리파마이신 생합성을 위한 유전자의 클로닝

강익중 ( Ik Joong Kang ) 한국화학공학회 1996 화학공학의이론과응용 Vol.2 No.2

양이온성 섬유유연제 HEC-2-HP-AC Ether 유도체의 합성에 관한 연구

강익중 ( Ik Joong Kang ) 한국공업화학회 1998 공업화학 Vol.9 No.4

암 치료제를 위한 키토산 올리고머와 골드입자 간의 키토산-골드 나노복합체의 제조

조익현 ( Ik Hyun Cho ),강익중 ( Ik Joong Kang ) 한국키틴키토산학회 2012 한국키틴키토산학회지 Vol.17 No.3

The careful synthesis of drug carrier is important because it has the property of biodegradable and bio-compatible, and the role of easy and effective release in drug delivery system (DDS). Chitosan oligosaccharide (COS) which produced by the hydrolysis and enzyme degradation of chitin from the crustacean has been recently studied as a medical substrate for anti-cancer agents of DDS. Gold nanoparticles (GNPs) have been used antioxidant and biomaterial for cancer therapy because GNPs have photochemical and light sensitive properties to be applicable to medicinal system. COS-GNPs nano-composite with COS of various cross-linking agent concentration and GNPs of various reducing agent concentration by using interactive force between COS and gold nanaoparticles was prepared in this study. The composition and morphology was confirmed by Transmission electron microscope (TEM), Atomic Force Microscopy (AFM), Ultraviolet-visible spectroscopy, and it was applied to cancer therapy.

QDs를 이용한 키토산-골드와 키토산-실버 나노약물전달체 제조

이용춘 ( Yong-choon Lee ),강익중 ( Ik-joong Kang ) 한국화학공학회 2016 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.54 No.2

본 연구에서는 최근 많은 분야에서 응용되고 있는 형광물질인 양자점을 생명고분자인 키토산과 반응시켜 얻은 나노입자와 금속성 골드 나노입자, 그리고 실버 나노입자로 외부를 코팅하여 나노약물 전달체를 얻을 수 있었다. 키토산은 생체고분자로써 무독성이며 인체적합성 고분자이다. 양자점은 2~10 nm의 크기를 가지는 반도체성 나노입자이다. 양자점은 생명분자나 생명단백질의 비슷한 크기를 갖으며, 그 크기에 따라 알맞은 가시광선 영역의 빛을 발산할 수 있도록 조절 가능하므로, 세포 바이오 마킹, 약물전달체 등에 효과적으로 쓰일 수 있다. 따라서 키토산 나노입자 말단의 아민기와 양자점의 카르복실기가 아미드결합을 형성하여 반응하게 조절하였다. 양자점의 독성을 완화시키기 위해 코팅재료로 사용된 금속성 나노입자 중 골드나노입자는 약 5~10 nm의 크기를 가지고 있고, 인체에 무해하고 음전하를 띄어서 양전하를 띈 고분자와 쉽게 복합체를 형성할 수 있는 장점이 있다. 향균성으로 잘 알려진 실버나노입자는 약 5 nm의 크기를 가지고 있고, 은 나노입자로 코팅을 하면 미생물 감염을 미리 방지 할 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서 만들어진 QDs-키토산-골드 & QDs-키토산-실버 나노쉘의 입자크기는 약 100 nm의 크기를 갖었으며, 목적하는 바 형광특성을 잘 보여주고 있었다. 이러한 입자들은 정전기적 상호작용에 의하여 각각 골드나노입자와 실버나노입자로 코팅되어 나노 약물전달체로 완성할 수 있었다. A drug transport carrier could be used for safe send of drugs to the affected region in a human body. The chitosan is adequate for the drug delivery carrier because of adaptable to living body. The gold, a metallic nanoparticles, tends to form a nano complex at rapidly when it combined with chitosan because of its negative charge. having energy from the other, outer gold nano-complex make heat due to its property to release the contained drugs to the target area. Silver could be also formed an useful biocompatible nano-composites with chitosan which should be used as an useful drug transfer carrier because its special ability to protect microbial contamination. Being one of the oxidized nano metals, Fe3O4 is nontoxic and has been used for its magnetic characteristics. In this study, the control of catalyst, reducing agent, and solvent amount. The chitosan-Fe3O4-gold & silver nanoshell have been changed to form about 100 nm size by ionic bond between the amine group, an end group of chitosan, and the metal. It was observed the change in order to seek for its optimum reaction condition as a drug transfer carrier.

