• Applied Microscopy
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• 제38권3호
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• pp.275-278
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• 2008

Electron tomography (ET) is an electron microscopic technique for obtaining a 3-D image from any electron microscopy specimen and its application in biomedical science has been increased thanks to development of electron microscopy and related technologies during the last decade. There are few researches on ET in Korea during this period. Although the importance of ET has been recognized recently by many researchers, initial approach to electron tomographic research is not easy for beginners. The 4th International Congress on Electron Tomography (4 ICET) was held on Nov $5{\sim}8$, 2006, at San Diego. The program dealt instrumentation, reconstruction algorithm, visualization/quantitative analysis and electron tomographic presentation of biological specimen and nano particles. 1 have summarized oral presentations and analyzed the posters presented on the meeting. Cryo-electron microscopic system was popular system for ET and followed conventional transmission electron microscopic system. Cultured cell line and tissue were most popular specimens analyzed and microorganisms including bacteria and virus also constituted important specimens. This analysis provides a current state of art in ET research and a guide line for practical application of ET and further research strategies.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.395-396
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• 2009

Electron tomography를 이용한 3차원적 영상 시각화는 electron microscopy를 통해 하나의 실험 대상으로부터 연속된 이미지를 생산함으로써 이루어진다. 이미지 데이터 내부에는 대용량의 정보값을 포함하고 있어 3차원 구조물로의 변환이 가능하다. electron tomography 작업 과정 중 고해상도 원본 이미지에 pattern recognition 알고리즘이 적용된 필터링을 적용하면 실험에 필요한 데이터의 정보 손실을 최소화한 상태에서 electron tomography 시스템의 효율성을 높일 수 있다. 또한 tomographic econstruction이 진행되는 각 단계에 hanning windowing을 적용하면 불필요한 정보 값이나 노이즈 등을 효과적으로 제거할 수 있다. 윤곽선 데이터의 효과적 활용을 위하여 sobel 필터 처리를 할 경우 관찰하고자 하는 대상의 윤곽선 특징을 뚜렷하게 시각화 할 수 있었다. 본 연구를 통하여 데이터의 시각화 과정에서 실험의 신뢰성 확보를 위해 원본 이미지를 기반으로 하는 tomogram과 필터링을 적용한 tomogram을 비교하여 최종 결과물의 정확도를 높이고, electron tomography를 통한 결과물의 질적 향상을 유도할 수 있음을 확인하였다.

• Applied Microscopy
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• 제38권4호
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• pp.285-291
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• 2008

Electron tomography의 정량적 분석을 위해서 대물렌즈 조리개가 투과빔의 강도에 미치는 영향을 평가하였다. Electron tomography에 도입되는 Beer's law의 올바른 적용을 위해서는 투과빔은 시료의 기울기에 따른 mass thickness의 변화에 의한 효과만을 반영해야 한다. 그러므로 빔 경로상의 대물렌즈 조리개, 홀더 등에 의한 다른 효과는 제거되어야 한다. 본 연구에서는 대물렌즈 조리개의 cut-off 효과를 120 kV TEM과 Quantifoil holey 카본 시료를 이용하여 상세히 평가하였다. 대물렌즈 조리개를 사용하지 않은 경우와 비교할 때, $30{\mu}m$ 크기의 대물렌즈 조리개를 통과한 투과전자빔의 강도는 약 16.7%의 감소가 일어난다. 또한 $55^{\circ}$ 이상의 고경사각 기울기에서는 대물렌즈 조리개의 cut-off 효과에 의해 14.2%의 강도 감소가 추가적으로 발생함을 알 수 있었다. Electron tomography에서 정량 분석을 위해서는 이러한 대물렌즈 조리개의 영향을 고려해야만 한다. 또한 Beer's law의 올바른 적용을 위해서는 일련의 기울기에 따른 2차원적 영상은 가능하면 대물렌즈 조리개를 사용하지 않은 상태에서 획득하는 것이 바람직하다.

• Applied Microscopy
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• 제42권4호
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• pp.179-185
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• 2012

Alzheimer's disease (AD) is a progressive neurodegenerative disorder. Neuropathological hallmarks of AD are amyloid plaques, dystrophic neurite, and alteration of subcellular organelles. However, the morpho-functional study of this degenerative process and ultimate neuronal death remains poorly elucidated. In this study, immunohistochemical and ultrastructural analyses were performed to clarify the abnormal morphological alterations caused by the progression of AD in APP/PSEN1 transgenic mice, express human amyloid precursor protein, as a model for AD. In transgenic AD mice brain, the accumulation of Amyloid ${\beta}$ plaques and well-developed dystrophic neurites containing anti-LC3 antibody-positive autophagosomes were detected in the hippocampus and cortex regions. We also found severe disruption of mitochondrial cristae using high-voltage electron microscopy and three-dimensional electron tomography (3D tomography). These results provide morpho-functional evidence on the alteration of subcellular organelles in AD and may help in the investigation of the pathogenesis of AD.

