Expression of biphenyl degrading enzymes induced by biphenyl and benzoate in Comamonas sp. SMN4

박희정 숙명여자대학교 대학원 2002 국내석사

Comamonas sp. SMN4 was known to metabolize the biphenyl as a sole carbon-energy source with high removal efficiency. The protein profiles of Comamonas sp. SMN4 where various bph genes were expressed were compared by 2-D electrophoresis with three different culture conditions: the minimal medium of biphenyl with ferrous ion, biphenyl without ferrous ion, and benzoate with ferrous ion. In the case of cells induced by biphenyl with ferrous ion, high 2,3-dihydroxybiphenyl 1,2-dioxygenase activity was observed. Lower activity (approximate 1/5 fold) was observed culture medium contain biphenyl without ferrous ion and the lowest activity (approximate 1/13 fold) was detected in culture medium contain benzoate with ferrous ion. The molecular weight and pI of corresponding Bph proteins were calculated by the ExPASy using the bph genes sequences which cloned previously in our laboratory. Most of the proteins resulting from 2-D PAGE separating of crude extract in Comamonas sp. SMN4 appeared at pI 4-7. The number of spots induced by biphenyl with ferrous ion is approximately 373, biphenyl without ferrous ion is 345, and benzoate with ferrous ion is 387 on 2-D gel using the PDQuest. To determine the molecular weight and pI of separated proteins, 2D SDS PAGE standard marker was used. Interesting four putative proteins such as iron sulfur protein, ferredoxin, 2,3-dihydrodiol dehydrogenase, and 2,3-dihydroxybiphenyl 1,2-dioxygenase was found on the gel. Comamonas sp. SMN4는 biphenyl을 carbone-energy source로 이용하여 대사작용을 하는 biphenyl제거 능력이 뛰어난 균주로 알려져 있다. 이 논문에서는 다양한 배지 상태 (Fe 이온을 포함한 최소배지에서biphenyl과 benzoate induction 그리고 Fe 이온을 제거한 최소배지에 biphenyl induction)에서biphenyl 분해 효소의 발현 profile을 2-D electrophoresis에 의해 관찰하였다. 위의 배지상태에서 유도된 균주의 성장 곡선을 관찰한 결과 36시간 이후 stationary phage였으므로, 모든 sample은 40시간 성장시킨 cell들을 사용하였다. bphC에 의해 암호화되는 2,3-dihydrodiol dehydrogenase의 활성은 Fe 이온을 포함한 biphenyl induction 배지에서 매우 높게 나타났다. 2-D electrophoresis결과 대부분의 효소가 pI 4-7에서 나타났다. PDQuest softwae분석결과, 최소배지에biphenyl과 benzoate induction 한 gel에서는 각각 373, 345개의 spots을 찾을 수 있었고 Fe 이온을 제거한 최소배지에 biphenyl induction 한 gel에서 387개의 spots을 찾을 수 있었다. 각각 spot의 MW과 pI는 2-D standard marker를 이용하여 결정하였다. 그리고 이미 연구되어진 bph genes sequences를 ExPASy에서 계산한 값과 비교하여 4개의 추정 효소 iron sulfur protein (BphA2), ferredoxin (BphA3), 2,3-dihydrodiol dehydrogenase (BphC), 2,3-dihydroxybiphenyl 1,2-dioxygenase (BphD)을 찾을 수 있었다. 이 논문은 최초로 proteomics의 핵심 기술인 2-D electrophoresis를 통해 Comamonas sp. SMN4를 연구하였다는데 그 의의가 있다.

