Phenolic Constituents of Pentarhizidium orientale Rhizomes and Forsythia viridissima Roots and Their Antiviral Activities

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 약학대학 약학과, 2018. 2. 성상현.개면마 (Pentarhizidium orientale (Hook.) Hayata) (syn. Matteuccia orientalis) 는 야산고비과 (onocleaceae) 에 속하는 다년생 양치식물로 중국, 일본, 우리나라와 같은 동아시아에 분포하고 있으며, 우리나라에서는 민간에서 이뇨 및 구충작용에 사용해온 것으로 전해진다. 이 식물에서 기존에 분리보고된 화학성분들로는 flavonoid 계열, isocoumarin 계열, phthalide 계열, stilbene 계열 등이 보고가 되었다. 개면마 뿌리줄기의 총 MeOH 추출물을 물에 현탁한 후, 극성에 따라 CH2Cl2, n-BuOH, 물층으로 분획하였으며, 다양한 크로마토그래피 기법을 활용하여 분리를 진행하였다. 그 결과, flavonoid 계열 27종, chromone 계열 1종, stilbene 계열 4종을 포함하여 총 32종의 화합물들을 분리하고 이화학적 및 분광학적 분석을 통해 각각의 기존문헌들과 참고하여 구조동정을 수행하였다. 분리한 화합물들 중에서 13종의 flavonoid 배당체 (1-13)와 2종의 stilbene (31-32) 은 신규 화합물임을 확인하였고, 분리한 flavonoid 들은 naringenin (27)을 제외하고 모두 C-methylation 이 되어있는 특징을 나타내었다. 또한, 화합물 1-8, 14-16 번은 특이적인 3-hydroxy-3-methylglutaric acid (HMG) 잔기를 포함하는 flavonoid 배당체임을 확인하였다, 분리한 화합물들에 대하여 H1N1 인플루엔자 바이러스에 대한 항바이러스활성을 평가하였을 때, stilbene 계열보다 flavonoid 계열에서 활성을 보였으며, flavonoid 배당체보다 flavonoid aglycone (21-23, 25, 26) 에서 더 좋은 활성을 확인하였다. 의성개나리(Forsythia viridissima Ldl.)는 물푸레나무과 (oleaceae) 에 속하는 식물로 개나리속 식물들은 대부분 동아시아에 11종이 자생하고 있고, 우리나라에는 개나리속 식물 8종이 자생하는 것으로 보고되어있다. 잘 알려진 약재인 ′연교(連翹)′ 는 의성개나리와 당개나리의 열매를 일컬으며, 대표적인 물질로는 arctigenin 과 forsythiaside A 가 있다. 의성개나리에서 보고된 주된 화학성분으로는 lignan 계열, phenylethanoid 계열 배당체, triterpenoid 계열, flavonoid 계열, iridoid 계열 등이 보고되었다. 항염증, HepG2 세포를 이용한 지질 대사, 항산화 등의 활성연구가 보고되어있으며, 대부분의 분리 및 활성에 대한 연구는 열매에 대한 것들이 대부분을 차지한다. 의성개나리 뿌리의 총 MeOH 추출물을 물에 현탁한 후, 극성에 따라 n-hexane, CH2Cl2, n-BuOH, 물층으로 분획하였다. 각종 크로마토그래피법을 사용하여 분획물에서 총 16종의 lignan 화합물을 분리하였으며, 그중에서 6종의 dilignan (1-6)과 1종의 lignan 배당체 (16)는 신규화합물로 확인하였다. 분리한 화합물들을 CVB3 및 HRV1B 장내바이러스에 대하여 항바이러스 활성을 평가하였을 때, 화합물 12, 15, 16 은 CVB3 바이러스에 효과를 나타내었으며, 화합물 2는 HRV1B 바이러스에 대하여 항바이러스 효과를 확인하였다.Part 1. 개면마 뿌리줄기에서 분리한 C-methylated flavonoids 와 stilbenes 의 항바이러스활성 1 제 1장 서 론 1 1.1. 연구의 배경 1 1.2. 연구의 목적 10 제 2 장 실험 재료와 방법 12 2.1. 재료 12 2.2 실험 방법 15 제 3장 연구의 결과와 고찰 55 3.1. 개면마에서 분리한 화합물의 구조 설명 55 3.2. 