• 제목/요약/키워드: biopolymers

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말디토프 질량분석을 이용한 고분자의 특성분석 (Analysis of Polymer Characteristics Using Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-flight Mass Spectrometry)

  • 강민정;성윤서;김문주;김명수;변재철
    • 공업화학
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    • 제28권3호
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    • pp.263-271
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    • 2017
  • 최근에, 질량분석기술의 폴리머 분석에의 응용은 MALDI-TOF MS 개발 이후 급속도로 발전하였다. 이 리뷰 논문은 현재까지 연구된 MALDI-TOF MS의 폴리머 특성분석에의 응용에 관한 최신 논문을 정리하였다. MALDI-TOF MS는 바이오 폴리머와, 합성 폴리머의 평균분자량 분석, 폴리머의 시퀀스 분석을 통한 구조의 해석, 모노머의 조성분석에까지 이용되고 있다. 엔드그룹의 특성과 농도를 분석하는 연구도 많이 진행되었고, 복잡한 폴리머의 분자량의 분석에는 SEC와 MALDI-TOF MS를 연결한 분석법을 추천한다. MALDI에 tandem MS를 결합한 분석기술이나, 이온 모빌리티를 응용한 질량분석기, TOF-SIMS, MALDI-TOF-Imaging 기술도 급격히 발전하고 있으며, 이의 폴리머 특성분석에의 응용은 별도의 분리기술이 필요 없어 앞으로 더 많이 이용될 것으로 생각된다. 분자량, 시퀀스, 그리고 모노머의 조성을 정확하게 계산해주는 소프트웨어와 고분자량(> 100 kDa)의 분석을 가능하게 해주는 기술이 개발된다면, 폴리머를 연구하는 과학자들에게 MALDI-TOF MS의 이용은 문제점을 해결하고, 목적하는 폴리머를 합성하는 데 중요한 수단이 될 것이다.

고추냉이 수용성 추출물의 나노 입자화를 통한 식중독 미생물에 대한 항균 활성 증진 (Enhancement of Antimicrobial Activity of Nano-Encapsulated Horseradish Aqueous Extracts Against Food-Borne Pathogens)

  • 서용창;최운용;김지선;조윤윤;이춘근;안주희;신일식;이현용
    • 한국약용작물학회지
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    • 제18권6호
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    • pp.389-397
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    • 2010
  • This work was to improve antimicrobial activities of horseradish by encapsulated with edible biopolymers such as lecithin and gelatin since it has been difficult to directly use horseradish extracts into foods and food containers due to its strong and undesirable flavors. It was shown that most of the nanoparticles containing the extracts were well formed in round shape with below 400 nm diameter as well as fairly stable and less odd flavors in various pH ranges by measuring zeta potentials. The encapsulation efficiencies of nanoparticles were estimated as 66.6% and 53.4% for lecithin and gelatin, respectively. Minimal Inhibitory Concentration (MIC) of both nanoparticles against G(+), Listeria monocytogenes and G(-), Salmonella typhimurium were also measured as 79 ppm based on AIT concentrations in the extracts, whose activities were about 65% higher than the case of adding crude extract. It was also found that the nanoparticles efficiently penetrated into the cell membrane and started to destruct the cells after 6 hours cultivation under Transmision Electron Microscopy observation. These results prove that the nano-encapsulation of the horseradish extracts can be employed to directly treat into the foods and food containers for antimicrobial purposes with the aids of aerosolization system, by using small amounts of the extracts and having less flavors due to masking effects of nanoparticles.

키토산/젤라틴 블랜드 폴리머의 물리적 및 열적 특성에 대한 연구 (Studies on the Physical and Thermal Properties of the Chitosan/Gelatin Blend)

