Antimicrobial Control Jungho Kim Department of BioEnvironmental Science
미생물 제어 Antimicrobial Control Jungho Kim Department of Bio-Environmental Science College of Life Science & Natural Resources Sunchon National University http: //bioenv. sunchon. ac. kr
미생물 제어 (Antimicrobial Control) v 미생물 제어의 필요성 § 감염성 질병 § 부패 v 정균 (-static) 살균 (-cidal) 멸균 (sterilization) : 세균의 내생포자 사멸 v in vitro control in vivo control http: //bioenv. sunchon. ac. kr
미생물 제어 방법 v 물리적 제어 (Physical control) • 열처리 (Heat treatment) • 방사선 (Radiation) • 건조 (Drying) • 여과 (Filtration) • 냉장, 냉동 (Freezing, Refrigeration) v 화학적 제어(Chemical control) • 소독 (disinfection) • 방부 (antisepsis) v 항생물질 (Antibiotics) http: //bioenv. sunchon. ac. kr
v 저온살균 (pasteurization) § 대부분의 병원균(영양세포), 비내열성 부패균, 변패균 사멸 세균의 내생포자 등은 생존 § 저온처리법 (LTLT, holding method) : 63℃, 30 min 순간살균법 (HTST, flash method) : 72℃, 15~30 sec 고온순간살균법 (UHT, ultra-high temperature method) : 120~150 ℃, 0. 5 ~ 4 sec * 멸균우유 : 80~85 °C, 5~6 min + 140~145 °C, 2 sec http: //bioenv. sunchon. ac. kr
v v 고온고압멸균 (Moist heat sterilization) § 세균의 내생포자 포함 모든 생물체 사멸 § 고온고압멸균기 (Autoclave) 사용 § 121℃ (15 psi), 15 min 이상 * psi : pound per square inch (lb/in 2) 건열멸균 (Dry heat sterilization) § § 160~180℃, 2 hr 이상 세포 구성성분의 산화 http: //bioenv. sunchon. ac. kr
v 이온화 방사선 (Ionizing radiation) § 피폭 분자의 이온화 자유라디칼 생성(free radical) : 생체 성분의 화학적 변화 § § v X-ray, gamma ray, electron beam γ-ray (60 Co, 137 Cs) : 의료∙실험용품, 의약품, 이식용 조직 Deinococcus radiodurans Microwave § 주로 가열 효과 http: //bioenv. sunchon. ac. kr
여과 제균 (Filtration) v 여과 (Filtration) § 열에 약한 용액의 멸균 § 심층 여과기 (Depth filter) 막(절대) 여과기 (Membrane filter, absolute filter) 세균 : 0. 2 ~ 0. 5 ㎛ 바이러스 : * HEPA (High Efficiency Particulate Air) filter http: //bioenv. sunchon. ac. kr
건조 (Drying, Desiccation) v 건조 (Drying, Desiccation) § 수분활성도 (water activity, aw) 저하 • 미생물의 증식 억제 (사멸 x) • 건조 삼투현상 : Na. Cl, Sugar § 동결건조(freeze-drying, lyophilization) http: //bioenv. sunchon. ac. kr
Sir Joseph Lister British surgeon (1827 – 1912) Pioneer of antiseptic surgery Phenol (carbolic acid) * Listerine http: //bioenv. sunchon. ac. kr
화학적 제어 v 화학적 살균제 (antimicrobial chemicals) § 미생물을 사멸시키거나 미생물의 증식을 저해하는 화학 약품 § 살균제 (Cidal agent) Bacteriocidal, Fungicidal, Viricidal agents 정균제 (Static agent) Bacteriostatic, Fungistatic, Viristatic agents § 생체 사용 : 선택적 독성(Selective toxicity) 필요 v 소독 (disinfection) 무생물, 소독제 (disinfectant) 피부소독 (antisepsis) 생체 표면, 피부소독제 (antiseptic agent) (방부제? ) http: //bioenv. sunchon. ac. kr
v Alcohol (-OH) § Ethyl alcohol, Isopropyl alcohol (70%) § 단백질 변성, 세포막 지질 용해 § 세균, 진균, 바이러스에 유효 포자에는 효과 없음 § 단점 : 낮은 침투력, 증발 v 과산화수소 (Hydrogen peroxide) § 불안정 : Benzoic acid와 함께 사용 (6%) § Catalase § Benzoyl peroxide http: //bioenv. sunchon. ac. kr
§ 요오드 화합물 (Iodine compounds) • 요오드 (Iodine, I 2) 물과 반응하여 차아요오드산 (HIO) 생성 : 산화력 방향족 아미노산의 요오드화 (불활성화) 불용성 : alcohol/KI 혼합용액으로 사용 • 요오드 팅크 (Iodine tincture, Tincture of Iodine) I 2 + KI(Na. I) + 70% Ethanol Iodophor (Povidone-iodine) 요오드-계멸활성제(povidone) 복합체 BetadineⓇ, WokadineⓇ, WescodyneⓇ http: //bioenv. sunchon. ac. kr
