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Scutellaria baicalensis water extract (SWE)는 지질 다당류 LPS로 유도된 RAW 264.7 세포에서 NO 및 전 염증성 사이토카인인 TNF-α의 생성을 세포 독성을 유발하지 않고 유의하게 억제하였다. 또한, SWE는 iNOS 및 COX-2의 단백질발현을 농도의존적으로 감소시켰으며, ERK, JNK, p38과 같은 MAPKs 계열의 인산화 발현 수준을 조사한 결과 JNK와 p38의 발현 수준을 감소시켰다. 이는 SWE가 p38 인산화를 억제함으로써 iNOS, COX, 그리고 TNF-α와 같은 전 염증성 사이토카인의 발현을 감소시키며 결론적으로 NO의 생성을 억제시킨다는 결과를 도출할 수 있었다. 본 연구는 항염증 효능 검증뿐 아니라 염증대사기전의 주요인자를 탐색함으로써 황금의 기능성 소재로써의 가능성을 시사한다.

Scutellaria baicalensis has been used as a traditional medicine for diarrhea, dysentery, hypertension, hemorrhaging, insomnia, inflammation, and respiratory infections. This study examined the anti-inflammatory effect of Scutellaria baicalensis water extract (SWE) in lipopolysaccharide (LPS)-induced RAW 264.7 cells. To evaluate the anti-inflammatory effect of SWE, RAW 264.7 macrophages were stimulated with LPS to induce the production of inflammation-related factors, which were measured by western blotting. In RAW 264.7 cells, SWE inhibited the production of nitric oxide (NO) without causing cell toxicity. SWE also reduced the expression of inducible NO synthase and cyclooxygenase-2 protein, as well as the production of pro-inflammatory cytokines (such as tumor necrosis factor-α). The phosphorylation levels of the mitogen-activated protein kinase family members, such as JNK and p38, were also reduced by SWE. Thus, SWE could be used as a potential anti-inflammatory agent.

(게재일: 2021.04.30)
본 연구에서는 UPM에 의해 유발되는 NCI-H441 세포 내 ROS 생성과 그에 따른 tight junction 단백질(N-cadherin, fibronectin, occluding, ZO-1, 및 claudin-4 등)의 발현 억제를 확인하였고 ECL의 전처리로 인하여 해당 ROS 생성 및 tight junction 단백질 발현 억제 현상이 완화되는 보호효과를 확인하였다. 그 결과, 폐 세포에서 UPM에 의해 유발된 산화 스트레스 및 tight junction 단백질의 발현 감소가 ECL을 선 처리함으로써 억제되어 결과적으로 산화 스트레스와 같은 미세먼지에 의한 폐 손상으로부터 보호 효과를 나타내고 tight junction 수준의 유지를 확인하였다. 이러한 결과를 통해 ECL 추출물은 폐와 기관지의 보호효과를 나타내며 폐 관련 질병의 예방효과가 있는 기능성 천연 물질로써 활용이 가능할 것으로 기대된다.

One of the major sources of air pollution is urban particulate matter (UPM), which causes lung diseases involving oxidative stress, inflammation, and cancer. Codonopsis lanceolata (CL) has been used in East Asia as a traditional oriental medicinal ingredient for lung diseases (e.g., asthma and bronchitis). However, the connection between the impact of CL and UPM in the lungs has rarely been investigated. This study aimed to confirm the inhibitory activity of the ethanol extract of CL (ECL) against oxidative stress and disruption of tight cell junctions in human pulmonary epithelial cells after exposure to UPM. As the lung cells were pre-treated with ECL, the UPM-induced increase in cellular reactive oxygen species production suppressed tight junction proteins (e.g., N-cadherin, fibronectin, occludin, zonula occludens-1, and claudin-4). These results suggest that ECL prevents the possible effects of UPM toxicity on the lungs.

