선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 다양한 약리효과 및 항산화 효과가 있는 쑥을 증류수와 에탄올을 용매로 추출하여 총 폴리페놀 함량 및 플라보노이드 함량을 분석하였다. 또한 두 가지 용매 추출물 중 총 폴리페놀 함량과 총 플라보노이드 함량을 합산하여 높게 나타난 증류수 추출물을 선정하여 PVA 고분자와 함께 혼합하고 전기방사하여 쑥/PVA 나노섬유를 제조하였으며, 제조된 쑥/PVA 나노섬유의 성분변화와 상용성 등의 특성을 고찰한 후 기능성 섬유소재로의 응용 가능성을 제안하고자 한다.
가설 설정
- 2): Values represent the Mean±S.D.
제안 방법
- 예비실험을 통하여 나노섬유의 형태가 고르게 제조된 12wt.% 방사용액과 10kV 전압, 방사거리(Tip to Colector Dist-ance, 이하 TCD) 15cm 조건으로 전기방사하였다.
- 50wt.% 중량비로 첨가하여 12시간 교반한 후 1시간 초음파 처리 다음, 다시 12시간 교반하여 인진쑥 추출물을 함유하는 PVA 복합 방사용액을 제조하였다. 용액에 대한 점도는 점도계(Viscometer, DV-I Prime, Brookfield,USA)를 사용하여 각각 5회씩 측정하여 평균값을 계산하였다.
- 50wt.%로 달리하여 첨가하여 인진쑥 추출물 함유 방사용액을 제조하였다. 제조된 방사용액을 방사전압 10kV, 방사거리 15cm조건하에 주사기에 용액을 주입한 뒤 전기방사하였다.
- 따라서 본 연구에서는 다양한 약리효과 및 항산화 효과가 있는 쑥을 증류수와 에탄올을 용매로 추출하여 총 폴리페놀 함량 및 플라보노이드 함량을 분석하였다. 또한 두 가지 용매 추출물 중 총 폴리페놀 함량과 총 플라보노이드 함량을 합산하여 높게 나타난 증류수 추출물을 선정하여 PVA 고분자와 함께 혼합하고 전기방사하여 쑥/PVA 나노섬유를 제조하였으며, 제조된 쑥/PVA 나노섬유의 성분변화와 상용성 등의 특성을 고찰한 후 기능성 섬유소재로의 응용 가능성을 제안하고자 한다.
- 반응시킨 시료를 자외·가시광선 분광도계(UV-VIS Spec-trophotometer, S-3100, Shinco, Korea)를 사용하여 725nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 인진쑥 추출물을 증류수와 에탄올 두 가지 용매로 추출하여 추출물의 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량을 측정하고, 이를 기반으로 인진쑥 추출물을 함유하는PVA 복합 나노섬유를 전기방사를 통하여 제조한 후, 나노섬유의 형태와 특성을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 인진쑥 추출물을 함유한 나노섬유의 결정구조를 분석하기 위하여 XRD를 측정하여 [Fig. 3]에 나타내었다. 두 종류의 나노섬유 모두 PVA의 특정 피크인 19° 근처에서 나타난 것을 확인할 수 있었으며, 인진쑥 추출물의 함량이 증가할수록 PVA의 특정 피크가 감소하였다.
- 인진쑥 추출물의 총 폴리페놀 함량은 Folin-denis법을 변형하여 측정하였다(Swain & Hillis, 1959).
- 인진쑥 추출물의 항산화 효과와 항미생물 활성을 예측하기 위하여 인진쑥을 증류수와 에탄올로 추출한 추출물의 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량을 측정한 결과를 [Table 1]에 나타냈다. 증류수 추출물의 총 폴리페놀 함량은 218.
- 제조된 나노섬유의 PVA와 인진쑥 증류수 추출물 간 상호작용을 확인하기 위하여 나노섬유의 표면을 반사적 외선분광기(FT-IR Spectrophotometer, Alpha-P, Bruker,Germany)를 이용하여 측정하였다.
