• 제목/요약/키워드: Direct Current (DC)

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일주기 리듬과 일주기 유형이 경두개 직류전기자극에 의한 뇌기능 변화에 미치는 영향 탐색 (The impact of functional brain change by transcranial direct current stimulation effects concerning circadian rhythm and chronotype)

  • 정다운;유수민;이현수;한상훈
    • 인지과학
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    • 제33권1호
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    • pp.51-75
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    • 2022
  • 경두개 직류전기자극(transcranial Direct Current Stimulation; tDCS)은 지각, 인지, 운동 등의 뇌기능 향상 및 발달 효과가 입증되며, 다양한 분야에서 활용 및 응용되는 비침습적 뇌자극술이다. tDCS 효과는 뇌의 해부학적 구조, 뇌의 노화 정도 등의 뇌신경활성화 특징에 따라 다르게 나타난다는 연구결과들이 보고되고 있다. 일주기 리듬(circadian rhythm)은 대략 하루 주기의 수면과 각성의 생리적 변화패턴을 의미하며 뇌신경활성화 상태는 일주기 리듬에 따라 다르게 나타난다. 일주기 유형(chronotype)은 하루 중에 발현되는 각성도의 크기에 따라 아침의 각성도가 큰 유형은 아침형으로 저녁의 각성도가 큰 유형은 저녁형으로 나누어진다. 본 연구는 일주기 리듬에 의해 변하는 뇌기능 특징이 tDCS 효과에 미치는 영향을 알아보고자 한다. 총 20명의 건강한 성인 대상으로 실험을 진행하였고, 참가자들은 일주기 유형을 분류하기 위해 아침형-저녁형 설문지에 의해 주간형(아침형, 중간형)과 야간형(저녁형)으로 분류했다. 본 실험은 Zoom 프로그램을 이용하여 참가자와 실험자가 온라인으로 만나서 실험을 진행했다. 실험이 확정된 참가자는 실험자로부터 뇌파 기기, 뇌파 데이터를 획득하는 앱이 있는 핸드폰, 핸드폰 거치대, 뇌자극 기기의 사용방법에 대한 설명을 듣고 기기를 테스트해보고 기기를 전달받았다. 기기사용의 어려움을 가진 2명의 참가자는 대면 실험을 진행하여, 실험자가 기기작동을 하여 실험에 참여했다. 일주기 리듬의 상태에 따른 뇌자극 효과를 알아보기 위해 1주일 간격으로 아침과 저녁에 실험했으며, tDCS 자극 전과 후의 신경활성화 반응의 차이를 뇌파를 이용하여 측정하였다. 뇌자극에 의한 뇌기능 변화를 확인하기 위해 자극 전의 뇌파와 자극 후 뇌파가 다른 패턴을 보이며 분류가 잘되는 지를 예측 정확도로 분석했으며, 뇌기능 특징 변화가 일주기 리듬과 일주기 유형에 따라 다르게 나타나는지 확인하기 위해 각 조건의 분류조건(아침/저녁, 주간형/야간형)에서 추출된 주요 EEG 특성을 비교했다. 54개의 뇌파 특성값을 추출하여 SVM(Support Vector Machine) 기계학습 알고리즘으로 분류 모델을 구축하였고, 구축된 모델을 Leave-One-Out 교차검증(Leave-One-Out Cross-Validation)을 사용하여 자극 전과 후의 뇌파 반응을 예측하는지 평가하였고, 분류예측모델의 주요 예측 인자를 확인하는 주요 특성 분석을 진행하였다. 아침과 저녁의 tDCS에 따른 뇌파 특징을 분류하는 예측 정확도는 모두 98%로 나타났으며, 주간형의 아침 자극 조건과 저녁 자극 조건의 예측 정확도는 92%와 96%이며, 야간형의 아침자극 조건과 저녁 자극 조건의 예측 정확도는 모두 94%로 나타났다. 아침 자극 전과 후의 뇌파를 분류하는 상위 3개의 주요 EEG 특성결과는 주간형과 야간형에 따라 다르게 나타났다. 주간형은 좌측 측두 두정엽과 전전두엽의 뇌파 특성값이 나타났으며, 야간형은 측두 두정엽의 뇌파 특성값들만 나타났다. 저녁 자극전과 후의 뇌파를 분류하는 상위 3개의 주요 EEG 특성 결과 또한 주간형과 야간형에 따라 다르게 나타났다. 주간형은 우측 측두 두정엽과 좌측 전두엽의 뇌파 특성값이 나타났으며, 야간형은 측두 두정엽과 전두엽의 뇌파 특성값이 나타났다. 이와 같은 연구결과는 일주기 리듬과 유형에 따라 아침과 저녁의 뇌기능 특징이 다르게 나타나서 뇌자극 효과가 다르게 나타날 수 있음을 확인한 결과이다. 본 연구의 결과는 효과적인 뇌자극을 위해 개인의 뇌신경 활성화 상태 및 특징에 따라서 뇌자극 프로토콜을 조정할 필요성을 제시한다는 데에 의의를 찾을 수 있다.