(게재일: 2021.04.30)
과일, 채소, 곡물, 견과류 등에 함유된 파이토케미컬은 심혈관질환, 암, 퇴행성신경질환 등을 유발하는 활성산소의 바람직하지 않은 영향을 방지하는 산화방지제로 역할을 한다. 이처럼 유해물질로 간주되었던 활성산소는 최근에 면역 및 다른 생리적 반응 신호에서 인체에 유익한 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 여러 연구에 따르면 활성산소는 신진대사 건강을 증진시키는 필수 신호 전달 물질로 작용한다. 따라서, 산화방지제가 활성산소의 신호 전달에 간섭하는 것은 전반적인 이점에 의문의 여지가 있다. 그러므로 건강상의 이익을 위해 파이토케미컬을 기능성 식품과 보충제에 적용할 때 활성산소가 미치는 영향을 이해하기 위한 연구가 반드시 필요하다. 본 논문은 활성산소에 관한 연구를 계획하는 식품학자 및 영양학자들에게 가능한 연구 방향을 제공하고자 활성산소의 새로운 역할과 다양한 파이토케미컬의 호메시스를 간략하게 다루고 있다.

Phytochemicals in fruits, vegetables, cereals, and nuts, advertised as "antioxidants", combat undesirable effects of reactive oxygen species (ROS) in the body. These undesirable effects include cancer, cardiovascular diseases, and neurodegenerative disorders. Although ROS were initially considered to be primarily damaging agents, ROS have been discovered to play a role in signaling immune and other physiological responses in recent years. Several studies have demonstrated that ROS act as essential signaling molecules to promote metabolic health. Therefore, the overall advantage of the interference of ROS signals by antioxidants could be questionable. Future research is required to understand the implications of the application of phytochemicals in functional foods and supplements for health benefits on ROS levels in the body. This study describes the new roles of ROS and hormesis of various phytochemicals to provide a possible research guideline to food and nutrition scientists.

(게재일: 2021.04.30)
본 연구에서는 미세먼지로 유도될 수 있는 질환에 대한 예방 소재로써 청각(C. fragile)의 산업적 활용 가능성을 확인하고자 하였다. 청각의 총 페놀성 화합물 함량 및 지방질과산화 억제 효과는 40% 에탄올 추출물이 가장 우수한 결과를 나타냈고, 총 polysaccharide 함량에서는 물 추출물이 가장 높은 함량을 나타냈다. 미세먼지 유도성 산화적 손상에 대한 비강(RPMI2650), 폐(A549), 뇌신경(MC-IXC), 해마(HT-22), 미세아교(BV-2)세포에서의 세포보호 효과를 검증하기 위하여 세포 내 ROS 형성 억제 효과와 세포사멸 억제 효과를 측정하였다. 세포 내 ROS 형성 억제효과 실험 결과에서 40% 에탄올 추출물이 전반적으로 우수한 활성을 나타내는 것으로 확인되었다. 세포사멸 억제 효과 실험 결과에서는 물 추출물이 전반적으로 우수한 세포 생존율을 나타냈고, 40% 에탄올 추출물은 뇌신경세포(MC-IXC)을 제외한 세포에서 사멸 억제 효과가 미비하거나 농도가 높아짐에 따라서 세포독성을 일부 갖는 것으로 확인되었다. 결과적으로, 청각 추출물은 비강, 폐, 뇌(신경, 해마, 미세아교) 세포에서 미세먼지로 유도된 산화적 손상을 효과적으로 억제할 수 있는 천연 소재로서 산업적 활용 가능성이 기대된다.