Hydrocortisone을 담지한 Chitosan silver nanoparticles의 약물흡수 및 방출

권수연 ( Su-yeon Kwon ),강익중 ( Ik-joong Kang ) 한국키틴키토산학회 2022 한국키틴키토산학회지 Vol.27 No.3

The final goal of this research was to improve a treatment for allergy rhinitis using chitosan-hydrocortisone silver nanoparticles based on hydrocortisone-deposited chitosan. The nanoparticles were produced by depositing hydrocortisone in chitosan, generating a reaction with highly reactive silver, and placing the nanoparticles into the nasal mucosa. Silver nanoparticles were manufactured after chitosan deposition and the optimal hydrocortisone concentration supporting the highest drug delivery efficiency was identified. For efficient DDS(Drug Delivery Systems applications, an adsorption experiment was performed before silver nanoparticle production according to the hydrocortisone concentration. In addition, a release experiment with different amounts of silver salt was performed to determine the optimal hydrocortisone and silver salt concentrations for producing chitosan-hydrocortisone silver nanoparticles. The amount released was investigated as a parameter of time. When the hydrocortisone concentration was 0.05g, the chitosan adsorption rate was highest at 48%. A release experiment was conducted at 36℃ in PBS, which is similar to the human body condition, while changing the silver salt amount. At approximately 60 hours, the absorbance was constant, indicating that hydrocortisone was emitted from the chitosan particles. In the cases of the 50㎕ reaction and 100㎕ reaction, the release rate was 14.17% and 12.92%, respectively. Otherwise, in the case of using 10㎕ silver salt solution for the reaction, 99.6% of the amount absorbed was released, showing the highest efficiency as a drug delivery agent.

연속식 환류반응기에서 가교결합된 키토산 복합막을 이용한 중금속 흡착 평가

김갑근 ( Kab Keun Kim ),강익중 ( Ik Joong Kang ) 한국키틴키토산학회 2009 한국키틴키토산학회지 Vol.14 No.2

천연고분자인 키토산(평균 분자량 70,000, 점도 30~50 cps, 탈아세틸화도 95%)분말을 초산 및 같은 카르복실기를 함유하고 있는 여러 유기산을 이용하여 멤브레인을 제조하고, 또한 이 멤브레인을 가교 결합하여 이들의 중금속 흡착성능과 투과 특성을 실험한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다. 기존용매인 아세트산과 여러 유기산을 사용하여 키토산 멤브레인을 제조하여 중금속 흡착실험을 한 결과, 각 멤브레인마다 중금속 이온에 대한 흡착 선택도와 흡착능이 약간씩 다르게 나타났다. Asp-키토산 이외의 멤브레인에서는 구리(Cu2+)와 수은(Hg2+)에 대해서는 98%, 니켈(Ni2+)과 카드뮴(Cd2+)은 약60~70%의 흡착율을 나타내었다. 따라서 처리하고자 하는 용액의 특성에 따라 멤브레인을 선택 사용하여 제거율을 향상시킬 수 있으리라 생각된다. 용매 변화에 따른 키토산 멤브레인의 투과 유량을 측정한 결과, 모든 멤브레인에 있어서 유량의 차이가 크게 나타나지 않았다. 이것은 용매의 변화가 멤브레인의 기공 크기나 구조에는 많은 영향을 미치지 않는 것으로 생각된다. 본 연구에서 제조한 여러 키토산 멤브레인을 FT-IR 스펙트럼을 이용하여 분석해본 결과, 용매에 따른 키토산 막의 차이는 거의 나타나지 않았고, 가교결합 후에는 키토산의 아민기가 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 가교결합 키토산 멤브레인의 투과 유량을 측정한 결과, 가교결합 전보다 매우 높아진 것을 알 수 있다. 이것은 가교결합 반응에 의해 멤브레인의 기공이나 구조가 영향을 받았기 때문으로 생각된다. 각각의 키토산 멤브레인을 가교결합 반응을 진행한 후에 중금속 흡착실험을 한 결과, 차이는 있으나 가교결합 전보다 낮은 흡착율을 나타내었고, 선택도도 다르게 나타났다. 평균적으로 구리(Cu2+)는 약 65%, 수은(Hg2+)은 약 60%, 니켈(Ni2+)은 약 43%, 카드뮴(Cd2+)은 약 46%로 가교결합에 의해 흡착율이 많이 감소됨을 알 수 있었다. 이것은 금속이온과 반응하는 멤브레인의 아민(amine)기가 cross-linking agent인 glutaric dialdehyde와 반응하여 키토산 사슬의 활성 site가 감소했기 때문이라 생각된다. Chitosan cross-linked membranes were synthesized by applying chitosan particles into acetic acid and various organic acid solution. The degree of deacetylation and average molecular weight of the chitosan were determined to be 95% and 70,000, respectively. The chitosan solution was casted a certain thickness using doctor blade apparatus to make several kinds of membranes. Then the membranes were treated with glutaric dialdehyde which was cross-linking agent. This work was carried out to evaluate the removal ability of harmful heavy metals in food system using the chitosan-complexed membrane and property of permeate flux were determined in the continuous recycled reactor system. Removal effects of heavy metal by chitosan membrane were analyzed by FT-IR, ICP and SEM microscopy.

