본 연구의 목적은 예부터 약재로 사용되며 식품원재료 데이터베이스에 등재되어 있는 국내 산림 자생식물 9종의 항산화 효능을 평가하여 기능성 식품원료로서의 기초자료를 제공하고자 하였다. 식물 9종의 잎, 줄기 및 잔가지 부위를 70% 에탄올을 사용하여 추출한 후, 항산화 활성 (DPPH, ABTS, 아질산염, hydrogen peroxide 라디칼 소거능, reducing power activity)을 측정하였으며, 그 결과 이질풀이 그 외 다른 식물 추출물보다 항산화 활성이 우수한 것을 확인하였다. 또한 총 폴리페놀, 플라보노이드 및 프로안토시아니딘 분석을 통해 이들의 항산화 성분의 함량을 측정하고자 하였다. 폴리페놀 함량은 이질풀에 이어서 가중나무, 찔레나무, 까마귀머루 순으로 많았으며, 플라보노이드 함량은 찔레나무, 까마귀머루, 까치밥나무, 머위가 많이 함유하고 있음을 확인하였다. 프로안토시아니 딘 함량은 까마귀머루, 다래, 까치밥나무, 찔레나무가 다른 식물 추출물에 비해 많은 함유량을 나타내어, 식물의 종에 따라 항산화 성분이 상이하게 존재하는 것을 확인하였다. 피부 섬유아세포를 이용하여 세포 독성을 평가한 결 과, 9종의 식물 추출물 모두 50, 100 및 200 μg/mL 농도 에서 독성을 나타내지 않았다. 또한 hydrogen peroxide로 피부 섬유아세포에 산화적 스트레스를 유도한 상태에서 XTT assay와 H2-DCFDA 염색을 통해 식물 추출물의 세포 생장률 및 세포 내 ROS 발생률을 측정한 결과, 이질풀을 포함 한 9종의 식물 추출물에서 농도 의존적인 세포 보호 효과를 나타내었다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 9종의 산림식물(머위, 뱀딸기, 찔레나무, 까치밥나무, 말오줌때, 가중 나무, 까마귀머루, 이질풀, 다래)은 추후 항산화에 도움을 주는 건강기능식품으로의 적용 및 항미백 효과로 인한 천연 화장품 소재로서 그 활용도가 넓을 것으로 예상된다. 특히 이질풀의 경우 본 연구를 바탕으로 하여 해당 작용 기전 등을 탐구하는 심화 연구가 필요하다고 사료된다.

온실가스의 주범인 이산화탄소를 효과적으로 분리하기 위하여 이산화탄소와 친화성이 좋은 에틸렌글리콜 사슬이 도입된 폴리설폰 기반의 고분자와 아민이 기능화된 ZIF8 무기입자 (ZIF8-A) 를 복합화한 유무기 복합 기체분리막 (MMM)을 제조하였다. 제조된 분리막은 XRD, TGA, FT-IR, SEM 및 NMR 분석을 통해 분리막의 구조와 물성특성을 확인하였다. CO2/N2, CO2/CH4에 대한 가스 투과 특성을 조사하였고, 그 결과 ZIF8-A 구조 내 아민 함량 증가에 따라 이산화탄소에 대한 투과도 및 선택도가 증가하는 경향을 나타냈다. 이는 ZIF8-A 구조 아민기능기와 에칠렌글라이콜 사슬과의 입자와의 계면저항성이 낮은 것에 기인한 것으로 판단하였다.

