기존 합성 항생제는 자체 내성문제와 더불어 축육을 통한 인체 전이 가능성으로 그 피해와 우려가 높아지고 있으며, 미국과 유럽에서는 최근에 일부 항생제 사용을 금지하였다. 따라서 합성 항생제를 대체할 천연 항생제의 개발과 생산이 절실하게 요구되고 있다. 키틴, 키토산은 무독성의 천연 물질로 항균 작용과 면역 기능등이 알려져 있으며, 원료 공급과 가격등의 경제적 측면까지 고려할 때 천연 항생제로써 가장 적합한 후보 물질로 고려될 수 있다. 본 연구의 목적은 ...
기존 합성 항생제는 자체 내성문제와 더불어 축육을 통한 인체 전이 가능성으로 그 피해와 우려가 높아지고 있으며, 미국과 유럽에서는 최근에 일부 항생제 사용을 금지하였다. 따라서 합성 항생제를 대체할 천연 항생제의 개발과 생산이 절실하게 요구되고 있다. 키틴, 키토산은 무독성의 천연 물질로 항균 작용과 면역 기능등이 알려져 있으며, 원료 공급과 가격등의 경제적 측면까지 고려할 때 천연 항생제로써 가장 적합한 후보 물질로 고려될 수 있다. 본 연구의 목적은 키토올리고당과 저분자알긴산 그리고 황산철(Ⅱ)로부터 키토산 알긴산 철 이온 복합체 (CAFC)를 합성하고 이의 항균작용과 면역작용 및 가축의 질병치료 효과를 검증하는데 있다. CAFC합성은 FT-IR과 ^(1)N, ^(13)CNMR 그리고 ICP등으로 구조형성을 확인하였으며, 합성된 CAFC는 갈색을 띤 분말로 pH 6.0 이하의 수용액에 녹지만 pH 6.0 이상에서는 불용성이었다. E. coli와 S. aureus에 대한 CAFC의 항균 작용은 0.01%에서 2시간 처리하였을때 균집락수의 대수 감소값이 각각 7, 5 log단위로 균생장이 저해되었고, 최소 저해 농도는 0.0001%였다. C. albicans는 0.1%에서 2시간 CAFC처리시 대수 감소값이 5 log단위로 균증식을 억제되었고, CAFC는 키토산 자체에 비해 더 효과적인 항진균 작용을 나타냈다. C. albicans의 CAFC 최소 저해 농도는 0.01%였다. SEM과 TEM으로 관찰한 세포는 팽화되어 파열되었고, 공포가 생성되는등 정상 세포에 비해 세포막 및 벽이 손상되어 저해됨을 알 수 있었다. 또한, 세포막 투과성 변화에 의한 이온유출 현상도 나타났다. 쥐 섬유 아세포에 대한 CAFC의 세포독성은 3% 이하에서는 나타나지 않았으며, 자돈설사 치료실험에서 설사 유발 3일 이내의 대조군 자돈 치사율은 평균 60% 이상인 반면, CAFC로 치료한 군의 치사율은 1일 이내에 평균 56%로 낮아지고 3일 이내에 7%로 낮아졌다. 한편, 염증 유발 사이토카인인 TNF-α, IL-1β 그리고 IL-6등과 이들 사이토카인의 전사 조절 인자인 NF-_(κ)B의 발현은 CAFC 전처리에 의해 크게 저해되었다. 이는 LPS와 같은 염증 자극시 CAFC가 항염증제로 작용할 수 있음을 시사하고 있다. 현재 동물 의약품시장에서 우리 나라 자체로 개발하여 생산되는 치료제가 없는 상태로 키토산 유도체와 같은 천연 항생제의 가축질병 치료 및 예방은 국내 축산 농가의 경쟁력 강화에 크게 이바지할 것으로 사료된다.
