• 제목/요약/키워드: biological interaction

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Determination of the Langmuir and Temkin Adsorption Isotherms of H for the Cathodic H2 Evolution Reaction at a Pt/KOH Solution Interface Using the Phase-Shift Method

  • Chun Jang-H.;Jeon Sang-K.;Chun Jin-Y.
    • 전기화학회지
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    • 제9권1호
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    • pp.19-28
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    • 2006
  • The phase-shift method for determining the Langmuir, Frumkin, and Temkin adsorption isotherms ($\theta_H\;vs.\;E$) of H for the cathodic $H_2$ evolution reaction (HER) at a Pt/0.1 M KOH solution interface has been proposed and verified using cyclic voltammetric, differential pulse voltammetric, and electrochemical impedance techniques. At the Pt/0.1 M KOH solution interface, the Langmuir and Temkin adsorption isotherms ($\theta_H\;vs.\;E$), the equilibrium constants ($K_H=2.9X10^{-4}mol^{-1}$ for the Langmuir and $K_H=2.9X10^{-3}\exp(-4.6\theta_H)mol^{-1}$ for the Temkin adsorption isotherm), the interaction parameters (g=0 far the Langmuir and g=4.6 for the Temkin adsorption isotherm), the rate of change of the standard free energy of $\theta_H\;with\;\theta_H$ (r=11.4 kJ $mol^{-1}$ for g=4.6), and the standard free energies (${\Delta}G_{ads}^{\circ}=20.2kJ\;mol^{-1}$ for $k_H=2.9\times10^{-4}mol^{-1}$, i.e., the Langmuir adsorption isotherm, and $16.7<{\Delta}G_\theta^{\circ}<23.6kJ\;mol^{-1}$ for $K_H=2.9\times10^{-3}\exp(-4.6\theta_H)mol^{-1}$ and $0.2<\theta_H<0.8$, i.e., the Temkin adsorption isotherm) of H for the cathodic HER are determined using the phase-shift method. At intermediate values of $\theta_H$, i.e., $0.2<\theta_H<0.8$, the Temkin adsorption isotherm ($\theta_H\;vs.\;E$) corresponding to the Langmuir adsorption isotherm ($\theta_H\;vs.\;E$), and vice versa, is readily determined using the constant conversion factors. The phase-shift method and constant conversion factors are useful and effective for determining the Langmuir, Frumkin, and Temkin adsorption isotherms of intermediates for sequential reactions and related electrode kinetic and thermodynamic data at electrode catalyst interfaces.

Determination of Adsorption Isotherms of Hydroxide ata Platinum Electrode Interface Using the Phase-Shift Method and Correlation Constants

