KR101466627B1 - 식물세포 초기 시료의 소독방법 - Google Patents

Abstract

식물세포 초기 시료의 소독방법이 개시되어 있다. 본 발명은, 물을 전기분해하여 나노산성전리수를 제조하는 단계; 상기 나노산성전리수로 식물세포 초기시료를 1차 소독하는 단계; 및 1차 소독후에, 새로운 나노산성전리수로 식물세포 초기시료를 2차 소독하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

식물세포 초기 시료의 소독방법{Method of sterilizating initial sample of vegetable cell}

본 발명은 식물세포 초기시료의 소독방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 환경친화적이며 생물학적 영향이 최소화되어 건강하게 식물 조직 및 개체를 재생, 사육 및 생산하는 방법으로, 전기분해하여 화학성분 농도가 나노 수준으로 최소화된 산성수를 이용하여 식물세포 초기시료를 소독하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 미생물 및 식물의 대량 배양과 의도하는 우량 제품을 마이크로 폐쇄 공간에서 생산하기 위하여 소독과 살균이 이루어지고 있는데, 산업적 대량 세정이 필요로 하는 방향으로 소독과 살균에 대한 기술이 확대 발전하여지고 있다. 그러나 강력하고 대량의 소독제를 이용한 소독과 살균에 의해, 준비 시료의 생물학적 손상과 변이, 다음 단계인 배양 단계로의 소독제 성분의 미세한 전달에 의한 예측을 벗어날 수 있는 반응 가능성, 그리고 폐수 처리 시에 발생하는 화학약품의 과다 사용에 따른 생물학적이고 환경적인 문제 등이 중요하게 대두되어 새로운 소독방법이 다각도로 연구되고 있다.

바이러스, 박테리아 및 곰팡이 등의 오염으로, 마이크로 폐쇄 공간에서 사육되고 있는 대상 식물 세포들이 집단으로 폐사하거나, 사육 환경 전체가 심각하게 오염되어 더 이상 사육을 지속할 수 없는 상황으로 발전하게 되므로 소독이 필요하고, 소독제에 대한 항체가 발생되어 내성이 증가하는 문제가 있다. 또한 강력하고 대량의 소독제를 이용하여, 준비 시료의 생물학적 손상과 변이, 다음 단계인 배양 단계로의 소독제 성분의 미세한 전달에 의한 예측을 벗어난 반응 가능성, 그리고 화학약품의 과다 사용에 따른 폐수 처리 시 발생하는 생물학적이고 환경적인 문제가 발생할 수 있다. 이같이 미생물 오염원을 예방하고 제거하고 환경 관리를 위하여 기존의 소독제 및 농약과 표준화되어 있지 않은 다양한 방법으로 대응하고 있으나, 오염원의 내성 증가, 환경오염 및 안전사고 등의 심각한 부작용을 초래하게 된다.

특히 소독제에 함유된 나트륨 등과 같은 성분들은 폐수 처리하거나 조직 배양액에 미세하게 전달되어 환경적으로나 생물학적인 영향을 미칠 수 있다. 또한 고농도의 강한 소독제를 사용함으로써 시료의 생물학적 손상 및 변이 등의 위험성도 항상 존재하고 있다.

본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 내성의 증가를 방지하고, 강력하고 대량의 소독제를 이용한 소독과 살균에 의해 준비 시료의 생물학적 손상과 변이를 방지하고, 다음 단계인 배양 단계로의 소독제 성분의 미세한 전달에 의한 반응에의 예측을 벗어난 영향을 배제하며, 폐수 처리 시에 발생하는 화학약품의 과다 사용에 따른 생물학적이고 환경적인 문제를 근본적으로 차단하기 위하여, 산성전리수를 이용한 새로운 소독 기법을 도입하여 마이크로 폐쇄 공간에서 식물 세포의 재생, 사육 및 생산을 효율적으로 할 수 있도록 하는 식물세포 초기 시료의 소독방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 식물세포 초기 시료의 소독방법은, 물을 전기분해하여 나노산성전리수를 제조하는 단계; 상기 나노산성전리수로 식물세포 초기시료를 1차 소독하는 단계; 및 1차 소독후에, 새로운 나노산성전리수로 식물세포 초기시료를 2차 소독하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

산성전리수는 전기분해시 인가되는 전압과 전류를 가변시켜 다양한 성능을 갖는 전리수로 제조되는 것을 특징으로 한다.

