본 연구에서는 사람 ferritin H- 및 L-chain 유전자가 재조합된 효모 S. cerevisiae에 있어서 철의 생체 흡수 반응을 수행하였다. 재조합 효모는 $2\%$ galactose가 첨가된 YEP 배지에서 3일간 batch culture한 후, 20 mM MOPS buffer (pH 6.5) 에서 반응 균체 농도, 철 화합물 종류, 철 농도, 및 반응 시간 등을 고려하여 반응을 진행하였다. 이 실험 결과, ferritin H-chain 유전자를 발현하는 균주 YGH2에 있어서 균체 농도 100 mg/ml에서 균체 농도 200 mg/ml보다 높은 철 농도를 보였다. 그리고, 철 흡수 반응에 있어서 Fe(II)의 산화 상태가Fe(III)보다 훨씬 유리하였다. 철 농도의 증가에 따라 철 흡수량도 증가하였으며, 14.3 mM Fe(II)과 반응시 YGH2의 세포내 철 농도는 $16.7{\pm}0.7\;{\mu}mol/g$ cell wet wt.로 분석되었다. 철 흡수는 반응 시작 후 약 120분 경에 거의 최대치에 이르렀다.
본 연구에서는 시판 메밀차 열수 추출물의 항산화 효과 및 신경세포 보호효과를 조사하였다. 시판 메밀차 열수 추출물의 ABTS 라디칼 소거 활성, FRAP 및 MDA 생성 저해 실험결과 농도 의존적인 경향이 나타났으며 또한 높은 항산화 활성을 보여주었다. 과산화수소로 유발된 산화적 손상에 의한 ROS 축적량을 조사한 결과 $H_2O_2$ 단독 처리구보다 메밀차 열수 추출물 처리구에서 낮은 ROS 축적량을 나타내었다. MTT 및 LDH 분석을 통한 PC12 세포 중의 신경세포 보호효과를 측정한 결과 MTT 분석에서는 시판 메밀차 열수 추출물의 모든 농도에서 높은 세포 생존율을 나타냈고, LDH 분석에서는 추출물에 의한 농도 의존적인 세포질 효소 (LDH) 방출량 감소가 관찰되었다. 총 페놀성 화합물, rutin 및 quercitrin의 함량은 각각 9,608.10 mg/g, 13.42 및 0.90 mg/100 g이었다. 본 연구결과를 종합해 볼 때 rutin 및 quercitrin과 같은 다양한 페놀성 화합물을 함유한 시판 메밀차 추출물은 항산화 활성과 산화적 스트레스로 유발된 신경세포 보호효과를 나타내어 퇴행성 신경질환 등을 예방 할 수 있는 기능성 식품 소재로서의 활용 가치가 높을 것으로 판단된다.
조팝나무(Spiraea prunifolia) 잎을 80% MeOH 수용액으로 추출한 뒤, 감압 농축한 추출물을 EtOAc, n-BuOH과 $H_2O$층으로 계통 분획을 실시하였다. n-BuOH분획에 대하여 $SiO_2$, ODS column chromatograph 및 중압분취 장비를 반복실시하여 2종의 phenolic glucoside화합물을 분리 및 정제하였다. NMR 및 Mass데이터를 해석하여, isosalicin (1)와 crenatin (2)로 구조 동정 하였다. 분리한 2종의 화합물에 대하여 UPLC-MS/MS 질량 분석기를 기반으로 다중반응검지 (MRM mode) 분석법을 이용하여 정량분석 하였다. 그 결과, crenatin은 9.53 mg/g 및 isosalicin은 0.65 mg/g이 조팝나무 잎 추출물에 함유된 것을 확인하였다. 조팝나무 잎에서 분리된 화합물이 $H_2O_2$에 의해 유발된 산화스트레스로부터 신경세포 보호효과를 검증한 결과, 신경모세포종인 SK-N-MC 세포에 대해서 화합물 1 및 2 (100 mM) 모두 세포 독성은 보이지 않았으며, 특히 화합물 2 (crenatin)는 $H_2O_2$처리에 따른 신경세포의 외형적 변화, 세포 손상, 세포 사멸을 억제하여 산화스트레스로부터 신경세포를 보호하는 효과가 있음을 확인하였다.