수확 후 농산물 곰팡이 방지를 위한 Biphenyl을 분해하는 Comamonas thiooxydans N1의 분리 및 생리학적 특성 분석

이가을 전북대학교 일반대학원 2022 국내석사

Biphenyl and their metabolites, most of which are toxic aromatic hydrocarbons, remain in the environment for a long time, causing several serious problems. In particular, polychlorinated biphenyls (PCBs) having biphenyl as a parent induce tumors in experimental animals and have been shown to have serious effects on immune, reproductive, nervous and endocrine systems. Their biodegradation is an environmentally friendly and cost-effective method of purification, which has recently attracted attention. In this study, biphenyl-degrading strains were isolated by culturing the contaminated soil of a farm in Jeju Island in minimal medium with biphenyl was added as a single carbon source. Repeating the process of culturing the strain by sequentially increasing the biphenyl to 100 μg/ml, five morphologically distinct single colony (N1, N2, N3-1, N3-2, N4) of the biphenyl-degrading strains were isolated. Degradation of biphenyl and bacterial growth of the biphenyl-degrading strains during degradation of 50 μg/ml of biphenyl were determined by HPLC and spread plating respectively. As a result, the strain N1 among them completely degraded biphenyl within 48 hours and showed the best degrading ability and cell growth. In addition, 16s rDNA analysis was performed on 5 strains, and N1, N2, and N4 were identified as Comamonas sp., and N3-1 and N3-2 were identified as Burkholderia sp.. As a result of whole genome sequencing to confirm the biphenyl degradation gene of N1, 42 genes of biphenyl and benzoate/catechol degradation were divided located in 4 clusters, and their functions were confirmed, the degradation pathway of biphenyl was established based on this. In addition, N1 was finally identified as Comamonas thiooxydans. As a result of confirming the degrading ability and growth curve for N1 high-concentration biphenyl (1200 μg/ml), more than 50% of the biphenyl concentration was degraded in 8 hours of incubation that the microorganisms logarithmically increased, and most of biphenyl was completely degraded within 24 hours. In addition, the activity of the enzyme involved in the biphenyl degradation pathway and the mRNA expression level of gene encoding each enzyme were analyzed using N1 culture incubated in the various carbon sources (Biphenyl, 4-hydroxybenzoate, Benzoate, Protocatechuate, Catechol). As a result of mRNA expression level of gene encoding the key enzyme of biphenyl degrading pathway induced by each carbon source, confirm that the gene involved in the biphenyl degradation was normally expressed and corresponded to meta-cleavage pathway among the lower pathways of biphenyl degradation.

Ag 표면에 흡착한 biphenyl-4,4’-dithiol (BPDT)와 biphenyl-4,4’-dicarboxylic acid (BPDC) 분자의 surface-enhanced Raman scattering (SERS) 연구

이유란 강원대학교 대학원 2012 국내석사

분자소자 분야에 응용되는 biphenyl-4,4’-dicarboxylic acid (BPDC)와 biphenyl-4,4’-dithiol (BPDT) 분자들의 은 필름에서의 흡착 배향 및 구조를 표면 증강 라만산란 (SERS) 분광법을 이용하여 조사하였다. 측정된 분자들의 SERS 스펙트럼들은 Density Functional Theory (DFT) 계산 결과와 고체상과 염기성 용액에서의 분자들의 정규 Raman 스펙트럼들을 참조하여 진동 피크들을 배정하였다. BPDC 분자는 분자 내 두 페닐기의 carboxyl groups이 carboxylates 형태로 은 표면에 흡착함으로서 carboxylates 진동 모드들의 큰 선폭 증가로 나타났다. 염기성 용액에서 BPDC 분자의 정규 Raman 스펙트럼에서 3,074 cm-1에 나타나는 C-H 신축 모드가 SERS 스펙트럼에서 소실된다는 점은 electromagnetic enhancement (EM) 이론의 표면 선택 규칙으로 부터 분자가 은 표면에 평행하게 흡착하는 것을 의미한다. 더욱이 ring breathing 진동 모드의 약간의 red-shift와 선폭 증가는 BPDC 분자의 π-시스템과 은 표면의 상호 작용의 결과로 해석된다. BPDT의 경우 정규 Raman 스펙트럼에서 2,557 cm-1에 나타나는 S-H 신축 진동 피크가 없어지고, 547 cm-1의 C-S 신축 진동 피크가 SERS 스펙트럼에선 red-shift와 선폭 증가가 관측된다는 점은 두 페닐기의 thiol groups이 thiolates 형태로 은 표면에 평행하게 흡착함을 보여준다. 또한 3,068 cm-1에서 나타나는 C-H 신축 진동 피크의 SERS 스펙트럼에서의 소실과 페닐기 관련 진동 모드 크기 변화로 부터 BPDT 분자는 은 표면에 페닐기 역시 평행하게 흡착한다는 것을 알 수 있었다. Spectra of biphenyl-4,4'-dicarboxylic acid (BPDC) and biphenyl-4,4'-di thiol (BPDT) adsorbed on chemically prepared Ag island film have been measured by surface-enhanced Raman scattering (SERS), respectively. Absence of C-H stretching bands in both SERS spectra reveals parallel orientation of biphenyl rings against the Ag surface and broadened, red-shifted ring bands suggest that adsorption should take place through interaction of π-systems of the phenyl rings with Ag. In addition, the adsorption of BPDC on Ag through both carboxylate groups has been identified from investigation of the carboxylate vibrational bands in the spectra. Similarly, for biphenyl-4,4'-dithiol, vibrational bands of S-H stretching and C-H stretching at 2,557, 3,068 cm-1 in solid state are absent in SERS spectra and the observed indicates the adsorption on Ag through the two S-Ag bonds with flat orientation via π-system of two phenyl rings.