고온, 고압조건에서의 인도네시아 석탄촤의 CO2 가스화 반응 (Reaction Rate Analysis of CO2 Gasification for Indonesian Coal Char at High Temperature and Elevated Pressure)

  • 리산디케빈요하네스;김량균;황찬원;전충환
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제38권9호
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    • pp.781-787
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    • 2014
  • PWMR(Pressurized wire mesh heating reactor)는 Intrinsic $CO_2$ 가스화 반응속도 해석에 필요한 활성화에너지와 빈도상수를 도줄하기 위해서 고안되었으며, 고압 및 고온(50atm, 1750K)조건 하에서 실험을 수행하였다. 본 연구에서는 고온조건에서의 실험을 위해 백금(Pt) 메쉬를 가열체로 사용하였고 직류전원공급기를 통해 백금메쉬로 전류를 인가하여 석탄 입자를 가열시킨다. 가열시 정확한 온도제어 및 반응시간 조절을 위해 직류전원공급기는 컴퓨터로 제어된다. 본 연구에서는, 인도네시아 아역청탄인 BERAU 를 사용하였으며 입자크기는 $90-150{\mu}m$, 압력과 온도조건은 각각 1-40atm 및 1373-1673K에서 실험을 진행하였다. 고압에서의 압력의 영향을 구분하기 위해 Internal/external effectiveness factor를 고려하였다. 최종적으로 BERAU 촤의 Intrinsic 가스화 반응속도론 을 $n^{th}$ order 반응식을 통해 도출하였으며 그 값은 203.8kJ/mol 의 값을 가졌다.

한우 체외성숙란의 단위발생에 대한 전기자극의 효과 (Effect of Electric Stimulation on Parthenogenesis of In Vitro Matured Oocytes from Korean Native Cows)

  • 노규진;공일근;곽대오;이효정;최상용;박충생
    • 한국수정란이식학회지
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    • 제9권2호
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    • pp.145-152
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    • 1994
  • The suitable electric stimulation is essential for activation and fusion of oocytes before or after nuclear transplantation The present study was undertaken to determine the optirnal condition for the parthenogenetic activation of in vitro rnatured(IVM) bovine oocytes by electric stimulation. Different direct current(DC) electric voltage of 1.0, 1.5 and 2.0 kV/cm and pulse duration of 30, 60 and 120 $\mu$sec were applied to the JVM nocytes in 0.3 M mannitol solution containing each 100 $\mu$M CaCl$_2$ and MgCl$_2$. IVM occytes at 24, 28 and 32 hours Post-maturation(hpm) were also electrically stimulated at 1.5 kV /cm, for 60 $\mu$ sec. The stimulated nocytes were then co-cultured in TCM-199 solution containing 10% fetal calf serum with bovine oviductal epithelial cells for 7~9 days in a 5% $CO_2$ incubator at 39$^{\circ}C$ ~ Their activation and in vitro development to morula and blastocyst were assessed under an inverted microscope. The higher activation rates 62.8 and 63.4% and in vitro de- velopment rates to morula and blastocyst 5.1 and 10.9% were shown in the oocytes stimulated at the voltage of 1.0 and 1.5 kV/cm than 2.0 kV/cm, respectively. No signifi- cantly(P<0.05) different activation rate was shown in JVM oocytes stimulated for 30, 60 and 120 $\mu$sec, but developmental rates to morula and blastocyst was significantly(P<0.05) higher in the oocytes stimulated for 30 $\mu$sec(6~3%) and 60 $\mu$sec(10~0%) than 120 $\mu$sec(0~ 0%). The aged oocytes at 28 and 30 hpm showed significantly(P<0.05) higher activation rates(72~7 and 79.7%) than the oocytes at 24 hpm(50~9%)~ Also, their developmental rates to morula and blastocyst were significantly(P<0.05) higher in the nocytes at 28(14.3%) and 32 hpm(15.9%) than 24 hpm(3.6%). From these results, it can be suggested that the optimal electric stimulation for IVM bovine occytes is a DC voltage between 1.0 and 1.5 kV/cm, pulse duration of 30 or 60 $\mu$sec, and the optimal age of IVM oocytes for electric activation is at 32 hpm.

