1. 실험 제목- 백지로부터 coumarin 성분의 분리2. 실험 목적- 식물 재료의 추출 원리와 방법을 이해한다.- 식물 재료의 총 추출물을 용매극성에 따라 분획하는 원리와 방법을 이해한다.- Column chromatography의 원리와 방법을 익히고, 이를 이용해 천연물로부터 단일 성분을 분리하는 방법을 익힌다.- Coumarin의 NMR spectrum의 특징을 이해한다.3. 실험 재료 및 기구1) 추출- 저울, 백지 300g/컬럼, 믹서기, MeOH 2L, 3L-삼각플라스크, sonicator, 여과기, 거름종이, 감압여과용 funnel, aspirator, 감압농축기, 감압농축용 플라스크2) 분획 & Loading 용 시료준비- ethyl acetate(EA), 2L-separatory funnel, evaporator(감압농축기), 증류수, silica gel(200mesh~), evaporator(감압농축기)3) Open column chromatography- 유리 column, 탈지면 소량, 삼각플라스크(250ml) 20개, 4L-빈 유리병, 유리막대기 Hexane(H), Ethyl acetate(EA), breaker(1L), mass cylinder, 4ml 유리 vial4) NMR을 이용한 구조 분석- NMR tube, NMR용 용매, TLC plate, UV lamp, TLC chamber, 결정여과기, 질소가스, 파스퇴르 피펫, 사진에 NMR기기 사용 신청4. 실험 과정1) 추출① 3L 삼각플라스크에 믹서로 간 백지 300g을 넣고, 100% MeOH 2L를 부은 후 1시간 동안 초음파 추출한 후 30분 뒤다시 1시간 동안 초음파 추출한다.② Over night 시킨 후 다시 1시간 동안 초음파 추출한다.③ 감압 funnel을 사용하여 여과한 후 여과액을 농축 플라스크(빈 무게 측정)에 옮겨 담아 감압농축한 후 무게를 측정한다.2) Ethyl acetate로 분획하기① 백지추출물을 증류수에 현탁하고 분별깔때기에 옮긴다.② EtOAc를 가하고 흔들어 준 후 기포를 빼고 위의 입구를 반쯤 열고 30분 정도 둔다.③ EtOAc층과 물층이 분리되면 2회 반복하여 EtOAc층을 받는다.④ 감압농축한 후 무게를 측정한다.⑤ EtOAc 소량을 가하여 녹인 후 3~5배의 실리카겔을 넣은 후 감압건조하여 실리카겔에 흡착시킨다.※ 감압농축 시 insert부위에 탈지면을 끼워 실리카겔이 evaporator 내부로 들어가지 않도록 한다.※ TLC를 이용해서 백지의 EtOAc분획물 분리조건 찾기3) Column 세우기① Open column에 솜과 용출용매를 소량 넣어 용출구입구를 솜으로 막아 기포를 제거한다.② Loading할 시료양의 20~100배 되는 양(180g)의 silica gel을 준비한다.③ 용출을 시작할 용매(H:E=20:1)에 현탁한다.④ silica gel 현탁액을 column에 붓고 용출용매를 충분히 부어준 후 밤새 안정화하고, 컬럼의 옆면을 고르게 두르려 packing이 잘 되게 한다.4) 시료의 loading 및 용출① 실리카겔에 흡착된 시료를 유발과 유봉을 이용하여 곱게 갈아준다.② A4 용지에 옮겨 담고, A4 용지를 컬럼 윗부분의 안쪽에 두른 후 시료를 컬럼에 붓는다.③ 윗 경계면을 평평하게 해 준 뒤, seasand를 부어준다.④ 용출용매(H:E=20:1)를 부어주고 500ml, 250ml 삼각 플라스크를 이용해서 용출액을 받는다.※ 각 용출액을 감압농축한 후 15ml 시험관에 옮겨 담고 TLC를 실시하여 물질의 분리정도를 평가한다. 같은 패턴을 보이는 분획들을 한 데 모으고 spot이 하나인 분획물을 완전히 감압건조한다.※ 결정이 생성되면 이를 결정여과기로 거른 후 용매를 완전히 건조시킨 후 1H-NMR spectrum을 측정한다.5. 실험 결과 및 고찰- coumarin은 365nm 자외선을 조사했을 때 청색~청자색 또는 황백색의 형광을 나타낸다. 청색의 spot이 관찰되는 15번 25-26번 분획에 백지의 coumarin계 성분이 함유되어 있다고 유추할 수 있다.- Figure 3의 data에서 imperatorin은 Rf0.4부근에서 isoimperatorin은 Rf 0.7부근에서 관찰되므로 Figure 2와 Figure 3의 더 위쪽에서 형광이 관찰되는 15번 분획물에 isoimperatorin성분이 포함되어 있다고 생각했다.