We investigated the effects of supercritical-CO2 treatment on the pore structure and consequent H2 adsorption behavior of single-walled carbon nanohorns (SWCNHs) and SWCNH aggregates. High-resolution transmission electron microscopy and adsorption characterization techniques were employed to elucidate the alterations in the SWCNH morphology and aggregate pore characteristics induced by supercritical-CO2 treatment. Our results confirm that supercritical-CO2 treatment reduces the interstitial pore surface area and volume of SWCNH aggregates, notably affecting the adsorption of N2 (77 K), CO2 (273 K), and H2 (77 K) gasses. The interstitial porosity strongly depends on the supercritical-CO2 pressure. Supercritical-CO2 treatment softens the individual SWCNHs and opens the core of SWCNH aggregates, producing a partially orientated structure with interstitial ultramicropores. These nanopores are formed by the diffusion and intercalation of CO2 molecules during treatment. An increase in the amount of H2 adsorbed per interstitial micropore of the supercritically modified SWCNHs was observed. Moreover, the increase in the number and volume of ultramicropores enable the selective adsorption of H2 and CO2 molecules. This study reveals that supercritical-CO2 treatment can modulate the pore structure of SWCNH aggregates and provides an effective strategy for tailoring the H2 adsorption properties of nanomaterials.

Physicochemical properties and storage stability of plant-based alternative meat prepared with low-fat soybean powder (LPAM) treated by supercritical-CO2 and those of full-fat soybean powder (FPAM) were compared. Ash and crude protein contents were higher in LPAM than in FRAM. Water absorption capacity and oil absorption capacity were significantly higher in LPAM than in FPAM. Water binding capacity was higher in LPAM than in FPAM during a 20 days storage period at 5℃ and pH was significantly lower in LPAM than in FPAM after a 5~10 days storage period. Hardness, gumminess and chewiness significantly increased with the increase in the storage period, and the three were significantly higher in LPAM than in FPAM after 10 days and 20 days of storage. The acid value showed no remarkable difference according to the storage period in LPAM; however, it was significantly higher in FPAM than in LPAM after 20 days of storage. The peroxide value and TBA value were significantly increased according to the storage period, and were significantly lower iin LPAM than in FPAM during all the storage periods. Therefore, the use of low-fat soybean powder may be effective in improving oxidative stability during storage in the production of plant-based alternative meat.

이 연구는 열역학적으로 불안정한 활성성분을 안정하게 봉입하기위해 초임계 상태에서 다중층 의 리포좀을 생성하고 유효성분을 봉입하는 것에 관한 것이다. 초임계 상태에서 원활하게 리포좀을 형성시 키기 위하여 식물성유래의 하이드로제네이티드 포스파티딜콜린과 그 유도체, 하이드로제네이티드 수크로 오스다이스테아레이트를 포함하는 혼합 계면활성제를 고순도로 합성하였다. 이것을 반응조에 이산화탄소 를 주입하여 초임계상태를 만들고 교반함으로써 거대 리포좀을 생성시키고, 여기에 제니스테인(genistein) 과 쿼세틴(quercetin)을 첨가하여 봉입하는 제조방법에 대하여 기술하였다. 혼합지질계면활성제(SC-Lipid Complex)의 HLB는 12.50이었으며, 아주 낮은 농도에서도 다중층의 리포좀 소포체가 형성되었다. 이 계면 활성제의 외관은 엷은 황색의 페이스트로 특이취가 있었으며, 비중은 0.972이었고, 산가는 0.12로 고순도 로 합성이 되었음을 알 수 있었다. SC-Lipid Complex를 사용하여 20 wt%의 카플릭/카프릭 트리글리세라 이드와 트리에칠헥사노인을 사용한 유화력 실험결과 96.2 %의 유화력을 가지고 있음을 알 수 있었다. 제 니스테인을 봉입한 초임계 리포좀에 대하여 투과전자현미경(Cryo-TEM)을 통해 다중층의 리포좀 소포체 가 형성되었다는 것을 확인하였다. 제니스테인이 봉입된 1차 리포좀화한 입자 크기는 253.9 nm이었고, 2 차 캡슐의 크기는 18.2 ㎛ 이었다. 제니스테인을 표준물질로 하여 초임계 상태 리포좀의 봉입효율은 99.5 %이었고, 일반적인 리포좀은 93.6 %의 효율을 가지는 것으로 나타났다. 또한 쿼세틴을 봉입한 항산화력 실험은 DPPH법으로 확인한 결과 초임계리포좀에서 유의성 있게 우수한 항산화력을 유지하고 있음을 알 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 효과는 우수하나 열역학적으로 불안정한 원료를 유기용매를 사용하지 않고 초임계 상태에서 리포좀에 봉입하고, 고기능성의 스킨케어 화장품, 메이크업 화장품, 두피보호용 화장 품 등 다양한 제형에 응용이 가능할 것으로 기대한다.

