• 한국식품영양학회지
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• 제15권2호
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• pp.89-96
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• 2002

Ca-alginate bead로 소금의 흡착에 미치는 영향조건을 검토한 결과는 다음과 같다. Ca-alginate beads에 의한 소금 흡착은 시간이 경과함에 따라 증가하였으며, 10분 후4.0g으로 최고의 흡착량을 나타내었다. 0.2M CaCl$_2$, 0.2M BaCl$_2$, 0.2M FeCl$_3$및 0.2M MgCl$_2$등의 경화용액으로 조제한 bead에 의한 소금 흡착량은 Fe-alginate beads가 5.6g으로 제일 높았으나 bead가 쉽게 부서지는 단점이 있었고, MgCl$_2$용액으로는 bead가 만들어지지 않았다. 그리고 0.2M CaCl$_2$, 0.2M BaCl$_2$및 0.2M SrCl$_2$용액으로 만든 bead는 각각 4.2g 정도의 대등한 흡착량을 나타내었다. CaCl$_2$경화 용액이 0.1M, 0.2M 및 1M 일때 소금 흡착량은 각각 4.8g, 4.2g 및 4.1g으로 나타났다. Alginate의 농도를0.6%, 1% 그리고 2%로 하여 제조한 비드로 소금 흡착량은 2.8g, 4.0g, 4.4g으로 각각 나타났으며, 그리고 bead의 크기를 각각 2.5mm, 3.5mm 그리고 4.5mm로 제조하여 소금의 흡착량을 살펴본 결과 각 크기별 모두 4.0~4.2g로 차이가 없었다. 초기 소금의 농도 4%, 8%, 12%그리고 16%에서, 각각 소금의 흡착율은 30%, 28%, 27% 그리고 25%이었으며, pH에 따른 염분의 흡탁율은 산성(pH 4.0) 및 중성(pH 6.8) 영역에서 보다는 염기성(pH 10.0)에서 더 높았다. 된장으로부터 내염성 세균을 분리한 후 alginate로 고정화한 beads와 비고정화한 bead와의 염분 흡착량은 고정화한 bead에 의한 염분 초기흡착속도가 보다 낮았으며, Ca-alginate bead 제조시 경화용액에 머무는 시간이 길수록 염분 흡착율은 감소하는 것으로 나타났다. 또한 1회 사용한 bead를 증류수에 하루 동안 방치 후 이 bead를 재이용 함에 따라 염분 흡착량은 점점 감소하였다. 시료를 된장으로 하여 0시간, 3시간, 6시간, 12시간 및 24시간 후 소금 흡착율은 시간의 경과에 따라 더불어 증가하였다. 또한 소금이 감소된 된장의 pH를 측정한 결과, 4.90, 5.00, 5.01, 5.02, 그리고 5.03이였으며, 적정산도는 0.1N-NaOH 소모량이 4ml, 3.4ml, 3.2ml, 3.0ml 그리고 3.0 ml이었다. 저염 된장의 아미노태 질소를 적정 한 결과, 원료 된장이 840mg/된장 100g, 740mg/된장 100g, 630mg/된장 100g, 그리고 530mg/된장 100g으로 줄어들었다. 각 시료별 염분 흡착율은 된장이 다른 시료(Doengjang 100%, Kochujang 86%, Soy-sauce 78% and Jeotkal 71%) 보다 가장 높게 나타났다.

• 폴리머
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• 제37권4호
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• pp.478-485
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• 2013

본 연구에서는 식품첨가물로 승인되어 있는 생물고분자 물질을 이용하여 신속팽윤성과 고흡수성을 갖는 하이드로젤을 제조하고 팽윤특성을 분석하였다. 하이드로젤을 제조하는 과정에서 기포발생제를 이용하여 기공을 형성시켜 기존 하이드로젤의 팽윤성 향상을 시도하였고 각 하이드로젤의 평형 팽윤도, 팽윤속도 및 세포독성을 비교하였다. Alginate hydrogel에서는 digital microscope 관찰을 통해 수백 ${\mu}m$ 크기의 열린 채널로 다공성 구조를 관찰하였으며 제조된 모든 하이드로젤들은 poly(acrylic acid)에 비해 높은 세포생존율을 보였다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제32권5호
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• pp.443-446
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• 2017

