• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.311-312
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• 2012

본 발표에서는 광학적 분석 시스템에 적용 가능한 발광소자(광원)과 수광소자(광센서)를 집적화시키는 모듈(수 발광 집적모듈) 기술을 제시하고자 한다. 이러한 수-발광 집적모듈은 다양한 응용 분야에 적용 될 수 있다. 예를 들어, 광신호 감지를 위한 광통신용 송-수신 모듈(optical communication), 의료/진단 분야에서 단백질/DNA/박테리아 등의 검출 및 분석에 관한 바이오 센서(bio-sensor), 그리고 대기(가스)/수질 모니터링에 관한 환경센서 등 매우 광범위한 분야에 해당되는 요소 기술이라 할 수 있다. 특히, 이들 분야들 중 바이오 물질을 분석하고 검출하는 광학적 바이오 센서 기술은 높은 경제적 가치와 산업적 성장 잠재력으로 인해 오랫동안 활발한 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 광학적 바이오 센서에서 가장 범용적인 방법 중 하나가 항온-항체 면역반응을 기반으로 하는 형광 검출(fluorescence detection) 기법이다. 이러한 시스템은 전체적으로 광원, 광학계, 그리고 센서로 구성되는데 기존에 일반적으로 사용되고 있는 형광 현미경의 경우는 민감도가 우수하다는 장점은 있으나 상당히 고가이고 부피가 크며 복잡한 광학구성으로 이루어져 있다는 한계점을 가지고 있다. 이러한 맥락에서 고민감도를 확보하면서 휴대성, 고속처리, 저가 등의 특성을 가진 시스템에 대한 요구가 갈수록 증가하고 있다. 이를 해결하기 위한 핵심기술 중의 하나가 수-발광 부분을 집적화 시키는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 바이오 센서 기술의 하나로서 형광을 측정하여 혈액내의 진단 지표인자를 검출할 수 있는 휴대용 혈액진단기기에 적용되는 소형 수 발광 집적 모듈을 개발하였다. 혈액내의 검출 성분의 양에 따라 형광의 세기가 변화하게 됨으로써 정량적인 검출이 가능한 원리이다. 모듈의 구조는 크게 광원(발광소자), 광학계, 그리고 광센서(수광소자) 세 영역으로 나누어 진다. 광원은 635 nm 적색 레이저다이오드로서 형광체(Alexa Fluor 647/발광파장: 668 nm)를 여기 시키는 기능을 하며 장착된 볼렌즈 의해 샘플의 형광체 영역으로 집광된다. 광학계는 크게 시준렌즈(collimating lens)와 광학필터로 구성됨으로써 샘플로부터 발생되는 광을 적절하게 수광소자로 전달하는 기능을 하게 된다. 여기서 광학필터의 경우는 기본적으로 Distributed Bragg's Reflector(DBR) 구조로써 실리콘(Si) 포토다이오드 상부에 모노리식(monolithic)하게 형성되며 검출 샘플로부터 진행되는 레이저 광(잡음의 주원인)은 차단하고 형광(광신호)만 통과 시키는 기능을 하게 된다. 따라서 신호 대 잡음비(S/N ratio)를 향상시키기 위해서는 정밀한 광 필터링 기능이 요구됨으로써 박막의 세밀한 공정 조건과 구조적-광학적 특성 분석이 수행되었다. 마지막으로 포토다이오드 소자는 일반적인 구조 이외에 중앙에 원형 구멍이 형성된 특별한 구조가 적용된다. 이것은 포토다이오드 구조에 변화를 줌으로써 모듈 구조를 효율적으로 응용할 수 있다는 의미를 갖는다. 또한 포토다이오드의 전기적-광학적 측정 분석을 통해 잡음 및 감도 특성이 세부적으로 조사되며 형광신호를 효과적으로 측정할 수 있음을 확인하였다. 최종적으로 제작된 모듈은 약 $1{\times}1{\times}1cm^3$ 내외 정도의 크기를 갖는다. 요약하자면 본 발표에서는 광학적 바이오센서에 적용할 수 있는 소형 수-발광 소자 집적모듈을 소개한다. 전체 모듈 설계는 최소한의 부피를 가짐과 동시에 측정의 정밀성을 향상시키는데 초점을 맞추어 진행하였다. 세부요소인 광학필터와 포트다이오드의 경우 잡음 및 민감도에 미치는 중요성 때문에 세밀한 공정 및 특성분석이 수행되었다. 결론적으로 독자적인 설계 및 공정을 통해 휴대성 및 정밀성 등의 목적에 부합한 경쟁력 있는 수-발광 소자 집적모듈 제작 기술을 확보하였다.

