STEAM R&E 연구결과보고서

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STEAM R&E 연구결과보고서

(동의보감에서 말하는 복숭아 씨를 이용한 혈전제거는 진실일까?)

2015. 11. 16.

창원과학고등학교

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< 연구결과 요약 >

과 제 명 동의보감에서 말하는 복숭아 씨를 이용한 혈전제거는 진실일까?

연구목표

1. 복숭아 씨 추출물이 혈전 형성을 미리 방지하는 것인지, 단순히 혈전 용해만을 하는지 확인해 보고자 한다.

2. 복숭아 씨 추출물의 온도, 용매의 종류, 복숭아 씨 분말 입자 하나 의 크기에 따라 용해의 정도를 확인해보고자 한다.

3. 복숭아씨의 어떤 성분이 혈전을 용해시켜주는지를 알아보고자 한 다.

연구방법

1. 메탄올을 이용하여 복숭아씨에서 성분을 추출한다.

식물 성분 추출에 널리 쓰이는 메탄올을 용매로 하여 복숭아씨 추출물을 얻는다. 복숭아씨를 메탄올에 3일정도 침전 시켜준 뒤 회전감압농축기를 사용하며 추출을 진행하고 온도는 50도롤 유지시킨다.

2. 혈전 용해에 더 큰 영향을 끼치는지 아니면 혈액 응고방지에 더 큰 영향을 끼치는지 알아보고자 한다.

혈액을 6mL씩 유리관에 넣고 하나는 응고시킨뒤 복숭아씨 추출물을 넣고 하나는 혈액을 넣고 바로 복숭아씨 추출물을 넣는다. 둘의 시간을 스탑워 치를 사용하여 관측하여 어느 것의 영향이 더 큰지 알아본다.

3. 혈액응고방지제와 효능 비교

혈액응고방지제라고 알려진 약품들과 어느 것이 많은 시간동안 혈액응고 방지에 큰 영향을 주는지 알아보고 복숭아씨 추출물의 효과도 이와 비교하 여 알아본다.

연구성과

회전감압 농축기를 사용하여 추출물을 얻는데 성공하였고 이를 가지고 실험 2를 진행하였는데 복숭아씨 추출물이 혈액 응고 방지에 더 큰 영향을 준다는 것을 알게 되었다. 따라서 이에 맞는 혈액 응고 방지제와 비교하는 실험을 진행하였다. 주변에서 구할 수 있는 약품들과 비교를 해 보았는데 시트르산 나트륨과 헤파린은 오랜 시간동안 혈액응고를 방지하여 주었지 만 Natokinase, Lumbrikinase 등 효소 작용으로 혈액응고를 방지하는 물품 들과 복숭아씨 추출물의 결과가 비슷하였다. 따라서 우리는 효소작용을 통한 항산화 효과를 가지고 혈액응고를 방지하지 않는다는 결론을 내렸고 이를 더 구체화 시키기 위해 DPPH를 이용한 추가실험을 구상중이다.