Iron Oxide(Ⅱ, Ⅲ)와 Valine을 이용한 키토산 나노입자의 약물전달 연구

장소현 ( So-hyeon Jang ),강익중 ( Ik-joong Kang ) 한국화학공학회 2021 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.59 No.4

나노입자에 기초한 약물 전달 시스템(DDS, Drug Delivery System)은 약물 방출의 매개체로서 약물의 방출량을 조절하고 적합한 장소에 전달하여 효능을 향상시키기 위해 사용되어왔다. 독성이 없고 생 분해성인 Chitosan은 좋은 생체 적합성을 가지고, 뛰어난 흡착력을 가져 약물전달체로 제조할 수 있다. 기본 아미노산 중 하나인 Valine은 근육의 성장과 조직의 회복을 돕는 물질이며 다른 아미노산과 함께 혈당 수치를 낮추고 성장호르몬 생산을 증가시키는 필수아미노산이다. 본 연구에서는 Valine을 약물 흡수가 가능한 자성 Chitosan에 흡착시켜 TPP (tripolyphosphate)와의 crosslinking을 통해 약물전달체를 제조한 후, 흡수 및 방출 경향성에 대해 알아보았다. 안정성이 비교적 높은 Fe₃O₄를 사용하여 약물전달체가 자성을 띠게 만들어 표적 부위로 약물을 전달할 수 있도록 하였다. 최적의 조건에서 제조한 약물전달체를 아미노산의 정색반응인 Ninhydrin test를 통해 흡수 및 방출 경향성을 UV-Vis로 분석하여 확인하고 입자의 크기를 측정함으로써 약물전달체로 적합한 것을 확인하였다. A drug delivery system (DDS) based on nanoparticles has been used as a mediator to improve the efficacy of a drug by controlling the amount of drug released and delivering it to a target place. Chitosan, which is non-toxic and biodegradable, has good biocompatibility and excellent adsorption, so it can be used as a drug delivery vehicle. Valine, the essential amino acids, helps muscle growth and tissue recovery, and along with other amino acids. It lowers blood sugar levels and increases growth hormone production. In this study, Valine was adsorbed on magnetic chitosan which is capable of drug absorption, and Fe₃O₄-Valine CNPs was prepared through cross-linking with TPP (Tripolyphosphate). And then absorption and release trends of valine were investigated with the Fe₃O₄-Valine CNPs. Fe₃O₄, which has relatively high stability, is used to make the drug carrier magnetic so that the drug can be delivered to a target place. At optimal conditions, the absorption and release tendency of Fe₃O₄-Valine CNP was confirmed by analyzing by UV-Vis through the Ninhydrin test which is the color reaction of amino acids and by measuring the size of the particles, it was confirmed that it is suitable as a drug carrier.

아연백법 및 공침공정을 이용한 복합 중금속-시안착염 폐수의 현장처리(1)

