[논문]고병원성 조류인플루엔자(H5N1)에 대한 이산화티타늄 광촉매 처리 필름의 항바이러스성 연구

이상도; 박현

doi:10.15207/jkcs.2021.12.4.201

고병원성 조류인플루엔자(H5N1)에 대한 이산화티타늄 광촉매 처리 필름의 항바이러스성 연구
Antiviral Effects of Titanium Dioxide Photocatalyst Treated Films against Highly Pathogenic Avian Influenza 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.12 no.4, 2021년, pp.201 - 206

이상도 (한국교통대학교 복지.경영학과) , 박현 (고려대학교 생명공학부)

초록
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고병원성 조류독감 바이러스(H5N1)에 대한 피해가 지속적으로 증가하고 있으나, 이에 대한 항바이러스성 연구는 부족한 상황이다. 본 연구에서는 폴리에틸렌 필름에 Cu/TiO2 광촉매를 코팅하여 H5N1에 대한 항바이러스 특성을 분석하였다. 시료는 광촉매 마스터배치를 제조하여 압출코팅기에서 280℃로 3중 레이어 폴리에틸렌 원단의 양면을 코팅하였다. 그 결과 황색포도상구균과 대장균의 균수가 99.9% 감소되는 것으로 나타났다. 특히 인체감염이 가능한 H5N1형 고병원성 조류인플루엔자는 Cu/TiO2계 필름에 접촉 5분 이내 99.9% 감소하는 것으로 확인되었다. 광촉매를 코팅한 필름의 항균성에 대해서는 알려져 있지만 본 연구를 통해 항바이러스성에 대해서도 확인이 가능하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Damage to the highly pathogenic avian influenza virus(H5N1) continues to increase, but there is a lack of antiviral research. In this study, we analyze antiviral properties on H5N1 by coating Cu/TiO2 photocatalyst on polyethylene films. The specimen was manufactured a photocatalyst master batch and coated both sides of the 3-layer polyethylene fabric at 280℃ from the extrusion coating machine. The results showed a 99.9% decrease in the Staphylococcus aureus and Escherichia coli. In particular, H5N1 type highly pathogenic avian influenza viruses, which is capable of human infection, has been found to decrease 99.9% within five minutes of contact with Cu/TiO2 films. Antibacterial effects of films coated with photocatalyst are known, but this study also confirmed the antiviral effects.

주제어

표/그림 (9)

표 Table 1. Antimicrobail Master Batch Manufacturing
그림 Fig. 1. PE Triple Structure.
표 Table 2. Flat yarn Manufacturing
표 Table 3. Fabric Photocatalyst Coating
표 Table 4. Specification of Samples
그림 Fig. 2. Antimicrobial Test Photograph.
표 Table 5. Antimicrobial Efficacy test conditions
표 Table 6. Contact Time & Result
표 Table 7. Correlation Analysis by Subfactor

AI 본문요약
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문제 정의

항균효과를 검증한 연구는 없다. 따라서 본 연구에서는 감염경로가 다양하게 나타나고 있는 고병원성 조류인플루엔자 H₅N₁ 바이러스에 대하여 필름원단에 Cu를 도핑한 TiO₂계 가시광촉매를 코팅하여 항균효과성을 분석하고 이를 통하여 조류 막사 및 종사자들의 의복 및 작업 용품 등의 적용 가능성을 살펴보고자 한다.
본 연구에서는 구리를 도핑한 이산화티타늄 광촉매를 폴리에틸렌 필름에 코팅하여 황색포도상구균 및 대장균의 항균성과, 고병원성 조류인플루엔자(H₅N₁)에 대한 항바이러스성 연구를 실시하였다. 고병원성 조류인플루엔자의 항바이러스성 시험은 WHO가 인가한 조류인플루엔자 공인시험기관인 미국의 Microbac Inc.

제안 방법

HDPE(High density polyethylene) 수지를 기본으로 Table 2와 같이 배합하였으며, T-Die 압출기를 사용하여 Die의 온도 200℃에서, 1m 폭으로 필름을 압출 냉각(수냉)하여 연속적으로 슬리터에서 10cm폭으로 절단한 후 5:1로 연신하였다. Flat yarn의 최종 사폭은 2mm, 1,000데니아(denier)1)로서 본 개발의 원단 재료 원사로 사용하였다.
시험조건은 표준필름 Stomacher400 polybag, 시험 균 액을 35℃±1℃, 90% 상대습도에서 24시간 정치 배양 후 균수를 측정하였다. 본 시험법에 의해 항균력이 유효한 수치값은 99% 이상(항균 활성치 로그값 2.
코팅시 항균제를 시험한 시험편을 JIS Z 2801(필름밀착법)으로 공시 시험균주로 균주 1 황색포도상구균과 균주 2 대장균을 사용하였고, 시료의 표면에 균이 배양된 액을 접종하고 필름으로 덮어 부착시킨 후 생균수를 측정하였으며 항균도를 활성화시키기 위하기 가시광선을 조사하였다.

