• 제목/요약/키워드: Biological fixation

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양극산화 티타늄 표면에 서로 다른 RGD 펩타이드 코팅 방법이 인간간엽줄기세포 반응에 미치는 영향 (Effect of RGD peptide coating of implant titanium surface on human mesenchymal stem cell response)

  • 김민수;정창모;전영찬;류재준;허중보;윤미정
    • 대한치과보철학회지
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    • 제49권3호
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    • pp.245-253
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    • 2011
  • 연구 목적: 양극 산화 티타늄 임플란트의 표면에RGD펩타이드를 화학적 고정 및 물리적 흡착 방법을 통해 코팅하고, 이러한 코팅방법에 따른 표면 변화와 펩타이드의 코팅여부, 인간간엽줄기세포 배양시의 부착, 증식, 분화를 비교하여, 펩타이드를 임플란트 표면에 코팅시키는 방법과 세포의 반응 간의 관계를 분석하고자 하였다. 연구 재료 및 방법: 직경 12.0 mm, 두께 3.0 mm의 양극 산화 티타늄 디스크 상에, 대조군은 아무런 코팅을 시행하지 않았으며, 실험군은 표면에 형광 물질이 고정되어 있는 RGD펩타이드를 화학적 고정 방법과 물리적 흡착 방법으로 코팅시켰다. 펩타이드 코팅 이후의 표면 변화를 살펴보기 위해 주사전자현미경관찰, 형광현미경 관찰, X-ray Photoelectron Spectrometry (XPS) 분석을 시행하였다. 세포 부착 정도와 형태의 변화 및 증식 정도를 평가하였다. 분화의 정도를 살펴보기 위해, 정량중합효소연쇄반응, alkaline phosphatase activity assay, alizarin red assay를 이용하여 각각 분석하였다. 통계 분석은 SPSS (ver. 17.0, SPSS, IL, USA)프로그램을 이용하여 Kruskal-Wallis test로 유의성을 검증하였고, 사후 검정은 Bonferroni test를 시행하였다(P=.05). 결과: 형광 현미경, XPS 분석 결과, 두 가지 코팅 방법에서 모두 펩타이드의 코팅이 확인되었으며, 물리적 흡착 방법이 화학적 고정 방법보다 더 많은 양의 펩타이드를 코팅시킬 수 있었다. 코팅 방법의 차이에 따른 세포의 초기 부착 정도와 형태 변화, 증식의 정도에는 유의할만한 차이가 나타나지 않았다(P>.05). 세포의 분화 정도는 물리적 흡착 실험군에서 대조군과 화학적 흡착 실험군에서보다 collagen type I과 osteocalcin, osteopontin의 양이 증가되었으며, ALP activity가 유의하게 증가되었다(P<.05). 결론: RGD-펩타이드를 양극 산화 임플란트에 코팅함으로써 인간간엽줄기세포의 반응에 영향을 주어 임플란트의 골유착을 증진시킬 수 있는 가능성을 확인하였으며, 특히 많은 양의 펩타이드를 코팅할 수 있는 물리적 흡착 방법이 화학적 고정 방법보다 인간간엽줄기세포 반응에 더 효과적임을 알 수 있었다.

이산화탄소 농도 및 유속에 따른 하천 내 미세조류의 이산화탄소 고정 효과 (The Effect of CO2 Fixation for Microalgae based on CO2 Concentration and Flow Rate)

