최근 국지성 집중호우 및 돌발홍수와 같은 급격한 기상변화로 인한 기상재해의 발생빈도가 증가함에 따라 기존 지상 기상관측소로부터 얻어지는 직접탐측 자료보다는 기상레이더와 위성영상 등 원격탐측 자료를 사용한 수문분야의 연구가 활발하게 진행되고 있다. 기상레이더는 넓은 지역에 걸쳐 실시간으로 강수현상 감시가 가능하며 지상우량계로는 파악이 불가능한 미계측 유역을 통과하는 국지적인 호우현상이나 강우장의 이동 및 변화의 파악도 빠른 시간에 가능한 장점이 있다. 본 연구는 기상레이더 공간적 분포와 지상관측소(AWS 및 ASOS) 자료를 연계한 통계적 레이더 강수량 추정(Quantitative Precipitation Estimation, QPE)과 레이더 강수장을 직접 추적하는 강수장 예측(Quantitative Precipitation Forecast, QPF)를 연계한 해석방안을 수립하였으며, 모형 적용과정은 다음과 같다. 첫째, 강우장의 공간적인 이동을 고려하기 위해 강우장으로 부터 이류(advection)패턴을 추출하여 각 강우세포가 가지는 이동방향 및 이동속도를 고려한 강우장 추적기법을 통하여 2시간의 선행시간을 가지는 강우장을 예측하고자 한다. 둘째, 과거 기상레이더 이미지와 지상관측소의 강수 특성을 파악한 후 앞서 예측된 레이더강우장의 형태와 가장 유사한 과거 레이더강우장과 동일 시간대에 지상관측소 강수시계열을 시나리오 형태로 구축한다. 본 연구를 통하여 개발된 기상레이더 영상 이미지 상관분석 기법을 활용한 초단기강우예측은 집중호우시 홍수 예 경보를 위한 수문모형의 입력자료로 활용이 가능하다. 즉, 수문모형과 연계한 고해상도 단기홍수 예측기술 적용이 가능할 것으로 판단되며, 향후 실시간 재해 예 경보에 활용성을 평가하고자 한다.
연구목적: 치수는 신경과 혈관을 포함하고 있는 부위로 다양한 자극이나 세균에 의해 염증이 생기면 이를 치수염이라고 한다. 치수염은 말초 신경조직 변화와 심한 통증을 유발하는 질환으로 만성적 통증을 유발하나, 삼차신경절의 신경세포 활성화와 특정 나트륨 채널(Nav1.7) 발현 사이의 관계는 잘 알려져 있지 않다. 이에 본 연구에서는 실험적으로 유도된 치수염이 말초신경에서 Nav1.7 나트륨 채널의 발현을 활성화시켜, 삼차신경절의 뉴런을 활성화함으로써 통증을 유발한다는 사실을 발견하고 이를 조절하는 신호기전을 규명하고자 하였다. 연구방법: 실험동물(Male C57BL/6 생쥐, 6주, 20-25 g)의 상악 제1대구치 치수에 AITC를 처리하여 급성 치수염을 유발하고, 3일 후 실시간 광영상 이미지를 이용하여 삼차신경절의 뉴런 활성화를 측정 및 비교 분석하였다. 단백질 분석을 통해 뇌간(SpVc)에서 치수염 통증유발 신호조절기전에 관여하는 여러가지 단백질들(p-ERK, c-FOS, TRPA1, p-CRMP2)의 발현을 관찰하였다. 연구결과: 시공간적 광영상 이미지를 통해 삼차신경절의 뉴런세포들은 대조군과 비교 시 급성 치수염 모델에서 흥분성 활성화가 유도되어 신경학적 변화가 일어남을 관찰하였다. 또한 조직학 및 분자생물학적 결과를 통해 치수염으로 인한 특정 나트륨 채널(Nav1.7)의 증가가 통증을 유발한다는 사실을 확인하였다. 또한, ProTxII(Nav1.7의 선택적 억제 약물) 처리를 통해 뉴런의 과흥분성 활성이 억제됨에 따라, 치수염이 삼차신경절에서 나트륨 채널(Nav1.7)의 증가를 유도하고 이러한 특정 나트륨 채널을 효과적으로 제어하면 치수염의 통증을 줄이는 방법이 될 것이라 생각된다. 결론: 본 연구의 결과를 통해 과 발현된 특정 나트륨 채널(Nav1.7)을 억제하면 삼차신경절에서 통각 신호 처리를 조절하고 치수염에 의해 유발되는 통증을 효과적으로 조절할 수 있음을 시사한다.