  • Chun, Jin-Y.;Chun, Jang-H.
    • 전기화학회지
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    • 제10권3호
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    • pp.219-228
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    • 2007
  • The phase-shift method and correlation constants, i.e., the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques for studying linear relationships between the behaviors (${\varphi}\;vs.\;E$) of the phase shift ($0^{\circ}{\leq}-{\varphi}{\leq}90^{\circ}$) for the optimum intermediate frequency and those (${\theta}\;vs.\;E$) of the fractional surface coverage ($1{\geq}{\theta}{\geq}0$), have been proposed and verified to determine the Langmuir, Frumkin, and Temkin adsorption isotherms (${\theta}\;vs.\;E$) of H for the cathodic $H_2$ evolution reaction (HER) at noble and transition-metal/aqueous solution interfaces. At the Pt/0.1 MKOH aqueous solution interface, the Langmuir, Frumkin, and Temkin adsorption isotherms (${\theta}\;vs.\;E$), equilibrium constants ($K=5.6{\times}10^{-10}\;mol^{-1}\;at\;0{\leq}{\theta}<0.81$, $K=5.6{\times}10^{-9}{\exp}(-4.6{\theta})\;mol^{-1}\;at\;0.2<{\theta}<0.8$, and $K=5.6{\times}10^{-10}{\exp}(-12{\theta})\;mol^{-1}\;at\;0.919<{\theta}{\leq}1$, interaction parameters (g = 4.6 for the Temkin and g = 12 for the Frumkin adsorption isotherm), rates of change of the standard free energy ($r=11.4\;kJ\;mol^{-1}$ for g=4.6 and $r=29.8\;kJ\;mol^{-1}$ for g=12), and standard free energies (${\Delta}G_{ads}^0=52.8\;kJ\;mol^{-1}\;at\;0{\leq}{\theta}<0.81,\;49.4<{\Delta}G_{\theta}^0<56.2\;kJ\;mol^{-1}\;at\;0.2<{\theta}<0.8$ and $80.1<{\Delta}_{\theta}^0{\leq}82.5\;kJ\;mol^{-1}\;at\;0.919<{\theta}{\leq}1$) of OH for the anodic $O_2$ evolution reaction (OER) are also determined using the phase-shift method and correlation constants. The adsorption of OH transits from the Langmuir to the Frumkin adsorption isotherm (${\theta}\;vs.E$), and vice versa, depending on the electrode potential (E) or the fractional surface coverage (${\theta}$). At the intermediate values of ${\theta}$, i.e., $0.2<{\theta}<0.8$, the Temkin adsorption isotherm (${\theta}\;vs.\;E$) correlating with the Langmuir or the Frumkin adsorption isotherm (${\theta}\;vs.\;E$), and vice versa, is readily determined using the correlation constants. The phase-shift method and correlation constants are accurate and reliable techniques to determine the adsorption isotherms and related electrode kinetic and thermodynamic parameters. They are useful and effective ways to study the adsorptions of intermediates (H, OH) for the sequential reactions (HER, OER) at the interfaces.

Determination of Adsorption Isotherms of Hydrogen on Zirconium in Sulfuric Acid Solution Using the Phase-Shift Method and Correlation Constants

  • Chun, Jang-H.;Chun, Jin-Y.
    • 전기화학회지
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    • 제12권1호
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    • pp.26-33
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    • 2009
  • The phase-shift method and correlation constants, i.e., the unique electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques for studying the linear relationship between the behavior ($-{\varphi}$ vs. E) of the phase shift ($90^{\circ}{\geq}-{\varphi}{\geq}0^{\circ}$) for the optimum intermediate frequency and that ($\theta$ vs. E) of the fractional surface coverage ($0{\leq}{\theta}{\leq}1$), have been proposed and verified to determine the Langmuir, Frumkin, and Temkin adsorption isotherms of H and related electrode kinetic and thermodynamic parameters at noble metal (alloy)/aqueous solution interfaces. At a Zr/0.2 M ${H_2}{SO_4}$ aqueous solution interface, the Frumkin and Temkin adsorption isotherms ($\theta$ vs. E), equilibrium constants (K = $1.401{\times}10^{-17}\exp(-3.5{\theta})mol^{-1}$ for the Frumkin and K = $1.401{\times}10^{-16}\exp(8.1{\theta})mol^{-1}$ for the Temkin adsorption isotherm), interaction parameters (g = 3.5 for the Frumkin and g = 8.1 for the Temkin adsorption isotherm), rates of change of the standard free energy (r = $8.7\;kJ\;mol^{-1}$ for g = 3.5 and r = $20\;kJ\;mol^{-1}$ for g = 8.1) of H with $\theta$, and standard free energies ($96.13{\leq}{\Delta}G^0_{\theta}{\leq}104.8\;kJ\;mol^{-1}$ for K = $1.401{\times}10^{-17}\exp(-3.5{\theta})mol^{-1}$ and $0{\leq}{\theta}{\leq}1$ and ($94.44<{\Delta}G^0_{\theta}<106.5\;kJ\;mol^{-1}$ for K = $1.401{\times}10^{-16}\exp(-8.1{\theta})mol^{-1}$ and $0.2<{\theta}<0.8$) of H are determined using the phase-shift method and correlation constants. At 0.2 < $\theta$ < 0.8, the Temkin adsorption isotherm correlating with the Frumkin adsorption isotherm, and vice versa, is readily determined using the correlation constants. The phase-shift method and correlation constants are probably the most accurate, useful, and effective ways to determine the adsorption isotherms of H and related electrode kinetic and thermodynamic parameters at highly corrosion-resistant metal/aqueous solution interfaces.