To evaluate the protective effect of Codium fragile on fine dust (PM2.5)-induced cytotoxicity, we investigated its antioxidant activity and cell protective effect on PM2.5-exposed cells. The 40% ethanolic extract of C. fragile showed the highest total phenolic content, whereas the water extract of C. fragile showed the highest total polysaccharide content. The protective effect of the extracts on PM2.5-induced oxidative damage in nasal cavity (RPMI2650), lung (A549), brain (MC-IXC), hippocampus (HT-22), and microglia (BV-2) cells was evaluated by measuring the intracellular reactive oxygen species (ROS) content and cell viability. The results showed that the 40% ethanolic extract more efficiently inhibited ROS production than the water extract. In contrast, PM2.5-exposed cells treated with the water extract showed higher viability than those treated with the 40% ethanolic extract.

(게재일: 2021.04.30)
광열 치료(photothermal therapy)란 빛을 조사하여 열을 발생시킴으로써 정상세포보다 열에 약한 비정상 세포, 특히 암세포를 선택적으로 괴사시키는 치료법이다. 본 연구에서는 광열 치료를 위한 카르복실화된 환원 그래핀옥사이드(reduced graphene oxide with carboxyl groups, CRGO)-골드나노막대(gold nanorod, AuNR) 나노복합체를 합성하고자 하였다. 이를 위해 그래핀옥사이드(graphene oxide, GO)를 고온에서 선택적으로 환원, 박리하여 CRGO를 합성하였고, AgNO 의 양에 따라 AuNR의 길이를 조절하여 880 nm에서 강한 흡광 특성을 나타내는 AuNR를 합성하여 광열 인자로 사용하였다. 일반적인 방법으로 환원된 RGO에 비해 CRGO에 상대적으로 많은 카르복실기가 결합되어 있음을 FT-IR, 열 중량 분석 및 형광 분석을 통해 확인하였다. 또한, RGO에 비해 많은 carboxyl group이 결합된 CRGO는 수용액상에서 우수한 안정성을 나타내었다. 정전기적 상호작용을 통해 합성된 CRGO-AuNR 나노복합체는 약 317 nm의 균일한 크기와 좁은 크기 분포를 보였다. CRGO-AuNR 나노복합체는 두 가지 광열 인자인 CRGO와 AuNR의 synergistic effect로 인하여 조직 투과도가 우수한 근적외선 880 nm 레이저의 조사에 의한 광열 효과가 AuNR보다 2배 이상 향상 되는 것을 확인하였다. 또한, 광열 효과에 의한 암세포 독성 분석 결과, CRGO-AuNR 나노복합체가 가장 우수한 세포 독성 특성을 나타내었다. 따라서 CRGO-AuNR 나노복합체는 안정된 분산성과 향상된 광열 효과를 기반으로 항암 광열 요법 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

Photothermal therapy is a treatment that necrotizes selectively the abnormal cells, in particular cancer cells, which are more vulnerable to heat than normal cells, using the heat generated when irradiating light. In this study, we synthesized a reduced graphene oxide with carboxyl groups (CRGO)-gold nanorod (AuNR) nanocomposite for photothermal treatment. Graphene oxide (GO) was selectively reduced and exfoliated at high temperature to synthesize CRGO, and the length of AuNR was adjusted according to the amount of AgNO , to synthesize AuNR with a strong absorption peak at 880 nm, as an ideal photothermal agent. It was determined through FT-IR, thermogravimetric and fluorescence analyses that more carboxyl groups were conjugated with CRGO over RGO. In addition, CRGO exhibited excellent stability in aqueous solutions compared to RGO due to the presence of carboxylic acid. The CRGO-AuNR nanocomposites fabricated by electrostatic interaction have an average size of ~317 nm with a narrow size distribution. It was confirmed that under radiation with a near-infrared 880 nm laser which has an excellent tissue transmittance, the photothermal effect of CRGO-AuNR nanocomposites was greater than that of AuNR due to the synergistic effect of the two photothermal agents, CRGO and AuNR. Furthermore, the results of cancer cell toxicity by photothermal effect revealed that CRGO-AuNR nanocomposites showed superb cytotoxic properties. Therefore, the CRGO-AuNR nanocomposites are expected to be applied to the field of anticancer photothermal therapy based on their stable dispersibility and improved photothermal effect.