주요어

(Key words) 복숭아씨 추출물, 혈전, 항산화

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차 례

1. 개요 ···1

□ 연구 동기 및 목적 ···1

2. 연구 수행 내용 ···2

□ 이론적 배경 및 선행 연구 ···2

□ 연구 주제의 선정 ···6

□ 연구 활동 및 과정 ···6

○ PILOT TEST ···6

○ 복숭아 씨 성분 추출 ···7

○ 혈액 응고 및 방지 실험 ···9

3. 연구 결과 및 시사점 ···12

□ 연구 결과 ···12

□ 시사점 ···16

4. 홍보 및 사후 활용 ···16

5. 참고 문헌 ···17

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표 차례

<표 1 선행 연구 (전국과학전람회) 제목 및 내용> ···2

<표 2 혈액 투여 물질 리스트> ···14

<표 3 혈액 응고 방지 시간 비교> ···14

그래프 차례

<그래프 1 혈액응고 방지시간 비교 1차 결과> ···16

그림 차례

<그림 1 동의보감> ···3

<그림 2 탕액편> ···3

<그림 3 혈전 모양> ···4

<그림 4 콜레스테롤에 의한 혈액 흐름 차단> ···4

<그림 5 혈액 응고 기작> ···5

<그림 6 복숭아 씨 껍질> ···5

<그림 7 복숭아 씨 - 도핵인> ···5

<그림 8 쥐 해부> ···6

<그림 9 쥐 혈액 추출> ···6

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<그림 10 복숭아 씨 꺼냄> ···7

<그림 11 복숭아 씨 망치로 부숨> ···7

<그림 12 복숭아 씨 잘게 부수기> ···8

<그림 13 메탄올 붓기> ···8

<그림 14 거름종이로 침지액 거르기> ···8

<그림 15 회전감압 농축기> ···8

<그림 16 거름종이로 거르기> ···9

<그림 17 복숭아 가루> ···9

<그림 18 혈전 + 복숭아 추출물> ···9

<그림 19 응고 전 혈액 + 복숭아 추출물> ···9

<그림 20 플라보놀 배당체> ···10

<그림 21 둠보키나아제> ···10

<그림 22 시트르산 나트륨> ···10

<그림 23 나토키나아제> ···10

<그림 24 시험관에 혈액과 약물 투여> ···11

<그림 25 시험관에 번호 매김> ···11

<그림 26 CaCl2 각 시험관에 첨가> ···11

<그림 27 혈액 온도 조절> ···11

<그림 28 혈액 응고 시간 측정> ···12

<그림 29 시험관을 흔들며 응고 확인> ···12

<그림 30 혈액 응고 용해 효과 관찰 및 혈액응고 방지 효과 관찰> 13

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1. 개요

□ 연구 동기 및 목적

○ 요즘 많은 사람들이 뇌졸중 등 혈전증의 종류인 병이 발병해 갑자기 기절하거나 돌연사하는 피해가 적지 않다고 한다. 혈전증은 혈관에 서 우리 몸이 항상성 유지가 잘 이루어지지 않을 때 혈소판이 섬유소 에 둘러 덩어리를 생성하고 그것이 혈관에 쌓이면서 발생하게 되는 병들을 말한다. 어떻게 보면 암이나 에이즈 같은 병들보다는 위험석 이 적어 보이고, 현재 인류는 혈전증을 치료하는 약물들이 있지만 그 종류가 많지 않다.

또 자연에서 얻기는 하나 화학약품(물질)이 대부분 들어가서 그리 친환경적이지 않고 몸에 약 성분이 남아 쌓이면 나중에 몸에 이상이 생기거나 유전자 이상이 생긴 유전물질이 유전될 수도 있다. 이를 해결 할 방법을 고안해보다가, 동의보감을 찾아보게 되었다. 그 중 복숭아씨를 한약재로 사용하여 혈액 순환에 도움이 된다는 내용을 보게 되었다. 그래서 우리는 복숭아씨가 혈전을 정말로 치료하는 효과가 있는지 직접 연구를 해보기로 하였다.

우리의 연구 목적은 다음과 같다.

1. 복숭아 씨 추출물이 혈전 형성을 미리 방지하는 것인지, 단순히 혈전 용해만을 하는지 확인해 보고자 한다.

2. 복숭아씨 추출물은 시중에서 널리 쓰이는 치료제와 비교하였을 때 어느 정도 효능을 가지는 지 알아본다.

3. 복숭아씨의 항산화효과를 비교해보고자 한다.

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2. 연구 수행 내용

□ 이론적 배경 및 선행 연구 ○ 선행 연구

출품자 제목 년도 내용 및 본 연구와의 차이점

김희원 이정하

우리의 전통식품 중에 혈전증

예방에 도움을 주는

것은 어떤 것들이 있을까?

제 52 회 (2006)

청국장과 녹차가 혈전증 예방 에 도움이 된다는 것을 착안하 여 전통음식 중 혈전증 예방에 도움이 될 만한 것과 효과가 있는 성분을 찾아내기 위한 연 구로서 복숭아씨에 대한 언급 은 물론 씨 성분의 혈전 용해 성에 관한 내용도 없었다.

