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펩신 농도가 탈세포외 기질 하이드로젤의 구조적, 물리화학적, 기계적 및 생물학적 특성에 미치는 영향

2026-05-29 07:00
탈세포외 기질(dECM)은 조직공학 및 재생의학(TERM) 분야, 특히 하이드로젤 개발에서 유망한 소재로 부상하고 있습니다. dECM은 해당 분야에서 널리 사용되며 dECM의 주요 단백질인 콜라겐 I형(Coll-I)과 비교하여 독보적인 생화학적 복잡성을 제공하지만, 추출 공정 ― 특히 펩신 소화 ― 으로 인해 단백질의 구조적 완전성 및 기능성이 저해된다는 보고가 많습니다. 소화 프로토콜은 일반적으로 1 mg/mL의 펩신과 10:1의 dECM/펩신 중량비를 사용하여, 구조 단백질의 과도한 분해 및 생물학적 기능 저하로 이어질 수 있습니다. 본 연구에서는 표준 소화 프로토콜과 비교하여 낮은 농도(0.75 및 0.5 mg/mL)의 펩신이 돼지 심막 dECM 하이드로젤(10 mg/mL)의 구조적, 물리화학적, 기계적, 생물학적 특성에 미치는 영향을 Coll-I와 함께 평가하였습니다. 낮은 펩신 농도는 콜라겐의 이차 구조 및 열적 안정성(317°C ± 4°C에서 324°C ± 1°C로)이 현저히 보존됨을 확인하였고, 0.5 mg/mL 펩신으로 소화한 하이드로젤에서는 탄성계수가 119 ± 12 kPa로, 표준 dECM(65 ± 6 kPa) 및 Coll-I(41 ± 2 kPa) 대비 2~3배 높게 나타났습니다. 저장 탄성계수 또한 1.5 ± 0.1 kPa로, 표준 dECM(0.8 ± 0.1 kPa) 및 Coll-I(0.7 ± 0.1 kPa) 하이드로젤의 약 2배수 수준이었습니다. 인간 진피 섬유아세포는 이러한 최적화된 하이드로젤에서 부착력과 생존율이 2배 이상 증가하는 것으로 나타났습니다. dECM 고유의 구성상 장점에도 불구하고, 강력한 소화 공정은 그 성능을 저해할 수 있음을 본 연구는 시사합니다. 연구 결과는 펩신 농도가 dECM 하이드로젤의 기계적 완전성과 세포 반응을 결정하는 중요한 조절 변수임을 강조합니다. 이 변수의 최적화는 TERM 및 관련 응용 분야를 위한 보다 강건하고 생리활성적이며 대규모 생산이 가능한 dECM 하이드로젤 개발을 가능하게 합니다.