생체수는 링거액, 인공관절액, 세포 배양 등 다양한 분야에서 연구되어 왔다. 이는 생체수가 체온을 조절하는데 결정적인 역할을 하고, 생체 내 다양한 대사 과정에서 용매로 사용되며, 삼투압이나 능동적 섭취를 통한 혈액 또는 림프액을 통해 세포에서 세포로 전달되는 미네랄, 에너지원, 호르몬, 시그널과 약물의 전달 물질로 이용되기 때문이다. 세포외 지질과 자연보습성분(natural moisturizing factor, NMF)을 함유하는 각질층은 외부의 수분을 끌어들여 내부 수화에 이용하며, 이러한 과정들은 피부 장벽 기능과의 연관성이 높다. 본 연구에서는 피부 장벽 기능을 강화하는 아미노산, 펩타이드, 단당류를 포함한 생체모사수(Cell Bio Fluid SyncTM)를 인체 피부에 처리하여 세포활성을 관찰하고, 생체 모사수를 함유한 제품을 피부에 도포하여 인체피부 개선 효과를 연구 하였다. 피부 세포 활성을 보기 위해 각질세포인 HaCaT 세포를 이용하였고, 에너지 고갈상태로 만들기 위해 3시간 동안 PBS에 전 처리한 후 이후 세포 배양액인 DMEM 및 등장액인 PBS, 생체 모사수(Cell Bio Fluid $Sync^{TM}$)에 각각 3시간 처리하였다. 이후 MTT assay와 이미지 분석을 수행하였다. 인체의 피부 개선 효능을 위한 임상 연구에 21명의 여성이 참여하였다. 생체 모사수를 함유한 제품을 1주일간 안면에 도포하였고, 수분량, 피부결, 밝기 그리고 피부 균일도를 측정하였다. 모든 측정은 피험자가 세안 후 항온항습조건($22{\pm}2^{\circ}C$, $50{\pm}5%$)에서 20분 간 대기하고 수행하였다. 모든 데이터는 SPSS ver. 21을 이용하여 분석하였다. 그 결과, 생체 모사수(Cell Bio Fluid $Sync^{TM}$)가 세포 활성을 높이고 인체의 피부에서 수분, 거칠기, 밝기, 균일도, 투명도 등의 개선 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 미백 기능성 화장품 및 원료의 효능을 평가하는 동물대체시험법을 개발하기 위하여 세포수준과 색소화피부모델(KeraSkin-MTM)에서 기존에 잘 알려진 4종의 미백기능성원료(arbutin, ascorbic acid, kojic acid, niacinamide)의 효능을 평가하였다. 특히 기존 시험법의 보완을 위해 인체피부유래 케라틴세포와 멜라닌세포를 혼합하고 공배양하여 색소화피부모델을 제작하였다. 그 결과 색소화피부모델을 이용하여 미백효능을 평가함으로써 세포수준에서는 확인이 어려웠던 각 피부세포층에 따른 멜라닌 과립과 멜라닌캡(melanin cap)의 분포 등의 지표들을 추가로 확인할 수 있었으며 이미지분석을 통한 정량화로 음성대조군 대비 통계적 유의성을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 KeraSkin-MTM을 이용한 미백효능평가법이 기존에 사용하던 총멜라닌함량와 타이로시나아제 저해 평가를 보완할 수 있는 새로운 평가법으로 사용할 수 있음을 시사한다.
본 연구에서는 각질층의 산란에 대한 새로운 분석 방법을 제공하고 광학에 사용되는 광산란 감소 물질들의 피부 각질층에서의 영향을 확인하였다. 각질층과 피부 구성 성분에 의해 산란되어지는 빛의 변화를 측정하기 위해 각질 테이프로 분리한 각질세포의 다크 필드 이미지 분석을 통해 다양한 광산란 감소 물질들의 각질층에서의 광산란 효과를 측정하고 분석하였다. 광산란 감소 물질의 처리 후 각질층의 물리적 특성(수분 함량, 케라틴 구조 및 두께) 변화는 FT-IR, 3D 레이저 현미경으로 관찰하였는데 화장품에서 보습제로 사용되는 단당류, 당 알코올, 환원당, 히알루론산 등은 광산란을 감소시킬 수 있었다. 그러나 광학에서의 탈수 현상과 달리 낮은 농도조건의 광산란 감소 물질은 각질층 케라틴 구조의 내부로 물의 침투를 향상시켜 각질층의 부피를 증가시키고 강성을 감소시키는 효과를 나타내었다. 이러한 광산란 감소 물질에 의한 각질층 각질세포의 수화 현상은 각질층의 광산란을 감소시켜 피부를 보다 투명하게 보이게 해 줄뿐만 아니라 지속적인 보습효과를 제공할 수 있는 각질층 타겟의 새로운 피부 개선 연구의 가능성을 확인할 수 있었다.