허소영

구인(지렁이) 혈전분해효소

의 특성 및 활용 연구

제 52 회 (2006)

구인(지렁이)를 통해 혈전 용해 제를 만들 수 있는가를 확인 및 개발해보는 연구로서 혈전 분해 활성 측정, 활성 단백질 의 종류 확인, 단백질 흡수 확 인을 통해 혈전용해제로 개발 이 가능한가를 확인하는 연구 로서 본 연구와 혈전 용해제로 개발이 가능한가를 보는 것 빼 고는 동일한 점이 없다.

<표 1 선행 연구 (전국과학전람회) 제목 및 내용>

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○ 이론적 배경 가. 동의보감

동의보감은 조선시대 허준에 의해서 편찬되었고 이로 인해 당시 사람들에 게 큰 도움을 준 것으로 알려져 있다. 동의보감의 편집 내용을 살펴보면, 각 병증 등을 중심으로, 한 병문으로만 나누지 않고 현대 임상 의학의 분류 방법과 비슷하게 크게 5개 부문으로 나누어져 있다.

내경편, 외형편, 잡병편, 탕액편, 침구편등으로 다루었고 항목 배정 에는 가능한 환자들이 가장 많이 호소하는 병증들을 우선으로 하고, 또 병증의 증상에서는 그 원인, 진단, 처방을 손쉽게 참고할 수 있도 록 배열되어있다. 특히, 그 처방이 자세할 뿐만 아니라 출전을 소상히 밝혔고, 곳에 따라서는 민간의 속방이나 자신이 체험한 비방을 붙여 서 치료 효과를 높이게 하였다.

<그림 1 동의보감 >

<그림 2 탕액편>

나. 혈전

혈전이란 혈관 속에서 피가 굳어진 덩어리를 말하며, 혈관 속이나 심 장 속에서 혈액 성분이 국소적으로 응고해서 생기는 응어리. 혈소판 (血小板), 피브린, 적혈구 및 백혈구로 이루어진다. 혈전으로 인해 생

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기는 질환은 혈전증이라 한다. 혈전색전증이라고도 하는데, 특히 혈전 에 의해 혈관이 막힌 질환을 일컫는다. 혈전이 생기면 그 부분의 혈 관을 좁히거나 또는 막아 혈류(血流)를 가로막거나 아주 멈추게 하거 나 한다. 우리 몸은 여러 가지 혈전형성인자와 조절인자가 균형을 이 루고 있어서, 정상인에서는 과도한 혈전이 만들어지지 않는다. 그러나 혈전형성억제에 관여하는 인자들의 균형이 깨지게 되면 혈전이 형성 될 수 있다.

<그림 3 혈전 모양>

<그림 4 콜레스테롤에 의한 혈액 흐름 차단>

다. 혈액 응고

혈류의 정지 또는 출혈에 의해 혈액은 유동성을 잃고 굳어져 혈액 속에서는 혈전을 만들고, 혈관 밖에서는 혈병을 만든다. 이와 같이 혈 액이 굳어지는 현상을 혈액 응고라 한다.

그림 5의 사진과 같이 수많은 효소들이 다른 효소들을 활성화 시켜 주고 피브린을 만들어 주어 피브린이 혈구와 얽혀 응어리를 형성하 는 것에 필수적인 망이 되어 준다. 실험을 하기 위해선 공기와의 접 촉이 불가피 함으로 혈액 응고제를 사용하여 혈액응고를 방지하여 준 다.

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<그림 5 혈액 응고 기작>

라. 복숭아 씨

도핵인(桃核仁)이라고도 하며 동의보감 탕액편에 실려 있다. 동의보감 에 실려 있는 도핵인 성질은 평순하고, 맛은 달고 쓰며, 독이 없다고 되어있다. 약재로 사용할 때에는 씨를 깨트려 겉피를 벗겨 안의 작은 씨앗을 사용한다.

