• 생명과학회지
• /
• 제34권9호
• /
• pp.647-655
• /
• 2024

세륨 산화물 나노입자(CeO₂), 즉 나노세리아의 합성은 지난 10년 동안 다양한 과학 기술 분야에서 상당한 주목을 받아왔다. 특히 이 논문에서는 환경 친화적 합성 방법과 나노세리아의 항균 활성에 대한 집중적으로 다루고자 한다. 우선, 나노세리아 합성에 있어 식물 및 미생물과 같은 생물학적 소재를 사용하는 방식이 환경 친화적 접근으로 주목을 받고 있다. 예를 들어, 식물은 알칼로이드, 플라보노이드, 페놀, 단백질 및 기타 영양 성분을 포함한 파이토케미컬을 풍부하게 함유하고 있다. 한편, 미생물은 생리 활성 대사산물, 색소, 효소, 단백질, 산 및 항생제를 생성한다. 따라서, 이러한 파이토케미컬과 대사산물은 금속염을 나노세리아로 환원시키는 데 기여할 뿐만 아니라, 합성된 나노 입자에 안정성을 높여준다. 또한, 식물과 미생물을 사용한 나노세리아 합성은 단순하면서도 환경 친화적이라는 장점이 있으며, 결과적으로 합성된 나노세리아는 생체 친화적 특성을 지닌다. 나노세리아는 항암, 항염증, 살충제, 효소 저해, 항생물막 및 항균 작용 등 다양한 생물의학적 응용이 보고되었지만, 이 논문에서는 특히 나노세리아의 항균능력에 중점을 두어 설명하고자 한다. 특히, 나노세리아의 항균 활성은 과도한 반응성 산소종(ROS) 생성, 세포막 손상, 세포 메커니즘 억제를 통해 발현된다. 결국, 이 리뷰의 주요 목적은 다양한 미생물 병원체를 치료하고 다른 질병을 극복하는 데 나노세리아가 중요한 치료제로서 지닌 잠재력에 대해 독자들이 더 깊이 이해할 수 있도록 돕는 것이다.

• 대한예방한의학회지
• /
• 제28권2호
• /
• pp.113-130
• /
• 2024

Objectives : This study was conducted to evaluate the cytotoxic protective effects of Jinsimyusaeng-hwan (Modified Ojayeonjong-hwan) against oxidative stress. Methods : 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH), 2,2'-azinobis-(3-ethyl-benzothiazoline-6-sulfonic acid)(ABTS) radical scavenging activity and ferric reducing ability of plasma (FRAP) method were used to estimate the antioxidant activity of Jinsimyusaeng-hwan. C2C12 myoblasts were used to reevaluate the antioxidant effects. And apoptosis analysis, mitochondrial membrane potential analysis, measurement of intracellular reactive oxygen species levels were conducted to investigate antioxidant activity of Jinsimyusaeng-hwan. Results : In comparison of DPPH free radical and ABTS cationic radical scavenging activity, it increased as the concentration of water extracts of Jinsimyusaeng-hwan(WEJ) and 70% ethanol extracts of Jinsimyusaeng-hwan (EEJ) increased. In the results of comparing the total phenol content and reducing power using the FRAP method, extracts with high total phenol content also showed high reducing power. In comparison of the protective effect against H₂O₂-induced oxidative stress in C2C12 myoblasts, WEJ had no significant effect, but the EEJ inhibited H₂O₂-mediated cytotoxicity in a concentration-dependent manner. The cytotoxic protective effect of EEJ against oxidative stress in C2C12 myoblasts was correlated with their inhibitory effects on H₂O₂-induced apoptosis and cell cycle arrest. In H₂O₂-treated C2C12 myoblasts, the apoptosis inhibitory effects of EEJ were associated with suppression of mitochondrial dysfunction and DNA damage. The protective effect of EEJ against H₂O₂-induced oxidative stress in C2C12 myoblasts were directly related to the inhibition of ROS generation. Conclusion : Jinsimyusaeng-hwan extracts have cytotoxic protective effects against oxidative stress, and it was better in 70% ethanol extract than in water extract.

