• 제목/요약/키워드: 자기공명분광분석

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개의 뇌 조직로부터 추출한 대사물질의 절대농도 측정 및 평가: 500 MHz 고자장 핵자기공명분광법을 이용한 예비연구결과 (Measurement and Assessment of Absolute Quantification from in Vitro Canine Brain Metabolites Using 500 MHz Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy: Preliminary Results)

  • 우동철;방은정;최치봉;이성호;김상수;임향숙;김휘율;최보영
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제12권2호
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    • pp.100-106
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    • 2008
  • 본 연구는 in vivo 보다 더욱 정확하게 뇌 대사물질을 정량 분석하고자 고자장 NMR 장비 (500MHz; 11.74T)를 이용하여 동물의 뇌를 in vitro 환경에서 조사 및 분석하였다. 일반적으로 in vivo 실험은 생체 내부의 혈류나 조직의 비균질성으로 인한 자기공명분광법의 shimming에 악영향을 미치기 때문에 부정확한 결과를 산출할 수 있다. 그러나, in vitro 실험은 이에 비하여 균질한 샘플을 사용하고 보다 고자장에서 실험환경을 조성할 수 있기 때문에 더욱 정확한 대사물질의 정보를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 개 (canine)의 소뇌 (cerebellum)조직으로부터 대사물질을 추출하고 고자장 핵자기공명분광법으로 대사물질의 절대농도를 획득 하고자 하였다. 생체 대사물질의 절대농도를 획득하기 위하여 대표적인 대사물질(i.e., NAA, Cr, Cho, Ins, Lac, GABA, Glu, Gln, Tau Ala)의 팬톰을 제작하여 그 스펙트럼을 확보하였고, 개의 소뇌 부위를 적출하여 methanol-chloroform water extraction (M/C water extraction) 방법으로 대사물질만을 추출한 후 자기공명분광법을 수행하였다. 필터링 (filtering)의 효과를 평가하기 위하여 샘플 제작 시 추출물을 필터링한 그룹과 필터링하지 않은 그룹으로 분류하여 실험을 수행하였다. 팬텀 물질과 추출물은 90% D2O 수용액으로 만든 후 5mm NMR 튜브에 담아 실험하였다. 실험 결과 조직 추출물을 필터링하는 것이 신호대잡음비(signal to noise ratio: SNR, S/N)를 향상시키는 데 기여하는 것을 확인하였다. 또한 개의 소뇌 대사물질의 절대농도는 사람보다는 쥐 (rat)의 뇌 대사물질 절대농도와 더 비슷한 것을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과를 토대로 고자장 핵자기공명분광법을 이용한 in vitro 실험은 뇌조직 내 대사물질의 절대농도를 측정하고 기본적인 지표를 확보하는데 매우 정확하고 정량적인 방법이 될 수 있을 것으로 사료된다.

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java Based Magnetic Resonance User Interface의 Advanced Method for Accurate, Robust, and Efficient Spectral Fitting 분석방법의 관찰자 변동 요소 (Observer Variation Factor on Advanced Method for Accurate, Robust, and Efficient Spectral Fitting of java Based Magnetic Resonance User Interface for MRS data analysis)

  • 이석준;유승만
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제39권2호
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    • pp.143-148
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    • 2016
  • 본 연구에서는 MRS 정량적 분석 중 jMRUI AMARES방법의 관찰자의 의존적 원인 요소를 숙련자와 비숙련자의 측정을 통하여 파악하고 하였다. 실험용 10주령 수컷 쥐의 간 부분을 3T MRI 장치를 활용하여 point resolved spectroscopy 펄스시퀀스를 이용하여 자기공명분광 데이터를 획득하였다. 획득된 데이터는 기준 값으로 사용하기 위해서 LCModel software 이용하여 1.3 ppm의 메틸렌 양성자와 4.7 ppm의 물 분자 양성자의 정량 비를 계산하였다. 7명의 비숙련 관찰자는 jMRUI AMARES 방법으로 총 지질을 1, 2주 간격으로 측정한 후 측정된 값을 SPSS를 이용하여 interclass correlation coefficient를 시행하였다. 관찰자 사이 간 측정치의 일관성의 신뢰도 분석을 표현한 크논바 알파 계수는 0.1 미만으로 나타났다. 1주차 데이터 값과 2주차 데이터 값의 평균값은 $0.096{\pm}0.038$로 LCModel의 분석 값보다 0.048로 50% 높게 관찰되었다. jMRUI AMARES분석 방법이 LCModel과 동일한 결과를 얻기 위해서는 정확한 대사물질의 개요를 숙지하고 획득된 그래프의 형태를 잘 파악하여 잔존 대사물질를 최소화 하여야 한다.