상기 산성전리수의 성능은 pH가 3.8∼4.4 범위인 것이고, 산화환원 전위가 750mV 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 준비 시료의 생물학적 손상과 변이, 다음 단계인 배양 단계로의 소독제 성분 전달에 의한 예측을 벗어난 반응 배제, 그리고 폐수 처리 시에 발생하는 화학약품의 과다 사용에 따른 생물학적이고 환경적인 문제의 원천 차단 등의 효과가 기대된다.

또한, 본 발명에 의하면, 내성 발생 혹은 증가의 방지와 반응과 생산 속도의 증가도 기대되고 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 부수적으로 미생물 및 의생명공학에 응용할 수 있는 전기 분해 장치의 제조 및 제어 기술을 확보하여, 이를 이용하는 응용기술을 개발하여 국가경쟁력과 원천기술을 확보할 수 있다.

도 1은 조직배양 시 발생되는 대표적인 오염의 실예를 도시한 사진이다.
도 2는 조직배양 시 발생되는 대표적인 오염의 실예를 도시한 사진이다.
도 3은 본 발명에 따라 산성전리수로 소독한 캘러스 배양을 도시한 사진이다.
도 4는 본 발명에 따라 산성전리수로 소독한 체세포 싹 배양을 도시한 사진이다.
도 5는 본 발명에 따라 산성전리수의 소독 시간에 따른 오염도의 감소를 나타낸 그래프이다.

기존의 강력하고 환경 오염적인 소독과는 달리, 본 발명에서는 전기분해를 통하여 환경에 무해한 나노 수준의 극미량 농도의 소독제를 포함하고, pH 및 산화환원전위를 인위적으로 가변시킬 수 있는 친환경적인 산성의 전리수(AW)를 제조하여, 폐쇄 공간에서 피할 수 없이 발생하는 세균, 곰팡이 등에 대한 소독과 살균 등에 적용하고자 하였다. 이미 선행 연구를 통하여 DNA, 단세포 및 미생물 등에 전리수를 적용하여 매우 성공적인 결과를 도출하였다.

즉, 메틸파라벤은 낮은 독성과 안전성으로 인해 화장품 보존제로 널리 사용되어 왔으나, 최근 잠재적 독성이 알려지고 있어, 알칼리성 전리수를 적용하여 피부 세포의 DNA 산화 손상을 억제하는 것을 확인하고, 또한 전리수가 대상물의 내성이 유도되지 않는 살균 매개체임을 확인하였다. 이는 알칼리성 전리수가 항산화적인 생리적 특성을 갖고 있어 DNA의 산화적 손상을 억제할 수 있다는 모델의 제시로 설명되고 있다. 또한, 전리수는 미생물 및 다양한 유기물과 접촉 살균 후 즉시 분해되어 버리므로 생체 내 잔류가 없고, 효소물질이 아니므로 사멸되지 않는 균이라 하더라도 내성을 형성할 기회를 갖지 못하게 된다. 현재 병원 내의 특정 슈퍼 박테리아는 산성 전리수 내에서 약 15초 이내로 살균되며, 또한 미생물 내부의 효소관련 상호 대사와 전혀 관련이 없는 살균원리를 가지고 있다고 알려져 있다. 그러나 전리수를 이용한 생물학적 응용은 전 세계적으로 매우 미미한 실정이며 주로 미생물 소독 제어 수준으로 한정되어 있다.

전리수는 또한 전기분해 조건에 따라 표면장력을 변화시키는 조절을 할 수 있으므로, 적절한 표면장력을 형성시켜 생물학적 반응 용기 내표면에 불필요한 세포부착을 최소화 할 수 있도록 하여, PCR과 DNA 칩으로 대표되는 유전자진단 등의 의생명공학 기술 분야의 흥미로운 세정제가 될 수 있다. 미국의 생명공학 관련 투자보고서에서도 9가지 투자 유망한 기술 중의 하나로 PCR과 DNA Chip에 의한 진단기술을 들고 있으며, 국내 10대 생물 산업 상위 10대 제품군을 살펴보면 미생물살균을 위한 항생제가 1위를 차지하고 있다. 이러한 자료를 통하여 볼 때, 인체에 무해하고 악취가 없으며, 균류의 내성 생성을 방지하고 사용 후 폐수가 자연수로 되돌아가는 특징을 갖고 있는 전리수를 이용한 새로운 살균제의 수요와 가능성을 예측할 수 있으며, 본 발명은 이를 충족시키는 중요한 방향이라 할 수 있다.

