• 제목/요약/키워드: Biological systems

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Setting limits for water use in the Wairarapa Valley, New Zealand

  • Mike, Thompson
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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    • pp.227-227
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    • 2015
  • The Wairarapa Valley occupies a predominantly rural area in the lower North Island of New Zealand. It supports a mix of intensive farming (dairy), dry stock farming (sheep and beef cattle) and horticulture (including wine grapes). The valley floor is traversed by the Ruamahanga River, the largest river in the Wellington region with a total catchment area of 3,430 km2. Environmental, cultural and recreational values associated with this Ruamahanga River are very high. The alluvial gravel and sand aquifers of the Wairarapa Valley, support productive groundwater aquifers at depths of up to 100 metres below ground while the Ruamahanga River and its tributaries present a further source of water for users. Water is allocated to users via resource consents by Greater Wellington Regional Council (GWRC). With intensifying land use, demand from the surface and groundwater resources of the Wairarapa Valley has increased substantially in recent times and careful management is needed to ensure values are maintained. This paper describes the approach being taken to manage water resources in the Wairarapa Valley and redefine appropriate limits of sustainable water use. There are three key parts: Quantifying the groundwater resource. A FEFLOW numerical groundwater flow model was developed by GWRC. This modelling phase provided a much improved understanding of aquifer recharge and abstraction processes. It also began to reveal the extent of hydraulic connection between aquifer and river systems and the importance of moving towards an integrated (conjunctive) approach to allocating water. Development of a conjunctive management framework. The FEFLOW model was used to quantify the stream flow depletion impacts of a range of groundwater abstraction scenarios. From this, three abstraction categories (A, B and C) that describe diminishing degrees of hydraulic connection between ground and surface water resources were mapped in 3 dimensions across the Valley. Interim allocation limits have been defined for each of 17 discrete management units within the valley based on both local scale aquifer recharge and stream flow depletion criteria but also cumulative impacts at the valley-wide scale. These allocation limits are to be further refined into agreed final limits through a community-led decision making process. Community involvement in the limit setting process. Historically in New Zealand, limits for sustainable resource use have been established primarily on the basis of 'hard science' and the decision making process has been driven by regional councils. Community involvement in limit setting processes has been through consultation rather than active participation. Recent legislation in the form of a National Policy Statement on Freshwater Management (2011) is reforming this approach. In particular, collaborative consensus-based decision making with active engagement from stakeholders is now expected. With this in mind, a committee of Wairarapa local people with a wide range of backgrounds was established in 2014. The role of this committee is to make final recommendations about resource use limits (including allocation of water) that reflect the aspirations of the communities they represent. To assist the committee in taking a holistic view it is intended that the existing numerical groundwater flow models will be coupled with with surface flow, contaminant transport, biological and economic models. This will provide the basis for assessing the likely outcomes of a range of future land use and resource limit scenarios.

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Effect of an Endoplasmic Reticulum Retention Signal Tagged to Human Anti-Rabies mAb SO57 on Its Expression in Arabidopsis and Plant Growth

  • Song, Ilchan;Lee, Young Koung;Kim, Jin Wook;Lee, Seung-Won;Park, Se Ra;Lee, Hae Kyung;Oh, Soyeon;Ko, Kinarm;Kim, Mi Kyung;Park, Soon Ju;Kim, Dae Heon;Kim, Moon-Soo;Kim, Do Sun;Ko, Kisung
    • Molecules and Cells
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    • 제44권10호
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    • pp.770-779
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    • 2021
  • Transgenic Arabidopsis thaliana expressing an anti-rabies monoclonal antibody (mAb), SO57, was obtained using Agrobacterium-mediated floral dip transformation. The endoplasmic reticulum (ER) retention signal Lys-Asp-Glu-Leu (KDEL) was tagged to the C-terminus of the anti-rabies mAb heavy chain to localize the mAb to the ER and enhance its accumulation. When the inaccurately folded proteins accumulated in the ER exceed its storage capacity, it results in stress that can affect plant development and growth. We generated T1 transformants and obtained homozygous T3 seeds from transgenic Arabidopsis to investigate the effect of KDEL on plant growth. The germination rate did not significantly differ between plants expressing mAb SO57 without KDEL (SO plant) and mAb SO57 with KDEL (SOK plant). The primary roots of SOK agar media grown plants were slightly shorter than those of SO plants. Transcriptomic analysis showed that expression of all 11 ER stress-related genes were not significantly changed in SOK plants relative to SO plants. SOK plants showed approximately three-fold higher mAb expression levels than those of SO plants. Consequently, the purified mAb amount per unit of SOK plant biomass was approximately three times higher than that of SO plants. A neutralization assay revealed that both plants exhibited efficient rapid fluorescent focus inhibition test values against the rabies virus relative to commercially available human rabies immunoglobulins. KDEL did not upregulate ER stress-related genes; therefore, the enhanced production of the mAb did not affect plant growth. Thus, KDEL fusion is recommended for enhancing mAb production in plant systems.