• 한국식품과학회지
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• 제24권1호
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• pp.14-24
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• 1992

페기물로부터 얻어지는 보리새우(Penaeus japonicus) 껍질과 단백질이용의 전망성이 좋은 antarctic krill(Euphasis superba)을 시료로 하여, chitin의 산업적 이용을 위한 기초연구로서, 보다 효율적인 chitin의 추출조건을 설정하고, 새로운 방법으로 추출한 chitin들의 물리적, 화학적 성질들을 비교하였다. 본 연구에서 선정된 추출 방법으로 chitin을 추출한 결과 보리새우의 껍질을 출발물질로 한 정제 chitin은 순백색의 powder로 얻어졌으며, 정제 chitin의 질소함량 및 ash함량은 각각 6.64%와 0.4%로 나타났다. krill의 chitin의 경우에는 6.35%의 질소함량과 0.4%의 ash함량을 나타내었다. 고유점도를 측정하여 formic acid 용액계에서 구한 정제 chitin의 분자량은 krill의 경우 $1.56{\times}10^{5}$, 보리새우의 경우 $1.78{\times}10^{5}$, Sigma C 3641이 $0.18{\times}10^{5}$으로 나타났으며, N-acetylglucosamine의 중합도는 krill의 경우 약 750, 보리새우의 경우 약 850이었다. 본 연구의 추출방법으로 정제된 chitin은 비교적 아세틸화도가 큰 것으로 확인되었고, 추출후의 아미노산 잔존량 중에서 methionine이 많이 남아있는 것이 특징으로 나타났다.

• 한국식품과학회지
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• 제36권6호
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• pp.872-878
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• 2004

스웨덴에서 발암 가능성이 높은 물질 아크릴아마이드가 굽거나 튀긴 음식에서 검출되었다고 발표한 후 아크릴아마이드에 대한 연구가 전세계적으로 진행되고 있다. 본 연구에서는 국내 식품에 대한 모니터링을 위해 다양한 식품을 선택하여 327개 식품을 분석하였다 모티터링 결과 원료식품은 ND-17 ppb, 밥은 ND-14 ppb, 떡은 ND-<10 ppb, 빵은 <10-33 ppb, 유탕면은 ND-27 ppb, 영유아식은 ND-15 ppb, 후렌치 후라이는 141-1,118 ppb, 뻥튀기 누룽지 강냉이 및 건빵은 15-587 ppb,단백질 식품은 ND-<10 ppb, 포테이토 칩, 포테이토 스낵은 278-3,277 ppb, 크래커, 스낵, 비스킷은 13-459 ppb, 시리얼은 <10-236 ppb, 차 및 음료는 ND-24 ppb, 커피는 394-1026 ppb, 초콜릿은 13-30 ppb, 사탕, 캐러멜은 ND-34 ppb, 통조림은 ND-20 ppb, 버터, 마가린 및 유제품은 ND-<10 ppb, 장류은 ND-60 ppb, 소스는 ND-51 ppb, 기타(땅콩, 호두)는 ND-13 ppb 범위의 아크릴아마이드가 검출되었다 국내 제품의 아크릴아마이드 함량은 외국에서 분석된 아크릴아마이드 함량과 비슷하였다.