Alcaligenes xylosoxydans에서의 Biphenyl 생분해특성과 물질대사의 조절

溫和榮 숙명여자대학교 1997 국내석사

중요 난분해성 환경오염 물질인 biphenyl 을 효과적으로 분해할 수 있는 균주들을 산업 폐수로부터 agar plate 방법으로 분리, 동정하였다. Alcaligenes xylosoxydans SMN3 균주는 biphenyl, phenol, benzoate 뿐만 아니라 salicylate 등에서도 성장하는 반면 Commamonas acidovorans SMN1-1은 salicylate와 bisphenol-A 에서는 성장하지 못하였다. Benzoate 에서 자란 Alcaligenes xylosoxydans SMN3 의 효소활성 측정에서 catechol 2,3-dioxygenase 의 효소 활성도가 더 높으므로 benzoate가 catechol l,2-dioxygenase 를 유도하지 않고 catechol 의 meta-cleavage 효소인 catechol 2,3-dioxygenase 를 유도하는 것으로 나타나 catechol 로부터의 과정이 meta-cleavage 경로를 통해 이루어지며 이것은 결국 biphenyl 이 meta-cleavage 경로를 통해서 분해된다는 사실을 나타내 준다. Biphenyl 과 2,3-dihydroxybiphenyl (23DHBP) 분해 경로에 관련성을 가지는 oxidative enzyme 들은 효소 활성 측정으로 알아본 결과 biphenyl 또는 salicylate 상에서 자랄 때 가장 잘 유도되며 이들 중 biphenyl 은 2,3-dihydroxybbiphenyl oxidation 에 있어서도 유도체가 될 수 있고, salicylate 또한 2,3-dihydroxybiphenyl dioxygenase 의 좋은 유도체가 될 수 있다. Biphenyl 과 salicylate 분해의 두가지 물질 대사 경로는 biphenyl 또는 salicylate 상에서 성장한 후에 유도되지만 benzoate는 이러한 화합물의 oxidation 에 관여하는 효소들을 유도할 수 없다. 아울러 biphenyl 과 salicylate 는 biphenyl dioxygenase 의 유도에 의한 indigo 정량을 통해서 biphenyl dioxygenase 의 활성에 기인한 indigo 생성의 좋은 유도체임을 알 수 있었고 몇몇 세균들에서는 biphenyl 을 포함한 방향족 탄화수소를 cis-dihydrodiol 로 oxidation 시키며, indole을 indigo 로 oxidation 시킨다. 그러므로, indigo 생성은 tryptophanase 와 biphenyl dioxygenase 의 결합된 활성에 기인한다고 결론지을 수 있다. Several bacterial isolates capable of effectively degrading biphenyl were isolated from industrial wastes by the agar plate method. Alcaligenes xylosoxydans SMN3 grew not only on biphenyl, phenol, and benzoate, but also on salicylate. But, Commamonas acidovorans SMN1-1 grew not on salicylate and bisphenol-A. Enzyme activity level reserch in the extracts of benzoate-grown strain SMN3 cells clearly showed that benzoate induced catechol 2,3-dioxygenase which is meta-cleavage enzyme of catechol not induced catechol 1,2-dioxygenase. So, biphenyl was degraded by Alcaligenes xylosoxydans SMN3 through meta-cleavage pathway. All the oxidative enzymes of biphenyl and 2,3-dihydroxybiphenyl (23DHBP) degradative pathways were induced when the cells were grown on biphenyl or salicylate, respectively. Biphenyl also can be inducer in the oxidation of biphenyl and 2,3-dihydroxybiphenyl, in addition salicylate was also good inducer for the 2,3-dihydroxybiphenyl dioxygenase. The two metabolic pathways for the degradation of biphenyl and salicylate induced when the cells were grown on biphenyl and salicylate. However, benzoate cannot induced the enzymes responsible for the oxidation of these compounds. It was clearly shown that biphenyl and salicylate were good inducers for indigo formation due to the activity of biphenyl dioxygenase by the indigo formation anlalysis due to the activity of biphenyl dioxygenase. The strains of several bacteria that oxidize hydrocarbons including biphenyl to cis-dihydrodiols also oxidize indole to indigo. So, Indigo formation is due to the combined activities of tryptophanase and biphenyl dioxygenase.

