This study proposes a pH-dissolved-oxygen monitoring system using 8-HydroxyPyrene-1,3,6-trisulfonic acid Trisodium Salt (HPTS) and tris(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)Ruthenium(II) chloride (Rudpp). Commercial water-quality sensors are electrochemical devices that require frequent calibration and cleaning, are subject to high maintenance costs, and have difficulties conducting measurements in real-time. The proposed pH-dissolved-oxygen monitoring system selects a thin-film sensing layer to measure the change in fluorescence intensity. This change in fluorescence intensity is based on reactions with hydrogen ions in an aqueous solution at a given pH and specific amount of dissolved oxygen. The change in fluorescence intensity is then measured using light-emitting diodes and photodiodes in response to HPTS and Rudpp. This method enables the development of a relatively small, inexpensive, and real-time measureable water-quality measurement system.
단일 액적 시스템에서의 비정상상태 물질 전달에 대한 연구를 진행하였다. 단일 액적계를 위한 이성분계로는 옥탄올(연속상)-물(분산상) 시스템이 이용되었으며 동반되는 불균일 반응으로는 아민추출제(tri-n-octylamine,TOA)를 이용한 숙신산 추출 반응을 모델 시스템으로 선정하였다. 점도, 밀도, 용질의 분배계수, 연속상에서 하강하는 액적의 종말 속도, 용질과 추출제의 확산계수 등과 같은 시스템의 기본 특성을 파악하기 위한 실험과 이론적 계산들이 수행되었다. 액적의 종말 속도는 숙신산 농도에는 크게 영향을 받지 않는 것으로 보이나 TOA가 없을 때는 숙신산 농도에 따라 약간 증가하는 경향을 보였고, TOA 농도 증가와 함께 감소하였다. 액적의 낙하는 수직 낙하 경로를 기준으로 좌우로 진동하면서 움직이는 경향을 보였다. 낙하하는 액적에서의 물질 전달 관찰을 위해 물질 전달 셀을 제작하여 시간에 따른 액적 내의 평균 농도 변화를 관찰하였고, 그 결과를 무차원 변수를 이용하여 해석하였다. 50 g/L의 숙신산 농도 조건하에서 TOA 농도를 0.1과 0.5 mol/kg 으로 조절하였을 때, 전자의 경우에는 관찰 시간 범위 내에서 일정한 Sh 값을 유지하여 용질의 이동 방향으로의 농도 기울기가 감소함에 따라 훌럭스도 그에 비례하여 감소함을 알 수 있었지만, 후자의 경우에는 시간의 경과와 함께 Sh가 급격히 증가하는 현상을 보여 계면에서의 숙신산 훌럭스 감소에 비해 농도기울기 감소가 상대적으로 빠르게 일어남을 알 수 있다.
본 연구에서는 섬유 유연제, 분산제, 대전방지제, 표백 활성제, 유화제 등으로 널리 사용되고 있는 이미다졸린 양이온 계면활성제의 계면 특성을 측정하였다. 계면활성제의 CMC는 약 $6{\times}10^{-5}mol/L$ 이고 CMC에서의 표면장력은 약 32 mN/m이며, 또한 이미다졸린 계면활성제의 표면장력은 계면활성제 농도에 관계없이 비교적 일정하고, 일정한 계면활성제 농도 조건 하에서 수용액의 pH가 증가하면 표면장력은 감소하였다. 1 wt% 계면활성제 수용액과 n-dodecane 오일 사이의 계면장력은 약 0.01 mN/m이고 평형에 도달하는 시간은 pH에 관계없이 거의 일정하였다. $30{\sim}60^{\circ}C$ 의 온도 범위에서 계면활성제 수용액은 pH에 관계없이 마이셀 수용액의 $L_1$만을 형성하였고 계면활성제-물-오일로 이루어진 3성분 시스템은 lower phase 마이크로에멀젼을 포함한 2상 영역만이 존재하였다. 1 wt% 계면활성제 수용액의 거품 안정성은 수용액의 pH가 증가할수록 증가하며, 이러한 결과는 pH가 증가함에 따라 1 wt% 계면활성제의 표면장력이 감소하는 결과와 일관된 경향을 나타내었다. QCM(quartz crystal microbalance) 측정에 의하면 계면활성제 흡착은 농도 증가에 따라 증가하며, pH 증가에 따라 감소하였다. 또한 마찰 계수 측정으로부터 수용액의 pH가 알칼리 조건 하에서 이미다졸린 양이온 계면활성제의 섬유 유연 효과가 가장 우수함을 알 수 있었다.