이종철(Jong Cheul Lee),강익중(Ik Joong Kang) 大韓環境工學會 2007 대한환경공학회지 Vol.29 No.12

중금속 폐수는 다양한 유독성 화합물과 함께 배출되므로 상수원, 토양, 지하수 등의 환경에 악영향을 야기 시킬 수 있다. 이러한 고농도의 복합중금속과 시안착염을 포함한 도금폐수 처리 시 일반적으로 잘 알려진 알카리염소법에 의한(1st Oxidation: pH 10, reaction time 30 min, ORP 350 mV, 2nd Oxidation: ORP 650 mV) 시안의 잔류농도에 대한 제거효율은 유입수의 시안농도 374 mg/L에 비해 처리 후 잔류시안농도는 3.74 mg/L로써 그 제거효율이 99%로써 상당히 높았으나 수질환경보전법상 수질배출허용기준(나 지역) 1 mg/L 이하에 만족하기 위해서는 2차, 3차 등의 고도처리가 요구됨을 알 수 있었고, 이에 아연백법 및 공침처리공정(reaction time: 30 min, pH: 8.0, rpm: 240)을 적용하여 용해되어 잔류하는 시안착염을 불용성염으로 침전시켜 처리한 결과 잔류시안농도가 1.0 mg/L 이하의 만족할 만한 결과를 있었다. 크롬의 처리는 6가 크롬을 3가 크롬으로 환원(pH: 2.0 max, ORP: 250 mV)시킨 후, 수산화물로 처리(pH: 9.5)시 무난히 99%의 최대 제거효율을 얻을 수 있었다. 폐수 중 나머지 동(Cu)과 니켈(Ni)처리는 황화물 응집침전법을 적용한 결과 최적 pH는 9.0~10.0에서 NA₂S의 최적주입량이 Cu의 경우 0.5 mol에서 99.1%, Ni의 경우 3.0 mol에서 99.0% 이상 제거할 수 있었다. 즉 중금속 복합폐수 중 시안착염은 알카리 염소산화처리법만으로는 수질환경보전법의 규제치 이하로 처리가 불가능 하였고 아연백법 및 공침공정을 같이 적용한 결과 규제치 이하로 처리가 가능하다는 것을 현장 확인할 수 있었다. Wastewater discharged by industrial activities of metal finishing and electroplating units is often contaminated by a variety of toxic or otherwise harmful substances which have a negative effects on the water environment. The treatment method of heavy metal-cyanide complexes wastewater by alkaline chlorination have already well-known(1st Oxidation: pH 10, reaction time 30 min, ORP 350 mV, 2nd Oxidation: ORP 650 mV). In this case, the efficiency for the removal of ferro/ferri cyanide by this general alkaline chlorination is very high as 99%. But the permissible limit of Korean waste-water discharge couldn`t be satisfied. The initial concentration of cyanide was 374 mg/L(the Korean permissible limit of cyanide is 1.0 mg/L max.). So a particular focus was given to the treatment of heavy metal-cyanide complexes wastewater by Zn+2/Fe+2 ion and coprecipitation after alkaline chlorination. And we could meet the Korean permissible limit of cyanide(the final concentration of cyanide: 0.30 mg/L) by Zn+2/Fe+2 ion and coprecipitation(reaction time: 30 min, pH: 8.0, rpm: 240). The removal of Chromium ion by reduction(pH: 2.0 max, ORP: 250 mV) and the precipitation of metal hydroxide(pH: 9.5) is treated as 99% of removal efficiency. The removal of Copper and Nickel ion has been treated by NA₂S coagulation-flocculation as 99% min of the efficiency(pH: 9.09~10.0, dosage of NA₂S: 0.5~3.0 mol). It is important to note that the removal of ferro/ferri cyanide of heavy metal-cyanide complexes wastewater should be employed by Zn+2/Fe+2 ion and coprecipitation as well as the alkaline chlorination for the Korean permissible limit of waste-water discharge.

인체에 약물운반을 위한 Glycine-Fe₃O₄-Chitosan 나노입자 전달체의 제조

박종민 ( Jong-min Park ),강익중 ( Ik-joong Kang ) 한국키틴키토산학회 2019 한국키틴키토산학회지 Vol.24 No.1

Recently, drug delivery system (DDS) which has been a major interesting area means the biomedical method that can maximize curative value and minimize side effect for the treatment of the sick by controlling drug releasing amount and velocity over time for the targeting drug to affected part. Chitosan from chitin has amine group having positive charge which can show great role of drug carrier. Chitosan nanoparticles which are biodegradable, biocompatible, and harmless to human body could be made nontoxic drug carrier. Glycine is the simplest possible amino acid that has only one hydrogen atom as an alkyl side group. It is one of the protein genic and achiral amino acid. Glycine is a crystalline powder and an important neurotransmitter in the central neuron system, particularly brain, spinal cord, retina such as a symptom of hyperactivity, convulsive, depressive disorder. In this research, Chitosan nanoparticles were used to prepare Glycine-CNP by adsorption of glycine and crosslinking of TPP (tripolyphosphate), and magnetic Glycine-Fe₃O₄-CNP was finally fabricated for applying to glycine delivery system. From the DLS and SEM analysis it was known the size of glycine-Fe3O4-CNP 191 nm and round circle shaped. FT-IR and XRD could show molecular bonding and its magnetic property. By Ninhydrin test optimal glycine releasing conditions were identified that pH 7~7.4, 95^oC, and 2 wt% of Nynhydrin. The maximum releasing ratio of glycine was 18.13% at the optimal condition.