  • 박효민;이상돈
    • 한국습지학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.363-369
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    • 2018
  • 최근 환경 문제로 대두되고 있는 것 중 하나는 대기 중 $CO_2$의 증가로 인한 기후변화이다. 이에 대한 영향으로 생태계가 변화하고 있으며, 다양한 환경문제가 발생되고 있다. 이로 인해 전 세계적으로 $CO_2$ 저감을 위한 다양한 연구들이 수행중이며, 이 중 미세조류를 이용한 $CO_2$ 저감 방안은 환경 친화적인 방법이라 할 수 있다. 그러나 미세조류를 이용한 $CO_2$ 저감 방안은 대부분 단일 종을 대상으로 하고 있으며, 자연 하천을 대상으로 한 미세조류의 $CO_2$ 고정 효율에 대한 연구는 전무한 실정이다. 그러므로 본 연구는 우리나라 하천 내 존재하는 미세조류들을 파악하고, 미세조류의 생장특성을 분석하여 최적의 배양조건을 도출 하였다. 그리고 $CO_2$ 농도와 주입 속도에 따른 미세조류의 biomass와 클로로필 a의 변화를 분석하여 자연 하천 내 존재하는 미세조류의 $CO_2$ 고정효율에 대해 연구하고자 하였다. 섬강 내 존재하는 미세조류를 배양하여 동정한 결과 6종의 우점종(Ankistrodesmus falcatus, Scenedesmus intermedius, Selenodictyum sp., Xanthidium apiculatum var. laeve, Cosmarium pseudoquinarium, Dictyosphaerium pulchellum)이 관찰되었으며, 이 종들은 모두 녹조류에 해당하였다. 한편 이산화탄소 농도 구배(5% $CO_2$, 10% $CO_2$, 15%$CO_2$, 대기조건의 가스 0.038% $CO_2$)와 유속(0.25, 0.5LPM)이 다른 가스를 주입하여 미세조류의 biomass와 클로로필 a의 변화를 살펴본 결과 이산화탄소의 농도가 증가할수록 biomass와 클로로필 a가 증가하였으며, 같은 이산화탄소 농도에서는 유속이 더 빠른 곳에서 미세조류의 biomass와 클로로필 a의 양이 더 증가하였다. 또한 미세조류에 고정화된 이산화탄소의 양은 주입되는 가스의 유속이 빠를수록 고정되는 이산화탄소의 양이 더 높아지는 경향을 보였다. 본 연구는 기존의 단일 종에서 행해지는 연구가 아닌 하천 전체의 미세조류를 대상으로 수행한 연구이며, 하천 내 존재하는 미세조류의 이산화탄소 고정을 위한 최적의 조건을 도출하고, 하천 내 존재하는 미세조류로부터 고정화된 이산화탄소의 양을 정량화하여 향후 이산화탄소 감축을 위한 정책을 위한 기초자료에 이용할 수 있다는 것에 큰 의의가 있다.

LM3V 지면모델의 국내 적용성 평가를 위한 유출량 및 질소 모의 연구 (Study on Simulation of Runoff and Nitrogen for Application of LM3V Model in South Korea)

  • 정충길;김성준
    • 한국농공학회논문집
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    • 제59권4호
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    • pp.1-15
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    • 2017
  • Eutrophication of surface waters is of concern worldwide, because it can result in many undesirable water-quality and ecological problems, such as hypoxic 'dead' zones and harmful algal blooms, both associated with considerable economic costs. In this study, we used LSM (Land Surface Model) to simulate nitrogen in five major rivers in the Southern Korean Peninsula. The main objective of this research was to enhance nitrogen data for input of LM3V model in South Korea. Input data for nitrogen fluxes were categorized into three sections including agriculture fertilizer, livestock manure, atmosphere deposition, biological fixation, and sewage pollutants were used as the nitrogen input. For using LM3V model, the nitrogen input data were regenerated by considering states of agriculture and industry in South Korea at a $1/8^{\circ}$ resolution. Then, we simulated stream/river flows and N loads throughout the entire drainage networks in South Korea at a $1/8^{\circ}$ resolution. By using the same parameters for the entire country ($100,210km^2$), composed of 5 river basins with varying climate and land use, the model simulates spatial (11 sites) and temporal (1999~2010) patterns of flows and nitrate-N loads are resonable by comparing observed flow and nitrate-N loads. The r (Pearson's linear correlation) for water temperature, flow and nitrate-N at river were 080~0.93, 0.62~0.92 and 0.5~0.9 respectively. Based on enhanced N input data and model results, we find that LM3V model as land surface model can be applied in South Korea with interaction of atmosphere and land conditions.

