• 대한기계학회논문집B
• /
• 제34권5호
• /
• pp.523-529
• /
• 2010

Micro actuator의 동력원으로 박테리아 주화성을 기반으로 한 편모박테리아 운동은 널리 연구되고 있다. 본 연구에서는 마이크로입자 추적유속계($\mu$-PTV)를 이용하여 박테리아 주화성에 의해 추진되는 형광입자의 움직임을 분석하였다. 일반적으로 활발한 운동성을 지니고 있는 편모 박테리아 중 Serratia marcescens가 배양액속에서 형광 폴리스티렌 미세입자 표면에 자발적으로 붙게 된다. 박테리아가 부착된 미세입자를 고형화된 화학적 유인물질 L-aspartate가 담겨져 있는 유체 속으로 주입하고, 시간에 따라 입자들이 서서히 L-aspartate가 높은 농도를 가지는 구역으로 이동하는 것을 관찰하였다. 본 연구의 결과로 편모박테리아가 micro actuator의 효율적인 동력원 개발에 적용될 수 있는 가능성을 제시하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제60권3호
• /
• pp.398-406
• /
• 2022

그람음성균의 외막은 수많은 생물물리학적 및 생화학적 과정이 작용하여 생존력을 유지하도록 설계되어 있는 세포환경의 가장 바깥 층이다. 세포공학의 발전으로 인해 박테리아의 막 환경을 변경하는 등 유전정보를 원하는 대로 조작할 수 있게 되었고 이는 박테리아를 특정 목적에 적용시킬 수 있게 하였다. 그중 기능성 분자를 박테리아 외막에 표지하는 세포 표면공학은 숙주세포가 특정 외부물질이나 자극에 반응하도록 유도하는 전략 중 하나이다. 기능성 펩타이드 또는 단백질을 세포 표면에 표지하기 위한 방법으로 막 고정 모티프를 융합한 후 세포 내에서 발현하는 방법이 일반적으로 사용되고 있지만 이는 박테리아 시스템에서 발현할 수 없는 외인성 단백질이나 크기가 큰 단백질에는 적용할 수 없다는 한계점이 있다. 박테리아 외막의 구성요소에 자연적으로 존재하는 반응성 그룹과 기능성 물질을 화학접합하는 방법도 있으나 필수 구성 요소의 비특이적 변형으로 인해 세포의 생장이 저해되는 경우가 많다. 본 연구에서는 비천연아미노산 또는 자가결합 도메인을 사용해 대장균의 세포 표면을 부위 특이적으로 형광 표지하는 두 가지의 접근법을 수행하였다. 첫 번째 접근법은 화학선택적 반응성을 지닌 비천연아미노산이 삽입된 펩타이드를 대장균 표면에 발현하여 위치 특이적으로 형광염료를 접합시키는 방법이다. 두 번째 접근법은 자가결합능력을 지닌 이종 이량체 코일-코일에서 유래된 α-나선 도메인을 대장균 외막에 발현하고 녹색 형광 단백질이 융합된 상보적인 α-나선 도메인을 막 표면에 특이적으로 고정하는 방법이다. 제시된 방법들은 위치와 시간이 제어된 방식으로 박테리아 외막에 새로운 기능을 부여하는 방법론으로서 유용하다.

• 한국습지학회지
• /
• 제9권1호
• /
• pp.21-29
• /
• 2007

국내에서는 독성이 강한 화학물질 중 535종을 유독물로 지정하고 있다. 이들 유독물 중 약 10%만이 수질관련 기준으로 관리하고 있다. 타르색소도 화학물질이지만, 수계에 미치는 영향에 대한 자료가 미비한 상태이다. 본 연구에서는 형광 박테리아(Vibrio fischeri)와 큰물벼룩(Daphnia magna)을 이용하여 타르색소에 대한 생물검정을 수행하고자 한다. 국내에서 식용으로 허가되어 있는 7종 중 5종에 대한 타르색소의 독성을 평가하여 향후 연구의 기초자료를 제공하고자 한다. 물벼룩을 이용한 결과 독성순위는 적색 제2호, 황색 제5호, 적색 제3호, 황색 제4호, 청색 제1호순으로 그리고 형광성 박테리아를 이용한 Micorotox 독성시험은 15min-EC50을 기준으로 황색 제5호, 적색 제3호, 적색 제2호, 황색 제5호, 청색 제1호 순으로 나타났다. 타르색소들은 종류에 따라 수서생태계에 미치는 영향이 다르며, 수계에 타르색소들의 독성치 이상이 유출되었을 경우 먹이사슬에 의한 생물농축현상(bioconcentration)으로 수계와 인간에게 영향을 줄 것으로 생각된다.