This study investigated the physical properties of polymers and antimicrobial activities of organic acids on Listeria monocytogenes to develop hydrogels. ${\kappa}-carrageenan$ (1, 2, and 3%), carboxymethylcellulose (CMC; 1, 3, and 5%), and agar (1.5 and 3%) were mixed with cross-linkers ($Na^+$, $K^+$, $Ca^{2+}$, and $Al^{3+}$) or each other by stirring or heating to form cross-linkage, and their physical properties (hardness, elasticity, and swelling) were measured. The hydrogels formulated with organic acid (1, 3, and 5%) were analyzed by spot assay against L. monocytogenes. ${\kappa}-carrageenan$ formed hydrogels with high hardness without other cross-linkers, but they had low elasticity. The elasticity was improved by mixing with other cross-linkers such as $K^+$ or other polymer, especially in 3% ${\kappa}-carrageenan$. CMC hydrogel was formed by adding cross-linkers $Al^{3+}$, $Na^+$, or $Ca^{2+}$, especially in 5% CMC. Thus, stickiness and swelling for selected hydrogel formulations (two of ${\kappa}-carrageenan$ hydrogels and three of CMC hydrogels) were measured. Among the selected hydrogels, most of them showed appropriate hardness, but only 3% ${\kappa}-carrageenan-contained$ hydrogels maintained their shapes from swelling. Hence, 3% ${\kappa}-carrageenan+0.2%$ KCl and 3% ${\kappa}-carrageenan+1%$ alginate+0.2% KCl+0.2% $CaCl_2$ were selected to be formulated with lactic acid, and showed antilisterial activity. These results indicate that 3% ${\kappa}-carrageenan$ hydrogels formulated with lactic acid can be used to control L. monocytogenes on food surface.

• 폴리머
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• 제39권3호
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• pp.412-417
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• 2015

조직공학에 있어서 고분자 지지체의 물성은 세포의 부착, 이동, 성장 및 분화에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나이다. 이 논문에서는 다양한 강성을 가지는 세포 친화적인 알긴산 하이드로젤을 제조하고 골모세포(MC3T3-E1)와 심근세포(H9C2)를 2차원 배양한 후, 각 세포의 부착 및 성장을 연구하였다. 골조직에서 유래한 MC3T3-E1 세포는 하이드로젤의 강성도가 증가함에 따라 성장이 촉진되었지만 근육조직 유래의 H9C2 세포는 오히려 감소하였다. 재생하고자 하는 조직의 종류에 따라 지지체의 기계적인 물성을 변화시켜서 세포의 부착 및 성장을 제어하는 것은 조직공학적으로 조직 및 장기를 개발하는 데 있어서 중요한 역할을 할 것이다.

• 한국기계가공학회지
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• 제18권2호
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• pp.44-51
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• 2019

With the goal of tissue regeneration for organs damaged through an accident or a disease, research on tissue engineering has been conducted to produce 3-D scaffolds that can support the cells in the attachment and growth for the cell proliferation and differentiation. A scaffold requires a suitable pore size and porosity to increase the nutrient circulation or oxygen supply for the attachment and growth of cells. The existing production methods such as solvent-casting particulate leaching, phase separation, and fiber bonding have certain disadvantages. With these methods, it is difficult to obtain a free desired shape. In addition, certain pore sizes and interconnectivities among the pores may not be guaranteed. To solve these problems, this study has fabricated a scaffold with a 3-D shaped nose using Alginate, which is a natural polymer obtained through Fused Deposition Modeling (FDM), one of the CAD/CAM-based Solid Freeform Fabrication (SFF) methods.

• International Journal of Stem Cells
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• 제16권3호
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• pp.304-314
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• 2023

Background and Objectives: Ear cartilage malformations are commonly encountered problems in reconstructive surgery, since cartilage has low self-regenerating capacity. Malformations that impose psychological and social burden on one's life are currently treated using ear prosthesis, synthetic implants or autologous flaps from rib cartilage. These approaches are challenging because not only they request high surgical expertise, but also they lack flexibility and induce severe donor-site morbidity. Through the last decade, tissue engineering gained attention where it aims at regenerating human tissues or organs in order to restore normal functions. This technique consists of three main elements, cells, growth factors, and above all, a scaffold that supports cells and guides their behavior. Several studies have investigated different scaffolds prepared from both synthetic or natural materials and their effects on cellular differentiation and behavior. Methods and Results: In this study, we investigated a natural scaffold (alginate) as tridimensional hydrogel seeded with progenitors from different origins such as bone marrow, perichondrium and dental pulp. In contact with the scaffold, these cells remained viable and were able to differentiate into chondrocytes when cultured in vitro. Quantitative and qualitative results show the presence of different chondrogenic markers as well as elastic ones for the purpose of ear cartilage, upon different culture conditions. Conclusions: We confirmed that auricular perichondrial cells outperform other cells to produce chondrogenic tissue in normal oxygen levels and we report for the first time the effect of hypoxia on these cells. Our results provide updates for cartilage engineering for future clinical applications.

