• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.20 no.6
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• pp.40-53
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• 2017

나노전달체 관련 기술은 다양한 질병 치료에 사용되어 단위세포 수준의 치료를 가능하게 할 뿐 아니라 영상 진단과 접목되어 질병의 진단 및 치료가 동시에 가능한 기술로 진화하고 있다. 본지에서는 이러한 연구 중 하나로 생체모사 나노전달체에 대해 다룬다. 다양한 면역세포 및 백혈구, 적혈구 등의 살아있는 세포의 기능을 나노전달체에 부여하여 전달효율 및 치료효과를 높이고자 하는 기술이다. 지금까지의 나노전달체 연구 및 개발 동향에 대하여 간략하게 살펴보고 특별히 최근 주목 받고 있는 생체모사 나노전달체의 개념, 제조 방법, 응용 및 앞으로의 전망에 대하여 논하였다.

• Journal of the KSME
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• v.53 no.5
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• pp.45-50
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• 2013

인체장기칩(Human Organs-on-Chips)은 미세공학, 생체모방, 세포생물학 분야의 기술을 시너지 있게 접목하여 개발되는 신개념의 인체 대리모델이다. 이 글에서는, 이러한 생체모사 시스템의 개발 배경과 최근 연구동향, 그리고 잠재성에 대해서 살펴본다.

• Journal of the KSME
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• v.46 no.4 s.305
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• pp.34-37
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• 2006

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.108-108
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• 2017

다양한 생체 재료들을 이용한 마이크로 및 나노 크기의 표면 구조 모사는 조직공학에서 세포의 성장 및 분화에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 특히, 마이크로-나노 구조가 공존하는 계층적 표면 구조는 골 아세포의 증식과 분화에 탁월하여 뼈 조직 재생에 응용되어 왔다. 기존에는 화학적 처리 기법을 이용하여 마이크로 표면 구조가 제작 되었으나 미세 거칠기 및 계층적 표면 구조의 제어가 어려웠다. 현재 이러한 문제점들을 극복하기 위해 플라즈마를 이용한 애칭 기법이 주로 이용되고 있으나 높은 온도 공정 환경에 의한 재료 선택의 한계점 및 오랜 공정 시간에 의한 플라즈마 처리 효율이 감소되어 원하는 표면구조 및 거칠기를 얻을 수 없다는 단점이 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점들을 극복하기 위해 마이크로/나노 주조 기법 이용하여 생체적합성 합성고분자 poly(${\varepsilon}$-caprolactone) (PCL) 위에 연꽃잎 구조를 모사한 후 플라즈마 애칭 기법을 이용하여 마이크로-($3.01-3.07{\mu}m$)와 나노크기 ($97{\pm}16nm$)를 동시에 갖는 계층적 구조를 제작하였다. 제작된 구조의 효능을 관찰하기 위해 조골세포를 배양한 결과 평평한 PCL 구조보다 제작된 계층적 구조가 높은 세포성장률 (>2.9배)및 세포 분화도(>2.1배)를 보였다. 이러한 결과는 새로운 표면 공학적 모델로서 손상된 뼈 및 치아조직 재생을 위한 적합한 거칠기 및 표면적인 환경을 제공해 빠른 재생 능력과 더불어 치료기간의 단축을 가져 올 수 있을 것으로 사료된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.7
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• pp.669-674
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• 2013

A three-dimensional hydrogel scaffold has been proposed for the effective production of biomimetic intestinal villi to reduce ethical and cost problems caused by animal testing in pharmaceutical development. This study explores an experimental approach to develop a new technique based on laser machining and microdrilling processes to produce a plastic mold for the fabrication of a three-dimensional hydrogel scaffold. For process optimization, both the laser machining and the microdrilling experiments are conducted by varying the experimental conditions, and structural characterization of the mold and intestinal villi were performed using SEM (scanning electron microscope) and OM (optical microscope) images. Polycarbonate (PC) was used as a candidate material. The experimental results show that intestinal villi can be fabricated by both laser and microdrilling machining processes.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.28 no.7
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• pp.834-850
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• 2011

In this paper, a novel tissue engineering scaffold design method based on triply periodic minimal surface (TPMS) is proposed. After generating the hexahedral elements for a 3D anatomical shape using the distance field algorithm, the unit cell libraries composed of triply periodic minimal surfaces are mapped into the subdivided hexahedral elements using the shape function widely used in the finite element method. In addition, a heterogeneous implicit solid representation method is introduced to design a 3D (Three-dimensional) bio-mimetic scaffold for tissue engineering from a sequence of computed tomography (CT) medical image data. CT image of a human spine bone is used as the case study for designing a 3D bio-mimetic scaffold model from CT image data.