  • 김병호;박장우
    • 한국식품과학회지
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    • 제37권1호
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    • pp.30-37
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    • 2005
  • 유용한 생고분자 필름을 제조하기 위한 목적으로 키토산과 젤라틴을 이용하여 solution casting 방법으로 혼합비율에 따라 혼합필름을 제조하였다. 또한 키토산/젤라틴 혼합필름의 인장 강도, 신장률, 색도, 불투명도, 수분 및 산소 투과도와 같은 물리적인 특성과 열적 특성에 있어 혼합비율이 미치는 효과에 대하여 조사하였다. 혼합비율별로 제조된 키토산/젤라틴 혼합필름의 인장강도는 58.24MPa에서 22.01MPa로 점차적으로 감소 하는 경향을 나타내었고, 신장률은 13.11%에서 24.67%로 인장 강도 결과와는 다르게 증가되는 경향을 보였다. 필름의 외관을 결정하는 중요한 특성인 색도 측정 결과, L 값의 경우 키토산 함량이 증가할수록 감소되었고, a와 b 값은 L 값에 반비례로 증가되었다. 또한 키토산의 함량이 증가함에 따라 제조된 혼합 필름의 ${\Dalta}E$ 및 YI 값들은 키토산 함량 90%를 제외하고는 보다 높은 값들로 측정되었다. 혼합필름의 불투명도는 $0.3104nmO.D./{\mu}m$에서 $1.2161nmO.D./{\mu}m$의 범위로 측정되었다. 수분 투과도는 $1.6875ng{\cdot}m/m^{2}{\cdot}s{\cdot}Pa$에서 $1.7225ng{\cdot}m/m^{2}{\cdot}s{\cdot}Pa$로 측정되었지만, Duncan의 다중비교 분석결과로 키토산의 농도가 증가함에 따라 혼합필름의 수분 투과도는 유의적인(p<0.05) 차이를 나타내지 않았다. 산소 투과도는 혼합비율에 따라 $2.2380{\times}10^{-7}mL{\cdot}m/m^{2}{\cdot}s{\cdot}Pa$에서 $2.2975{\times}10^{-7}mL{\cdot}m/m^{2}{\cdot}s{\cdot}Pa$로 나타났다. 또한 열적 특성을 분석한 결과 혼합비율에 따라 유리전이온도는 단일 곡선을 나타내었고, 젤라틴의 함량이 증가함에 따라 유리전이온도는 증가하였기 때문에 이 결과들을 볼 때, 키토산과 젤라틴 고분자들 사이에 상용성이 있음을 알 수 있었다.

이미다졸계 이온성액체와 염을 포함한 수상이성분계를 이용한 숙신산의 추출 평형 (Extraction Equilibria of Succinic Acid by Using Aqueous Two Phases System Containing Imidazolium Ionic Liquids and Salts)

  • 이용화;강정원;홍연기;김기섭
    • 청정기술
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    • 제20권4호
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    • pp.349-353
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    • 2014
  • 숙신산은 의약품, 식품 첨가물, 청정용매와 같은 종래의 응용 이외에도 생분해성 고분자의 중요한 전구물질로 주목 받고 있다. 그러나 최근 화석 연료의 높은 가격과 화석 원료 유래 제품의 전주기에 걸친 온실가스 배출로 인해 재생 가능한 바이오매스에 의한 숙신산의 생물학적 생산에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 숙신산의 선택적인 추출과 농축을 동시에 수행할 수 있는 공정으로서 이미다졸계 이온성 액체/$K_2HPO_4$에 의한 수상이성분계를 적용하였다. 실험 결과 숙신산에 존재하는 $K_2HPO_4$ 수용액에 적정량의 이미다졸계 이온성 액체가 첨가됨에 따라 안정한 수상이성분계가 형성됨을 확인할 수 있었으며 수상이성분계 형성 능력은 [HMIm][Br]${\fallingdotseq}$[OMIm][Br]>[BMIm][Br]>[EMImBr]의 순서로 나타났다. 숙신산의 최대 추출 효율은 약 90%였으며 이온성 액체에서 양이온 사슬길이가 증가할수록 상부상으로 동반 추출되는 물의 양이 줄어들어 숙신산의 선택적 농축효과가 크게 나타났다. 따라서 본 연구에서 사용된 이미다졸계 이온성 액체와 $K_2HPO_4$으로 구성된 수상이성분계는 숙신산의 선택적 추출과 농축에 효과적임을 알 수 있었다.

설포베타인 키토산의 실크 블렌드 필름의 제조 및 그들의 성질 (Preparation of Sulfobetaine Chitosan, Silk Blended Films, and Their Properties)

  • 구자성;차재령;오세행;공명선
    • 폴리머
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    • 제38권1호
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    • pp.54-61
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    • 2014
  • Bombyx mori silk fibroin(SF)과 블렌드 필름을 만들기 위하여 키토산에 1,3-propanesultone을 반응시켜 수용성 sulfobetaine chitosan(SCs)을 제조하였다. 여러 가지 비율의 SF/SCs 블렌드 필름을 B. mori SF와 SCs의 수용액을 혼합하여 제조하였다. 수용액으로부터 얻어진 SF/SCs 블렌드 필름의 구조와 형태 변화는 분광학적 및 열적 분석을 통해 규명하였다. SF와 SCs의 혼합 비율에 따른 인공 피부나 화상치료 목적의 비이오재료로서의 물리적 및 기계적 성질에 미치는 영향을 조사하였다. X-선 분석으로 두 생체고분자 사이에 좋은 친화성을 보여주고 있음을 알 수 있었으며 기계적 성질도 SCs의 함량이 증가하면 크게 증가하였다. $37^{\circ}C$에서 phosphate buffered saline solution 용액 중에서 in vitro 분해 실험을 8주 동안 시행한 결과 46.4%가 분해됨을 알 수 있었다. MC3T3-E1 세포에 의한 독성 실험 결과 무독성을 나타내 주었으며, 3일의 배양 후 SF/SCs 필름의 상대 세포 수는 최적화된 tissue culture plastic보다 약간 낮게 나타남을 알 수 있었다.