(게재일: 2021.06.10)
미세먼지와 함께 질소산화물, 황산화물, 휘발성 유기화합물, 암모니아 비롯한 유발물질에 대한 동시 저감기술은 엄격해지는 환경규제와 실질적인 저감효과 제고를 위해 꾸준히 주목받아 왔다. 오존산화에 의한 비수용성 질소산화물 고속산화 공정은 전통적으로 적용되고 있는 선택적 촉매환원 공정에 비해 공간절약형 시스템 적용을 가능하게 할 뿐만 아니라 운영비용 절감 측면에서 매우 효과적인 방법으로 평가되고 있으며 황산화물을 비롯한 산성가스와 동시 저감이 가능한 공정 구현이 가능하다는 장점까지 있다. 본 논문에서는 오존 고속산화 공정에 대한 기술 이슈 및 개발 동향을 소개하며 향후 산업적 이용 확대를 위한 개발 방향에 대해서 고찰하고자 한다.

Simultaneous removal technologies of multi-pollutants such as particulate matters (PMs), NOx, SOx, VOCs and ammonia have received consistent attention due to the enhancement of pollutant abatement efficiency in addition to the stringent environmental regulation and emission standard. Pretreatment of insoluble NO by an ozone oxidation can be considered to be more effective route for saving space occupation as well as operation cost in comparison with that of traditional selective catalytic reduction (SCR) process. Moreover the primary advantage of ozone oxidation process is that the simultaneous removal with acidic gas including SOx is also available. Herein, we highlight recent studies of multi-pollutant abatement via ozone oxidation process and the promising research topics for better application in industrial sectors.

(게재일: 2021.06.10)
천연 흑연의 음극재 적용을 위하여 정제 공정을 실시하였으며, 공정에 따른 흑연의 구조적 변화와 불순물 함량이 음극 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 천연 흑연은 불화암모늄과 황산을 동일 비로 하여 사용량을 달리한 산처리 및 온도(800~2500 ℃)를 달리한 열처리를 통하여 화학적/물리적으로 정제되었다. 산을 이용한 불순물 제거는 한계가 있었으며, 이후 진행된 2500 ℃까지의 열처리를 통해 Si과 같은 일부 원소를 제외하고 대부분의 불순물이 전량 제거되는 것을 확인하였다. 복합 정제 공정에 따라 제조된 흑연 음극재의 특성이 향상되었으며, 구조와 불순물 함량 변화는 각각 용량 및 속도 특성과 초기 쿨롱 효율에 지배적인 영향을 미쳤다. 복합 정제 공정은 흑연 구조를 향상시켰으며, 불순물을 효율적으로 제거하여 SEI층 형성 억제 및 Li 삽입 공간 확대를 통해 리튬 이온 전지의 성능을 향상시켰다.

A purification process was performed for the application of natural graphite as an anode material. The influence of the structural change and impurity content of graphite according to the process on the anode electrochemical characteristics was investigated. Natural graphite was chemically/physically purified by acid-treatment which used different amounts of solution of ammonium fluoride/sulfuric acid in the same ratio and thermal treatment used different temperatures (800~2500 ℃). Acid-treatment had limitation to remove impurities, and identified that all impurity contents was removed except some traces of atom such as Si by after progressed thermal-treatment until 2500 ℃. The anode materials characteristic of graphite treated by purification process was improved, and changes in the structure and impurity contents affected dominantly the capacity, rate property and initial Coulombic efficiency. Consequently, the complex purification process improved the graphite structure and also the performance of lithium ion battery by controlling the excessive formation of solid electrolyte interphase and expanding Li insertion space originated from the effective removal of impurities.