동의보감에 실려 있는 효능으로는 피가 몰려서 막힌 것을 헤치고, 새로운 피를 생기게 하며, 어혈을 몰아내고, 피를 잘 돌게 하는 효과 가 있다고 실려 있다. 또한 간의 어혈도 풀어주어 혈액순환에 원활한 효과가 있다고 알려져 있다.

<그림 6 복숭아 씨껍질>

<그림 7 복숭아 씨-도핵인>

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□ 연구주제의 선정

○ 여름철에 자주 먹던 복숭아 TV광고를 보다가 복숭아씨가 우리 몸의 혈액 순환에 도움을 준다는 것을 알게 되었다. 그런데 이것이 현재 인류가 겪고 있는 동맥 경화증 등의 혈전증 종류의 병에 큰 도움이 될 수 있지 않을까라고 생각하였다. 복숭아씨의 성분이 어떤 방식으 로 혈전 치료에 도움이 되고 현재 치료제와의 비교를 통해 조금더 복숭아씨 추출물의 치료의 효과를 보고자 한다.

□ 연구 활동 및 과정 ○ PILOT TEST

<그림 8 쥐 해부>

<그림 9 쥐 혈액 추출>

우리는 여러 논문들을 참고하여 쥐를 해부하여 Y자 동맥에서 혈액을 추출 하고자 하였다. 하지만 쉽게 동맥을 찾을 수 없었으며 쥐의 크기가 너무 작아 혈액 추출하는데 어려움이 있었다. 따라서 우리는 지도교사 선생님의 도움을 받아 소의 피를 구하는데 성공하였다. 이를 실험에 이용 하였다.

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하지만 혈액을 오랜 시간 냉장 해 두었더니 혈액이 잘 응고되지 않았다.

실험 중 대기 상에 나두어도 혈액이 잘 굳지 않는 것을 관찰 할 수 있었다.

우리는 문제점을 찾다가 너무 저온에서 보관하여 혈액응고에 관여하는 효소의 활성이 줄어든 것이라고 추측하고 온도를 올려보았다. (35℃

정도) 하지만 이때도 혈액이 쉽게 굳지 않았다. 우리는 문제를 생각하던 중, 혈액응고에 관여하는 이온 중 ^{ }이온이 재대로 작용하지 않을 수도 있다고 생각하였다. 그리하여 인체에 무해하면서 링거액으로도 사용되는 염화칼슘을 약숟가락 한 스푼을 투여해 보았다. 이때 35℃에서 응고되 는 것을 관찰할 수 있었다. 염화칼슘만 투여 시 응고 되지 않으므로 염화칼 슘으로 인한 응고가 아님을 알 수 있었다.

○ 복숭아 씨 성분 추출 가. 복숭아 씨 성분 추출

1) 복숭아 씨 껍질을 망치로 부수고 씨앗을 꺼낸다.

<그림 10 복숭아 씨 꺼냄>

<그림 11 복숭아 씨 망 치로 부숨>

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2) 꺼낸 복숭아씨를 막자사발에 넣어 잘게 부순다. 이 때 씨가 24g이 므로 메탄올 240㎖에 넣는다.

<그림 12 복숭아 씨 잘게 부수기>

<그림 13 메탄올 붓기>

3) 3일 침지시킨 후, 침지액을 거름종이로 거른 후 회전 감압 농축기 에 넣어 50℃에서 농축시킨다.

<그림14 거름종이로 침지액 거르기>

<그림15 회전감압농축기>

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나. 복숭아 씨 가루 거르기

1) 복숭아 씨 가루를 증류수와 충분히 섞이게 한다.

2) 거름종이로 걸러서 비커에 담는다.

<그림 16

거름종이로 거르기>

<그림 17 복숭아 가루>

○ 혈액 응고 및 방지 실험

가. 복숭아씨 성분이 혈액 응고를 방지해주는지, 아니면 응고된 혈전 을 용해 시켜주는지 알아본다.

1) 하나의 유리관에 혈액을 응고시키고, 다른 하나에는 응고 전 혈액 을 준비한다.