대상 데이터

후 5:1로 연신하였다. Flat yarn의 최종 사폭은 2mm, 1,000데니아(denier)1)로서 본 개발의 원단 재료 원사로 사용하였다. HDPE는 대한유화(주) HT306, 광안정제는 Cyter co.
본 연구에서 사용된 조류인플루엔자 항균제로 소와덴코(주)의 Cu 도핑 TiO₂계 가시광 응답형 광촉매와 시판품 황백피 추출물 마스터배치를 복합하여 Table 1과 같이 제조하였다.
항균성능을 첨가하기 위한 코팅작업은 압출코팅기에서 280℃로 작업하였다. 사용한 무적제는 소르비탄에스테르와 산화알루미늄 복합 무적 제이다. 조류인플루엔자 예방용 원단을 제조하기 위해 3 Layer 원단의 양면을 코팅하여 시료를 준비하였다.
상기의 시폭 2mm인 Flat yarn을 밀도 12x12, 워터젯트직기를 사용하여 원단폭 2.05m의 원단을 제조하였다.
HDPE는 대한유화(주) HT306, 광안정제는 Cyter co.의 CYASORBTHT 6460, 산화방지제는 BASF의 Irganox 1010을 사용하였고, 나머지는 시판품을 사용하였다.

이론/모형

실험하였다. 접촉시간은 24시간이며 대조군과 시험군의 24시간 후의 생균 수의 상대적 감소율인 균주 측정법으로 계산하였다. 이에 따른 항균성 효과는 Table 6과 같이 나타났다.
황색포도상구균과 대장균에 대한 폴리에틸렌 필름의 항균성 테스트를 항균제가 사용되지 않은 Blank를 대조군으로 하여 JIS Z 2801(필름밀착법)으로 실험하였다. 접촉시간은 24시간이며 대조군과 시험군의 24시간 후의 생균 수의 상대적 감소율인 균주 측정법으로 계산하였다.

성능/효과

1. Cu/TiO₂계 가시광 응답형 나노광촉매를 주 항균제로 첨가한 폴리에틸렌 필름에서 황색포도상구균과 대장균 등에 의한 항균활성치가 로그값 4.0 이상(99.9%)으로 매우 우수한 항균성을 나타내었다.
2. 고병원성 조류인플루엔자 바이러스인 H₅N₁에 대한 항바이러스 효과는 5분 접촉 시 항균 활성치 로그값 2.0이상, 30분 접촉 시 항균 활성치 로그값 3.0이상(99.9%)으로 항바이러스성이 높음을 확인하였다.
그 이유는 기존 병원균을 대상으로 균주 배양을 활성화시켜항균성을 테스트하였기 때문에 고병원성 조류인플루엔자 바이러스에 대해서는 사멸 시간에 초점을 맞추고 균이 필름에 접촉하는 즉시 사멸하는 과정을 확인하여 항바이러스성을 측정하기 위함이었다. 결과값의 해석은 항균활성치 로그값 2.0 이상일 경우 정균감소율 99% 이상 효과가 있는 것으로 판단한다. 시험 결과, 고병원성 조류인플루엔자 바이러스는 접촉하고 5분 이내 항균활성치 2.
2는 이산화티타늄 가시광촉매 항균처리된 폴리에틸렌 필름을 공인시험기관인 FITI 시험연구원에 의뢰하여 황색포도상구균과 대장균의 항균력을 시험한 사진이다. 대조군과 시험군을 비교하면 시험군의 균이 99.9% 감소되어 항균력이 매우 높음을 확인할 수 있었다.
본 연구의 시험 결과에 따르면, 황색포도상구균의 항균활성치가 로그값 4.6으로 99.99%, 대장균의 항균활성치가 로그값 6.2로 99.9999%의 매우 높은 항균도를 가지고 있는 것으로 나타났다. 이것은 기존 광촉매 제품이 로그값 3.
0 이상일 경우 정균감소율 99% 이상 효과가 있는 것으로 판단한다. 시험 결과, 고병원성 조류인플루엔자 바이러스는 접촉하고 5분 이내 항균활성치 2.25 이상의 항바이러스 효과를 보였으며, 접촉 30분 이내에 항균활성치 3.0 이상의 항균효과를 나타냈다.
9%의 항균활성치를 가지고 있는 것에 비해 매우 강한 항균성을 가진는 것을 의미한다. 이러한 결과는 고병원성 조류독감 바이러스인 H₅N₁의 항균활성치가 접촉 5분 이내에 2.0(99%), 접촉 30분 이내에 3.0(99.9%)의 효과를 나타낸 것으로도 확인이 가능하다. 이러한 내용을 바탕으로 다음의 결론을 얻었다.
이에 따른 항균성 효과는 Table 6과 같이 나타났다. 이산화티타늄을 처리하지 않은 대조군은 황색포도상구균이 1.4x10⁴cells/mL에서 2.4x10⁴cells/mL로 증가하였고, 대장균은 1.5x10⁴cells/mL에서 1.1x10⁴ cells/mL로 약간 줄어들었으나, 이산화티타늄을 처리한 시험 군은 모두 항균활성치 4.0(99.99%)이상의 정균 감소율을 보였다. 항균활성치와 정균감소율은 다음 식과 같이 계산하였다.

