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고분자필름과 금속막 의료소재에 대한 생체적합성 및 독성 평가를 위한 새로운 세포배양시스템의 개발 및 적용
곽문화(Moon Hwa Kwak),윤우빈(Woo Bin Yun),김지은(Ji Eun Kim),성지은(Ji Eun Sung),이현아(Hyun Ah Lee),서은지(Eun Ji Seo),남국일(Gug Il Nam),정영진(Young Jin Jung),황대연(Dae Youn Hwang) 한국생명과학회 2016 생명과학회지 Vol.26 No.6
고분자(polymer), 금속(metal), 세라믹(ceramic), 합성물(composite) 등과 같은 바이오소소재(Biomaterials)는 그들의 물리화학적 성질 때문에 의료용섬유(medical fibers), 인공혈관(artificial blood vessels), 인공관절(artificial joints), 임플란트(implants), 연조직(soft tissue), 인공성형물(plastic surgery materials) 등 의료용으로 많이 사용되며, 개발연구도 활발히 진행되고 있다. 그러나, 필름(film)이나 판(plate)형태의 바이오소재에 대한 생체적합성(biocompatibility) 이나 독성(toxicity)을 포유동물세포를 이용하여 평가하는 것은 적절한 평가용 장치가 없기 때문에 매우 어려운 상황이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 연구에서는 고분자필름이나 금속판에 유용하게 적용할 수 있는 실리콘링, 상판(top panel), 하판(bottom panel)으로 구성된 새로운 포유동물배양시스템을 개발하고, 이를 실제 적용하고자 하였다. 개발된 시스템은 평가하고자 하는 시료를 상판과 하판사이에 조립하는 샌드위치시스템을 기반으로 한다. 세포배양장치의 조립 후, SK-MEL-2세포를 3가지 시료; Styela Clava Tunic (SCT)- PF, NaHCO₃-added SCT (SCTN)-PF, magnesium MP (MMP)에 적용하고 37°C 이산화탄소 배양기에서 24시간과 48시간 동안 배양하였다. MTT분석결과에서, 세포생존율(cell viability)은 24시간과 48시간 동안 SCT-PF배양그룹에서 정상적으로 유지되었지만 48시간 동안 SCTN-PF배양그룹에서는 급격하게 감소되었다. 더불어, MMP배양그룹에서 세포생존율은 24시간과 48시간 배양 후에 대조군과 유사하게 유지되었다. 이러한 결과는 본 연구에서 새롭게 개발된 샌드위치형태의 포유동물세포배양장치는 고분자필름이나 금속판형태의 바이오소재에 대한 독성이나 생체적합성을 평가하기 위한 우수한 잠재력을 보유하고 있음을 제시하고 있다. Biomaterials including polymer, metal, ceramic, and composite have been widely applied for medical uses as medical fibers, artificial blood vessels, artificial joints, implants, soft tissue, and plastic surgery materials owing to their physicochemical properties. However, the biocompatibility and toxicity for film- and plate-form biomaterials is difficult to measure in mammalian cells because there is no appropriate incubation system. To solve these problems, we developed a novel mammalian cell culture system consisting of a silicone ring, top panel, and bottom panel and we applied two polymer films (PF) and one metal plate (MP). This system was based on the principal of sandwiching a test sample between the top panel and the bottom panel. Following the assembly of the culture system, SK-MEL-2 cells were seeded onto Styela Clava Tunic (SCT)-PF, NaHCO₃-added SCT (SCTN)-PF, and magnesium MP (MMP) and incubated at 37°C for 24 hr and 48 hr. An MTT assay revealed that cell viability was maintained at a normal level in the SCT-PF culture group at 24 or 48 hr, although it rapidly decreased in the SCTN-PF culture group at 48 hr. Furthermore, the cell viability in the MMP culture group was very similar to that of the control group after incubation for 24 hr and 48 hr. Together, these results suggest the sandwich-type mammalian culture system developed here has the potential for the evaluation of the biocompatibility and toxicity of cells against PF- and MP-form biomaterials.