2) 모두 동일 시 한 조건에서 복숭아씨 추출물을 넣고 응고시간과 용해시간을 비교해본다.

3) 완전히 응고되고, 완전히 용해되는 시간을 스탑워치로 측정한다.

<그림 18 혈전 + 복숭아 추출물>

<그림 19 응고 전 혈액 + 복숭아 추출물>

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나. 혈액 응고 방지효과 비교

1) 시중에 널리 팔리는 혈액응고 방지제 6종류를 준비한다.

(시트르산 나트륨, 플라보놀 배당체, 헤파린, lumbrokinase, Natokinase) 시트르산 나트륨은 0.1M을 사용, 플라보놀 배당체와 lumbrokinase, Natokinase, 헤파린은 한번 투여 시 권장량을 사용 하였다. (약숟가락 2스푼)

<그림 20 플라보놀 배당체>

<그림 21 둠보 키나아제>

<그림 22 시트르산

나트륨> <그림 23 나토키나제>

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2) 유리관 8개에 혈액을 6ml씩 넣고 각 유리관에 번호를 매기고 추출물, 치료제등을 넣는다.

<그림 24 시험관에 혈액과 약물 투여>

<그림 25 시험관에 번호 매김>

<그림 26 CaCl₂각 시험관에 첨가>

<그림 27 혈액 온도 조절>

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3) 완전히 응고가 될 때 까지 스탑 워치를 가지고 시간을 잰다.

<그림 28 혈액 응고 시간 측정>

<그림 29 시험관을 흔들며 응고 확인>

4) 자료의 객관성을 위하여 위와 같은 실험을 총 2차례 진행한다.

3. 연구 결과 및 시사점

□ 연구 결과

○ 복숭아씨의 성분은 혈액 응고를 방지시켜주는데 더 효과적이다.

우리는 1분간 복숭아씨가 혈액응고를 방지시키는 데 더 큰 영향을 주는지 아니면 혈액이 응고된 것을 용해시키는데 효과적인지 알아보고 그에 따라 실험을 진행하고자 하였다.

먼저 유리관에 혈액 6mL 씩 총 2개를 만든다. 이때 우리가 실험을 위해 혈액을 보관 할 때 혈액이 잘 응고되지 않아 물로 중탕해주어 혈액의 온도 를 35도 정도로 맞추어 주고 염화칼슘을 넣어 칼슘이온을 보강해주는 역할 을 하였다. 온도를 올리지 않고 혈액에 염화칼슘을 넣었을 때 응고가 되지 않은 것으로 보아 염화칼슘은 혈액응고 및 방지에 아무런 영향을 주지 않았다. 그 후 복숭아씨 추출물을 각각 2mL 씩 넣어주어 관찰했다.

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<그림 30 혈액응고 용해 효과 관찰 및 혈액응고 방지 효과 관찰>

위 사진에서 보면 알 수 있듯이 1분 동안 관찰 한 결과 혈액은 전혀 용해되 지 못하였고 혈액은 전혀 응고되지 않았다. 따라서 우리는 복숭아씨가 혈액응고방지에 더 큰 영향을 준다고 판단하고 다음 실험을 진행하였다.

○ 복숭아씨 성분은 다른 타 치료제와 비슷한 효과 혹은 더 좋은 효능을 보였다.

복숭아씨의 성분이 혈액응고방지에 더 큰 영향을 준다는 것을 알고 시중 에 널리 팔리는 혈액응고 방지제 5종류(시트르산 나트륨, 플라보놀 배당체, 헤파린, lumbrokinase, Natokinase)와 혈액응고 방지속도를 측정해보려고 하였다. 그리하면 어떤 방식으로 혈액 응고를 방지하는지 예상 할 수 있을 것이라고 판단하였다.

총 8개의 유리관에 6mL 씩 혈액을 넣었다. 그 후 1번은 아무것도 넣지 않은 대조군으로 설정하였고, 2~8번 까지 아래의 표 순서대로 투여하였다.

