• Title/Summary/Keyword: 생체고분자물질

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Investigation of the effect of water chemistry on biologically mediated flocculation in the aquatic environment (수질화학 조성이 수자원환경에서의 미세 부유입자 응집 거동에 미치는 영향 연구)

  • Choi, Jeong Wooa;Lee, Byung Joon
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.50 no.11
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    • pp.715-723
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    • 2017
  • Extracellular Polymeric Substances (EPS) in the water environment assemble fine, colloidal particles, such as clays, microorganisms and biomass, in large flocs, which are eventually subject to sedimentation and deposition and determine water/sediment quality and quantity. This study hence aimed to investigate the way that water and colloidal chemistry affects EPS-mediated flocculation of colloidal particles, using a jar-test experiment. Especially, ionic strength, divalent cation and humic substances concentrations were selected as experimental variables in the jar-test experiments, to elucidate their effects on EPS-mediated flocculation. A higher ionic strength increased flocculation capability, reducing electrostatic repulsion between EPS-attached colloidal particles and enhancing particle aggregation. 0.1 M NaCl ionic strength had higher flocculation capability, with 3 times larger floc size and 2.5 times lower suspended solid concentration, than 0.001 M NaCl. Divalent cations, such as $Ca^{2+}$, built divalent cationic bridges between colloidal particles and EPS (i.e., $colloid-Ca^{2+}-EPS$ or $EPS-Ca^{2+}-EPS$) and hence made colloidal particles to build into large, settelable flocs. A small $Ca^{2+}$ concentration enhanced flocculation capability, reducing suspended solid concentration 20 times lower than the initial dosed concentration. However, humic substances, adsorbed on colloidal particles, reduced flocculation, because they blocked EPS adsorption on colloidal particles and increased negative charges and electrostatic repulsion of colloidal particles. Suspended solid concentration in the tests with humic substances remained as high as the initial dosed concentration, indicating stabilization rather than flocculation. Findings about EPS-mediated flocculation in this research will be used for better understanding the fate and transport of colloidal particles in the water environment and for developing the best management practices for water/sediment quality.

메조다공성 생체세라믹 소재

  • Yun, Hui-Suk;Song, In-Hyeok;Park, Yeong-Jo
    • 기계와재료
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    • v.22 no.4
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    • pp.36-48
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    • 2010
  • 고분자의 자기조립화 구조를 주형 (template)으로 이용하여 합성되는 메조다공성 물질은 고분자 주형 제거 후 나노크기의 규칙 기공구조가 이루어내는 거대한 비표면적을 제공한다. 이 거대 비표면적을 이루는 나노기공은 광학, 에너지, 환경 및 생체 등 여러 가지 소재분야에서 높은 활용가능성을 가진다. 종래의 연구는 메조다공성 물질의 다양한 응용가능성을 제안하기 위한 재료합성 및 설계에 초점이 맞추어져 있었으나 최근에는 기능부여를 통한 실질적 활용법 제안으로 그 패러다임이 전환되고 있다. 특히, 메조다공성 물질의 에너지 저장 및 발현소재로서의 가능성과 생체활성물질 전달 및 생체골 형성능이 확인되면서 에너지와 바이오 분야에서 특히 높은 관심이 주목되고 있다. 본고에서는 이 중 생체소재로서의 메조다공성 물질 설계 및 응용과 관련된 연구 현황을 정리하였다.

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Separation of Colloidal Particles By Flow Field-Flow Fractionation Using Hollow Fibers For Ultrafiltration

  • 이향수;신세종;이원주;민병렬
    • Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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    • 1997.04b
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    • pp.59-61
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    • 1997
  • 최근 신소재에 관한 연구는 첨단기술 발전에 주요한 역할을 하고 있음은 주지의 사실이며, 특히 다목적, 다기능 고분자는 여러 분야에 활용되므로 이에 관한 집중적인 연구가 활발히 진행되고 있다. 고분자는 보통 화합물과는 달리 여러 분자량의 중합체가 분포되어 있으므로 물리-화학적 특성을 알아내기가 힘들뿐만 아니라, 이러한 고분자 물질의 분자량, 분자량 분포 등의 정보가 폭 넓게 파악되어야만 그 물질의 정확한 활용과 소재 개발이 가능하다. 특히 protein 등과 같은 생체 고분자들은 유전, 특정 반응에 작용하는 효소, 호르몬 등 수많은 연구가 진행 중에 있으나 그 분리.정제 과정은 상당히 어려우며, 경우에 따라서는 분리. 정제 과정에서 활성을 잃은 경우도 있다. 따라서 이러한 고분자들의 물성을 확인하는 과정이 최우선적으로 필요하다.

