Streptomyces 유래의 알긴산 분해효소에 관한 연구

김동은 경성대학교 대학원 2008 국내석사

알긴산으로 고정된 미세조류 및 거대조류의 성장 특성 연구

이한성 순천향대학교 대학원 2012 국내박사

본 연구는 지구온난화와 각종 해양오염으로 발생되는 갯녹음 지역에 해조류를 가입시켜 해중림을 조성하는 방법을 연구하였다. 그 중에 알긴산을 이용하여 미세조류를 고정화하여 장기보존 연구를 진행하였으며, 구멍갈파래 및 미역을 대상으로 알긴산으로 고정화하여 인공어초 도입이 가능여부를 연구하였다. 미세조류 장기보존연구는 그 동안 고가의 동결시스템과 동결보호제를 사용하여 복잡한 절차에 의하여 보존을 하였으나 본 연구는 알긴산으로 미세조류를 고정화하여 장기보존 연구를 진행하였다. 생존율은 현미경 관찰과 엽록소분석으로 판단하였다. Dunarella tetrolecta는 알긴산으로 고정화 한 후 상온에서 16주까지 보전되었으며 냉장상태에서 보관할 경우 54주까지 보존되었으며 생존율은 0.832(±0.08)㎍ ㎖-1이었으며 엽록소 b는 0.465(±0.131) ㎍ ㎖-1로 분석되어 생존하는 것으로 나타났다. Nannochloris oculata연구도 상온에서는 16주까지 생존하였으며 냉장보존 시 엽록소 a가 0.104(±0.01) ㎍ ㎖-1이었으며 엽록소 b는 0.031(±0.013) ㎍ ㎖-1로 생존하였다. Chlorella vulgaris 경우도 냉장보존한 결과 는 a는 0.745(±0.065) ㎍ ㎖-1이었으며 엽록소 b는 0.578(±0.005) ㎍ ㎖-1로 나타나 1년 이상도 생존하는 것으로 나타났다. 알긴산 비드를 사용할 경우 생존율 감소와 정확한 개체수 파악이 힘들며 오염 문제가 발생하였다. 생존율을 높이기 위하여 녹말을 혼합한 결과 녹말과 알긴산의 배합비가 1:1일 때 생존율이 알긴산만 사용할 때보다 생존율이 57%가 높은 것으로 나타났다. 또한 96 well plate를 사용한 결과 비드 한 개에 주입되는 개체수를 정확하게 파악이 되었으며 오염문제도 해결 할 수 있었다. 거대조류 연구는 구멍갈파래를 대상으로 연구한 결과 알긴산으로 구멍갈파래의 포자를 고정하였어도 알긴산 비드 내부에서 성장적으로 발아하고 성장하였다. 특히 알긴산의 농도가 20 g ℓ-1일 때 생존율이 가장 높은 것으로 나타났다. 생존율을 높이기 위하여 녹말을 혼합 경우 녹말의 함량이 증가할수록 구멍갈파래와 미역의 생존율은 증가하였지만 비드의 물리적 강도가 약해지는 단점이 있었다. 알긴산과 녹말을 배합비 따른 보존연구를 보면 녹말의 함량이 증가할수록 생존율은 증가하였다. 하지만 보존 기간은 상온에서는 2일이었으며 냉장보관 시에는 최대 6일로 미세조류 만큼의 보존성은 보이지 않았다. 인공어초에 도입하기 위해서는 기질에 알긴산-해조류 포자 혼합 수용액을 도포한 다음 염화칼슘을 살포하여 경화하는 방법이 가장 경제적이며 알긴산 피막의 안정성이 증가하였다. 자연석, 굴 패각, 콘크리트에 각각 도장한 결과 알긴산이 도포된 경우가 그렇지 않는 경우보다 생존율이 높은 것으로 나타나 알긴산이 콘크리트에서 용출되는 각종 유독물질에 방어역할 하는 것으로 사료된다.