• 한국해양바이오학회지
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• 제1권3호
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• pp.193-197
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• 2006

별불가사리 단백추출물을 조제하여 유방암 발생 및 전이억제효과를 측정한 결과 종양세포증식에 관여하는 aromatase 활성이 농도의존적으로 억제효과가 있었으며, 침윤성 유방암에서 과발현하는 COX-2 단백질 발현을 억제하였다. 그리고 유방암이 진행될수록 활성이 증가하는 MMP-9도 농도의존적 저해율을 보였다. 그러므로 별불가사리 단백추출물은 유방암억제기전에 관련된 더 많은 연구를 통하여 유방암 예방물질로서 개발 가능성이 있는 것으로 보인다.

• 생명과학회지
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• 제13권6호
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• pp.933-942
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• 2003

Coenzyme Q은 긴 isoprenoid 사슬을 갖는 quinone의 유도체이다. Coenzyme Q는 진핵생명체의 미토콘드리아의 내막과 원핵생명체의 세포막에 위치하는 전자전달계에 존재하는 지용성 물질이며, 또한 항산화제로의 기능도 갖는다. Coenzyme Q는 Saccharomyces cerevisiae의 호기적 성장에 필수적이며, coq 돌연변이체는 발효가 불가능한 탄소 원에서의 성장이 불가능하다. S. cerevisiae의 $coq^7$p 효소들과 유사성을 나타내는 단백질을 암호화하는 Neurcspora crassa cDNA를 효모의 발현 벡터에 삽입하였다. N. crassa COQ7의 예상 서열은 S. cerevisiae의 효소와 58% homology를 보였다. N. crassa $coq^{-7}$ 유전자의 S. cerevisiae $coq^7$ 형질전환체는 야생형 균주와 유사한 성장률을 보였다. 형질전환 균주들은 발효가 불가능한 탄소원인 글리세롤을 유일한 탄소원으로 배양하였을 경우에도 정상적인 성장을 나타냈다. 또한 불포화지방산인 linolenic acid를 성장 배지에 첨가하여도 야생형 균주와 유사한 생존율이 관찰되었다.

• Environmental Analysis Health and Toxicology
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• 제22권4호
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• pp.321-327
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• 2007

4-nonylphenol (4-NP)이 해산어류인 조피볼락, Sebastes schlegeli의 혈장 vitellogenin (VTG), alkaline-labile protein phosphorus (ALPP), calcium(Ca), glutamate pyruvate transaminase (GPT) 및 hepatosomatic index (HSI)에 미치는 영향을 조사하였다. 실험어에 3일간격으로 $estradiol-17{\beta}$ ($E_2$, 5 mg/kg B.W.) 또는 4-NP(0, 10, 50, 100및 200 mg/kg B.W.)을 복강에 2번 주사한 후, 7일째에 채혈과 적출을 통해 혈장과 간장을 수집해 분석이 실시되었다. 대조 실험어에는 용매로 사용된 70% 에탄올만이 투여되었다. $E_2$ 투여 실험어의 혈장 단백질을 전기 영동상으로 분석한 결과 약 170 kDa의 위치에서 짙은 VTG 밴드가 관찰되었으나, 용매만 투여한 대조 실험어의 혈장에서는 동일 밴드가 관찰되지 않았다. 4-NP 투여한 모든 실험어의 혈장 단백질에서는 $E_2$ 투여 실험어와 동일한 VTG 밴드가 관찰되었다. 혈장 ALPP와 Ca 농도도 4-NP 투여 실험어에서 $E_2$ 투여 실험어와 유사하게 증가하였으며, 이들 농도 변화는 VTG 합성과 더불어 증가하는 경향을 나타냈다. 혈장 전위효소인 GPT와 HSI도 $E_2$ 투여 실험어와 유사하게 4-NP가 투여된 모든 실험어에서 급격히 증가하였다. 이상의 결과로부터 연안생태계 내에서 서식하는 어류가 4-NP과 같은 내분비 장애물질(Endocrine Disrupting compounds, EDCs)에 의해 영향을 받는지를 규명하기 위한 생물학적 지표로서 VTG와 더불어 혈장 ALPP와 Ca이 사용가능 할 것으로 판단된다. 또한, 조피볼락과 같은 해산어가 EDCs에 노출되어 VTG가 합성될 때 간장 기능의 손상으로 혈장 전위효소인 GPT가 일시적으로 종가하고 간장도 비대해져 HSI가 높아지는 것으로 판단된다.

