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한국키틴키토산학회> 한국키틴키토산학회지> 간세포에서 hydrogen peroxide 처리가 유도한 산화적 손상에 대한 참소라 육 가수분해물의 보호 효능 평가

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간세포에서 hydrogen peroxide 처리가 유도한 산화적 손상에 대한 참소라 육 가수분해물의 보호 효능 평가

Protective Effect of an Alcalase Enzymatic Hydrolysate Derived From Batillus cornutus Meat Against H2O2-induced Oxidative Damages in Hepatocytes

한의정 ( Eui Jeong Han ) , 안긴내 ( Ginnae Ahn ) , 신은지 ( Eun-ji Shin ) , 이영주 ( Young-ju Lee )
  • : 한국키틴키토산학회
  • : 한국키틴키토산학회지 26권3호
  • : 연속간행물
  • : 2021년 09월
  • : 134-142(9pages)
한국키틴키토산학회지

DOI

10.17642/jcc.26.3.6


목차

서 론
재료 및 방법
결과 및 고찰
요 약
Acknowledgements
REFERENCES

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본 연구에서는 참소라 육으로부터 제조된 Alcalase 효소 가수분해물(BMA)의 항산화 효과와 간보호 효능 및 관련 기전을 규명하였다. BMA는 풍부한 타우린을 포함하고 있으며, H2O2가 처리된 hepatocytes에서 세포독성 없이 효과적으로 세포 내 ROS 생성량을 감소시킴으로써 효과적으로 세포를 보호하였다. 뿐만 아니라, BMA는 apoptosis 관련 인자의 발현량을 조절하고 MAPK과 NFκB 신호전달경로의 활성화를 효과적으로 억제함으로써 H2O2 처리에 의해 야기된 산화적 손상을 억제시켜 세포를 보호한다는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과로부터, BMA는 산화적 손상에 의해 야기되는 간질환에 있어 부작용이 없는 천연 소재로서의 잠재적인 자원이 될 수 있음을 시사한다.
In this study, we investigated the protective effect of an Alcalase enzymatic hydrolysate derived from Batillus cornutus meat (BMA) against hydrogen peroxide (H2O2)-induced oxidative damages in hepatocytes. First, we confirmed that BMA containing plentiful taurine has the antioxidant activities by scavenging 2,2-azino-bis (3-ethylbenzthiazoline)- 6-sulfonic acid radical (ABTS + ) and increasing the reducing power and oxygen radical absorbance capacity (ORAC) value. Also, the treatment of BMA increased the cell viability by reducing the intracellular reactive oxygen species (ROS) production in H2O2-stimulated hepatocytes. In addition, BMA effectively decreased the sub-G1 DNA contents and the apoptotic body formation increased by H2O2 stimulation via modulating the protein expression levels of apoptotic molecules (Bcl-2, Bax and p53). Moreover, BMA suppressed the activation of extracellular signal-regulated kinase (ERK)/p38 and nuclear factor (NF)κB signaling by activating the nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2)/heme oxygenase-1 (HO-1) signaling known as antioxidant systems in H2O2-stimulated hepatocytes. These results suggest BMA protects hepatocytes against oxidative damages caused by H2O2 stimulation.

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간행물정보

  • : 자연과학분야  > 생물
  • : KCI등재
  • :
  • : 계간
  • : 1229-4160
  • :
  • : 학술지
  • : 연속간행물
  • : 1996-2021
  • : 1087


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26권3호(2021년 09월) 수록논문
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1Antifungal Activity of Chitinase- and Chitosanase-Producing Rhizosphere Bacteria

저자 : Philip Ahn , Dong-jun Seo , Yong-su Song , Woo-jin Jung

발행기관 : 한국키틴키토산학회 간행물 : 한국키틴키토산학회지 26권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 93-100 (8 pages)

