[나노생명공학실험]TiO2를 이용하여 E-coli 미생물 불활성

실험 목적

광촉매인 TiO2를 이용하여, UV의 미생물 불활성화 능력을 촉진시키는 현상에 대해 알아보기 위해, 2log까지의 불활성화를 그래프로 나타내고 분석하여보자.

실험 기구 및 시약

1. 실험 재료

1) UV램프, TiO2 stark solution (3㎖), pH 7.1 phosphate buffer(3㎖)

2) E-coli (0.1㎖), D.W(23.9㎖)

실험 방법

1. 실험 재료

➀ TiO2와 균 접종전에 PBS와 증류수를 넣고. 마그네틱 바를 넣은 뒤, UV램프에 넣어 UV C로 살균한다.(PBS: 3㎖, D.W: 23.9㎖)

➁ TiO2를 넣고, 교반시켜 섞어주고 균접종을 한다.(total volume: 30㎖, TiO2:3㎖, E-coli:0.1㎖)

➂ 광반응기(UV A)에 TiO2 혼합액을 집어넣어 sampling을 한다.

➃ sampling을 한 뒤 시료를 채취하여 도말한다. (sampling은 30분 단위로 할 것, 시료 채취 시 1㎖씩 투여)

➄ 도말한 배지를 counting 한다. (도말 후 incuvate에서 22~24hour동안 E-coli를 배양 후 counting)

실험 결과 및 토의

1. 실험 고찰

미생물 DNA의 상보적 결합이 UV를 쪼이면 가로형태로 구성된 두 개의 T-A 결합형태를 끊고, 세로 형태로 구성된 두 개의 T(티민)이 결합하게 된다. 그리하여 이중결합을 형성시키게 된 결과로, 미생물이 살아는 있지만, 증식을 할 수 없기에, 불활성화 된다. 

본 실험에서는 미생물에 UV를 쪼이게 되면, 미생물이 불활성화되는 현상을, TiO2라고 불리는 광촉매에 의해 촉진시켜 미생물이 얼마나 불활성화되는 지에 대해 알아보는 실험이였다.

TiO2는 광촉매이므로, 오로지 빛E에 의해서만 반응이 일어나게 된다. 그리하여 hydroxy radical, superoxide radical을 형성하게된다. 형성된 물질은 오염물질이나 유해한 미생물을 불활성화 시켜 억제시키거나 제거하게 된다.

실험에 앞서 PBS와 D.W 혼합액을 UV램프에 넣고, 200~280㎚의 파장대인 UV C로 살균을 하고, 실험을 시작하였으며, 살균된 용액에 TiO2 3㎖을 넣고 교반시켜 균을 접종하였다. 그 뒤 광반응기에 넣어 315~400nm파장대인 UV A를 쬐어 실험을 시작하였다.

초기농도는 105CFU/㎖로써 0분, 30분, 60분, 90분으로써 30분 단위로, 그리고 10배 희석된 양인 1Fold(처음 시료의 0.1㎖을 투여)와 100배 희석된 양인 2Fold(1Fold시료의 0.1㎖을 투여)로 분류하여 실험을 하였다. 도말을 한 뒤 E-coli를 18~24시간동안 인큐베이터에서 배양한 후 counting을 하였더니, 다음의 그림과 같았다.

 

x축 y축 N time logN/No 308700 0 0 20300 30 -1.18204 190 60 -3.21078 　 90 #NUM!

 

	0(-2)	30(-1)	30(-2)	60(0)	60(-1)	60(-2)	90(0)	90(-1)	90(-2)
	302		22	13	6	1	0	0	0
	301		17	25	4	1	0	0	1
	323		22	19	3	0	0	0	4
평균	308.6667	#DIV/0!	20.33333	19	4.333333	0.666667	0	0	1.666667
편차	12.4231	#DIV/0!	2.886751	6	1.527525	0.57735	0	0	2.081666

 

위의 그래프에서 처음 시간과 30분 시간대의 0과 1Fold를 counting 하지 않은 이유는, 균류의 수가 너무 많기 때문이다. 균류의 수는 위의 표와 같으며, 1Fold의 경우에는 단위가 CFU/㎖이므로 10을 곱하고, 2Fold의 경우엔 1000을 곱하여 단위를 맞춰준다. 그래프는 시간의 흐름에 따라, y축 값, 즉 logN(E-coli 수)값이 지속적으로 감소하는 형태를 나타내어, TiO2의 미생물 불활성화 광촉매 능력을 확인할 수 있었다.