- 15번 분획물을 감압건조를 하여 생성된 결정을 결정여과기로 거른 후 NMR tube에 담아 1H-NMR spectrum을 측정한다.- Chloroform-d를 용매로 사용해 NMR을 측정한 결과 교안의 NMR data와 유사한 chemical shift가 관찰되므로 측정 분획물에 백지의 furanocoumarin계 성분인 isoimperatorin이 포함되어 있음을 확인할 수 있다.6. References1) 생약학교수협의회. 생약학∙천연물화학실습서(신일북스). P146-1472) 생약학교재 편찬위원회. 생약학(동명사). P148-1503) 식품의약품안전평가원 생약연구과 자체연구개발과제 보고서(과제번호: 12171한약국415)
1. 실험 제목- Brine Shrimp assay2. 실험 목적- 임의의 생약 추출물(꽈리 지하부, 갈퀴나물 전초 등)을 농도별로 brine shrimp(Artemia salina)에 처리하여 LD50값을 구함으로써 생약 추출물의 세포독성(cytotoxicity) 유무를 판단한다.3. 실험 방법1) Brine shrimp 부화① 유리용기에 인공 해수를 담고, brine shrimp egg를 적당량(1spatula) 넣어 준다.② 온도 25℃, 형광등 아래에서 24~48시간 방치하여 부화시킨다.2) 시료의 제조① 10% DMSO를 사용하여 추출물시료를 녹인다. (시작농도: 20mg/ml)② Two-fold serial dilution으로 시료의 최종농도가 500, 100, 50 μg/ml가 되게 희석한다.※ DMSO의 최종 농도는 1%이하가 되도록 한다. (DMSO의 독성을 배제하기 위함.)3) Shrimp 분주와 sample 처리- Pasteur pipette을 사용하여 5ml vial에 해수 4ml + shrimp 10마리 + sample 0.2ml 담는다. (최종 눈금 미리 표시.)※ Shrimp 10마리를 담을 때 부화되지 않은 egg는 담지 않는다. (Egg가 부화하여 실험결과에 영향을 줄 수 있다.)4) 24시간 후에 살아있는 brine shrimp nauplii의 마리 수를 세고, 각 sample마다 linear regression method로 LD50을 계산한다.※ LD50가 1000μg/ml 이하가 되어야 유효하다.4. 실험 결과 및 고찰꽈리 추출물 농도(μg/ml)Brine shrimp 생존수(24h)0 (control)850710065005갈퀴나물 추출물 농도(μg/ml)Brine shrimp 생존수 (24h)0 (control)650810085006생약부위Brine shirimp lethality (LC50, μg/ml, 24h)꽈리지하부674.04갈퀴나물전초976.56Table 1. 꽈리 추출물과 갈퀴나물 추출물의 brine shrimp lethality- Brine shrimp assay는 저렴한 가격으로 신속하고 간단하게 생약의 세포 독성을 검색함으로써 생약 추출물의 항종양작용 가능성을 판단할 수 있는 실험 방법이다.- 반수 치사량(Lethal Dose 50, LD50) 또는 반수 치사농도(LC50)은 피실험동물에 실험대상물질을 투여할 때 피실험동물의 절반이 죽게 되는 양을 말한다. 이 양을 측정하여 실험물질의 세포독성 유무를 판단할 수 있다.- 24시간 후 negative control vial의 생존 shrimp수가 8이었으므로 2마리는 자연사 했다고 판단하고 초기 shrimp수를 8로 설정하였다. 꽈리 지하부 추출물을 첨가한 실험 결과 데이터를 linear regression법을 이용하여 구한 LD50값은 674.04μg/ml이다.- 실험2(갈퀴나물 전초 추출물 첨가)의 control vial은 오류로 인해 shrimp의 생존수가 부정확하게 나왔다. 그래서 실험1의 control vial의 생존수를 사용하여 linear regression법으로 LD50구하였다. 갈퀴나물 전초 추출물 첨가 실험의 LD50값은 976.56μg/ml이다.- 꽈리와 갈퀴나물의 LD50 각각 674.04μg/ml와 976.56μg/ml로 1000μg/ml 이하의 값이므로 세포독성이 있다고 판단할 수 있으며 항종양효과의 가능성을 생각해 볼 수 있다.- 꽈리 지하부 추출물의 LD50값이 더 작으므로 갈퀴나물 전초 추출물보다 더 강한 세포독성을 나타낸다.5. Refrences1) 생약학교수협의회. 생약학∙천연물화학 실습서(신일북스). p214-2152) https://ko.wikipedia.org/wiki/반수_치사량