• KSBB Journal
• /
• 제21권4호
• /
• pp.273-278
• /
• 2006

박테리아 패터닝을 위한 혼성 아가로즈젤 마이크로 스탬프는 PDMS 몰드를 이용한 replica moding 공정을 이용하여 제작하였다. 완성된 스탬프를 박테리아를 잉크로 사용한 후, $50{\mu}m$ 원 모양을 가지는 2차원 박테리아 어레이를 구현할 수 있었다. 또한, 상기 방법을 통하여 실험 목적에 적합한 다양한 모양을 가지는 패턴을 쉽게 만들 수 있다. 패터닝된 박테리아의 형광 세기는 스팟과 주변간에 매우 높은 대조비를 이루며, 각각의 스팟 및 스팟간의 형광 세기가 매우 균일함을 보여 프린팅 시 매우 균일한 패턴을 얻을 수 있었다. 박테리아 패터닝을 할 경우 큰 문제점인 낮은 젖음성과 미끄럽고 작은 아가로즈젤 마이크로 스탬프를 취급의 어려움을 본 연구에서 제안한 혼성 아가로즈젤 마이크로 스탬프를 이용하여 해결할 수 있었다. 상기 방법의 가장 큰 장점은 세포를 이용한 패터닝의 경우 세포의 활성을 유지시키는 것인데 다량의 수분을 포함하는 아가로즈젤을 사용할 경우 세포의 활성을 유지시키면서 패턴을 구현할 수 있으므로 매우 중요한 기술로 생각된다. 본 연구에서 제안된 방법은 매우 재현성이 높으며, 편리하고, 빠르게 구현할 수 있어서 미생물 생태학, 세포와 표면간의 상호작용 그리고 세포를 바탕으로 하는 스크리닝 시스템에 활용 되어 질것으로 기대된다.

• 물과 미래
• /
• 제27권1호
• /
• pp.69-77
• /
• 1994

생활수준이 향상됨에 따라 세제의 사용량이 큰 폭으로 증가하고 있으며, 하수처리공정에서 완전히 처리되지 못한 합성세제가 하천이나 강으로 흘러들어 지표수의 오염을 가중시키고 있다. 이와같은 세제는 수중생물에 해로운 여러 독성물질을 함유하고 있으며, 현재까지는 주로 화학적 분석에 의하여 그 독성을 측정하고 있다. 그러나 오염물질 상호간의 작용 등으로 화학분석만으로 적정기간동안에 독성을 평가하는 것은 상당히 어려운 실정인 바, 본 논문에서는 물벼룩인 Daphnia magna와 형광성 박테리아인 Photobacterium phosphoreum을 이용하여 생물학적으로 주방용 세제와 의류용 세제의 급성 독성을 평가하였다. 본 평가에 사용된 세제는 세탁용 세제와 주방용 세제로 구분하여 국내 사용량이 가장 많은 7종류를 선택하였으며, 조사결과 세탁용 세제의 평균 24hr, 48hr-LC50은 각각 4.25%, 2.50%이며, 주방용 세제의 평균 24hr, 48hr-LC50은 각각 2.01%, 1.36%이었다. 또한 세탁용 세제의 평균 5min, 15min-EC50은 각각 1.83%, 1.02%이며, 주방용 세제의 평균 5min, 15min-EC50은 각각 1.57%, 1.21% 이었다. 이를 통하여 국내에서 사용되는 합성세제중 주방용 세제가 세탁용 세제보다 지속적 독성이 큰 것을 알 수 있었으며 세제마다 독성의 정도가 차이가 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
• /
• pp.674-677
• /
• 2012

본 연구에서는 기존 매립이나 지반보강재로 사용되던 소각재 용융슬래그를 고부가가치 수처리 여재로 활용하기 위하여 형광성 박테리아를 통한 Microtox 생물검정법으로 독성을 평가하였다. 소각재 용융슬래그의 독성평가 대조군으로는 기존의 수처리 여재인 입상활성탄(석탄계/야자계/목탄계), PP PE펠렛(Poly-Propylene Poly-Ethylene pallet), 표준여과사를 비교하였으며, 시료의 용출시험은 US EPA에서 제안한 TCLP 방법을 사용하였다. Microtox Acute Toxicity 평가 결과, 독성순위는 석탄계 입상 활성탄, 소각재 용융슬래그, 목탄계 입상활성탄, 야자계 입상활성탄, 표준여과사, PP PE 순으로 나타났으며, 실험에 사용된 모든 수처리 여재들은 급성독성을 고려하지 않는 무독성으로 나타났다. 따라서 소각재 용융슬래그가 수처리를 목적으로 수체에 편입시켜도 기존의 수처리 여재들과 비교할 때 수환경에 미치는 영향은 미미할 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.311-312
• /
• 2012