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작업기억의 향상을 위한 tDCS 자극이 뇌졸중 환자의 뇌파변화에 미치는 영향 (Effect of tDCS Stimulation for Improving Working Memory on Stroke Patients' EEG Variation)

  • 배시절;정우식;이홍균;김경윤
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제12권7호
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    • pp.261-272
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    • 2012
  • 본 연구는 작업기억 향상을 위한 직류두개자극(tDCS)이 뇌졸중 환자의 뇌파에 어떠한 변화를 가져오는지 알아보기 위해 시행되었다. MMSE와 숫자 외우기 검사(DST)를 통해 선별된 만성 뇌졸중 환자 20명을 전산화 인지 훈련(CCT)만 실시한 I군(10명)과 tDCS와 CCT를 병행한 II군(10명)으로 무작위 배치하여 주 3회, 1일 30분, 4주간 중재하였다. 뇌파 변화를 알아보기 위해 중재 전, 2주 후, 4주 후 시점에서 뇌전도로 단어, 사진, 암산과제 시 세가지 밴드(${\theta}$; 4~8 Hz, lower ${\alpha}$; 8~10.5 Hz, upper ${\alpha}$;10.5~13 Hz)로 절대 스펙트럼 파워를 산출하여, 기준뇌파에 대한 증감률(%)을 구하였다. 연구 결과, 첫째, 측정시점에 따라서, ${\theta}$ 파워는 단어기억과제와 사진기억과제에서 유의한 차이를 보였다. lower ${\alpha}$ 파워는 모든 기억과제에서 유의한 차이를 보였다. upper ${\alpha}$ 파워는 암산과제에서만 유의한 차이를 보였다. 둘째, 4주째에서 모든 과제의 lower ${\alpha}$ 파워에서만 두 군간에 유의한 차이를 보였다. 따라서 본 연구의 과제에 따른 세 가지 밴드의 차이를 통해 작업기억의 정도를 정량화 하여 비교가 가능하며, 뇌손상환자에게 tDCS의 병행이 인지재활에 보조적인 도움을 줄 수 있을 것으로 생각된다.

EPG 파형과 감로 분비, 미세절편 관찰로 해석된 애멸구의 벼 섭식행동 (Feeding Behavior of the Small Brown Planthopper, Laodelphax striatellus (Hemiptera: Delphacidae) on Rice Plants Based on EPG Waveform, Honeydew Excretion, and Microsection Analysis)

