보고서 정보
주관연구기관 |
한국생명공학연구원 Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology |
연구책임자 |
이소영
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2016-06 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201700015058 |
과제고유번호 |
1711023728 |
사업명 |
신진연구자지원 |
DB 구축일자 |
2017-11-25
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키워드 |
실리카 나노입자.과민성 피부질환.아토피 피부염.알레르기.나노독성.Silica nanoparticles.Skin hypersensitivity diseases.Atopic skin disease.Allergy.Nanotoxicity.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201700015058 |
초록
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연구의 목적 및 내용
새롭게 대두되고 있는 나노기술을 바탕으로 화장품, 약물전달체, 조직공학용 생체재료 등에 다양하게 활용되고 있는 실리카 나노입자는 광대한 사용에도 불구하고, 인체 노출시의 유해성에 대한 연구는 매우 부족함. 본 연구에서는 실리카 나노입자의 일차적 노출경로인 피부 노출 시 유발 될 수 있는 아토피 피부염, 알레르기 접촉피부염 등 과민성 피부질환의 유발경로 및 작용기전에 대한 연구를 수행하고자 함.
연구결과
◎ 본 연구를 통해 실리카 나노입자가 피부 노출 시 아토피 피부염, 알레르기 접촉피부염
연구의 목적 및 내용
새롭게 대두되고 있는 나노기술을 바탕으로 화장품, 약물전달체, 조직공학용 생체재료 등에 다양하게 활용되고 있는 실리카 나노입자는 광대한 사용에도 불구하고, 인체 노출시의 유해성에 대한 연구는 매우 부족함. 본 연구에서는 실리카 나노입자의 일차적 노출경로인 피부 노출 시 유발 될 수 있는 아토피 피부염, 알레르기 접촉피부염 등 과민성 피부질환의 유발경로 및 작용기전에 대한 연구를 수행하고자 함.
연구결과
◎ 본 연구를 통해 실리카 나노입자가 피부 노출 시 아토피 피부염, 알레르기 접촉피부염 등과 같은 과민성 피부질환의 유발경로 및 작용기전을 밝혀냄.
1. 실리카 나노입자를 일정한 순도와 크기로 사용하기 위해 물리적(TEM), 화학적(XPS, FTIR) 분석 방법으로 입자 크기는 100 nm, 형상은 구형, 다공성 유무에 따른 비표면적 차이가 있는 실리카 나노입자를 이용함.
2. 실리카 나노입자의 알레르기 및 염증유발과 작용기전 규명(in vitro)을 위해 면역세포인 대식세포를 이용하여 실리카 나노입자가 세포독성(apoptosis) 및 염증반응을 유발하였고, 알레르기 유발 세포인 mast cell에서는 실리카 나노입자에 의한 알레르기 유발인자들(히스타민, 염증성 사이토카인)의 분비와 생성을 촉진함. 또한 Keratinocyte 세포에서 실리카 나노입자에 의한 oxidative stress와 염증 유발이 확인됨.
3. 실리카 나노입자의 과민성 피부질환 유발 연구(in vivo)를 위해 실리카 나노입자에 의한 IgE 의존성 제 1형 과민 반응과 IgE 비의존성/보체 의존성 과민반응을 국소 피부 감작 실험 및 보체 반응(SC5b-9)을 구축하여 검증함. 또한 아토피 피부염, 접촉성 피부염 동물모델을 구축하여 실리카 나노입자의 과민성 피부질환 유발을 검증함.
4. 실리카 나노입자에 의한 과민성 피부질환 기전을 규명하기 위해 in vitro와 in vivo 결과를 바탕으로 확인한 결과 실리카 나노입자에 의해 활성화된 염증 및 알레르기 유발 세포들에서 알레르기 및 염증 관련 신호전달분자인 칼슘, NF-κB, 활성 산소종, MAPKs 등의 상호작용과 lymph node내 T 세포의 Th1/Th2 표현형 변화에 의한 것임을 확인함.