• Applied Microscopy
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• 제50권
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• pp.14.1-14.6
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• 2020

Scanning electron microscopy (SEM) plays a central role in analyzing structures by imaging a large area of brain tissue at nanometer scales. A vast amount of data in the large area are required to study structural changes of cellular organelles in a specific cell, such as neurons, astrocytes, oligodendrocytes, and microglia among brain tissue, at sufficient resolution. Array tomography is a useful method for large-area imaging, and the osmium-thiocarbohydrazide-osmium (OTO) and ferrocyanide-reduced osmium methods are commonly used to enhance membrane contrast. Because many samples prepared using the conventional technique without en bloc staining are considered inadequate for array tomography, we suggested an alternative technique using post-staining conventional samples and compared the advantages.

• Applied Microscopy
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• 제40권2호
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• pp.117-123
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• 2010

본 연구에서는 의생물 시료에 대해 정량적 전자토모그래피의 기본 전제 조건인 Beer's law를 실험적으로 검증하였다. 시료는 의생물 시료와 비슷한 흡수계수를 갖는 카본 지지막과 latex sphere의 시료를 선택하였으며, 연속적으로 기울어진 TEM 이미지를 획득하였다. 우선, 전자토모그래피를 수행하여 카본 지지막과 latex sphere의 기본 상태를 파악하였다. Beer's law의 검증을 위해 각각의 물질에 대해 경사각 기울기에 따라 입사빔의 강도와 투과빔의 강도의 변화를 측정하여 회귀분석을 수행하였으며, 그 결과 RMS값 0.976의 범위에서 선형적인 관계를 확인할 수 있었다. 또한 Beer's law를 이용하여 카본 지지막과 latex sphere에 대한 각각의 상대적인 흡수계수를 구했으며, 그 값은 대략 1.71(5)/${\mu}m$과 2.67(6)/${\mu}m$으로 경사각 기울기에 대하여 일정하게 유지됨을 알 수 있었다. 따라서, 정밀한 실험조건에서 입사빔의 정보를 유추할 수 있다면 의생물 시료에 대해 엄밀한 Beer's law가 성립하는 정량적인 전자토모그래피가 수행될 수 있을 것으로 기대된다.

• Applied Microscopy
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• 제47권4호
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• pp.223-225
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• 2017

Cryo-electron microscopy (cryo-EM) is arguably the most powerful tool used in structural biology. It is an important analytical technique that is used for gaining insight into the functional and molecular mechanisms of biomolecules involved in several physiological processes. Cryo-EM can be separated into the following three groups according to the analytical purposes and the features of the biological samples: cryo-electron tomography (cryo-ET), cryo-single-particle reconstruction, and cryo-electron crystallography. Cryo-tomography is a unique EM technique that is used to study intact biomolecular complexes within their original environments; it can provide mechanistic insights that are challenging for other EM-methods. However, the resolution of reconstructed three-dimensional (3D) models generated by cryo-ET is relatively low, while single-particle reconstruction can reproduce biomolecular structures having near-atomic resolution without the need for crystallization unless the samples are large (>200 kDa) and highly symmetrical. Cryo-electron crystallography is subdivided into the following two categories according to the types of samples: one category that deals with two-dimensional (2D) crystalline arrays and the other category that uses 3D crystals. These two categories of electron-crystallographic techniques use different diffraction data obtained from still diffraction and continuous-rotation diffraction. In this paper, we review crystal-based cryo-EM techniques and focus on the recently developed 3D electron-crystallographic technique called microcrystal-electron diffraction.

• 한국전자현미경학회:학술대회논문집
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• 한국현미경학회 2007년도 제38차 춘계학술대회 초록집
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• pp.32-32
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• 2007

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제23권3호
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• pp.237-244
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• 2006

한국천문연구원에서 운영중인 9개의 GPS(Global Positioning System) 상시관측소 데이터를 이용하여 한반도 상공의 고도에 따른 전리층 내의 전자밀도 분포를 산출하였다. 전리층의 전자 밀도를 정밀하게 추정하기 위해 이중주파수(L1,L2) 데이터가 사용되었고, 2차원 총전자수(Total Electron Contents, TEC)값을 기반으로 정밀한 전자 밀도 분포를 얻을 수 있었다. 그리고 토모그래피 모델개발에 널리 사용되고 있는 Inversion 기법 중의 하나인 ART(Algebraic Reconstruction Technique) 알고리즘을 적용하였다. 본 연구에서는 지역적 GPS 관측망을 활용하여 시간에 따른 한반도 상공의 전자밀도 분포 유형을 제시하였고, GPS에 의한 전리층 재구성으로 얻어진 전자밀도 유형을 경험적 모델인 IRI-2001에 의해 계산된 값과 관측으로부터 얻어진 Ionosonde 관측값을 서로 비교하였다. 그 결과 GPS 재구성에 의한 전자밀도 분포 유형이 Ionosonde에 의한 관측값과 잘 일치하는 경향을 보였다.

• Applied Microscopy
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• 제43권3호
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• pp.122-126
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• 2013

The heterogeneous nucleation of the ${\Theta}^{\prime}$ phase on nanoscale precipitates has been investigated using a combination of three-dimensional atom probe tomography and high-resolution transmission electron microscopy. Two types of ${\Theta}^{\prime}$ phases were observed, namely small (~2 nm thick) cylindrical precipitates and larger (~100 nm) globular precipitates and both appear to be heterogeneously nucleated on the nanoscale precipitates. The composition and crystal structure of precipitates were directly analyzed by combination of two advanced characterization techniques.