[논문]금속이온이 처리된 활성탄소섬유의 흡착과 항균성

오원춘; 방성호

문제 정의

금속이 처리된 활성탄소섬유에 대한 물리 화학적흡착륵성과 항균효과에 대한 연구를 하였다. Cu가 처리된 활성탄소섬유에 관한 물리 흡착 연구로 둥온곡선을 구하였고 이들로부터 BET 비표면적 값이 6882 887.
또한 이들의 처리된 금속이온과 탄소질에 붙어 있는 여러가지 대표적인 기능기들에 대한 항균 메카니즘에 대하여 논의 하였다.
본 연구에서는 금속이 처리된 활성탄소섬유의 물리적 흡착 특성과 이들의 항균 특성에 대하여 토론하였다. 또한 이들의 처리된 금속이온과 탄소질에 붙어 있는 여러가지 대표적인 기능기들에 대한 항균 메카니즘에 대하여 논의 하였다.
coli에 대한 항균효과룔 알아보기 위한 결과로부터 Cu의 양을 증가시켜 처리함에 따라 항균 활성 면적이 증가함을 알 수 있었다. 이들 결과로부터 금속이 처리된 활성탄소섬유에 대한 항균 메카니즘을 제시하였다.

제안 방법

이러한 금속들의 특징적인 현상을 “oligodynamic action” 이라고 한다.¹² CU가 처리된 활성탄소섬유의 항균효과를 알아보기 위하여 대장균의 일종인 E. coli를 사용하였다. E.
각각 Cu-활성탄소섬유의 비표면적 측정은 부피 측정 방법을 사용한 저온 질소 흡착 방법인 Sibata P-850 홉착 장치를 이용하여 흡착 등온곡선을 얻었으며, 이를 가지고 비표면적을 구하였다. 이때 흡착질로는 99.
따라서 처리된 구리의 활성탄소섬유 표면에서의 거동을 알아보기 위하여 전자 주사 현미경을 사용하여 각각의 시료에 대하여 표면 상태를 고찰하였다. 이들 결과의 데표적인 Cu가 처리된 활성탄소섬유의 표면구조를 Fig.
coli가 활성을 잃어 투명하게 변한 부분을 측정하여 Cu-활성탄소섬유의 박테리아 저항성을 판독하였다. 또한 Shake flas법을 사용하여 균주를 24시간 배양 후 이를 단계적으로 희석하여 24시간 다시 배양 후 세균의 수를 세어 항균성을정량하였다.
메탄올을 사용하여 각각의 몰 비로 CuCL를 사용하여 용해시킨 후 이들 용액에 약 20g의 원료 활성탄소 섬유를 침적시켜서 유리막대로 거품이 생기지 않을 때까지 저어 주었다. 침적된 상태의 시료를 약 10^-2 torr에서 약 20-30분 동안 기포를 제거한 후 용액을 따라 버리고 금속이 처리된 활성탄소섬유를 공기 중에서 약 48시간 건조하였다.
coli를 사용하였다. 배양된 E. colit 멸균된 배지에 도포하여 각각의 몰수에 따라 제조된 Cu-활성탄소섬유를 일정 간격으로 떨어뜨렸다. 이와 같이 만들어진 배지를 24시간 동안 항온항습기 내에 보관하여 E.
colit 멸균된 배지에 도포하여 각각의 몰수에 따라 제조된 Cu-활성탄소섬유를 일정 간격으로 떨어뜨렸다. 이와 같이 만들어진 배지를 24시간 동안 항온항습기 내에 보관하여 E. coli가 활성을 잃어 투명하게 변한 부분을 측정하여 Cu-활성탄소섬유의 박테리아 저항성을 판독하였다. 또한 Shake flas법을 사용하여 균주를 24시간 배양 후 이를 단계적으로 희석하여 24시간 다시 배양 후 세균의 수를 세어 항균성을정량하였다.

대상 데이터

이 결과로부터 출발원료가 낮은 황의 함유량을 가지며, 높은 비표면적을 가지므로 홉착제로써 적합한 원료임을 알 수 있다. Cu 처리를 위한 금속원으로 CuCl2 (Aldrich, 99+%, ACS reagent)를 사용하였으며, 이들은 몰농도의 비 (0.09, 0.1, 02 0.3, 0.4 M)로 처 리 하여 시험에 임하였다.
본 연구에 원료로 사용된 활성탄소섬유의 제조는 polyacrik)nitnie(PAN)계 상업용(KUREA, JAPAN) 탄소섬유를 사용하여 400-450℃에서 1차 bum off하여사이징을 제거한 후 약 750-800℃의 온도범위에서 KOH와 Na2CO₃< 를 사용하여 비활성 분위기에서 화학적으로 활성화시킨 것을 사용하였다. 출발물질 활성탄소 섬유의 원소분석한 결과는 Table 1에 나타내었다.
가지고 비표면적을 구하였다. 이때 흡착질로는 99.999%의 질소개스(일본 산소(주), Japan)를 사하였으며, 모든 종류의 흡착제는 측정하기 전에 250℃ 에서 3시간 동안 고진공에서 탈기시킨 후에 측정에임하였다. 제조된 Cu-활성탄소섬유의 표면 상태 및구조를 관찰하기 위해 주사 전자현미경 (Topcon sm-300, Japan)을 사용하였다 항균 실험을 위하여 박테리아로서 대장균의 일종인 E.
999%의 질소개스(일본 산소(주), Japan)를 사하였으며, 모든 종류의 흡착제는 측정하기 전에 250℃ 에서 3시간 동안 고진공에서 탈기시킨 후에 측정에임하였다. 제조된 Cu-활성탄소섬유의 표면 상태 및구조를 관찰하기 위해 주사 전자현미경 (Topcon sm-300, Japan)을 사용하였다 항균 실험을 위하여 박테리아로서 대장균의 일종인 E. coli를 사용하였다. 배양된 E.