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In this study, the chitinolytic activity of rhizosphere bacteria was detected on a 0.2% colloidal chitin agar medium. A zone of clearance indicating chitinase activity was observed around the discs in Paenarthrobacter nicotinovorans, Chitinophaga oryziterrae, and Bacillus stratosphericus. For the determination of the pH stability of the bacterial chitinase, the three bacterial isolates were incubated at different pH ranges from pH 3~7. All three isolates showed the highest chitinase activity at pH 4. Five chitinase isozymes (66, 57, 49, 45 and 36 kDa) and one chitosanase (40 kDa) were detected in P. nicotinovorans. While C. oryziterrae did not. P. nicotinovorans showed the highest antifungal activity on PDA against Botrytis cinerea and Colletotirchum higginisianum. However, in the potato dextrose broth, C. oryziterrae showed the highest antifungal activity based on the fungal mycelial dry weight measurement. These results indicate that three chitinase-producing rhizosphere bacteria can potentially be used as biocontrol agents in agricultural applications.

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2국내 해양자원 유래 가축사료 연구 분석

저자 : 최혁 ( Hyuck Choi )

발행기관 : 한국키틴키토산학회 간행물 : 한국키틴키토산학회지 26권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 101-108 (8 pages)

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This review provides an overview of research data form published journal and thesis using feed stuff derived from marine resources and current status of pet food. Marine feed stuff has been widely used as livestock feed for a traditionally in Korea. However, due to the production and price of marine feed stuff, the amount used as a formula feed is very low. Results of this study showed that marine feed stuff have sufficient nutritional value as a livestock feed, and thus could replace imported grain feed. Furthermore, expect to many uses of pet food. These feed stuff derived from marine resources are eventually cost-effective for livestock farmers. In addition, there is a high possibility of developing new products for pet food. However, which has a small amount of marine resources production and insufficient basic research to be used as formula feed industry. Therefore, suggest that best efforts to should be made to improve the quality of livestock products using marine feed stuff along with the development of mass production technology of marine resources.

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3키토산, 녹차 및 강황 함유 피조개(Scapharca broughtonii) 소시지의 항산화, 조직 및 저장 특성

저자 : 박예은 ( Ye-eun Park ) , 정범균 ( Beom-gyun Jeong ) , 천지연 ( Jiyeon Chun )

발행기관 : 한국키틴키토산학회 간행물 : 한국키틴키토산학회지 26권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 109-117 (9 pages)

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본 연구에서는 피조개로 돈육을 대체하고 기능성 키토산, 녹차, 강황 첨가제를 활용하여 소시지를 제조한 후 이들의 항산화능, 조직감 및 저장 안정성을 분석 비교하였다. 조리 후 수분 함량과 소시지의 붉은 색도는 피조개 소시지가 돈육 소시지에 비해 높게 나타나 피조개 첨가에 의한 수분 보유력 및 색도 개선이 향상되는 것으로 나타났다. 피조개 소시지의 색도는 피조개 첨가 시 낮은 명도 값을 보였지만 적색도 값은 높아진 것으로 나타났다. 소시지의 조직감은 피조개 첨가에 의해 낮아지는 경향을 보여 경도(Hardness), 탄력성(Springiness), 응집성(Cohesiveness), 검성(Gumminess), 깨짐성(Brittleness)에서 모두 PS가 높은 값을 나타냈다. 피조개 소시지의 조직감은 첨가된 부재료 종류에 따라 탄력성과 응집성에선 유의적인 차이를 나타내지 않았으나 대조구보다 조직감이 부드러워지고 기호도가 개선되는 것으로 나타났다. 피조개 첨가 유무에 따른 총 폴리페놀 함량과 ABTS radical 소거능에서 유의적인 차이를 보이지 않았으나, DPPH radical 소거능은 유의적인 차이를 나타내었다. 피조개 첨가구간의 총 폴리페놀 함량, DPPH radical 소거능, ABTS radical 소거능은 모두 녹차 처리구(GR1%, GR2%)에서 높은 값을 나타냈다. 피조개 소시지의 저장성 분석 결과, 소시지의 pH는 모든 처리구에서 저장 기간이 길어짐에 따라 낮아지는 경향을 나타냈다. VBN 함량은 7일차까지 20 mg/% 이하를 유지하였으나 14일차에서는 CS1, CS2, TM1, TM2, CT0에서 20 mg/% 이상을 나타내었으며 21일차에서는 모든 처리구에서 20 mg/% 이상의 수준을 보였다. 피조개 소시지 저장 시 저장기간이 길어짐에 따라 총균수가 증가하는 경향이 나타났으며 부재료 종류에 따른 총균수 억제 효과는 매우 미미한 것으로 확인되었다. 부재료를 첨가한 소시지 중에서 녹차 처리구(GR1%, GR2%)가 기능성 및 저장성 면에서 가장 우수한 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 건강지향형 소시지 개발을 위한 피조개의 활용 가능성과 기능성 부재료를 이용한 품질 개선 효과를 보여주고 있으며 축산 가공품 개발을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.


