Diethylaminoethyl Chitin 유도체의 제조와 그들의 응집거동에 관한 연구

김천호,김소연,정병옥,김재진,최규석 ( Chun Ho Kim,So Yeon Kim,Byung Ok Jung,Jae Jin Kim,Kyu Suk Choi ) 한국공업화학회 1997 공업화학 Vol.8 No.2

DEAE-chitin은 alkali-chitin 용액에 DEAE·HCI을 이용하여 제조하였다. 제조된 DEAE-chitin은 물과 유기용매에 대한 향상된 용해성을 나타내었다. DEAE-chitin은 chitin의 탈아세틸화반응보다 온화한 조건인 sodium borohydride를 함유하고 있는 10% 수산화나트륨 수용액으로 80℃에서 9시간동안 탈아세틸화반응을 행하여 DEAE-chitosan을 제조하였고, DEAE-chitin의 양이온성을 증가시키기 위해 ethyl halide를 이용하여 4차화시킴으로써 4차 암모늄기를 가진 TEAE-chitin유도체를 각각 합성하였다. 이들 합성유도체들의 반응에 따른 구조변화는 FTIR, ¹H NMR 등으로 확인하였고, 카올린 현탁액을 이용한 응집실험결과 pH가 약알칼리일 때, 그리고 수지농도가 8ppm일 때 최적의 응집성능을 나타냄을 알 수 있었다. A DEAF-chitin was prepared with DEAE·HCl in an aqueous alkali-chitin solution. The resulting DEAF-chitin exhibited a highly improved affinity to water and organic solvents. It was N-deacetylated by heating in aqueous 10 % sodium hydroxide containing sodium borohydride for 9 h at 80℃ to produce DEAE-chitosan. These conditions were milder than those for the N-deacetylation of chitin. In order to increase its cationic character, the DEAE-chitin was treated with ethyl halide to give TEAE-chitin. The structural changes in the chitin derivatives were confirmed by using both FT-IR and ¹H NMR, and their flocculating behavior, in kaoline suspension showed the optimum property at a weak alkaline pH and 8 ppm concentration of resin conditions.

4차 Ammonium 기를 가진 새로운 수용성 Chitosan 유도체의 제조 및 이들의 응집거동에 관한 연구

김천호,정병옥,최규석,김재진 ( Chun Ho Kim,Byung Ok Jung,Kyu Suk Choi,Jae Jin Kim ) 한국공업화학회 1996 공업화학 Vol.7 No.1

양이온성 천연 고분자 전해질인 chitosan의 수용성 유도체를 제조하기 위해 chitosan에 먼저 Schiff`s base를 형성시키고, 이를 다시 환원시키는 방법으로 chitosan에 N-methyl, N-butyl, N,N-dibutyl기를 각각 도입시킨 후, NMP 중에서 methyl iodide를 이용하여 4차 ammonium기가 도입된 chitosan 유도체를 합성하였다. 이 반응에서 선택적인 N-alkyl 유도체 뿐 아니라 O-alkyl 또한 진행됨을 확인하였다. 제조한 각 4 차 ammonium기가 도입된 chitosan 유도체의 응집성능을 검토하기 위해 제지공장 폐수를 대상으로 응집실험을 행한 결과, chitosan 에서와는 달리 거의 모든 PH 영역에서 일정하게 뛰어난 투과도와 COD 제거율을 보였으며, alkyl기의 탄소수가 증가할수록 응집능은 증가되었고 그 중에서도 N-butyl dimethyl chitosan ammonium iodide가 가장 우수하였다. 그러나 N-dibutyl methyl chitosan ammonium iodide는 오히려 chitosan 자체보다 감소하는 경향을 나타내었다. N-methyl, N-butyl and N,N-dibutyl chitosan derivatives were prepared by Schiff`s base formation and hydrogenation in aqueous media. Furthermore quaternization of the chitosan derivatives was performed in N-methyl-2-pyrrolidone using methyl iodide to obtain water soluble cationic polyelectrolytes. It was confirmed that O-alkylation was occured as well as selective N-alkylation in these reactions. Chitosan and chitosan derivatives with quaternary ammonium iodide showed high flocculation power as the cationic flocculant. When tested on paper mill waste water, they showed high flocculation power, independing of pH range. The flocculation power was increased as the N-alkyl chain length was increased. Among them, N-butyl dimethyl chitosan ammonium iodide showed better flocculation power than chitosan. But, N,N-dibutyl-N-methyl chitosan ammonium iodide showed less flocculation power than chitosan itself.

