홍합의 수중 접착능력은 도파(DOPA)와 라이신(Lysine), 히스티딘(Histidine)과 같은 홍합접착단백질의 아미노산 잔기가 중요한 역할을 한다고 보고되었고, 이에 따라, 카테콜과 아민기를 동시에 갖는 접착성 카테콜아민(Catecholamine) 물질을 기반으로 다양한 의공학적 연구가 진행되고 있다. 카테콜기가 도입된 키토산은 아민이 풍부한 키토산에 카테콜기를 도입한 카테콜아민으로, 이를 이용하여 조직접착제나 창상치유제, 지혈제, 약물전달체 및 조직공학용 담체 등 다양한 의공학적 적용이 가능하다. 특히, 키토산-카테콜 물질은 지혈제로 미국 및 한국 식품의약품안전처의 승인을 받아, 연구개발에서부터 제품개발까지 이루어진 홍합 모사 물질이다. 이에 본 총설에서는 지혈제로써의 키토산-카테콜 물질에 대한 연구 동향을 살펴보고자 한다. 이를 위해, 카테콜기가 도입됨에 따라 나타나는 키토산-카테콜의 특성, 지혈 메커니즘, 다양한 제형에 대하여 다루고자 한다.
시상하부 조각에서 카테콜아민의 분비에 대한 포도당의 영향을 관찰하였다. 카테콜아민의 기초분비는 포도당의 농도$(5{\sim}30mM)$에 반비례하였다. Tetrodotoxin $(10\;{\mu}M)$의 존재하에서 카테콜아민의 기초분비에 대한 포도당의 억제 작용은 대부분 유지되었으나, 도파민에 대한 30 mM 포도당의 억제 작용은 거의 봉쇄되었다. Tetrodotoxin $(10\;{\mu}M)$과 desipramine $(3\;{\mu}M)$의 존재하에서는 카테콜아민의 기초분비에 대한 포도당의 영향이 없었다. 이상의 결과는 포도당이 transsynaptic action 뿐 아니라 카테콜아민 신경세포 말단에 대한 직접 작용을 통하여 카테콜아민의 분비를 조절할 것임을 시사한다. 카테콜아민의 분비에 대한 포도당의 조절작용은 당뇨상태에서의 시상하부 카테콜아민 대사의 변화를 적어도 부분적으로는 설명할 수 있으리라 사료된다.
홍합족사 단백질을 모방한 카테콜아민 화합물을 통한 물질 무관 코팅방법이 2007년 본 연구진에 의해 발표 된 이래로, 이를 이용하고 발전시키고자 세계 유수의 연구진들이 다양한 방향으로 연구를 진행하고 있다. 이에 본 연구진은 본 지를 통해, 카테콜아민계 물질의 작용기 치환 방법을 통해 카테콜아민의 범용성을 확장시킨 사례들을 알아보고, 이를 통한 카테콜아민계 물질의 발전 가능성에 대해 기술해 보고자 한다.
생체친화성 다당류 코팅은 금속류의 생체재료 자체 염증 반응으로 의한 합병증(예: 스텐트 재협착 등) 문제를 해결하는 데 활용될 수 있지만, 자체적인 친수성으로 인해 체내의 습윤 환경에서 코팅층이 오랫동안 유지되기 어렵다. 본 논문에서는 히알루론산 상에 접착성 카테콜 작용기를 도입하여 습윤 환경에서도 강한 부착력을 유지하는 다당류 기반의 바이오코팅 소재를 합성하고, 폴리젖산으로 구성된 스텐트 상에서의 수중 안정성 테스트를 통해 그 기능성을 확인하고자 하였다. 연구 결과, 1.26%의 낮은 카테콜 작용기 도입만으로도 수중 안정성이 크게 증대되었음을 모세관 실험 및 분광학적 분석 방법을 통해 확인할 수 있었다. 본 연구 결과는 바이오 코팅 재료의 생채 내 안정성 증대를 위해 카테콜 작용기 도입이 유용할 수 있다는 점을 시사한다.
