Formation of Multifunctional Hydrogels via Enzyme-mediated Crosslinking

Abstract

In recent years, several attempts have been made to impart functionality to biomaterials in the field of tissue engineering. In particular, injectable form of hydrogels have many advantages such as ease of handling, in situ crosslinking, and being able to apply in 3D bioprinting applications. In this thesis, we demonstrate the synthesis of chitosan-based hydrogels containing Epigallocatechin gallate (EGCG) through recombinant tyrosinase from Streptomyces avermitilis (SA_Ty) that retains the anti-inflammation ability. Application of chitosan-EGCG (Chitosan-E) in wound healing application confirmed the regulation of the immune reaction due to the radical scavenging ability of hydrogel. Furthermore, we also present the synthesis of 3D printing hydrogel that can be crosslinked by SA-Ty by combining decellularized ECM and hyaluronic acid conjugated tyramine (HA_T).

최근 조직공학 분야에서 다양한 재료에 기능성을 부여하는 시도들이 계속되고 있다. 특히 주사 가능한 하이드로겔은 상처 부위를 최소화할 수 있는 장점을 가지고 있어 꾸준히 연구되어 왔는데, 최근 들어 3D-프린팅 재료로서 사용될 수 있는 가능성 때문에 또다시 주목받고 있다. 우리는 녹차추출물인 Epigallocatechin gallate(EGCG)와 같은 기능성 분자 또는 다양한 생체신호 물질을 포함한 탈세포된 세포 외 기질을 이용해 주사 가능한 하이드로겔을 개발했다. Streptomyces avermitilis(SA_Ty)를 통해 EGCG를 산화시켜 제작한 키토산 기반 하이드로겔은 항 염증 능력을 가진다. 또한 상처 회복 모델을 통해 하이드로겔이 가지는 라디칼 소거 기능 때문에 면역반응이 조절되는 것을 확인했다. 또한 우리는 탈세포된 세포 외 기질과 Tyramine이 결합된 히알루론산을 적절히 배합하여 빠르게 가교 가능한 하이드로겔을 제작하였다. 종합하자면 우리가 제작한 하이드로겔은 상처 재생과 같은 질병에 효과적인 치료 효과를 보일 뿐 아니라 3D 프린팅 재료로서 사용 가능한 재료이다.