• 제목/요약/키워드: chemical fixation

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Carbon Dioxide Mitigation by Microalgal Photosynthesis

  • Lee Jeong, Mi-Jeong;Gillis, James M.;Hwang, Jiann-Yang
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제24권12호
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    • pp.1763-1766
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    • 2003
  • Algal growth studies of Chlorella strains were conducted in a batch mode with bench type experiments. Carbon dioxide fixation rates of the following green microalgae were determined: Chlorella sp. H84, Chlorella sp. A2, Chlorella sorokiniana UTEX 1230, Chlorella vulgaris, and Chlorella pyrenoidosa. C. vulgaris, among other strains of microalgae, showed the highest growth rate (1.17 optical density/5 days). Cultivating conditions for C. vulgaris that produced the highest growth rate were at concentrations of 243 ${\mu}g\;CO_2$/mL, 10 mM ammonia, and 1 mM phosphate, with an initial pH range of 7-8.

양극산화 티타늄 표면에 서로 다른 RGD 펩타이드 코팅 방법이 인간간엽줄기세포 반응에 미치는 영향 (Effect of RGD peptide coating of implant titanium surface on human mesenchymal stem cell response)

  • 김민수;정창모;전영찬;류재준;허중보;윤미정
    • 대한치과보철학회지
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    • 제49권3호
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    • pp.245-253
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    • 2011
  • 연구 목적: 양극 산화 티타늄 임플란트의 표면에RGD펩타이드를 화학적 고정 및 물리적 흡착 방법을 통해 코팅하고, 이러한 코팅방법에 따른 표면 변화와 펩타이드의 코팅여부, 인간간엽줄기세포 배양시의 부착, 증식, 분화를 비교하여, 펩타이드를 임플란트 표면에 코팅시키는 방법과 세포의 반응 간의 관계를 분석하고자 하였다. 연구 재료 및 방법: 직경 12.0 mm, 두께 3.0 mm의 양극 산화 티타늄 디스크 상에, 대조군은 아무런 코팅을 시행하지 않았으며, 실험군은 표면에 형광 물질이 고정되어 있는 RGD펩타이드를 화학적 고정 방법과 물리적 흡착 방법으로 코팅시켰다. 펩타이드 코팅 이후의 표면 변화를 살펴보기 위해 주사전자현미경관찰, 형광현미경 관찰, X-ray Photoelectron Spectrometry (XPS) 분석을 시행하였다. 세포 부착 정도와 형태의 변화 및 증식 정도를 평가하였다. 분화의 정도를 살펴보기 위해, 정량중합효소연쇄반응, alkaline phosphatase activity assay, alizarin red assay를 이용하여 각각 분석하였다. 통계 분석은 SPSS (ver. 17.0, SPSS, IL, USA)프로그램을 이용하여 Kruskal-Wallis test로 유의성을 검증하였고, 사후 검정은 Bonferroni test를 시행하였다(P=.05). 결과: 형광 현미경, XPS 분석 결과, 두 가지 코팅 방법에서 모두 펩타이드의 코팅이 확인되었으며, 물리적 흡착 방법이 화학적 고정 방법보다 더 많은 양의 펩타이드를 코팅시킬 수 있었다. 코팅 방법의 차이에 따른 세포의 초기 부착 정도와 형태 변화, 증식의 정도에는 유의할만한 차이가 나타나지 않았다(P>.05). 세포의 분화 정도는 물리적 흡착 실험군에서 대조군과 화학적 흡착 실험군에서보다 collagen type I과 osteocalcin, osteopontin의 양이 증가되었으며, ALP activity가 유의하게 증가되었다(P<.05). 결론: RGD-펩타이드를 양극 산화 임플란트에 코팅함으로써 인간간엽줄기세포의 반응에 영향을 주어 임플란트의 골유착을 증진시킬 수 있는 가능성을 확인하였으며, 특히 많은 양의 펩타이드를 코팅할 수 있는 물리적 흡착 방법이 화학적 고정 방법보다 인간간엽줄기세포 반응에 더 효과적임을 알 수 있었다.