바이오폴리머-흙 처리(BPST) 기술의 강도 발현 거동에 대한 주요 영향인자 분석에 관한 연구 (Investigation on the Key Parameters for the Strengthening Behavior of Biopolymer-based Soil Treatment (BPST) Technology)

  • 이해진;조계춘;장일한
    • 토지주택연구
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    • 제12권3호
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    • pp.109-119
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    • 2021
  • 최근 지구 온난화로 인한 이상 기후로 인해 과거보다 더 많은 지반공학 재해들이 발생하고 있으며, 재해들의 규모도 더욱 증대되고 있다. 최근 토목 및 건설분야에 소개된 바이오폴리머 기반 흙 처리(BPST; Biopolymer-based soil treatment) 기술은 효율적으로 흙의 강도를 증진시키면서 탄소배출이 거의 없는 친환경 지반보강법으로 알려져 있다. 특히, 아가검, 젤란검, 잔탄검과 같은 열적젤화 특성을 지닌 바이오폴리머들의 강도 증진 효과가 매우 우수함이 여러 연구를 통해 밝혀지고 있다. 하지만 바이오폴리머 함량 외에는 바이오폴리머 기반 흙 처리에서 흙의 강도 증진을 제어하는 주요 영향인자 규명에 대한 연구는 많이 부족한 실정이다. 본 연구에서는 기존 발표된 열적젤화 바이오 폴리머 처리 흙의 불구속일축압축강도(UCS; Unconfined compressive strength) 자료에 대한 기계학습 기반 선형회귀 분석을 통해 젤란검 바이오폴리머로 처리된 흙의 강도 발현을 결정하는 주요 인자들을 분석하였다. 해석 결과, 바이오폴리머 함량과 더불어 흙 속 점토 함량이 강도 발현에 가장 중요한 인자임을 확인할 수 있었다.

잔탄검 혼합에 따른 카멜리나 뿌리의 알루미늄 독성 경감 효과 (Xanthan Gum Reduces Aluminum Toxicity in Camelina Roots)

  • 신정호;김현성;김세희;김은석;장하영;안성주
    • Ecology and Resilient Infrastructure
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    • 제8권3호
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    • pp.135-142
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    • 2021
  • 친환경 제방 건설 소재로 연구되고 있는 바이오폴리머는 토양의 강도 증진 효과가 알려져 있으나, 아직 식생에 미치는 영향에 대한 연구는 부족하다. 본 연구에서는 토양의 aluminum (Al) 스트레스 조건에서 잔탄검 (xanthan gum) 혼합에 따른 Camelina sativa L. (Camelina)의 뿌리 생장을 분석하였다. Al 스트레스 조건과 더불어 xanthan gum 0.05% 혼합구에서 생육한 Camelina가 비혼합구보다 뿌리 생장이 증가하였다. 같은 조건에서 aluminum activated malate transporter 1 (ALMT1) 유전자 발현이 xanthan gum 혼합구 및 비혼합구에서 모두 유도되었지만, xanthan gum 혼합구가 비혼합구보다 낮은 수준의 발현을 보여주었다. 추가적으로 용액에서 xanthan gum과 Al 이온의 결합을 확인하였으며, morin 염색과 ICP-OES 분석을 통해 Camelina 뿌리의 Al 함량을 측정한 결과 xanthan gum 혼합구에서 비혼합구 보다 뿌리의 Al 함량이 낮았다. 이러한 결과들은 xanthan gum과 Al 결합으로 인해 뿌리의 피해를 감소시키고 궁극적으로 식물의 생존 및 생육에 긍정적 효과를 미치는 것으로 보인다.

𝛽-glucan 토양혼합에 따른 고구마의 가뭄피해 저감 효과 (The Effect of Soil Amended with β-glucan under Drought Stress in Ipomoea batatas L.)