  • 서보윤;권윤희;정진교;김길하
    • 한국응용곤충학회지
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    • 제55권4호
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    • pp.351-358
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    • 2016
  • DC-EPG 시스템을 활용하여 애멸구(Laodelphax striatellus) 암컷 성충이 벼를 섭식하는 동안 발생되는 전기적 신호를 기록하고 분석하여, 벼멸구에서 보고된 것(Seo et al., 2009)과 같은 방식으로, np, L1, L2, L3, L4-a, L4-b, L5의 7 개 EPG 파형으로 구별하였다. 파형들의 모양과 발생 패턴은 벼멸구(Nilaparvata lugens)와 매우 유사하였고, L4-b의 직전에는 반드시 L3와 L4-a가 연속된 순서로 나타났다. 감로는 L4-b에서 주기적으로 분비되었다. 레이저 stylectomy 후 섭식부분의 미세절편을 관찰한 결과, 애멸구 구침의 끝이 L3와 L4-a, L4-b에서는 벼의 체관부 근처 또는 체관부에서 관찰된 반면, L5에서는 물관부에서 관찰되었다. 레이저 stylectomy로 L4-b에서 잘려진 애멸구 구침의 절단부로부터 유일하게 벼수액이 용출되었고, HPLC로 분석된 수액 안의 당 성분으로 식물의 체관부 탄수화물 이동태인 설탕(sucrose)만이 검출되었다. 이상의 관찰 결과와 애멸구의 EPG 파형 전개 과정 분석을 통해, L1과 L2는 관다발 도달 전에 발생하는 구침을 찌르고 타액 분비가 동반된 구침의 이동 행동으로, L3와 L4-a는 체관부에서 섭식을 위해 사전에 준비하는 과정으로, L4-b는 체관부 수액을 흡즙하는 행동으로, 마지막으로 L5는 물관부에서 형성되는 섭식행동으로 벼멸구와 유사하게 결론지었다.

Theoretical analysis of power requirement of a four-row tractor-mounted radish collector

  • Khine Myat Swe;Mohammod Ali;Milon Chowdhury;Md Nasim Reza;Md Ashrafuzzaman Gulandaz;Sang-Hee Lee;Sun-Ok Chung;Soon Jung Hong
    • 농업과학연구
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    • 제49권4호
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    • pp.677-696
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    • 2022
  • Development of radish collectors may enhance radish production and promote upland crop mechanization in the Republic of Korea. Theoretical analysis of power is crucial to ensure the optimum design of agricultural machinery. The aim of the present study is to analyze theoretically the power requirement of a tractor-mounted radish collector under development and to propose design guidelines. The important components of the radish collector were belt-type conveyors, three hydraulic motors, and a direct current (DC) winch motor to operate the total radish collecting process. Theoretical equations were used to calculate the hydraulic motor's power, winch motor power, and draft power at loaded and unloaded conditions. A variety of tractors (44 - 74 kW) and different soil characteristics (hard, firm, tilted, and sandy) were considered to investigate the appropriate drawbar power. Variations of the power requirement of the tractor-mounted radish collector were observed due to modifications of the design parameters. The required hydraulic power of the stem cutting conveyor, stem cutting blade, and transfer conveyor of the radish collector were 0.23 and 0.24, 0.18 and 0.19, and 0.19 and 0.22 kW under unloaded and loaded conditions, respectively. The maximum draft power was calculated as 0.89, 1.07, 1.25, and 1.61 kW at a 30° tilted angle for hard, firm, tilted, and sandy soil, respectively. The calculation showed 2.07 kW DC power was required for unfolding or folding the stem-cutting conveyor. A maximum power of 4.78 kW was prescribed for conducting the whole process of the tractor-mounted radish collector. The analysis of power introduced in this study will be helpful to select the appropriate design parameters for the successful development of a tractor-mounted radish collector.

국내 전철 및 가전제품을 대상으로 한 전자장 수준 실태조사 (A survey on the EMF Levels of Study and Electric Appliances in Korea)