청소년부모의 지원정책 개발을 위한 조사연구 -10대에 첫 자녀를 임신한 미혼한부모를 대상으로- (Exploratory study on developing a support policy for adolescent parents: focusing on single mothers who become pregnant for the first time as teenage years)

  • 이영호;박지윤
    • 가족자원경영과 정책
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    • 제25권1호
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    • pp.113-132
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    • 2021
  • 지금까지의 한부모가족에 대한 연구들의 대다수는 미혼 한부모가족의 형성사유를 구분하지 않아, 청소년한부모를 특정하여 직접 자료조사를 한 연구는 많지 않다. 본 연구의 목적은 청소년부모의 임신, 출산, 양육이 안전하게 이루어지도록 지원하기 위한 정책 개발의 기초 자료를 청소년부모의 양육과 관련한 실태조사를 통해 얻고자 한다. 그러나 현실적으로 청소년부모를 대상으로 하기에는 어려움이 따르므로 동일한 문제를 내포한 10대에 첫 자녀를 출산한 미혼한부모를 대상으로 선정하였다. 연구목적을 위하여 설정한 연구문제는 '첫째, 이들의 기본적인 특성은 어떠한가. 둘째, 임신에서 양육 초기의 실태는 어떠한가. 셋째, 자녀 양육의 실태는 어떠한가. 넷째, 자립의 가능성은 어떠한가' 이다. 본 연구는 청소년부모의 지원근거를 마련하기 위하여 10대에 첫 자녀를 출산한 미혼한부모를 대상으로 임신에서 출산, 양육초기까지의 일련의 과정을 직접 조사를 통해 탐색한 연구로서 기존의 연구들과 차별점을 갖고 있으며, 비양육자인 자녀의 생부의 역동을 함께 추측할 수 있는 자료를 제시하였다. 또한 저출산의 극복이라는 중차대한 국가의 과업에서 청소년 산모의 건강권을 바탕으로 아동의 건강한 성장을 함께 논의하였다는 점에서 의미가 있다. 자녀를 출산하고 양육하는 일은 개인, 사회가 함께 고민하여야 하며, 그 과정에서 아이 생부에 관한 사회의 무관심을 환기시키고 아이 생부를 양육에 참여할 수 있도록 하는 방향으로의 전환을 모색할 필요가 있다. 청소년부모와 미혼부의 존재를 인정하고 이들을 다양한 가족의 하나로 기능할 수 있도록 하기 위하여 청소년복지지원법과 저출산고령사회기본법에서 청소년부모에 대한 지원의 근거가 명시되어야 하며, 10대의 청소년으로서 부모역할을 수행하는 부모, 한부모들에 대해서는 가정의 형태에 관계없이 이용가능한 시스템의 도입과 10대 부모를 대상으로 하는 자녀양육과 관련한 정보 및 양육프로그램이 전문가에 의해 개발되어야 하며 이를 포괄하는 가족정책의 수립과 가족자원과 지역자원을 적용할 수 있는 더욱 구체적인 후속 연구들이 필요함을 제시하였다.