현재 사용되고 있는 고농도의 강력하고 환경 오염적인 소독과는 달리, 본 발명에서는 전기분해를 통하여 환경에 무해한 나노 수준의 극미량 농도의 소독제를 포함하고, pH 및 산화/환원전위를 인위적으로 가변시킬 수 있는 친환경적인 산성의 전리수를 제조하여, 조직배양을 위하여 초기에 도입되는 식물 시료에 예상되는 세균 및 곰팡이 등의 오염에 대한 소독과 살균 등에 적용하고자 한다. 특히 전리수는 ppm 이하의 나노 수준 농도의 소독제가 함유되도록 하여 시료를 손상 혹은 변이시키지 않고, 내성의 발생을 방지하고, 배양 단계로의 소독제 성분의 전달에 의한 예측을 벗어난 반응 등의 영향을 배제하며, 폐수 처리 시에 발생하는 화학약품의 과다 사용에 따른 생물학적이고 환경적인 문제를 근본적으로 차단할 수 있는 기술을 제공하는 핵심적인 수단이 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 식물세포 초기 시료의 소독방법에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 식물세포 초기시료의 소독방법에 사용되는 산성전리수는 물은 전기분해하여 제조한다. 전기분해하여 제조되는 산성전리수는 화학성분이 ppm단위에서 나노 수준으로 최소화된 것이다.

이때, 산성전리수는 전기분해시 인가되는 전압과 전류를 가변시켜 다양한 성능을 갖는 전리수로 제조할 수 있다.

예를 들면, 산화환원 능력이 양인 산성전리수는 살균의 성능을 갖고 있으며, 음성전리수(CW)는 세포 손상 억제 혹은 회복을 촉진시키므로, 필요에 따라서 선별적으로 산성전리수를 제조하여 사용할 수 있는 것이다.

상기 산성전리수의 성능은 pH가 3.8∼4.4 범위인 것이고, 산화환원 전위가 750mV 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 식물세포 초기시료의 소독은 최초 약 15분 동안 1차소독을 진행하고, 그 후에 2회 이상 새로운 산성전리수를 이용하여 반복적으로 2차 소독을 진행하는 것이 바람직하다.

도 1과 도 2는 조직 배양 시 발생되는 대표적인 세균 및 곰팡이류를 보여 주고 있다. 이와 같은 오염원들은 산성전리수에 의하여 완전히 소독이 되고, 도 3과 도 4에서와 같이 다음 단계인 조직 배양 등의 반응이 완벽히 진행되며 체세포 싹의 개체수가 일반적인 배양에서 얻을 수 있는 범위를 훨씬 상회하는 획기적 결과를 확인하였다.

도 5는 산성전리수의 소독 시간에 따른 소독 정도를 보여주고 있다.

즉시 제조된 산성전리수 1리터에 넓이 10∼100㎠ 크기 범위의 나뭇잎인 초기 시료를 소독할 때, 소독시간에 따라 급격히 배양용기의 오염도가 감소하여 60분 시료를 소독한 경우, 후속 배양 용기 내에 도 2와 같은 오염원이 발생이 전무함을 확인하였다.

또한 정성적으로는 체세포 싹의 개체수가 이미 보고된 여러 논문들에 발표된 정도를 매우 상회하는 결과도 부수적으로 확인하였다.

Claims (3)

1. 물을 전기분해하여, ppm이하에서 나노 단위 농도의 소독제가 함유된 나노산성전리수를 제조하는 단계;
   상기 나노산성전리수로 식물세포 초기시료를 1차 소독하는 단계; 및
   1차 소독후에, 새로운 나노산성전리수로 식물세포 초기시료를 2차 소독하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물세포 초기 시료의 소독방법.
   
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