원위 경골 골절에서 전외측 잠김 금속판을 사용한 전외측 최소 침습적 금속판 고정술 (Anterolateral Minimally Invasive Plate Osteosynthesis of Distal Tibial Fractures Using an Anterolateral Locking Plate)

  • 서동환;이환희;한영훈;정재중
    • 대한족부족관절학회지
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    • 제24권1호
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    • pp.19-24
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    • 2020
  • Purpose: Anterolateral minimally invasive plate osteosynthesis (MIPO) was performed to treat patients with distal tibial fractures associated with open fractures or extensive soft tissue injuries, which is limited medial MIPO. The treatment results of the anterolateral MIPO technique were evaluated and analyzed. Materials and Methods: Seventeen patients with distal tibial fractures associated with an open fracture or large bullae formation on the distal tibia medial side were treated with anterolateral MIPO using anterolateral locking plates. Within 24 hours of visiting the emergency room, external fixation was applied, and the medial side wound was managed. After damage control, the anterolateral locking plate was applied using an anterolateral MIPO technique. The union time, nonunion, or malunion were evaluated with regular postoperative radiographs. The ankle range of motion, operative time, blood loss, Iowa score, and wound complications were investigated. Results: Radiological evidence of bony union was obtained in all cases. The mean time to union was 16.7 weeks (12~25 weeks). The mean operation time was 44.0 minutes. Regarding the ankle range of motion, the mean dorsiflexion was 15°, and the mean plantarflexion was 35°. Satisfactory results were obtained in 15 out of 17 cases; five results were classified as excellent, four were good, and six were fair. The mean blood loss was 125.2 mL. Two complications were recorded. Conclusion: In distal tibial fractures with severe medial soft tissue damage caused by high-energy trauma, the staged anterolateral MIPO technique using anterolateral locking plates is a useful alternative treatment to achieving optimal wound care, rapid union with biological fixation, and intra-articular reduction.

해양 생물 펌프가 대기 중 이산화탄소에 미치는 영향 그리고 기후 변동과의 연관성 (The Impact of the Oceanic Biological Pump on Atmospheric CO2 and Its Link to Climate Change)

  • 권은영;조양기
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제18권4호
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    • pp.266-276
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    • 2013
  • 바다-육지-대기로 이루어진 기후 시스템에서 가장 큰 탄소의 저장고는 바다이다. 바다가 대기로부터 탄소를 흡수하는 주요 수단은 생물 활동에 의한 것으로서, 광합성에 의해 유기 물질로 동화된 탄소가 해저로 침강하고 분해되는 과정에서 깊은 바다물은 탄소를 축적하게 된다. 이러한 탄소 수송 작용을 생물 펌프라 부르며, 해수면 탄소 농도를 낮춤으로써 대기 중 이산화탄소 분압을 낮은 상태로 유지해주는 중요한 기작이다. 생물 펌프에 의해 해저에 축적된 탄소는 해양 순환에 의해 해수면에 돌아오고, 해양-대기 기체 교환에 의해 대기로 배출된다. 바다가 대기와 소통하는 이산화탄소의 양은 과거 빙하기-간빙기 기후 변동과 관련하여 과거 수십만년동안 대기 중 이산화탄소 분압변화에 주도적인 역할을 하여 온 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 바다에서 일어나는 탄소 순환을 간단하게 소개하고, 해양 순환의 변화가 어떻게 탄소 순환을 변형시키고, 대기 중 이산화탄소에 영향을 미치는지를 기후 변동의 관점에서 살펴보고자 한다.

Spirulina Platensis NIES 39를 이용한 Polyethylene Bag 반응기에서의 이산화탄소 고정화 (Carbon Dioxide Fixation using Spirulina Platensis NIES 39 in Polyethylene Bag)