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The effects of β-TCP content on the preparation of biodegradable PLLA/β-TCP composites (생분해성 PLLA/β-TCP composite 제조시 β-TCP 첨가량에 따른 효과)

  • Jeong, mi-ae;Kim, dong-ae
    • Proceedings of the Korea Contents Association Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.475-476
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    • 2017
  • 손상된 조직이나 부위를 원상태로 회복하기 위한 대제 물질인 생체재료 개발에 관한 연구가 꾸준히 이루어지고 있다. 이러한 생체재료는 생체내에서 기능을 수행하기 위한 기계적 특성과 생물학적 특성을 갖추어야 한다. 생분해성 고분자는 금속재료에 비해 우수한 분해성으로 널리 사용되고 있다. 그러나 대부분의 생분해성 고분자는 약한 기계적 특성으로 사용범위가 제한적이다. 문제점의 해결을 위해 hydroxyapatie와 TCP등을 활용한 방법이 제시되어왔다. 이에 본 연구는 ${\beta}-TCP$ 첨가량에 따른 세라믹/고분자 복합체를 제조하여 다양한 기계적 효과를 평가하였다.

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Electro-conductive polymer by $\gamma$-ray irradiation ($\gamma$-선 조사방식에 의한 전도성 폴리머 제작 특성)

  • ;;;G.A. Mun;V.A. Kovtunets;Z.S. Nurkeeva;V.V. Khutoryanskiy
    • Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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    • 2003.05a
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    • pp.762-765
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    • 2003
  • 에틸렌글리콜(ethyleneglycol)을 이용한 폴리비닐에테르(polyvinyl ether)와 같은 고분자물질을 활용하여 Co$^{30}$ 방사선원으로부터 ${\gamma}$선을 조사시켜, 고분자 물질의 성질을 변화시킴으로써 화학, 전기전자, 환경 및 기타 여러 가지 응용분야에 적용하여 이용할 수 있는 기술을 개발하였다. 이를 바탕으로 관련재료의 단량체(monomer)로부터 중합체(polymer)를 합성하여 water swelling을 시키는 과정에서 각종 (금속) 이온을 흡입-제거하는 방법의 환경복원기술, 흡입 금속이온을 표면에 밀집시켜 금속막을 형성하는 응용기술, 생체조직의 대용물질로 활용하는 의용공학 및 열감지특성(thermal sensitive property) 또는 pH 감지특성(pH sensitive property)을 이용하여 의용기술에 적용하는 polymer 응용기술 등의 폭넓은 활용을 위하여 그 일환으로 전도성 고분자 제조기술로의 활용가능성을 연구하였다.

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Bio-mediated Flocculation by Extracellular Polymeric Substances in Cohesive Sediment Suspensions: Experimental Study (생체고분자물질이 부유사 응집에 미치는 영향 연구)