◎ 다양하게 활용되고 있는 실리카 나노입자는 광대한 사용에도 불구하고, 인체 노출 시의 유해성에 대한 연구는 매우 부족하여 본 연구에서는 실리카 나노입자의 과민성 피부질환의 유발경로 및 작용기전을 밝혀, 실리나 나노입자의 위해성을 알리고 부작용이 적은 실리카 나노입자의 개발하여 화장품, 생체재료, 약물전달체 등으로 이용할 수 있음.
연구결과의 활용계획
◎ 새로운 유해물질이 될 수 있는 실리카 나노입자가 인체 노출 시 나타나는 독성양태에 대한 지식 기반을 수립하고, 본 연구에서 도출될 연구결과를 바탕으로 실리카 나노입자 독성에 대한 자료가 축적되어 과학적인 규제책 및 대응책을 마련하는데 도움을 줄 수 있을 것임.
◎ 실리카 나노입자의 독성 평가 가이드라인 제정을 위한 과학적 근거를 확보하고, 안전한 실리카 나노입자의 개발을 통한 관련 제반 산업 활성화
(출처 : 한글요약문 4p)
Abstract
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Purpose& contents
Based on emerging nanotechnology, silica nanoparticles(NPs) are utilized variously in cosmetics, drug delivery systems, and tissue engineering biomaterials. However, the research about the hazards of human exposure has not yet been fully investigated. The purpose of this researc
Purpose& contents
Based on emerging nanotechnology, silica nanoparticles(NPs) are utilized variously in cosmetics, drug delivery systems, and tissue engineering biomaterials. However, the research about the hazards of human exposure has not yet been fully investigated. The purpose of this research is to define effects of silica nanoparticles on skin hypersensitivity diseases by dermal exposure.
Result
Nanoporous silica nanoparticles (NSN) have attracted considerable attention as a molecular sieve due to their inherent properties, such as a large pore volume and surface area, as well as a tunable pore size. However, due to the known properties of nanoparticles (NPs) as causative agents affecting skin barrier penetration and immunologic responses, understanding dermal penetration, as well as possible toxicity of NSN is important issue. The aim of our study was to define the effects of pore structural conditions of silica NPs on skin hypersensitivity diseases. We synthesized NSN and colloidal (non-porous) silica NPs (CSN) with only difference of pore architectures, such as specific surface area and pore volume. As results, silica NPs showed significantly cytotoxicity, apoptotic cell death and inflammation through signal of mitogen-activated protein kinases, nuclear factor-κB, and caspase 3 in macrophage. Silica NPs induced release of histamine and expression of allergic pro-inflammatory cytokines by upreluation of intracellular cacuim levels in mast cells. In addition, using the local lymph node assay, a standalone in vivo method for hazard identification of contact hypersensitivity, we showed that silica NPs act as an immunogenic sensitizer and induce contact hypersensitivity. Silica NPs induced IgE dependent type I hypersensitivity reaction and IgE independent/complement activation-related pseudoallergy. Silica NPs showed much higher increase of ear and epidermal thickness, infiltration of immune cells (eosinophils, mast cells) and proliferation of immune cell on atopic dermatitis (AD). Silica NPs led to significant increase of AD specific immunoglobulins and histamine in serum, proliferation of T cells in lymph node, and expression of Th1/Th2/Th17 cytokines in ear tissue. Interestingly, silica NPs-induced AD symptoms were significantly reduced by oil treatment as a moisturizer. To define the underlying mechanisms of action, human keratinocytes (HaCaT) model was used. Our analyses revealed that silica NPs treatment elicited an increase in pro-inflammatory cytokines and chemokines via activation of nuclear factor-kB pathway and oxidative stress pathway.
Expected Contribution
Taken together, these data suggest that dermal application of silica NPs such as cosmetics may cause deterioration of skin hypersensitivity diseases condition.
(출처 : SUMMARY 5p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- 한글요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 12
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 26
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 29
- 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 29
- 7. 참고문헌 ... 30
- 8. 연구성과 ... 32
- 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 35
- 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 35
- 11. 기타사항 ... 35
- 끝페이지 ... 35
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