• 공업화학
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• 제34권1호
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• pp.23-29
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• 2023

미세유체 반응기(microfluidic reactor)는 다양한 분야에 적용할 수 있는 새로운 기능성 재료합성을 위해 상당한 발전이 이루어지고 있다. 지난 10년 동안, 미세유체 반응기는 크기, 모양, 조성 및 표면 특성과 같은 물리화학적 (physicochemical) 매개변수를 제어할 수 있는 최종 사용자를 위한 방법론이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 원심력 기반의 미세유체 반응기를 개발하였으며 이를 통해 유도되는 원심력을 이용하여 유체의 흐름을 제어하고 합성되는 다기능성 입자의 다양한 크기 및 조성제어를 수행하였다. 원심력 기반 미세유체 반응기는 실험실에서 쉽게 구할 수 있는 미세바늘, 미세원심분리 튜브, 대용량 원심분리 튜브의 조립을 통해 제작된다. 원심분리기의 회전 속도, 알긴산 전구체의 농도, 칼슘이온의 농도, 그리고 주사침과 칼슘 수용액 간의 거리와 같은 실험적 제어변수 조절을 통해 쉽고 재현성 있게 크기제어가 이루어진 미세입자의 합성이 가능할 뿐만 아니라 복잡한 기술이나 첨단 장비 없이 대량생산이 가능하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권2호
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• pp.645-655
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• 2019

본 연구에서는 강도를 조절한 마이크로겔을 사용하여 다양한 점탄성을 갖는 콜로이드 마이크로겔을 제조하였다. 하이드로겔의 화학적 가교제의 함량이 증가할수록 팽윤비는 $2.0{\times}10^4%$에서 $6.0{\times}10^3%$까지 감소하였고, 강도는 22.2 kPa에서 99.7 kPa까지 증가하였다. 이를 $100{\mu}m$ 크기로 분쇄하여 마이크로겔을 제작하였고 이온성 가교결합을 유도하는 분산액과 혼합하여 콜로이드 마이크로겔을 제작하였다. 그 결과, 가교제의 가교도와 분산액에 따라 $10^{-1}rad/s$의 진동수에서 1.679 kPa.s에서 86.485 kPa.s까지 점도를 세밀하게 조절할 수 있었다. 본 연구에서는 콜로이드 마이크로겔의 물성을 제어하기 위해 하이드로겔의 가교도를 조절 또는 분산액의 종류와 함량을 조절하여 다양한 유변학적 거동을 갖는 콜로이드 마이크로겔을 제조하였다. 물성을 제어할 수 있는 콜로이드 마이크로겔을 사용하여 향후 콜로이드 현탁액 및 유화를 제조하는 화장품, 제약, 페인트 및 식품 산업에서 목적에 따라 적합한 물성을 갖는 콜로이드 마이크로겔을 제조할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권4호
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• pp.62-67
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• 2024

이 논문에서는 콘크리트 내 미생물을 보호하는 최적의 미생물 담체로서 세포 친화적이며 높은 수분 흡수율과 미생물의 생체광물형성 조건을 효과적으로 부여하면서 균일한 제작 및 보관이 가능한 키토산 기반 고분자 미생물 비드 담체를 개발·최적화하고 이를 적용한 모르타르의 자기치유성능을 분석하였다. 원형 모양의 미생물 내생포자를 혼입하기 위하여 키토산과 알지네이트 고분자를 조합한 원형 형태의 미생물 비드 담체를 개발하였으며, 담체 내 조성물질의 조절로 탄산칼슘 생성량을 능동적으로 조절할 수 있었다. 키토산을 포함한 하이드로젤 비드담체에서 생체광물 형성량과 결정의 크기가 최대로 나타났으며, 이를 적용한 모르타르 균열의 경우, 균열 발생 후 96시간 이내에 최대균열폭 0.3mm의 균열이 자기치유가 완료됨을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제29권1호
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• pp.10-21
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• 2023

천연 고분자 이중 네트워크를 기반으로 하는 하이드로젤은 뛰어난 생체 적합성, 낮은 세포 독성, 높은 함수율을 가져 다양한 의학 분야 재료로서 우수한 성능을 가지며 생체 조직 내 표적 약물 전달 시스템에의 응용에도 많은 주목을 받고 있지만 상대적으로 약한 기계적 물성에 의한 한계를 가진다. 본 연구에서는 천연 고분자 산화 알지네이트(alginate di-aldehyde, ADA)와 젤라틴(gelatin)이 형성하는 이중 네트워크 기반의 하이드로젤을 합성하였으며 하이드로젤 내부의 기능기와 수소 결합을 할 수 있는 다량의 수산기(-OH) 기능기를 가지는 과분지 고분자(hyperbranched polyglycerol, HPG)를 0~25%의 범위로 조절하여 첨가하여 최종적으로 기계적 물성이 향상된 천연 고분자 기반 하이드로젤을 합성하였다. 또한, 자철석 나노 입자(Fe₃O₄ nanoparticles (NPs))를 하이드로젤 내부에 in-situ 방법으로 합성하여 자성이 부여된 천연고분자 하이드로젤의 제조 및 특성 분석을 진행하였다. 결과적으로 Fe₃O₄ NPs를 도입한 15% HPG 함량의 하이드로젤은 3.8 emu g^-1의 포화자화 값을 가지는 초상자성을 보였고, 변형률 67.4%에서 최대 압축 강도 1.1 MPa으로 높은 기계적 물성을 가졌다. 향상된 기계적 물성을 가지는 천연 고분자 기반의 초상자성 하이드로젤은 약물 전달 시스템 및 생체 재료에 매우 중요한 잠재적 용도가 있을 것으로 사료된다.