• 한국포장학회지
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• 제22권3호
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• pp.127-134
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• 2016

얇은 박막 형태로 제작된 기존의 바이오필름은 일반 필름과 비교하여 인장강도, 신장율 등의 물성이 감소되는 단점이 있어 실질적인 활용이 어려웠다. 본 연구에서는 바이오필름 초기 신장율 및 인장강도를 비롯한 물리적 성질 개선과 생분해 촉매제를 사용하여 생분해 기간을 단축시킬 수 있고 일반 고분자와 상용성이 뛰어나며 열, 빛, 수분, 효소 등에 의한 복합분해가 이루어지는 바이오필름을 개발하였다. 국가식품클러스터에서 ASTM D 882방법에 따라 생분해 촉매제 종류별로 선별된 생분해 촉매제 3종(알루미늄 이온염, 철 이온염, 니켈 이온염)이 각각 포함된 생분해 마스터배치(M/B)를 이용하여 HDPE와 LLDPE를 혼합해 바이오필름1-3을 제작하였다. 바이오필름1-3의 물성을 비교 평가하기 위하여 샘플링된 바이오필름과 대조구를 UV 노출법과 열처리하였다. 바이오필름과 대조구의 초기 물성은 유사한 수치를 나타냈다. 바이오필름1-3의 UV 노출 및 열처리 시험결과에 따라 판단하면 Al salt와 Fe salt가 포함된 바이오필름1,2의 인장강도 및 신장율의 감소율이 높은 것으로 확인되었다. 하지만 재료 원가와 산업적인 이용 가능성을 고려하였을 때 Fe salt가 포함된 바이오필름2를 선택하였으며 Fe salt 함량별 실험을 진행하였다. 추가적으로 농도별 효과를 알아보기 위하여 철 이온염의 농도를 0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0%의 함량으로 제조한 바이오필름 4-7과 대조구를 비교 평가하였다. 앞의 시험과 동일한 조건의 UV 처리를 하였으며 그 결과 0.5%에서 2.0%으로 철 이온염의 함량이 높아질수록 인장강도와 신장율이 모두 줄어들어 감소율이 높아졌다. 추가적인 바이오필름의 생분해도 측정 시험을 통해 생분해성 평가의 기준물질인 셀룰로오스에 대비하여 평균 생분해도는 39.2% 확인하고 UV처리를 통한 분자량 테스트 결과 대중적으로 사용되는 필름에 비해 분자량 감소가 훨씬 우수한 것으로 나타났다. 바이오필름4-7 모두 활용할 수 있지만 가격경쟁력과 생산성을 고려할 때 바이오필름5가 가장 우수한 것으로 판단되었다. 앞으로 Fe salt가 포함된 바이오필름은 기존의 필름 대비 우수한 물성을 가지고 생분해 촉매제를 통한 분해기간 단축과 같은 여러 특징을 포함하여 국내 포장 산업의 다양한 분야에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.203.2-203.2
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• 2016

미생물이 스스로 생성한 고분자 물질에 싸이며 군집체를 형성한 바이오필름은 고체 표면에 부착되며 우리 생활 속에 다양한 형태로 발견할 수 있다. 바이오필름은 미생물에 적합하지 않은 외부 환경으로부터 미생물 스스로 보호하는 기능을 하며, 형성된 바이오필름은 오랜 기간 동안 생존하여 살균제나 항생제로부터 저항성을 가져 살균과정에서 제거되지 않고 2차오염을 야기할 수 있어 식품 가공 기계 및 수도관, 의료기기 등에 형성되었을 경우 식품 오염, 상처 감염 등의 원인이 된다. 이 때문에 위생과 바이오필름의 상관관계를 인지하고 이를 제어하기 위한 연구가 여러 방법으로 진행되고 있다. 대표적인 방법으로는 천연 향균제 개발, 쿼럼 센싱(Quoroum sensing)과 같이 미생물의 신호전달 체계를 차단하는 물질 개발 및 플라즈마 처리 등이 있다. 본 연구에서는 격자형식의 유전장벽방전(DBD) 형식의 플라즈마 소스를 개발하여 바이오필름의 효과적인 제어 가능성을 확인하고, 제어 방식의 관계를 파악하였다. 플라즈마 처리 대상의 화학적 분석을 위하여 유기물질 등을 사용해 플라즈마 처리수 내 화학물질 분석 시스템을 구축하여 이를 기반으로 플라즈마로 생성된 HNO2, NO2-, H2O2 등의 화학종이 가지는 바이오필름 제어 관계를 살펴보았으며, 화학적 방법인 제어효과와 비교하여 플라즈마의 바이오필름 제어 특성에 대해 살펴보았다. 본 발표에서 플라즈마의 바이오필름 제어효과에 대한 분석에 대해 더 자세한 결과가 발표될 예정이다.