암 치료 표적으로써 OTUB1 (Deubiquitinase Otubain 1 as a Cancer Therapeutic Target)

  • 김동은;우선민;권택규
    • 생명과학회지
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    • 제30권5호
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    • pp.483-490
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    • 2020
  • 유비퀴틴 시스템은 ubiquitin ligases와 deubiquitinases (DUBs)에 의해 타겟 기질의 ubiquitination 유무에 따라 안정화, 활성화, 국소화 및 상호작용을 변화시키고 암 발병의 관여하는 다양한 생물학적 과정을 조절한다. DUBs는 촉매 domain에 따라 6그룹으로 나뉘어지는데, 그 중에서 OTU 그룹 내 대부분의 DUB는 세포의 연속적 신호반응(cell signaling cascade)을 조절할 수 있다. 특이하게도 OTU 그룹에 속하는 otubain 1 (OTUB1)은 정규적(canonical) 활성과 비정규적(non-canonical) 활성을 모두 가지고 있다. 본 보고에서는 OTUB1의 canonical, non-canonical 활성 조절에 있어서 다양한 신호전달경로 및 OTUB1의 역할에 대해 기술하였다. OTUB1은 이 두 종류의 활성 경로를 통하여, OTUB1은 암 관련 신호 전달 체계에 중요한 FOXM1, ERα, KRAS 및 EMT를 조절하고 암세포 증식 및 전이 능력 향상 및 항암제에 대한 내성을 나타낸다. 또한 임상적으로 전이성 및 종양 분화도가 높은 암 조직에서 OTUB1의 발현이 높으며, 이에 따라 환자의 생존율이 감소하는 등 나쁜 예후를 나타낸다. 따라서, 임상적으로 적용할 수 있는 OTUB1 억제제의 개발이 이루어진다면 OTUB1은 종양 치료에 있어 중요한 진단마커이자 치료적인 타겟이 될 수 있다.

영화 <늑대소년>과 여성의 원형적 감정들 (Movie A Werewolf Boy and Women's Original Sens)

  • 김길훈
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제16권3호
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    • pp.198-209
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    • 2016
  • 영화 <늑대소년>은 여성관객의 숨겨진 본래적 욕망을 늑대를 통해 은유적으로 묘사하고 있다. 대부분의 늑대이야기는 인류 역사에서 체득된 늑대에 대한 공포와 두려움을 그리고 문화적으로 악의 상징으로서의 늑대에 대한 심적 응징의 보상 등을 담고 있다. 본 연구는 물리적 공포와 처벌대상의 늑대가 아닌 내면 깊숙이 자리하고 있는 원형적 야성의 은유로서의 늑대에 주목했다. 사춘기 순이의 괴기스런 늑대인간에 대한 경험과 노년의 순이가 이를 회상하는 가운데 여성의 본래적 (성적) 욕망이 모습을 드러낸다. <늑대소년>에 성적 묘사는 없다. 하지만 주인공 순이의 늑대소년과의 교감을 통한 자아성장과정 속에서 프로이의 성이론, 성적 욕망의 억압과 해소 그리고 승화의 메커니즘을 읽어본다. 브뤼노 베틀하임의 전래동화 "빨간모자"의 분석을 통해 사춘기 순이의 본래적 욕망을 분석하고 크리스티바 에스테스의 늑대이야기를 통해서는 노년의 순이가 잊고 있었던 여성의 야생성을 역 추적한다. 본 연구는 <늑대소년>이 생물학적 존재에서 사회적 존재로 거듭나는 가운데 억압되고 제거된 아니면 숨겨져 있던 여성의 본래적 욕망을 재 각성시키고 있음을 분석하였다. 표면적으로 <늑대소년>이 잔잔한 로맨스의 달콤함을 보여주지만 내면적으로는 환타지한 늑대인간과의 사랑을 통해 억압과 금기에 대한 저항의 쾌락과 연계된다.