- 제조된 나노섬유의 PVA와 인진쑥 증류수 추출물 간 열적 거동을 확인하기 위하여 열분석기(Thermal Analy-er, TGA/DSC 1, Mettler-toledo, Korea)를 사용하여, 질소가스 분위기에서 승온속도 10oC/min의 측정조건에서, 온도 25~250oC까지의 열용량 변화를 측정하였다.
- 제조된 나노섬유의 PVA와 인진쑥 증류수 추출물의 두 분자 간 결정구조 변화에 미치는 영향을 확인하기 위하여 고분해능 X-선 회절 분석기(High Resolution X-ray Diffractometer, Bruker AXS, Germany)를 사용하여 나노섬유의 표면을 측정하였다. 측정조건은 X-ray Tube로 Cu, Ka를 사용하여 40kV, 40mA의 조건으로 조사하였으며, Diffractogram은 10~60o의 범위에서 2θ를 stepsize 0.
- 제조된 나노섬유의 평균 직경과 표준편차를 확인하기 위하여 주사전자현미경(Cold Type Field Emission Scan-ning Electron Microscope, S-4800, Hitachi, Japan) 측정을 통해 전기방사된 나노섬유의 표면특성을 분석하였다.
- %로 달리하여 첨가하여 인진쑥 추출물 함유 방사용액을 제조하였다. 제조된 방사용액을 방사전압 10kV, 방사거리 15cm조건하에 주사기에 용액을 주입한 뒤 전기방사하였다. 인진쑥 추출물을 함유하는 나노섬유 제조 시 균일하고 안정적인 섬유를 형성하는 조건을 확인하기 위하여 인진쑥 추출물의 농도에 따라 방사용액의 점도 및 나노섬유의 직경을 분석하여 [Table 2]에 나타내었다.
- 인진쑥 추출용매로는 증류수, 에탄올을 각각 사용하여 추출하였다. 증류수추출방법으로는 시료와 증류수를 액비 1:10으로 하여 100oC에서 60분간 3회 추출하였고, 에탄올 추출방법으로는 시료와 용매를 액비 1:10으로 하여 상온에서 48시간 침지하여 3회 추출하여 침전물이 없을 때까지 여과지로 2회 여과하였다.
- 총 폴리페놀 함량은 탄닌산(Sigma aldrich Co., USA)을 증류수에 녹여 31.25, 62.50, 125, 250μg/mL 용액이 되도록 만들어 표준곡선을 이용하여 구하였다.
- 총 플라보노이드 함량은 Nieva Moreno의 방법을 변형하여 측정하였으며(Swain & Hillis, 1959), 퀘르세틴(Sig-ma aldrich Co., USA)을 증류수에 녹여 62.50, 125, 250,500μg/mL 용액이 되도록 만들어 표준곡선을 이용하여 구하였다.
- 측정조건은 X-ray Tube로 Cu, Ka를 사용하여 40kV, 40mA의 조건으로 조사하였으며, Diffractogram은 10~60o의 범위에서 2θ를 stepsize 0.50o/sec의 속도로 측정하였다.
- 회전증발농축기(RV10, IKA®, Germany)를 이용하여 증류수 추출물은 온도 100oC, 회전속도 180rpm으로, 에탄올 추출물은 온도 60oC, 회전속도 180rpm으로 감압농축 후 진공, 건조하여 gum 상태로 추출하였다.
대상 데이터
- 9% 에탄올을 사용하였으며, 전기방사 시 사용할 고분자는 PVA로 PVA217(degree of hydrolysis=88%, de-gree of polymerization=1700)을 Kuraray Co.(Japan)에서 구입하여 사용하였다.