This study was carried out to investigate the effects of supercritical carbon dioxide (SC-CO2) extracts from sweet potatoes (SP) and watermelon (WM) on the oxidative stability of perilla seed oils (POs) over the existing ones. A comparison was done between the oxidative stability of perilla oil (PO) after the addition of 0.1% of SP, and WM extracts and PO without extract. The oxidative stability was measured based on the viscosity, acid value (AV), peroxide value (POV), antioxidant (DPPH) activity, p-anisidine value (p-AV), and fatty acid composition. The viscosities ranges were: PO without extract, from 53.99±0.99 to 74.38±1.61 cps, PO with SP extract, from 53.99±0.10 to 58.73±0.8 cps, and PO with WM extract, from 53.98±0.10 to 56.00±0.70 cps. While the PO containing the SC-CO2 extracts had significantly lower AV, POV, and p-AV, their antioxidant activity was approximately 10 times higher than that of the PO without extract. There were no significant differences in fatty acid composition between SC-CO2 extracts added groups and PO without extract (p<0.05). The findings of this study confirmed that the SC-CO2 extracts from sweet potatoes and watermelon enhanced the oxidative stability of perilla seed oils, and are potential natural antioxidants for use in the food industry.

Graphene is an unconventional material with a two-dimensional hexagonal crystalline array of elemental carbon atoms and outstanding properties; accordingly, a desirable objective in the line of research of graphene is the development of novel and more productive methods of synthesis, validating its properties and applications. In our exploratory research, we have effectively exfoliated graphene from graphite using supercritical fluids (water, ethanol and carbon dioxide). The exfoliated graphene was properly characterized; via scanning electron microscopy, the morphology of graphene was observed; Raman spectra confirmed the exfoliation of graphene depicting the characteristic shift towards smaller Raman number in the 2D band (2676 cm−1) compared to that of graphite (≈ 2700 cm−1); transmission electron microscopy analysis exhibited the crystalline structure of graphene attesting also the expected transparency of exfoliated layers. Graphene exfoliation from graphite by supercritical fluids promises to be a simple large-scale method for graphene production.

The root of Codonopsis lanceolata has been used in traditional medicine. This study was conducted to confirm the comparative effect of ethanol solvent extraction (CLE) and supercritical carbon dioxide extraction (CLS) of C. lanceolata roots. CLS had higher antioxidant than CLE. For supercritical co-solvent modified carbon dioxide extraction (CLS), it were extracted at 250 bar 50℃ 150 min at a flow rate of ethyl alcohol 3 mL/min for 90min. In addition, CLS inhibited the adipocyte differentiation of 3T3-L1 cells. When treated with the extract at a concentration of 100 μg/mL, the Wnt/β-catenin pathway reporter luciferase activity of HEK 293-TOP cells increased approximately by 3-folds compared to that of the untreated control group. Also, the treatment by CLS (50 μg/mL) showed a significant increase of involucrin expression. These results indicate that supercritical carbon dioxide extract of C. lanceolatamay serve as a cosmeceutical agent for improving skin barrier function and the treatment of obesity.