본 발표에서는 광학적 분석 시스템에 적용 가능한 발광소자(광원)과 수광소자(광센서)를 집적화시키는 모듈(수 발광 집적모듈) 기술을 제시하고자 한다. 이러한 수-발광 집적모듈은 다양한 응용 분야에 적용 될 수 있다. 예를 들어, 광신호 감지를 위한 광통신용 송-수신 모듈(optical communication), 의료/진단 분야에서 단백질/DNA/박테리아 등의 검출 및 분석에 관한 바이오 센서(bio-sensor), 그리고 대기(가스)/수질 모니터링에 관한 환경센서 등 매우 광범위한 분야에 해당되는 요소 기술이라 할 수 있다. 특히, 이들 분야들 중 바이오 물질을 분석하고 검출하는 광학적 바이오 센서 기술은 높은 경제적 가치와 산업적 성장 잠재력으로 인해 오랫동안 활발한 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 광학적 바이오 센서에서 가장 범용적인 방법 중 하나가 항온-항체 면역반응을 기반으로 하는 형광 검출(fluorescence detection) 기법이다. 이러한 시스템은 전체적으로 광원, 광학계, 그리고 센서로 구성되는데 기존에 일반적으로 사용되고 있는 형광 현미경의 경우는 민감도가 우수하다는 장점은 있으나 상당히 고가이고 부피가 크며 복잡한 광학구성으로 이루어져 있다는 한계점을 가지고 있다. 이러한 맥락에서 고민감도를 확보하면서 휴대성, 고속처리, 저가 등의 특성을 가진 시스템에 대한 요구가 갈수록 증가하고 있다. 이를 해결하기 위한 핵심기술 중의 하나가 수-발광 부분을 집적화 시키는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 바이오 센서 기술의 하나로서 형광을 측정하여 혈액내의 진단 지표인자를 검출할 수 있는 휴대용 혈액진단기기에 적용되는 소형 수 발광 집적 모듈을 개발하였다. 혈액내의 검출 성분의 양에 따라 형광의 세기가 변화하게 됨으로써 정량적인 검출이 가능한 원리이다. 모듈의 구조는 크게 광원(발광소자), 광학계, 그리고 광센서(수광소자) 세 영역으로 나누어 진다. 광원은 635 nm 적색 레이저다이오드로서 형광체(Alexa Fluor 647/발광파장: 668 nm)를 여기 시키는 기능을 하며 장착된 볼렌즈 의해 샘플의 형광체 영역으로 집광된다. 광학계는 크게 시준렌즈(collimating lens)와 광학필터로 구성됨으로써 샘플로부터 발생되는 광을 적절하게 수광소자로 전달하는 기능을 하게 된다. 여기서 광학필터의 경우는 기본적으로 Distributed Bragg's Reflector(DBR) 구조로써 실리콘(Si) 포토다이오드 상부에 모노리식(monolithic)하게 형성되며 검출 샘플로부터 진행되는 레이저 광(잡음의 주원인)은 차단하고 형광(광신호)만 통과 시키는 기능을 하게 된다. 따라서 신호 대 잡음비(S/N ratio)를 향상시키기 위해서는 정밀한 광 필터링 기능이 요구됨으로써 박막의 세밀한 공정 조건과 구조적-광학적 특성 분석이 수행되었다. 마지막으로 포토다이오드 소자는 일반적인 구조 이외에 중앙에 원형 구멍이 형성된 특별한 구조가 적용된다. 이것은 포토다이오드 구조에 변화를 줌으로써 모듈 구조를 효율적으로 응용할 수 있다는 의미를 갖는다. 또한 포토다이오드의 전기적-광학적 측정 분석을 통해 잡음 및 감도 특성이 세부적으로 조사되며 형광신호를 효과적으로 측정할 수 있음을 확인하였다. 최종적으로 제작된 모듈은 약 $1{\times}1{\times}1cm^3$ 내외 정도의 크기를 갖는다. 요약하자면 본 발표에서는 광학적 바이오센서에 적용할 수 있는 소형 수-발광 소자 집적모듈을 소개한다. 전체 모듈 설계는 최소한의 부피를 가짐과 동시에 측정의 정밀성을 향상시키는데 초점을 맞추어 진행하였다. 세부요소인 광학필터와 포트다이오드의 경우 잡음 및 민감도에 미치는 중요성 때문에 세밀한 공정 및 특성분석이 수행되었다. 결론적으로 독자적인 설계 및 공정을 통해 휴대성 및 정밀성 등의 목적에 부합한 경쟁력 있는 수-발광 소자 집적모듈 제작 기술을 확보하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제20권3호
• /
• pp.119-128
• /
• 2004

