• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제19권3호
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• pp.157-164
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• 2007

Microencapsulation of cells within microfluidic devices enables explicit control of the membrane thickness or cell density, resulting in improved viability of the transplanted cells within an aggressive immune system. In this study, living cells (3T3 and L929 fibroblast cells) are encapsulated within a semi-permeable membrane (calcium crosslinked alginate gel) in two different device designs, a flow focusing and a core-annular flow focusing geometry. These two device designs produce a bead and a long microfibre, respectively. For the alginate bead, an alginate aqueous solution incorporating cells flows through a flow focusing channel and an alginate droplet is formed from the balance of interfacial forces and viscous drag forces resulting from the continuous (oil) phase flowing past the alginate solution. It immediately reacts with an adjacent $CaCl_2$ drop that is extruded into the main flow channel by another flow focusing channel downstream of the site of alginate drop creation. Depending on the flow conditions, monodisperse microbeads of sizes ranging from $50-200\;{\mu}m$ can be produced. In the case of the microfibre, the alginate solution with cells is extruded into a continuous phase of $CaCl_2$ solution. The diameter of alginate fibres produced via this technique can be tightly controlled by changing both flow rates. Cell viability in both forms of alginate encapsulant was confirmed by a LIVE/DEAD cell assay for periods of up to 24 hours post encapsulation.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XII)
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• pp.750-753
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• 2003

본 실험은 Bifidus균의 위 장관 내 공급 시 균의 사멸에 대한 안정성을 높이기 위해 제조하는 microcapsule화 된 비드의 생산성을 향상시킬 목적으로 실시하였다. Bifidus균의 세포 포집 시 유사 위액과 담즙산에 높은 생존률을 보인 것으로 조사된 여러 종류 첨가물의 최적 농도로 비드를 제조하였을 때, material의 점도가 멸균 후 300cp 이하로 감소하였으며, cell 첨가 시 alginate bead 제조 한계 점도인 300cp 부근까지 증가하였다. 이상의 조건에서 고 점도의 alginate solution을 이송, 압출할 수 있는 SPS를 구성하였다. 비드의 생산성 비교 실험에서 18G, 4mm 규격의 nozzle을 13개 장착한 multi-nozzle은 $308{\pm}3ea/min$ 의 생산성을 보였으며 airgun 및 sylinge를 이용해 제조한 경우보다 각각 2.18배, 14.09배의 생산량 증대효과를 얻을 수 있었다.

• 한국수산과학회지
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• 제30권5호
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• pp.816-822
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• 1997

최근 biotechnology 발전과 같이하여 미생물 고정화법이 급속히 진보하였다. 도처에 있는 biological midia로부터 products를 추출하기 위해 미생물 고정화법은 많이 적용되고 있지만 아직 하수처리에 적용은 되고 있지 않다. 그러므로 본 연구에서는 순환 양식 시스템에 고정화기술의 적용 가능성을 타진하였다. fludized bed reactor에서 bead에 고정화된 질화세균군을 사용하기 위해서는 고정화 bead의 내구성이 높아야함으로 각 고정화법에 따른 강도는 $Ba^{++}-alginate$ bead가 1450g의 breaking force로 가장 높은 내구력을 지니고 있음으로 가장 적합한 bead라고 할 수 있었다. 또한 20 mg/L ammonium ion을 제거 하는데 $Ba^{++}-alginate$ bead는 다른 두 bead보다 훨씬 논은 활성을 나타내었으며, 아울러 고정화 질화세균군이 비고정화 질화세균군보다 높은 질화 효율을 보여 주었다.

• 청정기술
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• 제8권4호
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• pp.217-222
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• 2002

본 연구에서는 수직 원통형 충전반응기(packed-bed column reactor)내에 균체가 고정화된 Ca-alginate bead를 넣어 카드뮴이온을 제거하는데 있어 반응기내로 유입되는 유속, 초기농도 등에서 카드뮴 이온($Cd^{2+}$) 제거하는데 최적 조건을 찾고자 하였다. 사용된 균주(Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853)는 한국과학기술원 유전공학센터 유전자은행(KCTC)으로부터 구입하였고, Bead로 사용된 Ca-alginate bead는 Sodium Alginate에 균체와 $CaCl_2$를 섞어 제조한 것을 사용하였다. 실험 결과 동일조건일 때 유속이 30 mL/hr > 45 mL/hr > 60 mL/hr의 순서로 제거율이 좋았고 유입속도의 변화에도 불구하고 각 유속에서 50 ppm > 100 ppm > 200 ppm > 300 ppm의 순으로 좋은 제거율을 보였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제19권6호
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• pp.582-587
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• 2009