살균제 Tebuconazole이 한국산 개구리류(두꺼비, 청개구리, 참개구리) 배아 발달에 미치는 영향 (Effects of fungicide tebuconazole on the embryonic development of Korean domestic frogs (Bufo gargarizans, Hyla japonica, and Pelophylax nigromaculatus))

  • 이해범;고선근
    • 환경생물
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    • 제39권3호
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    • pp.311-318
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    • 2021
  • 국내에 서식하는 개구리들의 배아를 이용하여 살균제인 tebucoanzole의 독성을 파악하기 위해 FETAX (Frog Embryo Teratogenesis Assay-Xenopus) 기법에 따라 두꺼비(Bufo gargarizans), 청개구리(Hyla japonica), 참개구리(Pelophylax nigromaculatus)의 배아를 배양하면서 tebuconazole의 효과를 probit 분석법으로 조사하였다. 그 결과, tebuconazole의 농도에 의존하여 유생의 체장 길이는 감소하고 치사율과 기형률은 증가하였으며 tebuconazole의 teratogenic concentration (EC50)은 각각 34.4, 10.6, 14.9 mg kg-1을 나타내었고 embryo lethal concentrations (LC50)은 75.4, 38.2, 39.6 mg kg-1 을 나타내었다. Teratogenic index (TI=LC50/EC50)는 각각 2.19, 3.58, 2.65을 나타내어 두꺼비, 청개구리, 참개구리 배아 발달에 최기형성 물질로 작용함을 알 수 있었다. 이상의 결과들로 보아 tebuconazole은 낮은 농도에서 개구리 배아의 발달에 민감하게 반응하였으며 치사율, 기형률, 성장률, 기형양상 등을 기존의 연구들과 비교하였을 때 유사한 결과를 나타내어 국내 서식하는 개구리류 배아발달에 영향을 미칠 수 있는 것으로 여겨지며, 종에 따라 치사율 및 기형률, 기형양상 등의 차이를 나타내는 원인 등을 명확히 파악하기 위해서 종 특이적 특성 등을 규명하는 연구가 더 필요할 것으로 여겨진다.

침강지 시설이 조성된 LID 시설의 환경적 영향평가 (Comparative assessment of urban stormwater low impact strategies equipped with pre-treatment zones)

  • ;;전민수;김이형
    • 한국습지학회지
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    • 제21권2호
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    • pp.181-190
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    • 2019
  • 최근 강우유출수를 비용효율적으로 관리하기 위해 저영향개발 (Low Impact Development, LID)과 자연기반해법(Nature-based solution, NBS)를 도입하고 있다. 본 연구에서는 LID 시설 중 도심지 내 적용가능하고 유입부에 침강지가 조성된 침투도랑(IT)과 소규모 인공습지(SCW) 등 2개의 시설에 대해 효율성을 평가하였다. 효율성 평가는 장기간의 모니터링을 통한 자료를 이용하여 수행하였다. 분석결과 하절기 기간은 식생의 흡입 등의 생물학적 활동으로 인하여 SCW의 효율이 더 높았으나, 동절기 기간에는 식물의 고사로 인하여 IT의 효율이 더 높은것으로 분석되었다. 침강지 내 퇴적물의 분석결과 SCW 침강지 내 식생에 의한 정화작용 및 미생물등의 생물학적 처리기작으로 인하여 COD와 TN의 저감효율이 높은것으로 분석되었다. 본 연구에서는 침강지 시설을 조성한 LID 시설에 대해 비교하였으며, 자연과 유사한 자연기반해법을 LID 시설에 적용할 경우 기존 시설보다 처리효율이 우수한것으로 나타났다.

나노 구조체를 이용한 산화질소 전달체에 대한 연구 및 바이오메디컬 응용 (Nitric Oxide Delivery using Nanostructures and Its Biomedical Applications)