키토산에 대한 2- 아크릴아미도 -2- 메틸프로판 술폰산의 그라프트중합에 관한 연구

김천호,조성관,정병옥,장병권,최규석,김재진 ( Chun Ho Kim,Sung Kwan Jo,Byung Ok Jung,Byung Kwon Chang,Kyu Suk Choi,Jae Jin Kim ) 한국공업화학회 1995 공업화학 Vol.6 No.2

게나 새우 등의 갑각류의 껍질에서 주로 얻어지는 생체고분자로 생체적 합성 천연고분자인 chitosan에 음이온계 수용성 비닐단량체인 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid(AMPS)를 그라프트중합시켜 새로운 유도체를 합성하였다. 그라프트중합에서 개시제로는 1N 질산을 용매로 하여 ceric ammonium nitrate(CAN)를 0.1M 용액으로 제조하여 사용하였으며, 반응온도, 반응시간, 개시제의 농도, 단량체(AMPS)의 농도에 따른 그라프트율, 단량체의 그라프트효율 및 단량체의 총전환율의 변화를 조사하여 최적조건을 규명하였다. 그라프트율은 개시제농도 2×10^(-3)M, 단량체농도 0.17M, 반응온도 40℃에서 가장 높은 값을 나타내었고, 반응시간 2시간 이후로는 거의 같은 값을 나타내었다. 단량체의 그라프트효율은 개시제농도 2×10^(-3)M, 반응온도 50℃와 반응시간 2시간에서 가장 높은 값을 나타내었고, 단량체의 농도는 낮을수록 그라프트 효율은 높은 값을 나타내었다. 또한, 중합체의 응집성능을 시험해 보기 위해 실제 염색 공정 폐수를 대상으로 키토산과 그라프트중합체를 응집체로 사용하여 최저 흡착 pH 및 투입농도를 조사한 결과는 중성 영역과 알칼리 영역에서 중합체의 응집체가 키토산보다 뛰어난 투과도, 화학적 산소요구량(COD) 제거율 및 suspended solid(SS) 제거율을 보였고, 그라프트율이 100%인 중합체가 80%, 120%인 것보다 전체적으로 가장 좋은 응집성능을 나타내었다. Chitosan from crabshelves or shrimps is known to be a biocompatible natural polymer. 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid(AMPS) was grafted onto chitosan of which their reaction conditions and properties of the obtained graft polymers were evaluated. Using ceric ammonium nitrate(CAN) as the initiator, the optimum condition for graft polymerization was determined varying the amount of the initiator, monomer concentrations and reaction times. Grafting yield, total conversion, the percentage of grafting and the efficiency of grafting were calculated and examined the optimum reaction condition for high grafting yields. The maximum percentage of grafting was obtained at 2×10^(-3)M of the concentration of initiator, 0.17M of monomer concentration and at 40℃, and stayed constant after two hours of reaction period. And grafting yield increased with decreasing monomer concentration. When chitosan and chitosan-g-AMPS tested on dyeing process waste water, they showed high flocculation performance in COD and SS test. Chitosan-g-AMPS showed better flocculation performance than chitosan itself in natural and alkaline pH ranges. Especially Chitosan-g-AMPS with 100% of grafting exhibited the best flocculation result than samples with 80% and 120% of grafting.