$K^{+}-{\beta}^{{\prime}{\prime}}$-alumina pellet를 이온교환 매체인 ammonium nitrate 수용액과 용융염으로 각각 이온교환하여, 고온형 PEMFC 전해질로 기대되는 무기소재인 $NH_4{^+}-{\beta}^{{\prime}{\prime}}$-alumina를 제조하였다. 고압반응기의 실험조건으로 온도는 130, 150, 170, $200^{\circ}C$ 에서, 시간은 2 h 간격으로 2 h에서 8 h까지 수열반응을 실시하였으며 이 때의 수용액의 농도는 5 M과 10 M을 사용하였다. 또한 $200^{\circ}C$의 가열기 위에서 ammonium nitrate를 완전히 녹여 용융염 상태의 ammonium nitrate를 이용하여 2 h 간격으로 2 h에서 8 h까지 이온교환을 실시하였다. 이온교환반응의 반복횟수에 따른 영향을 알아보기 위하여 재이온교환반응을 3차까지 반복해서 실험하였다. 이후 이온교환 된 $NH_4{^+}-{\beta}^{{\prime}{\prime}}$-alumina 구조체의 상 안정성, 이온교환율을 각각 X선 회절기(Rigaku Rint 2000, Japan)와 ICP-AES (Spectro, Modular EOP)를 사용하여 분석하였다.
화장품 보존제는 화장품의 유효 사용 기간에 매우 중요한 성분으로, 최근에는 저독성 자연유래 화장품 보존제에 대한 관심이 급증하고 있다. 본 연구에서는 기존 다이올(diol) 계통 보존제를 대체할 수 있으며 천연유래 성분으로부터 얻어진 신규 보존제(laurimino bispropanediol, LB)의 기초적인 물성을 측정하고 신규 보존제를 포함한 수용액을 제조하여 용액 거동을 고찰하였다. 특히, 신규 보존제의 수용액에서의 micelle 형성 가능성을 pyrene 분자를 이용한 실험법으로 고찰하였다. 이를 통해 신규 보존제는 상대적으로 긴 소수성 탄화수소와 늘어난 하이드록실 그룹(hydroxyl group)으로 인해 micelle 형성이 가능함을 추론할 수 있었다. 보존제의 제형 속에서의 성능을 검증하기 위해 유화력 테스트를 수행하였으며, 유기용매와 유지 성분에 대해 유화력을 지님을 확인할 수 있었다. 추가로, 점도가 상대적으로 낮은 에센스 및 비교적 점도가 높은 로션 제형에 도입하였을 때 제형의 분산 안정성이 확보됨을 파악할 수 있었다. 본 연구는 향후 새로운 저독성 천연유래 화장품 보존제의 개발 및 사용에 중요한 정보를 제공할 것이다.
고급산화공정 (AOP)인 UV시스템과 오존시스템을 이용하여 부식산의 광산화 및 오존 산화를 실시한 후, 용존유기탄소 (DOC)의 제거 효율에 따른 분자량 분포 특성을 한외여과법을 이용하여 조사하였다. 반응 전의 부식산의 분자량 분포는 30,000 daltons 이상의 고분자 물질이 41.5%로 가장 큰 부분을 차지하고 있었으며, 500 dalton 이하의 저분자 물질은 15.2%로 상대적으로 낮은 분포율을 보였다. UV 조사 시간이 증가함에 따라 고분자에서 저분자로의 전환율이 증가하였다. 특히, 30,000 daltons 이상의 고분자물질이 생물학적으로 처리 효율이 높은 500 daltons 이하의 저분자물질로 전환되는 비율은 UV 단독조사 (35.3%)에 비교해 촉매가 첨가된 경우인 $UV/TiO_2$ 및 $UV/H_2O_2$ 시스템에서 각각 58.9%와 87.7%으로 증가하였다. 오존 시스템에서는 500 daltons 이하의 저분자로의 전환율보다는 3,000~30,000 daltons의 중간크기 분자량 분포율이 증가하였다. 오존 단독 시스템에서는 10,000~30,000 daltons 크기의 분포율이 최종 60분 처리시 41.5%로 가장 높게 나타났으며, $O_3/H_2O_2$ 시스템에서는 10,000~30,000 daltons과 3,000~10,000 daltons이 각각 38.9%, 26.2%으로 높은 분포율을 나타냈다. 이상에서 얻어진 결과를 토대로 수중 부식산의 보다 효과적인 제거를 위하여, $UV/H_2O_2$, $UV/TiO_2$ 및 $O_3$, $O_3/H_2O_2$ 시스템 등과 연계하여 처리할 수 있는 단위공정을 제안하였다.