In vivo 실험에 의해서 지방축적을 억제할 수 있는 물질을 찾아내는 것은 시간과 비용이 많이 든다. 본 연구는 돼지 지방조직을 이용한 in vitro system을 이용해서 한국의 약용식물 중에서 지방축적 억제 작용을 가지는 것을 조사하고자 수행하였다. 총 183종의 약용식물을 이용하여 이들이 돼지 지방조직의 지방합성과 지방전구세포의 분화에 미치는 작용을 조사하였다. 에탄올 추출물은 72종, 물 추출물은 111종, 이 중에서 65종은 물과 에탄올 모두 이용해서 추출하였다. 돼지 지방조직의 지방합성은 13종류의 약용식물이 영향을 미쳤는데, 그 중 11종은 대조구에 비하여 지방합성을 40% 이상 억제하였고, 4종은 지방합성을 70% 이상 억제하였다. 가장 강력한 지방합성 억제작용을 나타낸 것은 붓꽃과와 고삼(에탄올 추출) 그리고 좁쌀풀(물과 에탄올 추출)이었다. 그러나 소목과 황백은 지방합성을 촉진하였다. 돼지 지방전구세포의 분화에 미치는 결과는 총 28종의 약용식물이 돼지 지방전구세포의 분화에 영향을 미쳤는데, 이 중 16종의 약용식물은 증가시켰고, 12종은 억제시켰다. 목단피와 강활(에탄올 추출) 그리고 당귀, 목향 및 신이(물 추출)는 지방세포의 분화를 두 배 정도 증가시켰다. 10종의 약용식물 즉 감초, 형개 및 구월나무(에탄올 추출) 그리고 비름과, 천문동, 백출, 유자나무, 향부자, 구엽초 및 목단피(물 추출)은 지방세포의 분화를 35% 이상 억제시켰다. 구월나무(에탄올 추출)만이 지방합성뿐만 아니라 세포분화도 억제하였다. 본 연구 결과는 약용식물로부터 가축과 사람의 지방축적 억제효능 후보물질을 발굴하기 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 여겨진다.
계면활성제 수용액에서의 BTEX의 용해도에 대해 첨가제를 포함 또는 불포함한 상태로 평가하였다. 시험대상이 된 음이온성 계면활성제는 SDS이고, 비이온성 계면활성제로는 NEODOL(equation omitted) 25-3과 $SOFTANOL\circledR-90$이 사용되었다. MSR Test에 있어 계면활성제의 HLB수와 BTEX의 1몰당 부피 및 극성에 의한 마이셀/물의 분배 계수와 관련된 영향이 평가되었고 CMC Test등이 진행되었다. 이와 같은 실험을 통하여 ethyl alcohol, hydrotrope, 전해질 용액등의 첨가물질에 의한 최적 염도 조절 및 최적 전해질 조절 등을 통하여 오염물의 용해능 향상을 위한 최적 조작인자의 도출을 꾀하였다. 용해능에 있어 가장 효과적인 것은 $SOFTANOL\circledR-90$으로 나타났는데 이는 $SOFTANOL\circledR-90$의 HLB 수(13.6)가 BTEX의 HLB 수(11.4-12.2)와 유사하기 때문이며, 이는 본 연구에서 실험적으로 검증되었다. $SOFTANOL\circledR-90$에 ethyl alcohol을 첨가할 경우 CMC를 저하시키고 용해도를 향상시켜 시험된 첨가제 중 가장 탁월하였다. 특히 3%의 ethyl alcohol을 첨가하였을 경우 가장 우수한 것으로 나타났다. 실험 결과 계면활성제 수용액에 의한 BTEX의 용해는 CMC 라는 임계농도 이상에서 시작되었고 계면활성제의 농도에 따라 비례적으로 증가하는 양상을 보였다. 계면활성제 수용액에서 micelle phase와 aqueous phase사이에서 BTEX의 분배는 분배계수 $K_m$에 의하여 특성지워진다. 100mM SDS와 117mM $SOFTANOL\circledR-90$의 Log $K_m$은 각각 2.95-3.76, 2.95-3.49의 값을 나타내었다. 또한 SDS와 $SOFTANOL\circledR-90$의 경우 Log $K_m과\; Log\; K_{ow}$는 선형적인 관계를 보였다. 계면활성제 용액에서 BTEX의 분배 개념은 지반내 포집되어 있는 소수성 유기 오염물의 제거를 통한 지반복원과 효율성 평가에 중요한 역할을 할 것이다.
저농도로 희석된 HF 수용액(6 wt%)을 사용하여 $Al(OH)_3$의 표면을 F/Al의 몰비 0.15에서 처리하고, 처리 전후 표면특성을 관찰하였다. 반응계의 온도 및 pH 변화로부터 $Al(OH)_3$에 대한 HF의 표면반응은 HF와 접촉한 $Al(OH)_3$ 표면부에서 metastable한 ${\alpha}$형의 불화알루미늄$({\alpha}-AlF_3{\cdot}3H_2O)$이 안정한 ${\beta}$형의 불화알루미늄$({\beta}-AlF_3{\cdot}3H_2O)$으로 전이되는 과정으로 진행되며, 다량의 발열을 수반하면서 반응계의 온도상승을 유발하였다. 이러한 ${\beta}-AlF_3{\cdot}3H_2O$의 생성은 표면처리된 분말의 FT-IR 및 X-선 회절분석결과를 통해 확인되었다. ${\beta}-AlF_3{\cdot}3H_2O$의 morphology와 분포상태를 SEM을 통해 관찰한 결과 $Al(OH)_3$ 표면에 $1{\mu}m$ 이하의 미세분말 형태로 피복층을 형성하며 균일하게 분포된 것으로 확인되었다. HF로 처리된 시료의 표면 백색도는 미처리에 비해 약 6.6% 증가되었으며, 이는 $Al(OH)_3$보다 높은 백색도를 지닌 ${\beta}-AlF_3{\cdot}3H_2O$ 피복 효과 때문인 것으로 나타났다.