후속연구

3. 상기의 결과로 Cu/TiO₂계 가시광 응답형 광촉매를 사용한 폴리에틸렌 필름을 가금류 축사의 피복재료 및 종사자들의 의복과 작업에 필요한 도구 등에 사용이 가능할 것으로 기대한다.
4. Cu/TiO₂계 가시광응답형 나노광촉매를 항균이 필요한 스포츠 의류 및 신발, 의료용 가운 및 도구 등 다양한 섬유제품 생산에 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

참고문헌 (16)

I. Y. Lim. (2010.12.08.). [Animal Diseases Attack the Korean Peninsual...The best way to deal this is] The resurgent 'Bird Flu Nightmare' News of Seoul. p 6. http://www.seoul.co.kr/news
Wikipedia(2020.10.09.). H5N1. http://ko.wikipedia.org/wiki/H5N1
J. K. Kim. (2018). Evaluation of Human Infectiousness of Avian Influenza Virus in Korea. Korean Society for Zoonoses Spring Conference, 15-29.
M. G. Lim, B. J. Jung, E. Y. Lee, N. Y. Lee, H. G. Park, W. J. Nam & H. H. Schobert. (2003). "Emission Characteristics of VOCs and Formaldehyde Discharged from Car Sheet Cover Using Small Emission Chamber". Korea Journal of Odor Research and Eng, 7(3), 147.
G. K. Boschloo, A. Goossens & J. Schoonman. (1997). Photoelectrochemical study of thin anatase TiO2 films propared by metalorganic chemical vapor deposition. Journal of Electrochemical Society, 144, 1311-1317.

상세보기
M. J. Fedoruk & B. D. Kerger. (2003). Measurement of Volatile Organic Compounds inside Automobiles. Journal of Exposure Analysis & Environmental Epidemiology, 13(1), 31.

상세보기
S. S. Lee. (2001). Preparation of Transition Metal Ion(Fe 3+ , W 5+ ) Doped TiO 2 and Acetaladehyde Decomposition. Yonsei University.
J. K. Kim. (2004). Preparation and Characterization of Transition Metal-doped TiO 2 Photocatalysts by Sol-Gel Process. Inha University.
R. Qiu, D. Zang, Y. Mob, L. Song, E. Brewer, X. Huang & Y. Xiong. (2008). Photocatalytic Activity of Polymer-modified ZnO under Visible Light Irradiation. Journal of Hazardous Materials, 156(1), 80-85.

상세보기
Y. Guo, S. Chu, S. Yan, Y. Wang & Z. Zou. (2010). Developing a Ploymeric Semicounductor Photocatalyst with Visible Light Response. Chemical Communications, 46(39), 7325-7327.

상세보기
K. Maeda, K. Sekizawa & O. Ishitani, (2013). A Polymeric-semiconductor-metal-complex Hybrid Photocatalyst for Visible-light CO 2 Reduction. Chemical Communications, 49(86), 10127-10129.

상세보기
J. Zhang, M. Grzelczak, Y. Hou, K. Maeda, K. Domen, X. Fu, M. Antonietti & X. Wang. (2012). Photocatalytic Oxidation of Water by Polymeric Carbon Nitride Nanohybrids made of Sustainable Elements. Chemical Science, 3, 443.

상세보기
S. Y. Choi. (2014). A study on the Functional Properties of Polyester Fiber Treated Titanium Dioxide Photocatalyst. Elastomers and Composites, 49(4), 336-340.

원문보기 상세보기
S. Yuki & N. Masayuki. (2009). Fabrication of visible-light-active-photocatalysts with layer compound HTiTaO5. Preprints of Annual Meeting of The Ceramic Society of Japan Preprints of Fall Meeting of The Ceramic Society of Japan. 433
LG Hausys, Ltd., (2017). "Visible Light-activated Photocatalytic Coating Composition and Air Purification Filter(WO2016137192)." United States : Patent Application Publication.
GP&E., (2009). "Antibacterial, Antifungal and Antiviral Composition and Method for Preparing the Same(WO2010024598)." Seoul: KIPRIS.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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