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UV조사에 의해 유발된 SKH-1 hairless 마우스의 피부노화에 미치는 한천마스크의 개선효과
송보람(Bo Ram Song),김지은(Ji Eun Kim),윤우빈(Woo Bin Yun),이미림(Mi Rim Lee),최준영(Jun Young Choi),박진주(Jin Ju Park),김동섭(Dong Seob Kim),이충열(Chung Yeoul Lee),이희섭(Hee Seob Lee),임용(Yong Lim),정민욱(Min Wook Jung),김배환(Bae 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.9
UV 조사에 의해 유도된 광노화(photoaging)에 대한 한천젤마스크(agar gel mask, AGM)의 효과를 평가하기 위해, SKH-1 hairless 마우스의 피부에 4주간의 UV조사와 AGM 및 에센스처리 한천젤마스크(agar gel mask dipped in essence, AGMdE)를 동시에 처리한 후 피부주름, 피부표현형, 피부조직구조, 항산화조건 및 독성 등을 분석하였다. AGM과 AGMdE의 부착은 주름형성의 억제, 홍반지수의 감소, 피부수분의 증진뿐만 아니라 경피 수분 손실(TEWL)을 방지하였다. 또한, 표피두께는 UV+Vehicle 처리군과 비교했을 때, UV+AGM 및 UV+AGMdE 처리군에서 UV를 조사하지 않은 그룹과 유사한 수준으로 회복되었다. MMP-1과 tyrosinase의 발현수준은 UV+Vehicle 처리군에서 가장 높게 증가하였으나 UV+AGM 및 UV+AGMdE 처리군에서 유의적으로 감소하였다. 더불어, SOD 활성은 UV+Vehicle 처리군에 비하여 UV+AGM 및 UV+AGMdE 처리군에서 유의적으로 감소되었지만, 대부분의 독성화합물 처리에 의해 유도되는 혈청생화학적 지표와 조직학적 특성의 변화는 UV+AGM 및 UV+AGMdE 처리군에서 관찰되지 않았다. 따라서, 이러한 결과들은 AGM이 피부형태, 조직학적 구조, 산화적 상태를 조절함으로써 피부노화를 예방하는 마스크팩으로 활용될 수 있는 가능성을 있음을 제시한다. To investigate the beneficial effects of an agar gel mask (AGM) on UV-induced photoaging, SKH-1 hairless mice were treated with a topical application of AGM and an AGM dipped in essence (AGMdE). The mice were divided into an no radiation group, UV + AGM, UV + AGMdE, and UV + vehicle (PBS) treatment groups. Alterations in skin wrinkles, skin phenotype, histological structures, oxidative status, and toxicity were then evaluated during 4 weeks of exposure. The topical application of AGM and AGMdE inhibited wrinkle formation, suppressed the erythema index, prevented transepidermal water loss, and enhanced skin hydration. In addition, epidermal thickness recovered to a similar level as that in the no irradiation group in the UV + AGM and UV + AGMdE treatment groups compared with the UV + vehicle (distilled water) group. Furthermore, the expression levels of matrix metalloproteinase-1 (MMP-1) and tyrosinase were reduced in the UV + AGM and UV + AGMdE treatment groups, although the highest level varied. Moreover, superoxide dismutase (SOD) activity was significantly lower in the UV + AGM and UV + AGMdE treatment groups as compared with the UV + vehicle group. No significant alterations induced by most toxic compounds were measured in serum biochemical markers and liver and kidney histological features of the UV + AGM and UV + AGMdE treatment groups. These results suggest that AGM may protect against skin aging by regulating skin morphology, histopathological structures, and oxidative conditions.
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고지방사료를 섭취한 C57BL/6N 마우스에서 한천식이섬유의 혈청 지질과 인슐린 농도 저해효과
박진주(Jin Ju Park),김지은(Ji Eun Kim),윤우빈(Woo Bin Yun),이미림(Mi Lim Lee),최준영(Jun Young Choi),송보람(Bo Ram Song),김동섭(Dong Seob Kim),이충열(Chung Yeoul Lee),이희섭(Hee Seob Lee),임용(Yong Lim),정민욱(Min Wook Jung),황대연(Dae 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.8
본 연구에서는 한천식이섬유(Diet fiber of agar)가 지방과 포도당대사에 미치는 효과를 연구하고자, 고지방사료(High fat diet, HFD)를 급여한 C57BL/6 마우스에 한천함유음료(beverage contained agar, BCA)를 9주 동안 투여하고 지방축적, 지질농도, 인슐린농도 등의 변화를 분석하였다. 식이섭취효율은 HFD+BCA 처리그룹에서 유의적으로 감소하였지만, 체중과 식이섭취량은 HFD+BCA 처리그룹에서 일정하게 유지되었다. 또한, 지방조직과 간조직에서 지방의 축적은 HFD+Vehicle처리그룹에 비하여 HFD+BCA 처리그룹에서 낮게 관찰되었다. 더불어, BCA처리후에 유의적인 변화는 total cholesterol (TC)과 LDL에서 관찰되었지만, HDL의 농도는 BCA처리에 의해 변화가 없었다. 인슐린의 농도는 HFD+BCAMi 처리그룹과 비교하여 HFD+BCALo과 HFD+BCAMi 처리그룹에서 유의적으로 감소하였다. 따라서 이러한 결과는 한천식이섬유의 장기간 투여는 고지방사료를 급여한 동물에서 지방축적, 혈청내 지방프로파일, 인슐린농도의 개선을 유도할 수 있음을 제시하고 있다. 또한, 이러한 결과는 한천식이섬유를 함유하는 음료는 혈청내 지질과 인슐린 작용을 유도할 수 있음을 제시하고 있다. To investigate the beneficial effects of fiber derived from agar on the lipid and glucose metabolism of obese model mice, changes in the fat accumulation, lipid content, and insulin concentration were measured in C57BL/6N mice fed a high-fat diet (HFD) and treated with a beverage containing agar (BCA) for 9 weeks. The feed efficiency ratio was significantly decreased in the HFD+BCA treatment group, although the body weight and food intake were maintained a constant level. Also, the fat accumulation in the fatty tissue and liver were lower in the HFD+BCA treatment group than in the HFD+Vehicle treatment group. Furthermore, a significant decrease was detected in the levels of total cholesterol (TC) and LDL after the BCA treatment, while a constant HDL level was maintained in the same group. Moreover, the serum insulin concentration was significantly decreased in the HFD+ BCALo (Low concentration) and HFD+BCAMi (Middle concentration) groups compared to the HFD+ Vehicle group. Therefore, the results suggest that the long-term administration of dietary fiber from agar can improve fat accumulation in the fatty tissue and liver, the serum lipid profile, and the insulin concentration in the blood. Also, the results provide evidence that the inclusion of agar fiber in beverages results in significant hypolipidemic and hypoinsulinemic effects.
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