• 생명과학회지
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• 제31권1호
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• pp.100-108
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• 2021

구강에는 700여 종의 미생물이 부유성 세균(planktonic cells)으로 있거나 치아 표면에 부착하여 바이오필름(biofilms)을 형성하고 있으며 구강 바이오필름(oral biofilms)과 관련된 대표적인 구강질환에는 치아우식증과 치주질환이 있다. 구강 세균은 타액의 흐름, 숙주의 항균 단백질, 영양소의 가용성 및 pH 변화, 항생제, 방부제 등의 영향을 받고 있지만 바이오필름이 형성되면 바이오필름은 물리적으로 두꺼운 층을 이루고 있기 때문에 구강 세균은 이와 같은 구강 내부의 환경적 스트레스에 저항할 수 있을 뿐만 아니라 외부 물질의 침투가 어렵고 바이오필름 내 세포간 상호작용을 통해 유전자 변이가 일어나기 때문에 부유성 세균보다 항생제에 대한 저항성이 1,000배 정도 높다. 따라서 구강 세균의 바이오필름 형성을 억제하거나 제거하면 보다 효과적으로 세균 감염에 의한 구강질환을 예방하거나 치료할 수 있을 것이다. 특히 구강 바이오필름은 여러 세균이 모여서 바이오필름을 형성하는 특징을 가지고 있기 때문에 세포간 신호전달체계인 정족수 감지(quorum sensing)는 구강 바이오필름을 제어할 수 있는 목표점이 될 수 있다. 이외에도 구강세균의 알칼리 생성 기질인 아르기닌을 이용하여 구강 미생물의 분포를 건강한 치아와 유사한 환경으로 전환하거나 S. mutans의 glucosyltransferase 분비를 억제하여 비수용성의 글루칸 형성을 억제함으로써 바이오필름 형성을 억제하는 방법도 구강 바이오필름을 제어할 수 있는 목표점이 될 수 있다. 이처럼 구강 내 병원성 세균의 사멸을 유도하기 보다는 구강 세균의 바이오필름 형성을 억제하거나 제거하는 방법은 치아우식증을 비롯한 구강질환을 선택적으로 예방하거나 치료할 수 있는 새로운 전략이 될 것이다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.118.2-118.2
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• 2016