• Biomolecules & Therapeutics
• /
• 제32권5호
• /
• pp.647-657
• /
• 2024

Gefitinib is the well-tolerated first-line treatment of non-small cell lung cancer. As it needs analgesics during oncology treatment, particularly in the context of the coronavirus disease, where patients are more susceptible to contract high fever and sore throat. This has increased the likelihood of taking both gefitinib and antipyretic analgesic acetaminophen (APAP). Given that gefitinib and APAP overdose can predispose patients to liver injury or even acute liver failure, there is a risk of severe hepatotoxicity when these two drugs are used concomitantly. However, little is known regarding their safety at therapeutic doses. This study simulated the administration of gefitinib and APAP at clinically relevant doses in an animal model and confirmed that gefitinib in combination with APAP exhibited additional hepatotoxicity. We found that gefitinib plus APAP significantly exacerbated cell death, whereas each drug by itself had little or minor effect on hepatocyte survival. Mechanistically, combination of gefitinib and APAP induces hepatocyte death via the apoptotic pathway obviously. Reactive oxygen species (ROS) generation and DNA damage accumulation are involved in hepatocyte apoptosis. Gefitinib plus APAP also promotes the expression of Kelch-like ECH-associated protein 1 (Keap1) and downregulated the antioxidant factor, Nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2), by inhibiting p62 expression. Taken together, this study revealed the potential ROS-mediated apoptosis-dependent hepatotoxicity effect of the combination of gefitinib and APAP, in which the p62/Keap1/Nrf2 signaling pathway participates and plays an important regulatory role.

• 한국식품영양과학회지
• /
• 제40권10호
• /
• pp.1353-1360
• /
• 2011

본 연구는 만병초 에탄올추출물의 식중독 유발균에 대한 항균효과 및 항산화 활성을 조사하였다. 추출물의 항균활성은 paper disc 방법으로 조사하였다. 추출물을 10 mg/disc 점적한 후 저해환의 크기를 측정한 결과, 그람양성 3균주 중에서 Bacillus cereus에 대해, 그리고 그람음성 5균주 중에서 Escherichia coli O157:H7에 대한 항균활성이 가장 좋았다. 최소 억제 농도(MIC)는 현재 합성보존료로 이용되고 있는 sorbic acid와 비슷하게 나타났다. 또한, 만병초 추출물이 식중독 유발균의 성장에 미치는 효과를 검정하기 위해 Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Salmonella Typhimurium과 Escherichia coli O157:H7의 배양액에 250, 500, 1,000 및 2,000 mg/L 농도로 첨가하여 생육을 조사한 결과, 배양시간 별로 250 mg/L 농도까지는 대조군과 차이가 없었으나, 1,000 mg/L 이상의 농도에서는 균의 증식이 억제되었다. 만병초 추출물의 항산화 효능을 조사하기 위해 DPPH 라디칼 소거활성, ROS 생성 억제 및 supercoiled DNA strand 절단 억제효과를 측정하였다. Pyrogallol의 억제율을 100%로 기준하였을 때, DPPH 라디칼을 50% 억제시키는데 필요한 만병초 추출물의 농도는 양성대조군인 ${\alpha}$-tocopherol의 약 절반으로 나타났다. 추출물의 농도가 증가할수록 DCF 형광도는 감소하여 ROS 생성이 농도 의존적으로 억제되고 있음을 알 수 있었다. 추출물의 ROS 생성 억제효과는 양성 대조군인 아스코르빈산에 비해 높게 나타났다. 또한, 만병초 추출물은 peroxyl radical 및 hydroxyl radical로 유발된 supercoiled DNA strand 절단을 억제시켰다. 따라서 본 연구결과는 만병초 추출물이 식중독 유발균에 대하여 우수한 항균작용과 항산화능을 나타내어 만병초가 효과적인 천연보존료 및 항산화제로서 이용될 수 있음을 시사하고 있다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제28권4호
• /
• pp.438-446
• /
• 2006

