수용성 키토산을 제조하여 적외선 분광광도계를 이용, 구조확인을 하였으며, X-선 회절분석기로 결정성을, 열분석기로 열안정을 확인을 하였으며, 고유점도법에 의한 점도평균분자량을 측정한 결과 $3.0{\times}10^{4}$와 $4.5{\times}10^{4}$이었다. 점도평균분자량이 $3.0{\times}10^{4}$인 수용성 키토산의 첨가량 따른 일반미생물과 구강미생물에 대한 shaker flask method로 항균효과를 측정한 결과 0.2%의 첨가량에서 Staphylococcus aureus와 Bacillus subtilis는 81.7%와 80.6%의 항균효과를 Escherichia coli는 42.4%의 저해율로 제일 낮은 항균효과를 나타냈으며, 구강미생물인 Streptococcus mutans와 Streptococcus sanguis는 100%의 항균효과를 Streptococcus mitis는 73.8%의 항균효과를 나타냄으로서 일반미생물 보다 구강미생물이 더 우수한 항균력을 나타내었다. 점도평균분자량이 $4.5{\times}10^{4}$인 수용성 키토산은 점도평균분자량이 $3.0{\times}10^{4}$인 수용성 키토산의 1/2 정도의 항균효과를 나타내므로서 점도평균분자량이 작은 수용성 키토산의 항균효과가 월등히 좋았다. 구강미생물의 산도저하 억제효과는 대조군의 경우 배양 후 8분 이내에 pH 7.0에서 4.9로 급격한 pH의 저하를 보인 반면 그 이상에서는 평형을 유지하였으며, 수용성 키토산은 16분 정도까지는 대조군에 비해 현격히 원만한 산도저하 억제효과를 나타내다가 그 이상에서는 평형을 유지하는 것으로 보아 pH 변화에 대한 완충효과가 있음을 알 수 있었다.
두부의 저장성에 미치는 수용성 키토산 분해물질의 영향을 알아 보기 위해 두부침지액으로 일반 시중 두부공장에서 사용하는 수돗물, 멸균증류수, 0.5% 키토산 분해물질, 0.5% fumaric acid, 0.5% lactic acid를 사용하여 $4^{\circ}C$에서 냉장저장하면서 pH와 탁도, 그리고 미생물상의 변화를 관찰하였다. 수용성 키토산 분해물질을 첨가한 침지액의 경우 총균수가 21일 저장시 $10^{7}\;CFU/mL$에 달해 다른 침지액에 비해 7일에서 14일의 저장기간 연장을 관찰할 수 있었다. 특히 초기 오염 미생물의 lag phase가 다른 군에 비해 상당히 길어진 것을 관찰할 수 있었다. Yeast와 mold, 그리고 E. coli의 경우도 시간이 경과됨에 따라 증가하였으며, 0.5% 키토산 분해물질 첨가 침지액의 경우가 다른 침지액의 경우보다 증가율이 적음을 알 수 있었다. 이는 수용성 키토산 분해물질의 항균효과를 잘 보여주고 있다. 초기 pH는 0.5% fumaric acid와 lactic acid의 경우 pH 4.68과 pH 5.12로 상당히 낮았으며, 수돗물과 멸균증류수, 0.5% 키토산 분해물질 첨가 침지액에서는 pH 7.2로 비슷하였고, 저장 초기에 약간 감소하다가 서서히 증가하는 경향을 보였다. 탁도의 변화는 미생물상의 변화와 연관시켜 두부가 부패된 것으로 간주되는 총균수 $10^{7}\;CFU/mL$이상에서 0.2를 초과해 탁도가 두부부패정도를 파악하는 한 척도가 될 수 있다고 판단된다. 상기 결과로부터 항균성을 가지는 수용성 키토산 분해물질을 첨가한 두부 침지액의 개발은 두부의 저장성 향상에 크게 기여할 것으로 사료된다.
천연고분자물질로서 키토산(chitosan)은 생체적합성, 생분해성, 무독성과 같은 생체재료로서의 우수한 물리화학적 특성에도 불구하고 산(acid)으로 용해하여야 한다는 문제점으로 인해 유전질병이나 암과 같은 불치병의 치료를 위한 생리활성 물질의 생체 내 전달물질로서의 응용이 어려운 실정이다. 따라서 키토산의 이러한 문제점을 획기적으로 해결한 높은 반응성과 강한 양전하(+)를 띠고 있는 저분자량 수용성 키토산(low molecular weight water-soluble chitosan, LMWSC)을 이용하여 난용성 약물뿐만 아니라 치료유전자와 같은 생리활성물질을 안전하게 생체 내 표적위치에 운반할 수 있는 전달체를 제조할 수 있고, 인체 내 무해하고 치료효율이 높은 치료시스템을 개발할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 질병의 치료를 위해 무엇보다 중요한 인자는 특정 병소조직에만 발현되는 항원이나 수용체를 밝혀내고 이들과 결합할 수 있는 항체나 리간드를 다양한 생체재료에 개질함으로써 질병 치료의 효율을 높이는 것이 가장 중요한 전략이라고 할 수 있다. 약물이나 유전자를 전달할 수 있는 많은 양이온성 합성고분자에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으나 체내 독성이나 효율성 면에서 많은 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 총설에서는 인체 내 전달 효율을 높이기 위한 기능성기의 도입과 유전자와의 복합체 형성을 가능하게 하는 유리 아민기를 가진 인체 무해한 저분자량 수용성 키토산을 이용하여 특정 조직을 표적할 수 있는 다양한 기능성기 도입의 특성과 치료 전략에 대해 기술하고자 한다. 이러한 전달체의 개발은 앞으로 인간에게 유발되는 가장 난치병 중의 하나인 암 치료에 있어 밝은 전망이 될 수 있을 것으로 사료된다.
