목적: 본 연구는 UVA영역의 LED를 이용하여 안질환을 일으키는 대표적인 유발균인 녹농균과 포도상구균에 대한 살균효과를 알아보고, UVA영역의 LED를 콘택트렌즈 살균에 활용하고자 하였다. 방법: 안질환의 원인 세균인 녹농균과 포도상구균에 대한 살균효과 실험은 400 nm의 UVA-LED를 이용하여 소형 살균기기를 제작하여 녹농균은 $10^{-7}$ CFU/ml, 포도상구균은 $10^{-5}$ CFU/ml 로 각각 액체배지에 희석하여 넣은 후 시간대별로 15분, 30분, 60분, 120분, 240분, 360분, 480분 동안 각각 400 nm의 UVA를 조사하였다. 결과: 살균실험 결과를 직선회귀방정식(regresson line equation)으로 변환하여 목표 살균치(target log inactivation)를 도출한 결과 녹농균에 대한 3log inactivation의 UV조사량($mJ/cm^2$)이 54,847 UV dose($mJ/cm^2$)이었으며, 조사시간(irridiation time)은 135.42(min) 이었다. 또한 포도상구균의 3log inactivation은 39,066 UV dose($mJ/cm^2$)이었으며 조사시간은 98.72분이었다. 결론: 이러한 실험 결과 400 nm의 UVA-LED를 이용한 녹농균과 포도상구균에 대한 뛰어난 살균효과를 확인하였으며 콘택트렌즈의 살균에 유용하게 이용될 것으로 사료된다.
목적: 본 연구는 UVA영역의 LED를 이용하여 안질환을 일으키는 대표적인 유발균인 녹농균과 포도상구균에 대한 살균효과를 알아보고, UVA영역의 LED를 콘택트렌즈 살균에 활용하고자 하였다. 방법: 안질환의 원인 세균인 녹농균과 포도상구균에 대한 살균효과 실험은 400 nm의 UVA-LED를 이용하여 소형 살균기기를 제작하여 녹농균은 $10^{-7}$ CFU/ml, 포도상구균은 $10^{-5}$ CFU/ml 로 각각 액체배지에 희석하여 넣은 후 시간대별로 15분, 30분, 60분, 120분, 240분, 360분, 480분 동안 각각 400 nm의 UVA를 조사하였다. 결과: 살균실험 결과를 직선회귀방정식(regresson line equation)으로 변환하여 목표 살균치(target log inactivation)를 도출한 결과 녹농균에 대한 3log inactivation의 UV조사량($mJ/cm^2$)이 54,847 UV dose($mJ/cm^2$)이었으며, 조사시간(irridiation time)은 135.42(min) 이었다. 또한 포도상구균의 3log inactivation은 39,066 UV dose($mJ/cm^2$)이었으며 조사시간은 98.72분이었다. 결론: 이러한 실험 결과 400 nm의 UVA-LED를 이용한 녹농균과 포도상구균에 대한 뛰어난 살균효과를 확인하였으며 콘택트렌즈의 살균에 유용하게 이용될 것으로 사료된다.
Purpose: The purpose of this study is to demonstrate inactivation effect of UVA-LED ultraviolet radiation upon Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus which are the major bacteria causing eye diseases. Methods: The small sterilization device was made using UVA-LED of 400 nm. After Pseudomon...
Purpose: The purpose of this study is to demonstrate inactivation effect of UVA-LED ultraviolet radiation upon Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus which are the major bacteria causing eye diseases. Methods: The small sterilization device was made using UVA-LED of 400 nm. After Pseudomonas aeruginosa was diluted to $10^{-7}$ and Staphylococcus aureus to $10^{-5}$ and diluted solutions were put onto each liquid medium. They were irradiated by 400 nm of UVA for different amount of time; 15 min, 30 min, 60 min, 120 min, 240 min, 360 min and 480 min each. Results: The data from sterilization test was solved to regression line equation and the target log inactivation was obtained. The 3 log inactivation UV irradiation value of Pseudomonas aeruginosa was 54,847 UV dose ($mJ/cm^2$) and irradiation time was 135.42 min while the 3 log inactivation of Staphylococcus aureus was 39,066 UV dose ($mJ/cm^2$) and irradiation time was 98.72 min. Conclusions: The inactivation effect of sterilization method using 400 nm of UVA-LED upon Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus has been verified and it is considered as a useful method in inactivating the contact lenses.
