 더 어려움을 겪을 것이라는 이론을 세웠습니다."라고 세구라 교수는 말했습니다. 듀크대학교 의생명공학 박사. "그러나 우리가 하이드로겔을 쥐의 상처에 넣었을 때, 업데이트된 젤은 결국 정반대의 결과를 낳았습니다."
업데이트된 소재는 상처에 통합되어 상처가 닫힐 때 조직을 지지했습니다. 그러나 팀은 더 오래 지속되는 대신 새로운 젤이 상처 부위에서 거의 완전히 사라지고 몇 개의 입자만 남는다는 것을 발견했습니다.
그러나 치유된 피부는 더 강해졌으며 일반적으로 흉터에는 없는 복잡한 피부 구조를 포함하고 있었습니다. 추가 조사 후 연구자들은 수명이 부족함에도 불구하고 더 강한 치유의 이유가 젤에 대한 다른 면역 반응이라는 것을 발견했습니다.
피부 손상 후 신체의 선천적 면역 반응이 즉시 활성화되어 신체에 들어오는 모든 이물질이 신속하게 파괴됩니다. 물질이 이 첫 번째 면역 반응을 피할 수 있으면 신체의 적응 면역 반응이 시작되어 보다 특이적으로 침입하는 물질을 식별하고 표적으로 삼습니다.
원래의 MAP 젤은 일반적인 L 펩타이드 구조로 만들어졌기 때문에 가벼운 선천성 면역 반응을 생성했습니다. 그러나 팀이 재구성된 젤을 상처에 배치했을 때 외부 D 키랄성은 적응 면역 체계를 활성화하여 항체를 생성하고 상처가 닫힌 후 젤을 더 빨리 표적으로 삼아 제거하는 대식세포를 포함한 세포를 활성화했습니다.
UCLA Health와 West Los Angeles VA Medical Center의 피부과 조교수인 Scumpia는 "부상 후 발생할 수 있는 면역 반응에는 파괴적인 반응과 보다 가벼운 재생 반응의 두 가지 유형이 있습니다."라고 말했습니다. “대부분의 생체 물질이 체내에 들어가면 면역체계에 의해 차단되어 결국 분해되거나 파괴됩니다. 그러나 이번 연구에서는 젤에 대한 면역 반응이 치유된 조직에서 재생 반응을 유도했습니다.”
Segura는 “이 연구는 면역 체계를 활성화하면 조직 파괴와 흉터 형성에서 조직 복구 및 피부 재생에 이르기까지 상처 치유의 균형을 기울일 수 있음을 보여줍니다.”라고 말했습니다.
캘리포니아 대학교 어바인 캠퍼스의 재생 조직 전문가인 Maksim Plikus와 협력하여 연구팀은 모낭 및 피지선과 같은 주요 구조가 비계 위에 올바르게 형성되고 있음을 확인했습니다. 연구팀은 메커니즘을 조사하면서 이러한 재생 반응에 적응 면역 체계의 세포가 필요하다는 사실을 발견했습니다.
팀은 겔에 대한 재생 면역 반응을 계속 연구하면서 새로운 MAP 하이드로겔을 면역 조절 플랫폼으로 사용할 가능성도 모색하고 있습니다. Scumpia는 “팀은 현재 피부 재생을 유도하거나 하이드로겔을 백신 플랫폼으로 개발하기 위해 젤에서 면역 신호를 방출하는 가장 좋은 방법을 모색하고 있습니다.”라고 말했습니다.
Segura는 “조직 재생을 지원하기 위해 면역 체계와 직접 상호 작용할 수 있는 재료를 설계할 수 있다는 사실에 매우 기대하고 있습니다.”라고 말했습니다. "이것은 우리에게 새로운 접근 방식입니다."
이 작업은 국립보건원(F32EB018713-01A1, T32-GM008042, U01AR073159), 국립과학재단(DMS1763272), Simons Foundation Grants(594598, QN, R01NS094599, R01HL110592, R03AR073940, K08AR0)의 지원을 받았습니다. 66545), 퓨 자선 단체 신뢰와 LEO 재단.
Donald Griffin, Westbrook Weaver, Dino Di Carlo, Tatiana Segura 및 Philip Scumpia는 MAP 기술 상용화를 목표로 하는 Tempo Therapeutics에 재정적 이해관계를 갖고 있습니다.
인용: "하이드로겔 지지체에서 적응형 면역 반응을 활성화하면 재생 상처 치유가 가능합니다." Donald Griffin, Maani Archang, Chen Kuan, Westbrook Weaver, Jason Weinstein, An Chieh Feng, Amber Ruccia, Elias Sideris, Vasileios Ragkousis, Jaekyung Koh, Maksim 플리쿠스, 디노 디 카를로, 타티아나 세구라, 필립 스컴피아. 자연재료, 2020. 10.1038/s41563-020-00844-w
(다) 듀크대학교
원본 기사 출처: WRAL TechWire