키토산 변성 유도체막들의 특성과 용질투과능에 관한 연구

김천호,남현국,정병옥,김재진,최규석 ( Chun Ho Kim,Hyun Gook Nam,Byung Ok Jung,Jae Jin Kim,Kyu Suk Choi ) 한국공업화학회 1995 공업화학 Vol.6 No.3

키토산에 수용성의 비닐계 모노머인 polyethylene glycol monomethacrylate(PEGM)와 dimethylaminoethyl methacrylate(DMAEMA)를 그라프트중합시켜 키토산 변성유도체를 합성하였다. 글루타르알데히드를 사용하여 이 유도체들의 가교막을 제조한 후, 그 열적 안정성과 기계적 물성을 검토하였다. 각 그라프트 중합체의 초기분해온도는 키토산에 비해 낮았으나, 가교막의 경우에는 보다 증가된 수치를 보였다. 기계적 물성은 각 모노머에 대한 그라프트율이 증가할수록 결정성 감소로 인해 낮아지는 경향을 나타내었고, 가교밀도의 증가에 따라서는 향상되었다. 한편, 중합체 가교막의 함수율은 그라프트율이 증가할수록 가교도가 낮을수록 증가하였다. 모델약물로 리보플라빈과 시아노코발아민을 사용한 투과도 측정에서 그 정도가 전적으로 함수율에 의존함으로써 모노머의 그라프트율과 가교도를 조절하여 함수율의 변화를 통해 이들 막의 용질투과능을 제어할 수 있음을 알았다. 그리고, 이들 친수성 고분자 막을 통한 용질의 운송은 고분자와는 상호작용 없이 막내에 존재하고 있는 물의 영역을 통해 이루어지고 있음을 확인하였다. Polyethylene glycol monomethacrylate(PEGM) and dimethyl aminoethyl methacrylate(DMAEMA) were grafted onto chitosan. After crosslinked membranes were prepared using glutaraldehyde with respective graft copolymers producted above, their thermal stability and mechanical properties were investigated. Their initial degradation temperature became higher than that of chitosan and their mechanical properties were improved as the degree of crosslinking increased and they did not become good as the percentage of grafting increased. But water content increased as the percentage of grafting increased and as the degree of crosslinking decreased. For permeability using riboflavin and cyanocobalamine, as model drugs, their solute permeability was able to be controlled through the variation of their water content because the permeation depended entirely upon that. And it was verified that solute permeated through the water region contained in hydrophilic polymer membrane where no interaction between the polymer chains took place.

Chitosan 부분가수분해물과 PALA 와의 가교체의 담즙산염 흡착성에 관한 연구

김천호,최규석 ( Chun Ho Kim,Kyu Suk Choi ) 한국공업화학회 1995 공업화학 Vol.6 No.5

천연 고분자인 chitin을 탈아세틸화 시킨 chitosan은 자체의 아민기가 답즙산과 흡착능을 가져 혈중 콜레스테롤 값을 저하시킴이 보고 되고 있다. 이 chitosan의 용해성을 높이기 위해 먼저 cellulase (Triohoderma reesei)로 가수분해하여 chitosan 부분 가수분해물의 혼합물인 Fraction A, B 그리고 C를 제조하여 이 중 저당의 혼합물인 Fraction C와 polyallyamine을 glutaraldehyde를 이용하여 표면 가교시켜 질소함량이 각각 9.87, 9.34, 8.10%인 Resin I, II, III을 합성하였다. 담즙산염인 cholic acid sodium salt와 deoxycholic acid sodium salt를 tris (hydroxymethyl) aminomethane buffer (pH 7.5) 용액에 각각 녹여, 새로이 제조한 각 수지를 가하여 농도에 따른 흡착량을 HPLC로 조사한 결과, 모두 chitosan 보다 우수한 흡착능을 나타내었고, chitosan 부분 가수분해물과 polyallyamine의 몰비를 1:1로 조정하여 제조한 가교체인 Resin II가 흡착량이 가장 높았다. Chitosan is the deacetylation product of chitin. Its binding with bile salt in intestine is reported to cause the lowering concentration of cholesterol in serum. In order to increase the bind with bile salt, chitosan was modified as follow. Hydrolyzed chitosan mixture were obtained by enzymatic hydrolysis with trichoderma reesei, and then Fraction C of them was crosslinked with polyallylamine (Mw=50,000) by glutaraldehyde. The weight percents of nitrogen of crosslinked polymers are 9.87% for Resin I, 9.34% for Resin II, 8.10% for Resin III. After cholic acid sodium salt and deoxycholic acid sodium salt were dissolved in tris (hydroxymethyl) aminomethane buffer (pH 7.5) respectively, Resin I, II, III were incubated in the solution for 1hr. As a result, Resin I, II, Ill were improved than chitosan itself. Especially Resin II exhibited the best binding result than other resin.