1인 스마트폰 사용으로 웹툰, 웹소설, TV드라마는 생산자에서 소비자에게 직접적으로 소비할 수 있는 Direct-to-Consumer로 전환되고 있다. 특히, 포털사이트의 웹드라마는 새로운 미디어로 급성장하고 있다. '연애세포', '0시의 그녀', '최고의 미래', '우리 옆집에 EXO가 산다' 등을 TV드라마의 시청률처럼 조회수, 유입자, 댓글, 좋아요 등으로 다양한 반응을 분석할 수 있다. 분석 방법은 소셜미디어 빅데이터의 텍스트 마이닝 기법과 오피니언 마이닝 기법으로 작품을 분석했다. 즉, 웹드라마 마다의 특정 키워드를 추출하고, 추출한 키워드의 긍정, 부정, 중립 등 시청자의 감정을 예측할 수도 있다. 주요 인기 웹드라마를 분석한 결과로는 이미 팬을 확보한 K-Pop 아이돌 멤버의 출현과 포털사이트의 편성 회사와의 연관성이 재생수, 유입자, 댓글, 좋아요에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 TV 이외의 매체로 '모바일 TV'의 영향력을 증명하였다. 한계점으로는 모바일 특화 콘텐츠 확보와 비즈니스 모델을 정립하는 것이 필요하겠다. 이 부분을 해결한다면, 한국은 웹드라마의 콘텐츠 강국이라는 긍정적 이미지를 보여줄 수 있는 계기가 될 것이다.
과학교육현장에서 이루어지는 과학적 실천(practice) 과정에는 다양한 암묵적 지식이 존재한다. 교사는 이 암묵적 지식을 학생들에게 지도하는데 있어 자신의 과학에 대한 가치지향점을 반영할 가능성이 높다. 따라서 이 연구에서는 현미경 세포 관찰 실험 상황에서 관찰 및 이미지 재현이라는 과학적 실천의 지도 과정에서 나타나는 예비교사들의 가치지향점을 확인해보고자 한다. 특히 이 연구에서는 과학적 관찰행동의 가장 큰 지향점인 객관성을 중심으로 예비교사들의 인식을 확인해보고자 한다. 이를 위하여 예비교사 50명에게 현미경 세포 관찰 실험에서 일어날 수 있는 상황에 대하여 자신의 생각을 서술하게 하였고, 서술한 자료들은 과학교육 전문가 2인의 반복적 비교분석을 통해 귀납적으로 범주화되었다. 그 결과 존재의 확인을 위한 수단으로서 관찰을 인식하는 '존재 확인 지향', 관찰은 객관적으로 이루어져야 한다는 '기계적 객관성 지향', 관찰의 주관적 성격을 인정하는 '학생의 주관성 지향', 관찰 대상과 표본 제작 및 관찰 과정에서 나타나는 인공적 산물을 구별하는 능력을 중시하는 '훈련된 판단 지향'의 4가지 유형을 확인할 수 있었다. 이 중 '기계적 객관성 지향' 유형이 예비 생물교사들에게 가장 많이 나타나 객관성이 관찰과 이미지 재현 행위에 대해 중요한 신념으로 작용함을 알 수 있었다. 또한 하나의 실험과 그 실험에 매개된 암묵적 지식에 대한 지도 과정에서 예비교사들의 다양한 가치지향점이 반영될 수 있음을 확인할 수 있었다. 교사들의 과학적 실천에 대한 이러한 가치지향점은 학생들의 지도행위와 평가에 직접적 영향을 미친다는 점에서 앞으로 교사교육에 많은 시사점을 줄 수 있을 것이다.