Purpose: The purpose of this study is to demonstrate inactivation effect of UVA-LED ultraviolet radiation upon Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus which are the major bacteria causing eye diseases. Methods: The small sterilization device was made using UVA-LED of 400 nm. After Pseudomonas aeruginosa was diluted to $10^{-7}$ and Staphylococcus aureus to $10^{-5}$ and diluted solutions were put onto each liquid medium. They were irradiated by 400 nm of UVA for different amount of time; 15 min, 30 min, 60 min, 120 min, 240 min, 360 min and 480 min each. Results: The data from sterilization test was solved to regression line equation and the target log inactivation was obtained. The 3 log inactivation UV irradiation value of Pseudomonas aeruginosa was 54,847 UV dose ($mJ/cm^2$) and irradiation time was 135.42 min while the 3 log inactivation of Staphylococcus aureus was 39,066 UV dose ($mJ/cm^2$) and irradiation time was 98.72 min. Conclusions: The inactivation effect of sterilization method using 400 nm of UVA-LED upon Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus has been verified and it is considered as a useful method in inactivating the contact lenses.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
따라서 본 연구에서는 UVA영역의 LED를 이용하여 안질환을 일으키는 대표적인 세균인 녹농균과 포도상구균에 대한 살균효과를 알아보고, 콘택트렌즈 살균에 활용하고자 하며 UV2영역의 LED를 살균광원으로 하는 휴대형 콘택트렌즈 살균기 기를 제작하여 99.9%의 목표살균시 간과 목표살균조사량을 구하고, 살균기 기로써 의 유효성을 검정하고자 한다.
그와 더불어 독성이나 눈 자극을 줄일 수 있는 콘택트렌즈 관리 방법의 개발 또한 필요한 실정이라고 사료된다. 따라서 본 연구에서는 콘택트렌즈의 살균을 위해서 쓰이는 대표적인 열소독, 화학소독 방법 외에 현재까지는 미미했던 콘택트렌즈관리를 위한 자외선에 의한 살균에 대한 연구를 진행하게 되었다.
이에 본 연구에서는 크기가 작아 소형살균기기에 적합한 4가지 파장대의 동일한 발광출력을 가지는 UVA-LED 를 이용하여 안질환을 일으키는 세균에 대한 살균실험을 진행 하였다. 그 결과 4가지의 모든 파장에서 유의할 만한 살균 효과(F<0.
제안 방법
실험 균주를 10-4CFU/ml에서 lOeCFU/ml로 희석한 후도 말하여 녹농균은 I" CFU/ml, 포도상구균은 10-5 CFU/ ml로 액체배지에 희석하여 희석한 균 2 ml를 용기에 각각 넣고 소형 400 nm UVA-LED 조사기기를 이용하여 살균실험을 시작하였다. 사용된 용기와 UVA-LED모듈은 실험 균주 당 8개씩 총 16개를 사용하였고, UV 조사시간은 15분, 30분, 60분, 120분, 240분, 360분, 480분으로 하였으며 대조군에는 조사하지 않았다.
도말한 후 37。(2의 incubator에서 4가지 파장별로 24시간 조사하면서 배양하는 것을 3번 반복하였고, 고체 배지에 생성된 콜로니수(Colony Form Unit, CFU)를 측정하였다.
광원부는 콘택트렌즈보관용기의 내부면 적을 고려하여 최대한 균등하게 조시-가 될 수 있도록 400 nm UVA-LED 4개를 모듈로 제작하였고, 전원부는 안정적인 전류의 공급이 가능하도록 정전류 드라이버를 이용하였으며, LED 한 개당 공급한 전압과 전류는 3.4 V 15 mA이었다. 콘택트렌즈 보관용기는 외부직경 2.