  • 신정호;김현성;성관주;박원;안성주
    • Ecology and Resilient Infrastructure
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    • 제10권3호
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    • pp.64-72
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    • 2023
  • 𝛽-glucan은 바이오폴리머 (biopolymer)의 한 종류로 식품 및 의약품 산업에 이용되고 있으며, 최근 친환경신소재로서 제방강화에 이용되거나 토양에 배합하여 식생을 보호하는 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 바이오폴리머 중 𝛽-glucan의 토양혼합 유무와 가뭄처리에 따른 괴근작물 고구마 (Ipomoea batatas L., 품종명 소담미)의 표현형, 생장, 그리고 주요 단백질의 발현 및 활성 변화를 분석하였다. 가뭄 스트레스 하에서 𝛽-glucan 토양혼합에 따른 고구마의 엽장 및 엽폭의 생장, 그리고 전해질유출도에서 큰 차이가 나타나지 않았으나. 상대수분함량은 통계적으로 유의성을 보여주었다. 가뭄스트레스 내성에 관여된 주요 원형질막 (plasma membrane, PM) 단백질의 발현과 활성을 분석하였을 때, 1차 능동수송체 PM H+-ATPase은 𝛽-glucan 토양혼합 조건과 가뭄스트레스에 하에서 상대적으로 높은 발현과 활성을 유지하였으나, 수분수송단백질 아쿠아포린 plasma membrane intrinsic protein 2 (PIP2)은 𝛽-glucan 토양혼합 조건과 가뭄스트레스에 의해 원형질막에서의 분포가 감소하였다. 이 결과는 𝛽-glucan의 토양혼합이 가뭄스트레스 하에서 토양수분 보유력을 향상시켜 고구마의 가뭄 스트레스와 관련된 원형질막 단백질들이 내성에 유리하게 발현됨을 보여준다. 결론적으로 이 연구는 바이오폴리머를 활용한 토양생태를 조절하는 기술로써 가뭄에 따른 식생의 생장 및 피해를 판단하는데 유효할 것이라 판단된다.

친환경 첨가제로서 잔탄검의 토압식 쉴드 TBM 쏘일 컨디셔닝 적용성 평가 (Evaluation of applicability of xanthan gum as eco-friendly additive for EPB shield TBM soil conditioning)

  • 이수형;최항석;권기범;황병현
    • 한국터널지하공간학회 논문집
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    • 제26권3호
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    • pp.209-222
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    • 2024
  • 토압식(Earth Pressure Balance) 쉴드 TBM (Tunnel Boring Machine)은 기계화 터널 굴착 공법 중 이수식(Slurry) 쉴드 TBM에 비하여 슬러리 처리 시설을 필요하지 않아 설비가 간단하고 진동과 소음이 적어 최근에 터널 시공에 널리 사용되고 있다. 토압식 쉴드 TBM으로 터널 굴착 시 첨가제를 활용하여 굴착토 물성을 개선하는 쏘일 컨디셔닝(soil conditioning) 기법을 적용하며, 이를 통해 토압식 쉴드 TBM을 적용할 수 있는 지반의 범위를 확장할 수 있다. 본 연구에서는 쏘일 컨디셔닝을 위한 첨가제로 주로 사용되는 폴리머를 대체할 수 있는 바이오폴리머(biopolymer)의 일종인 잔탄검(xanthan gum)의 적용성을 검토하였다. 바이오폴리머란 생물학적 기원으로 생성된 폴리머로써 모두 생분해가 가능하다. 환경에 유해한 성분을 함유하고 있는 일반 폴리머(폴리아크릴산계 폴리머)와 달리 잔탄검은 유독성이 거의 없고 환경에 미치는 영향이 적어 친환경 소재로 각광받고 있다. 슬럼프 시험을 통해 유사한 워커빌리티(workability)를 보이는 시험조건을 선정하고, 실내 가압 베인전단 시험을 통해 유동학적(rheological) 특성을 평가하였다. 유사한 슬럼프 값을 보이더라도 잔탄검의 함유량이 증가할수록 유동곡선(flow curve)상에 첨두강도가 감소하는 경향이 나타났으며, 이를 통해 잔탄검 함량과 첨두강도 사이의 상관관계를 도출하였다. 일반 폴리머를 잔탄검으로 대체한다면 환경친화적이라는 장점과 더불어 장비 부하를 감소시켜 안정적인 TBM 운용이 가능할 것이다.