• 한국유기농업학회지
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• 제17권1호
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• pp.63-82
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• 2009

본 논문은 지렁이를 이용한 계분처리 그리고 지렁이를 이용한 계육 및 계란의 생산과 안전성에 관한 연구에 대해서 정리하였다. 1. 대구교육대학교 내 지렁이가 계분을 양질의 물질로 전환시키는 친환경 계사가 만들어졌다. 2. 높은 단백질 함량과 균형 잡힌 아미노산 및 양질의 지방산을 포함하는 지렁이 분말은 단위동물의 사료원으로 최상이다. 3. 육계의 사료 중 $0.2{\sim}0.4%$의 지렁이 분말의 첨가는 사료 중 단백질 소화율을 개선시켜서 생산성을 증가시켰다. 4. 산란계에서의 지렁이 분말 $0.2{\sim}0.6%$ 첨가는 산란성적을 개선시켰으며, 계란의 질 특히 난황중의 n-6/n-3의 균형을 개선시켰다. 5. 지렁이 분말 중에 As, Cd, Cr, Hg 및 Pb 등의 중금속이 소량 검출되었으나 이 지렁이 분말을 사료첨가제로 먹고 생산된 계육과 계란에서는 상기에 제시한 중금속이 검출되지 않았다. 그러므로 지렁이 분말을 첨가제로 생산된 계육과 계란은 중금속의 축적에서 안전하다고 할 수 있다. 5. 본 연구에서는 지렁이는 친환경 축산에도 매우 중요한 소재로 활용가능하다는 것을 시사하였다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제33권6호
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• pp.973-980
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• 2004

맹종죽 추출물 코팅쌀 식이가 동맥경화 유발 토끼의 항산화 및 항동맥경화 효과에 미치는 영향을 평가하기 위해 NZW계 토끼에게 고콜레스테롤 식이에 대나무 코팅쌀을 첨가한 식이를 16주간 급여하면서 항산화 시스템에 미치는 영향을 조사하였다. 간, 비장, 신장 및 심장 조직에서의 지질과산화 정도를 TBARS 값으로 측정한 결과 간과 비장에서는 대조군에 비해 맹종죽 코팅쌀 첨가식이군에서 지질과산화가 효과적으로 억제되었고 신장과 심장에서는 대조군에 비해 대나무 코팅쌀 첨가 식이군에서 낮았으나 유의적인 차이는 관찰되지 않았다. 단백질 카르보닐 함량에 있어서도 대조군에 비해 맹종죽 코팅쌀 첨가 식이군에서 현저히 낮은 값을 나타내어 맹종죽 코팅쌀 첨가 식이는 조직 단백질 산화를 상당히 억제하였다. 간에서의 항산화 효소계 활성을 측정한 결과 total SOD, Cu$.$Zn-SOD 및 Mn-SOD 활성은 맹종죽 코팅쌀 첨가 식이군에서의 활성이 대조군에 비해 현저하게 높았으며 GSH-Px, catalase 활성 또한 같은 경향을 나타내었다. GR 활성은 대조군에 비해 대나무 코팅쌀 첨가 식이군에서 높았으나 유의적이 차이는 관찰되지 않았다. 간 조직 내의 총 글루타치온 함량은 대조군에 비해 대나무 코팅쌀 첨가 식이군에서 유의적으로 높은 값을 나타내어 대조군보다 27% 정도 증가하였다. 따라서, 맹종죽 코팅쌀 내에 함유된 항산화 물질들에 의해 동맥 경화 유발 토끼의 항산화 시스템을 적극적으로 보호함을 확인하였다.