시작하였다. 사용된 용기와 UVA-LED모듈은 실험 균주 당 8개씩 총 16개를 사용하였고, UV 조사시간은 15분, 30분, 60분, 120분, 240분, 360분, 480분으로 하였으며 대조군에는 조사하지 않았다. 조사 후 배양된 균을 무균상태에서 자외선의 조사시간대 별로 용기에서 100 m씨 고체 배지에 도말하고 37。。의 incubator에서 24시간을 배양한 후 콜로니수를 측정하였다.
소형 UVA-LED 조사기기를 콘택트렌즈보관용기의 마개로 제작하였고 콘택트렌즈보관용기에 액체배지를 담을 수 있게 하였으며 용기의 재질은 불투명한 플라스틱을 사용하였다. 광원부는 콘택트렌즈보관용기의 내부면 적을 고려하여 최대한 균등하게 조시-가 될 수 있도록 400 nm UVA-LED 4개를 모듈로 제작하였고, 전원부는 안정적인 전류의 공급이 가능하도록 정전류 드라이버를 이용하였으며, LED 한 개당 공급한 전압과 전류는 3.
외부광원을 차단하기 위하여 가로 10 cm, 세로 10 cm, 높이 12 cm의 불투명 플라스틱용기를 제작하였고, 각각의 용기 내부의 윗면 안쪽에는 4개의 파장대로 제작된 광원 모듈을 부착하였다. LED광원의 발산각과 조시-거리에 따라 고체 배지를 골고루 조사할 수 있도록 계산하여 24개의 UVA-LED를 사용하였고, LED 한 개당 공급한 전압과 전류는 3.
대상 데이터
부착하였다. LED광원의 발산각과 조시-거리에 따라 고체 배지를 골고루 조사할 수 있도록 계산하여 24개의 UVA-LED를 사용하였고, LED 한 개당 공급한 전압과 전류는 3.4Y 15 m认이었으며 조사거리는 12 cm이었다(Fig. 2).
UVA-LED는 미국 BIV久R社의 390 nm(UV5TZ-390-15), 395 nm(UV5TZ-395-15), 400 nm(UV5TZ-400-15), 405 nm (UV5TZ-405-15)의 LED를 사용하였으며 제조사에서 제공하는 데이터 시트를 표기하였다(Fig. l)(Table 1).
MINOLTA, 일본)를 사용하였다. 리셉터는 UM400 을 이용하였고, 조사거리 0.4 cm에서 6.36 mW/cm2 이었다.
4). 이러한 실험결과에 따라 콘택트렌즈 보관용기를 이용한 소형 400 nm UVA-LED 살균기기를 제작하여 다음 실험에 사용하였다.
자외선의 조사에 의한 살균실험에 사용된 녹농균 (Pseudomonas oen/g沥om(4-3355))은 J대학교 의과대학에서 분양받았고, 포도상구균(Staphylococcus aureus) KCTC 3881은 한국생명공학연구원 생물자원센터(BRC)에서 분양받은 것을 실험균주로 선정하였다.
이론/모형
자외선 강도를 측정하기 위해 자외선 강도계 (UM-10, KONICA MINOLTA, 일본)를 사용하였다. 리셉터는 UM400 을 이용하였고, 조사거리 0.
성능/효과
390 nm, 395 nm, 400 nm, 405 nm의 UVA-LED를 고체 배지에 도말한 녹농균과 포도상구균에 각각 24시간 조사하여 녹농균과 포도상구균에 대한 살균효과를 평가한 결과, 실험에 사용된 모든 파장에서 유의한 상관성을 보였으며(尸<0.0001), 400 nm의 UVA-LED에서 녹농균과 포도상구균 각각 모두 사멸하였다(Fig. 4). 이러한 실험결과에 따라 콘택트렌즈 보관용기를 이용한 소형 400 nm UVA-LED 살균기기를 제작하여 다음 실험에 사용하였다.