Azotobacter vinelandii에서의 생물학적 질소고정 작용 메카니즘 (Mechanism of Biological Nitrogen Fixation in Azotobacter vinelandii)

  • 김용웅;한재홍
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제48권3호
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    • pp.189-200
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    • 2005
  • 생물학적 질소고정과정의 연구는 학문적으로나 산업적으로 매우 중요한 과정이다. 본 총설에서는 공업적 질소고정과 비교되는 생물학적 질소고정의 특징을 간단히 살펴보고, Azotobacter vinelandii에서 연구되고 있는 생물학적 질소고정효소의 특징을 다룬다. 생물학적 질소고정과정은 다양한 생명체에서 일어나며, 최근에는 미생물인 A. vinelandii에 그 작용 메커니즘에 관한 연구가 집중되어 있다. 공기중의 질소를 암모니아로 변환시키는 질소고정은 화학적으로 환원 반응에 해당하므로 전자의 공급이 필요하다. 생물학적 질소고정을 담당하는 질소고정효소는 촉매반응을 위해 생물학적인 환원력을 사용하여 전자를 공급받아, Fe 단백질의 $Fe_4S_4$ cluster와 MoFe 단백질의 P-cluster를 거쳐 질소 환원 반응이 일어나는 FeMo-cofactor로 전달한다. 이러한 전자전달의 과정과 수소이온의 전달 과정은 질소고정효소의 반응 메커니즘 이해에 매우 중요한 과정이며, FeMo-cofactor와 질소분자의 상호작용은 생물학적 질소고정 메커니즘의 중심에 있다. 질소고정 작용 메커니즘의 연구에는 X-선 단백질 결정학, EPR과 $M{\ddot{u}}ssbauer$ 등의 다양한 분광학적 방법과, 효소의 기질과 저해제의 상호작용을 연구하고 mutant와 비교하는 생화학적 접근방법, 그리고 FeMo-cofactor의 모델 화합물을 합성하여 연구하는 화학적 방법 등이 적용되었다. 이들 분야의 최근 연구결과를 소개하며, 마지막으로, 다양한 연구 결과에 바탕하여 새로운 질소고정효소의 작용 기작이 제안하였다.

Xenograft Failure of Pulmonary Valved Conduit Cross-linked with Glutaraldehyde or Not Cross-linked in a Pig to Goat Implantation Model

  • Kim, Dong Jin;Kim, Yong Jin;Kim, Woong-Han;Kim, Soo-Hwan
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제45권5호
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    • pp.287-294
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    • 2012
  • Background: Biologic valved grafts are important in cardiac surgery, and although several types of graft are currently available, most commercial xenografts tend to cause early disfiguration due to intimal proliferation and calcification. We studied the graft failure patterns on non-fixed and glutaraldehyde-fixed pulmonary xenograft in vivo animal experiment. Materials and Methods: Pulmonary valved conduits were obtained from the right ventricular outflow tract of eleven miniature pigs. The grafts were subjected to 2 different preservation methods; with or without glutaraldehyde fixation: glutaraldehyde fixation (n=7) and non-glutaraldehyde fixation (n=4). The processed explanted pulmonary valved grafts of miniature pig were then transplanted into eleven goats. Calcium quantization was achieved in all of the explanted xenograft, hemodynamic, histopathologic and radiologic evaluations were performed in the graft which the transplantation period was over 300 days (n=7). Results: Grafts treated with glutaraldehyde fixation had more calcification and conduit obstruction in mid-term period. Calcium deposition also appeared much higher in the glutaraldehyde treated graft compared to the non-glutaraldehyde treated graft (p<0.05). Conclusion: The present study suggests that xenografts prepared using glutaraldehyde fixation alone appeared to have severe calcification compared to the findings of non-glutaraldehyde treated xenografts and to be managed with proper anticalcification treatment and novel preservation methods. This experiment gives the useful basic chemical, histologic data of xenograft failure model with calcification for further animal study.