본 연구에서는 지반 보강재로 폐타이어를 사용함에 있어서 환경적인 영향에 대하여 고찰하였다. 시험은 12개의 침출수 발생장치 속에 모래와 타이어조각들을 섞은 후 세 가지 조건의 용액을 각각 순환시킨 침출수에 대하여 화학적분석과 생물학적 독성영향을 조사하였다. 연구결과, 검출된 모든 금속원소의 오염농도는 우리나라 먹는물 수질기준치보다 훨씬 낮았고, 철을 제외한 모든 금속원소의 농도가 시간이 지남에 따라 줄어드는 것으로 나타났다. 선행된 시험과 비교한 결과 노출되는 금속의 비표면적이 클수록 즉, 타이어칩, 타이어조각, 전체타이어의 순서로 오염물질의 농도가 크게 검출되었다. 형광성 박테리아를 이용한 독성검사의 결과에서는 독성이 발견되는 경향을 보이지 않아 폐타이어에서 나오는 침출수가 유기체에 유해한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

• 미생물학회지
• /
• 제41권4호
• /
• pp.306-311
• /
• 2005

Lumazine protein은 lux operon의 하류 영역에 존재하는 riboflavin synthase와 아미노산 상동성을 보일 뿐만 아니라, riboflavin synthase의 기질인 6,7-dimethyl-8-ribityllumazine (lumazine)과 결합하여 청록색의 형광을 내게 하는 형광 단백질이다. 발광세균 Photobacterium phosphoreum의 lumazine protein을 코드하는 유전자의 염기서열을 결정하였는데, 이 유전자는 lux operon의 656 bp 상류의 영역에 존재하며, lux operon과는 서로 반대 방향으로 전사되는 것으로 나타났다. 중합효소 연쇄 반응(PCR: Polymerase Chain Reaction)의 방법으로 아미노-말단 절반 lumazine protein을 코드하게 되는 유전자(lumP-N)를 클로닝하여 형질전환의 방법으로 대장균에 유전자를 전이시켜 이들의 유전자의 발현 양상을 조사하여 보았는바, lumP 전체 유전자(lumP-W)가 삽입되어 있는 재조합 플라스미드에서는 발현이 매우 미약한 반면에 아미노 -말단(lumP-N)이 들어있는 경우는 과발현됨을 보였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제10권3호
• /
• pp.127-137
• /
• 2007

전기분해 염소소독기로 처리한 결과가 국제해사기구의 협약에서 제시한 생물처리 기준(D-2 regulation)을 만족하는지 확인하기 위해 박테리아, 식물플랑크톤($10-50\;{\mu}m$) 및 동물플랑크톤($>50\;{\mu}m$)의 사멸효과를 확인하였다. 실험조건은 대조구와 잔류염소농도 10 ppm(Expt. 1)과 30 ppm(Expt. 2)을 실험구로 설정하였고, 시험수를 $23.8\;m^3/hr$의 속도로 전기분해염소독기에 통과시켰다. 시험수의 생물조건은 국제해사기구에서 작성된 선박 평형수 관리 장치의 승인을 위한 지침서에서 제시한 기준을 따랐다. 식물플랑크톤의 생사판별은 광학현미경, 형광현미경 및 형광측정기(Turner Designs 10-AU)를 이용하여 확인되었다. 두 농도 조건(10 ppm, 30 ppm)의 처리수에서 운동성이 있는 식물플랑크톤은 움직임이 나타나지 않았고, 형광현미경 하에서 엽록소 형광색이 적색에서 녹색으로 바뀌었으며, 형광값은 고농도(Expt. 1: 6.95, Expt. 2: 7.11)에서 0으로 바뀌었다. 이는 식물플랑크톤의 활성이 상실되어 모두 사멸되었음을 의미한다. 동물플랑크톤의 생사판별은 해부현미경하에서 부속지의 움직임을 토대로 결정되었다. 전기분해 염소소독기 처리 후 해양환경에서 채집되어 농축된 자연군집 동물플랑크톤은 모두 사멸되었으나, 일부 Artemia가 생존하였다. 그러나 각 잔류염소 농도조건의 암소에서 노출시킨 지 24시간 뒤에는 모든 동물플랑크톤이 사멸되었다. 박테리아는 Petrifilm plates($3M^{TM}$)를 이용한 접종배양법으로 처리수의 총 세균, 대장균 군 및 대장균의 사멸효과를 확인한 결과, 균주가 전혀 관찰되지 않았다. 또한 각 염소농도 조건의 처리수에서 추가적으로 노출시킨 5일 동안 세 그룹의 생물에서 재성장이 나타나지 않았다. 본 연구결과는 세 그룹의 생물에 대한 전기분해염소소독기 처리결과가 국제해사기구에서 제정한 선박 평형수 배출기준을 만족시켰음을 보여주었다.