  • 김영민;김지윤;이성목;하종명;권태호;이재화
    • 공업화학
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    • 제21권3호
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    • pp.272-277
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    • 2010
  • 현재의 값비싼 광생물반응기를 대체하기 위하여 비닐백을 소재로 한 보급형 광생물반응기를 개발하고자 본 연구를 실시하였다. 앞선 연구에서 Spirulina platensis NIES 39의 최적배양조건을 확립하였으며, 이를 토대로 하여 이산화탄소 고정화 연구를 실시하였다. 이산화탄소 농도 및 유속에 따른 성장은 10% $CO_2$, 0.1 vvm의 조건에서 가장 높은 2.677 g/L의 건조균체량을 나타냈으며, 이산화탄소 고정화량($F_{CO_2}$)은 4.056 g ${\cdot}{CO_2}$/L, 이산화탄소 고정화속도($R_{CO_2}$)는 0.312 g $CO_2$/L/day로 나타났다. 반면, 이산화탄소 고정화 효율($FE_{CO_2}$)의 경우 5% $CO_2$, 0.1 vvm의 조건에서 나타난 데이터에 비해서 그 절반 수준인 52.372%를 나타내었다. 그리고 빛의 유무에 따른 이산화탄소 주입효과를 알아본 결과, 빛이 있는 조건에서 약 3 h 주기로 10 min간 주입하는 조건이 가장 우수한 성장 및 이산화탄소 고정화를 한 것으로 나타났으며, 빛이 없을 때는 이산화탄소 주입이 무의미하다는 결론을 얻을 수 있었다.

혐기성 고정층 생물반응기의 연속운전을 통한 이산화탄소의 메탄전환 (Biological conversion of CO2 to CH4 in anaerobic fixed bed reactor under continuous operation)

  • 김재형;구혜민;장원석;박대원
    • 에너지공학
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    • 제22권4호
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    • pp.347-354
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    • 2013
  • 생물학적방법으로 이산화탄소를 에너지원인 메탄으로 전환하고자 hydrogenotrophic methanogen이 우점화된 실험실규모의 연속운전 반응기를 이용하여 수소의 주입비율과 EBCT에 따른 실험을 진행하였다. 수소와 이산화탄소의 주입비율을 4:1과 5:1(mol/mol)로 달리한 실험결과 두 조건 모두 주입된 수소가 대부분 소모되며 99% 이상의 전환율을 보였다. 이산화탄소의 경우 4:1에서는 $74.45{\pm}0.33$%, 5:1에서는 $95.8{\pm}10.7%$의 전환율로 이산화탄소를 모두 전환시키기 위해서는 양론식에 비해 더 많은 양의 수소가 필요한 것으로 확인되었다. 이는 hydrogenotrophic methanogen의 생장유지에 필요한 에너지원인 수소가 사용된 것에 기인한 것으로 사료된다. 체류시간별로 처리효율을 확인한 결과, 임계처리용량은 EBCT 3.3시간에서 수소(99.9%)와 이산화탄소(96.23%)의 안정적인 전환율을 보이며 $1.15{\pm}0.02m^3{\cdot}m^{-3}{\cdot}day^{-1}$의 메탄생산속도와 $2.01{\pm}0.04kg{\cdot}m^{-3}{\cdot}day^{-1}$의 이산화탄소 고정화속도를 나타내었다.

인산결핍 조건하에서 질소고정식물체내의 Ureide 분배 (Ureide Distribution in Nitrogen Fixing Soybean Plant under External Phosphorus Limitation)

  • 사동민
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제40권3호
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    • pp.232-237
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    • 1997
  • 인산 결핍이 질소고정식물체의 Ureide 농도 및 분배에 미치는 영향을 살펴보고자 Bradyrhizobium japonicum MN 110을 접종한 대두 식물체를 1.0 mM-P(대조구) 및 0.05 mM-P(결핍구)를 함유한 무질소 영양액을 처리, 재배하여 이식 28, 35,42, 49일 후 수확하였다. 3주의 실험기간중 건물량은 대조구의 경우 8.9배, 결점구의 경우 2.7배 증가하였다. 인산 결핍구에서 식물체의 전질소 및 인산의 함량은 이식 후 28일에 각각 80%,40%,49일에 각각 93%, 84% 감소하였으며 뿌리 및 근류보다 잎과 줄기의 질소 농도가 크게 감소하였다. 인산 결핍은 잎과 줄기의 수용태 및 ureide태 질소 농도를 감소시켰으나 뿌리의 경우 영향을 받지 않았으며 인산결점구의 경우 전체 수용태 및 ureide태 질소의 함량중 뿌리 함유량 비율이 대조구에 비하여 증가하였다. 이러한 결과는 인산 결핍이 근류의 질소고정뿐만 아니라 고정질소의 상향 이동도 저해함을 나타낸다.