Perfluorocarbon nanodroplets based dual-modality nuclear medicine-ultrasound theragnostic agents and radiolabeled biphenyl cyclic RGD peptides modification

신운철 Graduate School, Yonsei University 2018 국내박사

ABSTRACT Perfluorocarbon nanodroplets based dual-modality nuclear medicine-ultrasound theragnostic agents and radiolabeled biphenyl cyclic RGD peptides modification Unchul Shin Dept. of Biomedical Engineering Yonsei University Graduate School Unchul Shin With the development of medical science, molecular imaging has become a core technology for early diagnosis and effective therapy in modern diagnostic medicine. Recent developments in molecular imaging technologies has seen nuclear medicine and medical ultrasound (US) imaging make advancements using amphiphilic phospholipid-based shells for selective and targeted drug delivery. The aim of the present study was to develop and evaluate a new radiopharmaceutic process for the acquisition of improved positron emission tomography (PET) images of integrin αvβ3-expressing tumors, and a perfluorocarbon nanodroplets (PFC NDs) based PET-US dual-modality carrier to selectively deliver diagnostic/therapeutic radiopharmaceuticals using ultrasound with a dual imaging probe for hybrid PET-US technology. This study’s radiopharmaceutical investigation focused on integrin αvβ3 which plays an important role in tumor metastases and angiogenesis. Arginine-glycine-aspartate (RGD) peptide motif has the disadvantage that despite a high binding affinity with integrin αvβ3, due to inherent hydrophilic properties, they are rapidly excreted from the circulatory system.. The purpose of this study was to develop a novel 68Ga labeled cyclic RGD peptide which could enhance PET tumor imaging with improved pharmacokinetics, by adapting biphenyl groups between chelator and RGD peptides. 68Ga-NOTA-biphenyl-c(RGDyK) was 37% less hydrophilic than 68Ga-NOTA-c(RGDyK). 68Ga-DOTA-biphenyl-c(RGDyK) demonstrated a 12% higher lipophilicity level than 68Ga-DOTA-c(RGDyK) which was used as a reference compound. In small animal in vitro PET images, 68Ga-NOTA- biphenyl-c(RGDyK) and 68Ga-DOTA-biphenyl-c(RGDyK) represented relatively lower blood-clearance and increased signal to noise ratio compared with 68Ga-NOTA-c(RGDyK) and 68Ga-DOTA-c(RGDyK), respectively. In the study of PET-US dual-modality carriers, perfluoropentane (PFP) NDs were fabricated by mixing liquid-phase PFC with a phospholipid solution consisting of 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DPPC) and 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphate sodium salt (DPPA). The main source of 64Cu was synthesized 64Cu-diacetyl-bis (N4-methylthiosemicarbazone) (64Cu-ATSM). 64Cu-ATSM was encapsulated into the NDs in a size-controlled manner, by exploiting the hydrophobicity of 64Cu-ATSM and using a vial mixer and an extruder. The fabricated 64Cu-ATSM-loaded PFC NDs (64Cu-PFC NDs) were evaluated using in vitro/in vivo PET-computed tomography (PET-CT) and US imaging, particle size analysis, and transmission electron microscope (TEM). The acquired in vitro PET images were quantitatively evaluated using mean ROI (region of interest) radioactivity after reconstruction with an ordered subset expectation maximization 2D (OSEM 2D) algorithm. US images were obtained using an US image scanner with a 5 MHz linear probe in B mode in a degassed water tank. The acquired US images were evaluated based on the average brightness of the ROI. The in vivo PET-CT images of the 64Cu-PFC NDs were acquired over 30 min as dynamic and delayed images (4 h) post direct intratumoral injection into a nude mouse model bearing subcutaneously xenografted human gastric cancer NCI-N87 cells. In the acquired in vitro PET images, 64Cu-PFP NDs were observed as a hot spot in the lower section of the test tube where the drug was present, whereas 64Cu-ATSM exhibited wide distribution without a specific hot spot. The radioactivity of 64Cu-PFP NDs in the lower section was substantially increased by 445 % and 397 % compared to the upper and middle sections, respectively. 