- 나노섬유를 제조하기 위하여 0~40kV의 전압조절이 가능한 고전압 공급장치(High Voltage DC Power Sup-ply Unit, Matsusada Precision Inc., Japan), 집전판(Collec-tor), 주사기 펌프(Syringe Pump, KDS100, Korea), 주사기(Gastight and Needle Lock Type 10mL, Hamilton®, Aust-ralia), 금속 주사기 바늘(21G) 등으로 구성하였다.
-
1. 시료 및 시약
시료로 사용한 인진쑥은 2015년 8월 경북 영천시에서 채집되어 줄기, 잎 부분을 건조시킨 것을 한약재상에서 구입하여 사용하였다. 인진쑥 추출을 위해 3차 증류수, 99.
- 인진쑥 추출용매로는 증류수, 에탄올을 각각 사용하여 추출하였다. 증류수추출방법으로는 시료와 증류수를 액비 1:10으로 하여 100oC에서 60분간 3회 추출하였고, 에탄올 추출방법으로는 시료와 용매를 액비 1:10으로 하여 상온에서 48시간 침지하여 3회 추출하여 침전물이 없을 때까지 여과지로 2회 여과하였다.
데이터처리
- % 중량비로 첨가하여 12시간 교반한 후 1시간 초음파 처리 다음, 다시 12시간 교반하여 인진쑥 추출물을 함유하는 PVA 복합 방사용액을 제조하였다. 용액에 대한 점도는 점도계(Viscometer, DV-I Prime, Brookfield,USA)를 사용하여 각각 5회씩 측정하여 평균값을 계산하였다.
성능/효과
- 50wt.% 농도 첨가로 나노섬유의 직경도 390nm로 증가하고 직경 균일도가 감소하는 결과를 보였다. 이는 점도가 높아짐으로 인해서, 방사용액 내 고분자 얽힘으로써 용액의 유동성이 작아지고 테일러 콘의 형성이 어려워지고, 이때 방사 시 섬유의 쪼개짐이 발생할 확률이 낮아짐에 따라 균일한 섬유상이 아닌 리본상의 융착된 섬유의 형태를 나타내는데(Satapathy et al.
- 50wt.% 첨가로 시 41.52J/g-1 인진쑥 추출물 함유 PVA 나노섬유 제조로 되어 현저히 감소함을 확인할 수 있다. 이는 인진쑥 추출물이 PVA 고분자의 Polymer Chain 사이에서 폴리머의 간격을 벌려 분자 간 작용하는 힘(Intermolecular Force)이 감소되어 나타난 것에 기인하는 것으로 인진쑥 추출물의 성분이 PVA 고분자 내에 균일하게 분산된 것으로 판단된다(Kim & Lee, 2017).
- 인진쑥 추출물을 첨가하여 제조한 나노섬유의 열특성을 분석한 결과 [Table 3]에 나타내었다. PVA를 단독 방사한 나노섬유의 녹는점(Tm)은 193.32이었으며, 인진쑥 추출물을 함유하여 제조한 나노섬유는 함유하는 추출물의 농도가 증가할수록 녹는점이 미세하게 감소하였으나, 큰 차이를 보이지는않았다. 그러나 제조된 나노섬유의 열분해에 필요한 열량(∆Hm)은 순수 PVC 나노섬유일 때 53.
- XRD 스펙트럼을 통한 결정구조 분석결과, 인진쑥 추출물 함유 나노섬유에서 추출물의 함량이 증가할수록PVA 특정 피크가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 DSC를 통한 열특성을 살펴본 결과, PVA 나노섬유에 인진쑥 추출물이 첨가됨에 따라 나노섬유의 열분해 열량이 감소하는 것으로 나타났으며, 추출물의 함량이 증가함에 따라 열적 안전성은 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
- 두 종류의 나노섬유 모두 PVA의 특정 피크인 19° 근처에서 나타난 것을 확인할 수 있었으며, 인진쑥 추출물의 함량이 증가할수록 PVA의 특정 피크가 감소하였다.