GABA를 담지한 자성 키토산 나노입자 제조와 약물의흡수 및 방출 연구

윤희수 ( Hee-soo Yoon ),강익중 ( Ik-joong Kang ) 한국화학공학회 2020 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.58 No.4

약물 전달 시스템(Drug Delivery System, DDS)은 인체에 발생한 질환을 치료를 할 때 약물을 효과적으로 투약하므로써 약물성분에 의한 부작용을 최소화하고, 약물의 효능을 최대한으로 크게하기 위해 기존의 알려진 성분의 약물이나 새로운 성분의 제형을 설계하여 환자의 약물치료 과정을 최적화하는 목적을 지향하는 기술로 정의된다. 본 연구에서는 Tripolyphosphate (TPP)의 농도가 키토산과의 가교결합을 통하여 제조되는 Chitosan nanoparticles (CNPs)의 크기에 미치는 영향을 측정하여 TPP의 농도가 낮을수록 작은 크기의 입자가 형성되는 것을 확인하였다. 그리고 산화철(Fe₃O₄)의 양에 따른 CNPs-Fe₃O₄의 특성을 측정하여 Fe₃O₄의 양이 많을수록 자성 약물 전달체로써의 특성이 잘 나타남을 확인하였다. 닌히드린 반응(Ninhydrin test)를 통하여 저농도 구간(0.004~0.02 wt%)에서는 Y = 0.00373 exp (179.729X) - 0.0114 (R² = 0.989), 고농도 구간(0.02~0.1wt%)에서는 Y = 21.680X - 0.290 (R² = 0.999) 의 γ-aminobutyric acid (GABA)의 농도에 따른 검량선을 얻었다. 이 검량선을 사용하여 흡수를 위하여 넣어주는 GABA의 양에 따른 최대 흡수율의 관계식 Y = -136.527 exp [(-90.0862)X] + 64.724 (R² = 0.997) 을 얻었으며, 초기에 넣어주는 GABA의 양이 약 0.04 g인 지점부터는 약 62.5%로 흡수율이 일정해 지고, 시간에 따른 GABA-Fe₃O₄-CNPs로부터 방출되는 GABA의 양을 측정하여 약 24 hr 이후부터 약물 방출이 종료되는 것을 확인하였다. 또한 최적의 조건에서 만들어진 GABA-Fe₃O₄-CNPs는 약 150 nm의 구형 입자이며, 그에 따른 입자의 특성이 잘 나타나는 것을 확인하여 약물 전달체로써 적합함을 알 수 있었다. The Drug Delivery System (DDS) is defined as a technology for designing existing or new drug formulations and optimizing drug treatment. DDS is designed to efficiently deliver drugs for the care of diseases, minimize the side effects of drug, and maximize drug efficacy. In this study, the optimization of tripolyphosphate (TPP) concentration on the size of Chitosan nanoparticles (CNPs) produced by crosslinking with chitosan was measured. In addition, the characteristics of Fe₃O₄-CNPs according to the amount of iron oxide (Fe₃O₄) were measured, and it was confirmed that the higher the amount of Fe₃O₄, the better the characteristics as a magnetic drug carrier were displayed. Through the ninhydrin reaction, a calibration curve was obtained according to the concentration of γ-aminobutyric acid (GABA) of Y = 0.00373exp (179.729X)-0.0114 (R² = 0.989) in the low concentration (0.004 to 0.02 wt%) and Y = 21.680X-0.290 (R² = 0.999) in the high concentration (0.02 to 0.1 wt%). Absorption was constant at about 62.5% above 0.04 g of initial GABA. In addition, the amount of GABA released from GABA-Fe₃O₄-CNPs over time was measured to confirm that drug release was terminated after about 24 hr. Finally, GABA-Fe₃O₄-CNPs performed under the optimal conditions were spherical particles of about 150 nm, and it was confirmed that the properties of the particles appear well, indicating that GABA-Fe₃O₄-CNPs were suitable as drug carriers.