(게재일: 2021.06.10)
최근 화석 연료 고갈과 지구 온난화를 가속화하는 온실 가스 배출에 대한 우려로 온실 가스를 배출하지 않는 청정 에너지원인 수소 에너지 기술의 중요성이 강조되고 있다. 그 중 물을 전기분해하여 수소를 얻는 수전해 기술은 그린 수소 기술로 궁극적인 청정 미래 에너지 자원으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 양이온 교환막 수전해(proton exchange membrane water electrolysis, PEMWE)의 셀 구성요소 중 하나인 확산층(porous transport layer, PTL)을 sandpaper를 이용한 표면 처리를 통하여 표면 특성을 제어하였으며, 이러한 표면 특성 개선을 통하여 과전압을 줄이고 성능과 안정성을 높이기 위한 연구를 진행하였다. Sandpaper 400, 180, 100방을 준비하여 PTL 표면을 sanding하여 처리하였으며, 처리 후 1000방의 고른 sandpaper로 표면을 매끄럽게 처리하였다. 준비된 확산층은 물접촉각을 측정하여 친수성 정도를 분석하였으며, SEM 분석을 통하여 표면 형태를 관찰하였다. 전기화학적 특성 분석을 위하여 I-V 성능곡선, 임피던스 측정을 진행하여 성능 개선 여부를 확인하였다.

Recently, due to concerns about the depletion of fossil fuels and the emission of greenhouse gases, the importance of hydrogen energy technology, which is a clean energy source that does not emit greenhouse gases, is being emphasized. Water electrolysis technology is a green hydrogen technology that obtains hydrogen by electrolyzing water and is attracting attention as one of the ultimate clean future energy resources. In this study, the surface properties of the porous transport layer (PTL), one of the cell components of the proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE), were controlled using a sandpaper to reduce overvoltage and increase performance and stability. The surfaces of PTL were sanded using sandpapers of 400, 180, and 100 grit, and then all samples were finally treated with the sandpaper of 1000 grit. The prepared PTL was analyzed for the degree of hydrophilicity by measuring the water contact angle, and the surface shape was observed through SEM analysis. In order to analyze the electrochemical characteristics, I-V performance curves and impedance measurements were conducted.

(게재일: 2021.06.10)
석탄계 활성탄(CAC)에 의한 carbol fuchsin (CF) 염료의 흡착 특성을 pH, 초기농도, 온도 및 접촉시간을 흡착변수로 사용하여 조사하였다. CF는 수중에서 해리하여 양이온인 NH 를 가지게 되는데, 염기성 영역에서 음전하를 가진 활성탄의 표면과 정전기적 인력으로 결합하였으며 최적조건인 pH 11에서 96.6%를 흡착하였다. 등온흡착은 Langmuir, Freundlich, Temkin 및 Dubinin-Radushkevich 모델을 사용하여 해석하였다. 실험결과는 Langmuir 식이 더 잘 맞았다. 따라서 흡착 메카니즘은 균일한 에너지 분포를 가진 활성탄 표면에서 단분자층으로 흡착된다고 예상되었다. 평가된 Langmuir의 무차원 분리계수 값들(R = 0.503~0.672)로부터 활성탄에 의해 CF를 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 알았다. Temkin 식과 Dubinin-Radushkevich 식에 의해 구한 흡착에너지는 각각 B = 4.397~6.281 kJ/mol과 E = 1.456~2.319 J/mol이었다. 따라서 흡착공정은 물리흡착(B < 20 J/mol, E < 8 kJ/mol)으로 나타났다. 흡착속도실험결과는 유사 2차 속도식에 더 잘 맞았다. CAC에 대한 CF 염료의 흡착반응은 온도가 올라갈수록 자유에너지 변화의 음수값이 증가하였기 때문에 온도 증가와 함께 자발성도 높아지는 것으로 나타났다. 양수 값의 엔탈피 변화(12.747 kJ/mol)는 흡열반응임을 알려주었다.