- XRD 스펙트럼을 통한 결정구조 분석결과, 인진쑥 추출물 함유 나노섬유에서 추출물의 함량이 증가할수록PVA 특정 피크가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 DSC를 통한 열특성을 살펴본 결과, PVA 나노섬유에 인진쑥 추출물이 첨가됨에 따라 나노섬유의 열분해 열량이 감소하는 것으로 나타났으며, 추출물의 함량이 증가함에 따라 열적 안전성은 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
- 이는 인진쑥 추출물과 PVA 간의 수소결합 및 분자 간 결합이 이뤄지는 현상에 의해 결정화에 기여하는PVA 고분자의 분자 간 결합하는 힘이 감소되어 나타난 결과로 사료된다(Kim & Yeum, 2011; Kim & Lee, 2017). 또한 PVA 분자와 인진쑥 추출물 분자 간 상호작용이 잘 이루어져 PVA 고분자와 인진쑥 추출물의 혼합이 잘 이루어진 상태에서 전기방사가 이루어진 것을 확인할 수 있다.
- gum 상태의 인진쑥 추출물을 PVA 용액과 혼합하기 용이하도록 각각의 용매와 1:1 비율로 혼합하여 Stock Solution을 만들어 사용하였다. 수율은 추출 전 염재의 무게에 대한 추출물의 고형분 함량의 백분율로 계산하였고, 증류수 추출물의 수율은 27.70%, 에탄올 추출물의 수율은 3.02%이었다.
- 인진쑥 추출물의 총 폴리페놀 함량은 증류수 추출물이218.47mg/g, 에탄올 추출물이 271.26mg/g으로 측정되었으며, 총 플라보노이드 함량은 증류수 추출물이 141.68mg/g, 에탄올 추출물이 34.98mg/g으로 측정되었다.
- 인진쑥 추출물이 함유된 PVA 나노섬유는 인진쑥 추출물의 함량이 증가할수록 섬유의 직경이 증가하고 직경 균일도가 감소하는 경향을 나타냈으나 전체적으로 비즈의 발생 없이 비교적 균일한 형태로 전기방사가 이루어졌으며 제조된 나노섬유의 직경은 340~390nm 범위를 나타냈다.
- 제조된 나노섬유의 FT-IR 스펙트럼을 살펴본 결과, 인진쑥 추출물의 함량이 증가할수록 OH기의 신축진동에 의한 피크가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 PVA와 인진쑥 추출물의 분자 간 수소결합이 일어난 것을 의미한다.
- 인진쑥 추출물의 항산화 효과와 항미생물 활성을 예측하기 위하여 인진쑥을 증류수와 에탄올로 추출한 추출물의 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량을 측정한 결과를 [Table 1]에 나타냈다. 증류수 추출물의 총 폴리페놀 함량은 218.47mg/g, 에탄올 추출물의 총 폴리페놀 함량은 271.26mg/g으로 측정되었으며 총 플라보노이드 함량은 증류수 추출물이 141.68mg/g, 에탄올 추출물이 34.98mg/g으로 측정되었다. 기존의 선행연구에서는 메탄올 추출 시 총 폴리페놀 함량은 60.
후속연구
- 본 연구를 통해 전기방사를 이용하여 인진쑥 추출물함유 PVA 나노섬유를 제조할 수 있음을 확인하였으며,인진쑥 추출물의 경우 폴리페놀 및 플라보노이드의 함량이 높으며 이를 활용하여 제조된 나노섬유의 경우 상처 치료용 밴드, 피부 미용 마스크, 호흡기 보호 마스크등에 활용 가능할 것 으로 사료된다.
- , 2007). 본 연구에서 측정한 결과 모두 30mg/g 이상으로 나타났으며, 인진쑥 추출물을 나노섬유와의 복합화를 통하여 미용 마스크팩, 호흡기 보호 마스크, 의료용 기구 조성물 등에 활용할 수 있을 것이라 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.