피부는 우리 몸의 가장 바깥에 위치하여 외부 환경과 직접적으로 접촉하기 때문에 인체에서 가장 취약한 조직입니다. 크고 작은 피부의 상처는 환자의 불편함, 통증, 위험 등 다양한 부정적인 경험을 동반합니다. 따라서 현대사회에서는 더 진보된 창상 치료용 생체재료에 대한 수요와 요구가 증가하고 있습니다.

하이드로젤은 친수성 고분자의 3차원 네트워크입니다. 최근에는 하이드로젤의 물리, 화학, 그리고 생물학적 자극을 통해 주변 조직을 자극하고 세포들과 상호작용하는 생체활성 하이드로젤이 주목받고 있습니다. 생체활성 하이드로젤은 내인성 치유 능력을 향상시켜 상처 치유를 향상시킬 수 있습니다. 특히 면역조절 하이드로젤은 다양한 면역세포의 활성과 기능을 조절해 염증단계를 조절합니다. 대표적으로 대식세포는 표현형 조절을 통해 전 염증 및 항 염증 미세환경을 제공하여 상처치유에 기여합니다.

무기이온 기반 생체활성 하이드로젤은 인체 내의 다양한 생물학적 기능을 조절하는 무기이온의 면역조절 특성을 활용하여 조직 재생을 향상시키기 위한 생체 재료입니다. 특히, 아연이온은 선천성 및 적응성 면역조절에 관여하며 면역조절 인자 발현을 통해 대식세포 유입 및 M2 대식세포 분극화에 효과적이며 상처치유 전반적인 과정에 기여합니다. 하지만 대식세포 행동을 조절하는 아연이온의 면역조절 기작은 아직 명확하게 밝혀지지 않았습니다. 따라서 아연이온 기반의 생체재료를 제작함에 있어 면역조절 기작을 이해하는 것은 중요합니다.

본 연구에서는 티올-엔 가교 반응과 과산화아연 매개 가교 반응을 통해 아연이온 방출 면역조절 하이드로젤을 개발하였습니다. 하이드로젤은 상전이 시간 및 기계적 강도를 포함하여 조절 가능한 물리화학적 특성을 가집니다. 우리 하이드로젤은 장기간 지속적으로 아연이온을 방출하여 장기간 아연 이온이 풍부한 미세환경을 제공할 수 있습니다. 또한, 우리 하이드로젤은 상처 치유 생체재료로서 우수한 세포적합성과 조직적합성을 보여주었습니다. 흥미롭게도, 하이드로젤에서 방출된 아연이온은 면역조절 인자(CCL2/MCP-1, A20/TNFAIP3 및 IL-13)의 발현을 통해 대식세포 유입 및 M2 표현형 대식세포 분극화를 나타냈습니다. 항 염증 미세환경을 제공하는 M2 대식세포는 면역조절뿐만 아니라 세포증식, 혈관 신생, 콜라겐 성숙 등 상처치유 전반적인 과정에 기여할 수 있습니다. 결론적으로, 우리의 아연이온 방출 면역조절 하이드로젤이 상처치유 및 조직 재생을 위한 진보된 면역조절 생체재료로서 큰 잠재력을 가지고 있다고 제안합니다.