키토산과 디메틸아미노에틸메타크릴레이트의 그라프트중합과 응집거동에 관한 연구

김천호,이준우,정병옥,장병권,최규석,김재진 ( Chun Ho Kim,Joon Woo Lee,Byung Ok Jung,Byung Kwon Chang,Kyu Suk Choi,Jae Jin Kim ) 한국공업화학회 1995 공업화학 Vol.6 No.1

게나 새우 등의 갑각류의 껍질에서 주로 얻어지는 생체고분자로 생체적합성 천연고분자인 chitosan에 수용성의 비닐계 단량체인 dimethylaminoethyl methacrylate(DMAEMA)를 그라프트중합시켜 새로운 유도체를 합성하였다. 그라프트중합에서 개시제로는 ceric ammonium nitrate(CAN)를 0.1 M용액으로 제조하여 사용하였으며, 반응온도, 반응시간, 개시제의 농도, 단량체(DMAEMA)의 농도에 따른 그라프트율, 단량체의 그라프트효율 및 단량체의 총전환율의 변화를 조사하여 최적조건을 규명하였다. 그라프트율은 개시제농도 2×10^(-3)M, 단량체농도 0.21∼0.22M, 반응온도 40℃에서 가장 높은 값을 나타내었고, 반응시간 2시간 이후로는 거의 같은 값을 나타내었다. 단량체의 그라프트효율은 단량체농도 0.21∼0.22M, 반응온도 50℃, 반응시간 2시간에서 가장 높은 값을 나타내었고, 개시제농도는 낮을수록 높은 값을 나타내었다. 그리고, 중합체의 응집성능을 시험해 보기 위해 chitosan, Polymer I , Polymer II 그리고 Polymer III을 1000ppm 용액으로 제조하여, 0.5wt% 카올린용액과 제지공장 폐수를 대상으로 응집실험을 행하였다. 그 결과, 알칼리 영역인 pH 7 이상에서 각각의 모든 응집제가 뛰어난 투과도와 COD제거율을 보였고, 중합한 Polymer I , Polymer II, Polymer III이 chitosan보다 뛰어난 응집성능을 보였다. 그러나, 그라프트율이 23%인 Polymer I, 28%인 Polymer II, 35%인 Polymer III는 서로간의 경향을 찾아낼 수 없었다. Chitosan is known to be a biocompatible natural polymer. Dimethylaminoethyl methacrylate(DMAEMA) was grafted onto chitosan and their reaction conditions and properties of the graft polymers obtained were estimated. Using ceric ammonium nitrate(CAN) as the initiator, the optimum condition for graft polymerization was determined varying the amount of the initiator, monomer concentrations and reaction time. Grafting yields such as total conversion, the percentage of grafting and the efficiency of grafting were calculated and examined the optimum reaction condition for high grafting yields. The percentage of grafting was maximum at condition that the concentration of initiator was 2×10^(-3)M, the concentration of monomer was 0.21∼0.22M and the reaction temperature was about 40℃. The optimum time for graft polymerization was 2 hours. Chitosan and chitosan-g-DMAEMA showed high flocculation power as the cationic flocculant in basic solutions of kaolinite suspension. When tested on paper mill waste water, they also showed a high flocculation power as the cationic floeculant in basic solutions. Chitosan-g-DMAEMA showed superior flocculation power than chitosan.

부분 가수분해된 수용성 키토산의 제조와 그 항균성에 관한 연구

김천호(Chun Ho Kim),이응석(Eung Suack Lee),함영태(Young Tae Hahm),김병용(Byung Yong Kim),손태일(Tae Il Son) 한국공업화학회 1999 공업화학 Vol.10 No.1