Adsorption characteristics of carbol fuchsin (CF) dye by coal-based activated carbon (CAC) were investigated using pH, initial concentration, temperature and contact time as adsorption variables. CF dissociates in water to have a cation, NH , which is bonded to the negatively charged surface of the activated carbon in the basic region by electrostatic attraction. Under the optimum condition of pH 11, 96.6% of the initial concentration was adsorbed. Isothermal adsorption behavior was analyzed using Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich models. Langmuir's equation was the best fit for the experimental results. Therefore, the adsorption mechanism was expected to be adsorbed as a monolayer on the surface of activated carbon with a uniform energy distribution. From the evaluated Langmuir's dimensionless separation coefficients (R = 0.503~0.672), it was found that CF can be effectively treated by activated carbon. The adsorption energies determined by Temkin and Dubinin-Radushkevich models were E = 15.31~7.12 J/mol and B = 0.223~0.365 kJ/mol, respectively. Therefore, the adsorption process was physical (E < 20 J/mol, B < 8 kJ/mol). The experimental result of adsorption kinetics fit better the pseudo second order model. In the adsorption reaction of CF dye to CAC, the negative free energy change increased as the temperature increased. It was found that the spontaneity also increased with increasing temperature. The positive enthalpy change (40.09 kJ/mol) indicated an endothermic reaction.

(게재일: 2021.06.10)
본 연구에서는 밀배아유에 항산화 물질이 다량 함유되어있는 밀싹 추출물을 첨가한 후 O/W 유화액을 제조하는 최적화 공정을 설계하였다. 최적화 공정 설계는 반응표면분석법의 중심합성계획모델을 사용하였다. 기초실험을 통하여 유화제 첨가량, 유화시간, 밀싹 추출물의 첨가량을 독립변수로 설정하였다. 그리고 반응치는 평균입자크기, 점도, 유화안정도지수를 설정하여 유화액의 안정성을 평가하였다. 각 독립변수에 대해 최적화하여 P-value와 결정계수를 평가하여 실험 신뢰도를 확인하였다. 모든 독립변수를 만족하는 최적화 조건은 유화제 첨가량 = 7.7 wt.%, 유화시간 = 23.6 min, 밀싹 추출물의 첨가량 = 3.9 wt.%에서 평균입자크기 = 252.3 nm, 유화액의 점도 = 616.7 cP, ESI = 88.7%로 나타났다. 종합만족도가 0.9137으로 실험의 타당성을 뒷받침하였고, 실제실험을 진행하여 오차율이 0.5 %이하로 측정되었다. 따라서 중심합성계획모델을 통해 밀싹 추출물을 첨가하여 유화액을 제조하는 최적화 과정을 설계하였다.

In this study, an optimization for the production of water emulsion was designed by adding an extract of wheat sprout, which is known to contain a large amount of antioxidants. The central composite design of reaction surface analysis method (CCD-RSM) was used for the optimization process. The amount of emulsifier, emulsification time, and added amount of wheat sprout extract were selected as independent variables based on our preliminary experiments. The mean droplet size (MDS), viscosity, and emulsion stability index (ESI) were set as the responses to evaluate the stability of the emulsion. For each independent variable, the P-value and coefficient of determination were evaluated to verify the reliability of the experiments. From the result of CCD-RSM, optimum conditions for the emulsification were determined as 23.6 min, 7.7 wt.%, and 3.9 wt.% for the emulsification time, amount of emulsifier, and amount of sprout, respectively. From the optimized condition obtained, MDS, viscosity, and ESI after 7 days from reaction were estimated as 252.3 nm, 616.7 cP, and 88.7%, respectively. The overall satisfaction was 0.9137, which supported the validity of the experiments, and the error rate was measured at 0.5% or less by advancing the experiments. Therefore, an optimized process for producing an emulsion by adding the malt extract was designed by the CCD-RSM.

