• 미생물학회지
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• 제51권4호
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• pp.355-363
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• 2015

본 연구에서는 염소 소독제를 함유한 수돗물을 수리학적 체류시간 2시간 수준으로 공급한 모델 상수관망에서 형성된 초기 생물막의 생장에 대해 연구하였다. PVC slide 표면에 형성된 세균 생물막의 비생장률(specific growth rate, ${\mu}$)은 총세균수와 종속영양세균수 기준으로 각각 $0.14{\pm}0.09day^{-1}$와 $0.16{\pm}0.08day^{-1}$로 측정되었으며, 생물막 형성 정도는 실험 개시 10일 후에 각각 $3.1{\times}10^4cells/cm^2$와 $6.6{\times}10^3CFU/cm^2$에 이르렀다. Bulk-phase 세균에 비해 훨씬 높은 생물막 형성 세균의 비생장률(${\mu}$)은 관망내에서 생물막 세균의 증식이 세균 재생장의 주된 요인으로 작용함을 의미하였다. 분리 배양된 생물막 균주들은 acetate 농도를 달리한 생장배지에서 얻어진 Monod 모델에서 특징적인 ${\mu}_{max}$와 $K_S$값을 보여주었다. 가장 낮은 ${\mu}_{max}$값을 보여준 Methylobacterium 균주는 느린 생장을 통해 염소 소독제 처리(0.5 mg/L, 10분간)에 대해 높은 내성을 나타내었다. 반포화상수(half-saturation constant) $K_S$값은 Sphingomonas 균주에서 다른 분리 균주들에 비해 100배 정도 낮게 측정되어 기질친화도가 매우 높게 나타났다. 이는 수돗물과 같이 영양물질의 농도가 매우 낮은 조건에서 생존할 수 있도록 적응된 절대 빈영양성 세균의 특징으로 판단된다. 비록 특징적인 ${\mu}_{max}$와 $K_S$값을 보이는 균주 만을 대상으로 수행되었지만, 이상의 결과는 상수관망에서 초기에 형성되는 복합 세균종으로 구성된 생물막에 대한 이해와 조절에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한화장품학회지
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• 제47권2호
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• pp.163-170
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• 2021

본 연구는 인체 친화적인 소재로 여드름균을 제거하는 기술을 만들기 위해서 진행하였다. 먼저 여드름균을 운모 디스크에 흡착시켜 생장시킨 후 원자현미경을 통해 바이오필름이 제대로 성장하였는지를 확인하였다. 이미지 상으로 형태가 둥글게 변하였고 사이즈도 평균 17% 정도 길어졌으며 물질을 구분하는 공명주파수의 위상 값이 단일값으로 관찰된 것을 볼 때 세균막이 운모디스크 전체를 덮어서 자란 바이오필름을 확인할 수 있었다. 이렇게 바이오필름을 생성시킨 여드름균에 여러 가지 아미노산 50 mM을 각각 처리하여 관찰한 결과 valine, serine, argine, leucine을 처리하였을 때 여드름균의 농도가 감소한 것을 발견하였다. 나노인덴터와 AFM 컨택모드로 스캔을 한 결과 valine (Val)을 처리한 여드름균 바이오필름의 강도가 증가해 있는 것을 확인하였다. 이것은 균을 보호하는 외곽의 세균막이 형성 억제됨으로써 세균막보다 더 높은 강도일 수 있는 균을 측정했기 때문일 수 있다. 여드름균과 Val을 처리한 여드름균에 균과 바이오필름 내부의 세균막을 볼 수 있는 형광물질을 각각 태깅하고 형광 이미지를 관찰한 결과 저농도 Val을 처리한 여드름균에서는 세균막이 관찰되었으나 10 mM 이상의 Val을 처리할 때부터 여드름균의 세균막이 형성 억제됨을 알 수 있었다. 뿐만 아니라 Val 10 mM 이상의 농도에서는 여드름균 전체의 농도도 감소하는 것을 알 수 있었다. 즉, 세균막이 형성 억제됨으로써 약화된 여드름균의 결합력에 의해서 여드름 균의 농도가 감소한 것으로 볼 수 있다. 마침내 Val의 투입은 세균막 생성을 억제함으로써 여드름균을 제거하는 효능이 있음을 확인하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제15권5호
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• pp.952-964
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• 2005