CO2로부터 5원환 탄산염의 화학적 고정화 반응을 위한 Metal-Organic Frameworks의 촉매적 응용 (Catalytic Application of Metal-Organic Frameworks for Chemical Fixation of CO2 into Cyclic Carbonate)

  • 지훈;카나가라지 나빈;김동우;조득희
    • 공업화학
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    • 제31권3호
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    • pp.258-266
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    • 2020
  • CO2로부터 5원환 탄산염의 합성은 지구 온난화를 문제를 해결하고 정밀한 화학 물질을 생산하는 유망한 방법 중 하나이다. 본 총설에서는 CO2와 에폭시 화합물로부터 5원환 탄산염 합성을 위한 다공성 결정 물질인 metal-organic framework (MOF)의 촉매로써 적용 가능성에 대해 검토하였다. CO2와 에폭시 화합물의 부가 반응에 대하여 MOF의 구조적 기능과 그에 따른 불균일계 촉매로써의 활성을 조사하였다. 그 결과, 5원환 탄산염 합성에서 MOF 촉매의 산점(acidic site)과 친핵체(nucleophile)의 상승효과(synergistic effect)에 의하여 반응성이 높아지는 것을 확인하였다. 또한 CO2의 부가반응에서 설계된 MOF의 구조에 대한 영향과 반응메커니즘을 조사하여 제시하였다.

풋거름 보리-헤어리베치 혼파 작부체계에서 몰리브덴 시용이 질소 고정, 이동 및 수량에 미치는 영향 (Application of Molybdenum Enhances Nitrogen Fixation and Transfer, and Biomass Production under a Hairy Vetch/Barley Mixture Cropping System)

  • 김태영;김송엽;윤영은;김장환;이용복
    • 한국환경농학회지
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    • 제38권4호
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    • pp.291-295
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    • 2019
  • 본 연구는 풋거름보리와 헤어리베치 혼파 작부체계에서 Mo 시용이 풋거름 작물의 수량, 헤어리베치의 공중질소 고정율 및 헤어리베치에서 풋거름보리로 질소 이동율에 대한 정량적 평가를 실시하였다. Mo 2.0 kg/ha 시용에서 풋거름 작물의 최대수량을 나타내었다. 그리고 풋거름 작물의 최대수량을 나타낸 Mo 2.0 kg/ha 처리에서 헤어리베치의 공중질소 고정율은 81.7% 이었으며, 이때 헤어리베치에서 풋거름 보리로 이동된 질소는 풋거름 보리 질소함량의 53.9% 이었다. 따라서, Mo 2.0 kg/ha 처리가 풋거름 보리-헤어리베치 혼파 작부체계에서 가장 적절한 수준으로 나타났다. 본 연구는 국내에서 보고되지 않았던 헤어리베치로부터 보리로의 질소 이동을 정량화하였다는 점에서 의미가 있는 것으로 판단된다.

촉매를 이용한 이산화탄소 고정화 및 고리형 카보네이트 합성반응에 대한 계산화학적 해석 (Computational Chemistry Study of CO2 Fixation and Cyclic Carbonate Synthesis Using Various Catalysts)

  • 안혜영;김민경;정희철;엄기헌;원용선
    • 청정기술
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    • 제22권1호
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    • pp.35-44
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    • 2016
  • 본 연구에서는 이론화학 또는 분자모델링이라 불리는 계산화학을 기존에 연구된 촉매반응 실험결과를 해석하는 데 접목시켜 보았다. 온실효과의 주범인 이산화탄소를 에폭사이드와 반응을 통해 고정화하고 카보네이트를 생성하는 반응을 선택하였는데 이 반응은 활성화 에너지(55~59 kcal/mol)가 높아 촉매의 사용이 불가피하다. 많은 기존 연구들 중에 ZIF-90/ionic liquid immobilized ZIF-90 (IL-ZIF-90), polystyrene-supported quaternized ammonium salt, KI/KI-glycine, dimethylethanolamine (DMEA)를 촉매로 사용한 경우에 대해 반응의 각 단계를 계산하여 반응의 경로를 예측하고 단계별로 구한 에너지를 바탕으로 에너지도를 구성함으로써 실험결과를 열역학적으로 해석하였다. ZIF-90/IL-ZIF-90과 KI/KI-glycine의 경우는 실험적으로 후자들이 상대적으로 높은 수율을 얻었는데 계산 결과 활성화에너지가 낮아진 이유가 아니라 전자들의 경우 반응 중간체가 높은 에너지를 가져 반응물로 되돌아가는 역반응에 의해 정반응의 진행이 방해를 받은 것으로 밝혀졌다. DMEA를 촉매로 사용하였을 경우는 활성화 에너지를 ~42 kcal/mol로 낮춰줌으로써 금속이나 할로겐염 없이도 촉매의 활성이 잘 일어남을 증명하였다. 폴리스티렌(polystyrene)으로 지지된 quaternized 암모늄염 촉매의 경우 클러스터 가정을 사용하여 계산을 진행하였으며 암모늄염의 -NH기와 에폭사이드의 O 원자 사이의 상호작용의 가능성을 확인할 수 있는 반응경로를 제시하였다.