(게재일: 2021.06.10)
전기자동차(EV) 및 중대형 에너지 저장 장치(ESS)의 활용을 위한 차세대 에너지 저장 장치에 대한 요구가 증가함에 따라, 높은 출력 및 안정성 등의 특성을 갖는 리튬 이온 전지 개발이 시급한 과제로 떠오르고 있다. 리튬 이온 이차 전지의 성능은 주로 전극 재료의 물리/화학적 특성에 의해 결정되는데, TiO 는 우수한 안정성 및 높은 안정성, 친환경적 특성으로 인해 현재 상용화된 탄소계 음극재를 대체할 수 있는 물질로 높은 관심을 받고 있다. 특히, 양극산화를 통해 제조된 자기 정렬된 TiO 마이크로 및 나노 구조는 차세대 리튬 이온 이차 전지의 유망한 음극 소재 물질로 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 총설 논문에서는 양극산화를 통한 TiO 나노 튜브 및 마이크로콘 구조 메커니즘 및 구조 발달에 영향을 미치는 인자에 대한 설명을 다루었다. 또한, TiO 의 낮은 전기전도도 및 용량 한계를 극복하기 위한 TiO 기반 복합체를 리튬 이온 이차 전지의 음극재로 활용한 연구를 소개하였다.

With increasingly strict requirements for advanced energy storage devices in electric vehicles (EVs) and stationary energy storage systems (EES), the development of lithium-ion batteries (LIBs) with high power density and safety has become an urgent task. Because the performance of LIBs is determined primarily by the physicochemical characteristics of its electrode material, TiO , owing to its excellent stability, high safety levels, and environmentally friendly properties, has received significant attention as an alternative material for the replacement of commercial carbon-based anode materials. In particular, self-organized TiO micro and nanostructures prepared by anodization have been intensively investigated as promising anode materials. In this review, the mechanism for the formation of anodic TiO nanotubes and microcones and the parameters that influence their morphology are described. Furthermore, recent developments in anodic TiO -based composites as anode electrodes for LIBs to overcome the limitations of low conductivity and specific capacity are summarized.

(게재일: 2021.06.10)
본 연구에서는 mung bean starch (MBS), polyvinyl alcohol (PVA), sodium benzoate (S), glycerol (GL), melanin (MEL)을 이용하여 광열 효과가 있는 기능성 acetaminophen (AP) 각인 MBS 기반 바이오 소재를 제조하고 약물 방출 특성을 조사하였다. 제조된 AP 각인 바이오 소재의 물리화학적 특성은 FE-SEM과 FT-IR을 통해 분석하였다. 또한, NIR (near infrared) laser (1.5 W/cm ) 조사에 따른 기능성 바이오 소재의 광열 효과 및 AP 방출 특성을 조사하였다. 바이오 소재에 NIR laser를 조사하였을 때, MEL이 첨가 바이오 소재는 첨가하지 않은 바이오 소재보다 2배 이상 높은 온도상승을 보였다. 표준 버퍼 용액과 인공 피부를 사용하여 기능성 AP 각인 바이오 소재의 AP 방출 특성 조사결과, NIR laser를 조사하였을 때, MEL 첨가 바이오 소재는 첨가하지 않은 바이오 소재보다 AP 방출율이 1.2배 높은 것을 확인하였다. 이 결과로부터, 기능성 바이오 소재는 급성 진통 치료를 위한 바이오 소재로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

This study focuses on the preparation of acetaminophen (AP) imprinted functional biomaterials for a transdermal drug delivery using mung bean starch (MBS), polyvinyl alcohol (PVA), sodium benzoate (S) as a crosslinking agent, glycerol (GL) as a plasticizer, and melanin (MEL) as a photothermal agent. The prepared AP imprinted biomaterials were characterized using FE-SEM and their physical properties were evaluated. The photothermal effect and AP release property for functional biomaterials were examined with the irradiation of near infrared (NIR) laser (1.5 W/cm ). When the NIR laser was irradiated on functional biomaterials with/without the addition of MEL, the temperature of MEL added biomaterial increased from 25 ℃ to 41 ℃, whereas the biomaterial without MEL increased from 25 ℃ to 28 ℃. Results indicate that there is the photothermal effect of prepared biomaterial with the addition of MEL. Based on the results, AP release properties were evaluated using standard buffer solutions and artificial skin. It was found that AP release rates of MEL added AP loaded biomaterials were 1.2 times faster than those of MEL non-added AP loaded biomaterials when irradiating with NIR laser. We envision that the developed functional biomaterials can be utilized for an acute pain-killing treatment.