  • Baek, Seung-Ryong;Kim, Jae-In;O, Min-Ji;Lee, Byeong-Jun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2015.05a
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    • pp.107-107
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    • 2015
  • 최근 기후변화로 인한 강우강도 증대, 산업화에 따른 토지개발 등으로 인하여 다량의 점착성 부유사(Cohesive Sediments)가 하천, 호소 등 수자원 환경으로 유입되고 있다. 점착성 부유사는 하천, 호소의 난류 조건에 따라 부유하거나 혹은 응집, 침전하여 하상 저니층을 형성한다. 부유사, 미생물 및 각종 유기입자가 포함된 하상 저니층은 검은색으로 외관상 보기 좋지 않을 뿐 아니라, 혐기성상태에서 부패하여 수생태계의 건강성을 해치게 된다. 또한 미세 부유사 및 미생물 입자는 각종 중금속, 유기오염물질을 흡착하고, 조건에 따라 재용출할 수 있는 저장매체로 작용하기 때문에 수자원환경에 미치는 영향이 아주 크다. 특히, 수중 미생물(조류) 작용에 의해 생성되는 EPS (Extracellular Polymeric Substances)는 부유사 및 미생물 입자들을 서로 엉겨 붙게 하여, 부유사-미생물 혼합 응집체 및 저니층 형성을 가속화하게 된다. 본 연구에서는 EPS가 부유사 응집에 미치는 영향을 파악하기 위하여, Xanthan Gum (Sigma-Aldrich, USA)을 EPS의 지표 물질로 사용하고, Kaolinite(Sigma-Aldrich, USA)를 수자원환경에 존재하는 대표적인 부유사로 사용하여 응집실험(Jar Test)을 수행하였다. 이온농도가 응집에 미치는 영향을 파악하기 위하여 수체 이온농도를 0.0001M NaCl, 0.001M NaCl, 0.01M NaCl, 그리고 0.001M NaCl + 0.1mg/L $Ca^{2+}$, 0.001M NaCl + 0.5mg/L $Ca^{2+}$, 0.001M NaCl + 1.0 mg/L $Ca^{2+}$으로 보정하여 응집실험을 수행하였다. 250 rpm 급속 교반 1븐, 50 rpm 완속교반 5시간, 침잔 1시간 후 응집체를 채취하여 응집체 이미지 분석을 통해 응집체 크기 및 형상을 측정하였고, 수표면 2 cm 지점에서 상등액을 채수하여 잔류 고형물 농도 분석을 실시하였다. 응집실험을 통하여 다음과 같은 결과를 도출하였다.. 낮은 이온농도의 경우, EPS가 큰 고분자 구조체에 부유 입자들이 엮어 응집되는 Sweeping Flocculation의 특징을 나타내었다. 하지만, 이온농도가 높아질수록 경우, EPS 고분자 구조체 내부 반발력이 감소하여 크기가 축소되고, 이에 따라 부유 입자 표면에 패치 형태로 흡착되었다. EPS가 패치형태로 입자에 흡착한 경우, 응집제 농도 증가에 따라 응집능 최적점이 형성되고, 이후 표면하전 역전이나 Steric Stabilization에 의해 응집능이 저감되는 형태를 나타낸다. 따라서,수중이온농도가 EPS의 사슬형 고분자 응집제의 크기, 형태(Morphology)를 결정하고, 더 나아가 응집능을 결정하는 중요한 인자로 나타났다. 따라서, 후속 연구를 통하여 생체고분자물질의 크기 및 형태 변화, 이에 따른 응집능변화를 면밀히 연구하고자 한다.

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Transparency of various silk fibroin membranes (혼합 실크 피브로인막의 투명도)

  • Jo, You-Young;Kweon, HaeYong;Yeo, Joo-Hong;Lee, Kwang-Gill
    • Journal of Sericultural and Entomological Science
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    • v.51 no.2
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    • pp.197-200
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    • 2013
  • Silk fibroin is a natural biomaterial that has the biocompatibility and other many advantages. But as a silk fibroin membrane thickness increases, the transparency becomes more opaque. Because the transparency of membranes tissue such as the cornea and dura mater are necessary, transparent membrane is required to replace these transparent membranes. In this study, we fabricated blending silk fibroin membranes that made by mixing the various inorganic salts or polymer in an aqueous solution of silk fibroin. The transparency of the membranes were analyzed. the transparency of these membranes is very different, depending on the mixed materials. Inorganic salts mixed silk membrane was more transparent than the polymer mixed one. Especially, the silk fibroin membrane with calcium chloride was very transparent. We showed the possibility of blending silk fibroin membrane, which can be used in perfect transparent membrane such as the cornea. In the future, we expect that the transparent blending silk fibroin membrane can be used in various medical applications.

Synthesis and Characterization of Catechol-Containing Biomimetic Mucoadhesive Polymers (카테콜 함유 생체모방 점막접착형 고분자의 합성 및 특성 연구)

  • Park, Dong Jin;Lee, Sang Jin;Lee, Sang Cheon
    • Polymer(Korea)
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    • v.37 no.5
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    • pp.625-631
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    • 2013
  • Mucoadhesive property is the major function as an adhesive for medical devices, and therefore, these days many researches have conducted to develop polymers having this property. Recently, biomimetic technology has been used for developing mucoadhesive polymers. Among many technologies, mussel-inspired approaches have received noticeable attention because of its thread's strong adhesive characteristics. In this study, we synthesized mucoadhesive biomimetic polymers employing catechol structures which are abundant in mussel adhesive proteins, and their structures and molecular weights were characterized by using nuclear magnetic resonance spectroscopy and gel permeation chromatography. To evaluate in vitro mucoadhesive strength, the sheet type of the small intestinal porcine submucosa was prepared. Compared to commercial fibrin glue adhesives, catechol-containing mucoadhesive polymers showed enhanced adhesive strength. The study of adhesive strength with considering diverse factors, such as temperature, pressure, and oxidant amount indicated that mussel-inspired mucoadhesive polymer could be a promising candidate for an adhesive in various biomedical applications.