팔당호 경안천 하류 정체수역에서 퇴적물 인 용출 저감을 위한 capping 소재를 개발하고자 실험실 규모의 batch test를 수행하였다. 조사지역 퇴적물 평균 입도는 7.7 ${\phi}$로 매우 세립하고, 유기탄소 함량은 2.4%로 매우 높게 나타났다. 최적의 capping 소재 선정을 위한 인 용출 실험을 위해 150 L 반응기 5개에 모래층, powder-gypsum($CaSO_4{\cdot}2H_2O$), granule-gypsum, 복합층(gypsum+sand)로 capping을 한 경우와 control을 45일간 비교 평가하였다. 모래로 capping할 경우, 퇴적물로부터 용출되는 인을 약 50% 차단 가능한 것으로 나타났다. 그러나 모래층 1 cm로는 $CH_4$ gas 발생으로 인한 퇴적물의 재부유와 유기물 분해에 의한 수층 용존산소 감소(3 mg/L 이하)를 초래하는 것으로 나타났다. 따라서 모래로 capping을 할 경우에는 모래층이 더 높아져야 할 것으로 판단된다. powder-Gypsum과 granule-Gypsum은 80% 이상의 인 용출 저감 효과를 보였으나 수층 ${SO_4}^{2-}$ 농도가 증가되어 상수원보호구역에 적용하기 어려운 것으로 나타났다. 따라서 ${SO_4}^{2-}$의 용해도를 감소시키기 위해 Fe-Gypsum, $SiO_2$-gypsum 소재를 개발하였다. powder-Gypsum은 물과 결합시 경화되어 퇴적물 층위에 공극이 전혀 없는 차단막을 만들기 때문에 gypsum 층에 crack이 생길 경우, $CH_4$ gas 발생으로 인한 인 용출이 한꺼번에 일어날 수 있다. 복합층(granule-Gypsum+sand(1 cm))으로 capping을 할 경우, 인 용출 차단 효과가 높을 뿐만 아니라, ${SO_4}^{2-}$ 농도 역시 powder-Gypsum, granule-Gypsum 보다 수층으로 용출이 적어 상수원보호구역에 적합한 것으로 나타났다. Gypsum으로 capping을 할 경우, 빠른 초기속성작용(early diagenesis)과 ${SO_4}^{2-}$ 농도가 퇴적물에 충분히 공급되어 SRB(sulfate reducing bacteria)의 활성이 높아져 methanogensis의 진행을 저하시킬 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국식품영양과학회지
• /
• 제44권3호
• /
• pp.347-355
• /
• 2015

신경계 질환은 산화적 스트레스에 의한 신경세포 손상에 의해 발생하는 것이 하나의 기전으로 알려져 있다. 본 연구는 $H_2O_2$에 의해 유도된 산화적 스트레스에 대항하여 곤드레(Cirsium setidens, CS), 누룩치(Pleurospermum kamtschaticumin, PK) 그리고 산마늘(Allium victorials, AV)의 뇌신경 보호 효과 및 그 기전에 대한 것이다. CS와 AV 처리는 대조군과 비교하여 $400{\mu}g/mL$까지 인간의 신경세포주인 SK-N-SH 세포에 대해 세포독성이 없었다. 산화적 유도자인 $H_2O_2$를 SK-N-SH 세포에 처리하였을 때 세포사멸 및 활성산소종(ROS) 생산이 현저하게 증가하였으나 CS 또는 AV 처리에 의해 산화적 스트레스에 의해 증가된 세포사멸과 ROS 생산이 현저하게 감소하였다. 실험한 산채 중에 CS와 PK가 AV보다 더 강한 DPPH 라디칼 소거 작용이 있었으나 PK는 대조군과 비교하여 SK-N-SH 세포를 사멸시키는 강한 세포독성을 가지고 있었다. CS는 AV보다 산화적 스트레스에 대항하여 세포사멸 및 ROS 생성에 더 높은 저해적 영향력을 보여주었다. 따라서 계속되는 실험에는 CS를 사용하였다. CS의 순차적 용매 분획물들인 헥산, 클로로포름, 에틸아세테이트, 부탄올 및 물 분획물들(CS-HE, CS-CH, CS-EA, CS-BU, CS-AQ)은 산화적 스트레스에 대항하여 SK-N-SH 세포사멸 및 세포내 ROS 생성을 억제하였다. CS-EA는 5개의 분획물들 중 가장 강한 DPPH 라디칼 소거작용 및 세포내 ROS 소거 활성을 가지고 있었고, 가장 강한 뇌신경세포 보호 효과를 가지고 있었다. CS-EA는 산화적 스트레스에 의해 증가된 세포자멸사(apoptosis)의 신호전달 경로에 관여하는 p38의 인산화를 저해함으로써 활성화되는 것을 약화시켰다. 이 결과들은 CS-EA가 뇌신경세포에서 항산화 효과 및 p38 인산화 억제에 의한 뇌신경 보호 효과를 나타낼 것이라 제안하였다.