The diesel-degrading activities of biofilms sampled from petroleum-contaminated groundwaters in urban subway drainage systems were examined in liquid cultures, and the microbial populations of the biofilms were characterized by denaturing gel gradient electrophoresis (DGGE) and 16S rDNA sequence analysis. Biofilm samples derived from two sites (19 K and 20 K) at subway Station N and Station I could degrade around $80\%$ of applied diesel within 20 and 40 days, respectively, at $15^{\circ}C$, and these results were strongly correlated with the growth patterns of the biofilms. The closest phylogenetic neighbor of a dominant component in the 19 K biofilm was Thiothrix fructosivorans strain Q ($100\%$ similarity). Four dominant strains in the 20 K biofilm were closely related to Thiothrix fructosivorans strain Q ($100\%$ similarity), Thiothrix sp. CC-5 ($100\%$ similarity), Sphaerotilus sp. IF14 ($99\%$ similarity), and Cytophaga-Flexibacter-Bacterioides (CFB) group bacterium RW262 ($98\%$ similarity). Three dominant members in the Station I biofilms were very similar to uncultured Cytophagales clone CRE-PA82 ($91\%$ similarity), Pseudomonas sp. WDL5 ($97\%$ similarity), and uncultured CFB group bacterium LCK-64 ($94\%$ similarity). The microbial components of the biofilms differed depending on the sampling site. This is the first report on the isolation of clones highly similar to Thiothrix fructosivorans and Thiothrix sp. from biofilms in petroleum-polluted groundwaters, and the first evidence that these organisms may play major roles in petroleum degradation and/or biofilm-development.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제31권1호
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• pp.115-122
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• 2021

Phenol-soluble modulins (PSMs) are responsible for regulating biofilm formation, persister cell formation, pmtR expression, host cell lysis, and anti-bacterial effects. To determine the effect of psm deletion on methicillin-resistant Staphylococcus aureus, we investigated psm deletion mutants including Δpsmα, Δpsmβ, and Δpsmαβ. These mutants exhibited increased β-lactam antibiotic resistance to ampicillin and oxacillin that was shown to be caused by increased N-acetylmannosamine kinase (nanK) mRNA expression, which regulates persister cell formation, leading to changes in the pattern of phospholipid fatty acids resulting in increased anteiso-C15:0, and increased membrane hydrophobicity with the deletion of PSMs. When synthetic PSMs were applied to Δpsmα and Δpsmβ mutants, treatment of Δpsmα with PSMα1-4 and Δpsmβ with PSMβ1-2 restored the sensitivity to oxacillin and slightly reduced the biofilm formation. Addition of a single fragment showed that α1, α2, α3, and β2 had an inhibiting effect on biofilms in Δpsmα; however, β1 showed an enhancing effect on biofilms in Δpsmβ. This study demonstrates a possible reason for the increased antibiotic resistance in psm mutants and the effect of PSMs on biofilm formation.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제31권1호
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• pp.130-136
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• 2021

Persister cell formation and biofilms of pathogens are extensively involved in the development of chronic infectious diseases. Eradicating persister cells is challenging, owing to their tolerance to conventional antibiotics, which cannot kill cells in a metabolically dormant state. A high frequency of persisters in biofilms makes inactivating biofilm cells more difficult, because the biofilm matrix inhibits antibiotic penetration. Fatty acids may be promising candidates as antipersister or antibiofilm agents, because some fatty acids exhibit antimicrobial effects. We previously reported that fatty acid ethyl esters effectively inhibit Escherichia coli persister formation by regulating an antitoxin. In this study, we screened a fatty acid library consisting of 65 different fatty acid molecules for altered persister formation. We found that undecanoic acid, lauric acid, and N-tridecanoic acid inhibited E. coli BW25113 persister cell formation by 25-, 58-, and 44-fold, respectively. Similarly, these fatty acids repressed persisters of enterohemorrhagic E. coli EDL933. These fatty acids were all medium-chain saturated forms. Furthermore, the fatty acids repressed Enterohemorrhagic E. coli (EHEC) biofilm formation (for example, by 8-fold for lauric acid) without having antimicrobial activity. This study demonstrates that medium-chain saturated fatty acids can serve as antipersister and antibiofilm agents that may be applied to treat bacterial infections.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권1호
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• pp.61-74
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• 2023