The root of Paeonia lactiflora has been used in Chinese medicine. We conducted to check the comparative qualities of ethanol solvent extraction (PLE) and supercritical carbon dioxide extraction (PLS) of P. lactiflora root. PLE had higher antioxidant and polyphenol contents than PLS. But, PLS were significantly increased peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)-α. In addition, PLS inhibited the adipocyte differentiation of 3T3-L1 cells. When treated with the extract at a concentration of 100 μg/mL, the Wnt/β-catenin pathway reporter luciferase activity of HEK 293-TOP cells increased approximately by 3-folds compared to that of the untreated control group. These results indicate that P. lactiflora supercritical carbon dioxide extract may serve as a cosmeceutical for improving skin barrier function and the treatment of obesity.

본 연구에서는 초임계 공정에 의해 복령피를 추출하였고, 에탄올 복령피 추출물과 비교하여 항염, 미백, 항산화효과를 측정하였다. 또한 선정된 추출물의 제형과 약물전달 펩티드를 활용하여 효율적인 경피투과 방법을 제시하였다. 복령피의 항암, 항염성분으로 알려진 Pachymic acid를 지표성분으로 HPLC 분석 결과 에탄올 복령피 추출물 보다 초임계 복령피 추출물이 2배 이상 높게 추출되는 것으로 나타났다. 복령피의 항산화효과를 확인하기 위하여 DPPH 소거능과 ABTS 소거능은 복령피 에탄올 추출 물이 초임계 복령피 추출물보다 더 낮은 농도에서 IC50을 나타내었다. 하지만 RAW 264.7 세포 내 NO(Nitric oxide) 생성량을 측정한 결과에서는, 에탄올 복령피 추출물보다 초임계 복령피 추출물이 동일 농도에서 더 낮은 NO 생성량을 나타냈다. 또한 B16 melanoma 세포에 복령피 추출물을 20 ㎍/mL 농도를 72시간 처리 후 세포 내외 멜라닌 합성을 확인한 결과에서는, 에탄올 복령피 추출물과 초임계 복령피 추출물 모두 효과가 있었으며 초임계 추출물이 더 낮은 멜라닌 함량을 보였다. NO 생성량 실험에서 활용된 RAW 264.7 세포에서는 800 μg/mL농도에서도 독성이 나타나지 않았다. 하지만 B16 melanoma 세포에서는 50 μg/mL에서도 에탄올 추출물과 초임계 추출물 모두 60 % 미만의 생존율을 나타냈다. 초임계 복령피 추출물을 대상으로 리포좀 제형과 약물전달 펩티드를 활용하여 Franz diffusion cell 실험 결과에서는, 리포좀 제형과 약물 전달 펩티드가 초임계 복령피 추출물을 경피 투과를 증진시켜 주는 것으로 나타났다. 초임계 복령피 추출물이 다양한 효능의 화장품 소재로서 개발될 가능성이 있다고 판단된다.

본 연구에서는 비불소계 트리이소프로필 아민 아세테이트 (TAA) 화합믈을 사용하여 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 패턴 건조 성능을 조사하였으며, 초임계이산화탄소 용 계면활성제로 잘 알려진 불소계 저분자량 화합물, PFPE-COOH 및 PFPE-COO-NH4 +과 비교하였다. 초임계 공정 후 얻어진 포토레지스트 패턴의 모양은 이산화탄소 압력, 온도, 시간 등 공정 처리 조건에 따라 달라졌으며, 최적의 조건에서 포토레지스트 패턴 붕괴가 거의 없는 결과를 얻을 수 있었다. TAA를 사용하는 초임계 세정은 PFPE-COOH에 비해 다소 떨어지지만 일반 습식 세정 방법보다는 우수한 패턴 형성 성능을 나타내었으며, 이것은 경제적이고 환경친화적인 새로운 계면활성제로서의 가능성을 보였다.