• 생명과학회지
• /
• 제21권8호
• /
• pp.1163-1167
• /
• 2011

과다한 음주는 알츠하이머 및 파킨슨 질병과 같은 각종 만성 퇴행성 뇌질환의 대표적인 원인 중 하나로 알려져 있다. 체내에 유입된 에탄올은 알코올 탈수소효소(alcohol dehydrogenase, ADH)에 의해 아세트알데히드로 대사된 후 다시 알데히드탈수소효소 2(aldehyde dehydrogenase 2, ALDH2)에 의해 아세트산으로 대사되어 배출된다. 에탄올의 대사과정 중에는 다량의 free radical이 생성되어 체내에서 산화적 스트레스를 유발하는 것으로 알려져 있고, 아세트알데히드는 활성산소를 생산하는 독성물질로 잘 알려져 있다. 본 연구에서는 8주간 에탄올에 노출된 Aldh2 knockout 마우스를 사용하여 ALDH2 효소 활성이 뇌 조직과 소변의 지질과산화에 미치는 영향에 대하여 살펴보았으며, 지질과산화 정도를 측정하기 위해 HPLC를 통한 TBARS 정도를 측정하였다. 연구결과, 마우스에서 만성 에탄올 섭취는 뇌 조직 TBARS 생성에 영향을 주지 않는 것으로 나타났으나, 소변 TBARS는 Aldh2 (-/-) 마우스에서 에탄올을 투여함에 따라 유의한 증가를 보였다(p<0.05). 본 연구 결과로부터 8주간 에탄올을 경구 투여한 마우스에서 ALDH2의 활성은 체내의 전반적인 활성산소 생성에는 중요하게 관여하는 것으로 보이지만 뇌조직에서의 활성산소 생성에는 영향을 주지 않는 것으로 보이며, 이는 에탄올 노출과 이에 따른 활성산소가 다양한 만성 뇌질환을 유발한다는 기존의 가설에서 ALDH2의 활성이 중요하게 관여하지 않을 가능성을 시사한다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제38권4호
• /
• pp.461-466
• /
• 2010

본 연구는 미생물연료전지를 이용하여 액비를 처리하고 동시에 유용한 전기에너지 발생이 가능한지를 실험한 것이다. 탄소섬유전극(graphite felt)와 스테인레스 스틸망을 다른 비율로 충진한 single-chamber 미생물연료전지를 이용하였으며 탄소섬유전극보다 스테인레스망을 더 많이 충진한 미생물연료전지를 대조구(CMFC)로 하여 탄소섬유전극이 더 많이 충진된 미생물연료전지(SMFC)와 서로 비교하였다. 농화 배양이 끝난 후, SMFC로부터 발생되는 전류는 $3.167{\pm}80\;mg/L$ 의 액비를 공급할 때 18 mA가 안정적으로 발생되었다. 이때 최대 전력밀도와 전류밀도는 각각 $680\;mW/m^3$와 $3,770\;mA/m^3$이었으며, CMFC의 전력밀도와 전류밀도보다는 높았다. 화학적산소요구량(COD)는 SMFC와 CMFC에서 $3.718{\pm}80\;mg/L$에서 $865{\pm}21$과 $930{\pm}14\;mg/L$로 감소하여 각각 72.7%와 70.6%가 감소되었다. SMFC와 CMFC로부터 부유물질(SS)은 99% 이상이 감소되는 것을 확인하였다. 또한 SMFC의 암모니아성질소, 질산성질소, 그리고 인산염인과 같은 영향물질 농도의 변화도 각각 65.4%, 57.5%, 그리고 73.7%이 감소되었으며 CMFC의 경우도 거의 유사한 제거율을 보였다. 이들 결과로부터 저가 재료가 충진한 미생물 연료전지를 이용함으로써 경제적 효과를 기대할 수 있음은 물론 가축분뇨로부터 적지만 전기 에너지가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.

• 환경생물
• /
• 제27권1호
• /
• pp.66-72
• /
• 2009

당뇨망막병증은 서구에서 성인들의 실명을 일으키는 원인이다. 당뇨병이 있을 때 고혈당증은 여러 세포 형태에서 세포자연사를 유도하지만 그 기작은 명확하게 밝혀지지 않았다. 본 연구의 목적은 인간망막 내피세포에서 고혈당 포도당이 세포자연사에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 망막 내피세포는 5, 25, 50 mM 포도당이 포함된 IMDM배지에서 37$^{\circ}C$, 5% CO$_2$조정된 항온기에서 24, 36, 48시간 동안 배양하였다. 여러 농도의 포도당을 처리한 인간망막 내피세포 형태의 특징은 위상차현미경으로 관찰하였고, 세포의 생존은 MTT assay를 통해 산정하였다. 고농도 포도당에서 활성산소종인 세포 내의 H$_2$O$_2$는 FOX II assay와 caspase-3 assay에 의한 세포자연사를 통해 측정하였다. 고농도의 포도당을 처리한 세포에서의 DNA분절화는 아가펄스 겔 전기영동을 통해 관찰하였다. 25, 50mM 포도당을 포함한 배양액에 48시간 동안 배양한 세포는 형태가 변하고. 세포자연사에 의해 유도된 DNA 분절화를 관찰 할 수 있었다. 25, 50 mM의 포도당에서 배양한 세포와 5 mM 포도당에서 24, 36, 48 시간 배양한 세포와 비교했을 때 25, 50 mM에서 죽은 세포의 수가 더 많았다. 또한 과산화수소의 양과 caspase-3의 활성은 고농도 포도당을 처리한 세포에서 증가하였다. 결론적으로 고농도 포도당이 배양된 인간망막 내피세포에서 세포자연사를 유도하는 것을 증명하였고, 고혈당증의 유도로 caspase 활성에 의존적인 세포자연사는 증가하였다. 고농도의 포도당이 처리된 세포에서 활성산소종 유발과 caspase-3 활성간의 관계는 아직 조사되지않았다.

