潜在的な創傷治癒アプリケーションのための抗酸化特性を有するアルギン酸塩/ヒトエラスチン様ポリペプチド複合フィルム

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Int. J. Biol. Macromol..2020 Jul;S0141-8130(20)33838-1. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.07.084.Epub 2020-07-14.

潜在的な創傷治癒アプリケーションのための抗酸化特性を有するアルギン酸塩/ヒトエラスチン様ポリペプチド複合フィルム

Alginate/human elastin-like polypeptide composite films with antioxidant properties for potential wound healing application.

Carlo Bergonzi
Giovanna Gomez d'Ayala
Lisa Elviri
Paola Laurienzo
Antonella Bandiera
Ovidio Catanzano

PMID: 32679321 DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.07.084.

抄録

この貢献では、強化された特性を持つ複合体を得るために、エラスチン由来の生体模倣ポリペプチド（ヒトエラスチン様ポリペプチド（HELP））とアルギン酸塩（ALG）との組み合わせに基づいて、一連の架橋フィルムの調製と特性評価について説明します。疎水性の天然酸化防止剤クルクミンを担持したALG/HELP複合膜は、塩化カルシウムで架橋した後、ソルベントキャスティング法で作製した。2つの成分間の相溶性と最終的な特性を評価した。フィルムのミクロモルフォロジー研究では、均質な構造を示したが、HELP含有量の増加に伴いフィルムの引張強度は低下し、破断伸度は生体高分子添加の影響を受けていた。また、分光分析及び熱分析の結果、ALGとHELPとの相互作用により膨潤速度が変化し、より早く分解することが確認された。さらに、クルクミンの放出の研究では、HELPの存在下でより速い放出速度で10日間までの制御された送達を示した。ヒト皮膚線維芽細胞（hDF）を用いて、インビトロでの細胞適合性を試験した。HELP含有量の増加に相関する抗酸化活性は、スマートバイオマテリアルの開発にこれらの複合材料が適用可能であることを示唆している。全体的に、これらの特徴は、この複合材料が、様々な生物医学的応用のためのカスタマイズ可能なプラットフォームとして、かなりの可能性を秘めていることを示している。

In this contribution we describe the preparation and characterization of a series of cross-linked films based on the combination of an elastin-derived biomimetic polypeptide (Human elastin-like polypeptide (HELP)) with alginate (ALG) to obtain a composite with enhanced properties. ALG/HELP composite films loaded with the hydrophobic natural antioxidant curcumin were prepared by solvent casting method followed by the cross-linking with calcium chloride. The compatibility between the two components as well as the final properties was evaluated. The micro-morphological study of films showed a homogeneous structure, but the film tensile strength decrease with HELP content and elongation at break was adversely affected by biopolymer addition. Spectroscopic and thermal analyses confirmed an interaction between ALG and HELP which also causes a modification in swelling kinetics and faster degradation. Moreover, the study of curcumin release showed a controlled delivery up to 10 days with a faster release rate in the presence of HELP. Human Dermal Fibroblasts (hDF) were used to test the in vitro cytocompatibility. The antioxidant activity correlated to the increase of HELP content suggested the applicability of these composites to develop smart biomaterials. Overall, these features indicated how this composite material has considerable potential as customizable platforms for various biomedical applications.