Stimuli-responsive biomaterials that alter their function through sensing local molecular cues may enable technological advances in the fields of drug delivery, gene delivery, actuators, biosensors, and tissue engineering. In this research, pH-responsive hydrogel which is comprised of dimethylaminoethyl methacylate (DMAEMA) and 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) was synthesized for the effective delivery of doxorubicin (Dox) to breast cancer cells. Cancer and tumor tissues show a lower extracellular pH than normal tissues. DMAEMA/HEMA hydrogels showed significant sensitivity by small pH changes and each formulation of hydrogels was examined by scanning electron microscopy, mechanical test, equilibrium mass swelling, controlled Dox release, and cytotoxicity. High swelling ratios and Dox release were obtained at low pH buffer condition, low cross-linker concentration, and high content of DMAEMA. Dox release was accelerated to 67.3% at pH 5.5 for 6-h incubation at 37oC, while it was limited to 13.8% at pH7.4 at the same time and temperature. Cell toxicity results to breast cancer cells indicate that pH-responsive DMAEMA/HEMA hydrogels may be used as an efficient matrix for anti-cancer drug delivery with various transporting manners. Also, pH-responsive DMAEMA/HEMA hydrogels may be useful in therapeutic treatment which is required a triggered release at low pH range such as gene delivery, ischemia, and diabetic ketoacidosis.

알칼리를 이용하여 탈지미강에서 단백질을 추출하기 위해 용출 pH(8, 9, 10, 11, 12) 5개 구간과 등전점 침전 pH(2, 4, 6) 3개 구간을 설정하고 각 pH 구간에서의 회수된 단백질 함량과 갈변, 전기영동 패턴 및 최종 수용성 단백질의 회수율을 비교 확인하였다. 용출 pH가 증가할수록 수용성 단백질의 회수율은 증가하였으나 동시에 갈변현상도 증가하였다. 등전점 침전 pH는 4에서 가장 많은 단백질을 회수할 수 있었다. SDS-PAGE 결과, 사용한 pH에 따라 추출된 단백질의 주요 패턴은 뚜렷한 차이가 없었으나, 높은 알칼리조건이 35 kDa 이하의 단백질 추출에 좀 더 용이하였다. 각 pH 구간별 용출 대비 수용성 단백질 회수율은 평균 31.5% 이었다. 용출 pH 11 및 침전 pH 4 구간에서 46.95%의 가장 높은 회수율을 나타냈으나 갈변이 급격히 증가하였다. 따라서 37.65%의 회수율을 나타낸 용출 pH 10 과 침전 pH 4 구간이 미강 단백질의 최적 추출조건임을 확인하였다.

2013년 1월 1일에 최종 개정된 수질기준에 의하면, 1일 하수처리용량이 500 m³ 이상인 하수처리장이 I 지역에 처리수를 방류하는 경우의 총 질소 기준은 20 mg˗N/L, 총인 기준은 0.2 mg˗P/L로, 총인 규제농도가 특히 낮다고 할 수 있다. 이러한 방류수 수질기준을 만족시키기 위해 공공하수처리시설에서는 다양한 고도처리 공법들을 시행하고 있는데, 그 중에서 생물학적 고도처리(Biological Nutrient Removal : BNR) 공법이 가장 일반적으로 사용되고 있다. 대표적인 BNR 공법인 A2O 공법은 혐기조와 무산소조, 호기조를 통해 유기물 뿐 아니라, 질소 및 인까지 동시에 제거 가능하다(Xiang et al. 2014). BNR 공법의 질소 및 인 처리율은 약 70% 정도 밖에 되지 않는다. 기존의 BNR 공법 보다 질소와 인의 제거효율을 높이고, 나날이 강화되는 방류수 수질기준을 만족시킬 수 있는 새로운 기술로써, 미세조류와 박테리아의 공배양(co˗culture)에 대한 연구가 진행되고 있다. 이는 유기물 및 질소와 인에 대한 제거능력이 뛰어나다고 알려진 미세조류를 기존의 박테리아를 이용한 하수처리 공법에 적용함을 의미한다. 미세조류와 박테리아의 공배양은 autotrophic 조건이나 heterotrophic 조건 보다 mixotrophic 조건에서 성장수율이나 N, P 제거율이 우수하다고 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 mixotrophic 조건에서 미세조류와 박테리아의 co-culture 과정에서 pH의 변화에 따른 N, P 제거능을 알아보고, 최적의 pH를 도출하고자 하였다.

본 연구에서는 알칼리 사용에 따른 갈변을 최소화하고 영양적으로 우수한 천마 단백질을 보다 효율적으로 추출하기 위하여 용출 및 침전 pH에 따른 단백질의 갈변도와 함량을 측정함으로써 탈지 천마 단백질 알칼리 추출의 최적pH 조건을 설정하고자 하였다. 천마의 수분은 약 15%로 측정되었으며, 대부분 탄수화물로 구성되어 있었고, 단백질의 함량이 높은 것으로 확인되었다. 이러한 단백질을 다양한 pH에서 용출시킨 결과 pH가 증가함에 따라 용출된 단백질의 양이 증가하였으며, 갈변도 또한 증가함을 보였다. 침전 pH에 따른 단백질 함량은 pH 4에서 침전된 pellet이 가장 많은 함량을 나타내었으며, 상등액의 단백질 함량 또한 대부분 pH 4로 침전시킨 경우 가장 적은 것으로 확인되었다. 뿐만 아니라 단백질의 회수율도 침전 pH가 4일 때 가장 높은 값을 나타내었다. 따라서 갈변도와 단백질 함량을 고려한 탈지 천마 단백질 추출을 위한 최적조건은 용출 pH 9와 침전 pH 4로 결정되었다.