당 및 lysine 혹은 당-lysine 혼합모델 수용액에서 감마선 조사에 의한 갈변도 변화 및 화학적 특성을 연구한 결과 감마선 조사에 의한 비효소적 갈변반응은 당 및 아미노산 단독 환경에서는 일어나지 않았으며, 당-아민 환경에서 진행되는 것으로 나타났다. 당-lysine 혼합용액의 감마선 조사에 의한 갈변 반응성은 당의 종류에 따라 다르게 나타났으나, 당의 감소와 갈변도 사이의 상관관계는 없었다. 비환원당인 sucrose는 감마선 조사에 의해 환원력이 생성되었으며, 다른 당에 비해 높은 갈변 반응성을 나타냈다.
세제 제조시설 폐수의 유기물을 틀로 하여 $Al(OH)_3$과 $H_3PO_4$의 반응으로 $AlPO_4$-계 물질을 합성하였다. 소성된 $AlPO_4$-계 물질을 APTMS, 석신산 무수물과 반응시켜 표면을 카르복실기로 바꾸었다. 분말 XRD 결과, 특징적인 $AlPO_4$-계 물질의 패턴을 얻었으며, 물질의 형태는 SEM으로 조사하였고, 작용기는 FT-IR 분석으로 확인하였다. 증류수에 분산시킨 고체의 표면 전위 측정 결과, $AlPO_4-NH_2$는 양의 표면 전하를 갖는 반면, $AlPO_4$-COOH는 음의 표면 전하를 갖는 것으로 나타났다. 합성된 $AlPO_4$-계 물질을 이용하여 수용액에서 유해 중금속의 제거 실험을 수행하였다. 납 이온은 표면에 존재하는 카르복실기와 착물을 형성하며 물질에 흡착되었고, 흡착 분배계수는 91.1 mL/g이었다. 결론적으로 본 연구에서 고찰한 $AlPO_4$-계 물질은 수환경에서 유해 중금속 이온의 제거에 활용될 수 있을 것이다.
Although lovastatin (LS) is widely used in the treatment of hypercholesterolemia, its bioavailability is known to be around 5%. This study was aimed to increase the solubility and dissolution-permeation rates of LS using solid dispersions (SDs) with bile salts. The solubilities of LS in water, aqueous bile salt solutions and non-aqueous vehicles were determined, and effects of bile salts on the cellulose or duodenal permeation of LS from SDs were evaluated using a horizontal permeation system. SDs were prepared at various ratios of LS to carriers, such as sodium deoxycholate (SDC), sodium glycocholate (SGC) and/or 2-hydroxypropyl-$\beta$-cyclodextrin (HPCD). The addition of bile salts (25 mM) in water increased markedly the solubility of LS by the micellar solubilization. Some non-aqueous vehicles were effective in solubilizing LS. From differential scanning calorimetric studies, it was found that the crystallinity of LS in SDs disappeared, indicating a formation of amorphous state. The SDs showed markedly enhanced dissolution compared with those of their physical mixtures (PMs) and drug alone. In the dissolution-permeation studies using a cellulose membrane, the donor and receptor solutions were maintained as a sink condition using pH 7.0 phosphate buffer containing 0.05% sodium lauryl sulfate (SLS). The flux of LS alone was nearly same as that of LS-SDC-HPCD (1:3:6) PM. However, the flux of LS-SDC-HPCD (1:3:6) SD slightly increased compared with drug alone and PM, suggesting that entrapment of LS in micelles does not significantly hinder the permeation across cellulose membrane. In the dissolution-duodenal permeation studies using a LS-HPCD-SDC (1:3:6) SD, the addition of various bile salts in donor solutions (25 mM) enhanced the permeation of LS markedly, and the fluxes were found to be $0.69{\pm}0.41$, $0.87{\pm}0.51$, $0.84{\pm}0.46$, $0.47{\pm}0.17$ and $0.68{\pm}0.32{\mu}g/cm^2/hr$ for sodium cholate (SC), SDC, SGC, sodium taurodeoxycholate (STDC) and sodium taurocholate (STC), respectively. The stepwise increase of donor SGC concentration increased the flux dose-dependently. From the relationship of donor SGC concentration and flux, the concentration of SGC initiating the permeation across the duodenal mucosa was calculated to be 11.1 mM, which is nearly same as the critical micelle concentration (CMC, 11.6 mM) of SGC. However, with no addition of bile salts and below CMC, the permeation was very limited and irratic, indicating that LS itself is very poor permeable. Higher protions of bile salt in SD such as LS-SDC or LS-SGC (1 : 49 and 1 : 69) showed highly promoted fluxes. In conclusion, SD systems with bile salts, which may form their micelles in intestinal fluids, might be a promising means for providing enhanced dissolution and intestinal permeation of practically insoluble and non-absorbable LS.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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