1,4-Dioxane-degrading bacterial consortia were enriched from forest soil (FS) and activated sludge (AS) using a defined medium containing 1,4-dioxane as the sole carbon source. These two enrichments cultures appeared to have inducible tetrahydrofuran/dioxane and propane degradation enzymes. According to qPCR results on the 16S rRNA and soluble di-iron monooxygenase genes, the relative abundances of 1,4-dioxane-degrading bacteria to total bacteria in FS and AS were 29.4% and 57.8%, respectively. For FS, the cell growth yields (Y), maximum specific degradation rate ($V_{max}$), and half-saturation concentration ($K_m$) were 0.58 mg-protein/mg-dioxane, $0.037mg-dioxane/mg-protein{\cdot}h$, and 93.9 mg/l, respectively. For AS, Y, $V_{max}$, and $K_m$ were 0.34 mg-protein/mg-dioxane, $0.078mg-dioxane/mg-protein{\cdot}h$, and 181.3 mg/l, respectively. These kinetics data of FS and AS were similar to previously reported values. Based on bacterial community analysis on 16S rRNA gene sequences of the two enrichment cultures, the FS consortium was identified to contain 38.3% of Mycobacterium and 10.6% of Afipia, similar to previously reported literature. Meanwhile, 49.5% of the AS consortium belonged to the candidate division TM7, which has never been reported to be involved in 1,4-dioxane biodegradation. However, recent studies suggested that TM7 bacteria were associated with degradation of non-biodegradable and hazardous materials. Therefore, our results showed that previously unknown 1,4-dioxane-degrading bacteria might play an important role in enriched AS. Although the metabolic capability and ecophysiological significance of the predominant TM7 bacteria in AS enrichment culture remain unclear, our data reveal hidden characteristics of the TM7 phylum and provide a perspective for studying this previously uncultured phylotype.
The ultimate goal of periodontal disease therapy is to promote the regeneration of lost periodontal tissue, there has been many attempts to develop a method to achieve this goal, but none of them was completely successful. This study was designed to compare the effects of treatment using resorbable barrier membrane($Biomesh^{?}$) in combination with autogenous bone graft material with control treated by only modified Widman flap. 22 infrabony defecs from 10 patients with chronic periodontitis were used for this study, 10 sites of them were treated with resorbable barrier membrane and autogenous bone graft material as experimental group and 12 site were treated by only modified Widman flap as control group. Clinical parameters including probing depth, gingival recession, bone probing depth and loss of attachment were recorded at 6-8 months later, and the significance of the changes was statistically analyzed. The results are as follows : 1. Probing depth of the two group was reduced with statistically significance(P<0.05), but this changes were not different between the two experiment, control group with statistically significance. 2. Gingival recession showed statistically significant increase in control group(P<0.05), but not in experimental group, and initial values of the two group were in statistically significant difference(P<0.05). 3. Bone probing depth showed statistically significant decrease in experimental group(P<0.05), but not in control group, and this changes were different between the two experiment, control group with statistically significance(P<0.05). 4. Loss of attachment showed statistically significant decrease in experimental group(P<0.05), but not in control group, and this changes were different between the two experiment, control group with statistically significance(P<0.05) On the basis of these results, treatment using resorbable barrier membrane in combination with autogenous bone graft material improve the probing depth, bone probing depth and loss of attachment in infrabony defects.
Chitosan has been widely researched as bone substitution materials and membranes in orthopedic/periodontal applications. Chitosan nanofiber membrane was fabricated by chitosan nanofiber using electrospinning technique. The structure of the membrane is nonwoven, three-dimensional, porous, and nanoscale fiber-based matrix. The aim of this study was to evaluate the biocompatibility of chitosan nanofiber membrane and to evaluate its capacity of bone regeneration in rabbit calvarial defect. Ten mm diameter round cranial defects were made and covered by 2 kinds of membranes (Gore-Tex membrane, chitosan nanofiber membrane) in rabbits. Animals were sacrificed at 4 weeks after surgery. Decalcified specimens were prepared and observed by microscope. Chitosan nanofiber membrane maintained its shape and space at 4 weeks. No inflammatory cells were seen on the surface of the membrane. In calvarial defects, new bone bridges were formed at all defect areas and fused to original old bone. No distortion and resorption was observed in the grafted chitosan nanofiber membrane. However bone bridge formation and new bone formation at the center of the defect could not be seen in Gore-Tex membranes. It is concluded that the novel membrane made of chitosan nanofiber by electrospinning technique may be used as a possible tool for guided bone regeneration.
