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방사선 조사시 산소가 세포에 미치는 영향의 이론적 분석 (A Theoretical Study for Estimation of Oxygen Effect in Radiation Therapy)

  • Rena J. Lee;HyunSuk Suh
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제11권2호
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    • pp.157-165
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    • 2000
  • 목적: 방사선조사에 의해 형성된 DNA 손상정도가 산소에 의해 변화되는 추세을 이론적 모델을 이용하여 평가 및 분석하였다. 방법 및 대상: Water radiolysis(물의 방사성분해)시 생성되는 유리기 들간의 반응, 손상된 DNA의 형성, 손상의 복구, 및 산소에 의한 손상의 고정들을 시간 미분 방정식을 이용하여 표현하였다. 문헌에 나와 있는 반응상수(rate constants)들은 그대로 사용되었고 알려지지 않은 상수들은 실험에서 얻어진 데이터에서 얻은 곡선을 대입하여 얻었다. 화학반응상수 변화와 산소농도변화에 따른 세포 생존도를 구하였다. 모델을 통해 얻어진 세포 생존도와 방사선량의 상관관계를 세포 생존곡선으로 표시하였다. 산소에 의한 손상의 fixation(고착화)과정과 산소농도가 세포생존에 미치는 영향을 분석하여 보았다. 산소가 세포생존에 미치는 정도를 정량화 하기 위하여 산소증가효과비(Oxygen Ehhancement Ratio, OER)를 계산하여 실험치와 이론치를 비교하였다. 결과: 산소에 대한 민감성 연구에서 DNA생존도는 산소의 농도와 화학반응속도상수에 영향을 받았다. 산소의 농도가 0에서 1.0 $\times$ $10^{7}$ 으로 변화할 때 세포 생존도에는 변화가 없었다. 그러나 1.0 x $10^{7}$ 에서 1.0 $\times$ $10^{10}$ 변화할 경우 세포의 생존률이 감소하였다. 모의연구에서 얻은 OER치는 10% 세포생존시에는 2.32, 45% 세포생존시에는 1.9 이었다. 결론: 산소의 감수성 연구에서 보여주듯이 방정식을 이용하여 얻어진 새포생존곡선은 실험에서 얻어진 세포생존곡선을 재연할 수 있었다 또한 방사선조사시 생성되는 손상된 세포의 양은 산소 반응상수가 가장 크고 산소농도가 증가되는 경우에 증가됨을 알수있었다. 모의연구에서 얻은 산소증가효과비는 세포생존이 low level인 경우 높은 일치성을 보여 주었다 따라서 본 연구는 세포살해시 산소의 효과를 semi-empirical 모델을 사용하여 예측할수 있다는 것을 보여주고 있다.

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국내 남서부지역 호수 및 저수지 생태계의 플랑크톤 동태 변화 (Assessing the Plankton Dynamics in Lakes and Reservoirs Ecosystem in the Southwestern Parts of Korea)

  • 김현우;라긍환;정광석;박종환;허유정;김상돈;나정은;정명화;이학영
    • 환경생물
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    • 제28권2호
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    • pp.86-94
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    • 2010
  • 본 연구는 국내 31개 호소 지점을 대상으로 동식물플랑크톤 생체량 및 생태학적 모델 적용을 고려한 호소간의 플랑크톤 동태 비교에 목적이 있다. 조사기간 동안 총 89종의 동물플랑크톤(윤충류 70종, 지각류 14종, 요각류 5종)과 554종의 식물플랑크톤(규조류 176종, 녹조류 237종, 남조류 68종 그리고 기타 73종)이 동정 확인 되었다. 플랑크톤 밀도 및 종 다양도는 지점별 및 계절별 상이한 차이를 나타내었다. 전체 호소의 연평균 총 식물플랑크톤 밀도는 $7,350{\pm}15,592$ cells $mL^{-1}$ (n=124)이었으며, 가장 낮은 지점에서는 평균 $855{\pm}448$ cells $mL^{-1}$ (n=4), 가장 높은 지점에서는 평균 $72,048{\pm}13,4631$ cells $mL^{-1}$ (n=4)인 것으로 파악되어 호소별 식물플랑크톤 밀도 차가 매우 높은 것으로 조사되었다. 동물플랑크톤 군집은 소형 동물플랑크톤인 윤충류가 우점하였으며, 지각류 및 요각류의 출현 종수는 낮은 것으로 파악되었다. 각 조사지점별 출현한 총 동물플랑크톤 종수는 상이하였으며, 호소별 평균 출현 종수는 약 3~10여 종인 것으로 나타났다. 상관관계 분석 및 SOM 모형의 적용 결과 동식물플랑크톤의 종수와 밀도는 호소의 규모가 작을수록 높아지는 경향이 존재하고 있음을 파악할 수 있다. 조사대상 호소에 대해서 플랑크톤 군집 구조 관점에서 수자원 관리가 실시될 경우 대형 호소보다는 중소형 호소에 보다 초점을 맞추어야 할 것으로 사료된다.