고순도 알긴산 제조와 특성평가를 통한 재생의학적 응용에 관한 연구

김온유 전북대학교 대학원 2011 국내석사

알긴산은 캡슐화된 세포의 활성도 및 쉬운 생산성 등으로 인하여 세포배양을 위한 3D 지지체로 널리 사용되고 있으나, 체내 이식시 알긴산캡슐에 대한 숙주의 면역거부반응으로 인하여 캡슐화된 세포의 기능상실, 대식세포의 과증식으로 인하여 캡슐이식의 문제점을 야기 시킨다. 이러한 문제점을 극복하고자 Korbutt방법을 이용하여 고순도 알긴산을 제조하였다. 고순도 알긴산 제조과정은 활성탄으로 알긴산 내 불순물을 제거한 후, 여과튜브를 이용하여 알긴산 분자사슬 내 불필요한 짧은사슬을 제거하는 과정을 통하여 제조하였다. 이러한 고순도 알긴산의 효과는 특성분석 및 구조분석과 세포 생존률분석 및 면역반응을 통하여 확인하였다. 특성분석결과 고순도 알긴산에서 면역거부반응의 주원인인 단백질 함량이 감소되었고, 짧은 사슬제거와 에스터화에 의해 분자량이 감소함을 확인하였다. 또한 1H-NMR분석을 통하여 면역자극인자의 활동을 야기 시키는 만뉴론산 함량이 감소됨을 확인하였다. 고순도 알긴산을 제조한 후, 이에 관한 응용연구를 도모하기 하고자 섬유륜세포를 고순도 알긴산과 본연의 알긴산에 파종한 후 MTT 분석을 통하여 세포 친화도를 확인하고 섬유륜세포에서 발생하는 특이적 유전자 발현을 확인하기 위하여 PCR을 수행하였다. 또한 알긴산 캡슐에 포접된 섬유륜 세포의 in vivo 환경에서의 세포 거동을 관찰하기 위하여 누드마우스 피하에 이식한 뒤 4 주 후 적출하여 조직학적 염색을 실시하였다. 실험결과 in vitro, in vivo 모두에서 본연의 알긴산에서 보다 고순도 알긴산에서 섬유륜세포의 친화도나 표현형유지에 긍정적인 영향을 끼치는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로 미루어 보아 고순도 알긴산이 추간판 디스크재생에 있어서 유용한 생체재료가 될 것으로 사료된다. Alginate, a polysaccharide extracted from brown seaweed, remains the most widely used biomaterial for immobilizing cells to be transplanted, that is, for forming the microcapsule core, because of the good viability of encapsulated cell and the relatively ease processing for cell encapsulation. However, the main drawback is the immune rejection in vivo. To overcome this problem, we have developed using Korbutt method for alginate purification. Alginate solution was purified by removing proteins and short chain through and ultracentrifugation followed by multiple filtration and precipitation. We analyzed the properties such as protein, viscosity, 1H-NMR, cell viability and immune response of alginate before and after purification. The results showed that the modifed Korbutt purification method reduced the amounts of known contaminants, that is, proteins and 1H-NMR, the proportion of guluronic acid increased and mannuronic acid conversely decreased with the purification process. After alginate was purified, purified alginate microcapsules were used for intervertebral disc regeneration. Annulus fibrosus(AF) cell were seeded in purified and non-purified alginate microcapsules, and then cell viability and proliferation were analyzed by 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5 diphenyltetrazolium bromide(MTT assay) and was performed to assess Reverse transcription - polymerase chain reaction(RT-PCR). AF cell-loaded alginate microcapsules were implanted into a back of BALB/c-nu nude mouse, and the tissues surrounding implants were harvested and evaluated by histology through H&E, MTS, Safranin-O staining after 4 week. In this study, AF cells in purified alginate microcapsules had higher cell survival rate and more phenotype expression than those in non-purified alginate microcapsules.

막 분리 공정을 이용한 알긴산 올리고당 생산 및 가식성 필름 제조

곽준용 전남대학교 2018 국내석사

갈조류의 알긴산을 분해하는 분해 균주의 분리 및 특징

김옥주 신라대학교 일반대학원 2011 국내석사

갈조류로부터 알긴산의 물리적 방법에 의한 분리추출 및 저분자화

유경호 江陵大學校 大學院 1998 국내석사

The present investigations were carried out to establish optimal extracting condition for algal alginates and the processing condition of high functional alginate oligosaccharides with organic acids catalysts by physical treatment method. The optimal condition for physical extraction of algae polysaccharides was determined by the yield, solubility and viscosity of those alginates extracted with microwaving treatment, ultrasonicating pretreatment and/or hot water extraction methods. The microwaving treatment and/or hot water extraction method were the most acceptable in the aspects of low pollution and simplying extraction several methods. Hot water extracting had 5% of yield. The microwaving or ultrasonicating extraction were effective for extracting alginate with fewer processing steps, compared to Na_2CO_3 extracting method having about 20% of yield. Those physical extracting alginates had lower molecular weights than Na_2CO_3 extracting one. The alginates were effectively degraded to oligosaccharides by physical treating with any organic acids catalyst. High temperature treatment under high pressure was most effective among several physical degrading method with any organic acid.