단백질의 N-글리코실화는 대표적인 번역 후 변형 중의 하나로 진핵생물 뿐 아니라 원핵생물에서도 발견된다. N-글리코실화는 단백질 상의 N-글리코실 서열인 N-x-S/T 위치에 지질과 연결된 올리고당(lipid-linked oligosaccharide, LLO)으로부터 올리고당 전이효소(oligosaccharyltransferase, OTase) 활성에 의해 글리칸(glycan)이 전달되어 당단백질의 합성이 이루어진다. 본 연구에서는 OTase의 세포내 활성을 측정하기 위하여 5/6-carboxyltetramethylrhodamine (TAMRA)이 도입된 형광펩타이드 TAMRA-DA$\underline{N}$Y$\underline{T}$K-$NH_2$를 이용하였다. OTase활성 측정은 단일 서브유닛으로 효소의 활성을 갖는 운동핵 편모충류인 Leishmania major Stt3p와 병원성 미생물인 Campylobacter jejuni PglB를 진핵생물과 원핵생물의 모델 효소로 각각 사용하여 Saccharomyces cerevisiae와 C. jejuni 유래 LLO와 형광 펩타이드를 반응시켜 당-펩타이드를 합성하였다. 합성된 당-펩타이드를 미반응한 형광펩타이드와 분리 및 당-펩타이드의 정량 분석을 위하여 Tricine SDS-PAGE, ConA 렉틴 컬럼 및 fluorospectrophotometer, HPLC를 사용하였으며, 당-펩타이드 분석을 통해 각 방법의 장단점을 비교하였다. 비교 분석 결과 Tricine SDS-PAGE를 이용한 형광 이미지 분석과, 렉틴 컬럼을 통해 분리된 당-펩타이드의 fluorospectrophotometer 정량법에 비해, HPLC를 이용한 방법이 OTase에 의해 생성된 당-펩타이드를 분석하는데 더 정확하고 정량적인 값을 제시하는 것으로 확인되었다.
본 연구는 생체적합성 및 생분해성의 특성을 갖는 PLGA (poly lactic-co-glycolic acid)를 이용하여 이중(w/o/w) emlusion과 유화 용매-증발 기법을 통해 PLGA 나노입자(PNP)를 제조하였고, 이에 키토산을 전하 상호작용을 통해 키토산이 코팅된 PLGA 나노입자(CPNP)를 제조하여 입자의 안정성과 생체이용률을 극대화할 수 있는 경구 투여용 약물 전달체로 사용 가능성을 입증하고자 하였다. CPNP의 화학적 구조는 1H-NMR 및 FT-IR을 통해 분석하였으며, 모든 특성 피크가 나타남으로써 성공적으로 제조되었음을 확인하였다. 또한, CPNP의 입자 크기, 제타 전위 및 형태학적 이미지는 DLS와 TEM을 이용하여 각각 분석하였으며, TGA를 통해 CPNP의 열적 분해 거동을 관찰하였다. 또한, CPNP의 세포 독성은 HEK293 및 L929 세포에서 MTT assay를 수행하여 확인하였고, 모든 농도에서 70% 이상의 세포 생존율을 확인함으로써 독성이 없음을 입증하였다. 이러한 결과를 통해 본 연구에서 개발된 CPNP가 경구용 약물 전달체로써 사용 가능성이 있음을 제안한다.
과일의 방사선 조사 여부를 DNA comet assay로 확인하였다. 포도, 자두, 딸기, 복숭아, 사과, 천도복숭아를 구입하여 1.0kGy이하의 저선량으로 조사하고 비조사 시료와 조사시료간의 DNA 손상청도를 육안 검사 및 측정된 comet tail length로 비교하였다. 모든 시료에서 비조사 시료보다 조사시료의 tail length가 더 길었으며 포도와 자두는 $0{\sim}0.5kGy$에서 뚜렷한 증가가 관찰되었다. 특히 자두의 비조사 시료는 포도, 딸기, 복숭아, 사과, 그리고 천도복숭아의 비조사 시료에 비해서 손상된 세포의 comet 모양의 핵이 많이 관찰되기는 하였으나 항상 비손상된 세포의 원형모양의 핵이 동반되었으며 조사된 시료에서는 모두 전반적으로 comet모양의 핵이 관찰되어 비조사 시료와 조사시료 간에 comet 양상을 비교할 수 있었다. Comet 분석을 이용한 과일의 방사선 조사 유무의 확인은 비조사 시료와 조사시료의 tail length의 측정 및 육안 검사 그리고 통계분석으로 확인이 가능하였다. 한편, 이미지 분석기와 같은 정밀한 시스템이 동반되면 저선량으로 조사된 시료들간의 comet 양상을 정확하게 확인하는 것이 가능하다고 생각된다. 따라서 식품의 'DNA comet assay'는 시료의 저장상태 및 화학적 물리적 충격에 대한 몇가지 제한점을 가지고 있지만 간단하고 신속하게 검지할 수 있으므로 다양한 식품의 방사선 조사 유무를 확인하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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