  • 최윤서;정혜중;박경태;홍진기
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제57권3호
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    • pp.305-312
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    • 2019
  • 산화질소(NO)가 혈관 확장, 혈소판 응집 억제, 면역 반응 조절, 상처 치료, 항암 등의 주요 병리 생리학적 프로세스에 관여한다는 사실이 밝혀지면서 최근 산화질소 전달에 대한 국내외 연구진들의 관심이 높아지고 있다. 그러나 인체에 이상적으로 적용될 수 있는 산화질소 전달체의 개발은 산화질소의 높은 반응성과 짧은 반감기로 인하여 여전히 난제로 남아 있다. 본 논문에서는 다양한 산화질소 전달체 중에서도 최근 바이오메디컬 분야에서 연구가 활발히 이루어지고 있는 나노 구조체를 이용한 전달체의 연구 결과 및 응용 방향에 대해서 소개하고자 한다. 나노 크기의 구조체가 다른 전달체와 비교하여 가지는 장점은 표면 대 부피 비율이 높아 산화질소를 효율적으로 탑재할 수 있고, 표면 개조능력이 뛰어나 산화질소의 방출 양상을 효과적으로 제어할 수 있다는 것이다. 특히 이 글에서는 다양한 나노 구조체 중에서도 나노입자 형태, 마이크로에멀젼 형태, 그리고 다층필름 형태의 나노 구조체에 대해서 다룸으로써 각 구조체의 산화질소 방출 양상을 비교하고 그 특징에 대해서 자세히 알아보고자 한다. 이와 같은 나노 구조체의 개발은 산화질소의 급격한 방출을 방지하고 지효성을 띠게 함으로써 타겟 부위에서의 효과를 높일 수 있을 것으로 기대되며, 더 나아가 차후 다양한 바이오메디컬 분야에서 유망한 치료 기제로서 적용될 수 있을 것으로 보인다.

2019년 국내 사과와 배 화상병 대발생과 그 특징 (Outbreak of Fire Blight of Apple and Pear and Its Characteristics in Korea in 2019)

  • 함현희;이경재;홍성준;공현기;이미현;김현란;이용환
    • 식물병연구
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    • 제26권4호
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    • pp.239-249
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    • 2020
  • 2019년 국내의 사과와 배에 화상병이 크게 발생한 원인을 파악하기 위하여 화상병 발생한 30개 과원을 대상으로 각각의 발생 상황과 농가 면담을 통해 경종적 특징 등을 조사하였다. 화상병은 이미 감염된 지 2년 이상 오래 된 과원에서 대부분 발생하였는데, 이런 원인은 (1) 농가가 병 증상을 정확히 알지 못하여 농작업과 방화곤충 등을 통해 과원 내에서 퍼지게 되고, (2) 방화곤충이나 농작업자 등에 의해 처음 발생 과원에서 주변 과수원으로 확산되었고, (3) 동일 경작자 또는 공동 농작업자에 의해 근거리 또는 원거리로 확산된 것이라고 추정할 수 있다. (4) 이런 일련의 과정이 새롭게 확산된 지역에서 반복되다가 농가들이 화상병을 알게 되면서 신고가 증가한 것이 2019년 화상병 대발생의 일련의 원인이라고 추정할 수 있었다. 국내에서 화상병 확산을 최소화하기 위해서는 조기진단을 위한 철저한 농업인 교육과 무병징 식물체에서도 화상병균 진단이 가능한 정량적 검출기술이 요구되고 있다. 또한 큰 열매를 주로 생산하는 국내 재배법에 적합한 약제방제 체계 개발이 필요하다. 화상병 방제에서 가장 중요한 가지의 궤양 증상, 묘목, 양봉장 등의 전염원 관리를 위해서 과원별 병원균의 분자역학연구를 통해 정확한 확산경로를 구명할 것을 제안한다.

Clostridium ljungdahlii 성장 및 에탄올 생산에 pH가 미치는 영향 (Effect of pH on Growth and Ethanol Production of Clostridium ljungdahlii)

  • 박소정;홍성구;강권규;김영기
    • 공업화학
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    • 제22권5호
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    • pp.562-565
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    • 2011
  • 본 연구에서는 합성가스를 기질로 Clostridium ljungdahlii를 생물촉매로 바이오에탄올을 생산하는 공정을 개발하고, pH가 미생물 성장 및 에탄올 생산에 미치는 영향을 분석하였다. 다양한 초기 pH 조건(pH 5~8)에서 pH제어 없이 발효실험을 수행한 결과, 부산물인 acetic acid의 축적에 따라 모든 조건에서 24 h 이내에 pH 4.5 이하로 감소되고 미생물의 성장과 에탄올 생산이 중단되는 것을 확인하였다. 사용된 pH 조건 중에서 가장 높은 초기 pH 8의 경우가 가장 높은 미생물 성장과 에탄올 생산량(0.53 g/L)을 보였으며, 이는 상대적으로 pH의 감소가 늦게 일어나기 때문으로 생각된다. pH를 제어할 수 있는 생물반응기를 사용하여 pH 7로 유지시키며 생물공정을 운전한 결과, 최대 미생물 농도 1.65 g/L과 최대 에탄올 농도 1.43 g/L를 24 h 이내에 얻을 수 있었으며, 이는 pH를 중성영역에서 유지할 경우 C. ljungdahlii의 성장을 최대화할 수 있고, growth-associated production의 특성을 보이는 에탄올의 생산량을 최대화할 수 있는 것을 확인시켜준다.