64Cu-PFP NDs in the acquired in vitro US images also demonstrated strongly contrast-enhanced US images. In the acquired mouse model PET images, the tumor uptake of the 64Cu-PFP NDs was relatively low (approximately 65%), compared to 64Cu-ATSM, determined by PET-delayed imaging analysis. Consequently, this study developed a biphenyl-conjugated c(RGDyK) which was a potential candidate for the imaging of integrin αvβ3-expressing tumors and 64Cu-PFC NDs which have the potential to be activated by ultrasound as a PET-US dual imaging probe. The dual-functional concept of theragnostic radiopharmaceuticals-encapsulated PFC NDs and a noble biphenyl group conjugated cyclic RGD peptides with improved pharmacokinetics are expected to contribute to research of selected/localized drug delivery systems with hybrid PET-US technology. Abstract in Korea 국문요약 과불화탄소 나노액적 기반의 핵의학-초음파 융합형 치료-진단용 약물 및 바이페닐이 결합된 cyclic RGD 펩타이드 기반 방사성의약품의 개발 평가 연세대학교 대학원 의공학부 신운철 분자영상기술은 의학과학 기술의 발전과 함께 현대의학의 조기 진단과 효과적인 치료 분야에 있어서 핵심기술로 성장해 왔다. 대표적인 분자영상 기술 중 하나인 핵의학과 초음파 영상 기술은 선택적, 표적 지향적 약물전달을 위하여 양친매성 인지질 기반의 소포체를 이용한 다양한 연구를 수행하여 왔다. 본 연구의 목적은 인테그린 αvβ3가 과발현된 종양의 진단에 있어 향상된 양전자 단층 촹영 영상의 획득이 가능한 새로운 방사성 의약품을 개발하고 이를 평가하고자 하였으며, 양전자 단층촬영-의료용 초음파 (PET-US) 융합기술을 위하여 이중 영상 프로브로서의 기능과 함께 초음파를 이용한 진단 및 치료용 방사성 의약품을 선택적으로 전달 할 수 있는 과불화탄소 나노액적 기반의 수송체를 개발하고 이를 평가하고자 하였다. 방사성 의약품 연구에서, 본 연구는 종양의 전이와 혈관 재형성 과정에 있어서 인테그린 αvβ3가 중요한 역할을 수행하는 것에 초점을 두었다. RGD 펩타이드는 이러한 인테그린 αvβ3와 효과적으로 결합함에도 불구하고, 고유의 친수성 특성에 의하여 체내 순환기 시스템으로부터 빠르게 배출 되는 단점을 가지고 있다. 본 연구의 목적은 킬레이터와 RGD 펩타이드 사이에 바니페닐 그룹을 적용 시킴으로써 향상된 약물의 동태학적 특성과 함께 강조된 종양 양전자 단층촬영 영상의 획득할 수 있는 새로운 68Ga 표지 싸이클릭 RGD 펩타이드를 개발하고자 하였다. 68Ga-NOTA-biphenyl-c(RGDyK)는 바이페닐이 합성되지 않은68Ga-NOTA-c(RGDyK)과 비교하여 친수성이 약 37%정도 감소하였으며, 68Ga-DOTA-biphenyl-c(RGDyK)은 68Ga-DOTA-c(RGDyK)과 비교하여 소수성 특성이 약 12% 증가하는 것으로 평가 되었다. 체외 검사와 함께 수행된 소동물 영상에서, 68Ga-NOTA-biphenyl-c(RGDyK)과 68Ga-DOTA-biphenyl-c(RGDyK)는 68Ga-NOTA-c(RGDyK)과 68Ga-DOTA-c(RGDyK)과 비교하여 각각 상대적으로 낮은 혈액 내 배출을 보였으며, 증가된 신호 대 잡음 비를 보여주었다. PET-US 융합 수송체의 연구에서, 과불화탄소 나노액적 (PFC NDs)은, 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DPPC), 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphate sodium salt (DPPA)가 용해된 인지질 용액에 액상의 과불화탄소를 이용하여 제작되었다. 64Cu 방사성 동위원소는 64Cu-diacetyl-bis(N4-methylthiosemicarbazone) (64Cu-ATSM)의 형태로 합성되었고, 바이알 혼합기와 소형 압출기를 이용하여 소수성을 가진64Cu-ATSM을 크기 조절된 나노액적 내부로 캡슐화 하였다. 제작된 64Cu-ATSM-loaded PFC NDs (64Cu-PFC NDs)은 입자크기 분석 및 transmission electron microscope (TEM) 영상을 이용하여 형태학적 분석이 수행되었고, 체내/체외 PET-computed tomography (PET-CT)와 초음파 영상을 이용하여 평가되었다. 획득된 체외 PET 영상은 ordered subset expectation maximization 2D (OSEM 2D) 알고리즘을 이용하여 재구성 되었다. 초음파 영상은 가스가 제거된 수조에서 5 MH의 선형 초음파 프로브를 이용하여 B mode로 획득되었고, 획득된 초음파 영상은 관심영역의 평균 밝기 값으로 평가되었다. 64Cu-PFC NDs의 체내 PET-CT 영상은 인간 위암세포인 NCI-N87을 피하 주사하여 제작된 누드 마우스 모델을 이용하였으며, 종양부위에 직접 약물을 주사한 후 각각30분과 4시간에서 30분동안 획득되었다. 제작된 64Cu-PFP NDs은 원형형태로서 평균직경은 약 224 ± 78.6 nm로 평가되었고, 원심분리 후 실험관 하단에서 펠렛(pellet) 형태로 응집되었다. 체외 PET 영상에서, 순수 64Cu-ATSM은 실험관 전 영역에서 균일하게 분산된 방사능 분포를 보여준 반면 64Cu-PFP NDs은 약물이 존재하는 하단영역에서 강한 방사능 집적을 보여주었다. 하단 영역의 64Cu-PFP NDs방사능은 상단과 중간 영역과 비교하여 각각 445 % and 397 %로 증가되었다. 64Cu-PFP NDs은 또한 초음파영상에서 강한 에코 영상을 보여주었다. 소동물 PET 영상에서, 64Cu-PFP NDs은 64Cu-ATSM 과 비교하여 약 65 % 정도의 낮은 종양 섭취율을 보였다. 본 연구는 인테그린 αvβ3가 과 발현된 종양의 영상 진단에 효과적일 것으로 기대되는 바이페닐이 표지된 새로운 싸이클릭 RGD 펩타이드와 PET-US 이중 조영 프로브로서 초음파에 의해 활성화가 가능한 64Cu-PFC NDs을 개발하였다. 치료-진단용 방사성의약품이 탑재된 과불화탄소 나노액적의 이중적 개념과 향상된 약물 동태학적 특성을 가진 새로운 바이페닐 합성 싸이클릭 RGD는 종양의 기능학적 진단과 함께 핵의학-의료용 초음파의 융합 기술 및 선택적/국소적 약물 전달 시스템 연구에 기여할 것으로 기대된다.