자기공명분광법에서 TE와 Voxel 내의 대사물질 양에 따른 스펙트럼 변화 평가에 관한 연구 (Investigation of Varied MR Spectra by TE and Metabolite Amount in the Localized Voxel using the MR Cone-shape Phantom)

  • 우동철;김상수;임향숙;장건호;최보영
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제18권3호
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    • pp.179-185
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    • 2007
  • 본 연구는 자기공명분광법(Magnetic Resonance Spectroscopy: MRS)에 있어서 기존 개발된 Multi-Voxel Spectroscopy (MVS)을 위한 MR 원뿔형 팬톰을 Single voxel spectroscopy (SVS)용으로 개선하여 선정된 Voxel내의 대사물질의 양과 TE 변화에 따른 스펙트럼의 변화를 관찰하였다. 원뿔형 팬톰은 Voxel를 선정하는 위치에 따라서 그 안에 포함되는 대사물질의 양을 변화시킬 수 있다는 점에 착안하여 Voxel안에 포함되는 뇌대사물질의 양과 TE시간에 따른 각 대사물질(NAA, Cr, Cho, Lac 등)의 Peak에 대한 정량적인 분석을 시도하였다. 실험은 3T MRI/MRS 장비에서 이루어졌고, 데이터를 분석하는데 $jMRUI^{(R)}$라는 프로그램이 사용되었다. 실험 및 분석 결과 대체로 Echo Time (TE)가 커질수록 잡음이 감소하는 경향을 확인할 수 있었고 또한 TE가 커질수록, Voxel 안의 뇌대사물질의 양이 적을수록 각 대사물질의 peak intensity가 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 특히 Lactate의 경우, 정위선정된 Voxel안에 가장 많은 양의 대사물질이 포함되었을 때만 스펙트럼 분석이 가능한 정도의 Peak intensity를 얻을 수 있었고 대부분의 TE에서 분석 가능한 것으로 보아 각 대사물질의 intensity는 TE보다는 Voxel내의 대사물질의 양에 더욱 민감하다는 결론을 도출 할 수 있었고, 이러한 Lac에 대한 in vitro 데이터는 정량분석 시에 있어서 in vivo상에서 대사물질의 정량화를 하는 데 있어서 중요한 가이드라인을 제시할 것으로 예상된다. 그러나, 원뿔의 모서리 부분에 표면장력에 의하여 수많은 공기방울이 MR image상에서 관찰되고 또한 MRS상에서 그 스펙트럼을 얻을 수 없었는데 이는 앞으로 원뿔형 MRS 팬톰을 구조적, 기술적으로 더욱 개선해야 할 여지를 남겨두고 있다.

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3T Multi Voxel Spectroscopy에서 SENSE와 NEX 변화에 따른 정상인 뇌 대사물질 변화 분석 (Alteration Analysis of Normal Human Brain Metabolites with Variation of SENSE and NEX in 3T Multi Voxel Spectroscopy)