The global increase in multidrug-resistant (MDR) bacteria has inspired researchers to develop new strategies to overcome this problem. In this study, 23 morphologically different, soil-isolated actinomycete cultures were screened for their antibacterial ability against MDR isolates of ESKAPE pathogens. Among them, isolate BOGE18 exhibited a broad antibacterial spectrum, so it was selected and identified based on cultural, morphological, physiological, and biochemical characteristics. Chemotaxonomic analysis was also performed together with nucleotide sequencing of the 16S rRNA gene, which showed this strain to have identity with Streptomyces lienomycini. The ethyl acetate extract of the cell-free filtrate (CFF) of strain BOGE18 was evaluated for its antibacterial spectrum, and the minimum inhibitory concentration (MIC) ranged from 62.5 to 250 ㎍/ml. The recorded results from the in vitro anti-biofilm microtiter assay and confocal laser scanning microscopy (CLSM) of sub-MIC concentrations revealed a significant reduction in biofilm formation in a concentration-dependent manner. The extract also displayed significant scavenging activity, reaching 91.61 ± 4.1% and 85.06 ± 3.14% of 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) and 2,2'-azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS), respectively. A promising cytotoxic ability against breast (MCF-7) and hepatocellular (HePG2) cancer cell lines was obtained from the extract with IC₅₀ values of 47.15 ± 13.10 and 122.69 ± 9.12 ㎍/ml, respectively. Moreover, based on gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis, nine known compounds were detected in the BOGE18 extract, suggesting their contribution to the multitude of biological activities recorded in this study. Overall, Streptomyces lienomycini BOGE18-derived extract is a good candidate for use in a natural combating strategy to prevent bacterial infection, especially by MDR pathogens.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권6호
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• pp.771-779
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• 2023

Biofilms are a significant concern in the food industry. The utilization of plant-derived compounds to inactivate biofilms on food contact surfaces has not been widely reported. Also, the increasing negative perception of consumers against synthetic sanitizers has encouraged the hunt for natural compounds as alternatives. Therefore, in this study we evaluated the antimicrobial activities of ethanol extracts, acetone extracts, and essential oils (EOs) of seven culinary herbs against Salmonella enterica serotype Typhimurium and Listeria innocua using the broth microdilution assay. Among all tested extracts and EOs, the ethanol extract of Piper betle L. exhibited the most efficient antimicrobial activities. To evaluate the biofilm inactivation effect, S. Typhimurium and L. innocua biofilms on pitted and smooth stainless steel (SS) coupons were exposed to P. betle ethanol extract (12.5 mg/ml), sodium hypochlorite (NaClO; 200 ppm), hydrogen peroxide (HP; 1100 ppm), and benzalkonium chloride (BKC; 400 ppm) for 15 min. Results showed that, for the untreated controls, higher sessile cell counts were observed on pitted SS versus smooth SS coupons. Overall, biofilm inactivation efficacies of the tested sanitizers followed the trend of P. betle extract ≥ BKC > NaClO > HP. The surface condition of SS did not affect the biofilm inactivation effect of each tested sanitizer. The contact angle results revealed P. betle ethanol extract could increase the surface wettability of SS coupons. This research suggests P. betle extract might be utilized as an alternative sanitizer in food processing facilities.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제46권2호
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• pp.20.1-20.11
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• 2021