본 연구에서는 후처리 기능화를 통해 아민이 함유된 ZIF-8-A를 제조하고, 이를 이산화탄소 흡착제로 적용하였다. 첨가한 3-amino-1,2,4-triazole의 함량에 따라 15, 37, 61, 그리고 74 %의 아민기를 포함한 ZIF-8-A를 제조하였으며, 다양한 분석을 통해 이들의 물성특성을 조사하였다. 그 결과, 아민 함량에 따라 ZIF-8-A의 게이트 크기 조절되고 가스 투과도 및 선택도에 영향을 미치는 것을 확인하였다. ZIF-8-A61%는 기존 ZIF-8 대비 CO2/N2 및 CO2/CH4에 대한 선택도가 3.4 및 4.7배 증가하였으며, 이는 구조내 가스 투과를 위한 게이트 사이즈의 조절 및 아민과 이산화탄소의 상호작용에 기인한 것으로 판단하였다.

We developed a facile methodology for fabricating a free-standing mixed-matrix membrane (MMM) containing covalently incorporated vinyl-functionalized UiO-66-CH=CH2 particles up to 60 wt% by utilizing thiol-ene photopolymerization. FTIR, TGA, SEM, EDX, and XRD strongly supported the fact that the desired MMM containing well-dispersed UiO-66-CH=CH2 particles was successfully produced by C–S bond formation. The MMM was highly flexible and showed improved mechanical properties compared to the pristine polymeric membrane, indicating that the covalently immobilized UiO-66-CH=CH2 particles were homogeneously distributed in the polymer matrix. Gas permeability across the MMM was significantly enhanced compared with the pristine polymeric membrane as diffusion of the gas molecules was facilitated in the porous space of the MOF.

암대극(Euphorbia jolkinii Boiss.)은 우리나라 제주도 및 남부 해안가 암석지에서 자생하는 대극과(Euphorbiaceae)의 다년생 초본식물이다. 등잔모양꽃차례가 황록색으로 3월부터 5월까지 긴 기간 동안 개화하기 때문에 새로운 관상식물로 개발할 가치가 높다. 본 연구에서는 암대극을 재배화하고자 우선적으로 제주도의 자생지 환경과 개체군 분포 특성을 조사하였다. 제주도 전역의 해안을 따라서 암대극 개체의 전수조사를 실시한 결과 40여 지점에 걸쳐 약 14,817개체가 자생하는 것으로 확인되었다. 그 중 제주도 본섬의 동쪽에 위치한 우도에 1,075개체(전체의 7.3%), 북서쪽에 위치한 비양도에 952개체(6.4%), 남쪽에 위치한 가파도에 589개체(4.0%)가 조사되었다. 암대극은 주로 제주도 본섬 남동부 해안가 암석지대에 집중적으로 자생하는 것으로 확인되었고 가파도, 우도, 비양도의 경우에도 섬 동쪽지역에만 분포되어 있었다. 암대극의 생육은 자생지에 따라 차이가 있었다. 초장, 줄기 길이, 줄기 직경은 꽃 크기와 정의 상관관계를 보였다. 모든 지역에서 꽃이 피는 시기는 3월 말로 비슷하게 개화가 시작되었고, 6월 초에는 대부분의 꽃에서 종자가 성숙하여 탈리되었다. 암대극의 주변 식생은 갯개미자리, 돌가시나무, 순비기나무, 갯강활 등 30여 종이 분포되어 있었고, 초본이 80%를 차지하는 데에 반해, 목본은 20%로서 초본식물이 주를 이루었다. 토양의 pH는 8.3~9.4의 범위에 있었으며, 염분 농도는 0.003~0.017%로 나타났다. 유기물 함량은 중문에서 1.9%, 가파도에서 1.4%, 표선면에서 1.0%로 나타났고, CEC는 가파도에서 10.7cmol+/kg, 표선면에서 5.6cmol+/kg, 중문 지역에서 1.3cmol+/kg로 나타났다. 전기전도도는 중문, 가파도, 표선면에서 각각 0.47dS/m, 0.19dS/m, 0.16dS/m으로 나타났고, Cl-은 57.45mg/kg, 63.01mg/kg, 8.12mg/kg으로 나타났다. 중문에서 유효인산은 검출되지 않았다.