Blood clam sausage (BCS) was prepared by substituting pork with blood clam (Scapharca broughtonii) and following functional ingredients: chitosan (1,4-β-linked 2-amino-2-deoxy-D-glucose, CS), green tea (Camellia sinensis L., GT) and turmeric (Curcuma longa L., TR). After heating at 85℃ for 135 min, antioxidative, textural and storage properties of sausage samples were investigated. BCS samples were higher in moisture content and redness of color than pork sausage (PS). All textural parameters (hardness, springiness, cohesiveness, gumminess, brittleness) of BCS showed much lower values than those of PS, indicating softening in texture of sausage by use of blood clam. Textural properties among BCS samples were significantly different depending on the kinds and the addition levels of functional ingredients (p < 0.05), but it was not remarkable. Total polyphenol content and DPPH radical scavenging activity were highest in BCS with GT, which corresponds to 742% and 1877% of those of PS. During storage at 15℃ for 21 d, pH of BCS decreased while volatile basic nitrogen (VBN) content and aerobic bacterial population of BCS increased. The VBN content was more than 20 mg/% in all sausage samples after 21 d of storage. GR-added BCR was higher in functionality and storage stability than the other BCR samples.

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4Antibacterial Activity of Chitooligosaccharides Derived from the Hydrolysis of Complex Consisting of Chitosan and Hyaluronic Acid

저자 : Suwan Kim , Min Sik Jeong , Sang Hun Jung , Yong Hyun Lee , Jae Kweon Park

발행기관 : 한국키틴키토산학회 간행물 : 한국키틴키토산학회지 26권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 118-126 (9 pages)

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The complex of chitosan and hyaluronic acid was treated with enzyme to obtain chitosan oligosaccharide designated to COS hereafter. The degree of decomposition was confirmed by reducing sugar quantitative method, and the molecular weight size was confirmed by Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time-of-Flight (MALDI-TOF) mass spectrometry analysis. Based on the fact that the substrate specificity of the enzyme is highly dependent on temperature, substrate concentration, and pH, etc, the COS obtained by treating a mixture of chitosan and hyaluronic acid, which physically mixes well, under the non-optimal reaction conditions of the chitosanase. Accordingly, it exhibited very significant antibacterial activity against Meticillin Resistant Stapylococcs aureus (MRSA). As a method for controlling molecular weight of COS, it was intended to propose a new enzyme usage as a study to identify the characteristics of the hydrolysates according to the reaction delay and enzyme activity through complex formation.

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5근적외선 레이저 반응성 광열-기포 생성 알지네이트 나노입자로부터 제어된 약물 방출

저자 : 김현지 ( Hyunji Kim ) , 김민아 ( Min Ah Kim ) , 이창문 ( Chang-moon Lee )

발행기관 : 한국키틴키토산학회 간행물 : 한국키틴키토산학회지 26권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 127-133 (7 pages)

