New solution for eliminating biofilm using antibacterial property induced by spontaneous generating H2O2 on magnesium alloy
New solution for eliminating biofilm using antibacterial property induced by spontaneous generating H2O2 on magnesium alloy
- 주제(키워드) Antibacterial property , biofilm , Magnesium alloy , hydrogen peroxide
- 발행기관 고려대학교 대학원
- 지도교수 이준호
- 발행년도 2018
- 학위수여년월 2018. 8
- 유형 Text
- 학위구분 석사
- 학과 대학원 신소재공학과
- 세부전공 신소재공학전공
- 원문페이지 73 p
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/korea/000000081603
- UCI I804:11009-000000081603
- DOI 10.23186/korea.000000081603.11009.0000818
- 본문언어 영어
초록/요약
금속 표면에 형성되는 바이오 필름 형성이나 박테리아에 의한 금속 부식과 같은 박테리아의 해로운 역할로 인하여 금속 기반 산업, 환경 및 의료의 다양한 분야에서 항 박테리아 기술의 개발이 크게 요구되고 있다. 바이오 필름의 경우 금속의 부식을 가속화하거나 파이프의 막힘 현상을 초래하는 등 산업 전반적으로 악영향을 미치고 있으며, 또한 바이오 필름의 제거에 사용되는 항균제나 살생물제의 경우 슈퍼 박테리아를 초래하며 주변 유기체에 악영향을 미칠 가능성이 있다. 따라서 본 연구에서는, 이러한 문제들을 해결하기 위해 적정 농도의 과산화수소를 자발적으로 방출하는 이종 금속을 결합하여 유기체에게 해를 입히지 않으면서 선택적으로 박테리아를 사멸하는 플랫폼을 제작하였다. 이종 금속 플랫폼은 마그네슘 합금을 희생 금속으로, 티타늄을 카운터 금속으로 구성하였으며, 희생 금속으로 사용되는 마그네슘 합금은 세 종류인 (Pure-Mg, Mg-3wt%Zn, Mg-3wt%Ca)로 제작함으로써 부식 속도를 조절하여 최종적으로는 실제 발생하는 과산화수소의 양을 조절하고자 하였다. 첫 번째로, 순수 과산화수소가 미생물과 유기체에 미치는 영향을 검사하였고 각각 E.coli와 Zebrafish 시험을 통하여 과산화수소의 임계 농도를 측정하였다. 두 번째로, 각각의 합금에 따라 부식 속도를 측정하고 주사전자현미경(SEM), X-ray 회절분석법(XRD) 및 전기화학시험을 통하여 부식 속도의 원인을 찾고 최종적으로 각각의 합금을 이종 금속 플랫폼화 하여 실제 발생하는 과산화수소의 양을 측정하였다. 마지막으로, 제작된 이중 금속 플랫폼을 이용하여 E.coli와 Zebrafish 시험으로 실제 제작한 이중 금속 플랫폼의 활용 가능성을 확인하였다. 향후, 위의 연구결과를 토대로, 기존의 바이오 필름 억제 기술이 가지는 문제점을 해결할 뿐 아니라 다양한 어플리케이션에 적용이 가능하게 되어 산업 전반적으로 활용 될 것이라 기대한다.
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TABLE OF CONTENTS
ABSTRACT
TABLE OF CONTENTS
LIST OF FIGURES
1. Introduction 1
2. Literature background 4
2.1 biofilm 4
2.2 Reactive oxygen species (ROS) 8
2.3 Corrosion of magnesium 9
3. Materials and methods 11
3.1 Material preparation 11
3.2 X-ray diffractometer (XRD) 13
3.3 Scanning electron microscope (SEM) & Energy- dispersive X-ray spectroscopy (EDS) 13
3.4 Immersion test 14
3.5 Electrochemical test 14
3.6 Antibacterial test using E.coli 15
3.7 Zebrafish in-vivo test 16
3.7.1 H2O2 treatment 16
3.7.2 Bi-metal platform treatment of zebrafish embryos 17
4. Results and discussions 18
4.1.1 Results of defects of the H2O2 in the E.coli and zebrafish embryos. 18
4.1.2 Discussions of defects of the H2O2 in the E.coli and zebrafish embryos. 25
4.2.1 Results of designing Mg alloys with different corrosion rates. 27
4.2.2 Discussions of designing Mg alloys with different corrosion rates. 36
4.3.1 Results of spontaneous and tunable generation of H2O2 on integrated Mg alloys-Ti bi-platform system . 38
4.3.2 Discussions of spontaneous and tunable generation of H2O2 on integrated Mg alloys-Ti bi-platform system . 42
4.4.1 Results of effects of the Mg-alloys (Mg-3wt% Zn, Pure-Mg, and Mg-3Wt% Ca)treatments in the E. coli and zebrafish embryos 45
4.4.2 Discussions of effects of the Mg-alloys (Mg-3wt% Zn, Pure-Mg, and Mg-3Wt% Ca)treatments in the E. coli and zebrafish embryos 52
5. Conclusions 53
6. References 56
ABSTRACT (Korean)
