흡착재료에는 hydroxyapatite(HAp), zeolite,, 분자체탄소, 활성탄, 알루미나등의 재료가 많이 사용되고 있다. 이들 흡착재료 중에서 금속이온과 양이온 교환반응이 좋은 HAp, zeolite는 폐수처리과정에서 많이 사용되고 있지만, 피러나 이 폐수처리과정에서 문제되는 것은 유해한 중금속뿐만 아니라 많은 세균들이 이 폐수에 존재하고 있어 수질오염 등의 여러 가지 문제를 야기 시키고 있다. 본 연구는 여러 중금속 흡착재료 중에서 HAp, zeolite에 항균효과가 있다고 알려진 금속이온 (Ag$^{+}$, Cu$^{2+}$, $Zn^{2+}$)들을 이온 치환시켜 항균성을 흡착재료에 부여하고자 한다. HAp, zeolite에 Ag$^{+}$, Cu$^{2+}$, $Zn^{2+}$의 금속이온들을 치환시킨 후, E. Coli로 항균효과를 측정하였다. HAp, zeolite와 여러 금속이온 치환후의 항균효과를 측정한 결과, Ag$^{+}$ 로 이온치환 시킨 HAp, zeolite에서는 1$\times$$10^{-2}$cell/ml 농도의 E. Coli에서 24시간가지 완벽한 항균효과를 보였고, Cu$^{2+}$와 $Zn^{2+}$으로 이온치환 시킨 경우에서는 좋은 항균효과를 보이지 않았다. 이러한 결과는 Feng. et. al.이 발표한 바와 같이1) Ag ion이 cell내부의 DNA에 영향을 기척, 복제능력을 떨어뜨리고 Cell을 비활성화 시키기 때문이다.
흡착재료에는 hydroxyapatite(HAp), zeolite,, 분자체탄소, 활성탄, 알루미나등의 재료가 많이 사용되고 있다. 이들 흡착재료 중에서 금속이온과 양이온 교환반응이 좋은 HAp, zeolite는 폐수처리과정에서 많이 사용되고 있지만, 피러나 이 폐수처리과정에서 문제되는 것은 유해한 중금속뿐만 아니라 많은 세균들이 이 폐수에 존재하고 있어 수질오염 등의 여러 가지 문제를 야기 시키고 있다. 본 연구는 여러 중금속 흡착재료 중에서 HAp, zeolite에 항균효과가 있다고 알려진 금속이온 (Ag$^{+}$, Cu$^{2+}$, $Zn^{2+}$)들을 이온 치환시켜 항균성을 흡착재료에 부여하고자 한다. HAp, zeolite에 Ag$^{+}$, Cu$^{2+}$, $Zn^{2+}$의 금속이온들을 치환시킨 후, E. Coli로 항균효과를 측정하였다. HAp, zeolite와 여러 금속이온 치환후의 항균효과를 측정한 결과, Ag$^{+}$ 로 이온치환 시킨 HAp, zeolite에서는 1$\times$$10^{-2}$cell/ml 농도의 E. Coli에서 24시간가지 완벽한 항균효과를 보였고, Cu$^{2+}$와 $Zn^{2+}$으로 이온치환 시킨 경우에서는 좋은 항균효과를 보이지 않았다. 이러한 결과는 Feng. et. al.이 발표한 바와 같이1) Ag ion이 cell내부의 DNA에 영향을 기척, 복제능력을 떨어뜨리고 Cell을 비활성화 시키기 때문이다.
Generally, hydroxyapatite(HAp), zeolite, carbon molecular sieve , activated carbon and alumina are used as heavy metal ions adsorption materials. Among those adsorption materials, HAp which has good positive ion-exchange ability with metal ion, and zeolite are utilized in wastewater treatment. Most ...