몇몇의 박테리아들은 바이오필름을 형성하여 그들 스스로를 보호한다. 하지만 바이오필름으로 인해 악취와 질병 등의 문제가 많이 발생되고 있기 때문에 바이오필름을 형성하는 박테리아의 성장을 효율적으로 억제하기 위해 은 나노, 구리 나노입자들이 포함된 다양한 나노스케일의 재료들에 대한 연구가 활발히 진행되어오고 있다. 이들 연구의 주된 목표는 체내에서 독성은 나타내지 않으면서 항균성을 증가시키는 것에 있다. 특히, 구형으로 이루어진 나노입자와 높은 종횡비를 가지는 탄소나노튜브와 같이 차원이 다른 나노물질들의 복합체들은 세포독성을 최소화하면서 특정 박테리아에 대한 항균성을 향상시킬지도 모른다. 이번 연구에서는, 산 처리된 탄소나노튜브에 화학적인 방법을 이용하여 구리 이온을 각각 환원시켜 구리 나노-탄소나노튜브 복합체를 합성하였다. 이들 복합체는 transmission electron microscopy, X-ray diffractometry, energy-dispersive X-ray spectroscopy 를 이용하여 특성이 분석되었고 Methylobacterium spp., Sphingomonas spp. 와 E. coli 에 대하여 항균성이 평가되었다. 추가적으로 구리 나노-탄소나노튜브 복합체는 human fibroblast cells 에 대하여 세포독성이 평가되었고 제작된 마이크로칩 안에 형성된 바이오필름의 성장억제효과가 평가되었다. 결과적으로, 구리 나노-탄소나노튜브 복합체에서 바이오필름을 형성하는 Methylobacterium spp. 에 대하여 특이적으로 항균성을 나타냈으며 바이오필름이 형성된 마이크로칩에서 바이오필름을 제거 하는 것이 확인되었다.

• 기계저널
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• 제52권8호
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• pp.32-36
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• 2012

바이오필름은 미생물 즉 세균이 있는 모든 환경에서 관찰할 수 있다. 현재 거의 대부분의 산업에서 바이오필름에 대한 이해와 비용절감 및 기술고도화에 핵심적인 역할을 하는 경우가 점차 늘어나고 있다. 이 글은 바이오멤스(BioMEMS) 기술을 이용한 박테리아 바이오필름 연구들의 동향을 설명하고자 한다.

• 미생물학회지
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• 제49권1호
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• pp.17-23
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• 2013

Candida 바이오필름은 숙주조직이나 인체에 삽입된 의료기구의 표면에 자라는 진균의 군락으로 전통적인 항진균제에 대한 내성을 유발한다. 황련(Coptidis chinensis)의 뿌리는 극동지방에서 의료용 목적으로 널리 사용되어 왔다. 본 연구의 목적은 임상에서 분리한 C. albicans 바이오필름 형성 균주가 형성한 바이오필름에 대한 C. chinensis 수용성 추출물의 효과와 C. albicans 바이오필름 형성을 저해하는 데 기여하는 항진균활성을 평가하는 데 있다. 바이오필름에 대한 효과는 XTT [2,3-Bis-(2-Methoxy-4-Nitro-5-Sulfophenyl)-2H-Tetrazolium-5-Carboxanilide)] 환원분석법을 사용하였으며, 조사된 모든 균주에 대한 대사활성은 $98{\mu}g/ml$의 C. chinensis 수용성 추출물에 의해 현저하게 감소($57.3{\pm}14.7%$)되어 유의성 있는 항바이오필름 활성을 나타내었다. Fluorescein diacetate와 propidium iodide로 이중 염색한 결과 C. chinensis 추출물은 C. albicans의 세포막을 손상시켰다. C. chinensis 수용성 추출물은 살진균 활성을 나타냈고, C. albicans 바이오필름의 폴리스티렌 표면으로의 부착을 억제하였으며 C. albicans를 $G_o/G_1$기에 머무르게 하여 바이오필름이나 출아법에 의한 증식을 억제시켰다. 본 연구의 결과는 C. chinensis 추출물이 목표가 되는 C. albicans에 복합적으로 유해한 효과를 내어 궁극적으로는 C. albicans 바이오필름 형성을 억제함을 나타낸다. 따라서 C. chinensis 추출물은 바이오필름과 관련된 캔디다의 감염을 치료하고 제거하기 위한 천연물 기반항진균제 개발에 대한 높은 가능성을 가진다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.335-335
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• 2011