• 미생물학회지
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• 제40권2호
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• pp.147-153
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• 2004

단백질의 serine이나 threonine의 수산기에 N-acetyl-${\beta}$-D-glucosamine (O-GlcNAc)으로 변형되는 당쇄는 대부분의 진핵세포에서 광범위하게 일어나는 번역 후 수식의 일종으로 여러 세포 내 현상에 관여하고 있다. O-GlcNAc의 변형정도는 O-GlcNAc transfearse (OGT)와 O-linked N-acetyl-${\beta}$-D-glucosaminidase (O-GlcNAcase)에 의해 조절된다. O-GlcNAcase의 효소활성 조절물질을 탐색하기 위한 시험관 내 검정계를 확립하기 위해 재조합 O-GlcNAcase의 생산을 시도하였다. O-GlcNAcase 발현을 최적화하기 위한 배양조건을 검토한 결과 유도 배양온도 $30^{\circ}C$, 유도제인 L-arabinose 0.02%, 유도 배양시간 5시간 등으로 나타났다. 위의 조건에서 대장균 형질전환체를 배양하면서 한 시간 간격으로 배양액을 채취하여 세포를 파괴하고 얻은 효소용액의 활성은 배양 후 3시간에서 5시간까지는 급격히 증가하였으나 그 이후는 거의 증가하지 않았다. Western blot으로 발현된 단백질 양을 조사한 결과는 활성 그래프와 비슷한 양상을 보였다. 이렇게 생산한 O-GlcNAcase의 최적 반응조건은 pH 6.5, 반응온도 $45^{\circ}C$, 기질의 농도 2 mM, pH 6.5로 나타났다.

• 한국식품영양학회:학술대회논문집
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• 한국식품영양학회 1997년도 창립 10주년기념 학술심포지움 행사집
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• pp.8-10
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• 1997

