소식

May 29, 2023

가수분해 및 아미노분해를 통한 폴리카프로락톤 나노섬유의 표면개질: 구조적 특성, 기계적 특성 및 세포 성능에 대한 비교 연구

과학 보고서 13권,

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9434(2023) 이 기사 인용

측정항목 세부정보

가수분해와 아미노분해는 소수성 조직 공학 지지체의 표면 변형을 위해 일반적으로 사용되는 두 가지 주요 화학적 방법입니다. 화학 시약의 종류와 농도, 처리 시간은 이러한 방법이 생체재료에 미치는 영향을 결정하는 주요 요소입니다. 본 연구에서는 전기방사된 폴리(ℇ-카프로락톤)(PCL) 나노섬유가 가수분해와 아미노분해를 통해 변형되었습니다. 가수분해 및 아미노분해에 적용된 화학 용액은 NaOH(0.5-2M) 및 헥사메틸렌디아민/이소프로판올(HMD/IPA, 0.5-2M)이었습니다. 가수분해 및 아미노분해 처리를 위해 세 가지 별도의 인큐베이션 시점이 미리 결정되었습니다. 주사전자현미경 결과에 따르면, 형태학적 변화는 더 높은 농도의 가수분해 용액(1M 및 2M)과 장기간의 처리 기간(6시간 및 12시간)에서만 나타났습니다. 대조적으로, 아미노분해 처리는 전기방사된 PCL 나노섬유의 형태학적 특징에 약간의 변화를 유도했습니다. 두 가지 방법을 통해 PCL 나노섬유의 표면 친수성이 눈에 띄게 향상되었음에도 불구하고 가수분해의 영향은 상대적으로 더 컸습니다. 일반적인 경향으로 가수분해와 아미노분해 모두 PCL 샘플의 기계적 성능을 약간 저하시키는 결과를 가져왔습니다. 에너지 분산 분광학 분석은 가수분해 및 아미노분해 처리 후 원소 변화를 나타냅니다. 그러나 X선 회절, 열중량 분석, 적외선 분광학 결과에서는 처리 후 눈에 띄는 변화가 나타나지 않았습니다. 섬유아세포는 두 처리군 모두에서 잘 퍼져 있었고 방추형 모양을 나타냈습니다. 또한, 3-(4,5-디메틸티아졸-2-일)-2,5-디페닐테트라졸륨 브로마이드(MTT) 분석에 따르면 표면 처리 절차는 PCL 나노섬유의 증식 특성을 개선했습니다. 이러한 발견은 가수분해 및 아미노분해 처리에 의해 변형된 PCL 나노섬유 샘플이 조직 공학 응용에 잠재적으로 유리한 후보로 간주될 수 있음을 나타냅니다.

조직 공학은 공학적 지지체, 세포, 적절한 물리화학적, 생화학적 작용제의 조합을 적용하여 손상된 조직의 복구 및/또는 재생을 개선하는 것을 목표로 하는 학제간 접근 방식입니다. 이러한 요인 중에서 지지체는 세포가 원하는 기능을 부착, 증식, 분화, 이동 및 유도하는 데 잠재적으로 적합한 기질을 제공함으로써 재생 과정에서 중요한 역할을 합니다.

나노물질의 출현은 보다 바람직한 지지체를 개발하기 위한 고유한 능력을 통해 조직 공학적 접근 방식에 혁명을 일으켰습니다. 나노구조는 조직 공학 응용 분야에서 지지체 및 약물 전달 수단으로 적용할 수 있는 정밀하게 맞춤화된 특성을 지닌 혁신적인 재료입니다. 최근 몇 년 동안 조직 공학 응용을 위해 광범위한 나노구조가 개발되고 평가되었습니다3,4,5. 그중에서도 전기방사 나노섬유는 높은 표면 대 부피 비율, 천연 세포외 기질(ECM)의 모방, 광범위한 천연, 합성 및 다양한 재료로 제조될 가능성과 같은 몇 가지 독특한 특성으로 인해 전례 없이 주목을 받았습니다. 다양한 기하학, 형태 및 구조6,7,8,9의 반합성 폴리머. 또한 제조 공정 중 또는 후에 약물 및 다양한 치료제에 의해 로드, 통합 및 기능화될 수 있습니다.

천연 폴리머 소스에서 얻은 나노섬유 지지체는 유망한 생체 적합성, 빠른 생분해 속도 및 세포와의 유리한 상호 작용을 보여주었습니다. 그러나 이러한 구조는 일반적으로 소스 폴리머의 배치 간 변화뿐만 아니라 생성된 스캐폴드의 열악한 기계적 특성으로 인해 어려움을 겪습니다. 대안적으로, 폴리글리콜산(PGA), 폴리유산(PLA) 및 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)과 같은 일부 합성 폴리머(폴리에스테르)의 나노섬유는 조직 공학 목적에 유용한 후보가 될 수 있습니다. 예를 들어, 반결정성 선형 폴리에스테르인 PCL에서 얻은 나노섬유는 적절한 생체 적합성 및 생분해 거동과 함께 바람직한 기계적 성능을 나타낼 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있습니다.