  • 성열훈;임재동;이재현;조성봉;우동철;최보영
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제19권4호
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    • pp.256-262
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    • 2008
  • 자기공명분광법(magnetic resonance spectroscopy: MRS)은 인체내 대사물질을 정량분석하여 병변의 조기진단 및 정밀진단에 도움을 주고 있으며, 최근 임상에 이용되고 있는 자기공명분광법은 single voxel spectroscopy (SVS) 기법과 multi voxel spectroscopy (MVS) 기법이 있다. 본 연구에서는 SENSE와 NEX를 변화시킨 multi voxel spectroscopy (MVS)의 데이터와 기존 single voxel spectroscopy (SVS)의 데이터를 비교 분석하여, 각각의 데이터의 유의성 차이를 평가하고자 하였다. 정상 성인 지원자 13명(남자: 5명, 여자: 8명, 평균 41세, 표준편차 11.65세)을 대상으로 chemical shift image (CSI)를 이용한 MVS검사를 시행하였다. 장비는 3.0T Achieva Release Version 2.1 (Philips Medical System, Netherland)을 이용하였고, 8 channel head coil을 사용하여 brain thalamus 부위에서 CSI spectrum을 1 slice 획득하였다. Scan parameter로는 FOV (field of view): $230{\times}184mm^2$, TR (time to repetition): 2000 msec, TE (time to echo): 288 msec, matrix: $15{\times}12$, VOI(view of interest): $110{\times}110mm^2$, voxel size: $15{\times}15{\times}15mm^3$로 하였다. SENSE factor (S)와 NEX (N)는 S1*N1, S2*N1, S2*N2, S3*N2로 변화하여 스펙트럼을 획득하였고, 각 scan time은 5분 54초, 3분 32초, 6분 20초, 4분 20초였다. 얻은 모든 MRS 데이터는 jMRUI 3.0 Version 프로그램에서 분석하였고, SENSE factor와 NEX를 변화시켜 얻은 MVS data 그룹들이 정상 성인 뇌 대사물질의 변화에 영향을 주는지 검증하기 위해 그룹 간에 ANOVA분석을 실행하여 P 값이 0.05보다 크게 나오면 그룹들 사이에 유의한 차이가 없다고 분석하였다. NAA/Cr과 Cho/Cr의 상대적 비율은 MV와 SVS사이에서는 유의한 차이가 없었다. 즉, SENSE factor와 NEX를 변화시켜 얻은 MVS data에서 정상 성인 뇌조직의 대사물질의 변화를 관찰한 결과, S1*N1의 NAA/Cr은 $1.45{\pm}0.03$, Cho/Cr은 $0.88{\pm}0.03$이고, S2*N1의 NAA/Cr은 $1.44{\pm}0.03$, Cho/Cr은 $0.87{\pm}0.05$, S2*N2의 NAA/Cr은 $1.43{\pm}0.02$, Cho/Cr은 $0.87{\pm}0.04$이며, S3*N2의 NAA/Cr은 $1.45{\pm}0.03$, Cho/Cr은 $0.87{\pm}0.03$으로 나타났다(F-value : 1.37, D.F : 3, P-value : 0.262). 그러나 데이터의 질을 측정하기 위한 MVS 데이터의 NAA Peak line-width는 SVS 데이터의 NAA Peak line-width 보다 약 3배 정도 넓었다. 본 연구에서는 MVS에서 SENSE factor와 NEX 값을 다양하게 변화시킨 MVS의 데이터와 SVS의 데이터가 큰 차이가 없음을 확인하였다. 즉, 어는 특정 부위의 뇌 조직의 대사물질은 MVS와 SVS 기법 모두 큰 차이가 없음을 확인할 수 있었다. 그러므로 MVS는 SVS보다 광범한 부위를 짧은 시간 안에 검사할 수 있으므로 매우 유용한 방법이라고 사료된다.

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2-DDG가 FSa II 종양의 성장속도와 증식 능력, 신진대사에 미치는 영향 ; $^{31}P$-자기공명 분광기와 유세포 분석기를 이용한 연구 (Effects of 2-Deoxy-D-Glucose on Metabolic Status, Proliferative Capacity and Growth Rate of FSall Tumor: Observations made by In Vivo $^{31}P$-Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy and Flow Cytometry)

  • 장혜숙;최은경;조정길;임태환;이대근;이윤;조영주;김곤섭
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제9권1호
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    • pp.1-6
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    • 1991
  • 2-ODG가 쥐의 섬유육종(FSall)에 미치는 영향에 대한 연구로 에너지 신진대사는 체내에서의 $^{31}P$-자기공명 분광기를 이용하여 관찰하였고 세포 증식 능력은 유세포 분석기를 사용하여 연구하였다. 성장속도는 10개의 세포를 $C_3Hf/Sed$ 쥐의 발등에 이식한 후 3차원적으로 측정하여 관찰하였다. 2-DDG를 투여한 경우에는 이식후 12일에 복강내로 주사하였다. 이식후 12일의 종양의 평균 크기는 $250mm^3$이었다. Fsall종양의 성장속도는 semilog graph의 기울기와 종양의 doubling time으로 측정하였다. 2-DDG를 투여한 후 성장속도가 감속되었다. 5~12일 사이의 성장속도의 기울기가 0.828, 종양의 Idubling time이 0.84일이고 대조군에서는 13~28일 사이의 기울기가 0.218, doubling time이 3.2일인 반면 2-DOG 투여군에서는 성장속도의 기울기가 0.135이고 doubling time이 5.1일이었다. $^{31}P$-자기공명 분광기를 이용하여 2-DDG의 영향을 분석해 본 결과 2-DDG 투여후 종양증식 속도의 감속과 더불어 phosphornonester (PME)와 inorganic phosphate (Pi)의증가속도가 감소하였다. 이것은 2-DDG투여후 세포의 괴사가 감소하였다는 의미가 있다. 유세포 분석기를 이용하여 종양의 증식 능력을 분석한 결과는 2-DDG 투여후 5-phase와 G2+M phase의 DNA분포가 크게 증가하였다. 이것은 2-DDG투여후 세포가 좀더 방사선에 민감한 cycle로 진행함을 의미하는 것으로 해석할 수 있다. 이에 저자들은 2-DDG가 Fsall 종양세포에 미치는 흥미있는 결과를 토대로 방사선 치료에 미치는 영향과실제 이용 가능성에 대하여 더 연구하고자 한다.