발아현미를 생산하기 위하여 현미를 물에 침지, 키토산을 젖산에 용해하여 침지, 키토산을 글루탐산에 용해하여 침지 하였으며, 발아시키지 않은 현미와 아미노산 및 총 단백질 함량을 비교 분석하였다. 키토산을 50 ppm 되게 5 mM glutamic acid에 용해하여 침지액으로 사용한 경우 가장 높은 alanine, serine, lysine, isoleucine, methionine 함량의 증진과 총 유리아미노산 함량의 증진을 보였다. 또한 total soluble protein의 함량은 발아하지 않은 현미에 비하여 발아한 현미가 모두 낮았다. 특히 CG구는 물발아나 CL 발아시 현저히 감소되던 serine의 함량을 오히려 증진시겼다. 모든 발아구에서 aspartic acid 함량은 현저히 감소하였다. 이는 발아 과정에 의해 aspartic acid가 alanine, lysine, isoleucine, methionine 등으로 전환된 것에 기인된 것이라 여겨진다. 이상의 결과를 종합하면 현미발아시 키토산을 글루탐산에 용해하여 침지액으로 사용하면 유용한 아미노산인 alanine, serine 및 필수아미노산인 lysine, isoleucine, methionine 함량을 현저히 증진시킬 수 있어 영양성이 보강된 발아현미를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
점도(평균 분자량)의 차이가 있는 카토산을 펼름형태로 제조하여 실험통불언 백서의 펴하에 삽입하여 백서에서의 적합성을 관찰하였으며 또한 우수한 적합성올 나타낸 키토산을 화상연고제로 제조하여 인와적 2도 화상을 입힌 백서의 피부에 대한 치료전후의 육안적 관찰과 혈액학적 분석올 실시l하여 천연고분자인 치토산의 생체적용 가능성을 연구하였다 제초한 키토산펼룹의 중량 변화와 혈액학적 결과에서 확인하 였듯이 재료의 생처l척합성은 여러 생체내 인자들에 의한 복 합적인 결과임을 확인할 수 있었으며 실험 결과 저점도 키토 산이 비교적 우수한 분해속도와 혈액학적 결과를 보여주는 생체 적합성을 나타내었다. 화상설험으로 기존 수용성 연고 베이스확 유사한 키토산 연고베이스물 제조하고 대조군으로 논 자연치유군(negative군)과 기존 수용성연고베이스(positive군) 웅의 두 군올 설정하여 백서의 화상 피부에서 6일과 12 열 후익 육안적 관찰 및 혈액학쩍 검사블 실시하였다 육안 적 관찰로서 실험가간 중에 사망한 백서는 없였으며 대조군 을 포함한 모든 실험군에서 화상실험 힐주일 후부터 백서의 화상부위에 가피(crust)가 형성되기 시작하였다. 백서의 혈액학적 결파 중 백혈구늠 실험 6일 후에는 백혈구가 감소하였으나 12일 후에는 대부분의 설험군에서 백혈구가 증가하여 염증발현의 가능성을 나타내었다. 특히, 자연치유군으로 설정 한 n$\xi$gative군에서는 높은 백혈구 수치를 나타내었다.
다양한 분자량을 가진 저분자량 수용성 키토산을 얻기 위해 젖산염이 결합되어 있는 키토산 올리고당을 한외여과막 장치를 이용하여 분리하였고, 새로운 염 제거법으로 유리 아민기를 가진 LMWSC를 제조하였다. 젖산염이 제거된 LMWSC의 특성과 탈아세틸화도가 적외선 분광기(Infrared spectroscopy, IR) 및 핵자기공명장치($^1H-Nuclear$ Magnetic Resonance, $^1H-NMR$)에 의해 확인되었다. 분자량을 나타내는 다분산지수(PDI)는 $1.278{\sim}1.499$로 비교적 좁은 분자량분포를 나타내었다. 유전자 전달체로서의 가능성을 확인하기 위하여, 성공적으로 분자량에 따라 분리된 키토산 올리고당과 염이 제거된 LMWSC의 유전자 전이효율이 293T cell을 이용하여 확인하였다. 또한 유전자 전이효율을 향상시키기 위해 제조된 LMWSC 유도체가 Balb/C mice를 이용하여 평가되었다.