Purpose : Platelet rich plasma (PRP) is an autologous material with many growth factors, such as BMPs, PDGF, $TGF-{\beta}_1$, $TGF-{\beta}_2$, VEGF, and IGF, facilitating bone healing process. The prominent osteoconductive activity and the biodegradable nature of beta-tricalciumphosphate (${\beta}-TCP$) for bone grafts in animal experiments have been reported. The purpose of this study was to evaluate the effect of PRP on the osteogenesis of ${\beta}-TCP$. Materials & Methods : Two artificial calvarial bone defects were made in 32 rabbits which were divided into 2 groups. In one group of 16 rabbits, autogenous bone / ${\beta}-TCP$ was grafted on each side of cranial bone defect. In the other group of 16 rabbits, mixture of ${\beta}-TCP$ and PRP / PRP alone was grafted on each side of the cranial bone defect. The animals were sacrificed at 2, 4, 8, and 12 weeks after surgery. The specimens were harvested and examined histologically and immunohistochemically by the expression of BMP2/4/7, PDGF, VEGF and $TGF-{\beta}_1$. Results : The mean volume of new bone formation was significantly higher at 4, 8, 12 weeks in autogenous graft than that in ${\beta}-TCP$. The BMP2/4 expression was significantly higher at 4 weeks in autogenous bone graft and at 4 weeks in mixture of ${\beta}-TCP$ and PRP and at 12 weeks in ${\beta}-TCP$. The expression of BMP7, PDGF, VEGF and $TGF-{\beta}_1$ showed no significant difference in autogenous, ${\beta}-TCP$, mixture of ${\beta}-TCP$ and PRP, and PRP alone during grafted bone regeneration. Conclusion : The results showed that PRP had no additional value in promoting healing process of ${\beta}-TCP$ grafts.
Chitosan is a natural polymer that has many physicochemical(polycationic, reactive OH and $NH_2$ groups) and biological(bioactive, biocompatible, and biodegradable) properties. In this study, chitosan nanoparticles were prepared using poly-${\gamma}$-glutamic acid(${\gamma}$-PGA) as gelling agent. Nanoparticles were formed by ionic interaction between carboxylic groups in ${\gamma}$-PGA and amino groups in chitosan. Chitosan(0.1~1 g) was dissolved in 100 ml of acetic acid (1% v/v) at room temperature and stirred overnight to ensure a complete solubility. An amount of 0.1 g of ${\gamma}$-PGA was dissolved in 90 ml of distilled water at room temperature. Chitosan solution was dropped through needle into beaker containing ${\gamma}$-PGA solution under gentle stirring at room temperature. The average particle sizes were in the range of 80~300 nm. The prepared chitosan/${\gamma}$-PGA nanoparticles were used to examine their removal of several heavy metal ions($Cd^{2+}$, $Pb^{2+}$, $Zn^{2+}$, $Cu^{2+}$, and $Ni^{2+}$) as adsorbents in aqueous solution. The heavy metal removal capacity of the nanoparticles was in the order of $Cu^{2+}$ > $Pb^{2+}$ > $Cd^{2+}$ > $Ni^{2+}$ > $Zn^{2+}$.
Nanohybrid based on environmentally friendly and biodegradable polymer, poly propylene carbonate (PPC) and cloisite 20B (PPC/C-20B) have been synthesized by solution blending method and their morphology, thermal and water absorption properties have been evaluated. The structure of PPC/C-20B nanohybrid was confirmed by X-ray diffraction (XRD). The thermal property of PPC and PPC/C-20B nanohybrid were investigated by thermal gravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetric (DSC). The experimental results demonstrated that nanohybrid showed the highest thermal stability in TGA and DSC. TGA tests revealed that the thermal decomposition temperature ($T_{d50%}$) of the nanohybrid increased significantly, being $23^{\circ}C$ higher than that of pure PPC while DSC measurements indicated that the introduction of 5 mass% of clay increased the glass transition temperature from 21 to $30^{\circ}C$. Further the water absorption capacity of the PPC was significantly decreased by the incorporation of clay. Water absorption cause degradation of the coating by the moistures and affect the physical and mechanical performance. This result indicates that organic modifiers have effect on thermal and water absorption capacity of PPC and are of importance for the practical process and application of PPC.
Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are a family of microbial polyesters that can be produced by fermentation from renewable resources. PHAs can be used as completely biodegradable plastics or elastomers. In this paper, novel applications of PHAs in biosensor are described. A general platform technology was developed by using the substrate binding domain (SBD) of PHA depolymerase as a fusion partner to immobilize proteins of interest on PHA surface. It could be shown that the proteins fused to the SBD of PHA depolymerase could be specifically immobilized onto PHA film, PHA microbead, and microcontact printed PHA surface. We review the results obtained for monitoring the specific interaction between the SBO and PHA by using enhanced green fluorescent protein, red fluorescent protein, single chain antibody against hepatitis B virus preS2 surface protein and severe acute respiratory syndrome coronavirus surface antigen as model proteins. Thus, this system can be efficiently used for studying protein-protein and possibly protein-biomolecule interactions for various biotechnological applications.
For the treatment of poorly biodegradable polyvinyl alcohol(PVA) in dye-processing wastewater, immobilized microbial beads were prepared by uslng agar-acrylamide method. PVA removal efficiency for the synthetic wastewater was 85% at the PVA volume loading rate of $3.1g/\ell$.day. In case of real desizing wastewater, PVA removal efficiency was 81.3% at the PVA volume loading rate of $3.25g/\ell$.day. In observation of cross section of immobilized bead passed 5 months with diameter of 2.4mm, the growth of cell was limited by the resistance of substrate and oxygen transfer for the inners region of more than 48% of bead radius from the surface. It was estimated that 70% of total removed PVA was degraded by the immobilized cells in the continuous immobilized reactor. Substrate utilization rate in the suspended reactor was decreased with increasing dilution rates above 0.083 hr-1, but that in the immobilized reactor was increased with increasing dilution rates up to 0.125hr-1. The substrate removal efficiency of immobilized reactor was much superior to that of suspended reactor with increasing dilution rates. Saturation constant of substrate utilization rate equation, Ks was $6.6 g PVA/\ell$, and maximum specific substrate utilization. k was 0.175g PVA/g cell.hr
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.22
no.1
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pp.91-101
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2000
The emission sources of volatile organic compounds (VOCs) are wastewater treatment plants. sanitary landfills, automobile industries, and so on. The VOCs are harmful to human beings because of their toxicity and carcinogenicity, and cause the serious air pollution problem producing ozone ($O_3$) as a result of photochemical reaction. To investigate the emission of VOCs from wastewater treatment plant, aeration basins at the City of Los Angeles' Hyperion Treatment Plant were selected and measured flux was compared with calculated flux. For compounds commonly associated with wastewater (DCM, TCM, PCE, UM, DCB, UND) and not expected in vehicle exhaust or ambient air coming off the ocean, concentrations immediately downwind of the aeration basins were a factor of ten or higher than those measured in the upwind air. The airborne flux of less degradable or non-biodegradable compounds, e.g., DCE, DCM, TCA, DCA, TCM, PCE, DCB, through an imaginary plane at the downwind side of the aeration basins was in agreement with the estimated flux from measured liquid phase concentrations. Henry's constant. aeration rate, and an assumption of bubble saturation. For several compounds (PCE, DCE, TCA), the ratio (measured flux/calculated flux) is almost unity.
Poly(amino acid) derivatives have been widely investigated as a drug carrier in drug delivery system. Particularly,polysuccinimide (PSI) is one of the most promising drug carriers since it possesses suitable physicochemical characteristics for development of macromolecular prodrugs, due to biocompatibility and biodegradability. In this study, we deal with the synthesis of polyaspartamide having various functional groups such as methoxy-poly(ethylene glycol) (MPEG) via ring closing of PSI. PSI was synthesized by polyonensation polymerization of spartic acid. The variety of average molecular weight was confirmed with reacion time and catalyst content to observe the optimum condition of synthesis. MPEG, hydrophilic chain, was bonded to fabricate polymeric micell composed of hydrophilic and hydrophobic polymer. All materials were characterized by 1H-NMR, FT-IR and GPC. In addition, the formation of nanoparticle micelle as drug carrier were also examined. Micelle size was measured by ELS and AFM. The functionalized polysparamide formed nanoparticle micelle whose size ranged from 90 to 130 nm. In conclusion, we prepared polyaspartamide functionalized with PEG examined the possibility as drug carriers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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