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농약제품분석의 정성분석도구로서 FT-NMR (FT-NMR as an analytical tool for identification of inert materials in crop protection products)

  • 최달순;경석헌;홍수명;진용덕;이해근;김진화;류갑희
    • 농약과학회지
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    • 제8권2호
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    • pp.88-94
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    • 2004
  • 농약제품 중 개별부자재의 확인을 위한 분석도구로서 NMR 분광기를 사용하였고 부자재의 표준품 및 농약제품을 분석 비교하였다. 고분자물질인 계면활성제는 co-polymer였고 많은 ethylene 그룹으로 이루어졌다. 가장 두드러진 signal은 긴 체인의 polyoxyethylene 그룹으로 70.5 ppm에서 나타났고 Ester의 carbnyl 그룹은 173.5 ppm에서 자기공명 signal을 확인할 수 있었다. 분석 시료는 정제, 농축, 또는 크로마토그래피의 과정 없이 준비되었고 개별부자재의 확인은 분석된 시료와 표준품 스펙트럼과의 비교에 의하여 가능할 수 있었다. NMR 분광기는 전처리과정 없이 농약제품 중 개별부자재의 분석이 가능하였다.

망간-철산화물 나노입자의 뫼스바우어 분광 연구 (Mössbauer Studies of Manganese Iron Oxide Nanoparticles)

  • 현성욱;심인보;김철성;강경수;박주식
    • 한국자기학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.24-27
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    • 2008
  • Polyol법을 이용하여 $MnFe_2O_4$ 나노입자를 제조하고, X-선 회절기(XRD)와 진동시료형 자화율 측정기(VSM)를 이용하여 결정학적 및 거시적인 자기적 특성을 분석하였고, 뫼스바우어($M\"{o}ssbauer$) 분광실험을 통하여 $MnFe_2O_4$ 물질의 초미세 상호작용에 대한 연구를 수행하였다. 고분해능 투과형 전자 현미경(High Resolution Transmission Electron Microscope; HRTEM)을 이용하여 입자의 크기를 분석한 결과, 대부분의 입자크기가 $6{\sim}8$ nm 정도의 분포를 가지는 매우 균일한 입자로 형성되었음을 확인할 수 있었다. X-선 회절실험의 분석 결과, $a_0=8.418{\pm}0.001{\AA}$의 격자상수를 가지는 입방정형의 스피넬 구조로써 그 공간군이 Fd3m 임을 확인하였다. 상온에서의 VSM 측정결과 강한 초상자성 거동을 보였고, 뫼스바우어 분석결과로 상온에서 초상자성 영향에 따른 요동현상이 나타남을 관측할 수 있었다. 4.2K에서는 6개의 공명흡수선이 2 set으로 존재하고 초미세 자기장 값($H_{hf}$)이 A-site의 경우 498 kOe, B-site의 경우 521 kOe 로 분석되었다.

Chromite 물질의 자기상호작용에 관한 뫼스바우어 분광연구 (Mössbauer Studies of Changed Interaction on Cr Ions in Chromite)

  • 최강룡;김철성
    • 한국자기학회지
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    • 제17권1호
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    • pp.47-50
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    • 2007
  • 최근 geometrical frustration 현상 및 멀티페로익 효과가 Cr 이온의 나선 스핀 구조에 기인하는 것으로 해석되고 있다. 이에 본 연구에서는 Cr 이온 자리에 Fe을 치환하여 $CoCrFeO_4$를 제조하였고, $M\"{o}ssbauer$ 분광법에 의해 자기적 미세 구조의 상관관계를 연구하였다. 졸겔법을 이용하여 Fd3m의 cubic 스피넬 구조를 갖는 $CoCr_2O_4,\;CoCrFeO_4$ 단일상을 합성하였고, Rietveld 법에 의한 분석결과 격자상수는 $a_0=8.340$에서 $8.377{\AA}$로 증가 하였으며, Cr, Fe 이온은 모두 팔면체 구조에 위치하는 것으로 분석되었다. 자기 상전이 온도는 $T_N=97K$에서 320 K로 증가하였으며, 상호작용의 변화에 따라서 field cooled 온도에 따른 자화 곡선의 변화를 관측하였다. $M\"{o}ssbauer$ 스펙트럼 분석결과 4.2 K에서 공명흡수선에 대한 초미세자기장($H_{hf}$) 값은 각각 507, 492 kOe 정도로 나타났으며, 이성질체 이동치($\delta$)는 0.33, 0.34 mm/s 정도로 Fe 이온상태가 둘 다 +3 가의 이온상태임을 알 수 있었다.