점성액체 기포탑에서 기포, wake 및 연속액상들의 체류량 특성을 고찰하였다. 기포탑의 직경(0.051, 0.076, 0.102 and 0.152 m ID), 기체 유속(0.02~0.16 m/s) 그리고 연속액상의 점도(0.001~0.050 $Pa{\cdot}s$)가 기포, wake 및 연속액상의 체류량에 미치는 영향을 검토하였다. 기포, wake 그리고 연속액상들은 이중 전기 저항탐침방법에 의하여 성공적으로 구별할 수 있었다. 압축된 여과공기와 물 또는 CMC 수용액을 각각 기체와 연속액상으로 사용하였다. 기포탑에서 기포와 wake 상들을 연속적으로 검침하기위해 자료수집장치(DT 2805 Lab Card)와 컴퓨터를 사용하였다. 탐침 써키트로부터 수집된 아날로그 자료는 디지털 자료로 변환되었으며, 이들 자료를 이용하여 기포탑에서 상승하는 단일기포 뿐만이 아니라 다중기포들의 후면에서 wake 상을 검침할 수 있었다. 기포와 wake 상의 체류량은 각각 기포탑의 직경과 연속액상의 점도가 증가함에 따라 감소하였으나 연속액상의 체류량은 증가하였다. 그러나, 기포와 wake의 체류량은 각각 기체 유속이 증가함에 따라 증가한 반면 연속액상의 체류량은 감소하였다. wake 상 체류량에 대한 기포 체류량의 비율은 기포탑의 직경 또는 기체의 유속이 증가함에 따라 감소한 반면 연속액상의 점도가 증가함에 점성액체 기포탑에서 기포, wake 그리고 연속액상의 체류량은 본 연구의 실험범위에서 다음과 같은 실험변수의 상관식으로 나타낼 수 있었다. ${\varepsilon}_B=0.043D^{-0.18}U_G^{0.56}{\mu}_L^{-0.13}$, ${\varepsilon}_W=0.003D^{-0.85}U_G^{0.46}{\mu}_L^{-0.10}$, ${\varepsilon}_C=1.179D^{0.09}U_G^{-0.13}{\mu}_L^{0.04}$.
본 연구는 최근 시판되고 있는 4종의 복합레진 Palfique Estelite $sigma^{{R}}$ (Tokuyama Dental Corp., Tokyo, Japan), $Z-350^{{R}}$ (3M ESPE, USA), Ceram X duo $E3^{{R}}$, Ceram X duo $D3^{{R}}$ (Dentsply, Konstanz, Germany)이 3가지 액체 환경에 노출될 때 시간에 따라 필러의 용출 양상이 변하는지 알아보고 이를 비교 분석하였다. 필러의 용출량을 평가하기 위해 내경 10mm, 두께 3mm인 테프론 몰드를 이용하여 시편을 제작하였다. 각각의 시편을 5ml의 0.1N NaOH 용액, 증류수, 인공타액이 담긴 폴리에틸렌 용기에 담구고 $37{\circ}C$ 오븐에서 보관하였다. Si, Ba의 용출량을 알아보기 위해 ICP-AE 기기를 이용하여 0.1N NaOH 용액에 담군 시편은 2주 후에, 증류수와 인공타액에 담군 시편은 1개월 간격으로 5회에 걸쳐 정량 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 0.1N NaOH에서 필러의 용출량은 모든 시편에 대해서 유의하게 높았다 (p<.0.001). 2. 증류수에 저장하였을 때, Si 용출량은 Z-350가 가장 적고, 인공 타액에 저장하였을 때, Si 용출량은 Estelite에서 가장적었다. 3. 저장용액에 따른 원소의 용출량에서 모두 유의한 평균차이를 보였다(p<.0.001) 4. 인공타액에 저장된 시편이 증류수에 저장된 시편보다 시간이 증가할수록 Ba와 Si의 용출량이 더 많았다. 5. 저장기간에 따른 필러의 용출량은 저장 용액 간, 재료 간에 유의한 상관관계를 보였다(p<.0001). 이상을 통해 나노필러를 함유한 복합레진이 수분환경에 노출되었을 때 필러 입자들의 지속적인 용출이 일어남을 확인할 수 있었다.
환경 내 미량금속 오염의 지표생물로 널리 이용되고 있는 갯지렁이의 체내 미량금속 축적 및 생체지표 변화를 연구하기 위하여 구리와 카드뮴에 혼합 노출시킨 Perinereis nuntia의 체내 미량금속의 농도, 금속결합 단백질(metallothioneinlike proteins, MTLPs) 및 항산화효소 중 하나인 글루타치온 S-전이효소(glutathione S-transferase, GST)를 분석하였다. 갯지렁이 체내 미량금속의 농도는 노출 시간과 농도에 따라 증가하였으며, 특히 카드뮴 노출 초기의 축적률과 시간에 따른 증가율이 구리에 비해 높았다. 시간에 따른 미량금속 체내 축적률(net accumulation rate)은 카드뮴의 경우 초기에 높은 값을 보인 후 시간에 따른 증감이 보이지 않았으나, 구리는 노출시간이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 노출시킨 구리의 농도에 따라 두 원소의 축적이 저해되었으며, 이는 원소에 따라 다른 체내 흡수 기작이 있음을 보여주고 있다. 금속결합 단백질은 노출 후 6 시간째 가장 높은 농도를 보였으며 이후 노출시간 증가에 따라 감소하는 경향을 보였으나, 구리의 농도를 $100{\mu}g/L$, $200{\mu}g/L$으로 처리한 실험군의 48 시간째를 제외하고 노출시간과 농도에 따라 유의한 변화를 보이지 않았다. 항산화효소인 글루타치온 S-전이효소의 경우 시간과 농도에 따라 증가하는 경향을 보였으며 갯지렁이 체내 미량금속의 농축 비와 유사하게 높은 구리 농도에서 24 시간 이후 감소하는 경향을 보였다. 본 연구를 통해 구리와 카드뮴이 동시에 영향을 미칠 때 P. nuntia의 체내 미량 금속의 축적과 생체지표의 반응에 대한 정보를 얻을 수 있었으며, 향후 다양한 오염물질에 대한 체내 축적 및 생체지표를 이해하기 위한 연구가 요구된다.