퇴적토 미생물에 의한 polychlorinated biphenyls의 혐기성 탈염소 반응과 biphenyl의 혐기성 분해

문용석 蔚山大學校 2005 국내박사

우리나라는 중화학 공업단지가 대부분 항만과 인접해 있고 식량자원의 상당 부분을 해산물에 의존하고 있어, 난분해성 유기화학물질에 의한 연안환경의 오염은 특별한 관심의 대상이 된다. 대표적인 난분해성 환경오염물질인 polychlorinated biphenyls(PCBs)는 산업적 목적으로 합성된 할로겐치환 방향족화합물로, 광범위한 오염과 높은 생물축적성, 그리고 잠재적 인체독성 때문에 세계적으로 많은 관련 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 공업단지와 인접한 울산만, 외황강 하구, 마산만, 금호강의 퇴적토를 대상으로 PCBs의 농도 분포 특성을 파악하고, 퇴적토 미생물에 의한 혐기성 PCBs 탈염소반응의 활성을 확인하고자 하였다. 울산만 10개 지점, 외황강 하구 5개 지점, 마산만 8개 지점, 그리고 금호강 6개 지점에서 퇴적토 시료를 채취하였으며, PCBs는 울산만 12.7 ~ 9.8ng/g, 외황강 하구 11.6 ~ 45.8ng/g, 마산만 1.1 ~ 29.2ng/g, 금호강 0.7 ~ 70.9ng/g의 농도 분포를 보였고, 최고 농도를 나타낸 금호강 K-4 지점의 경우 2-2- + 26-CB가 전체의 61%를 차지하였다. 지역별 PCBs 농도의 평균값과 중앙값은 외황강 하구가 가장 높았으며, 2-CB, 2-2- + 26-CB, 24-2- + 4-4-CB, 25-34- + 245-26-CB, 23-34- + 234-4- + 235-2-CB의 농도가 다른 congener에 비해 높았다. PAHs 농도는 울산만 2.9 ~ 11.8㎍/g, 외황강 하구 4.3 ~ 41.2㎍/g, 마산만 0.1 ~ 0.8㎍/g, 금호강 0.1 ~ 0.4㎍/g의 범위였으며, 각 지역 PAHs 평균값은 외황강 하구가 22.9㎍/g로 가장 높았고 울산만이 8.0㎍/g이었으며, 마산만과 금호강은 0.3㎍/g로 낮은 수준이었다. 외황강 하구와 울산만의 대부분 조사지점에서 pyrene의 농도가 가장 높았고, fluoranthene과 anthracene 등도 높은 농도로 검출되었다. 한편, 혐기성 PCBs 탈염소 미생물은 < 200 MPN/g의 매우 낮은 농도로 분포하였는데, < 100ng/g의 낮은 농도의 PCBs로 오염된 퇴적토에서 탈할로겐 호흡 반응(dehalorespiration)을 수행하는 PCBs 탈염소 미생물의 자연선택은 진행되기 힘들며, 탈염소 미생물의 생장에 요구되는 PCBs의 역치농도가 존재함을 반증한다. Aroclor 1248을 첨가한 배지에 퇴적토 미생물을 접종하고 17 ~ 111주 배양하였다. 울산만에서는 25-34- + 245-26-, 23-34- + 234-4- + 235-2-, 34-34- + 234-26-, 235-245-CB의 탈염소 반응이 주로 나타났으며, 염소 수 감소 %는 17주와 21주 배양에서 0.31 ~ 2.90%, 78주와 99주 배양에서 0.15 ~ 7.86%였으나, 104주 배양에서는 5개 지점중 3개 지점에서 biphenyl 분자 당 염소 수가 오히려 증가하였다. 외황강 하구의 경우, 주로 24-2- + 4-4-, 25-34- + 245-26-, 23-34- + 234-4- + 235-2-, 34-34- + 234-26-, 245-245-CB의 농도가 감소하였으며, 염소 수 감소 %는 25주 배양에서 0.68 ~ 2.26 %, 89주와 111주 배양에서 2.64 ~ 5.59 %였다. 마산만 배양에서의 염소 수 감소 %는 31주와 90주의 배양에서 각각 0.11 ~ 1.34%와 0.99 ~ 10.35%였으며, 금호강의 경우, 25주와 91주의 배양에서 각각 0.36 ~ 6.19%와 1.63 ~ 19.29%의 범위였다. 울산만, 외황강 하구, 마산만, 금호강의 퇴적토 미생물은 매우 낮은 수준의 혐기성 PCBs 탈염소 활성을 보였으며, 78주 이상의 대부분 배양에서도 탈염소 활성의 뚜렷한 증가는 관찰되지 않았다. 본 연구의 대부분 배양에서 관찰된 PCBs 탈염소 활성은 높은 농도의 PCBs 오염된 퇴적토에서 유래한 농화배양에서의 활성과 차이를 보이는데, 기존 농화배양의 PCBs 환원형 탈염소 반응은 대개 오랜 acclimation period 후의 급격한 염소 수 감소로 나타나며, 탈할로겐 호흡 반응에 따른 개체수 증가로 설명하고 있다. 이러한 결과는 탈할로겐호흡 반응이 아닌 공동대사에 의한 혐기성 PCBs 탈염소 반응의 가능성을 보여준다. Contamination of coastal areas is a particular environmental concern in Korea because seafood is one of the major sources of diet. Ulsan Bay, Woehwang River estuary, and Masan Bay, located on the southeast coast of Korean Peninsular, are highly industrialized regions and are regarded as the most contaminated areas in Korea. Keumho River, which runs through downtown Daegu, receives industrial and municipal wastewater from the city. Due to their widespread occurrence, long persistence, high bioaccumulation, and potential toxicity, polychlorinated biphenyls(PCBs) have been the subject of extensive research effort worldwide. In this study, we determined the concentration and congener distribution of PCBs in