기존 합성 항생제는 자체 내성문제와 더불어 축육을 통한 인체 전이 가능성으로 그 피해와 우려가 높아지고 있으며, 미국과 유럽에서는 최근에 일부 항생제 사용을 금지하였다. 따라서 합성 항생제를 대체할 천연 항생제의 개발과 생산이 절실하게 요구되고 있다. 키틴, 키토산은 무독성의 천연 물질로 항균 작용과 면역 기능등이 알려져 있으며, 원료 공급과 가격등의 경제적 측면까지 고려할 때 천연 항생제로써 가장 적합한 후보 물질로 고려될 수 있다. 본 연구의 목적은 키토올리고당과 저분자 알긴산 그리고 황산철(Ⅱ)로부터 키토산 알긴산 철 이온 복합체 (CAFC)를 합성하고 이의 항균작용과 면역작용 및 가축의 질병치료 효과를 검증하는데 있다. CAFC합성은 FT-IR과 ^(1)N, ^(13)CNMR 그리고 ICP등으로 구조형성을 확인하였으며, 합성된 CAFC는 갈색을 띤 분말로 pH 6.0 이하의 수용액에 녹지만 pH 6.0 이상에서는 불용성이었다. E. coli와 S. aureus에 대한 CAFC의 항균 작용은 0.01%에서 2시간 처리하였을때 균집락수의 대수 감소값이 각각 7, 5 log단위로 균생장이 저해되었고, 최소 저해 농도는 0.0001%였다. C. albicans는 0.1%에서 2시간 CAFC처리시 대수 감소값이 5 log단위로 균증식을 억제되었고, CAFC는 키토산 자체에 비해 더 효과적인 항진균 작용을 나타냈다. C. albicans의 CAFC 최소 저해 농도는 0.01%였다. SEM과 TEM으로 관찰한 세포는 팽화되어 파열되었고, 공포가 생성되는등 정상 세포에 비해 세포막 및 벽이 손상되어 저해됨을 알 수 있었다. 또한, 세포막 투과성 변화에 의한 이온유출 현상도 나타났다. 쥐 섬유 아세포에 대한 CAFC의 세포독성은 3% 이하에서는 나타나지 않았으며, 자돈설사 치료실험에서 설사 유발 3일 이내의 대조군 자돈 치사율은 평균 60% 이상인 반면, CAFC로 치료한 군의 치사율은 1일 이내에 평균 56%로 낮아지고 3일 이내에 7%로 낮아졌다. 한편, 염증 유발 사이토카인인 TNF-α, IL-1β 그리고 IL-6등과 이들 사이토카인의 전사 조절 인자인 NF-_(κ)B의 발현은 CAFC 전처리에 의해 크게 저해되었다. 이는 LPS와 같은 염증 자극시 CAFC가 항염증제로 작용할 수 있음을 시사하고 있다. 현재 동물 의약품시장에서 우리 나라 자체로 개발하여 생산되는 치료제가 없는 상태로 키토산 유도체와 같은 천연 항생제의 가축질병 치료 및 예방은 국내 축산 농가의 경쟁력 강화에 크게 이바지할 것으로 사료된다.
The synthetic antibiotics have the problem that some microorganisms acquired the resistance to antibiotics. Also, antibiotic resistance microbes could be transferred to human beings through animals. Recently, USA and EU prohibit some antibiotics. So, it is absolutely necessary to develope and produc...