4가지 파장의 UVA-LED 살균 효과에서 살균효과가 가장 큰 400 nm UVA-LED를 녹농균과 포도상구균에 각각 조사하여 살균실험을 실시한 결과 녹농균은 120분 이후부터 포도상구균은 100분 이후부터 사멸된 것을 알 수 있었다(Fig. 5, 6). 살균효과에 대한 직선회귀분석에 의한 목표 살균치를 도출한 결과 녹농균에 대한 3log inactivation의 UV조사량(mJ/cn?)이 54, 847 UV dose(mJ/cm2)이었으며, 조사시간(irradiation time)은 135.
하였다. 그 결과 4가지의 모든 파장에서 유의할 만한 살균 효과(F<0.0001)를 얻었다. 이러한 실험의 결과로 크기가 소형인 400 nm U5A-LED를 살균광원으로 하는 휴대형 콘택트렌즈살균기 기를 제작하여 유효성을 검정하기 위해 살균효과를 측정한 결과 UV조사량(mJ/cn?)과 살균능력에 비례하여 유의성이 매우 높은 것으로 나타났다 (P<0.
7 nm의 자외선을 이용한 콘택트렌즈와 보존액의 살균에서 과산화수소 소독보다 10배나 빠르고 효과적인 소독방법이라 하였으며 Harris M 등図의 또 다른 연구에서 FDA의 콘택트렌즈의 분류 방법 중 재질의 분류에 따른 4그룹의 소프트렌즈와 착색소프트렌즈, RGP콘택트렌즈 이렇게 6종류의 렌즈에서 20시간 동안 자외선에 노출 시킨 후 콘택트렌즈 파라미터의 변화를 측정하였다. 그 결과 FDA 4그룹 중 그룹2의 고 함수-비이온성소프트콘택트렌즈의 경우 굴절력, 중심두께, 직경, 함수율이 증가하여 피팅특성과 성능에 영향을 미칠 것 이라고 하였다. 그러나 그 외의 경우 대부분 측정오차범위 이내이거나 미미한 수준이었으며 대부분의 콘택트렌즈의 살균에 이용할 수 있을 것이라고 하였다.
5, 6). 살균효과에 대한 직선회귀분석에 의한 목표 살균치를 도출한 결과 녹농균에 대한 3log inactivation의 UV조사량(mJ/cn?)이 54, 847 UV dose(mJ/cm2)이었으며, 조사시간(irradiation time)은 135.42분 이였다. 또한 포도상구균의 31og inactivation의 UV조사량(mJ/cnF)은 39, 066 UV dose(mJ/cm2)이었고 조사시간은 98.
0001)를 얻었다. 이러한 실험의 결과로 크기가 소형인 400 nm U5A-LED를 살균광원으로 하는 휴대형 콘택트렌즈살균기 기를 제작하여 유효성을 검정하기 위해 살균효과를 측정한 결과 UV조사량(mJ/cn?)과 살균능력에 비례하여 유의성이 매우 높은 것으로 나타났다 (P<0.05). 이를 바탕으로 하여 목표살균시간과 목표살균조사량을 회귀방정식에 의해 제시한 결과, 31og inactivation (99.
05). 이를 바탕으로 하여 목표살균시간과 목표살균조사량을 회귀방정식에 의해 제시한 결과, 31og inactivation (99.9%)을 나타내기 위해서는 녹농균의 경우 135분이 소요되며 포도상구균의 경우 98분이 소요되는 것을 알 수 있었다.
이와 같이 본 연구에서 제시한 녹농균의 99.9%의 목표살균 시간인 135분과 김 등[辺의 다목적 콘택트렌즈 세정액의 항녹농균 효과를 비교한 연구에서 세정방법 중, 다목적 용액에 4시간 담그기, 가 가장 효과적이라는 결과를 간접적으로 비교해보면 살균기 기로서의 유효성을 입증한다고 볼 수 있겠다.
후속연구
결론적으로, 소형의 UVA>LED를 광원으로 하는 휴대형콘택트렌즈살균기 기가 개발된다면 기존의 콘택트렌즈 관리체계에서 일어날 수 있는 안질환의 감염을 예방하는 역할을 할 수 있을 것으로 사료된다.