SIFSIX-3, containing a coordinative complex of hexafluorosilicate, transition metal ions, and the organic ligands, is a subclass of metal-organic frameworks (MOFs). SIFSIX-3 is considered a high capacity adsorbent for CO2 capture due to the enriched interaction sites of fluoride groups in SIFSIX. Also, SIFSIX-3-Zn is known to have an appropriate effective aperture size for efficient CO2/CH4 separation. In this work, we successfully incorporated different metal-based SIFSIX-3 crystallites into polyimide (PI) matrix and demonstrated that the associated mixed matrix membranes improved CO2/N2, CO2/CH4 and CO2/CO separation performance compared to pristine polyimide membranes due to the excellent molecular sieving behaviors of SIFSIX crystallites.

Various methods for suppressing the membrane fouling have been investigated over the last two decades. For instance, micropatternings including lines, pillars or pyramids on the porous membrane surface as a passive strategy and coating nanoparticles including TiO2, silver and chitosan on the membrane as an active strategy have been verified useful in improving fouling resistance. Here we successfully fabricated biomimeticpatterned ultrafiltration membranes with high pattern fidelity to enhance the fouling resistance. Also, we investigated the synergistic effect of biomimetic patterns and nanoparticles on fouling resistance of our UF membranes. The excellent long-term performance of our nanoparticles containing patterned biomimetic UF membranes in membrane bioreactor further demonstrated its feasibility for ultrafiltration applications.

A new method for enhancing condensable gas-induced plasticization resistance of aromatic polyimides (PIs) as well as increasing the flux of gas penetrants with negligible selectivity loss was demonstrated via a so-called bromination/debromination-induced thermal crosslinking. Our newly developed crosslinking approach essentially loosened the polymeric chain packing of 6FDA-Durene PIs by forming ethylene crosslinking bonds, while retaining its rigid PI backbone. As the degree of crosslinking increased, the permeability increased with trivial selectivity loss. As a result, outstanding separation performances for CO2/N2, CO2/CH4 and C3H6/C3H8 gas pairs have been obtained, and most importantly, a high tolerance to CO2 or C3H6 induced plasticization was observed.

폴리아마이드 역삼투 분리막은 우수한 분리성능(염제거율, 수투과도)으로 인해, 해수담수화 공정의 핵심소재로 널리 사용되어오고 있다. 하지만, 해수내 존재하는 오염원에 의해 막표면이 오염(파울링)되어 성능이 저하되는 문제점을 가지고 있어, 분리막의 내오염성을 향상시키기 위한 많은 연구가 이루어져 왔다. 기존 연구는 주로 분리막 표면을 화학적으로 개질하는 방식에 의존하였으나, 장기간 내오염성이 유지되지 못하는 단점을 가지고 있다. 최근 분리막의 표면구조를 제어하여 내오염 특성을 부여하려는 연구가 시도되어 왔다. 본 연구에서는 새로운 분리막 표면구조 제어기술을 활용하여, 내오염특성이 우수한 생체의 표면구조를 모사한 역삼투 분리막을 제조하고, 우수한 내오염성을 구현하였다.