In this study, two types of chitosan-catechol polymers (a-CP and b-CP) were synthesized and mixed with polyvinyl alcohol (PVA) and sodium tetraborate decahydrate (Na2B4O7·10H2O) to form hydrogels. The characteristics of these polymers were tuned by varying the pH during their syntheses, and their structures were characterized using nuclear magnetic resonance spectroscopy and ultraviolet-visible spectroscopy. Rheological and self-healing properties of hydrogels were evaluated. As a result, the viscoelastic modulus was improved due to the increased functional group content, and the self-healing property was excellent regardless of the functional group content.
이온 교환법으로 (Fe, Co)/NaY, (Fe, Co)/NaBeta (Fe, Co)/HUSY 등 (Fe,Co)/zeolite 촉매를 제조하였으며, 카테콜을 합성하는 과산화수소에 의한 페놀의 수산화 반응에서 이들의 촉매 성능을 조사하였다. (Fe, Co)/NaBeta 촉매에서는 반응온도가 $70^{\circ}C$, 페놀/과산화수소(몰) 비가 3, 페놀/촉매(무게) 비가 50, 용매(물)/페놀(무게) 비가 6인 조건에서 페놀의 전환율은 22%, 수산화 반응에 대한 선택도는 77%, 카테콜에 대한 선택도는 70%, 카테콜/하이드로퀴논의 생성비는 2.5로 가장 좋은 반응 결과를 얻었다. (Fe, Co)/zeolite 촉매는 재생하여 반복 사용해도 성능이 저하되지 않았다. 반응 전후의 (Fe, Co)/zeolite 촉매를 XRD, UV-VIS DRS, XPS 등으로 조사하여, 이를 근거로 촉매 반응 결과를 해석하였다.
담배연기 수용성 물질 및 그 추출성분인 니코틴과 카테콜이 식물의 근단세포에 미치는 영향을 구명하기 위하여 양파(allium cepa L.)의 근단에 처리한 결과 식물세포에 유독한 영향을 미쳤으며 농도가 높을수록 염색체 이상은 증가하는 반면 분열지수는 점점 감소하는 경향을 보여주었다. 염색체 이상은 중기에서 polyploid, c-mitosis, stickness, 후기나 말기에 laggard나 bridge, 중간기에 micronucleus나 abnormal nucleus 등이 나타났다. 이러한 성분들을 각각 24시간 처리하였을 때 담배연기 수용액은 29.7%, 니코틴 15.8%, 카테콜 13.0%으로 염색체 이상을 유발시켰다.
신경계의 수용체 중에서 카테콜아민 신경계의 작용을 매개하는 수용체에는 $\alpha$-, $\beta$-, D-수용채 등이 있으며 카테콜아민 신경계의 활성변화를 유발시켜 인위적으로 생리현상 변화를 초래할 목적으로 사용되는 각종 의약품 등의 효능도 결국 체내에서 이들 수용체를 경유하여 발현된다는 사실들이 밝혀지고 있다. 신약대상물질의 신속한 효능검색 이외에 수용체를 활용해야 하는 중요한 신약개발 연구는 수용체의 구조 파악과 수용체와의 결합력을 근간으로 하여 신약의 기본구조에 접근하는 방식이다. 이러한 연구에서 소기의 성과를 얻기 위해서는 수용체의 추출, 정제, 특성파악, 수용체-신호전달 체계의 상관성, 수용체 관련 질병의 분류, 수용채의 클로닝 및 대량생산 등이 동반 수행되어야 한다.
Chemical crosslinking is the most widely used method for hydrogel preparations. We prepared a hydrogel using chitosan catechol/polyvinyl alcohol and sodium tetraborate decahydrate (Na2B4O7·10H2O). The formation of hydrogels often presents inconsistent results and issues according to the reaction scale. Therefore, we measured and analyzed the self-healing property and viscoelasticity of hydrogels attributed to scale-up synthesis using a rheometer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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