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식물 및 세포독성 평가 방법을 활용한 안티몬(Ⅲ)산화물 나노 입자의 위험성 평가

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Alternative Title
Risk assessment of Antimony (III) oxide nanoparticles using both phytotoxicity and cytotoxicity testing methods.
Abstract
현대 산업에서 주요 산업 중 하나인 나노 기술의 발전으로 인하여 나노 물질의 사용이 급증하면서 이에 대한 위험성 또한 증가하였다. 그리하여 나노 물질에 노출된 환경에서 식물 혹은 사람에게서 예측할 수 없는 환경 문제나 질병이 생기며, 나노 물질에 대한 위험성이 보고되고 있다. 이에 따라 본 연구를 통하여 삼산화 안티몬 나노 물질의 독성 여부를 밝혀내는데 기여하고자 하였다. 삼산화 안티몬 나노 물질의 독성을 확인하기 위한 실험으로 식물에서는 종자의 발아와 유근 생장 실험을 진행하였고, 상추 (Lactuca sativa L.)의 종자에서는 농도 의존적으로 고농도에서의 발아율이 통계적으로 유의미한 차이를 나타내며 감소하였으며, 유근 생장 역시 고농도에서 유의미한 차이를 나타내며 생장이 저해되었다. 반면, 유채 (Brassica campestris L.)의 종자 발아와 유근 생장에서는 통계적으로 유의한 수준의 차이를 보이지 않았으며, 이는 두 종 종자의 종피 두께 차이로 인하여 상대적으로 종피가 얇은 상추에서는 나노 물질의 독성 영향으로 생장이 저해되었을 것이라 사료된다. 유식물 시기의 식물에서 두 종 모두 키에 대한 생장에서는 독성에 대한 차이를 보이지 않았으나, 엽록소 함량 측정 결과에서는 실험 기간 동안 고농도에서 엽록소 함량이 감소하는 결과를 보였다. 이후 성체 식물에서도 유식물 시기와 비슷한 결과로 식물의 키 생장량에는 유의한 차이를 보이지 않았으나, 엽록소 함량에서 통계적으로 유의한 차이를 보이며 고농도에서 엽록소 함량이 감소하였다. 이에 식물의 생장실험에서 실험 기간 동안 엽록소 함량이 감소하는 것에 나노 물질에 의한 독성 영향이 원인일 것으로 사료된다. 식물과 토양의 나노 물질 원소 분석 결과를 통해 토양에 처리된 나노 물질은 식물의 뿌리에 흡수되어 식물의 지상부로 이동하여 축적되었다. 세포 독성 실험에 사용된 동물 세포 RAW 264.7 세포에서도 나노 물질의 독성 효과가 높게 나타났으며, 일상 생활에서 인체에 나노 물질에 노출되었을 시 질병이나 중독 증세 등의 위험성을 가져올 수 있을 것으로 사료된다. 결론적으로, 상추, 유채 두 종에서 나노 물질에 의한 독성 영향이 나타났으며, 식물의 지하부 및 지상부에 흡수 및 축적된다. 두 종 모두 식용이 가능하고, 나노 물질에 노출된 식물을 인간이 섭취할 시 인간에게도 독성 영향을 가져올 수 있기 때문에 삼산화 안티몬 나노 물질에 대한 관리 및 규제가 필요하다고 사료되며, 추가로 삼산화 안티몬 나노 물질이 식물과 인간에 독성 영향을 끼치는 기작에 대하여 추가 연구가 필요하다고 사료된다.
Phytotoxicity and cytotoxicity are important considerations to understand the potential environmental impacts of manufactured nanomaterials. Nanoparticles (NPs) are increasingly being used in industry. NPs can produce some acute toxicities, but their overall effects on living organisms are mostly unknown. Whether antimony (III) oxide (antimony) NPs are toxic or beneficial to ecosystems is controversial because of limited research. In this study, we assessed the potential toxic effects of antimony NPs using phytotoxicity and cytotoxicity testing methods. The germination rates of Latuca sativa L. and Brassica campestris L. (0, 1, 10, 100, 500, 1000 mg/L) were tested and only Lactuca sativa germination rates were significantly decreased after antimony NPs treatment. Furthermore, antimony NPs treatments at over 500 mg/L concentrations significantly affected root elongation. In pot experiments with semimature plants and mature plants (0, 1, 10, 100, 500, 1000 mg/kg in soil), significantly decreased chlorophyll content was detected in both species by antimony NPs treatment. Antimony NPs was taken up into plant stems, leaves and soils. Especially higher concentrations (500, 1000 mg/kg). In cytotoxicity tests, RAW 264.7 cells with antimony NPs showed a significant decline in cell viability (0, 1, 10, 50, 100, 250, 500 μg/mL). As a result, antimony NPs show phytotoxicity and cytotoxicity, and presented potential toxicity in the environment. Antimony nanomaterials are widely used and can be dangerous. Therefore, the use and disposal of antimony oxide nanoparticles should be carefully monitored.
Author(s)
곽상은
Issued Date
2022
Awarded Date
2022. 2
Type
Dissertation
URI
https://dcoll.jejunu.ac.kr/common/orgView/000000010473
Alternative Author(s)
Kwak, Sang Eun
Affiliation
제주대학교 대학원
Department
대학원 생물학과
Advisor
송우람
Table Of Contents
ABSTRACT 1
LIST OF TABLES 3
LIST OF FIGURES 5
Ⅰ. 서 론 6
Ⅱ. 재료 및 방법 10
1. 삼산화 안티몬 나노 물질의 식물 독성 10
1.1 식물 선정 10
1.2 나노 물질의 처리. 10
1.3 발아율과 유근 생장 11
1.4 식물 생장 12
1.5 식물 및 토양 분석. 13
2. 안티몬 산화물의 세포 독성. 14
2.1 세포 배양 14
2.2 세포 독성 14
Ⅲ. 결과 및 고찰 16
1. 삼산화 안티몬 나노 물질의 식물 독성 16
1.1 나노 물질 처리에 따른 발아율 및 유근 생장 결과 16
1.2 나노 물질 처리에 따른 상추와 유채의 유식물 생장 결과 21
1.3 나노 물질 처리에 따른 상추와 유채의 성채 식물 생장 결과 27
1.4 식물 및 토양 분석 결과 . 33
2. 삼산화 안티몬 나노 물질의 세포 독성 . 39
2.1 RAW 264.7 세포에서의 삼산화 안티몬 나노 물질의 독성 결과 39
Ⅳ. 요 약 42
Ⅴ. References 44
Degree
Master
Publisher
제주대학교 대학원
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General Graduate School > Biology
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