아침식사량이 대사위험요인에 미치는 영향 (The Influence of Breakfast Size to Metabolic Risk Factors)

  • 김윤진;이정규;이유현;이상엽;정동욱;박선기;조영혜
    • 생명과학회지
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    • 제20권12호
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    • pp.1812-1819
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    • 2010
  • 아침결식은 비만 및 대사증후군 항목과 밀접한 관계가 있다. 본 연구에서는 아침식사량과 비만 및 대사증후군의 관계를 분석하였다. 본 연구는 2006년 1월부터 12월까지 부산에 소재한 한 대학병원 건강검진센터를 방문한 수진자 5548명을 대상으로 하였다. 연구대상은 아침식사량에 따라 아침결식군, 소량섭취군, 중간섭취군, 과량섭취군의 4개 군으로 분류하였다. 대상자 5548명 중 959명(17.3%)이 아침식사를 하지 않는 아침결식군이었다. 아침결식군에서 일일섭취열량 및 단백질, 탄수화물, 지방섭취량이 가장 낮았으며, 아침식사군에서는 일일섭취열량 및 단백질, 탄수화물 섭취량이 아침식사량에 비례하여 증가하였다. 체질량지수($23.4\;kg/m^2$)와 허리둘레(79.6 cm)는 소량섭취군에서 가장 낮았다. 소량섭취군에서 중성지방, 공복혈당 및 수축기와 이완기 혈압이 가장 낮았으며, 고밀도지단백 콜레스테롤이 가장 높았다. 대사위험요인의 수는 소량섭취군에서 가장 적었고 아침식사량이 증가함에 따라 유의한 차이가 있었다. 대사증후군의 교차비(Odds ratio=0.612)는 소량섭취군에서 가장 낮았으며, 아침식사량이 증가함에 따라 교차비도 증가했고, 아침결식군에서 과량식사군보다 교차비가 높게 나타났으나 유의하지는 않았다. 본 연구 결과 아침식사량은 대사위험요인에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 아침결식은 대사위험요인에 나쁜 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 소량의 아침식사가 대사위험요인에 가장 좋은 영향을 미치는 것으로 나타났다.

Real-time PCR을 이용한 가축생균제용 유산균 정량분석 (Quantitative Real-time PCR using Lactobacilli as Livestock Probiotics)