v 중금속 (Heavy metals) § 은 (Ag) • 질산은 (silver nitrate, Ag. NO 3) § 수은 (Hg) • Organic mercury compounds • MercurochromeⓇ, MerbrominⓇ, MerthilateⓇ § 구리 (Cu) • • 황산구리 (copper sulfate, Cu. SO 4) 보르도액 (Bordeaux mixture) : 황산구리 + 석회 http: //bioenv. sunchon. ac. kr
Dreams of a ‘Magic Bullet’ Paul Ehrlich (1854 -1915) Arsenic compound 606 (Salvarsan, arsphenamine) 매독 치료에 효과적 비소 화합물 1908 Nobel Prize (with Metchnikoff) http: //bioenv. sunchon. ac. kr
Prontosil v Protonsil : sulfonamide drug § 최초의 sulfonamide계 항생물질 § Gerhard Domagk (1895 – 1964) 합성 : Bayer Laboratories 1932, 쥐에서 항균효과 (Gram positives) 1935, 사람에서 효과 입증 1939, Nobel Prize in Physiology or Medicine v Sulfa drugs § Sulfanilamide, Sulfonamide § 엽산의 구성분인 PABA (p-aminobenzoic acid) 유사물 핵산 합성의 전구체인 엽산(folic acid)의 합성을 저해 § 항세균 효과, 인체에 무해 http: //bioenv. sunchon. ac. kr
Penicillin : A Fortunate Accident (1928) Sir Alexander Fleming (1881~1955) 1945, Nobel Prize http: //bioenv. sunchon. ac. kr
1943, 페니실린의 정제 및 대량 생산 성공 Howard Florey, Ernst Chain, (Norman Heatley) http: //bioenv. sunchon. ac. kr
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Father of Antibiotics Selman A. Waksman (1888 -1973) § 1943, Streptomycin (방선균에서 발견한 최초의 항생물질) § 항생물질 (Antibiotics) 명명 § Nobel Prize (1952) § Waksman Institute of Microbiology, Rutgers Univ. http: //bioenv. sunchon. ac. kr
항생물질 (Antibiotics) v 항생물질 (Antibiotics) § 미생물이 생산하여 미생물을 사멸시키거나 증식을 억제 § 대부분 방선균에 의해 생산 (곰팡이, 세균) § 천연 항생물질 반합성 항생물질 (semisynthetic antibiotics) Penicillin ⇒ methicillin, oxacillin, ampicillin, carbenicillin 합성 항생물질 (synthetic antibiotics) Rifampin, … http: //bioenv. sunchon. ac. kr
v 항생물질의 종류 (구조) § β-lactams : penicillins, cephalosporin § Aminoglycosides : streptomycin, gentamicin § Tetracyclines § Macrolides § Polypeptides : bacitracin, polymyxin B § Quinolones § … http: //bioenv. sunchon. ac. kr
v 항생물질의 종류 (작용 기작, Mode of Action) § 세포벽 합성 저해 penicillin, cephalosporin, bacitacin, vancomycin § 단백질 합성 저해 tetracyclines, aminoglycosides, macrolides * 세균의 단백질 합성 : 70 S (30 S + 50 S) ribosome 진핵세포의 단백질 합성 : 80 S (40 S + 60 S) ribosome § 핵산 합성 저해 : rifampin, actinomycin, quinolones § 세포막 기능 방해 : polymyxins § 특정 대사경로 저해 : sulfanilamide, isoniazid http: //bioenv. sunchon. ac. kr
§ 항바이러스성 바이러스 : 증식에 인체의 대사기능 이용 amantadine, acyclovir AZT (zidovudine or azidothymidine) thymidine 유사물질 (dideoxy derivative) HIV (retrovirus) 증식 저해 : 역전사 저해 인체 독성 PI (Protease Inhibitors) HIV (bind to active site of HIV protease) Interferons § 항종양성 http: //bioenv. sunchon. ac. kr
v 항생물질의 종류 (적용 범위) § Narrow-spectrum antibiotics § Broad-spectrum antibiotics (광역 항균범위 항생물질) Chloramphenicol : Gram(+), rickettsiae, chlamydiae, mold Tetracyclines : http: //bioenv. sunchon. ac. kr
v 박테리오신 (Bacteriocin) http: //bioenv. sunchon. ac. kr
다중 약제 내성균 v 다중 약제 내성균 (Multiple Drug Resistant Bacteria) Superbug v Common Multi. Drug-Resistant Organisms (MDROs) VRE : Vancomycin Resistant Enterococci MRSA : Methicillin Resistant Staphylococcus aureus VRSA : Vancomycin Resistant Staphylococcus aureus v 해결책은? http: //bioenv. sunchon. ac. kr
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