본 연구는 예부터 약용으로 사용되었거나, 현재 식품공 전에 식품원료로 사용이 가능한 것으로 등록된 국내 산림 지역에 자생하는 식물을 식품산업에 활용하고자 선행연구에서 우수한 항산화 활성을 보인 갈참나무 잎을 본 연구 에서 사용하였다. 70% 에탄올을 이용하여 추출한 갈참나무 잎을 이용하여, hydrogen peroxide로 산화적 스트레스를 유도한 피부 섬유아세포에서의 세포 보호효과, 세포내 항산화 효과 및 항노화 효과를 측정하였다. 세포 독성을 평가한 결과 25, 50 및 100 μg/mL의 갈참나무 잎 추출물을 처리하였을 때 모두 독성을 나타내지 않았으며, hydrogen peroxide로 산화적 스트레스를 유도한 상태에서는 세포를 보호하여 농도 유의적으로 세포생존율이 증가하였다. 특히, 100 μg/mL의 농도에서는 양성대조군으로 사용한 50 μM ascorbic acid 수준까지 세포 생존율이 증가하였다. 세포내 항산화 효과를 확인 하기위해 사용한 H2-DCFDA assay에서는 형광현미경과 형광흡광도 측정에서 모두 농도 유의적으로 세포내 ROS 저감 활성을 확인하였고 갈참나무 잎 추출물을 100 μg/mL 농도로 처리했을 때는 50 μM ascorbic acid와 비슷한 세포내 항산화 효과를 나타내었다. 또한 SA- β-galactosidase assay를 이용한 갈참나무 잎 추출물의 피부 섬유아세포에 대한 항노화활성은 ROS 생성 억제 효과 와 유사한 경향으로 갈참나무 잎 추출물의 농도 유의적으로 세포 노화 억제효과를 확인하였다. 이상의 결과를 종 합하여 볼 때 갈참나무 잎 추출물이 hydrogen peroxide로 인한 산화적 스트레스 상태에서 세포 보호효과, 항산화 효 과 및 항노화 효과가 관찰되어 기능성 식품원료로서의 활용도가 매우 넓을 것으로 판단된다.

현재 식품공전에 식품원료로 사용이 가능한 것으로 등 록된 국내 산림지역 자생 식물을 식품산업에 활용하고자 국내 자생식물 45종을 선별하였고, 본 연구팀의 선행연구 에서 45종의 항산화 활성을 평가한 결과, 다른 종들과 비 교하여 우수한 항산화 활성을 보인 밤나무 잎을 본 연구 에서 사용하였다. 본 연구에서는 hydrogen peroxide로 산화적 스트레스를 유도한 상태에서 밤나무 잎 추출물의 세포 보호효과, 세포내 항산화 효과 및 항노화 효과를 관찰 하였다. 세포 보호효과를 측정한 결과 밤나무 잎 추출물 의 농도 유의적으로 세포를 보호하는 효과를 확인하였고, 특히 100 μg/mL에서는 양성대조군으로 사용한 항산화 물질인 ascorbic acid 수준까지 세포를 보호하는 효과를 나타내었다. H2-DCFDA 염색을 통한 세포내 항산화 효과를 확인한 결과, 형광현미경과 형광흡광도 측정에서 모두 밤나무 잎 추출물이 농도 유의적으로 세포내 ROS를 저감을 확인하였고, 세포 보호효과와 마찬가지로 농도 100 μg/mL 에서는 ascorbic acid와 비슷한 수준을 보였다. SA-β- galactosidase 염색을 통하여 관찰한 세포노화 억제 효과는 ROS 생성 억제 효과와 유사한 경향으로 밤나무 잎 추출 물의 농도 유의적으로 세포노화 억제를 관찰되었다. 이상 의 결과를 종합하여 볼 때 밤나무 잎 추출물은 산화적 스트레스로 인한 세포노화를 억제하는 효능을 보였으며, 이는 천연물에서 유래한 항산화 및 항노화 활성 첨가제로 활용도가 매우 넓을 것으로 판단된다.

Recently, the ZIF-67 molecular sieve has emerged as an excellent substitute for the ZIF-8 counterpart due to its potentially high propylene/propane separation performance. Here, for the first time, we investigated the effect of ZIF-67 molecular sieves in mixed matrix membranes (MMMs) for propylene/propane separations by integrating them into 6FDA-DAM polymeric matrix. A thorough investigation on gas transports elucidated that size-based energetic selectivity is a major contributor for the high propylene/propane diffusivity in ZIF-67 containing MMMs. Lastly, the defect-free incorporation of ZIF-67 nanoparticles into 6FDA-DAM polymer matrix effectively retarded physical aging process compared to bare 6FDA-DAM membrane.