  • 최연재;김선호;구민정;최한나;김동운;조상범;김수기;전체옥;배귀석;이상석
    • 생명과학회지
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    • 제20권12호
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    • pp.1896-1901
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    • 2010
  • 본 연구는 가축생균제용 유산균을 Real-time PCR정량분석법을 이용하여 분석하였다. SYBR Green1 방법과 Probe 방법을 이용하여 표준곡선을 제작한 결과, SYBR Green1 방법에서는 Slope 값이 -3.346이었고, Y절편은 33.18, $R^2$ 값은 0.993으로 나타났으며, Probe 방법에서는 Slope값이 -3.321이었고, Y절편은 39.10, $R^2$ 값은 0.995로 나타나, 이를 이용한 표준곡선 제작이 가능함을 알 수 있었다. SYBR Green1 방법을 이용한 생균제의 Lactobacilli 정성 정량 분석결과 Real-time PCR값은 4.46~6.56 log copies로 나타났고, 생균수 측정 결과 값은 5.63~7.59 log CFU/g로 나타났으며, Probe 방법을 이용한 생균제의 Lactobacilli 정성 정량 분석결과에서는 Real-time PCR 값은 5.51~7.00 log copies로 나타났으며, 생균수 측정 결과 값은 5.63~7.59 log CFU/g로 나타났다. 본 연구에서 실시한 RT PCR법은 3~4일이 소요되는 기존의 배지법과 비교하여 24시간 이내에 신속하게 검출이 가능하다고 여겨지며, 또한 RT PCR을 이용한 분석방법에서도 dye 사용과 primer 사용에 따라 결과값이 차이가 나타났음을 확인할 수 있었으며, Probe 방법을 이용하여 실험 한 결과가 민감한 결과를 나타내었음을 확인 할 수 있었다.

국산 자동화 장비(Gamma Pro)의 결과보고시간 단축에 대한 유용성 평가 (Evaluation of Reliability about Short TAT (Turn-Around Time) of Domestic Automation Equipment (Gamma Pro))

  • 오윤정;김지영;석재동
    • 핵의학기술
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    • 제14권2호
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    • pp.197-202
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    • 2010
  • 목적: 각 검사실에서는 임상의 신속한 검사 결과 보고 요청에 부응하고 검사 결과의 신뢰도 및 효율성을 증가시키기 위해 자동화 장비를 많이 사용한다. 국산 자동화 장비는 기존 자동화 장비의 단점을 개선, 보완하여 폭넓은 수행능을 가진 국산 자동화 장비이다. 본 연구에서 국산 자동화 장비와 기존 자동화 장비와의 상관성 및 분석능력을 평가하여 검사실에서의 결과보고시간 단축에 대한 유용성과 신뢰성을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 2009년 9월 삼성서울병원에서 갑상선 호르몬 검사(TT3, TSH, FT4)가 의뢰된 환자를 대상으로 저농도에서 고농도 검체 100개씩 국산 자동화 장비와 RIA-mat 280을 사용하여 상관성을 알아보았다. 국산 자동화 장비의 부분별 평가로 첫째, Tip부분은 정확도, 회수율, 검체 간 상호 오염도를 측정하였다. 둘째, Incubator부분은 회전수(RPM)와 회전축 원경(mm)에 따른 최적의 검사반응 조건을 알아보았다. 검체처리 속도를 분석하기 위해 특정기간의 검사결과 보고시간을 조사하였다. 결과: 국산 자동화 장비와 RIA-mat 280의 상관계수($R^2$)는 TT3 0.98, TSH 0.99, FT4 0.92로 좋은 상관관계를 보였다. Tip의 평가로 정밀도 CV 0.38 %(1번 Tip), CV 0.39 %(2번 Tip), 정확도 98.3 %(1번 Tip), 98.6 %(2번 Tip). 검체 간 상호 오염도는 0.01 %(1번 Tip), 0 %(2번 Tip)로 검체 간 상호 오염도가 거의 없었다. Incubator 조건에서 회전수(RPM)와 회전수 원경(mm) 500 RPM의 1.0 mm, 1.5 mm와 600 RPM의 1.0 mm, 1.5 mm 중 600 RPM의 1.0 mm가 최상의 조건임을 알 수 있었다. 기존의 자동화 장비에서 6회/일 시행되던 검사가 최대20회/일로 늘어남으로써 검체 접수에서 결과보고까지 소요시간이 평균 4.20시간에서 평균 2.19시간으로 약 2시간 단축되었다. 결론: 국산 자동화 장비(Gamma Pro) 사용으로 결과보고 시간이 평균 2.19시간으로, 약 2시간 단축되는 결과를 얻었다. 본 기기는 일정시간당 대량 검체 처리능력이 뛰어나고 실용성을 갖춘 효율적인 장비라고 여겨진다. 검사결과 보고 시간 단축으로 인해 응급환자의 신속한 진단과 외래환자의 진료대기시간 단축에 유용할 것이다.

