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문제 정의
- 이용하여 바이러스 제거효과를 알아보았다. 이러한 HAp의 흡착특성을 이용하여 공기여과용 필터에 분산코팅함으로서, HAp 필터를 제조하고 세균 제거 특성에 대하여 조사하고자 한다.
제안 방법
- 3종류의 균(대장균, 녹농균, 리스테리아균)을 액체 배지 (TSB)에 넣고 30℃로 24 ~ 48시간 동안 배양한 후 10배수로 희석하여 고체 배지(SMA)에 100 µl을 뿌려서 도말하였다.
- HAp 소결체의 결정성을 알아보기 위하여 MP-XRD로 분석하였다. 그 결과는 Fig.
- 도말된 고체 배지 위에 시험편을 올려준 후, 30℃ 로 24 ~ 48시간 후에 결과를 확인하였다. 또한, 1차 항균성 시험을 마친 후 이를 근거로 Fiti 시험연구원에 의뢰한 실험결과도 확인하였다. 이때 사용한 실험 방법은 다음과 같다.
- 본 연구에서는 HAp을 이용하여 필터를 제조하고 실내 환경에서 발생되는 세균 중 염증의 원인 균인 포도상균, 폐렴의 원인 균인 폐렴균, 만성 기도 감염의 원인 균인 녹농균, 설사병의 원인 균인 대장균 및 식중독을 일으키는 리스테리아 균을 9-12)이용하여 바이러스 제거효과를 알아보았다. 이러한 HAp의 흡착특성을 이용하여 공기여과용 필터에 분산코팅함으로서, HAp 필터를 제조하고 세균 제거 특성에 대하여 조사하고자 한다.
- 그러면 대장균은 보라색으로 염색이된다. 염색된 대장균과 HAp과의 반응을 보기 위하여 현미경을 통하여 반응을 관찰하였다.
- Attrition Mill을 이용하여 물 100g 대비 HAp 중량비로 30%와 결합제로 키토산을 초산에 용해시킨 10% 키토산졸을 중량비로 10%을 투여한 후 500 rpm의 속도로 12시간 분쇄 혼합하였다. 이때 제조된 졸 내의 HAp의 평균입도는 PSA(ELS-Z2, Otsuka Electronics, Japan)를 이용하여 측정하였고, MP-XRD를 사용하여 결정성을 확인하였다. 제조된 HAp 졸은 스프레이건을 이용하여 부직포에 분무한 후 100℃ 건조기에 1시간 건조하였다.
대상 데이터
- HAp 필터를 제조하기 위해 시중에 판매되는 HAp(본텍, 45 µm) 분말을 사용하였다.
- 나사식 뚜껑을 가진 약 30 mL 용량의 유리 용기 안에 시험편을 넣는다. 대조편 6검체, 시험편 3검체를 채취한다. 한 유리 용기 안에 넣는 시험편 및 대조 시험편의 양은 접종원을 흡수할 수 있고 유리 용기 안에 유동하는 접종원이 없도록 한다.
- 이들 필터는 필터크기에 의해 이 물질을 제거하는 방식으로 세균을 제거하기 위해 전기분해법등의 부가 장치를 사용하고 있다. 따라서, 이중 필터링 성능을 향상시키기 위하여 이미 알려진 바이오 소재중 하나인 하이드록시아파타이트를 선택하였다. 기능성 소재인 하이드록시아파타이트(Hydroxyapatite, HAp)는 인체 뼈의 무기질과 성분구성이 동일한 무기 물질로서, 높은 생체 친화성과 적합성을 바탕으로 의료용 생체재료로 사용되어 왔다.
- 시험편과 섬유의 종류 및 직물의 구조는 같으나 항균 가공을 하지 않은 직물로 채취한 것을 대조 시험편으로 한다. 다만 항균 가공을 하지 않은 직물이 준비되지 않은 경우는 표준포를 이용하여 대조 수단으로 한다.
