프로토카테츄알데히드 기반의 신규 멜라닌 합성과 기능성 코팅 소재로 응용 연구
Synthesis of protocatechualdehyde-based novel melanin dye and application for functional coating material
- 주제(키워드) 멜라닌 , 카페익산 , FCS , ECH , L-tyrosine , 15T-FT-ICR
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 최권영
- 발행년도 2019
- 학위수여년월 2019. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 환경안전공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000028463
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
이 연구에서는 대장균을 조작하여 친환경적으로 카페익산으로부터 멜라닌을 생산했다. FCS(feruloyl-CoA synthetase)와 ECH(enoyl-CoA hydratase/aldolase)를 발현시킨 대장균은 카페익산을 프로토카테츄알데히드로 전환시킨다. 합성된 프로토카테츄알데히드는 산화과정을 거치며 diquinone구조를 형성하고, 이어 멜라닌 복합체(F/E-Melanin)를 형성한다. 90mg/L의 카페익산(0.5mM)을 기질로 하였을 때 FCS와 ECH를 발현시킨 대장균은 12시간 후 170mg dry wt/L의 검은색 F/E-Melanin 색소를 생산한다. 흥미롭게도, 합성된 멜라닌을 소프트렌즈 코팅 소재로 응용했을 때 항균성, 항산화능과 더불어 높은 함수율을 가질 뿐만 아니라 다른 합성 멜라닌보다도 높은 코팅력을 보였다. F/E-Melanin중합체를 ¹H NMR과 FT-IR을 이용해 구조를 분석했다. 또, 이 논문에서 사용된 5가지의 합성 멜라닌을 15T FT-ICR을 이용해 H/C 및 O/C 비율에 대한 Van Krevelen plot, double bond equivalents 그리고 CHONS distribution을 분석했다. 멜라닌은 다양한 코팅 소재로 응용되었지만 콘택트렌즈에 응용된 것은 이 연구가 처음이다. F/E-Melanim은 높은 생체 적합성과 항산화능을 토대로 콘택트렌즈뿐만 아니라 향후 다양한 기능성 코팅소재로의 응용이 가능할 것이다.
more목차
제 1 장 서론 1
제 2 장 실험재료 및 방법 4
2.1 Bacterial strains 및 시약 4
2.2 F/E-Melanin의 전세포생산 4
2.3 Tyr-Melanin, Sglu-Melanin, CA-Melanin, 그리고 PCA-Melanin의 전세포생산 5
2.4 멜라닌의 정제6
2.5 합성 멜라닌의 구조분석 6
2.6 FT-ICR 질량 분석 및 elemental composition assignments 6
2.7 ABTS assay를 통한 라디칼 소거능 확인 8
2.8 HaCaT 세포의 배양 9
2.9 MTT assay 9
2.10 2-Hydroxy ethyl methacrylate (HEMA)의 중합 10
2.11 합성 멜라닌 코팅 10
2.12 합성 멜라닌을 코팅한 소프트콘택트렌즈의 함수율 측정 11
2.13 합성 멜라닌을 코팅한 소프트콘택트렌즈의 색차 테스트 11
제 3 장 결과 및 토의 12
3.1 FCS와 ECH를 발현시킨 E.coli cell을 이용한 caffeic acid로부터 F/E-Melanin의 생산 12
3.2 H NMR과 FT-IR을 이용한 F/E-Melanin의 구조 동정 14
3.3 15T FT-ICR 질량분석을 통한 합성 멜라닌의 화학 조성 특성 규명 15
3.4 합성 멜라닌의 라디칼 소거능 및 항균 활성 20
3.5 MTT assay를 통한 신규 멜라닌의 생체적합성 확인 23
3.6 HEMA 합성 및 소프트 콘택트렌즈에 대한 합성 멜라닌의 염색 성능 25
3.7 합성 멜라닌을 염색한 콘택트렌즈의 함수율 측정 29
제 4 장 결론 32
참고문헌 33
Supplementary Data 38
Abstract 45