Generally, hydroxyapatite(HAp), zeolite, carbon molecular sieve , activated carbon and alumina are used as heavy metal ions adsorption materials. Among those adsorption materials, HAp which has good positive ion-exchange ability with metal ion, and zeolite are utilized in wastewater treatment. Most of water pollutions are caused by hazardous heavy metals ions as well as bacteria in waste water. In this study, a adsorption materials (HAP and zeolite) are ion-exchanged with a well known antimicrobial metal ions, such as $Ag^+,\;Cu^{2+},\;and\;Zn^{2+}$, in order to give a adsorption of heavy metal ions and a killing effects of bacteria. The antimicrobial effects of adsorption materials are observed using by E. Coli. The results show that there is a complete antimicrobial effect in the adsorption materials with $Ag^+$ at the concentration of $1{\times}10^{-4}$cell/$m\ell$ of E. Coli until 24 hours. However, there is not good antimicrobial effects in the adsorption materials with $Cu^{2+},\;and\;Zn^{2+}$ substitution. Feng et. al. showed the denaturation effects of silver ions which induces the condensed DNA molecules and losing their replication abilities.
Generally, hydroxyapatite(HAp), zeolite, carbon molecular sieve , activated carbon and alumina are used as heavy metal ions adsorption materials. Among those adsorption materials, HAp which has good positive ion-exchange ability with metal ion, and zeolite are utilized in wastewater treatment. Most of water pollutions are caused by hazardous heavy metals ions as well as bacteria in waste water. In this study, a adsorption materials (HAP and zeolite) are ion-exchanged with a well known antimicrobial metal ions, such as $Ag^+,\;Cu^{2+},\;and\;Zn^{2+}$, in order to give a adsorption of heavy metal ions and a killing effects of bacteria. The antimicrobial effects of adsorption materials are observed using by E. Coli. The results show that there is a complete antimicrobial effect in the adsorption materials with $Ag^+$ at the concentration of $1{\times}10^{-4}$cell/$m\ell$ of E. Coli until 24 hours. However, there is not good antimicrobial effects in the adsorption materials with $Cu^{2+},\;and\;Zn^{2+}$ substitution. Feng et. al. showed the denaturation effects of silver ions which induces the condensed DNA molecules and losing their replication abilities.
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문제 정의
Coli로 항균효과를 viable count method를 이용하여 측정하였고, scanning electron mi- croscope (SEM) 으로 비교 관찰하였다. 본 실험의 주요 목적은 폐수처리 또는 우리 일상생활에서 사용되는 흡착제에 항균성을 부여하여 항균성 흡착제를 개발하는데 있다.
가설 설정
HAp와 마찬가지로 입자들이 뭉쳐져 있음을 알 수 있다. 한편 Zn으로 치환된 HAp는 (그림 3(d)) 판상과 각주 상이 서로 섞여있고 구형의 입자는 거의 발견할 수 없었다. 이러한 미세조직으로부터 Ag 치환 HAp에서 입자 표면적이 다른 금속치환 HAp에 비해 크게 보이므로 Ag이온의 방출이 더욱 효과적일것으로 생각되고, 그에 따라서 항균효과가 더 크게 나타날 것으로 생각할 수 있다.
제안 방법
본 연구에서는 여러 중금속 흡착재료 중에서 HAp, zeo- lite에 화학흡착으로 항균효과가 있다고 알려진 금속이온 (Ag+, Cu2+, Zn2+)들을 이온 치환시켜 항균성기능을 부여 하고자 하였고, 이들 재료에 Ag*, Cu2+, Zn”의 금속이온 들을 치환시킨 후, E. Coli로 항균효과를 viable count method를 이용하여 측정하였고, scanning electron mi- croscope (SEM) 으로 비교 관찰하였다. 본 실험의 주요 목적은 폐수처리 또는 우리 일상생활에서 사용되는 흡착제에 항균성을 부여하여 항균성 흡착제를 개발하는데 있다.