sediments from Ulsan Bay, Woehwang River estuary, Masan Bay, and Keumho River, and examined activities of anaerobic PCB-dechlorination by sediment microorganisms from the areas. Sediment samples were collected from 10 locations in Ulsan Bay, 5 locations in Woehwang River estuary, 8 locations in Masan Bay, and 6 locations in Keumho River. PCB concentrations ranged 12.7 ~ 9.8 ng/g in Ulsan Bay, 11.6 ~ 45.8 ng/g in Woehwang River estuary, 1.1 ~ 29.2 ng/g in Masan Bay, and 0.7 ~ 70.9 ng/g in Keumho River. The highest PCB concentration was found in sediment from K-4 location of Keumho River, where the concentration of 2-2- + 26-chlorobiphenyls (CBs) was ca. 61% of the total. When PCB concentrations were compared between four study areas, the median and mean values of Woehwang River estuary were the highest, and congeners such as 2-CB, 2-2- + 26-CBs, 24-2- + 4-4-CBs, 25-34- + 245-26-CBs, and 23-34- + 234-4- + 235-2-CBs, were commonly detected in sediments from the region. PAH concentrations were measured as follows: 2.9 ~ 11.8 ㎍/g in Ulsan Bay, 4.3 ~ 41.2 ㎍/g in Woehwang River estuary, 0.1 ~ 0.8 ㎍/g in Masan Bay, and 0.1 ~ 0.4 ㎍/g in Keumho River. Among the four study areas, Woehwang River estuary showed the highest mean of 22.9 ㎍/g, followed by 8.0 ㎍/g of Ulsan Bay, and pyrene was the most common PAH compound in the two areas. The numbers of anaerobic PCB-dechlorinating microorganisms were estimated to be < 200 MPN/g, and it appeared that dehalores- piring PCB-dechlorinators could hardly be selected in sediments contaminated with very low concentrations of PCBs. Sediment microorganisms were inoculated into culture media with Aroclor 1248, and incubated for 17 to 111 weeks. In cultures with Ulsan Bay sediment microorganisms, dechlorination of 25-34- + 245-26-CBs, 23-34- + 234-4- + 235-2-CBs, 34-34- + 234-26-CBs, and 235-245-CB was commonly occurred, and % reduction of average number of chlorines per biphenyl(% reduction of Cl) ranged 0.31 ~ 2.90% in cultures of 17 and 21 weeks incubations, and 0.15 ~ 7.86% in 78 and 99 weeks. In cases of Woehwang River estuary, sediment microorganisms mainly removed chlorines from congeners such as 24-2- + 4-4-CBs, 25-34- + 245-26-CBs, 23-34- + 234-4- + 235-2-CBs, 34-34- + 234-26-CBs, and 245-245-CB, and % reduction of Cl were measured 0.68 ~ 2.26 % in 25 weeks, and 2.64 ~ 5.59 % in 89 and 111 weeks. Percent reduction of Cl in Masan Bay sediment cultures ranged 0.11 ~ 1.34 % in 31 weeks and 0.99 ~ 10.35% in 90 weeks. In cultures with Keumho River sediment microorganisms, % reduction of Cl were 0.36 ~ 6.19 % in 25 weeks and 1.63 ~ 19.29 % in 91 weeks. Thus, activities of anaerobic PCB-dechlorination observed in the present study were quite different from those of PCB-dechlorinating enrichment cultures originated from highly contaminated sediments. These results indicate that sediment microorganisms may dechlorinate PCBs through co-metabolism as well as dehalorespiration under anaerobic conditions.