낭성 종양의 체액에 대한 생체내, 생체외 3T 양성자 자기공명분 광법과 양성자 핵자기공명기법의 비교: Preliminary Study (Comparison of in Vivo, in Vitro 3T MR Spectroscopy and Proton NMR Spectroscopy for the Fluid from Cystic Tumor: Preliminary Study)

  • 이희중;김종열;장용민
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제12권2호
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    • pp.107-114
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    • 2008
  • 목적 : 3T MR 기기를 이용하여, 췌장 주위에 발생한 낭성 종양에 대하여, 생체내, 그리고 생체외 생체내 자기공명분광법(magnetic resonance spectroscopy: MRS)를 획득한 후, 생체외 핵자기공명 (nuclear magnetic resonance, NMR) 스펙트럼을 기준으로 비교함으로써, 낭성 종양의 감별 진단에 있어 MRS의 적용 가능성을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 췌장 주위에 발행한 12예의 낭성 종양(점액성 낭성 종양=5, 췌담관내 유두종=5, 가성 낭종=1, 및 림프관종 n=1)을 대상으로 3.0T 생체내, 생체외 양성자 MRS 및 9T NMR 스펙트럼을 획득하였다. NMR의 피크와 상응하는 생체내, 생체외 양성자 MRS에서 관찰되는 피크의 존재유무를 알아보았으며, 특정 질환을 예측하는 피크에 대하여 알아보았다. 결과 : 생체내 MRS는 NMR과 민감도 29.6%, 특이도 82.6% 그리고, 67.7%의 정확도를 보였으며 (p=0.096, McNemar test), 생체외 MRS는 생체내 MRS는 민감도 57.1%, 특이도 92.6%, 그리고, 82.3%의 정확도를 보였다 (p = 0.362, McNemar test). 질병간의 스펙트럼의 차이는 NMR에서 췌담관내 유두종의 경우에서 점액성 낭성 종양에 비해 3.5-4.0 ppm에서 유의하게 많은 피크를 보였다 (p=0.026). 결론 : 결론적으로, NMR 이용한 화학물질 분석은 낭성 종양의 감별 진단에 도움이 될 가능성이 있는 기법으로 생각되지만, 생체내 및 생체외 MRS는 임상에 적용되기 위해서는 많은 기술적 발전을 필요로 하는 것으로 생각된다.

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불포화 폴리히드록시알칸오에이트 나노입자의 제조 및 특성 (Preparation and Characterization of Unsaturated Poly(3-hydroxyalkanoate) Nanoparticles)

  • 한정현;김승수;신병철;이영하;홍성욱
    • 폴리머
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    • 제27권6호
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    • pp.542-548
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    • 2003
  • 미생물을 배양하여 불포화 폴리히드록시알칸오에이트 (PHAs)를 생합성하고 이 고분자를 유화상태에서 자발적인 용매 확산방법을 이용한 나노입자의 제조와 다양한 실험적 변수가 입자형성에 어떠한 영향을 미치는지에 대하여 조사하였다. 생합성된 고분자의 물리화학적 특성은 핵 자기 공명 분광계, ATR 적외선 분광분석, 시차 주사 열분석, 젤 투과크로마토그래피로 확인하였으며, 나노입자의 형태는 주사 전자 현미경을 통하여 관찰하였고 입자크기 및 분포는 전기영동 광산란 광도계를 사용하여 확인하였다. 초음파의 강도와 시간이 증가함에 따라 나노입자의 평균 입자직경은 감소하였고 고분자용액의 농도, 유화제의 검화도와 중합도의 증가에 따라서 나노입자의 평균 입자직경은 증가하였고 유화제의 농도 2∼4%에서 평균 입자직경이 최소였으며, 비용매인 에탄올의 첨가가 양용매인 클로로포름만 첨가하였을 때보다 평균 입자직경이 감소하는 것을 관찰하였다.