The synthetic antibiotics have the problem that some microorganisms acquired the resistance to antibiotics. Also, antibiotic resistance microbes could be transferred to human beings through animals. Recently, USA and EU prohibit some antibiotics. So, it is absolutely necessary to develope and produce natural antibiotic substances which alternate existing synthetic antibiotics. Chitin and Chitosan, which are nontoxic substances, have the antimicrobial and immunological activities. Besides, they have other advantages such as small expense and easy raw material supplies. This study was to prepare chitosan-alginate-Fe(Ⅱ) (CAFC) from chitooligosaccaride, low molecular alginate and FeSO_(4), and to investigate its antimicrobial and immunological activity as well as healing efficacy against farm animal's disease. The formation of CAFC was confirmed by FT-IR, ^(1)H, ^(13)C-NMR and ICP. The prepared CAFC was brownish powder, and soluble in aqueous solution below pH 6.0 but insoluble above it. The observed growth effect by 0.01% CAFC, within 2 hr to E. coli and S. aureus resulted in a reduction of colony forming units of more 7, 5 log -step respectively, compared with controls. MIC of CAFC was 0.0001%. C. albicans's growth log reduction value was 5 when treated with 0.1% CAFC for 2 hr, and its MIC was 0.01%. CAFC was more effective than chitosan itself in C. albicans. The ion leakage of potassium and phosphate from cells and the penetration of ethidium bromide dye into it indicate that CAFC might be able to increase the cell permeability and consequently cellular leakage, thus leading to cell plasmolysis. The cells which were observed under SEM and TEM showed that E. coli and C. albicans treated with CAFC became expanded, bursted and vacuolization. In a clinical examination, control piglets showed that average mortality was up to 60% during 3 days after onset of diarrhea. In contrast, CAFC treated group's lothality was dropped down to average 56% on the 1st day and average 7% on the 4th day after treatment of CAFC. The expression of pro-inflamamatory cytokines, NF-κB, TNF-α, IL-1β and IL-6, was significantly inhibited by pretreatment with CAFC in mouse fibroblast cells. So, this suggests that CAFC has the possibility to be an antiinflammatory medicine. In a animal medical supplies market, by this time, we have no such natural antibiotics that is developed and produced by ourselves. Therefore, the synthesis of chitosan derivatives which can be used as a antibiotic would make a significant contribution to domestic stock farming industry.
The synthetic antibiotics have the problem that some microorganisms acquired the resistance to antibiotics. Also, antibiotic resistance microbes could be transferred to human beings through animals. Recently, USA and EU prohibit some antibiotics. So, it is absolutely necessary to develope and produce natural antibiotic substances which alternate existing synthetic antibiotics. Chitin and Chitosan, which are nontoxic substances, have the antimicrobial and immunological activities. Besides, they have other advantages such as small expense and easy raw material supplies. This study was to prepare chitosan-alginate-Fe(Ⅱ) (CAFC) from chitooligosaccaride, low molecular alginate and FeSO_(4), and to investigate its antimicrobial and immunological activity as well as healing efficacy against farm animal's disease. The formation of CAFC was confirmed by FT-IR, ^(1)H, ^(13)C-NMR and ICP. The prepared CAFC was brownish powder, and soluble in aqueous solution below pH 6.0 but insoluble above it. The observed growth effect by 0.01% CAFC, within 2 hr to E. coli and S. aureus resulted in a reduction of colony forming units of more 7, 5 log -step respectively, compared with controls. MIC of CAFC was 0.0001%. C. albicans's growth log reduction value was 5 when treated with 0.1% CAFC for 2 hr, and its MIC was 0.01%. CAFC was more effective than chitosan itself in C. albicans. The ion leakage of potassium and phosphate from cells and the penetration of ethidium bromide dye into it indicate that CAFC might be able to increase the cell permeability and consequently cellular leakage, thus leading to cell plasmolysis. The cells which were observed under SEM and TEM showed that E. coli and C. albicans treated with CAFC became expanded, bursted and vacuolization. In a clinical examination, control piglets showed that average mortality was up to 60% during 3 days after onset of diarrhea. In contrast, CAFC treated group's lothality was dropped down to average 56% on the 1st day and average 7% on the 4th day after treatment of CAFC. The expression of pro-inflamamatory cytokines, NF-κB, TNF-α, IL-1β and IL-6, was significantly inhibited by pretreatment with CAFC in mouse fibroblast cells. So, this suggests that CAFC has the possibility to be an antiinflammatory medicine. In a animal medical supplies market, by this time, we have no such natural antibiotics that is developed and produced by ourselves. Therefore, the synthesis of chitosan derivatives which can be used as a antibiotic would make a significant contribution to domestic stock farming industry.
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