임플란트 연결부의 개념과 적용: Part 2. 안착형 외부 및 내부 연결형 임플란트의 식립과 보철 (Concept and application of implant connection systems: Part II. Placement and restoration of external connection implant and tissue level implant)

  • 고경호;강현구;허윤혁;박찬진;조리라
    • 구강회복응용과학지
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    • 제36권4호
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    • pp.222-231
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    • 2020
  • 안착형 외부 연결 임플란트를 적절히 사용하기 위해서는 식립 시에 임플란트 간의 간격에 주의해야 하며 2차 수술 시에 임플란트 상부로 올라간 골을 다듬어야 한다. 육각형태를 가진 지대주가 원형 지대주에 비해 유용하다. 외부 연결형 임플란트는 악간간격이 제한된 경우에 적용할 수 있다. 안착형 외부연결(조직수준) 임플란트는 상부 직경의 두께로 인한 생역학적 장점과 내재된 점막관통부로 인한 생물학적 장점을 가지고 있다. 조직수준 임플란트를 수복할 때 지대주 수준과 임플란트 수준의 변연 중 악간공간에 따라 선택한다. 어떤 한 가지 임플란트 종류로는 모든 증례를 만족시키기 어려우므로 교합력 및 골조건을 고려하여 적절한 임플란트를 선택하는 것이 필요하다.

전산화 단층 촬영(Computed tomography, CT) 이미지에 대한 EfficientNet 기반 두개내출혈 진단 및 가시화 모델 개발 (Diagnosis and Visualization of Intracranial Hemorrhage on Computed Tomography Images Using EfficientNet-based Model)

  • 윤예빈;김민건;김지호;강봉근;김구태
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제42권4호
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    • pp.150-158
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    • 2021
  • Intracranial hemorrhage (ICH) refers to acute bleeding inside the intracranial vault. Not only does this devastating disease record a very high mortality rate, but it can also cause serious chronic impairment of sensory, motor, and cognitive functions. Therefore, a prompt and professional diagnosis of the disease is highly critical. Noninvasive brain imaging data are essential for clinicians to efficiently diagnose the locus of brain lesion, volume of bleeding, and subsequent cortical damage, and to take clinical interventions. In particular, computed tomography (CT) images are used most often for the diagnosis of ICH. In order to diagnose ICH through CT images, not only medical specialists with a sufficient number of diagnosis experiences are required, but even when this condition is met, there are many cases where bleeding cannot be successfully detected due to factors such as low signal ratio and artifacts of the image itself. In addition, discrepancies between interpretations or even misinterpretations might exist causing critical clinical consequences. To resolve these clinical problems, we developed a diagnostic model predicting intracranial bleeding and its subtypes (intraparenchymal, intraventricular, subarachnoid, subdural, and epidural) by applying deep learning algorithms to CT images. We also constructed a visualization tool highlighting important regions in a CT image for predicting ICH. Specifically, 1) 27,758 CT brain images from RSNA were pre-processed to minimize the computational load. 2) Three different CNN-based models (ResNet, EfficientNet-B2, and EfficientNet-B7) were trained based on a training image data set. 3) Diagnosis performance of each of the three models was evaluated based on an independent test image data set: As a result of the model comparison, EfficientNet-B7's performance (classification accuracy = 91%) was a way greater than the other models. 4) Finally, based on the result of EfficientNet-B7, we visualized the lesions of internal bleeding using the Grad-CAM. Our research suggests that artificial intelligence-based diagnostic systems can help diagnose and treat brain diseases resolving various problems in clinical situations.