Production of pediocin by Chemical Synthesis and Bactericidal Mode of Action

  • Koo, Min-Seon;Kim, Wang-June;Kwon, Dea-Young;Min, Kyung-Hee
    • 한국미생물생명공학회:학술대회논문집
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    • 한국미생물생명공학회 2001년도 Proceedings of 2001 International Symposium
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    • pp.149-153
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    • 2001
  • To investigate the mode of bactericidal action for antimicrobial peptide, pediocin, synthetic and mutant pediocins were prepared by direct chemical synthesis. Native pediocin was purified from Pedio-coccus acidilactici M and its conformational structure and bactericidal functions were analyzed and compared to synthetic pediocin. Schematic mode of pediocin actions, how pediocin binds on the target cell membrane, penetrates and makes tunnel are proposed. For these purposes, primary and secondary structures of pediocin was analyzed and disulfide bond assignment was also done. The pediocin purified from P. acidilactici M had high effective bactericidal ability against gram positive bacteria, especially Listeria monocytogenes and was very stable at extreme pHs and even at high temperatures such as autoclaving temperature (121$^{\circ}C$). Pediocin was consisted of 44 amino acids with four cysteines. Novel synthetic peptides were achieved by solid phase peptide synthesis(SPPS) method. To explain the function of cysteine in C-terminal region, mutant pediocin, Ped[C24A+C44A], was synthesized and their structural and biological functions were analyzed. Second mutant pediocin, Ped[KllE], was prepared to explain the function of lysine at 11 of N-terminal part of pediocin, especially loop of $\beta$-sheet, and to predict the initial binding site of pediocin. The native and synthetic pediocins was showed random coil conformation by spectropolarimetry in moderate conditions. This conformation was observed in extreme conditions such as high temperature and low and high pHs, also. Circular dichroism(CD) data also showed the existence of $\beta$-turn structure in N-terminal part both native and synthetic pediocins. A structural model for pediocin predicts that 18 amino acids in the N-terminal part of the peptide assume a three-strand $\beta$-sheet conformation. This random coil in C-terminal part of pediocin was converted to folding structure, helix structure, in nonpolar solvents such as alcohol and TFE. The disulfide bond between $^{9}$ Cys and $^{14}$ Cys was concrete and inevitable, however, evidences of disulfide bond between $^{24}$ Cys and $^{44}$ Cys was not. Data of Ped[C24A+C44A], pediocin mutant showed that $^{44}$ Cys was required during killing the target cells but not inevitable, since Ped[C24A+C44A] still have bactericidal activity but much less than native pediocin. Another pediocin mutant, Ped[KllE], had still bactericidal activity, was controversial to propose that positive charge like as $^{11}$ Lys in loop or hinge in bacteriocin bound or helped to binding to microorganism with electrostatic interaction between cell membrane especially teichoic acid and positive amino acid nonspecifically. The conformation of pediocin among native, synthetic and mutant pediocins did not show big difference. The conformations between oxidized and reduced pediocin were almost similar regardless of native or synthetic.