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Growth and Maturity in Response to Planting Times in Supernodulating Soybean Mutants

  • Park Sei Joon;Youn Jong Tag;Lee Jae Eun;Kim Wook Han;Kwon Young Up;Shin Jin Chul;Seong Rak Chun
    • 한국작물학회지
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    • 제50권1호
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    • pp.11-15
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    • 2005
  • This experiment was conducted to investigate the changes of growth and maturity and to clarify the function of supernodulating characters, excessive nodules and high biological nitrogen fixation rate (BNF), on maturity in response to different planting time in supernodulating soybean mutants. Two supernodulating soybean mutants, Sakukei4 and SS2-2, and their parent cultivars, Enrei and Shinpaldalkong2, were planted on May 24 and June 15, 2004. The degrees of the shortening of growth days by the planting time delay were 18 to 22 days in four cultivar, and there were no significant differences among the cultivars. However, four cultivars showed the different maturity properties. Sakukei4, mutated from Enrei, showed later maturity than that of Enrei, and 882-2, mutated from Shinpaldalkong2, showed earlier maturity than that of Shinpaldalkong2. The plant and nodule dry weights at R6 stage of Sakukei4 showed the smallest decrement and those of SS2-2 was showed the largest decrement by the delay of planting time. The photosynthetic rates of Sakukei4 during the late reproductive growth period were slowly decreased, however those of SS2-2 were steeply decreased in two planting time treatments. Overall, the growth of Sakukei4 was decreased slowly, however the growth of SS2-2 was decreased sharply according to the delay of planting time. The percentage of seed yield of Sakukei4 in June planting plot compared with May planting plot at R8 stage was $92\%$, which was the lowest decreasing rate of yield among the cultivars, and in the case of SS2-2, it was in $76\%$, the highest one. These results indicated that the responses of supernodulating mutants by the delay of planting time were very similar to the wild types. This means supernodulating characters in supernodulating soybean mutants might not affect to the maturity property. Additionally, the maturity property could be considered as an important characteristics to decide or to select on the developments of supernodulating soybean mutants, which have a low productivity by an excessive nodules, especially.

Relationship between Nodulating Characters and Yield Components in Supernodulating Soybean Mutants

  • Park Sei Joon;Youn Jong Tag;Kim Wook Han;Lee Jae Eun;Kwon Young Up;Shin Jin Chul;Seong Rak Chun
    • 한국작물학회지
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    • 제50권1호
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    • pp.5-10
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    • 2005
  • This experiment was conducted to clarify the functions of supernodulating characters on seed yield determination through the comparison of agricultural traits of supernodulating soybean mutants, Sakukei4, SS2-2, and their parent cultivars, Enrei and Shinpaldalkong2. The plant dry weights of supernodulating mutants, Sakukei4 and SS2-2, were $52\%$ and $61\%$ of their wild type parents at full seed stage (R6). However, the relative growth rate (RGR) from the pod set stage (R3) to R6 of Sakukei4 was 0.022 g/g/day and that of SS2-2 was 0.016 g/g/day, which were higher than those of their parents. Nodule number and dry weight were increased in two supernodulating mutants by the R6 stage. The nitrogen concentrations of leaf, petiole and stem of Sakukei4 were higher than those of Enrei. SS2-2 showed higher nitrogen concentration in petiole than Shinpaldalkong2 had. The positive correlations were appeared between nodule dry weight, plant dry weight and pod number, in two supernodulating mutants during the period from R3 to R6 stage. Although all of the yield components and seed yield were lower in two supernodulating mutants than their parents at the stage of full maturity (R8), the harvest index was higher in supernodulating mutants. The increasing rates of pod number to stem dry weight in two supernodulating mutants showed the higher than those of two their parents at R8 stage. In conclusion, the relative growth rates during the early to the middle reproductive growth period were higher in supernodulating mutants than the wild types. This could be resulted in an increase in pod number. The increase of relative growth rate was the result of the successive supplement of nitrogen source from biological nitrogen fixation (BNF) of nodules during the middle reproductive growth period in supernodulating mutants.