광합성 녹색 미세조류 Haematococcus pluvialis를 이용한 이산화탄소 고정화 및 항산화성 카로티노이드 생산 (Biological Co2 Fixation to Antioxidant Carotenoids by Photosynthesis Using the Green Microalga Haematococcus pluvialis)

  • 강창덕;박태현;심상준
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제44권1호
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    • pp.46-51
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    • 2006
  • 광합성 미생물을 이용하여 $CO_2$를 항산화성 카로티노이드를 다량 함유하고 있는 바이오매스로 전환하는 새로운 방법의 생물학적 $CO_2$ 저감 기술이 제시되었다. 본 연구에서 담수 녹색 미세 조류인 Haematococcus pluvialis가 광합성 미생물로 사용되었으며, 이 균주는 녹색의 성장 세포에서 적색의 포낭 세포로 전환될 때 2차 카로티노이드인 astaxanthin을 세포 내에 다량 축적하는 것으로 알려졌다. 균주의 이러한 특성을 이용하여 $CO_2$가 연속적으로 공급되는 광 반응기에서 자가 영양 배양 방식으로 $CO_2$ 고정화 및 그것을 통한 astaxanthin 생산 연구가 수행되었다. 녹색 성장 세포의 성장은 5% $CO_2$ 공급 환경 및 기본 NIES-C 배지에서 최대로 이루어졌다. 적색 포낭 세포로 효과적인 전환을 위해 5% $CO_2$ 주입과 강한 빛 조사로 이루어진 자가 영양 유도법을 적용하였으며, 이 공정을 통해 $9.6mg/L{\cdot}day$의 astaxanthin 생산성을 획득하였다. 이때 astaxanthin으로 전환되는 $CO_2$의 균주 내 고정화 속도는 $27.8mg/L{\cdot}day$로 나타났다. 본 연구를 통해 제시된 H. pluvialis를 이용한 자가 영양 배양, 유도 공정은 $CO_2$ 고정화뿐만 아니라 고부가 생리 물질 생산기능을 겸비하여 새로운 $CO_2$ 저감기술로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

광산산성폐수에 함유된 중금속 처리를 위한 Chemical Fixation과 Bentonite의 흡착 (Chemical Fixation and Sorption of Bentonite for the Removal of Heavy Metals in Acid Mine Drainage (AMD))

  • 장암;김인수
    • 한국토양환경학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.33-43
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    • 2000
  • 적절한 조치 없이 방치되어온 폐광재가 폐광산 근교 및 멀리 떨어진 지역의 유휴지 혹은 농경지까지 다양한 경로를 통해 영향을 주고 있다. 중금속은 일반적인 방법으로 더 이상 분해되지 않는 원소 상태로 존재하고, 단순 매립할 경우 처분후에도 계속적인 용출과정이 일어날 수 있으므로 물리 화학적으로 보다 안정된 상태로 고정화시켜야 한다. 본 연구에서 화학적 고정화 첨가제로 사용된 CaO, $Na_2$Sㆍ$5H_2$O, $CaCO_3$순으로 각 중금속에 대해 높은 고정화 Capacity (q)와 효율 (k)을 나타냈으며 bentonite가 다른 토양보다 물리 화학적 특성과 고정화능이 우수하여 이들이 ADM를 고정화하는 좋은 첨가제라고 사료된다. bentonite 50g에 흡착된 각 중금속에 대하여 Freundlich 등온식을 적용해서 Freundlich등온식의 상수인 n과 k값을 나타내었다.

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