또한 기존의 열소독이나 과산회수소 소독방법의 불편함을 해결해주는 동시에 화학소독이 가지고 있는 부작용 역시 해소해 줄 수 있을 것으로 기대되는 바이다.
하였다. 매질이 식염수나 MPS(multi purpose solution)와 같이 투명한 경우 용기의 바닥까지 자외선의 손실이 거의 없이 도달하는 반면 액체배지와 같은 탁한 매질에서는 자외선의 손실에 의한 살균효과의 감소가 발생할 수 있어 투과율이 떨어지는 액체배지를 이용하여 살균실험을 진행해 효과를 입증하였으며 투명한 매질에서의 살균 효과는 더욱 효과적일 것으로 사료된다.
참고문헌 (27)
EPA., "Ultraviolet disinfection guidance manual", Office of Water, Washington D. C., USA, pp. 35-59(2003).
Zhao J., Krishna V., Hua B., Moudgil B., and Koopman B., "Effect of UVA irradiance on photocatalytic and UVA inactivation of bacillus cereus spores", J. Photochem. Photobiol. B, 94(2):96-100(2009).
Bosshard F., Bucheli M., Meur Y., and Egli T., "The respiratory chain is the cell's achilles' heel during UVA inactivation in escherichia coli", Microbiology, 156(pt7):2006-2015(2010).
Yoshimura-Mishima M., Akamatsu H., Namura S., and Horio T., "Suppressive effect of ultraviolet (UVB and PUVA) radiation on superantigen production by staphylococcus aureus", Journal of Dermatological Science, 19(1):31-36(1999).
Lopez M. A., and Palou E., "Ultraviolet light and food preservation. In: Novel Food Processing Technologies", Barbosa-Canovas G. V,, Tapia M. S., and Cano M. P., 2nd Ed., CRC Press, Inc., Boca Raton, FL., USA, 405-421(2005).
Wurtele M. A., Kolbe T., Lipsz M., Kulberg A., Weyers M., Kneissl M., and Jekel M., "Application of GaN-based ultraviolet-C light emitting diodes - UV LEDs- for water disinfection", Water res., 45(3):1481-1489(2011).
Bartolomei A., Alcaraz L., Bottone E., Asbell P., Press L., and Solomon J., et al., "Clinical evaluation of purilens, an ultraviolet light contact lens care system", CLAO J., 20(1):23-26(1994).
Harris M. G., Buttino L. M., Chan J. C., and Wang M., "Effects of ultraviolet radiation on contact lens parameters", Optom. Vis. Sci., 70(9):739-42(1993).
Berney M., Weilenmann H. U., Ihssen J., Bassin C., and Egli T., "Specific growth rate determines the sensitivity of escherichia coli to thermal, UVA, and solar disinfection", Appl. Environ. Microbiol., 72(4):2586-2593(2006).
Mori M., Hamamoto A., Takahashi A., Nakano M., Wakikawa N., and Tachibana S., et al., "Development of a new water sterilization device with a 365 nm UV-LED", Med. Biol. Eng. Comput., 45(12):1237-1241(2007).
Hamamoto A., Mori M., Takahashi A., Nakano M., Wakikawa N., and Akutagawa M., et al., "New water disinfection system using UVA light-emitting diodes", J. Appl. Microbiol., 103(6):2291-2298(2007).
Lian X., Tetsutani K., Katayama M., Nakano M., Mawatari K., and Harada N., et al., "New colored beverage disinfection system using UV-A light-emitting diodes", Biocontrol Sci., 15(1):33-37(2010).
Girard P. M., Francesconi S., Pozzebon M., Graindorge D., Rochette P., Drouin R., and Sage E., "UVA-induced damage to DNA and proteins: direct versus indirect photochemical processes", Journal of Physics: Conference Series, 261(1):12002-12011(2011).
Tyrrell R. M., "Induction of pyrimidine dimers in bacterial DNA by 365 nm radiation", Photochem. Photobiol., 17(1):69-73(1973).
Vilhunen S., Sarkka H., and Sillanpaa M., "Ultraviolet light-emitting diodes in water disinfection", Environ. Sci. Pollut. Res. Int., 16(4):439-442(2009).
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.