Objectives: The aim of this study was to evaluate bacterial nanocellulose (BNC) membranes incorporated with antimicrobial agents regarding cytotoxicity in fibroblasts of the periodontal ligament (PDLF), antimicrobial activity, and inhibition of multispecies biofilm formation. Materials and Methods: The tested BNC membranes were BNC + 1% clindamycin (BNC/CLI); BNC + 0.12% chlorhexidine (BNC/CHX); BNC + nitric oxide (BNC/NO); and conventional BNC (BNC; control). After PDLF culture, the BNC membranes were positioned in the wells and maintained for 24 hours. Cell viability was then evaluated using the MTS calorimetric test. Antimicrobial activity against Enterococcus faecalis, Actinomyces naeslundii, and Streptococcus sanguinis (S. sanguinis) was evaluated using the agar diffusion test. To assess the antibiofilm activity, BNC membranes were exposed for 24 hours to the mixed culture. After sonicating the BNC membranes to remove the remaining biofilm and plating the suspension on agar, the number of colony-forming units (CFU)/mL was determined. Data were analyzed by 1-way analysis of variance and the Tukey, Kruskal-Wallis, and Dunn tests (α = 5%). Results: PDLF metabolic activity after contact with BNC/CHX, BNC/CLI, and BNC/NO was 35%, 61% and 97%, respectively, compared to BNC. BNC/NO showed biocompatibility similar to that of BNC (p = 0.78). BNC/CLI showed the largest inhibition halos, and was superior to the other BNC membranes against S. sanguinis (p < 0.05). The experimental BNC membranes inhibited biofilm formation, with about a 3-fold log CFU reduction compared to BNC (p < 0.05). Conclusions: BNC/NO showed excellent biocompatibility and inhibited multispecies biofilm formation, similarly to BNC/CLI and BNC/CHX.

• 대한소아치과학회지
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• 제47권2호
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• pp.188-195
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• 2020

이 연구는 새롭게 개발된 알카자이트 재료인 Cention N에 finishing처리를 한뒤에 표면 거칠기와 박테리아 부착에 대하여 조사하고자 함이다. 레진강화형 글래스아이오노머와 컴포짓트 레진, 알카자이트 재료를 원통형의 디스크 형태로 제작하였다(n = 48). 이 후 대조군과 3가지 카바이드버, 미세다이아몬드 버, 화이트스톤버의 피니싱 버에 따른 4가지 하위군으로 분류하였다. 표면 거칠기는 atomic force microscope으로 조사하였으며 표면관찰은 scanning electron microscope을 이용하여 진행하였다. 우식원성 미생물인 streptococcus mutans의 시편 부착을 위하여 CDC biofilm reactor를 사용하여 바이오필름을 배양한후 집락형성단위를 측정하였다. 레진과 Cention N의 아무처리 하지 않은 컨트롤 군의 표면 거칠기는 통계적으로 유의하게 피니싱 처리된 시편들보다 거칠었다. 하지만 표면 거칠기와 미생물 부착사이의 상관관계는 매우 약했다(PCC = 0.13). RMGI와 Cention N은 레진시편에 비해 미생물 부착이 적게 일어났다. Cention N은 피니싱만으로도 임상적으로 허용되는 수준인 0.2 ㎛ 이하의 거칠기를 보였으며 이온 방출 성질로 미생물 부착이 레진과 비교시 적은 것을 확인할수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제26권12호
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• pp.1487-1497
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• 2016

정족수 인식 체계라 불리는 세균들의 세포간 의사교환 전략은 다양한 유전자의 발현조절을 통해, 생물막 성숙, 세포 외 고분자물질의 생산, 병원성 발현 및 항생제 생산 등과 같은 다양한 표현형을 조절하는 세균의 다세포성 행동 양식을 제어한다. 다수의 연구에 의하면 많은 종류의 그람 (Gram)음성 세균들이 정족수 인식체계에 필요한 신호전달 물질로 acyl-homoserine lactones (AHLs)를 사용하고 있으며, 이들은 생물막 형성에 중요한 인자로 작용함을 시사하였다. 이러한 정족수 인식체계에 의한 생물막의 형성은 물이 존재하는 모든 표면환경에서 불필요한 바오매스 축적이라는 심각한 기술적, 경제적 문제를 초래하고 있다. 최근 정족수 인체 체계를 교란하는 다수의 물질들이 다양한 미생물로부터 발견되어, 그들의 정족수 인식 체계와 관련된 주요 기능과 기작들이 밝혀지고 있다. 이러한 정족수 제어 물질들은 최근 다양한 산업에서 발생하는 생물 부착현상들을 제어할 수 있는, 환경 친화적이며 세균의 항생제 다재 내성을 완화 시킬 수 있는 새로운 방법으로 대두되고 있다. 따라서 본 논문은 세균의 정족수 인식 체계와 관련된 최근 정보, 정족수 인식 신호를 제어할 수 있는 정족수 제어 효소와 이러한 기술을 이용한 생물 부착 저해 방법 등을 논의하고자 한다.