개면마에서 분리한 화합물들의 활성평가 151 제 4장 결 론 153 Part 2. 의성개나리 뿌리에서 분리한 dilignans 의 항바이러스활성 154 제 1장 서 론 155 1.1 연구의 배경 155 1.2. 연구의 목적 165 제 2장 실험 재료와 방법 169 2.1. 재료 169 2.2. 실험 방법 169 제 3장 연구의 결과와 고찰 196 3.1. 의성개나리에서 분리한 화합물의 구조 설명 196 3.2. 의성개나리에서 분리한 화합물들의 활성 평가 278 제 4장 결 론 280 Part 3. 참고 문헌 281 Supplementary information 292Docto

Neuroprotective flavonoids of Pyrrosia petiolosa

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 약학과, 2012. 2. 성상현.천연물로부터 퇴행성 뇌신경계 질환 치료제로 개발될 수 있는 후보물질을 도출하기 위하여 마우스의 hippocampus 로부터 유래한 HT22 세포주에 글루타메이트로 독성을 유발시킨 후 이를 검색계로 이용하여 뇌신경세포 보호활성을 검색하던 중 애기석위의 메탄올 추출물이 유의성 있는 활성을 나타냄을 확인할 수 있었다. 애기석위 (Pyrrosia petiolosa (H.Christ et Baroni) Ching.)는 고란초과 (polypodiaceae)에 속하는 상록다년초로서 flavonoid, flavonoid glycoside, tannin, hopene, xanthonoid, saponin 등이 보고 되었고, 민간에서 애기석위는 이뇨작용이 있어 방광 및 요로결석, 급성신염의 수종, 진해, 거담에 사용 되어왔고 항세균 활성이 보고되어 있다. 그러나 뇌신경세포 보호 활성과 그 유효 성분은 연구가 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 애기석위로부터 뇌신경세포 보호 활성을 갖는 물질을 활성 지향적인 방법으로 분리하고 그 화학구조를 밝히고자 하였다. 애기석위의 총 메탄올 추출물을 물에 현탁한 다음 용매의 극성에 따라 n-Hexane, CHCl3, EtOAc, n-BuOH 분획물로 나누었고, 이 중에서 뇌신경세포 보호 활성을 나타내는 n-BuOH분획을 대상으로 활성지향적 분리법으로 총 10 종의 화합물을 분리하였다. 분리한 화합물들은 각종 이화학적 성상 및 분광학적 분석을 통하여 그 구조를 각각 kaempferol 4'-O-[6'''-O-(3''-hydroxycinnamoyl)-β-D-glucopyranosyl-(2→1)-β-D-glucopyranoside] (1), kaempferol 3-O-α-rhamnopyranosyl-7-O-α-arabinofuranoside (2), kaempferol 3-O-β-gluopyranosyl-7-O-apiofuranoside (3), astragallin (4), kaem pferol 3,7-O-β-D-diglucopyranoside (5), huazhongilexone 7-O-β-D-glucopyranuronic acid (6), huazhongilexone 7-O-(methyl-β-D-glucopyranuronic acid) (7), naringenin 7-O-(methyl-β-D-glucopyranuronic acid) (8), gossypetin 7-O-β-D-glucopyranoside (9), chlorogenic acid (10) 으로 동정하였다. 화합물 1, 2, 3, 4, 9는 flavonol 계열, 화합물 6~8 은 flavanone 계열, 화합물 10은 phenolic 계열 물질이다. 화합물 1~3 과 6은 천연에서, 화합물 7 과 8 은 이 식물에서 처음으로 분리, 보고되는 물질이다. 