8%), Cu(NO3)2 . 3H2O(덕산약품공업주식회사, 99%), Zn(NO3)2 - 6H2O (덕산약품공업주식회사, 95%)를 각각 O.Olmol씩 넣어 자석교반기로 완전히 녹여 수용액 상태로 만든 후, Ca(OH)z (Junsei Chemical Co., Ltd., 95%)를 0.167mol을 넣어 24시간 동안 혼합시켰다. 혼합된 수용액의 pH를 관찰하면서 0.
") 화학 반응이 끝난 후 수용액을 상온에서 24시간 동안 방치하여 침전물을 생성시키고, 이것을 120℃ 건조기에서 수분을 증발시킨 다음, 유발과 유봉으로 분쇄하였다. 제조된 HAp와 항균성 HAp 원료 분말에 대해 SEM (Topcone ABS 32, Japan) 과 X-선 회절분석기 (SHIMADZU XD-Dlw)를 이용 HAp의 생성 유무와 결정성을 조사하였다. 이때 측정 조건은 Cu Ka(30kV, 30mA), 주사범위(20)는 10°~60°, 주사 속도는 4°/min 이었다.
제조된 금속이온치환 zeolite 원료 분말에 대해 SEM (Topcone ABS 32, Japan) 과 X-선 회절분석기를 이용하여 조사하였다. 이때 측정 조건은 Cu Ka(30kV, 30mA), 주사범위(29는 20°~ 80°, 주사 속도는 4°/ min 이었다.
Coli가 들어있는 시험관에 넣었다. 그 후 교반배양기에서 37℃, 150rpm의 속도로 24시간동안 교반한 후 각각의 시험관으로부터 0.1 M씩 채취하여, 20ml LB agar plate에 잘 분산하여 넣고 37 ℃ 의 배양기에서 배양하면서 매 시간마다 colony의 수를 세었다."
이론/모형
Hydroxyapatite(HAp) 와 Ag*, Cu2+, Zn奸을 함유한 항균성 HAp는 습식화학법으로 만들었다. Ag+, Cu2+, Zn?+을 함유한 항균성 HAp는 각각 334㎖의 증류수에 AgNO3(Junsei Chemical Co.
성능/효과
Coli 항균효과 시험에서 Ag로 치환된 HAp에서는 24시간까지 98% 이상 완벽한 항균효과를 보이고 있으나, Cu와 Zn이 온으로 치환된 HAp에서는 colony 숫자가 20~30으로 약 70~80%의 다소 미흡한 항균효과를 나타내고 있다. 즉 HAp나 control sample에 비하여는 좋은 결과를 보이나, Ag 처리한 HAp에 비해서는 좋지 않은 항균효과를 보이고 있다. 한편 Ag 이온처리한 zeolite에서도 colony 숫자가 5개 이하의 95% 이상의 항균효과를 24시간까지 보이고 있고, 이것은 미세조직에서 검토한 것과 잘 일치하고 있다.
참고문헌 (13)
Q.L. Feng, J. Wu, G.Q. Chen, F.Z. Cui, T.N. Kim, J.O. Kim, J. of Biomed. Mater. Res., 52, 662 (2000)
Hideki Monma, 'Bioceramics-Apatite Bio-ceram-ics', Proceedings of the First Korea-Japan Semi-nar on New Ceramics, 176 (1984)
T.N. Kim, Q.L. Feng, J.O. Kim, J. Wu, H. Wang, G. Q. Chen, F.Z. Cui, 'Antimicrobial Effects of Metal Ions ( $Ag^+,;\;Cu^{2+},;\;Zn^{2+}$ ) in Hydroxyapatite.' J. Mat. Sci. Mat. Med., 9, 129 (1998)
T.N. Kim, Q.L. Feng, J. Wu, J.O. Kim, 'Silver-impregnated HAp-coating on alumina substrate for prevention of infection', J. of Korean Vaccum Society, 6, 57 (1997)
T. Ikeda, M. Sasakl, T. Yasunaga, 'Kinetic Studies of Ion Exchange of A Ikylammonium Ion for Sodium Ion in Aqueous Suspensions of Zeolite 4A Using the pressure-Jump Method'. J. Phys. Chem., 87, 745 (1983)
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