일산화탄소(금속카르보닐)하의 4,4'-디아이오도비페닐과 아릴보로닉 산을 이용한 디케톤의 합성

신은혜 동아대학교 대학원 2011 국내석사

터페닐 유도체는 다양한 광학, 전기적 성질을 나타내며 유기발광다이오드 (OLED : Organic Light Emitting Diode)의 발광 물질 층으로 최근에는 흥미로운 연구과제로 주목받고 있다. 자연 발생적으로 분리된 p-터페닐 물질 대사 산물은 강한 생물학적 활동을 지닌다고 알려져 있다. 본 연구에서는 aryl ylide를 가진 Suzuki carbonylative reaction에 의해 형성된 디케톤의 Wittig reaction을 통하여 스틸벤 유도체을 합성하고자한다. 우리는 Pd(NHC) complex 촉매로 일산화탄소 (또는 금속 카보닐)하의 4,4-Diiodobiphenyl 1, Aryl boronic 산으로 biphenyl-4,4'-diylbis(phenyl- methanone) 6, biphenyl-4,4'-diylbis (naphthalen-1-ylmethanone) 8과 biphenyl-4,4'-diylbis(biphenyl-3-ylmethanone) 10 을 합성하였다.

PCB(polychlorinated biphenyl) 분해균주의 분리.동정 및 특성에 관한 연구

서영은 한양대학교 1990 국내석사

Study on Cu migration in biphenly/phenol novolac system with flexibilizer for Die Attach Film (DAF)

최민우 Graduate School, Korea University 2012 국내석사

In the biphenyl epoxy (YX-4000H) cured with phenol novolac, a very high moisture resistance and, thus, Cu electrochemical migration (ECM) is suppressed. On the other hand, extremely higher moisture is absorbed by the epoxy system cured with amine group because of the water affinity. Bisphenol-A type epoxy, DGEBA has isopropyl group between benzene rings, whereas benzene rings contained in the biphenyl type epoxy are connected directly. Therefore, the quasi-crystalline structure are selectively formed through π-π stacking of mesogenic groups in biphenyl/phenol system and, thus, free volume can be decreased, which are confirmed by TMA, TEM, electron diffraction and X-ray diffraction. The biphenyl/phenol system is cured under several precure conditions to decrease the free volume and the moisture absorption rate. It was found that the quasi-crystalline structure is most well developed under precure condition at (Tg+20) oC for 1 h. The accelerated Cu migration test was performed under JEDEC Moisture Sensitivity Level 1 (85 oC/85 % RH). It was confirmed that the Cu ECM is suppressed during over 500 hrs. It means that the Cu ECM can be suppressed semi-permanently in the biphenyl/phenol system due to well-organized quasi-crystalline structure as well as low moisture uptake rate. When biphenyl/phenol system is hybridized of hydrophilic flexibilizer (CTBN), the short-circuit failure is occurred by Cu ECM. Accordingly, it suggests that Cu ECM can be suppressed through hybridization with CTBN and hydrophobic silicone epoxy of low molecular weight.

Syntheses and properties of photorefractive polyquinoneimine with biphenyl-cyano and diazobenzene group in the side chai : 퀴논이민이 주사슬이고 곁사슬에 비페닐시아노 그룹과 디아조벤젠 그룹을 포함하는 광굴절 폴리머의 합성과 성질에 관한 연구

하재국 경성대학교 대학원 1999 국내박사

Syntheses and properties of photorefractive polyquinoneimine with biphenyl-cyano and diazobenzene group in the side chain = 퀴논이민이 주사슬이고 곁사슬에 비페닐시아노 그룹과 디아조벤젠 그룹을 포함하는 광굴절 폴리머의 합성과 성질에 관한 연구