본 연구에서는 키토산 첨가가 스폰지 케이크의 품질에 미치는 영향을 위하여 키토산을 세 가지 농도(1,000, 2,000, 3,000 ppm)로 첨가하여 제조한 스폰지 케이크를 $5^{\circ}C$, $15^{\circ}C$ 및 $25^{\circ}C$에 5일간 저장하여 저장 중 일어나는 품질변화, 노화도, 색도 변화 및 관능평가를 측정하여 품질 특성에 대하여 조사하였다. Hardness는 키토산 첨가한 시료가 대조구에 비해 조직이 부드러웠고, gumminess와 chewiness도 대조구에 비해 낮은 값을 나타내고, 키토산을 첨가한 시료들간의 차이는 나타나지 않았다. 키토산을 함유한 스폰지 케이크의 노화도는 대조구에 비해 상대적으로 높은 것으로 나타났으며, 그 값은 키토산의 첨가농도 및 저장조건에 관계없이 약 30% 이내로 작게 나타났다. 저장온도에 대한 노화 진행 정도를 속도론적 관점에서 분석한 결과 키토산을 함유한 시료의 경우 대조구에 비해 느리게 노화가 진행되어 상대적으로 저장온도의 영향을 작게 받는 것으로 분석되었다. 키토산을 함유한 시료군들의 명도(lightness, a value)는 대조구에 비하여 높은 값을 보였으며, 2,000ppm과 3000 ppm 농도로 첨가한 시료군들의 명도는 유의적으로 증가하여 대조구의 71.49에 비해 높은 74.23 및 73.57의 값을 나타내었다. 적색도(redness, a value)의 경우는 키토산을 첨가한 시료군들의 값이 대조구에 비해 감소하는 것으로 나타났으며, 키토산을 1,000 ppm 수준으로 첨가한 시료가 가장 낮은 -4.88의 값을 나타내었다. 그리고 황색도(yellowness, b value)는 키토산의 첨가농도에 따라 일정한 경향을 보이지 않았다. 키토산을 첨가한 시료군들과 대조구와의 색차(Total color difference, E)의 경우 키토산의 첨가농도에 따른 색차의 값은 유의차가 없는 것으로 나타났다. 전체적인 선호도를 살펴보면, 키토산은 2,000 ppm의 농도까지 첨가하여 제조한 스폰지 케이크는 대조구와 유의적 차이를 보이지 않았다.
The antibacterial activities of several types of chitosan were measured against Staphylococcus aureus and evaluated for their application to antibacterial textile finishing. The % reduction of bacteria of the chitosans prepared in our laboratory were between 72 and 87%. The two water-soluble chitosans with molecular weights 1,000 and 3,000 did not show antibacterial activities. The deacetylation of chitosan was appeared to increase antibacterial activity. The % reduction in bacterial density of the 86%-deacetylated chitosan solution was 56% where that of the 76%-deacetylated chitosan solution was only 17% at 0.1% chitosan concentration. Molecular weights of the chitosans seemed not to affect antibacterial activities of chitosans. The antibacterial activity of the acid-soluble, 86%-deacetylated chitosan with 4 cps showed 98% of the % reduction at the level of 0.2% chitosan. The % reduction of bacteria of this chitosan was higher at the higher concentration of acetic acid in the chitosan-bacterial mixture. The antibacterial activity was increased with the pH change over the range of 4.0 to 6.5. The 100% of the % reduction of bacteria was achieved within 4 hour incubation of the chitosan-bacterial mixture. According to the data obtained from the above experiments, the four chitosans among the six prepared in our laboratory were proved to be valuable for antibacterial textile finishing.
수용성 키토산 필름 용액에 분리 대두단백질(SPI)과 $CaCl_2$ 첨가가 키토산 필름의 물성에 미치는 영향을 알아보기 위해 이들을 첨가하여 제조한 필름의 색도, puncture strength, 인장강도와 신장률, 수증기투과도를 측정하였다. 필름의 puncture strength는 0.15% $CaCl_2$를 첨가하여 제조한 키토산 필름이 $458.8\;g_f$로 대조구의 $174.5\;g_f$보다 약 2.5배 증가된 가장 높은 값을 나타냈다. 인장강도의 경우 대조구가 0.06 MPa인 반면에 0.05% $CaCl_2$를 첨가한 키토산 필름은 1.58 MPa로 가장 높은 값을 보였고 SPI를 2.5% 첨가한 필름은 0.73 MPa로 나타났다. 필름의 신장률은 대조구가 12.25%인 반면 0.15% $CaCl_2$를 첨가한 필름은 44.80%로 $CaCl_2$의 양이 증가함에 따라 커지는 경향을 보였으며, 수증기투과도는 $CaCl_2$를 첨가한 필름이 SPI를 첨가한 필름보다 더 낮은 값을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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