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은 이온과의 비교를 통한 나노 은 입자의 항균 특성 연구
The Biocidal Activity of Nano-sized Silver Particles Comparing with Silver Ion

김지연   (서울대학교 화학생물공학부UU0000691  ); 김성은   (서울대학교 화학생물공학부UU0000691  ); 김재은   (서울대학교 화학생물공학부UU0000691  ); 이종찬   (서울대학교 화학생물공학부UU0000691  ); 윤제용   (서울대학교 화학생물공학부UU0000691  );
  • 초록

    최근 항균 성능이 뛰어나면서도 인체에 유해하지 않은 나노 사이즈 은 입자를 이용한 항균 제품 개발 및 연구가 활발히 이루어지고 있음에 따라, 나노 사이즈의 은 입자를 보다 쉬운 방법으로 균일하게 제조하고, 그 특성을 평가하는데 많은 관심이 집중되고 있다. 본 연구에서는 은 이온의 광환원을 통해 나노 은 입자를 $15{\sim}20\;nm$ 크기로 균일하게 제조한 뒤, 나노 은 입자의 농도, pH, 온도가 변화함에 따른 항균 특성을 살펴보고 이를 정량적으로 평가, 은 이온의 항균 특성과 비교하였다. 또한 주사 전자 현미경과 투과 전자 현미경을 통하여 나노 은 입자의 미생물 불활성화 특성을 은 이온의 미생물 불활성화 특성과 비교하였다. 주요 결과로는 나노 은 입자의 항균 효과는 동일한 은 농도를 기준으로 하였을 때 은 이온의 항균 효과에 비하여 약 20배 정도 적은 것을 알 수 있었다. 또한 나노 은 입자의 농도, 온도가 높을수록 항균 성능은 향상됨을 알 수 있었으며 이는 은 이온의 실험 결과와 일치한다. 그러나 나노 은 입자의 항균 성능은 높은 pH에서 향상된 반면, 은 이온의 경우 pH 변화에 따른 항균 성능 변화가 관찰되지 않았다. 나노 은 입자와 은 이온에 의해 불활성화된 미생물을 주사 전자 현미경과 투과 전자 현미경으로 관찰한 결과, 나노 은 입자는 미생물 세포막을 크게 손상시키는 반면, 은 이온은 그렇지 않았다. 은 이온의 경우 은 이온이 미생물 안으로 흡수되어 세포질막을 손상시켜 미생물을 불활성화 시키는 것으로 알 수 있었다.


    In recent days, there is much interest in the biocidal activity of silver since silver is known to be safe and effective as disinfectant and biocidal material against coliforms and viruses. In particular, nano silted silver particles which can be used as effective biocidal material received more attention. Accordingly, it is important to investigate antimicrobial activity and mechanism of nano sized silver particles prepared in a cost-effective manner. In this study, nano sized silver particles were prepared via photoreduction of a silver salt ( $AgNO_3$ ) in the bulk phase of $PEO_{20}-PPO_{70}-PEO_{20}$ (Pluronic 123) block copolymer The antimicrobial efficacy of silver nano particles against E. coli was investigated and compared with that of silver ion as the concentration of silver nano particles, pH ( $5.6{\sim}8.2$ ), temperature ( $4^{\circ}C{\sim}35^{\circ}C$ ) varied in aqueous system. Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) was used to examine the nature of damaged microorganism with nano sized silver particles and silver ion. This study showed that antimicrobial efficacy of silver nano particles was approximately one twentieth than that of silver ion. It was more biocidal at higher pH in contrast with silver ion. In addition, nano silver particles was demonstrated to disrupt the outer membrane of E. coli, subsequently causing their aggregation. On the other hand, silver ion diffused into the cell damaging the cytoplasmic membrane without disrupting the outer membrane of E. coli.


  • 주제어

    나노 은 .   항균성 .   은 이온 .   미생물 불활성화.  

  • 참고문헌 (15)

    1. 금속 은으로 제조한 Ag+ 용액의 항균 효과와 안정성 , 강환열;정명주;정영기 , 한국생물공학회지 / v.15,pp.521-524,
    2. Ag-Hydroxyl Apatite를 담지한 기능성 플라스틱의 향균 성능 평가 , 임윤택;최형기;안용현 , 한국생물공학회지 / v.16,pp.123-127,
    3. 초음파법으로 제조된 은 나노 입자의 항균 특성 연구 , 조경환;박수길 , 한국공업화학회지 / v.15,pp.952-955,
    4. Bactericidal effect of low concentrations of silver , Cecil, W.C.;Charles, M.P.;Paul, W.K. , J. AWWA / v.54,pp.208-216,
    5. Review of the bactericidal effectiveness of silver , Richard, L.W. , J. AWWA / v.55,pp.881-886,
    6. The molecular mechanisms of copper and silver ion disinfection of bacteria and viruses , Robert, B.T.;Charles, P.G. , CRC Crit. Rev. Environ. Cont. / v.18,pp.295-315,
    7. Antimicrobial activity and action of silver , Russell, A.D.;Hugo, W.B. , Prog. Med. Chem. / v.31,pp.351-370,
    8. Efficacy of copper and silver ions reduced levels of free chlorine in inactivation of Legionella pneumophila , Lee, K.L.;Moyasar, T.Y.;Charles, P.G. , Appl. Environ. Microbiol. / v.55,pp.3045-3050,
    9. The inactivation of silver ions and hydrogen peroxide in the inactivation of E. coli : A preliminary evaluation of a new long acting residual drinking water disinfectant , Pedahzur, Rami;Lev, Ovadia;Fattal, Badri;Shuval, Hillel I. , Water Sci. Technol. / v.31,pp.123-129,
    10. The efficacy of long-lasting residual drinking water disinfectants based on hydrogen peroxide and silver , Pedazhur, R.;Katzenelson, D.;Barnea, N.;Lev, O.;Shuval, H.I.;Fattat, B.;Ulitzur, S. , Water Sci. Technol. / v.42,pp.293-298,
    11. The development and functions of silver in water purification and disease control , Richard, L.D.;Samuel, F.E. , Catal. Today / v.36,pp.107-114,
    12. Silver nanoparticles as antimicrobial agent : A case study on E. coli as a model for gram-negative bacteria , Ivan, S.;Branka, S.S. , J. Colloid Interf. Sci. / v.275,pp.177-182,
    13. Preparation of gold nanowires and nanosheets in bulk block copolymer phases under mild conditions , Kim, J.U.;Cha, S.H.;Shin, K.S.;Jho, J.Y.;Lee, J.C. , Adv. Mater. / v.16,pp.459-464,
    14. Reversal of the silver inhibition of microorganisms by agar , Rlchard, C.T.;Bernard, R. , Appl. Environ. Microbiol. / v.35,pp.1116-1120,
    15. Water Treatment Principles and Design , John Wiley and Sons, Inc. , / v.,pp.264-265,
  • 이 논문을 인용한 문헌 (8)