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본 연구에서는 근적외선에 반응하는 알지네이트 기반 나노복합체를 제조하여 광열효과 및 버블생성으로 인한 약물 방출을 효과적으로 조절하고자 하였다. 제조된 AMP NPs의 평균 크기는 252.52 ± 0.39 nm로 측정되었고 구형의 형태를 나타내었다. 수용액 내에서의 침전이나 응집이 관찰되지 않았으며 7일 동안 사이즈의 큰 변화가 관찰되지 않았다. AMP NPs에 808 nm 레이저 조사 시 조사 시간 및 레이저 세기가 증가할수록 효과적인 온도 상승을 보였다. 생성된 열로 인해 PFH의 상전이를 유도하여 이에 따른 AMP NPs의 극적인 버블 생성을 초음파 영상으로 확인하였다. 약물 방출 평가에서 AMP NPs에 레이저 조사 시 약물 방출 속도를 향상시켰으며 반복적인 레이저 조사 시 순간적으로 약물의 방출이 증가하였다. 이러한 결과로부터, AMP NPs는 근적외선 반응성 약물 방출 조절제제로서의 가능성을 확인하였고, 이는 병변에서 테라노스틱 제제로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.


In order to maximize the therapeutic effect of a drug, it is necessary to control the release rate of the drug or efficiently deliver it to an accurate target site. In this study, alginate-melanin-methotrexate-perfluorohexane nanoparticles (AMP NPs) were proposed for controlling the drug release by near-infrared (NIR) laser-responsive photothermalbubbling effect. AMP NPs had a uniform spherical shape with a size of 252.52 ± 0.39 nm and did not show precipitation in PBS buffer for 7 days. Based on the unique light-to-heat conversion properties of melanin, the temperature of AMP NPs rose to about 52.9℃ after irradiation with an 808 nm NIR laser with an intensity of 1.5 W/㎠ for 10 min. As the exotherm of melanin reached the phase transition temperature of perfluorohexane (PFH), microbubbles from the AMP NPs solution were generated dramatically. The release rate of methotrexate from AMP NPs increased to 61% after 24 h of laser irradiation due to the heat generation of melanin and bubble generation of PFH in AMP NPs. From these results, it is expected that AMP NPs can be utilized as promising carriers for controlled drug release.

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6간세포에서 hydrogen peroxide 처리가 유도한 산화적 손상에 대한 참소라 육 가수분해물의 보호 효능 평가

저자 : 한의정 ( Eui Jeong Han ) , 안긴내 ( Ginnae Ahn ) , 신은지 ( Eun-ji Shin ) , 이영주 ( Young-ju Lee )

발행기관 : 한국키틴키토산학회 간행물 : 한국키틴키토산학회지 26권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 134-142 (9 pages)

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본 연구에서는 참소라 육으로부터 제조된 Alcalase 효소 가수분해물(BMA)의 항산화 효과와 간보호 효능 및 관련 기전을 규명하였다. BMA는 풍부한 타우린을 포함하고 있으며, H2O2가 처리된 hepatocytes에서 세포독성 없이 효과적으로 세포 내 ROS 생성량을 감소시킴으로써 효과적으로 세포를 보호하였다. 뿐만 아니라, BMA는 apoptosis 관련 인자의 발현량을 조절하고 MAPK과 NFκB 신호전달경로의 활성화를 효과적으로 억제함으로써 H2O2 처리에 의해 야기된 산화적 손상을 억제시켜 세포를 보호한다는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과로부터, BMA는 산화적 손상에 의해 야기되는 간질환에 있어 부작용이 없는 천연 소재로서의 잠재적인 자원이 될 수 있음을 시사한다.


In this study, we investigated the protective effect of an Alcalase enzymatic hydrolysate derived from Batillus cornutus meat (BMA) against hydrogen peroxide (H2O2)-induced oxidative damages in hepatocytes. First, we confirmed that BMA containing plentiful taurine has the antioxidant activities by scavenging 2,2-azino-bis (3-ethylbenzthiazoline)- 6-sulfonic acid radical (ABTS + ) and increasing the reducing power and oxygen radical absorbance capacity (ORAC) value. Also, the treatment of BMA increased the cell viability by reducing the intracellular reactive oxygen species (ROS) production in H2O2-stimulated hepatocytes. In addition, BMA effectively decreased the sub-G1 DNA contents and the apoptotic body formation increased by H2O2 stimulation via modulating the protein expression levels of apoptotic molecules (Bcl-2, Bax and p53). Moreover, BMA suppressed the activation of extracellular signal-regulated kinase (ERK)/p38 and nuclear factor (NF)κB signaling by activating the nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2)/heme oxygenase-1 (HO-1) signaling known as antioxidant systems in H2O2-stimulated hepatocytes. These results suggest BMA protects hepatocytes against oxidative damages caused by H2O2 stimulation.