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초등학교 과학 '생물과 환경' 단원에서 백워드 디자인의 적용 효과 (The Effects and the Development of Backward Course Design in the 'Biology and Environment' Classes of the Elementary School)

  • 함정화;심재호
    • 과학교육연구지
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    • 제41권1호
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    • pp.80-97
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    • 2017
  • 본 연구의 목적은 초등학교 과학의 생물과 환경 단원에서 백워드 디자인의 적용 효과를 알아보는 데 있다. 백워드 디자인은 학습의 결과를 먼저 명료화한 후, 이것을 토대로 수업 방법과 교수 요목을 결정하는 것이다. 이 방법은 교육 내용-평가-학습 활동 사이의 일관성을 유지할 수 있고 학생들의 진정한 이해를 도울 수 있는 장점이 있다. 본 연구 대상은 초등학교 6학년 78명이며, 이 모델 적용에 따른 효과를 알아보기 위해 학생들이 수행한 프로젝트 자료, 과학 학습 정서 검사, 학업 성취도 검사 자료가 수집되었다. 수집된 자료는 SPSS 23 통계 패키지로 t-test와 ANCOVA 검증이 이루어졌다. 연구의 결론은 다음과 같다. 첫째, 백워드 디자인을 적용한 실험 집단에서 학생들이 2가지 프로젝트를 수행한 결과물을 분석한 결과 과학의 내용에 대해서는 비교적 정확하게 이해하고 있었으나 창의적인 산출물을 만들어내지는 못함을 알 수 있었다. 둘째, 백워드 디자인에 따라 수업을 하여도 과학 학습정서 부문의 성취가 유의미하게 향상되지는 않음을 알 수 있었다. 셋째, 백워드 디자인에 의해 학생들의 학업 성취도는 유의미한 향상을 보였다.

Stem Cells and Cell-Cell Communication in the Understanding of the Role of Diet and Nutrients in Human Diseases

  • Trosko James E.
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.1-14
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    • 2007
  • The term, "food safety", has traditionally been viewed as a practical science aimed at assuring the prevention acute illnesses caused by biological microorganisms, and only to a minor extent, chronic diseases cause by chronic low level exposures to natural and synthetic chemicals or pollutants. "food safety" meant to prevent microbiological agents/toxins in/on foods, due to contamination any where from "farm to Fork", from causing acute health effects, especially to the young, immune-compromised, genetically-predisposed and elderly. However, today a broader view must also include the fact that diet, perse (nutrients, vitamins/minerals, calories), as well as low level toxins and pollutant or supplemented synthetic chemicals, can alter gene expressions of stem/progenitor/terminally-differentiated cells, leading to chronic inflammation and other mal-functions that could lead to diseases such as cancer, diabetes, atherogenesis and possibly reproductive and neurological disorders. Understanding of the mechanisms by which natural or synthetic chemical toxins/toxicants, in/on food, interact with the pathogenesis of acute and chronic diseases, should lead to a "systems" approach to "food safety". Clearly, the interactions of diet/food with the genetic background, gender, and developmental state of the individual, together with (a) interactions of other endogenous/exogenous chemicals/drugs; (b) the specific biology of the cells being affected; (c) the mechanisms by which the presence or absence of toxins/toxicants and nutrients work to cause toxicities; and (d) how those mechanisms affect the pathogenesis of acute and/or chronic diseases, must be integrated into a "system" approach. Mechanisms of how toxins/toxicants cause cellular toxicities, such as mutagenesis; cytotoxicity and altered gene expression, must take into account (a) irreversible or reversal changes caused by these toxins or toxicants; (b)concepts of thresholds or no-thresholds of action; and (c) concepts of differential effects on stem cells, progenitor cells and terminally differentiated cells in different organs. This brief Commentary tries to illustrate this complex interaction between what is on/in foods with one disease, namely cancer. Since the understanding of cancer, while still incomplete, can shed light on the multiple ways that toxins/toxicants, as well as dietary modulation of nutrients/vitamins/metals/ calories, can either enhance or reduce the risk to cancer. In particular, diets that alter the embryo-fetal micro-environment might dramatically alter disease formation later in life. In effect "food safety" can not be assessed without understanding how food could be 'toxic', or how that mechanism of toxicity interacts with the pathogenesis of any disease.