분리한 10개의 화합물에 대하여 글루타메이트로 독성을 유발시킨 HT22 세포주에서 뇌신경 보호 활성을 검색한 결과, 화합물 7 과 8 에서 유의성 있는 뇌신경세포 보호 활성을 나타내었다.The study was conducted to investigate neuroprotective constituents from Pyrrosia petiolesa (Polypodiaceae), which exhibited the significant neuroprotective activities against glutamate induced-oxidative stress in HT22 hippocampal cells. A methanolic extract was suspended in water and then subsequently fractionated with n-Hexane, CHCl3, EtOAc, n-BuOH. The n-BuOH fraction of Pyrrosia petiolosa significantly attenuated glutamate-induced oxidative stress in HT22 hippocampal cells. Thus, ten compounds were isolated from the n-BuOH fraction using bioactivity-guided fractionation and various chromatographic techniques. This study reports 6 flavonol glycosides, three flavanone glycosides, one phenolic compound. The compounds were identified as kaempferol 4'-O-[6'''-O-(3''-hydroxy cinnamoyl)-β-D-glucopyranosyl-(2→1)-β-D-glucopyranoside] (1), kaempfe-rol 3-O-α-rhamnopyranosyl-7-O-α-arabinofuranoside (2), kaempferol 3-O-β-gluopyranosyl-7-O-apiofuranoside (3), astragalin (4), kaempferol 3,7-O-β-D-diglucopyranoside (5), huazhongilexone 7-O-β-D-glucopyranuronic acid (6), huazhongilexone 7-O-(methyl-β-D-glucopyranuronic acid) (7), naringenin 7-O-(methyl-β-D-glucopyranuronic acid) (8), gossypetin 7-O-β-D-glucopyr-anoside (9), chlorogenic acid (10). Among them, compounds 7 and 8 are reported for the first time from Pyrrosia petiolosa. And, compounds 1, 2, 3 and 6 are reported for the first time in nature. Ten compounds from P. petiolosa were experimented for their neuroprotective activity on HT22 hippocampal cell line. Among these compounds, 7 and 8 showed moderate neuroprotective activities glutamate induced-oxidative injury in HT22 cells line.Maste

Development of a 50 mN class liquid micro thruster and performance improvement for nanosatellites applications

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 항공우주공학과, 2016.2 ,[viii, 100 p. :]나노 인공위성에 기동성을 부여하는 일은 다양한 임무 수행을 위한 나노 인공위성의 운용을 위해 반드시 해결되어야 할 요건이다. 기동성 부여에 필수적인 미소 추력 발생 시스템의 개발이 고체 연료 추진방식을 활용하여 진행되는 경우 시스템 구성이 간단한 장점이 있다. 그러나 재점화와 지속적인 추력 발생이 곤란하여 나노 인공위성의 지속적인 기동을 위해 적용되기에는 개선되어야 할 점이 많았다. 본 연구에서는 기존 연구의 일회성 추력발생 문제점을 해결하기 위한 방법으로 액체 연료를 이용한 단일추진제 마이크로 추력기 시스템의 활용과 성능 개선방안을 제시하였다. 