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새만금 외해역에서 대형 저서동물 군집 조사를 위한 적정 채집기의 선택 (The Selection of Appropriate Sampler for the Assessment of Macrobenthos Community in Saemangeum, the West Coast of Korea)

  • 유재원;김창수;박미라;이형곤;이재학;홍재상
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제8권3호
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    • pp.285-294
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    • 2003
  • 전라북도 새만금 해역의 조하대 대형저서동물 군집의 모니터링에 적절한 채집기 선정을 위한 연구의 일환으로 2002년 4월에 현장 조사를 수행하였다. 비교 대상 채집기는 반 정량적 채집기인 dredge(type charcot)와 정량적 채집기인 Smith-McIntyre(SM), van Veen grab(VV)이었다. 11개 정점이 설정되었고, 매 정점에서 dredge는 1회, SM과 VV는 3회의 반복 채집(0.1 $m^2$$\times$3)이 이루어졌다. 채집 퇴적물의 부피와 군집 밀도, 생체량 그리고 다양도 지수등의 parameters의 비교는 정량적 채집기에 국한되었다. 퇴적물의 부피는 두 채집기 간 p-value 0.0050(쌍을 이룬 표본의 t-검정)에서 유의한 차이(SM>VV)가 있는 것으로 나타났고 자료에 4th-root변환을 가하면 SM과 Vv에 의한 3개 반복 채집 표본이 모두 정밀도 0.2의 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 11개 정점 다양도의 채집기 간 비교에서는 dredge와 VV 간의 상관관계가 다른 pairs의 것에 비해 높은 것으로 나타났다. 우점종의 조성과 순위 비교는 일부 개체군(예를 들어 다모류, Heteromastu filiformis, Aricidea assimilis등)에서 dredge의 것이 나머지 것에 비해 과소 평가의 경향을 나타내었다. 다변량 분석 결과의 채집기 간 일치하는 정도를 추정하기 위하여 유사도 행렬 간 상관관계를 추정하였다. 근소하게 dredge와 VV 간 유사도가 높은 것으로 나타났으나 대체로 높은 일치성을 보였다. 우점종 리스트에서 관찰된 순위와 조성의 차이는 채집기마다 다른 채집 심도의 효과에 기인한 것으로 해석되었다. VV 표본에서의 일부 우점종의 낮은 밀도(SM 표본 대비 평균 50% 수준)도 이러한 관점에서 이해될 수 있었고 이것이 dredge-VV 간 상대적으로 높은 상관관계 또는 유사도의 원인인 것으로 추정되었다. 전반적인 관찰 결과에 근거하였을 때 우량 채집기는 SM이었으나 반드시 높은 자료의 질이 우선시되어야 하는 조건이 아닌 경우에는 다른 채집기를 사용하더라도 생물상의 특성 파악과 구분에는 문제가 없는 것으로 추정되었다.

조립식(組立式) 탁자(卓子)의 CBA접합부(接合部) 강성(剛性)에 관(關)한 연구(硏究) (A Study on the Stiffness of CBA(Corner Block with Anchor Bolt) Joint in Knockdown Type Table Furniture)

