Synthesis of Metabolized Elastin-Complexed Ceria Nanoparticles for the Treatment of Inflammatory Diseases = 염증성 질환의 치료를 위한 대사화 엘라스틴 복합 세리아 나노입자의 합성

국문 초록 (Abstract)

세리아 나노입자는 Ce3+/Ce4+ 산화환원 전이를 통해 활성산소종(ROS)을 효과적으로 제거하기 때문에 바이오메디컬 응용을 위한 나노자임으로서 주목받고 있다. 그러나 세리아는 체내에서 분해되지 않아 독성 및 낮은 생체적합성 등의 한계로 임상 적용이 제한되어 왔다. 본 연구에서는 대사화 엘라스틴 복합 세리아 나노입자(mEl-Ce)를 합성하고, 향상된 안정성과 생체적합성, 그리고 촉매 효율을 검증하였다. mEl-Ce는 초과산화물 불균등화효소(SOD) 및 카탈레이스(CAT)의 활성을 모방함으로써 산화 스트레스와 염증 반응을 완화하였다. 또한 혈관내피세포의 관형 형성을 촉진하고, 세포외기질 단백질과의 결합 친화도를 강화함으로써 염증 부위에서의 잔류성을 향상시켰다. 본 연구는 천연 고분자 대사공학을 기반으로 한 새로운 생체모사 나노소재 설계의 가능성을 제시하고, 염증성 질환에 대한 차세대 치료제의 개발에 기여할 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Ceria nanoparticles possess unique redox-switching properties that enable efficient scavenging of reactive oxygen species (ROS), but their biomedical use is limited by toxicity and poor biocompatibility. In this study, metabolized elastin-complexed ceria nanoparticles (mEl-Ce) were developed as bioinspired nanozymes with improved stability, biocompatibility, and catalytic efficiency. The metabolized elastin matrix facilitated in situ nucleation of ceria domain, forming ultrasmall and highly crystalline nanoparticles. mEl-Ce effectively mimicked superoxide dismutase and catalase activities, suppressed inflammation in macrophage models, and promoted endothelial tube formation. Furthermore, its strong affinity toward extracellular matrix proteins enhanced retention at lesion sites. These results demonstrate that mEl-Ce achieves synergistic antioxidant, anti-inflammatory, and pro-angiogenic effects, highlighting the potential of ceria nanoparticles complexed with metabolized biomacromolecules for inflammatory disease therapy.

목차 (Table of Contents)

• List of Figures (iv)
• Chapter 1. Introduction (1)
• Chapter 2. Experimental Section (5)
• 2.1. Materials (5)
• 2.2. Synthesis of Ceria-Based Nanoparticles (6)
• 2.3. Characterization (9)
• 2.4. in vitro Studies (10)
• Chapter 3. Results and Discussion (16)
• 3.1. Synthesis of mEl-Ce (16)
• 3.2. Structural Stability, Biocompatibility, and Catalytic Efficiency of mEl-Ce (18)
• 3.3. Therapeutic Effect of mEl-Ce (21)
• Chapter 4. Conclusion (25)
• References (48)
• 국문 초록 (51)