• The Journal of the Convergence on Culture Technology
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• v.8 no.5
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• pp.749-754
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• 2022

High adhesion and water resistance of the skin surface are required for wearable and skin-attachable electronic patches in various medical applications. In this study, we report a stretchable electronic patch that mimics the drainable structure pattern of the hexagonal channels of frog's pads and the sucker of an octopus based on carbon-based conductive polymer composite materials. The hexagonal channel structure that mimics the pads of frogs drains water and improves adhesion through crack arresting effect, and the suction structure that mimics an octopus sucker shows high adhesion on wet surfaces. In addition, the high-adhesive electronic patch has excellent adhesion to various surfaces such as silicone wafer (max. 4.06 N/cm²) and skin replica surface (max. 1.84 N/cm²) in dry and wet conditions. The high skin-adhesive electronic patch made of a polymer composite material based on a polymer matrix and carbon particles can reliably detect electrocardiogram (ECG) in dry and humid environments. The proposed electronic patch presents potential applications for wearable and skin-attachable electronic devices for detecting various biosignals.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.21 no.1
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• pp.3-18
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• 2018

전자피부(Electronic skin)는 외부 환경과의 상호작용하는 인간 피부의 기능을 대체하여 외부 자극 신호를 전기적 신호로 변환하는 센서들로 이루어진 인공피부로써, 최근 인간과 전자기기 간의 인터페이스에 대한 관심이 급증하면서 이에 대한 많은 연구들이 진행되고 있다. 그중에서도 피부의 주된 기능인 외부 물리적 자극을 인지하는 촉각을 모방하는 촉각센서는 많은 발전을 거쳐 왔으며, 한계를 극복하고자 다양한 연구들이 진행되고 있다. 촉각센서는 압력, 인장, 굽힘과 같은 물리적 자극에 반응하며, 물리적 자극 신호를 아날로그 및 디지털 신호로 변환하여 인지하는 연구들이 폭넓게 개발되고 있다. 또한, 소자의 구조에 따라 물리적 자극을 전달하는 다양한 변환 방식들이 있으며, 최근에는 각 신호 변환 방식의 민감도, 반응속도, 자극 인지 범위 등의 한계점을 극복하고, 소재의 기계적 물성을 향상시키기 위해 소재의 변형을 주거나 생체의 기관 구조 및 외부 자극 인지 원리 등을 모사한 연구들이 많은 관심을 받고 있다. 본 기고에서는 이러한 촉각센서의 물리적 자극 신호 변환 방식과 소재 변형 및 생체 모사를 통한 다양한 연구들을 소개하고자 하며, 이를 통하여 촉각센서의 나아갈 방향을 제시하고자 한다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.27 no.11
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• pp.1238-1243
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• 2005

The batch experiments of biosorption were carried out for the removal of lead ion from metal solution using Laminaria japonica and Kjellmaniella crassifolia, two species of marine algaes as biosorbent. We have investigated biosorption kinetics and equilibrium of lead by using marine algaes. We observed that biosorption of lead occurred very rapidly by marine algaes ; the biosorption reached equilibrium less than 2 hr. These experimental data could be accurately described by a pseudo-second-order rate equation, obtaining values between $0.883{\times}10^{-3}$ and $0.628{\times}10^{-3}\;g/mg/min$ for the biosorption rate constant $k_{2,ad}$. It could be described with Langmuir, Redlich-Peterson, and Koble-Corrigan(Langmuir-Freundlich) equation. The biosorption capacity by L. japonica and K. crassifolia were in the sequence of Pb>Cd>Cr>Cu and Pb>Cu>Cd>Cr, respectively. The biosorption capacity of L. japonica were increased with pH increasing.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.31 no.1
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• pp.1-6
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• 2024

Spiders detect even tiny vibrations through their vibrational sensory organs. Leveraging their exceptional vibration sensing abilities, they can detect vibrations caused by prey or predators to plan attacks or perceive threats, utilizing them for survival. This paper introduces a nanoscale crack-based sensor mimicking the spider's sensory organ. Inspired by the slit sensory organ used by spiders to detect vibrations, the sensor with the cracks detects vibrations and pressure with high sensitivity. By controlling the depth of these cracks, they developed a sensor capable of detecting external mechanical signals with remarkable sensitivity. This sensor achieves a gauge factor of 16,000 at 2% strain with an applied tensile stress of 10 N. With high signal-to-noise ratio, it accurately recognizes desired vibrations, as confirmed through various evaluations of external force and biological signals (speech pattern, heart rate, etc.). This underscores the potential of utilizing biomimetic technology for the development of new sensors and their application across diverse industrial fields.