  • 정우양;이필우
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제17권2호
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    • pp.34-64
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    • 1989
  • 포장(包裝) 용적(容積) 감소에 따른 수송비(輸送費) 절감(節減) 효과(效果)가 있어 조립시(組立式) 탁자류(卓子類) 가구(家具)의 제작(製作)에 널리 쓰이는 CBA(corner block with anchor bolt) 접합방식(接合方式)은 일정기간(一定期間) 사용(使用)함에 따라 접합부위(接合部位)가 약해지고 그 결과(結果) 구조(構造)가 불안정(不安定)하게 되는 반강접합(半剛接合)(semi-rigid joint) 특유(特有)의 결점(缺點)도 지니고 있다. 따라서 본(本) 연구(硏究)에서는 CBA 접합(接合) 강도(强度)에 영향하는 주요(主要) 설계(設計) 인자(因子)로서 side rail 규격, corner block의 side rail에의 부착시(時) 보강재(補强材)의 효과(效果) 및 corner block관통 anchor bolt의 사용(使用) 수(數) 그리고 corner block의 형태등(等)의 평가(評價)를 하기 위해 22개(個)의 접합군(接合群) 별(別)로 총(總) 88개(個)의 table section 시험체(試驗體)를 제작(製作)한 후(後)그들의 강성(剛性) 계수(係數)(Z - 값) 및 유효강도(有效强度)를 수평 하중(荷重)에 의한 변형측정(變形測定) 실험(實驗)을 통해 결정(決定)한 후 설계(設計) 인자별(因子別) 효과(效果)를 비교 분석(分析)하였다. 분석결과(分析結果), side rail의 높이 증대(增大) 및 corner block 부착시(時) PVAc 수지(樹脂)의 사용효과(使用效果)가 뚜렷하여 유효강도(有效强度)의 유의적(有意的) 향상(向上)을 나타냈고 anchor bolt의 효과(效果) 역시 2개 사용시(使用時)가 1개 사용시(使用時) 보다 훨씬 큰 것으로 나타났다. 또 side rail 높이 와 anchor bolt 사용(使用) 수(數)간에는 상호작용(相互作用) 효과(效果)도 있었다. 그러나 side rail의 두께 효과(效果)는 22mm에서 25mm로 증대(增大)시켰을때 뚜렷한 상승 경향(傾向)은 보여주지 못했다. 한편 corner block의 형태는 MDF를 주재료(主材料)로 사용(使用)한 탁자(卓子) 설계시(設計時)는 두께 25mm, 높이 100mm의 side rail에 PVAc 수지(樹脂)로 보강(補强)하고 mitered corner block에 2개(個)의 anchor bolt를 관통시킨 경우가 유효강도(有效强度) 3171.7 kgf-cm로 22개의 접태군(接台群)들 중 최대치(最大値)를 나타냄으로써 miter type이 rectangular type보다 바람직한 것으로 나타났다. 결론적(結論的)으로 자재(資材)의 효과적(效果的) 이용(利用)을 통한 생산비(生産費) 절감(節減)과 동시(同時)에 구조(構造)의 안정(安定)된 강도적(强度的) 측면(側面)을 고려할 때, 두께 22mm, 높이 75mm의 MDF side rail에 mitered corner block을 PVAc 수지(樹脂)와 나사못을 이용하여 부착한 후(後) 2개(個)의 anchor bolt를 관통시키는 방법(方法)을 가장 합리적(合理的)인 MDF 사용(使用) 조립시(組立式) 탁자(卓子) 설계(設計) 방안(方案)으로 제시(提示)하는 바이다.

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도서생물지리설의 관점에서 대형무척추동물 군집 비교 (A Comparative Study on a Macrobenthic Community Structure from the Theory of Island Biogeography)