종양은 아직 그 발생 원인과 기작이 정확히 밝혀져 있지 않으므로 정확한 정의를 내리는 것은 어려우나 일반적으로 종양이란 정상 세포가 갖고 있는 세포 분열의 특이성을 상실하여 일어나는 조직의 자율적인 과잉 성장을 말한다. 이와 같은 세포의 비정상적인 증식에 의한 종양을 임상 및 병리 형태학적으로 양서 종양과 악성종양으로 분류한다. 양성 종양을 일으키는 종양 세포는 정상 세포와 비슷할 뿐 아니라 그 주변 세포들과 확실한 경계를 이루고 있으며 증식도 느리며 다른 부위로의 전이가 없다. 이에 반해 악성종양은 일반적으로 증식도 빠르고 이형의 세포로서 주변의 조직으로 확산, 전이될 뿐만 아니라 최종적으로 숙주인 개체를 사망시킨다. 악성종양은 다시 상피 조직에서 유례한 암, 비상피 조직에서 유래된 육종, 백혈구에서 유래된 백혈병 등으로 구별하지만 그의 본질은 거의 같으며 모든 악성종양은 통속적으로 암이라고 불리운다. 종양의 발생원인으로 크게 3가지로 나눌 수 있는데 화학물질, 바이러스 및 유전적 요인에 의한 것으로 알려졌다. 최초의 발암물질로 알려진 benzopyrene에 의한 발암 등 연구에 의해 화학적 발암원들은 직접 발암 물질로 작용하는 것이 아니라, 일단 체내에서 대사된 후 이들 대사 산물일 DNA 등에 작용함으로써 발암이 유도 되는 것으로 밝혀졌다. 이와 같이 화학적 변화를 거친 후에야 DNA에 영향을 미치는 것외에 다른 화학물질들은 또 다른 기작을 통해 암을 유발하는데 쥐의 피부에 benzopyrene을 한 번 처리하면 암을 유발하지 않으나 여기에 phorbol ester를 처리하면 높은 빈도로 암이 형성된다. 여기서 benzopyrene과 같이 세포의 DNA에 돌연변이를 일으키는 작용을 하는 발암물질을 발암개시제라 하고 phorbol ester처럼 그 자체로는 발암능이 없으나 발암개시제에 노출된 세포에 영향을 미쳐 발암능을 크게 강화시켜 주는 것을 발암촉진제라고 한다. 암은 세포증식 제어계에 DNA가 이상을 일으킨 현상을 말하는 데 이와 같은 DNA의 변형된 유전정보에 의해 암과 관련된 단백질을 합성하므로 이 DNA를 암유전자라 부르며 바이러스에서 유래된 것을 V-one 그리고 세포에서 유래된 것을 c-one이라 한다. 암유전자는 본래 암을 형성하기 위한 것이 아니라 증식제어 유전자로서 변이나 비정상으로 활성화 됨으로써 암을 유발시키므로 proto-oncogene이라 부른다. 또한 고등동물의 유전자 중에는 세포성장을 억제하는 유전자들이 있으며 이들은 세포의 성장 생존 분화를 조절하는 것으로 생각되고 있다. 따라서 이들 유전자는 세포의 암변형을 억제하는 기능을 가지고 있다. 이들 유전자의 이상으로 세포성장 억제기능이 상실되면 세포의 과잉 성장이 초래되면 결과적으로 암으로 유발하는 것으로 추측되고 있다. 최근의 연구에 의하면 암세포에서 암억제 유전자의 이상과 암유전자의 활성화가 함께 발견 되면서 정상세포가 암으로 변형되는 과정에는 암억제 유전자의 이상과 암유전자의 활성화가 동시에 관여한 가능성이 높은 것으로 알려져 있다. 정상 세포가 암을 유발하기 위해서는 발암의 다단계설에서와 같이 여러 단계의 변과가 필요한데 여러 가지 요인에 의해 정상세포의 염색체가 변화되어 정상세포들이 가지고 있는 세포분열의 특이성을 상실하고 증식이 빠르고 저항력이 강한 세포가 선택 되어지고 비정상 서ㅔ포으 과잉 분여러에 의해 종양이 형성되며 이어서 혈관의 신생을 촉진하는 맥관형성, 전이 등이 과정을 거쳐 신체의 다른 부위로 전이된다. 20세기 초까지는 암은 노화와 함께 자연발생적으로 일어나는 피할 수 없는 질병으로 여겨졌으며 그 치료도 조기에 발견된 암환자에게 외과적인 치료를 하는 것이 최선의 방법 이었다. 그러나 현재에는 암환자의 80% 이상이 환경적 요인에 의해 암이 발생 된다고 믿어지고 있다. 과거 치료에 중점을 둔 것에서 점차 예방의 가능성과 그 방법의 모색에 관심을 갖게 되었으며 치료적인 면에서도 외과적 수술 이외에 방사선 치료, 항암제의 투여 등 약물요법, 면역요법의 이용 이외에 더 나아가 gene theraph 및 tumor vaccines 개발에 대한 관심도 증가되고 있다. 국제암연구협회에서는 인간에게 발암이 가능한 물질의 종류를 정기적으로 발표하고 있는데 지금까지 발암 가능성이 높다고 널리 알려진 위험요인을 크게 나누어 보면 다음과 같다. 흡연, 음주, 식이요인, 호르몬 및 기타 요인으로 약물, 자외선 등을 들 수 있는데 현재까지 이들 요인에 의한 발암 기작이 완전히 규명된 것은 아니지만 이들에 의한 발암의 확률이 높다는 것은 사실이므로 이 위험요인에 노출되는 것을 방지함으로써 암발생을 예방할 수 있을 것이다. 암발생의 예방법으로는 암발생 자체를 예방하는 것과 이미 발생한 암환자를 조기 발견하고 치료하는 방법이 있을 수 있다. 현재까지의 여러 연구 결과들을 보면 유전적인 요인을 제외한 대부분의 발암 위험인자들은 개개인의 생활습관과 밀접히 관련되어 있음을 알 수 있다. 이를 바탕으로 1992년 대한 암협회에서는 '암 예방 14개 권장 사항'을 발표하여 국민 홍보활동을 하고 있는데 그 내용의 반 이상이 식생활 습관과 관련되어 있을 정도이므로 암예방에 있어서의 식품의 역할이 매우 크다 할 수 있다. 따라서 건전한 생활습관과 더불어 적절한 식품의 섭취는 암예방을 위한 기본이 될 것이다.