곰팡이에 의한 감염과 바이오 필름 형성이 우리 인간에게 매우 유해하다는 것은 익히 알려진 바이다. 일례로, 이는 우리가 먹는 음식을 오염시키고 치아를 상하게 하며 수도관을 부식시키고 또 우리 몸속에 집어넣는 의료기기에서 자라 심각한 질병을 유발시키는 등 여러가지 문제를 일으킨다. 곰팡이 감염과 바이오 필름 형성을 막기 위해 항생제 및 화학물질 등을 이용하는 방법들이 있으나 저항성이 증가된 균주의 출현, 환경오염 등의 문제점을 유발시키고 있다. 따라서 좀더 지속적이고 환경친화적인 기술개발이 요구되어지고 있다. 강한 살균력이 있다고 알려져 있는 대기압 플라즈마는 이러한 기술개발에 적용해볼 필요가 있다. 본 연구에서는 상온 대기압 플라즈마를 만들어 내는 여러 타입의 장치를 이용하여 곰팡이 살균과 이스트 바이오필름 형성 저해에 대한 조사를 하였고 플라즈마 처리에 따른 곰팡이 세포들의 세포학적 분자생물학적 영향에 대해 조사해 보았다. 대기압 상온 플라즈마 제트는 대기중에서 방안의 온도로 플라즈마가 생성되며 이를 페트리디쉬위에 접종된 이스트(Saccharomyces cerevisiae) 위 10 mm에서 조사한 결과 2분 이상의 처리를 했을 때 바이오 필름형성을 하지 못함을 보였고 곰팡이(Neurospora crassa)포자에 처리했을 때는 처리시간에 비례하여 발아하는 포자수가 감소하고 포자의 모양도 수축되는 것으로 관찰되었다. 대기압 플라즈마 제트는 대면적이 아닌 국부적 살균으로 살균력은 보이나 그 효율성이 낮아 이를 보완하기위해 DBD 형식의 플라즈마 장치를 만들었으며 이는 페트리디쉬의 모든 면을 동시에 조사할 수 있는 장점이 있다. 다만 제트와는 달리 플라즈마의 생성구간이 넓고 얇아 시료와 2~3 mm 간격을 띄우고 조사하였다. 제트와 마찬가지로 살균의 효과를 보였으며 기존의 단점을 극복하여 동시에 더 많은 면적을 조사 할 수 있게 되었다. 이를 통해 플라즈마의 살균능력을 직접 확인하였고 앞으로 더 많은 실험과 연구를 통해 일련의 과정들에 대한 원인을 규명하고자 한다.

• 대한소아치과학회지
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• 제43권3호
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• pp.306-312
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• 2016

치아우식은 Streptococcus mutans와 S. sobrinus가 주요 원인균이며, 이를 예방하기 위해서 구강 청결제를 사용한다. 그러나 구강청결제의 부작용 및 해로움으로 인하여 소아에게 권장하기에 주위를 요한다. 전기 분해수는 물을 전극을 통해서 전류를 흘려주어 생성되는 용액으로 항균력을 갖는다. 본 연구에서는 전기 분해수를 구강 청결제 대용으로 사용하기 위해서 치아 우식원성 세균 및 바이오 필름에 대한 항균력을 조사하였다. 염화나트륨이 포함된 증류수를 백금전극을 이용하여 전기 분해수를 생성하였다. 전기분해 수소수의 물리화학적 성분을 분석하고 S. mutans 및 S. sobrinus 배양액을 원심분리하여 세균을 얻고 전기 분해수, 알코올 및 불소가 포함된 구강 청결제를 처리하고 살아있는 세균 수를 배양을 통해서 조사하였다. 또한 치아우식균의 바이오 필름을 형성시킨 후, 전기 분해수 및 구강 청결제를 처리하여 바이오 필름 제거능을 크리스탈 바이올렛 염색을 이용하여 분석하고, 바이오 필름 내 살아있는 세균수의 양은 배양을 통하여 분석하였다. 전기분해수는 높은 농도의 자유염소 (free chlorine)을 포함하고 중성 페하를 보였다. 전기 분해수는 유의하게 S. mutans 및 S. sobrinus에 대해서 항균력을 보였으며, 이 세균들의 바이오 필름 제거능 및 바이오 필름 내 세균에 대해서도 항균력을 보였다. 전기 분해수는 부유세균에 대해서 알코올이 포함된 구강청결제보다 약한 항균력을 보였지만, 바이오 필름 세균에 대해서는 더 강한 항균력을 나타냈다. 이러한 결과를 바탕으로 중성 전기 분해수는 치아우식 예방을 위한 기존 구강 청결제의 대체 용액으로 사용이 가능할 것으로 사료된다.