  • 서인수;최병미;김미향;윤재성;박재영;이상엽
    • 환경생물
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    • 제28권4호
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    • pp.179-187
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    • 2010
  • 본 연구는 가거도, 소화도 및 독도해역에 대한 2009년 8월의 조하대 암반조사를 통해서 해양생태계의 중요 구성생물 중의 하나인 대형무척추동물의 생물다양성, 생물량 및 군집구조를 파악하고, 이를 기초로 도서생물지리설(The Theory of Island Biogeography)의 관점에서 3개섬에 서식하는 대형무척추동물의 유사성 정도를 검증하였다. 연구해역에서 출현한 대형무척추동물은 총 104종, 7,176개체(399 inds. $m^{-2}$)와 27,120.68 g (1,506.70 g $m^{-2}$)이었다. 연체동물류는 출현 종수, 개체수 및 생체량에 있어서 각각 전체의 44.23%, 41.19% 및 90.32%를 점유하여 가장 우점하는 생물군이었다. 연구해역에서 출현한 대형무척추동물의 개체수와 생체량을 근거로 상위 10위까지의 우점종을 선정하였다. 개체수에 기초한 상위 10위 우점종들이 차지하는 밀도는 4,820개체로 전체의 67.17%를 점유하였다. 특히 절지동물 갑각류의 미동정 옆새우류(Amphipoda spp.)와 연체동물 이매패류의 개적구(Modiolus agripetus)는 각각 1,580개체, 22.02%와 1,228개체, 17.11%를 점유하여 단일 종으로 가장 우점하는 생물이었다. 생체량에 있어서도 상위 우점종들이 나타내는 생체량은 25,942.80 g으로 전체의 95.66%를 차지하였다. 이 가운데 이매패류의 홍합 (Mytilus coruscus)과 태생굴(Striostrea circumpicta)은 각각 15,167.64 g과 4,781.16 g을 나타내 55.93%와 17.63%의 높은 점유율을 보였다. 연구해역에서 출현한 대형무척추동물의 개체수를 기초로 군집분석을 실시한 결과, 군집은 크게 2개의 그룹으로 나뉘었다. 그룹 1에는 가거도 정선 2의 하부 수심 정점을 제외한 가거도와 독도의 모든 정점이 포함되었고, 그룹 2는 이를 제외한 정점들로 구성되었다. 연구해역에서 갑각류의 미동정의 옆새우류, 바다대벌레류 및 성구동물의 상어껍질별벌레(Phascolosoma scolops)가 공통적으로 우점하였다. 이를 제외하면, 그룹 1에서는 다모류의 고리털갯지렁이(Eunice antennata), Syllidae unid., 갑각류의 만각류에 속하는 빨강따개비(Megabalanus rosa) 및 홍합의 밀도가 높았다. 반면 그룹 2에서는 갑각류의 집게류에 속하는 갯가게붙이(Petrolisthes japonicus), 연체동물 복족류의 햇살밤고둥 (Lirularia pygmaea) 및 완족동물의 세로줄조개사돈(Coptothyris grayi)이 대표적인 생물이었다. 한편 본 연구에서 출현 종수는 소화도에서 가장 많았고, 다음으로 가거도와 독도의 순이었다. 각 해역의 면적과 육지와의 떨어짐 정도를 기초로 도서생물지리설에 근거하면, 연구해역에서의 생물다양성은 도서생물지리설에 정확하게 일치하는 것은 아니지만 비교적 잘 부합되는 것으로 추정된다.

강한 태양 및 지자기 활동 기간 중에 아리랑 위성 1호(KOMPSAT-1)의 궤도 변화 (DRAG EFFECT OF KOMPSAT-1 DURING STRONG SOLAR AND GEOMAGNETIC ACTIVITY)

  • 박진영;문용재;김관혁;조경석;김해동;김연한;박영득;이유
    • Journal of Astronomy and Space Sciences
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    • 제24권2호
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    • pp.125-134
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    • 2007
  • 이 연구에서는 태양 및 지자기 활동에 의해 발생한 우주환경변화가 우리나라 위성인 아리랑위성1호(KOMPSAT-1)의 궤도에 미치는 영향을 분석하였다. 인공위성의 궤도변화는 정상적인 상태에서도 자연적인 섭동에 의해 지속적으로 발생하지만, 거대한 태양폭발에 의한 지구 주변 우주환경이 급격히 변화할 때 고층대기의 밀도변화로 인해 크게 발생한다. 특히 이러한 현상은 아리랑위성 1호와 같이 저궤도 상에서 운영되는 위성에 직접적인 영향을 미친다. 이 때, 태양활동에 의한 지구 주변 우주환경의 변화는 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 하나는 태양 플레어 (Flare)가 폭발했을 때 고에너지 복사(Radiation)로 인해 지구 고층대기가 가열되어 팽창하고 이런 결과로 고층대기에 있는 중성입자밀도가 급격히 증가하는 것이다. 다른 하나는 코로나 물질 방출(Coronal Mass Ejections) 등에 의해 발생한 지자기폭풍기간 동안 플라즈마 대류와 입자들의 하강으로 전기장이 강해져 상당량의 줄가열(Joule heating)과 하강입자가열(precipitating particle heating)이 발생하고 이로 인해 중성입자밀도가 증가하는 것이다. 두 가지 원인에 대한 영향을 구분하여 알아보기 위해, 우리는 태양 및 지자기 자료를 면밀히 분석하여 2001년에서 2002년 동안 5개의 기간을 선정하였다. 그 결과 위성의 대기저항가속도는 태양의 극자외선(Extreme Ultra-Violet)의 증가와 함께 약 하루 정도의 시간 지연을 가지고 유사하게 변화하고 있음을 확인하였다(R=0.92). 그리고 지자기폭풍이 발생한 기간동안 대기저항가속도는 지자기폭풍에 의한 Dst 변화와 상당히 유사하게 그리고 거의 동시에 급격히 변화하는 것을 확인하였다. 마지막으로 우리는 위성의 대기저항가속도의 변화는 전반적으로는 오랜 기간 동안 고에너지 복사에 의한 효과로 나타나고 있으나 짧은 기간(하루 미만) 동안 크게 발생하는 대기저항가속도의 변화는 지자기폭풍에 의한 효과로 보고 있다.