(게재일: 2021.06.10)
고형분 70% 아크릴수지를 합성하기 위해 n-butyl methacrylate(BMA), methyl methacrylate(MMA), 2-hydroxyethyl methacrylate(2-HEMA) 및 acetoacetoxyethyl acrylate(AAEA)와 caprolactone acrylate(CLA)를 사용하여 공중합체의 유리전이온도(T )를 50 ℃로 조정하여 합성하였으며, 합성한 아크릴수지의 점도와 분자량은 수산기가(OH values)의 증가에 따라 증가되었다. 높은 고형분의 아크릴수지 합성에 적합한 반응개시제는 di-tert-amyl peroxide 이었으며, 최적의 합성조건은 반응 개시제 5 wt%, 연쇄이동제 4 wt%, 반응온도 140 ℃에서 적하시간은 4시간이었다. 합성수지의 구조는 FT-IR과 H-NMR spectroscopy로 확인하였고, 수평균 분자량은 1900~2600, 분자량 분포도 1.4~2.1을 얻었다. 합성한 아크릴수지와 무황변성 폴리이소시아네이트인 hexamethylene diisocyanate trimer(Desmodur N-3300)의 NCO/OH 당량비를 1.2/1.0으로 조절하여 아크릴-우레탄 투명도료를 제조하였다. 도료의 물리적 특성으로 점도, 부착성, 건조시간, 가사시간, 연필경도 및 광택을 비교 검토한 결과 부착성, 건조시간, 가사시간, 연필경도 및 광택이 양호한 결과를 나타내었고, 특히 CLA를 10 % 도입한 도료는 부착성이 우수하고 낮은 점도와 높은 경도를 나타내었다.

To prepare acrylic resin coatings containing 70% of solids, we used n-butyl methacrylate(BMA), methyl methacrylate(MMA), 2-hydroxyethyl methacrylate(2-HEMA), and acetoacetoxyethyl acrylate(AAEA), caprolactone acrylate(CLA) as raw materials, the glass transition temperature(T ) of acrylic copolymer was adjusted around 50 ℃. The viscosity and molecular weight of the acrylic resins was increased with increasing OH values. Di-tert-amyl peroxide was found to be the suitable initiator to get high-solids acrylic resins. The optimum reaction conditions found in the study are 5 wt% of initiator, 4 wt% of chain transfer agent, 4 hrs of dropping time, and 140 ℃ of reaction temperature. The structure of the synthesized resins were characterized by FT-IR and H-NMR spectroscopy. Number average molecular weight of 1900~2600 and molecular wight distribution of 1.4~2.1 were obtained. Crosslinked acrylic urethane clear coatings were obtained by curing reaction between the synthesized acrylic resins and hexamethylene diisocyanate trimer(Desmodur N-3300), the equivalent ratio of NCO/OH was 1.2/1.0. The physical properties from the following studies were carried out: viscosity(Zahn cup #2), adhesion, drying time, pot-life, pensil hardness, and 60° specular gloss. Various properties of the acrylic urethane clear coatings were also evaluated on the coating specimens. Adhesion property to a substrate, drying time, pot-life, pencil hardness, and 60° specular gloss of prepared paint showed quite good properties. Futhermore, prepared paint containing 10% of CLA showed quite good properties for adhesion, low viscosity and high hardness.

(게재일: 2021.04.30)