단일추진제 추력 방식은 시스템 간편성과 추력 조절, 재점화의 장점이 있어 나노 인공위성에 적용될 마이크로 규모의 추력기의 추진방식으로 적합하나, 낮은 비추력 성능은 개선 할 여지가 있다. 본 연구에서는 성능 개선을 위한 방안으로 두가지 방법을 제안하였다. 첫번째는 마이크로 단일추진제 추력기의 비추력 향상을 위해 추진제로써 블렌딩 연료를 사용하는 것이다. 첫번째 연구에서는 90wt% 과산화수소가 마이크로 단일추진제 추력기의 연료로 사용되었으며 또한 미량의 에탄올이 예혼합된 과산화수소가 사용되어 추력 성능 특성이 비교되었다. 성능 비교 실험을 위해 먼저 감광유리 MEMS 공정이 활용되었다. 감광유리 습식식각을 통한 제작 공정으로 총 5층의 감광유리 웨이퍼에 추력기 구성 요소를 제작하였다. 마이크로 추력기 형상은 감광유리 적층 방향에 수직한 방향으로 형상의 축방향이 놓이는 평판형 적층 방식이 사용되었다. 총 4층의 감광유리 웨이퍼는 열접합 되었으며, 추진제 분해를 위한 $Pt/Al_2O_3$ 촉매가 제작되어 열접합 된 마이크로 추력기의 반응기에 설치되었으며, 촉매유실 방지 메쉬가 추가된 이후 1층의 감광유리는 UV 접합되어 열접합에서 발생하는 고온의 환경에 촉매가 노출되어 산화되는 것을 방지하며 마이크로 추력기 통합과정이 완료되었다. 제작된 마이크로 액체 추력기의 실험을 위해 90wt% 순수 과산화수소와 30:1로 미량의 에탄올이 예혼합된 과산화수소가 연료로 사용되었다. 실험결과 반응기에서의 과산화수소의 촉매 분해에 의해 나타난 고온의 산소가 예혼합된 에탄올을 점화시켜 추가적인 점화 장치 없이 화염이 관찰되었다. 실험 결과는 블렌딩 연료를 사용하는 경우 같은 유량의 순수 연료에 비해 추력 발생량이 증가하여 비추력 성능이 개선되는 효과를 보여주었으며 또한 추력 안정성의 변화가 발생하였다. 블렌딩 연료를 사용하는 경우 실제 추력 불안정성은 증가하여 악화되었으나 평균 추력의 안정성은 더욱 안정하여 개선되는 효과를 나타내었다. 두번째 연구에서는 마이크로 추력기의 과도한 열손실을 억제하기 위해 사용이 제안되는 단열성 재료의 취성 특성을 극복하고 열 파단을 줄이기 위한 방안으로 재생냉각 마이크로 유로의 사용을 제안하여 재료의 급격한 온도변화와 과도한 온도 상승 억제를 목표로 하였다. 재생냉각 유로가 적용된 마이크로 추력기 제작이 진행되었고 냉각효과의 실효성을 판단하였다. 재생냉각 마이크로 추력기는 총 9층의 감광유리로 설계되어 제작되었다. 재생냉각 유로는 감광유리 반응기의 양쪽 면에 설치되어 반응기 전체 면적을 냉각 할 수 있도록 넓게 설계되었으며, 추진제가 반응기로 공급되기 전 반응기 주위 열에너지를 흡수할 수 있도록 설계되었다. 통합을 위해서는 9층의 감광유리의 상단 3층과 하단 6층이 각각 열접합 된 후, 하단의 반응기에 센서 탐침, 촉매, 촉매유실방지 메쉬가 설치된 후 UV 접합으로 통합되었다. 반응기에 설치된 센서 탐침은 재생냉각 유로 추가에 따른 성능 변화를 살펴보기 위해 추가되었으며 외부에서 반응기 내부로 연결될 수 있도록 설치되어, 실험시 반응기의 온도와 압력을 측정하는데 사용되었다. 실험 결과는 재생냉각 마이크로 추력기의 펄스 작동 시점에서는 상승하는 반응기 온도와 압력과 달리 하강하는 표면 온도를 보여주었고, 펄스 작동 종점에서는 다시 상승하는 표면온도를 보여주어, 재생냉각 유로의 성공적인 냉각 효과를 확인시켰다. 재생냉각이 없는 마이크로 추력기 실험 결과와 비교한 경우 마이크로 재생냉각 유로의 과도한 냉각 효과로 인해, 재생냉각 마이크로 추력기의 반응기 온도와 압력이 낮고 특성속도 효율과 온도 효율 또한 감소된 경향을 나타내어 냉각 효과와 추력 성능간의 타협의 필요성을 보여주었으며, 제작 가능 한계에서 자유로운 추가적인 유로 설계 연구의 필요성을 보여주었다. 이러한 실험결과는 재생냉각 유로의 제안과 제작, 그리고 성공적인 냉각효과를 보여주어, 과도한 열손실이 발생하여 성능저하가 문제가 되는 마이크로 추력기에서 열파단에 약한 다양한 단열성 재료의 사용을 허용할 수 있게 하는 방안으로 마이크로 추력기의 과도한 열손실을 억제하고 성능을 개선시키는데 사용 될 수 있을 것으로 기대된다.한국과학기술원 :항공우주공학과