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1Antifungal Activity of Chitinase- and Chitosanase-Producing Rhizosphere Bacteria

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In this study, the chitinolytic activity of rhizosphere bacteria was detected on a 0.2% colloidal chitin agar medium. A zone of clearance indicating chitinase activity was observed around the discs in Paenarthrobacter nicotinovorans, Chitinophaga oryziterrae, and Bacillus stratosphericus. For the determination of the pH stability of the bacterial chitinase, the three bacterial isolates were incubated at different pH ranges from pH 3~7. All three isolates showed the highest chitinase activity at pH 4. Five chitinase isozymes (66, 57, 49, 45 and 36 kDa) and one chitosanase (40 kDa) were detected in P. nicotinovorans. While C. oryziterrae did not. P. nicotinovorans showed the highest antifungal activity on PDA against Botrytis cinerea and Colletotirchum higginisianum. However, in the potato dextrose broth, C. oryziterrae showed the highest antifungal activity based on the fungal mycelial dry weight measurement. These results indicate that three chitinase-producing rhizosphere bacteria can potentially be used as biocontrol agents in agricultural applications.

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2국내 해양자원 유래 가축사료 연구 분석

저자 : 최혁 ( Hyuck Choi )

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본 연구에서는 피조개로 돈육을 대체하고 기능성 키토산, 녹차, 강황 첨가제를 활용하여 소시지를 제조한 후 이들의 항산화능, 조직감 및 저장 안정성을 분석 비교하였다. 조리 후 수분 함량과 소시지의 붉은 색도는 피조개 소시지가 돈육 소시지에 비해 높게 나타나 피조개 첨가에 의한 수분 보유력 및 색도 개선이 향상되는 것으로 나타났다. 피조개 소시지의 색도는 피조개 첨가 시 낮은 명도 값을 보였지만 적색도 값은 높아진 것으로 나타났다. 소시지의 조직감은 피조개 첨가에 의해 낮아지는 경향을 보여 경도(Hardness), 탄력성(Springiness), 응집성(Cohesiveness), 검성(Gumminess), 깨짐성(Brittleness)에서 모두 PS가 높은 값을 나타냈다. 피조개 소시지의 조직감은 첨가된 부재료 종류에 따라 탄력성과 응집성에선 유의적인 차이를 나타내지 않았으나 대조구보다 조직감이 부드러워지고 기호도가 개선되는 것으로 나타났다. 피조개 첨가 유무에 따른 총 폴리페놀 함량과 ABTS radical 소거능에서 유의적인 차이를 보이지 않았으나, DPPH radical 소거능은 유의적인 차이를 나타내었다. 피조개 첨가구간의 총 폴리페놀 함량, DPPH radical 소거능, ABTS radical 소거능은 모두 녹차 처리구(GR1%, GR2%)에서 높은 값을 나타냈다. 피조개 소시지의 저장성 분석 결과, 소시지의 pH는 모든 처리구에서 저장 기간이 길어짐에 따라 낮아지는 경향을 나타냈다. VBN 함량은 7일차까지 20 mg/% 이하를 유지하였으나 14일차에서는 CS1, CS2, TM1, TM2, CT0에서 20 mg/% 이상을 나타내었으며 21일차에서는 모든 처리구에서 20 mg/% 이상의 수준을 보였다. 피조개 소시지 저장 시 저장기간이 길어짐에 따라 총균수가 증가하는 경향이 나타났으며 부재료 종류에 따른 총균수 억제 효과는 매우 미미한 것으로 확인되었다. 부재료를 첨가한 소시지 중에서 녹차 처리구(GR1%, GR2%)가 기능성 및 저장성 면에서 가장 우수한 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 건강지향형 소시지 개발을 위한 피조개의 활용 가능성과 기능성 부재료를 이용한 품질 개선 효과를 보여주고 있으며 축산 가공품 개발을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