Melanogenesis regulatory constituents from Premna serratifolia wood collected in Myanmar

  • WOO, SO-YEUN
    • 한국자원식물학회:학술대회논문집
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    • 한국자원식물학회 2019년도 춘계학술대회
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    • pp.21-22
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    • 2019
  • Melanin is a mixture of pigmented biopolymers synthesized by epidermal melanocytes that determine the skin, eye, and hair colors. Melanocytes produce two different kinds of melanin, eumelanin (dark brown/black insoluble pigments found in dark skin and dark hair and pheomelanin (lighter red/yellow). The biological role of melanin is to prevent skin damage by ultraviolet (UV) radiation. However, the overproduction or deficiency of melanin synthesis could lead to serious dermatological problems, which include melasma, melanoderma, lentigo, and vitiligo. Therefore, regulating melanin production is important to prevent the pigmentation disorders. Myanmar has a rich in natural resources. However, the chemical constituents of these natural resources in Myanmar have not been fully investigated. In the effort to search for compounds with anti-melanin deposition activity from Myanmar natural resources, five plants were collected in Myanmar. Extracts of these collected five plants were tested for anti-melanin deposition activity against a mouse melanoma cell line (B16-F10) induced with ${\alpha}$-melanocyte-stimulating hormone (${\alpha}$-MSH) and 3-isobutyl-1-methylxanthine (IBMX), and their anti-melanin deposition activities were compared with the positive control, arbutin. Among the tested extracts, the CHCl3 extracts of the Premna serratifolia (syn: P. integrifolia) wood showed anti-melanin deposition activities with IC50 values of $81.3{\mu}g/mL$. Hence, this study aims to identify secondary metabolites with anti-melanin deposition activity from P. serratifolia wood of Myanmar. P. serratifolia belongs to the Verbenaceae family and is widely distributed in near western sea coast from South Asia to South East Asia, which include India, Malaysia, Vietnam, Cambodia, and Sri Lanka. People in Tanintharyi region located in the southern part of Myanmar utilize the P. serratifolia, Sperethusa crenulata, Naringi crenulata, and Limonia acidissima as Thanaka, traditional cosmetics in Myanmar. Thanaka is applied in the form of paste onto skins to make it smooth and clear, as well as to prevent wrinkles, skin aging, excessive facial oil, pimples, blackheads, and whiteheads. However, the chemical constituents responsible for their cosmetic properties are yet to be identified. Moreover, the chemical constituents of P. serratifolia was almost uncharacterized. Investigation of the P. serratifolia chemical constituents is thus an attractive endeavor to discover new anti-melanin deposition active compounds. The investigation of the chemical constituents of the active CHCl3 extract of P. serratifolia led to isolation of four new lignoids, premnan A (1), premnan B (2), taungtangyiol C (3), and 7,9-dihydroxydolichanthin B (4), together with premnan C (5) (assumed to be an artifact), one natural newlignoid,(3R,4S)-4-(1,3-benzodioxol-5-ylcarbonyl)-3-[(R)-1-(1,3-benzo dioxol-5-yl)-1-hydroxy methyl]tetrahydro-2-furanone (6), and five known compounds (7-11)1,2). The structures of all isolated compounds were determined on the basis of their spectroscopic data and by comparison with the reported literatures. The absolute configurations of 1-3 and 5 were also determined by optical rotation and circular dichroism (CD) data analyses1). The anti-melanin deposition activities of all the isolated compounds were evaluated against B16-F10 cell line. 7,9-Dihydroxydolichanthin B (4) and ($2{\alpha},3{\alpha}$)-olean-12-en-28-oic acid (11) showed strong anti-melanin deposition activities with IC50 values of 18.4 and $11.2{\mu}M$, respectively, without cytotoxicity2). On the other hand, compounds 1-3, 5, and 7 showed melanogenesis enhancing activities1). To better understand their anti-melanin deposition mechanism, the effects of 4 and 11 on tyrosinase activities were investigated. The assay indicated that compounds 4 and 11 did not inhibit tyrosinase. Furthermore, we also examined the mRNA expression of microphthalmia-associated transcription factor (MITF), tyrosinase (TYR), tyrosinase-related protein-1 (TRP-1), and tyrosinase-related protein-2 (TRP-2). Compounds 4 and 11 down-regulated the expression of Tyr and Mitf mRNAs, respectively. Although the P. serratifolia wood has been used as traditional cosmetics in Myanmar for centuries, there are no scientific evidences to support its effectiveness as cosmetics. Investigation of the anti-melanin deposition activity of the chemical constituents of P. serratifolia thus provided insight into the effectiveness of the P. serratifolia wood as a cosmetic agent.

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