이론/모형
- 제조된 HAp 졸은 스프레이건을 이용하여 부직포에 분무한 후 100℃ 건조기에 1시간 건조하였다. 건조된 필터는 원형으로 절단한 후, 1차 시험은 paper disk법을 통하여 시험하였다. 3종류의 균(대장균, 녹농균, 리스테리아균)을 액체 배지 (TSB)에 넣고 30℃로 24 ~ 48시간 동안 배양한 후 10배수로 희석하여 고체 배지(SMA)에 100 µl을 뿌려서 도말하였다.
성능/효과
- 3). HAp 졸 제조 시 첨가한 키토산이 부직포와 HAp 분말을 상호 결합시키는 결합제의 역할을 하는 것으로 확인되었다.
- HAp과 물과 키토산으로 제조된 졸의 D50값은 161.1 nm로 확인되었고(Fig. 2) 키토산 용액과의 안정적인 분산 혼합이 가능하였다. 이때 졸의 평균 pH는 12.
- 제조된 졸을 부직포 표면에 접착시켜 HAp 필터를 제조하였다. HAp으로 제조된 필터는 포도상균, 폐렴균, 대장균에 항균성을 나타내었고 세균은 99.9% 제거되었다. 또한 녹농균 및 리스테리아균에 대해서도 항균성을 나타내었고 HAp분말의 표면 흡착 기능에 의해 세균이 흡착되어서 HAp이 향균력을 발현한다.
- 또한 녹농균 및 리스테리아균에 대해서도 항균성을 나타내었고 HAp분말의 표면 흡착 기능에 의해 세균이 흡착되어서 HAp이 향균력을 발현한다. 따라서 HAp을 이용한 공기필터로서의 응용이 가능한 것으로 확인되었다.
- 7에서 확인된 clear zone이 나타남으로써 대장균, 녹농균 및 리스테리아균에 대하여 항균성이 확인되었다. 따라서 부직포 표면에 접착되어 있는 HAp로 인하여 항균성을 갖는 것으로 분석되었다.
- 9% 제거되었다. 또한 녹농균 및 리스테리아균에 대해서도 항균성을 나타내었고 HAp분말의 표면 흡착 기능에 의해 세균이 흡착되어서 HAp이 향균력을 발현한다. 따라서 HAp을 이용한 공기필터로서의 응용이 가능한 것으로 확인되었다.
- 9%로 나타났으며 이러한 결과 HAp 필터는 항균성을 가지는 것으로 분석되었다. 이상과 같은 결과에서 HAp의 세균에 대한 항균성 메카니즘을 파악하기 위하여 Fig. 11에 나타난 것과 같이 대장균을 배양하여 염색한 후 HAp 분말을 소량 투입한 결과 대장균이 HAp 분말에 흡착됨으로서 HAp의 강 알카리 특성에 의한 멸균보다는 HAp 의 표면 흡착기능에 의하여 세균의 번식을 저지하고 이들 세균에 대한 멸균 성질을 가지는 것으로 생각된다. 특히 이번 실험에 사용된 세균인 대장균, 녹농균, 리스테리 아균은 표면전하가 음전하를 띄고, HAp은 양성전해 물질로서 양성, 음성 모두 가질 수 있으므로, 세균들에 비해 표면전하가 양성을 띄게 되어, 서로 다른 표면 차지에 의해, 인력이 발생하여 그림 11과 같이 흡착한 것으로 생각되어 진다.
- 10에 나타내었다. 일반적인 항균시험을 위하여 포도상균(Staphyloccus aureus ATTC 6538)과 폐렴균(Klebsiella pneumoniae ATCC 4352) 및 대장균(Escherichia coli ATCC 25922)을 배지를 이용하여 배양하고 이를 이용하여 항균 실험 결과 균 제거율은 99.9%로 나타났으며 이러한 결과 HAp 필터는 항균성을 가지는 것으로 분석되었다. 이상과 같은 결과에서 HAp의 세균에 대한 항균성 메카니즘을 파악하기 위하여 Fig.
- 1처럼 나왔다. 합성분말의 결정상은 HAp로 확인되었고, 이때 결정화도는 HAp은 97% 와 CaO가 3% 인 것으로 확인 되었다(Fig. 1).
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