Immobilized cells of Arthrohacter nitroguajacolicus ZJUTB06-99 capable of producing nitrilase were used for biotransformation of acrylonitrile to acrylic acid. Six different entrapment matrixes were chosen to search for a suitable support in terms of nitrilase activity. Ca-alginate proved to be more advantageous over other counterparts in improvement of the biocatalyst activity and bead mechanical strength. The effects of sodium alginate concentration, $CaCl_2$ concentration, bead diameter, and ratio by weight of cells to alginate, on biosynthesis of acrylic acid by immobilized cells were investigated. Maximum activity was obtained under the conditions of 1.5% sodium alginate concentration, 3.0% $CaCl_2$ concentration, and 2-mm bead size. The beads coated with 0.10% polyethylenimine (PEI) and 0.75% glutaraldehyde (GA) could tolerate more phosphate and decrease leakage amounts of cells from the gel. The beads treated with PEI/GA could be reused up to 20 batches without obvious decrease in activities, which increased about 100% compared with the untreated beads with a longevity of 11 batches.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제6권2호
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• pp.133-138
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• 2001

In this study, an attempt was made to increase the survival rate of bifidobacteria entrapped in alginate in the gastrointestinal tract, and to investigate the potential industrial applications, for example lyophilized capsules and yogurt. First, the protective effect of various food additives on bifidobacterial survivability was determined after exposure to simulated gastric juices and bile salts. The additives used in this study were skim milk (SM), polydextrose (PD), soy fiber (SF), yeast extract (YE), chitosan (CS), $\kappa$-carageenan ($\kappa$-C) and whey, which were added at 0.6% concentration (w/v) to 3% alginate-bifidobacterial solution. In the simulated gastric juices and bile salts, the protective effect of 0.6% skim milk-3% alginate (SM-A) beads on the survival rate of bifidobacteria proved to be higher than the other additives. Second, the hydrogen ion permeation was detected through SM-A vessel without bifidobacterial cells at different SM concentrations (0.2%, 0.4%, 0.6%, 0.8%, and 1.0%). There were no differences in terms of the pH decrease in SM-A vessels at 0.6%, 0.8%, and 1.0% (w/v) SM concentrations. The survival rate of bifidobacteria in SM-A beads would appear to be related to the SM buffering capacity against hydrogen ions and its tendency to reduce the pore size of bead. In this experiment, the survival rate of bifidobacteria entrapped in beads containing 0.6% SM showed the highest viability after exposure to simulated gastric juices for 3h, thereby indicating that 0.6% SM is the optimum concentration fir 3% alginate bead preparation. Third, the effect of SM-A beads on the freeze-drying and yogurt storage for 10 days was investigated. SM-A beads were found to be more efficient for freeze drying and yogurt storage than untrapped cells and the alginate bead. Consequently, the survival rate of bifidobacteria entrapped in SM-A beads was increased in simulated gastric juices, bile salts and probiotic products, such as lyophilized capsules and yogurt, SM-A beads can be expected to produce high value probiotic products.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제6권2호
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• pp.221-227
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• 1999

고정화 배양계를 이용하여 감 즙으로부터 식초생산을 효율적으로 행하기 위하여 Saccharomyces cerevisiae의 고정화 형성조건을 검토하였다. 고정화를 위한 최적 Na-alginate의 농도는 2%이었다. 담체의 농도를 1-4%로 변화시키면서 gel beads로부터 누출되는 효모 균수를 검토한 결과, 1%의 농도에서는 배양 8시간째부터 배양액의 탁도가 흐려지는 것이 관찰되어 배양 20시간째에 0.82의 흡광도를 나타내었다. 그러나 2-4%에서는 거의 변화가 없었다. 배양이 끝난 후, 전자현미경으로 gel beads내부의 균주 생육상태를 관찰한 결과 고정화한 효모는 Na-alginate의 농도에 관계없이 왕성하게 생육하였다. Gel beads의 크기는 2-3mm정도가 최적이었고, 효모의 최적 접종량은 약 33mg이었다. 효율적인 에탄을 생산을 위한 산소공급 시간을 검토한 결과, 배양초기부터 12시간까지는 면전으로 호기적 배양을 행하고, 그 이후부터는 check valve가 부착된 실리콘 plug를 사용하여 혐기적 배양을 행하는 것이 효과적이었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제27권3호
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• pp.208-214
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• 1999