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4 차화된 키토산 유도체의 합성 및 특성

김천호(Chun Ho Kim) 한국키틴키토산학회 2001 한국키틴키토산학회지 Vol.6 No.1

알킬 키토산 유도체는 키토산의 아민기에 알킬기를 반응시켜 Schiff 염기인 중간반응물을 거쳐 제조되었다. N-알킬 키토산 유도체는 요오드화 메틸을 이용하여 4차화되어 새로운 수용성의 양성 polyelectrolytes인 4차 암모늄기를 가진 키토산유도체를 합성하였다. 제조된 유도체의 항균능은 그람양성균인 S.aureus(ATCC 6538P)와 그람음성균인 E. coli(ATCC14339)에 대해서 pH 6인 초산 완충용액 중에서 생존한 생균수의 측정을 통해 조사하였다. 4차 암모늄기를 가진 키토산유도체의 항균능은 도입된 알킬 치환체의 길이가 길어질수록 증가하였는데 이는 키토산 유도체의 소수성 증가에 기인한 것으로 판단된다. 키토산 유도체의 항균력은 E. coli에 대한 활성보다 S. aureus에 대해서 더욱 크게 나타났는데 이는 세포질막의 차이에서 오는 구조상의 이유에 기인한 것으로 추정하였다. N-alkyl chitosan derivatives were prepared by introducing alkyl groups into the amine groups of chitosan via Schiffs base intermediates. Quaternization of the N-alkyl chitosan derivatives were carried out using methyl iodide to produce water-soluble cationic polyelectrolytes, novel chitosan derivatives with quaternary ammonium salt. Their antibacterial activities against S. aureus (ATCC 6538P) and E. coli(ATCC14339), gram-positive bacteria and gram-negative bacteria, respectively, were evaluated by the viable cell counting method in acetate buffer (pH 6.0). The antibacterial activities of the chitosan derivatives with quatemary ammonium salt increased with increase in the chain length of the alkyl substituent, and this increased activity could be ascribed to the contribution of the increased hydrophobic properties of the derivatives. These antibacterial agents were more active against S. aureus than E. coli. It may be due to the difference of structure of cytoplasmic membrane.

“豆”의 地域的 分布와 變遷

김천호(Chun-Ho Kim) 아시아민족조형학회 2013 아시아민족조형학보 Vol.12 No.-

Doo, a vessel for the sacrificial rite of Confucian, is an one of the acme of art which is represented a human beauty and devotion to god. It is called little bit different by the countries: Doo in china, Doo, Doo-hyeong-to-ki, Go-bae, Gub-da-ri-jeob-si in Korea, Go-bae in Japan and it was written as Gub-da-ri-jeob-si with Korean. Generally, it is discovered at the site of residence or tomb and, assumed that made for the rite goods. The number of Doo, vessels for the sacrificial rite, varies according to a scale or character of the sacrificial rites and, the rule of number are originated before the sacrificial rite of Confucian. The highest number of Doo is 12 Doo 12 Byeon when it is served to Confucius or the five saints in China. Gub-da-ri-jeob-si of Korea is a representative vessel of non-patterned earthenware. A history of non-patterned earthenware in Korea is from 30th century B.C. to 10th century B.C. was used in all area of Korea and it can be classified to 6 districts by the characteristic and region. Go-bae, which are discovered in both countries: Korea and Japan, are very similar and written on Nihon Shoki(the history of ancient Japan) “it was introduced by foreigner comes from Korea.” However it was developed uniquely into a form of Gub-da-ri-jeob-si of Korea. Also the other type of Doo, were represented their unique cultures and racial characteristics of the minorities, are discovered widely in the outer side of china. In this area, there are diverse religions such as Buddhism, Taoism, Islam and Zoroastrianism but are not connected with Confucianism. So I’m not sure about the connection with Doo of China or being spontaneously or not, I expect to you to make it clear about this issue with follow research.

조직공학적 생체재료로써의 키토산의 응용

김천호 ( Chun Ho Kim ) 한국키틴키토산학회 2009 한국키틴키토산학회지 Vol.14 No.2

Chitosan, occurring naturally or obtained from chitin by alkaline deacetylation, has free amine groups in its backbone. As it is to biodegrade in vivo, and to interfere with the growth of a bacteria and mold, it has been known as a potential self-antimicrobial biomaterial. A wide various biomedical applications for chitosan have been reported in the scientific research over the last three decades. The current review looks into studies on the characteristic of the chitosan for cell engineering and tissue engineering, and on its applications of the bioartificial organs including the artificial skin, the artificial bone, the artificial cartilage, and etc.