• 대한지하수환경학회지
• /
• 제7권3호
• /
• pp.103-115
• /
• 2000

갈색 침전물의 생성은 우리나라 지하수의 개발 및 공급에 있어 흔히 발생하는 문제 중의 하나인데, 이에 따라 색도, 맛, 탁도 및 용존 철 함량 등의 항목에 있어 먹는 물 수질 기준을 초과하게 되고, 물 공급 시스템에 스케일링의 문제를 야기하게 된다. 경기도 파주 지역 지하수의 경우에도 양수 후 몇 시간 내에 갈색 침전물이 형성되어 수질을 악화시키고 있다. 본 연구에서는 지하수의 탁도를 유발하는 원인과 지화학적 반응 경로를 이해하고자, 평형열역학 및 반응속도론적 접근을 통하여 갈색 침전물의 형성과정을 파악하였다. 본 연구결과는 침전물의 형성을 최소화하기 위한 적정 양수 기법은 물론 수질 향상을 위한 최적 수처리 기법을 설계하는데 있어 중요한 자료로 활용될 것이다. 파주 지역의 암반 지하수는 물/암석(편마암)반응에 의해 Ca-$HCO_3$형의 수질 특성을 보인다. SEM-EDS 및 XRD 분석 결과, 갈색 침전물은 비정질의 함철 산화물 또는 수산화물로 해석된다. 다양한 공극 크기(6, 4, 1, 0.45, 0.2 $\mu\textrm{m}$)를 갖는 여과지를 이용한 다단계 여과 결과, 이들 침전물은 크기에 있어 대부분 1 내지 0.45$\mu\textrm{m}$의 입도를 갖는 콜로이드 형태이지만, 질량 분포로 볼 때는 1 내지 6$\mu\textrm{m}$범위가 우세함(총 질량의 약 81%)을 알 수 있다. 다량의 용존 철(II)은 지하수 유동 중에 철 함량이 높은(최대 3wt.%) 단층 파쇄암 내의 녹니석(clinochore)의 용해로부터 기원하는 것으로 판단된다. PHREEQC 프로그램을 이용한 포화지수 계산 및 pH-Eh 관계도에 대한 검토 결과, 침전물은 함철 수산화물임이 확인되며, 환원 조건에 있던 심부 지하수가 양수에 의해 산소에 노출되면서 화학성 변화(특히, 산화)에 의하여 침전함을 알 수 있다. 양수 이후의 시간 경과와 더불어 양수된 지하수의 pH, DO, 알칼리도는 점차 감소하며. 탁도는 증가하다가 일정 시간 경과 후 감소하는 경향을 보인다. 양수 이후의 경과 시간에 따른 용존 철(II)의 농도 감소율(즉, 반응 속도)은 Fe(II)=10.l exp(-0.0009t)로 표현된다. 따라서 갈색 침전물의 생성 반응은 양수 및 양수 후 저장 과정 중에 산소의 유입에 따른 산화 반응에 기인하며, 그 반응은 시간, 산소분압 및 pH에 의존함을 알 수 있다. 탁도를 제거하여 음용 가능한 수질을 확보하기 위해서는, 충분한 시간 동안 충분한 크기를 갖는 탱크 내에서의 다단계 저장 및 폭기를 거친 이후에 응집된 침전물에 대한 여과가 제안된다. 이때, 비용 절감 차원에서 상이한 입도 조건에서의 다단계 여과가 효과적일 것으로 생각된다. 한편, 개발 관정 내에서의 스케일링을 최소화하기 위해서는 심부 지하수로 산소가 풍부한 천층 지하수가 유입되는 과정을 최소화할 필요가 있다. 이를 위해서는 적정 채수량 범위 내에서의 지속적인 양수가 효과적일 것이다. 아울러, 산소가 풍부한 천층 지하수의 채수를 위한 별도의 관정 설치도 고려할 수 있을 것이다.