운동과 뇌신경가소성: 고강도 인터벌 운동의 효과성 고찰 (Exercise and Neuroplasticity: Benefits of High Intensity Interval Exercise)

  • 황지선;김태영;황문현;이원준
    • 생명과학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.129-139
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    • 2016
  • 운동은 중추와 말초의 각종 성장인자(BDNF, IGF-1, VEGF)들의 상호작용에 의해 뇌신경가소성을 증진시키고 인지기능을 향상시킨다. 지금까지 저·중강도 지속성 유산소 운동의 효과를 검증하는 선행연구가 주로 이루어졌기 때문에 고강도 운동에 따른 뇌신경성장인자의 발현 및 인지기능 개선 효과에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 하지만 최근의 과학적 증거들은 고강도 인터벌 운동이 시간 효율성, 안전성, 심폐지구력 개선 및 체중 감소에 효과적임을 암시하고 있으며, 미스포츠의학회(ACSM)에서 권장하는 일반인을 위한 운동지침에서도 무리가 되지 않는 수준에서 고강도 인터벌 운동 수행을 강조하고 있다. 특히 최근에 발표된 선행 연구에서 고강도 인터벌 운동은 말초조직과 뇌에서의 BDNF, IGF-1, VEGF의 발현을 증가시키고 그로 인한 인지기능 발달에 기여한다는 것을 보고하였으며, 관련된 유력한 생리학적 기전으로 고강도 인터벌 운동으로 인한 뇌의 저산소화와 뇌신경대사의 부가적인 에너지원이 될 수 있는 젖산 이용성 증가가 대두되고 있다. 따라서 향후 저산소화 및 젖산 이용성 증가에 따른 뇌신경성장인자 발현 개선에 어떤 분자생물학적 기전이 관여하는지를 탐구할 필요가 있으며, 또한 동일한 운동량을 가진 저·중강도 지속성 유산소 운동과의 비교 연구를 통해 뇌신경성장인자의 발현 및 인지기능 개선에 있어 고강도 인터벌 운동의 우수성을 입증하는 연구가 요구된다.

천연 물질 Chrysophanic acid의 제초 활성 (Herbicidal Activity of Natural Product Chrysophanic Acid)

  • 장현우;서보람;황현진;김재덕;김진석;김성문;전재철;최정섭
    • 한국잡초학회지
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    • 제30권2호
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    • pp.143-152
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    • 2010
  • 살초활성을 가지고 있는 것으로 알려진 천연 물질 chrysophanic acid에 대하여 온실조건 하에서 살초 특성을 조사하고, 다른 천연 제초활성 물질과의 합제 처리를 통한 살초 작용성 증진 평가를 통해 천연물 제초제로서의 개발 가능성을 확인하고자 일련의 실험을 수행하였다. Chrysophanic acid는 토양처리 살초 효과는 없었고 경엽처리 효과만 나타내었으며, 바랭이에 대한 생육시기별 살초력은 파종 7~14일에서 가장 우수하게 나타났다. 작물에 대한 약해는 토양처리에서는 나타나지 않았으나, 경엽처리에서는 아주 심하게 나타나 작물 선택성은 없었다. Caryophyllene oxide와의 합제처리에서는 고도의 상승효과가 발현되어 chrysophanic acid의 단점을 보완할 수 있는 이상적인 조합이었다. 이를 바탕으로 향후 2원 또는 3원 합제를 통한 보다 광범위하고 고활성의 천연 제초활성 물질을 발굴할 수 있는 기술 개발의 필요성이 제기되었다. 또한, chrysophanic acid는 광엽 및 화본과 초종에 관계없이 넓은 살초 스펙트럼을 갖고 있기 때문에 유효성분의 활성을 증가시킬 수 있는 제형기술 개발을 통해 고활성, 비선택성 천연물 제초제로서의 개발 가능성이 있을 것으로 생각되었다.