Proliferation of Nocardia amarae cells in activated sludge has often been associated with the generation of nuisance foams. Despite intense research activities in recent years to examine the causes and control of Nocardia foaming in activated sludge, the foaming continued to persist throughout the activated sludge treatment plants in United States. In addition to causing various operational problems to treatment processes, the presence of Nocardia may have secondary effects on the fate of heavy metals that are not well known. For example, for treatment plants facing more stringent metal removal requirements, potential metal removal by Nocardia cells in foaming activated sludge would be a welcome secondary effect. In contrast, with new viosolid disposal regulations in place (Code o( Federal Regulation No. 503), higher concentration of metals in biosolids from foaming activated sludge could create management problems. The goal of this research was to investigate the metal sorption property of Nocardia amarae cells grown in batch reactors and in chemostat reactors. Specific surface area and metal sorption characteristics of N. amarae cells harvested at various growth stages were compared. Three metals examined in this study were copper, cadmium and nickel. Nocardia amarae strain (SRWTP isolate) used in this study was obtained from the University of California at Berkeley. The pure culture was grown in 4L batch reactor containing mineral salt medium with sodium acetate as the sole carbon source. In order to quantify the sorption of heavy metal ions to N amarae cell surfaces, cells from the batch reactor were harvested, washed, and suspended in 30mL centrifuge tubes. Metal sorption studies were conducted at pH 7.0 and ionlc strength of 10-2M. The sorption Isotherm showed that the cells harvested from the stationary and endogenous growth phase exhibited significantly higher metal sorption capacity than the cells from the exponential phase. The sequence of preferential uptake of metals by N. amarae cells was Cu>Cd>Ni. The specific surFace area of Nocardia cells was determined by a dye adsorption method. N.amarae cells growing at ewponential phase had significantly less specific surface area than that of stationary phase, indicating that the lower metal sorption capacity of Nocardia cells growing at exponential phase may be due to the lower specific surface area. The growth conditions of Nocardia cells in continuous culture affect their cell surface properties, thereby governing the adsorption capacity of heavy metal. The comparison of dye sorption isotherms for Nocardia cells growing at various growth rates revealed that the cell surface area increased with increasing sludge age, indicating that the cell surface area is highly dependent on the steady-state growth rate. The highest specific surface area of 199m21g was obtained from N.amarae cell harvested at 0.33 day-1 of growth rate. This result suggests that growth condition not only alters the structure of Nocardia cell wall but also affects the surface area, thus yielding more binding sites of metal removal. After reaching the steady-state condition at dilution rate, metal adsorption isotherms were used to determine the equilibrium distributions of metals between aqueous and Nocardia cell surfaces. The metal sorption capacity of Nocardia biomass harvested from 0.33 day-1 of growth rate was significantly higher than that of cells harvested from 0.5- and 1-day-1 operation, indicatng that N.amarae cells with a lower growth rate have higher sorpion capacity. This result was in close agreement with the trend observed from the batch study. To evaluate the effect of Nocardia cells on the metal binding capacity of activated sludge, specific surface area and metal sorption capacity of the mixture of Nocardia pure cultures and activated sludge biomass were determined by a series of batch experiments. The higher levels of Nocardia cells in the Nocardia-activated sludge samples resulted in the higher specific surface area, explaining the higher metal sorption sites by the mixed luquor samples containing greater amounts on Nocardia cells. The effect of Nocardia cells on the metal sorption capacity of activated sludge was evaluated by spiking an activated sludge sample with various amounts of pre culture Nocardia cells. The results of the Langmuir isotherm model fitted to the metal sorption by various mixtures of Nocardia and activated sludge indicated that the mixture containing higher Nocardia levels had higher metal adsorption capacity than the mixture containing lower Nocardia levels. At Nocardia levels above 100mg/g VSS, the metal sorption capacity of activate sludge increased proportionally with the amount of Noeardia cells present in the mixed liquor, indicating that the presence of Nocardia may increase the viosorption capacity of activated sludge.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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