The condition for immobilization of the partially purified agarase from Bacillus cereus ASK202 and the properties of the immobilized enzyme have been investigated. Agarase was immobilized on various supports by entrapment method. The enzyme immobilized on Na-alginate bead showed the highest activity among those studied. The optimal reaction conditions of the immobilized agarase were obtained in 3%(w/v) Na-alginate for the matrix, bead diameter of 2.5mm, 1 unit of agarase solution and 1.0%(w/v) calcium chloride solution. The optimum pH and temperature of the immobilized agarase were pH and temperature of the immobilized agarase were pH 7.0 and 4$0^{\circ}C$, respectively. Km and Vmax values were 0.5mg/ml.min, respectively. The immobilized agarase conerted agar to agarobiose, and their total conversion ratio under the optimal condition was 89%.

• 미생물학회지
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• 제37권2호
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• pp.130-136
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• 2001

두가지 형태(1단 반응기와 2단 반응기)의 UV-$TiO_2$광촉매 시스템과 3가지 형태의 $TiO_2$가 코팅된 촉매를 이용하여 미생물에 대한 살균효과를 살펴보았다. 첫번째 형태는 석영관에 $TiO_2$가 박막증착된 것이고 두번째 형태는 glass bead 표면에 $TiO_2$가 코팅된 형태이며 세번째는 alginate bead에 $TiO_2$가 혼합된 형태이다. 1분동안 UV를 조사하였을때 1단 반응기에서 $TiO_2$가 박막증착된 석영관과 $TiO_2$가 코팅된 glass bead의 살균효율은 각각 63.2%와 89.9%이었다. 반응기에 기포를 주입했을 때의 살균효율은 glass bead의 경우 95%로 기포를 주입하지 않았을 때의 90.6%보다 휠씬 효과적이었다. 기포를 주입하면서 광촉매로 alginate bead에 $TiO_2$가 혼합된 것을 이용하였을 경우의 살균효율은 86%이었다. $TiO_2$가 코팅된 glass bead를 이용한 반응기에 기포를 주입하면서 $H_2$$O_2$를 처리하였을 때의 살균정도는 미량농도에서도 매우 효과적이었다. 1단 반응기보다 2단 반응기에서의 살균효율이 더욱 증가하였으며 E. coli에 대한 살균효과가 S. cerevisiae보다 더 높게 나타났다.

• 분석과학
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• 제23권6호
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• pp.560-565
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• 2010

과염소산 이온($ClO_4^-$)은 로켓, 그리고 미사일 추진체등의 군사적 무기에 산화제로서 널리 사용이 되고 있다. 또한 주요 오염물질로 간주되는 과염소산 이온을 분해하려는 연구도 계속 진행이 되고 있다. 과염소산 이온을 환원 분해 처리하기위한 촉매로는 0가 철이 많이 응용되고 있다. 0가 철은 지표수의 정화나 오염물질의 처리에 널리 활용이 되고 있는 물질이다. 그러나 이것은 뭉침이 잘 일어나고 쉽게 침전이 되며 제한적인 유동성을 갖는 경향이 있다. 따라서 본 연구에서는 칼슘-알지네이트 고분자를 응용하여 나노크기의 0가 철 입자를 고정시켜 안정화하고 과염소산 이온을 환원분해 하였다. 안정화된 0가 철 입자는 분산되어 넓은 표면적을 가지기 때문에 과염소산 이온의 환원분해 효율을 더욱 증가 시킨다. 본 연구에서는 지지체 물질인 알지네이트 비드로 0가 철을 고정화하는 방법을 개발하고 가교제 역할을 하는 칼슘이온을 함께 사용하였다. 이것을 이용하여 과염소산 이온의 환원분해 효율을 온도를 변화하면서 실험 하였고 재사용 가능성을 점검하였다.