데이터처리

8 nHg의 범위에 분포하고 있음을 알 수 있었다. 또한 흡착 등온곡선으로부터 t-방법을 도입하여 미세 동공 부피 값과 동공의 평균 크기룔 얻었다. SEM 연구로부터 활성탄소섬유의 많은 미세 동공들이 처리된 금속에 의하여 가리움 현상을 일으키는 것으로 나타났다 E.

이론/모형

3에 나타내었다. 일반적으로 동공부피를 계산하는 방법은 t-방법이많이 이용되므로 본 연구에서도 이 방법을 선택하여계산하였다. 또한 이들 등온곡선으로부터 계산한 동공부피는 Table 2에 정리하였다 as-법에 의한 홉착 등온 곡선과 t-방법에 의하여 구한 결과부터 앞에서 예측한 결과를 입증하여 주고 있다.

성능/효과

일반적으로 BET식은 mesopore 이상의 영역에서 잘 적용된다고 보고하고 있다.^11,12 Micropore를 가지는 흡착제는 낮은 상대압력에서 동공응축이 일어나고 이들의외부 표면에서 다분자층 흡착이 일어난다고 할 수 있다. 흡착등온곡선으로부터 주어진 상대압력에서의 흡착량은 상대압력이 0.
항균효과에 대한 연구를 하였다. Cu가 처리된 활성탄소섬유에 관한 물리 흡착 연구로 둥온곡선을 구하였고 이들로부터 BET 비표면적 값이 6882 887.8 nHg의 범위에 분포하고 있음을 알 수 있었다. 또한 흡착 등온곡선으로부터 t-방법을 도입하여 미세 동공 부피 값과 동공의 평균 크기룔 얻었다.
coli를 사용하였다. E. coli에 대한 항균 활성을 알아보기 위하여 24시간 동안 항온 항습 조건의 배지에서 배양한 후 이곳에 금속이 처리된 활성탄소섬유를떨어트렸다 이들 결과로부터 금속이 처리된 양이 증가함에 따라 항균 활성이 증가함을 보였으며, 이들 결과는 Fig. 4에 나타내었다. 또한 shake flask법에 의하여 세균의 수를 정량하여 항균성을 알아본 결과, 모든시료에서 99%의 항균성을 보였다.
또한 흡착 등온곡선으로부터 t-방법을 도입하여 미세 동공 부피 값과 동공의 평균 크기룔 얻었다. SEM 연구로부터 활성탄소섬유의 많은 미세 동공들이 처리된 금속에 의하여 가리움 현상을 일으키는 것으로 나타났다 E. coli에 대한 항균효과룔 알아보기 위한 결과로부터 Cu의 양을 증가시켜 처리함에 따라 항균 활성 면적이 증가함을 알 수 있었다. 이들 결과로부터 금속이 처리된 활성탄소섬유에 대한 항균 메카니즘을 제시하였다.
4에 나타내었다. 또한 shake flask법에 의하여 세균의 수를 정량하여 항균성을 알아본 결과, 모든시료에서 99%의 항균성을 보였다. 특히, 0.
이들 홉착 등온곡선은 Brunauer, Emmett, Teller (BET)^5,7가 분류한 전형적인 type I의 형태를 나타내었으며, 처리된 구리의양이 증가시켜도 흡착등온곡선의 형태는 유사한 양상을 보이고 있었다. 또한 이들 곡선으로부터 처리한 구리의 양을 증가시키면 흡착량이 조금씩 점점 감소하는 경향성을 나타내었다. 이들 등온 곡선은 모두 상대압력이 낮은 0.
본연구에서는 원래 활성탄소섬유의 BET 비표면적 값이 1220m2/g으로 다소 높은 것을 사용하였기 때문에 구리 처리 후에 활성탄소섬유의 BET 비표면적 값들은 688.2-887.8 mVg의 범위에 분포하였다. 이와 같은 결과를 보이는 이유는 BET식이 미세동공을 가지므로활성탄에 잘 적용되지 않기 때문으로 여겨진다.
출발물질 활성탄소 섬유의 원소분석한 결과는 Table 1에 나타내었다. 이 결과로부터 출발원료가 낮은 황의 함유량을 가지며, 높은 비표면적을 가지므로 홉착제로써 적합한 원료임을 알 수 있다. Cu 처리를 위한 금속원으로 CuCl2 (Aldrich, 99+%, ACS reagent)를 사용하였으며, 이들은 몰농도의 비 (0.
결과 Fig- 1과 같이 나타났다. 이들 홉착 등온곡선은 Brunauer, Emmett, Teller (BET)^5,7가 분류한 전형적인 type I의 형태를 나타내었으며, 처리된 구리의양이 증가시켜도 흡착등온곡선의 형태는 유사한 양상을 보이고 있었다. 또한 이들 곡선으로부터 처리한 구리의 양을 증가시키면 흡착량이 조금씩 점점 감소하는 경향성을 나타내었다.
또한 shake flask법에 의하여 세균의 수를 정량하여 항균성을 알아본 결과, 모든시료에서 99%의 항균성을 보였다. 특히, 0.2 M 이상의농도를 처리한 Cu-활성탄소섬유는 100%의 항균 능력을 보였다. 본 연구를 통하여 활성탄소의 넓은 다공성과 비표면적이 유리한 점과 구리의 항균 작용을 부가하여 지금까지의 항균성 활성 탄소에 비교하여 그우수성이 나타났다^6,8-10

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