Zirconium-Based Metal-Organic Framework Capable of Binding Proinflammatory Mediators in Hydrogel Form Promotes Wound Healing Process through a Multiscale Adsorption Mechanism

숙명여자대학교 화공생명공학부 최경민 교수

연구 논문 개요

배경 및 목표

연구 방법 및 결과

성과 및 활용 가능성

참고 문헌 및 출처

논문 요약

연구 논문 기본 정보

  • 논문 제목 영문: Zirconium-Based Metal-Organic Framework Capable of Binding Proinflammatory Mediators in Hydrogel Form Promotes Wound Healing Process through a Multiscale Adsorption Mechanism

  • 논문 제목 국문: 염증 매개체 결합이 가능한 하이드로젤 형태의 지르코늄 기반 금속-유기 골격체(MOF)를 통한 멀티스케일 흡착 메커니즘으로 상처 치유 촉진

  • 출간일 및 저널 정보: 2023년, Advanced Healthcare Materials

  • 저자: UnJin Ryu, Pham Ngoc Chien, Suin Jang, Xuan-Tung Trinh, Hyeon Shin Lee, Le Thi Van Anh, Xin Rui Zhang, Nguyen Ngan Giang, Nguyen Van Long, Sun-Young Nam, Chan Yeong Heo, Kyung Min Choi

연구 논문 요약

  • 본 연구는 피부 상처 치유를 촉진하기 위해 지르코늄 기반의 금속-유기 골격체(MOF-808)를 활용한 혁신적 접근 방식을 제안합니다. MOF-808은 다공성 구조와 표면 친화성을 이용하여 질소 산화물(NO), 사이토카인, 활성 산소종(ROS) 등과 같은 다양한 염증 매개체를 제거할 수 있는 특성을 보입니다. 특히, MOF-808을 포함한 하이드로겔은 상처 모델에서 염증을 억제하고 조직 재생과 세포 증식을 촉진하며, 기존 치료법에 비해 우수한 치유 효과를 입증했습니다.

  • MOF-808의 다중 규모 흡착 메커니즘은 약물 사용 없이도 염증을 조절할 수 있는 새로운 치료 패러다임을 제공합니다. 연구팀은 실험 결과, MOF-808 하이드로겔이 200% 이상의 상처 치유 효율을 보여주며, 기존의 상용 치료제와 유사한 성능을 보였음을 밝혔습니다. 이러한 결과는 MOF-808이 염증 관련 질환 관리 및 조직 재생 분야에서 중요한 응용 가능성을 가진다는 것을 의미합니다.

  • 금속 유기 골격체(Metal-Organic Framework, MOF)**는 금속 이온 또는 금속 산화물 클러스터와 유기 리간드가 결합하여 형성된 다공성 물질입니다.

논문 초록

  • The regulation of proinflammatory mediators has been explored to promote natural healing without abnormal inflammation or autoimmune response induced by their overproduction. However, most efforts to control these mediators have relied on pharmacological substances that are directly engaged in biological cycles. It is believed that functional porous materials removing target mediators provide a new way to promote the healing process using their adsorption mechanisms. In this study, the Zr-based metal-organic frameworks (MOF)-808 (Zr6O4(OH)4(BTC)2(HCOO)6) crystals are found to be effective at removing proinflammatory mediators, such as nitric oxide (NO), cytokines, and reactive oxygen species (ROS) in vitro and in vivo, because of their porous structure and surface affinity. The MOF-808 crystals are applied to an in vivo skin wound model as a hydrogel dispersion. Hydrogel containing 0.2 wt% MOF-808 crystals shows significant improvement in terms of wound healing efficacy and quality over the corresponding control. It is also proven that the mode of action is to remove the proinflammatory mediators in vivo. Moreover, the application of MOF-808-containing hydrogels promotes cell activation, proliferation, and inhibits chronic inflammation, leading to increased wound healing quality. These findings suggest that Zr-based MOFs may be a promising drug-free solution for skin problems related to proinflammatory mediators.

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