자기성 알긴산 흡착제의 제조 및 특성

양동근 명지대학교 대학원 2003 국내석사

본 연구에서는 두 종류의 대표적 범용 흡착물질(무기계 다공체-활성탄, 유기계 생친화성물질-알긴산)을 대상으로 산화철 화합물중 하나인 마그네타이트(Fe_(3)O_(4))를 함침하여 비드 및 미세입자를 제조하는 연구를 수행하였다. 이때 함침 정도에 따른 자기성 흡착제의 비표면적, 총세공부피, 세공크기 등과 자기성 알긴산 입자제조시 비드의 형성조건과 흡착특성, 포화자화값의 상관성을 조사하여 최적 제조조건을 결정하는 연구를 수행하였다. 자기성 알긴산 비드를 제조하기 위한 최적 알긴산의 점도는 2,000∼8,000 cP 정도로 결정되었다. 8,000 cP이상 점도값이 올라가면 노즐압이 높아져서 비드형성이 힘들고, 반대로 2,000 cP이하로 점도값이 내려가면 구의 형태가 아닌 펠렛형태의 납작한 원판형태로 입자가 제조됨을 알 수 있었다. 에멀젼법(Emulsification/internal gelation)방법에 의한 자기성 미세구 제조시 전체 에멀젼의 입도에 영향을 미치는 점도를 고려하여 실험을 수행한 결과 반응시간 및 교반속도가 증가하면 입자들은 점점 작아지고, CaCO_(3)의 농도를 증가시키면 입자들이 점점 커졌다. 노즐법(Nozzle injection/external gelation)에 의한 자기성 알긴산 비드 제조시 알긴산의 농도와 주사바늘 직경의 크기가 증가하면 입자들은 점점 커지고, 노즐 주입속도가 증가하면 입자들은 점점 작아졌다. 알긴산의 농도를 일정하게 유지하고 마그네타이트의 농도를 변화시킴으로서 제조가능한 자기성 알긴산 비드의 포화자화값은 11 ~ 36 emu/g으로 상업적으로 이용가능한 포화자화값 약 15 emu/g를 잘 만족시켰다. 자기성 알긴산 비드를 이용하여 중금속 흡착 실험결과 Pb, Cu는 비교적 쉽게 흡착되었지만 Cd, Ni, Zn은 쉽게 흡착되지 않는 선택성을 나타냈다. 이는 알긴산의 캡슐화 특성을 이용하여 선택적으로 흡착할 수 있는 흡착제를 함침시켜 흡착제를 제조하면 흡착이 용이할 것으로 생각되어 진다. 세 종류의 자기성 활성탄을 제조하여 물성을 조사한 결과 10mM에서 제조한 자기성 활성탄이 상업적으로 이용하기에 가장 적당하다고 생각된다.

6가 크롬 이온의 제거를 위한 리그닌/알긴산 비드의 제조 및 특성

우희창 서울대학교 대학원 2018 국내석사

본 연구에서는 6가 크롬 이온 제거를 위한 천연 고분자 기반의 흡착제를 제조함에 있어서 산 침전법을 이용한 리그닌/알긴산 비드를 제조하였고, 이를 통해 리그닌의 담지 효율 및 흡착 성능을 극대화하고 흡착 후 회수 및 재사용이 가능한 흡착제를 만들고자 하였다. 또한 최적 제조 조건을 찾기 위해 2%(w/v) 농도의 알긴산나트륨과 0~5%(w/v) 농도의 리그닌을 이용하여 리그닌/알긴산 비드를 제조하였고, 각각의 비드에 대하여 리그닌의 담지 효율, 비드의 역학적 특성 및 6가 크롬 이온에 대한 흡착 성능을 분석 비교하였다. 그 결과, 리그닌과 알긴산나트륨의 농도가 각각 2%(w/v)일 때의 조건을 최적 제조 조건으로 설정할 수 있었고, 이 때 제조된 비드는 88.4%의 담지 효율을 가졌으며, 6가 크롬 이온에 대하여 136.9 mg/g의 높은 흡착 성능을 보여주었다. 최적 조건으로 제조된 리그닌/알긴산 비드를 이용하여 6가 크롬 이온에 대한 흡착 특성을 살펴보았고, 흡착 등온선 분석과 동역학 분석을 한 결과, Freundlich isotherm 모델과 pseudo-second-order 모델에 매우 근접한 거동을 보여 화학적 흡착이 우세하게 작용하고, 두 가지 이상의 이질적인 기작에 의해서 6가 크롬 이온이 리그닌/알긴산 비드에 흡착되는 것으로 볼 수 있었다. 또한 EDS와 XPS을 이용하여 흡착 전, 후의 리그닌/알긴산 비드의 표면 특성을 분석하였고, 이를 통해 6가 크롬 이온의 일부가 3가 크롬 이온으로 환원되고, 비드에 존재하는 히드록시기, 메톡시기, 카르보닐기와 같은 산소 원자를 포함하는 작용기들이 6가 크롬 이온 또는 3가 크롬 이온과 결합하는 것으로 흡착 기작을 생각해 볼 수 있었다. 1M 티오요소 수용액을 이용하여 탈착 및 재흡착 실험을 진행하였으며, 4회 재흡착에서 초기 흡착 대비 89.6%의 재생 효율을 보여주어 재활용의 가능성을 확인할 수 있었다. 또한 6가 크롬 이온과 함께 구리 이온, 아연 이온, 니켈 이온이 혼합된 금속 이온 용액에 대해 6가 크롬 이온의 선택적 흡착이 가능함을 알 수 있었다. 이처럼 본 연구에서 제조한 리그닌/알긴산 비드는 6가 크롬 이온에 대해 높은 흡착 성능을 나타내며 재사용 및 선택적인 흡착이 가능함을 보여 흡착제로서의 높은 성능을 입증하였다. 또한 알긴산 비드를 담지체로 활용하여 흡착 분야에 적용함으로써 알지네이트의 공정 및 이용에 대한 새로운 방법을 제시하였다.

Azotobacter vinelandii의 알긴산에 관한 연구

임미혜 한양대학교 대학원 1987 국내석사

알긴酸에 對한 一般的 考察

이병득 [이화여자대학교 대학원] 1953 국내석사