본 연구에서는 초임계 이산화탄소를 사용해 도라지(balloonflower, Platycodon grandiflorum A. DC) 종자로부터 추출한 유지의 기능성과 에멀전 특성에 대해 조사하였다. 종자에 비해 도라지 종자유는 총 polyphenol(8 mg/100 g)의 함량이 낮았으나 α-tocopherol(14.15 mg/ 100 g), β -sitosterol(116 mg/100 g) 및 stigmasterol(8 mg/100 g)의 함량은 높았다. DPPH 라디칼 소거능으로 분석한 종자유(IC50=1235.5 μg/mL)의 항산화능은 종자(IC50=1138.2 μg/mL)와 유사하였다. 1%(w/w) lecithin 농도에서 도라지 종자유를 사용해 제조한 에멀젼은 탁도, 지방구 입자 크기 및 형상, 유화안정 성에서 콩기름을 사용한 에멀젼과 유사하였으나 들기름 사용 에멀젼보다는 탁도 및 유화안정성이 낮았고 지방구 입자는 크게 나타났다. 도라지 종자유 에멀젼의 표면장력은 들기름 에멀젼과 유사하였다.

본 연구에서는 초임계 이산화탄소 추출을 이용해 도라지(Platycodon grandiflorum A. DC) 종자로부터 유지를 제조하여 새로운 식용유지로서의 물리화학적 특성을 조사하였다. Soxhlet 용매 추출에 비해 6,000 psi 압력 및 40℃ 온도조건에서의 초임계 이산화탄소 추출로 더 많은 유지를 얻을 수 있었고 특히 볶은 종자로부터는 32.7%까지 얻을 수 있었다. 볶은 종자로부터 얻은 초임계 도라지 종자유는 시판 대두유나 들깨유와 마찬가지로 대부분 중성지질로 구성되어 있음을 TLC 분석으로 확인하였다. 또한 이 유지는 고도로 불포화된 지질로 대두유나 들깨유보다 linoleic acid(73.27%) 함량이 훨씬 높았으며 그 다음으로 oleic acid(13.16%) 함량이 높았다. 유지의 물리화학적 특성으로, 비중 0.92, 점도 45.37 cP, 굴절률 1.48, 색도 L=47.30, a=-3.69, b=25.72, 요오드가 141.57 g I2/100 g oil, 비누화가 191.21 mg KOH/g oil, 산가는 2.60 mg KOH/g oil 였다. 이런 특성들 중에서 지질의 불포화도와 관련이 있는 굴절률, 점도 및 요오드가는 두 시판 유지들의 중간값을 나타내었다. Rancimat 법으로 측정한 산화유도기간을 비교한 결과에서도 초임계 추출 도라지 종자유(2.03 hr)는 대두유(2.94 hr)보다는 낮으나 들깨유(1.79 hr)보다는 높은 중간값을 나타내었다. 종자 볶음 공정은 유지의 추출 수율을 증가시킬 뿐만 아니라 콜레스테롤에스터 함량과 산가 감소에 긍정적 효과도 있었다. 이상으로부터, 초임계 이산화탄소 추출을 통해 볶은 도라지종자로부터 높은 수율로 유지를 제조할 수 있었고 이 유지는 식용유지로서 적합한 특성을 가진다고 판단되었다.

최근, 실리카는 코팅제 및 복합체의 충전제로 많이 사용되고 있으며 상용성을 증가시키기 위하여, 실리카 표면의 실라놀기를 커플링제와 반응시켜 특정한 작용기를 도입하는 표면 처리가 사용되고 있다. 본 연구에서는 초임계이산화탄 소를 용매로 사용하여 실리카 나노 파티클을 실란커플링제로 표면 개질 하는 반응을 연구하였다. 실란커플링제로 3-(trimethoxysilyl)propylmethacrylate (MPS), (3-Glycidoxypropyl) trimethoxysilane (GPS), (3-aminopropyl)trimethoxysilane (APS) 세 가지 종류를 사용하였다. TGA 측정 시 감소된 양은 실리카의 표면 개질된 실란커플링제의 비율로 볼 수 있다. MPS로 개질된 실리카는 6시간 반응 시 6%, 12시간 반응 시 7%, 24시간 반응 시 9% 감소하였다. APS로 개질된 실리카는 6, 12 및 24시간 반응 시 15% 감소를 보였다. GPS로 개질된 실리카는 6시간 반응 시 6%, 12시간 반응 시 10%, 24시간 반응 시 30% 감소되었다. 가수 분해 된 GPS의 수산기가 실리카 표면의 에폭 사이드 그룹과 반응 할 수 있기 때문에 반응 시간이 길어질수록 GPS 비율이 증가합니다.