  • 장성기;조용성;이석조;유승화;정경미;임준호
    • 한국산업보건학회지
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    • 제15권1호
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    • pp.71-81
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    • 2005
  • The purposes of this study was to collect, analyze, and describe the MF exposure levels from subways in Korea and to measure and evaluate the MF levels generated from electric appliances used at general homes. The target subway lines were Seoul Metropolitan Line 1 to Line 8, Bundang Line, Incheon Line, Daegu Line, Gwangju Line, and Busan Line 1 and Line 2. We measured at each station in those subway lines and, all the train types (pantograph-equipped, motor-equipped, and common), and platform types(facing and isolating) were investigated by the distance(80, 200, 400 cm) from the train on 19 targeted subway lines using 3 magnetic field measuring devices (EMDEXII, Enertech Co.) during the survey from January till October, 2004. On the other hand, the levels of the 60Hz magnetic fields generated from 14 items of home electric appliances such as electric blankets, hair dryers, electric razors, etc. were measured at 10 general homes using 5 EMDEXII meters with a sampling interval of 1.5 second by the distance(surface, 30, 50, 100, 300cm ) from the target electric appliances. The survey results in the whole subway lines examined in this study were as follows; Seoul Metropolitan Line 4 using AC(alternating current) power source showed the highest mean value of $2.85{\mu}T$, followed by Seoul Metropolitan Line 1 running between Seoul and Incheon using AC($2.78{\mu}T$), Seoul Metropolitan Line 1 between Seoul and Uijongbu using AC($2.73{\mu}T$), Bundang Line using AC($1.79{\mu}T$), Seoul Metropolitan Line 1 connected from Yongsan using AC($1.67{\mu}T$), Seoul Metropolitan Line 1 between Seoul and Suwon using AC($0.79{\mu}T$), and so on. In general, the intensity of the magnetic field in the subway systems in Korea was significantly higher when using AC($2.14{\pm}0.91{\mu}T$) than when using DC($0.29{\pm}0.44{\mu}T$) power source. Among the home electric appliances examined, microwave ovens showed the highest mean value of $7.69{\mu}T$, followed by hair dryers($6.47{\mu}T$), vacuum cleaners($5.27{\mu}T$), televisions ($2.26{\mu}T$), electric blankets($1.38{\mu}T$), personal computers ($0.81{\mu}T$), and so on. Two items of electric appliances showed the excess value of $0.2{\mu}T$ at the distance of 30cm in the MF exposure level; electric razors $1.58{\pm}2.13{\mu}T$ and vacuum cleaners $0.48{\pm}0.44{\mu}T$. As a whole, this study showed a tendency that the shift of the MF levels according to the increase of distance from the electric appliances was lower than those of the results surveyed in UK and USA. As a result, this study is expected to suggest meaningful data for the future study in exposure assessment of magnetic fields and for the establishment of guidelines for subways and electric appliances in Korea. More detailed and large scaled exposure assessment studies should be performed continuously to get the various and useful information on health risk assessment of MFs in Korea.

열소결로 제작된 유연기판 인쇄회로의 전기적 거동 (Electrical Behavior of the Circuit Screen-printed on Polyimide Substrate with Infrared Radiation Sintering Energy Source)

  • 김상우;감동근;정승부
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제24권3호
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    • pp.71-76
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    • 2017
  • 열 소결 공정 중 소결 온도와 시간을 다르게 하여 제작된 은 인쇄회로의 전기적 거동과 유연성을 분석하였다. 은 인쇄회로의 비저항값과 고주파 전송 특성을 4-포인트 프로브 및 네트워크 분석기를 사용하여 각각 측정하였다. 비저항값은 DC 전류가 회로에 흐를 때의 전기 저항을, 고주파 전송 특성은 은 회로의 신호 전송 특성을 의미한다. 은 인쇄회로의 유연성은 IPC 슬라이딩 테스트 중 발생하는 회로 저항의 변화를 실시간으로 측정하여 평가하였다. 은 인쇄회로의 파괴 모드는 주사전자 현미경과 광학 현미경을 통해 관측하였다. 폴리이미드 기판 위에 인쇄된 은 회로의 비저항값은 소결 온도와 소결 시간이 증가함에 따라 급격하게 감소하였다. $250^{\circ}C$에서 45분간 열 소결된 은 인쇄회로의 비저항값이 가장 낮았으며 그 때의 값은 $3.8{\mu}{\Omega}{\cdot}cm$였다. 은 인쇄회로에서 발생한 균열은 슬라이딩 테스트 10만번 이후의 길이가 2.5만번 테스트 후의 균열보다 열 배는 더 길게 측정되었다. 측정된 전송계수와 반사계수는 전산모사 결과와 그 경향이 거의 일치하였으며 슬라이딩 테스트가 진행될수록 은 회로의 전송손실은 증가하였다.

