• Molecules and Cells
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• 제37권6호
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• pp.497-502
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• 2014

Microfluidics can provide unique experimental tools to visualize the development of neural structures within a microscale device, which is followed by guidance of neurite growth in the axonal isolation compartment. We utilized microfluidics technology to monitor the differentiation and migration of neural cells derived from human embryonic stem cells (hESCs). We co-cultured hESCs with PA6 stromal cells, and isolated neural rosette-like structures, which subsequently formed neurospheres in suspension culture. Tuj1-positive neural cells, but not nestin-positive neural precursor cells (NPCs), were able to enter the microfluidics grooves (microchannels), suggesting that neural cell-migratory capacity was dependent upon neuronal differentiation stage. We also showed that bundles of axons formed and extended into the microchannels. Taken together, these results demonstrated that microfluidics technology can provide useful tools to study neurite outgrowth and axon guidance of neural cells, which are derived from human embryonic stem cells.

• Parasites, Hosts and Diseases
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• 제59권1호
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• pp.77-82
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• 2021

As malaria remains a major health problem worldwide, various diagnostic tests have been developed, including microscopy-based and rapid diagnostic tests. LabChip real-time PCR (LRP) is a small and portable device used to diagnose malaria using lab-on-a-chip technology. This study aimed to evaluate the diagnostic performance of LRP for detecting malaria parasites. Two hundred thirteen patients and 150 healthy individuals were enrolled from May 2009 to October 2015. A diagnostic detectability of LRP for malaria parasites was compared to that of conventional RT-PCR. Sensitivity of LRP for Plasmodium vivax, P. falciparum, P. malariae, and P. ovale was 95.5%, 96.0%, 100%, and 100%, respectively. Specificity of LRP for P. vivax, P. falciparum, P. malariae, and P. ovale was 100%, 99.3%, 100%, and 100%, respectively. Cohen's Kappa coefficients between LRP and CFX96 for detecting P. vivax, P. falciparum, P. malariae, and P. ovale were 0.96, 0.98, 1.00, and 1.00, respectively. Significant difference was not observed between the results of LRP and conventional RT-PCR and microscopic examination. A time required to amplify DNAs using LRP and conventional RT-PCR was 27 min and 86 min, respectively. LRP amplified DNAs 2 times more fast than conventional RT-PCR due to the faster heat transfer. Therefore, LRP could be employed as a useful tool for detecting malaria parasites in clinical laboratories.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.247-257
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• 2023

본 연구에서는 이미지 분석 프로그램을 통해 액적 내 박테리아 세포의 개수를 측정하는 코딩-기반의 자동화된 세포 계수 방법을 제시하였다. 먼저, 형광 이미지 기반의 분석을 위하여, 형광단백질을 발현하는 균주를 담지한 액적을 형성하고 이를 광학 및 형광 현미경을 이용하여 분석 결과를 나타냈다. 액적의 관찰을 용이하게 위하여 유리 그리드에 도포하고, 촬영한 광학 이미지를 통해 분석하고자 하는 영역(Region of Interest)을 지정하였다. 동일한 위치에서 촬영한 형광 이미지에서 앞서 지정된 영역 속 특정 임계 값을 넘는 형광 신호를 계수하여 세포 수를 정량화 하였다. 또한 서로 다른 농도의 항생제를 처리한 액적 내 박테리아의 시간에 따른 세포 개수 변화의 차이를 추적하였다. 30분 간격으로 동일한 위치에서의 형광 이미지들을 동시에 분석함으로써 시간에 따른 세포 개수 변화를 도출하였고, 본 계수법의 성능을 실험적으로 검증하였다. 본 논문의 방법은 외부 분석 프로그램을 이용한 기존 방법 대비 분석 시간을 15배 가량 단축하고, 99%의 정확도를 보이는 것으로 확인되었다. 더 나아가 사용자의 연구의 방향에 맞춰 제시된 코드의 확장 수정을 통해 다양한 종류의 세포 계수 연구에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 청정기술
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• 제28권4호
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• pp.323-330
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• 2022

미세유체 종이-기반 분석 장치는 최근 현장 진단 및 환경 물질 감지를 포함한 다양한 적용가능성으로 주목을 받고 있다. 본 연구는 적은 비용과 간단한 검출 방법으로 중금속을 빠르게 검출할 수 있는 3D-μPAD를 제작하기 위해 PDMS 양면 인쇄 방법을 제안하였다. 3D-μPAD 디자인은 레이저 커팅으로 아크릴 스탬프에 적용할 수 있으며, 제작된 스탬프에 PDMS 고분자를 스핀 코팅 후 양면접촉인쇄 방식 도입을 통해 3차원 형태의 소수성 장벽 형성에 필요한 조건을 확인하였다. 구체적으로 소수성 장벽 형성 조건인 고분자 농도, 스핀 코팅 속도 및 접촉 시간에 따라 PDMS 소수성 장벽 면적과 친수성 채널의 면적 변화를 분석함으로써 3D-μPAD 제작 공정 조건 최적화를 수행하였다. 최적화된 μPAD로 니켈, 구리, 수은 이온, pH를 다양한 농도에서 검출하였고 이를 ImageJ 프로그램으로 분석하여 grayscale 값으로 정량화 하였다. 이를 통해 3D-μPAD를 제작함으로써 특별한 분석 기기 없이 다양한 중금속 비색 검출을 수행함으로써 조기진단 바이오 센서로의 응용 가능성을 증명하였다. 이 3D-μPAD는 휴대가 간편한 다중 금속이온 검출 바이오센서로서, 신속한 현장 모니터링이 가능하므로 개발도상국 같은 자원이 제한된 지역에서 유용하게 사용 가능하다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권3호
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• pp.274-280
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• 2024

기계학습법의 신경망 기술을 이용한 자료분석은 질병 유전자 탐색 및 진단, 신약 개발, 약인성 간 손상 예측 등과 같은 다양한 분야에서 활용되고 있다. 질병 특징 발견을 위한 자료분석은 DNA 정보를 기반으로 이루어질 수 있다. 본 연구에서는 DNA의 분자 정보 중 DNA의 길이와 용액 내 DNA의 길이별 종 개수를 예측하는 신경망을 개발하였다. 겔 전기영동을 통한 기존 방법론의 시간 소요 한계점을 해결하고자, 미세유체역학적 농축 장치의 동역학 자료를 분석 대상으로 하여 실험 분석 과정 중의 시간 소요 문제점을 해결하였다. 동역학 자료를 공간시간 지도로 재구성하여 학습 및 예측에 필요한 계산용량을 낮추었으며, 공간시간 지도에 대한 분석 정확도를 높이기 위해 합성곱 신경망을 활용하였다. 그 결과, 단일 변수 회귀로써의 단일 DNA 길이 예측과 복합 변수 회귀로써의 다종 DNA 길이의 동시 예측 및 이진 분류로써의 DNA 혼합 종 개수 예측을 성공적으로 수행하였다. 추가적으로, 예측 과정 중 발생할 수 있는 예측 편향을 학습 자료 구성 방식을 통한 해결책을 제시하였다. 본 연구를 활용한다면, 광학 측정 자료를 이용하는 액체생검 기반의 세포유리 DNA 분석 및 암 진단 등의 의학 자료 분석을 효과적으로 수행할 수 있을 것이다.