배양된 치유두 유래세포의 조골활성 및 골기질 형성의 평가 (EVALUATION OF OSTEOGENIC ACTIVITY AND MINERALIZATION OF CULTURED HUMAN DENTAL PAPILLA-DERIVED CELLS)

  • 박봉욱;변준호;최문정;하영술;김덕룡;조영철;성일용;김종렬
    • Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery
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    • 제29권4호
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    • pp.279-288
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    • 2007
  • In the present study, we focused on stem cells in the dental papilla of the tooth germ. The tooth germ, sometimes called the tooth bud, is the primordial structure from which a tooth is formed. The tooth germ consists of the enamel organ, the dental papilla, and the dental follicle. The dental papilla lies below a cellular aggregation of the enamel organ. Mesenchymal cells within the dental papilla are responsible for formation of dentin and pulp of a tooth. Tooth germ disappears as a tooth is formed, but that of a third molar stays in the jawbone of a human until the age of 10 to 16, because third molars grow slowly. Impacted third molar tooth germs from young adults are sometimes extracted for orthodontic treatment. In the present study, we evaluated the osteogenic activity and mineralization of cultured human dental papilla-derived cells. Dental papillas were harvested from mandible during surgical extraction of lower impacted third molar from 3 patients aged 13-15 years. After passage 3, the dental papilla-derived cells were trypsinized and subsequently suspended in the osteogenic induction DMEM medium supplemented with 10% fetal bovine serum, 50 g/ml L-ascorbic acid 2-phosphate, 10 nM dexamethasone and 10 mM -glycerophosphate at a density of $1\;{\times}10^6\;cells/dish$ in a 100-mm culture dish. The dental papilla-derived cells were then cultured for 6 weeks and the medium was changes every 3 days during the incubation period. Dental papilla-derived cells showed positive alkaline phosphatase (ALP) staining during 42 days of culture period. The formation of ALP stain showed its maximal manifestation at day 7 of culture period, then decreased in intensity during the culture period. ALP mRNA level was largely elevated at 1 weeks and gradually decreased with culture time. Osteocalcin mRNA expression appeared at day 14 in culture, after that its expression continuously increased in a time-dependent manner up to day 28. The expression remained constant thereafter. Runx2 expression appeared at day 7 with no detection thereafter. Von Kossa-positive mineralization nodules were first present at day 14 in culture followed by an increased number of positive nodules during the entire duration of the culture period. Osteocalcin secretion was detectable in the culture medium from 1 week. The secretion of osteocalcin from dental papilla-derived cells into the medium greatly increased after 3 weeks although it showed a shallow increase by then. In conclusion, our study showed that cultured human dental papilla-derived cells differentiated into active osteoblastic cells that were involved in synthesis of bone matrix and the subsequent mineralization of the matrix.