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< 표 2 혈액 투여 물질 리스트 >

1 2 3 4 5 6 7 8

투여

물질 대조군

복숭아 씨 추출물

복숭아 씨 분말

시트르 산 나트륨

플라보 놀 배당체

룸보 키나아

제

나토 키나 아제

헤파 린

비고 0.1M ^{징코 맥스} _gukinase^lumbro

혈행 플러스 나토키 나아제

male luer lock injection

cap

우리는 실험 데이터 값을 보다 객관적으로 얻고자 위와 같은 실험을 2차례 진행하고 유리관을 물로 중탕하여 최대한 진공에 가까운 조건을 만들어 주었다. 또한 모든 실험을 진행할 때 혈액의 온도를 35도로 맞추고 약투여 량도 일정하게 유지하여 진행하였다. 혈액이 응고되는지는 팀원끼리 기준 을 세우고 혈액 한 방울도 남기지 않고 응고될 때를 관찰하여 최대한 객관 적인 데이터를 얻고자 하였다.

위의 실험 결과는 다음과 같다.

< 표 3 혈액 응고 방지 시간 비교 >

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< 그래프 1 혈액응고 방지시간 비교 1차 결과>

< 그래프 2 혈액응고 방지시간 비교 2차 결과>

< 그래프 3 혈액응고 방지시간 비교 평균 결과 – 에러바 포함>

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□ 시사점

○ 복숭아씨 추출물로 만든 혈액응고 방지제는 충분이 효능이 있었다고 판단된다.

우리는 모두 같은 조건에 가장 널리 쓰이는 혈액응고 방지제와 복숭아씨 추출물의 효능을 비교 해 보았다. 시트르산 나트륨과 헤파린은 가장 강한 효력을 보였고 효소를 통한 혈액응고를 방지하는 방지제들은 적은 시간내 에 혈액이 응고되는 것을 관찰 할 수 있었다. 복숭아씨도 5분정도로 다른 효소활성으로 혈액응고를 방지하는 치료제들과 비슷한 시간대를 형성하 였다.

이에 복숭아씨 추출물은 효소활성을 통해 혈액응고를 방지 할 것이라는 예상을 할 수 있었다. 또한 복숭아씨는 분말과 추출물 간 차이가 크지 않아 추출 시 성분 대부분이 함유됨을 알 수 있었다. 위와 같은 실험 결과를 통해 복숭아씨를 이용해 혈액 응고 방지제를 전문적으로 만들 때 도움이 될 것이며 시트르산 나트륨, 헤파린과 다른 화학물질이 들어가지 않은 친환경적인 혈액응고 방지제를 만들 수 있을 것이다.

4. 홍보 및 사후 활용

□ DPPH를 이용한 항산화도 측정 실험

○ 추가로 진행하려던 실험은 DPPH를 이용하여 항산화도를 측정해 보고 자 하였다. 복숭아씨추출물과 비슷한 응고 방지 시간대를 형성한 Natokinase와 폴리배놀 배당체는 항산화 효과를 지니며 혈액 속 활성 산소의 양을 줄여 주어 혈전의 형성을 방지한다고 알려져 있다. 따라 서 우리는 위 둘의 혈액응고 방지제와 항산화 효과 정도를 비교하여 어느 방식으로 혈액응고 방지를 진행하는지 알아 보고자 한다.

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5. 참고문헌

○ 한글 동의보감 (http://www.hidream.or.kr/dongeuibogam/)

○ 김희원, 이정하 - 우리의 전통식품 중에 혈전증 예방에 도움을 주는 것은 어떤 것들이 있을까?

(http://www.science.go.kr/link.bs?cd=00109)

○ 현경아, 배성민 - 제주 동백씨 껍질 추출물을 이용한 화장품 소재 개발에 관한 연구

○ 허소영 - 구인(지렁이) 혈전분해효소의 특성 및 활용 연구 (http://www.science.go.kr/link.bs?cd=00109)

○ 문혜지 - 갯개미자리 추출물의 방충, 항균 및 항산화 활성 효과에 관한 탐구