• 대한화장품학회지
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• 제37권4호
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• pp.347-350
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• 2011

바이오필름은 부유 미생물이 피부 표면에 부착되어 형성된 미생물 집락이며 형질적 생화학적 특성에서 부유상태와는 차이가 있다. 바이오필름으로 증식하는 미생물은 부유 상태의 미생물 보다 숙주의 방어나 항생제에 대한 저항성이 훨씬 높기 때문에 바이오필름이 형성되면 감염 상태를 치료하기 위해 더욱 많은 항생제를 사용해야 한다. 따라서 감염된 세균의 내성을 피하면서 치료를 하기 위해서는 단순히 세균을 사멸하는 것이 아니라 표적을 달리하는 새로운 전략이 필요하다. 이번 연구에서는 아토피 등 염증성 피부 질환의 원인균의 S. aureus의 바이오필름을 억제하는 기작에 초점을 맞추어 연구를 진행하였다. 이 연구의 목적은 S. aureus의 바이오필름의 형성을 억제하여 피부질환을 조절할수 있는 후보 물질을 찾는 데에 있다. 슬라이드글라스를 human placental 콜라겐으로 코팅고 시험 물질과 함께 배양하여 억제된 바이오필름의 양을 crystal violet 염색법으로 측정하여 정량적으로 측정하였다. 이 실험에서는 표준균인 S. aureus ATCC 6538 strain이 사용되었다. 실험 결과 편백다당체가 바이오필름의 형성을 강하게 억제하였으며 녹차다당체와 황촉규근은 오히려 바이오필름의 형성을 촉진하였다. 자일리톨은 1 %의 낮은 농도에서는 바이오필름을 촉진하나 그 이상의 높은 농도인 3 %와 5 %에서는 억제하여 농도 의존적인 결과를 보였다.

• 자원환경지질
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• 제42권5호
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• pp.435-444
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• 2009

토양 입자 표면에 형성한 토착 미생물 바이오필름에 의하여 중금속을 흡착하므로써 하부 생태계로 이동하지 않고 원위치에 고정화하는 실험을 수행하였다. 토양으로 충진한 컬럼에 초산염, 유산염, 포도당 등의 탄소원을 10일간 공급함으로써 토양에 바이오필름을 형성하였다. 바이오필름 형성 기간 중, 초산염, 유산염, 포도당을 공급한 컬럼의 유출 수량은 탈이온수를 공급한 컬럼의 유출수량에 비하여 각각 98.5%, 97.3%, 94.7%인 것으로 나타났다. 이러한 유출수량의 감소는 형성된 바이오필름에 의한 토양 공극 폐색에 의한 것으로 판단된다. 바이오필름이 형성된 토양 컬럼에 Cd, Cr(VI), Cu, Pb, Zn 용액을 주입하며 시간에 따라 유출수를 채집, 중금속을 정량하였다. 바이오필름 컬럼을 통과하여 나온 유출수 중 Cd, Cr(VI), Cu, Zn 농도는 탈이온수 컬럼에 비하여 낮았으며, 이는 토양 입자에 비하여 바이오필름에 의한 이들 중금속 흡착 효율이 높기 때문인 것으로 여겨진다. 바이오필름에 의한 중금속 제거 효율은 토착 미생물에 공급한 탄소원의 종류에 따라 다르게 나타났다. 이러한 연구 결과는 중금속으로 오염된 토양 내에 중금속을 원위치 고정화하는 기술 개발에 유용하게 적용될 수 있을 것으로 기대한다.