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4Antibacterial Activity of Chitooligosaccharides Derived from the Hydrolysis of Complex Consisting of Chitosan and Hyaluronic Acid

저자 : Suwan Kim , Min Sik Jeong , Sang Hun Jung , Yong Hyun Lee , Jae Kweon Park

발행기관 : 한국키틴키토산학회 간행물 : 한국키틴키토산학회지 26권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 118-126 (9 pages)

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The complex of chitosan and hyaluronic acid was treated with enzyme to obtain chitosan oligosaccharide designated to COS hereafter. The degree of decomposition was confirmed by reducing sugar quantitative method, and the molecular weight size was confirmed by Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time-of-Flight (MALDI-TOF) mass spectrometry analysis. Based on the fact that the substrate specificity of the enzyme is highly dependent on temperature, substrate concentration, and pH, etc, the COS obtained by treating a mixture of chitosan and hyaluronic acid, which physically mixes well, under the non-optimal reaction conditions of the chitosanase. Accordingly, it exhibited very significant antibacterial activity against Meticillin Resistant Stapylococcs aureus (MRSA). As a method for controlling molecular weight of COS, it was intended to propose a new enzyme usage as a study to identify the characteristics of the hydrolysates according to the reaction delay and enzyme activity through complex formation.

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5근적외선 레이저 반응성 광열-기포 생성 알지네이트 나노입자로부터 제어된 약물 방출

저자 : 김현지 ( Hyunji Kim ) , 김민아 ( Min Ah Kim ) , 이창문 ( Chang-moon Lee )

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본 연구에서는 근적외선에 반응하는 알지네이트 기반 나노복합체를 제조하여 광열효과 및 버블생성으로 인한 약물 방출을 효과적으로 조절하고자 하였다. 제조된 AMP NPs의 평균 크기는 252.52 ± 0.39 nm로 측정되었고 구형의 형태를 나타내었다. 수용액 내에서의 침전이나 응집이 관찰되지 않았으며 7일 동안 사이즈의 큰 변화가 관찰되지 않았다. AMP NPs에 808 nm 레이저 조사 시 조사 시간 및 레이저 세기가 증가할수록 효과적인 온도 상승을 보였다. 생성된 열로 인해 PFH의 상전이를 유도하여 이에 따른 AMP NPs의 극적인 버블 생성을 초음파 영상으로 확인하였다. 약물 방출 평가에서 AMP NPs에 레이저 조사 시 약물 방출 속도를 향상시켰으며 반복적인 레이저 조사 시 순간적으로 약물의 방출이 증가하였다. 이러한 결과로부터, AMP NPs는 근적외선 반응성 약물 방출 조절제제로서의 가능성을 확인하였고, 이는 병변에서 테라노스틱 제제로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

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6간세포에서 hydrogen peroxide 처리가 유도한 산화적 손상에 대한 참소라 육 가수분해물의 보호 효능 평가

저자 : 한의정 ( Eui Jeong Han ) , 안긴내 ( Ginnae Ahn ) , 신은지 ( Eun-ji Shin ) , 이영주 ( Young-ju Lee )

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본 연구에서는 참소라 육으로부터 제조된 Alcalase 효소 가수분해물(BMA)의 항산화 효과와 간보호 효능 및 관련 기전을 규명하였다. BMA는 풍부한 타우린을 포함하고 있으며, H2O2가 처리된 hepatocytes에서 세포독성 없이 효과적으로 세포 내 ROS 생성량을 감소시킴으로써 효과적으로 세포를 보호하였다. 뿐만 아니라, BMA는 apoptosis 관련 인자의 발현량을 조절하고 MAPK과 NFκB 신호전달경로의 활성화를 효과적으로 억제함으로써 H2O2 처리에 의해 야기된 산화적 손상을 억제시켜 세포를 보호한다는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과로부터, BMA는 산화적 손상에 의해 야기되는 간질환에 있어 부작용이 없는 천연 소재로서의 잠재적인 자원이 될 수 있음을 시사한다.

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