    1. Kim C.H. ; Lim K.C. ; Hwang J.H. ; Ra C.S. ; Pak J.I. 2006. "Effect of $Bio-Silverlite^{(R)}$ on Performance, Weight of Organ, Intestinal Villus and Intestinal Microbial in Broiler Chicks" 한국가금학회지 = Korean journal of poultry science, 33(1): 33~39     
    2. Jung, Young-Hee ; Mo, Hye-Won ; Jeong, Ji-Suk ; Choi, Kyung-Ho ; Choi, Jae-Kap ; Hur, Yun-Kyung ; Lee, Sang-Heun 2009. "Antibacterial Activity of $NANOVER^{TM}$ Against Oral Malodor Generating Microorganisms 1. The Effect of Nanosilver on Growth of Oral Malodor Generating Microorganisms" 대한구강내과학회지 = Korean journal of oral medicine, 34(1): 39~48     
    3. Kang, Mi-Jung ; Kwon, Young-Ah 2009. "Effect on Functional Properties of the Cotton Fabrics Treated by UV-absorbers with Nanosilver/DMDHEU Treatment" 한국의류학회지 = Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles, 33(9): 1463~1471     
    4. Jo, Jong-Kwan ; Kim, Jin-Soo ; Yun, Ku ; Kim, Young-Woo ; Kim, Kwang-Hyun ; Kwon, Il-Kyung ; Chae, Byung-Jo 2010. "Effects of Feeding Colloidal Silver and Rare Earth Elements on Growth Performance in Broilers" 한국가금학회지 = Korean journal of poultry science, 37(1): 1~8     
    5. Kim, Jee-Yeon ; Park, Hee-Jin ; Yoon, Je-Yong 2010. "Antimicrobial Activity and Mechanism of Various Nanoparticles" 공업화학 = Applied chemistry for engineering, 21(4): 366~371     
    6. Park, No-Hyung ; Yoo, Eun-Sung 2011. "Anti-bacterial effects of the Na2O-TiO2-P2O5 glass-ceramics added Ag+ ion" 한국결정성장학회지 = Journal of the Korean crystal growth and crystal technology, 21(5): 210~213     
    7. Kim, Soo-Hwan ; Lee, Hyeong-Seon ; Ryu, Deok-Seon ; Choi, Soo-Jae ; Lee, Dong-Seok 2011. "Antibacterial Activity of Silver-nanoparticles Against Staphylococcus aureus and Escherichia coli" 한국미생물·생명공학회지 = Korean journal of microbiology and biotechnology, 39(1): 77~85     
    8. Kim, Koo-Pil ; Choi, Young-Soo ; Oh, Kwang-Hyun ; Koo, Kyung-Bon ; Suh, Sang-Ryong ; Yoo, Soo-Nam ; Lee, Kyeong-Hwan 2011. "Reduction of Odor Emission from Swine Excreta using Silver Nano Colloid" 바이오시스템공학 = Journal of biosystems engineering, 36(5): 342~347     

 저자의 다른 논문

  • 김지연 (5)

    1. 2004 "알루미늄계 무기 고분자 응집제에서 알루미늄 폴리머 생성과 응집효율과의 상관관계" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 18 (3): 331~336    
    2. 2006 "은 화합물을 이용한 생물막 제어" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 28 (1): 81~87    
    3. 2006 "PREPARATION OF POLYSTYRENE BEADS CONTAINING SULFONAMIDE GROUPS AND THEIR APPLICATION TO POLYMERIC BIOCIDES" Environmental engineering research 11 (6): 325~332    
    4. 2009 "은(Ag)의 미생물 불활성화 특성 및 기작" 공업화학 = Applied chemistry for engineering 20 (3): 251~257    
    5. 2011 "Synthesis and Characterization of Biocidal Poly(oxyethylene)s Having N-Halamine Side Groups" Macromolecular research 19 (12): 1227~1232    
  • 김성은 (0)

  • Lee, Jong-Chan (11)

  • 윤제용 (33)

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