국소 허혈성 뇌손상 흰쥐 모델에서 경두개직류전기자극이 앞다리 운동감각 기능 증진에 미치는 효과 (Effect of Improved Forelimb Sensorimotor Function on the Transcranial Direct Current Stimulation in a Focal Ischemic Brain Injury Rat Model)

  • 김기도;심기철;김경윤
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제11권4호
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    • pp.273-282
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    • 2011
  • 본 연구는 국소 허혈성 뇌손상 흰쥐 모델에서 tDCS의 자극 적용시간을 달리하였을 때, 앞다리 운동감각 기능변화와 신경영양인자(GAP-43)발현에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 뇌손상 모델은 Sprague -Dawley계 흰쥐 80마리를 'Longa'방법을 이용하여 중대뇌동맥(middle cerebral artery)을 폐색하여 유발하였고, 실험군을 4개로 나누었다; 실험군I은 허혈성 뇌손상 유발군(n=20), 실험군II는 허혈성 뇌손상 유발 후 tDCS(10분) 적용군(n=20), 실험군III은 허혈성 뇌손상 유발 후 tDCS(20분) 적용군(n=20), 실험군IV는 허혈성 뇌손상 유발 후 tDCS(30분) 적용군(n=20)으로 나누었다. 앞다리운동감각 기능검사를 위해 수정된 앞다리배치 검사와 단일 팰릿 닿기 검사를 실시하였으며, 신경가소성에 대한 면역조직화학적 검사로 운동감각 영역에서의 GAP-43 단백질 발현을 관찰하였다. 앞다리운동감각 검사는 14일에서 실험군III (p<0.05)이 다른 군들에 비해 유의한 차이를 보였으며, 단일 팰릿 닿기 검사는 14일에서 실험군III(p<0.01)과 실험군IV(p<0.05)에서 유의한 차이를 보였다. 또한, 면역조직학적 검사는 14일에 실험군III이 다른 군들에 비해 현저한 면역양성반응의 증가를 보였다. 따라서, 0.1 mA의 강도로 20분간 적용했을 때가 앞다리운동감각 기능과 신경가역성 인자 GAP-43 발현에 가장 좋은 조건임을 알 수 있었다.

Effect of magnesium and calcium phosphate coatings on osteoblastic responses to the titanium surface

  • Park, Ki-Deog;Lee, Bo-Ah;Piao, Xing-Hui;Lee, Kyung-Ku;Park, Sang-Won;Oh, Hee-Kyun;Kim, Young-Joon;Park, Hong-Ju
    • The Journal of Advanced Prosthodontics
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    • 제5권4호
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    • pp.402-408
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    • 2013
  • PURPOSE. The aim of this study was to evaluate the surface properties and in vitro bioactivity to osteoblasts of magnesium and magnesium-hydroxyapatite coated titanium. MATERIALS AND METHODS. Themagnesium (Mg) and magnesium-hydroxyapatite (Mg-HA) coatings on titanium (Ti) substrates were prepared by radio frequency (RF) and direct current (DC) magnetron sputtering.The samples were divided into non-coated smooth Ti (Ti-S group), Mg coatinggroup (Ti-Mg group), and Mg-HA coating group (Ti-MgHA group).The surface properties were evaluated using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The surface roughness was evaluated by atomic force microscopy (AFM). Cell adhesion, cell proliferation and alkaline phosphatase (ALP) activity were evaluated using MC3T3-E1 cells. Reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) analysis was performed. RESULTS. Cross-sectional SEM images showed that Mg and Mg-HA depositionson titanium substrates were performed successfully. The surface roughness appeared to be similaramong the three groups. Ti-MgHA and Ti-Mg group had improved cellular responses with regard to the proliferation, alkaline phosphatase (ALP) activity, and bone-associated markers, such as bone sialoprotein (BSP) and osteocalcin (OCN) mRNA compared to those of Ti-S group. However, the differences between Ti-Mg group and Ti-MgHA group were not significant, in spite of the tendency of higher proliferation, ALP activity and BSP expression in Ti-MgHA group. CONCLUSION. Mg and Mg-HAcoatings could stimulate the differentiation into osteoblastic MC3T3-E1 cells, potentially contributing to rapid osseointegration.