• International Journal of Control, Automation, and Systems
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• 제2권2호
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• pp.135-143
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• 2004

Recently, high throughput screening for microorganisms with desired characteristics from a large heterogeneous population has become possible. Single cell separation has taken on increasing significance in recent years, and several different methods have been proposed so far. In this paper, we introduce several cell manipulation methods aiming at single cell separation and investigation. At first, methods for the separation of microorganisms are classified. Then, we introduce two different approaches, that is, (1) indirect manipulation using laser trapped microtools and (2) thermal gelation.

• KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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• 제4C권5호
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• pp.241-246
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• 2004

In this paper, we present a novel integrated cell processor to handle individual embryos. Its functions are composed of transporting, isolation, orientation, and immobilization of cells. These functions are essential for biomanipulation of single cells, and have been typically carried out by a proficient operator. The purpose of this study is the automation of these functions for safe and effective cell manipulation using a MEMS based cell processor. This device is realized with a relatively simple design and fabrication process. Experimental results indicate that it can act as an efficient substitute for essential but very tiresome and repetitive manual work while contributing significantly to the improvement of speed and success rate of operation by facilitating cell manipulation. The cell viability test for the device is studied through the distribution of mitochondria in mice embryos and cultivation of cells for 86h.

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2004년도 International Symposium
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• pp.1-15
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• 2004

o Various microfluidic components including mixromixers and micropumps have been developed for disposable biochip applications. o Single cell capturing, positioning and nanoliter drug injection chip has been demostrated. o Multi-channel, two-dimensional micro-well array has been fabricated and cell capturing and specific reagent injection have been performed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권5호
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• pp.538-545
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• 2009

본 총설에서는 주사형프로브현미경의 원리와 응용에 관하여 간략히 설명하고 최근 본 그룹에 의하여 활발하게 연구되고 있는 나노탐침과 AFM(원자간력현미경 atomic force microscopy)을 이용한 저침습성(low-invasive) 단일세포 조작기술과 고효율 유전자 도입기술을 소개하고자 한다. 시판 AFM 탐침을 침상구조로 가공한 나노탐침과 AFM을 이용하였을 경우, 탐침의 세포삽입의 성공여부를 force-distance curve 상의 척력소실의 유무로 판단할 수 있다. 침상 나노탐침을 사용하면 대부분의 세포에서 80~90%의 고효율 세포삽입이 가능하여 마이크로인젝션용 미세관을 이용하는 경우보다 세포삽입효율이 높았다. 또한 나노탐침의 직경이 400 nm 이하의 경우에는 세포 종류에 관계없이 장시간 나노탐침의 삽입에도 세포활성에 큰 영향이 없었다. 침상나노탐침을 이용하여 DNA를 도입하였을 경우에도 기존의 DNA 도입방법과 비교하여 높은 도입효율과 유전자 발현율로 DNA를 도입할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제42권5호
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• pp.452-459
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• 2023

음파의 힘을 이용하는 음향집게는 나노 단위의 세포외소포에서 밀리미터 단위의 대규모 다세포생 물체까지 다양한 생체 입자를 조작하는 데 사용되는 매우 유용한 도구이다. 해당 분야는 수십년간 점진적인 개발이 이루어지고 있으며, 단일 초음파 빔을 사용하는 단일 빔 음향 집게(Single Beam Acoustic Tweezers, SBAT)기술 또한 세포 및 생물체 정밀 이동 및 분석이 가능한 플랫폼으로 발전했다. 최근 혁신적인 발전으로 SBAT를 이용하여 입자/세포 분리, 단일 세포 변형 기술이 개발되었으며 이로 인해 의공학 분야에서 학문적인 관심을 모으고 있다. 본 종설에서 SBAT기술의 기초 원리와 작동 방법에 대해서 설명하며 그간의 연구를 요약하고 이를 바탕으로 향후 연구에 대해서 전망한다.

• Molecules and Cells
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• 제43권7호
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• pp.591-599
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• 2020

Complex cell-to-cell communication underlies the basic processes essential for homeostasis in the given tissue architecture. Obtaining quantitative gene-expression of cells in their native context has significantly advanced through single-cell RNA sequencing technologies along with mechanical and enzymatic tissue manipulation. This approach, however, is largely reliant on the physical dissociation of individual cells from the tissue, thus, resulting in a library with unaccounted positional information. To overcome this, positional information can be obtained by integrating imaging and positional barcoding. Collectively, spatial transcriptomics strategies provide tissue architecture-dependent as well as position-dependent cellular functions. This review discusses the current technologies for spatial transcriptomics ranging from the methods combining mechanical dissociation and single-cell RNA sequencing to computational spatial re-mapping.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1995년도 춘계학술대회
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• pp.61-63
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• 1995

The grabber used for the manipulation of single cell is developed by employing the piezo actuator as a source of grabbing force and this system consists of sucking cylinder, XYZ stage and inverted microscopy. With this grabbing system, 2 experiments are performed and they are as follows; 1) the relation between displacement change of piezo actuator and applied voltage was estimated by using sucking cylinder, 2) we grabbed plotoplast of cabbage's leaf-cell with this system. These experiments showed that the proposed grabbing system can be applicable as a single cell handling device in the field of biotechnology and medicine.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.353-362
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• 2005

This article describes a state-of-the art review in nano-biomanipulation technologies. Nanomanipulation of biological objects enables an in-depth study of single molecules such as DNA and RNA, and of biophysical events at the molecular level like molecular motors. Controlled nanomanipulation is challenging but essential for precisely engineering biomolecules or cells and for manufacturing functional nano-biosystems. In this paper, we summarize several contact, non-contact and hybrid methods available for nanomanipulation of biological objects. Advantages currently available methods and their limitations are also compared. Finally, we discuss possible applications of nano-biomanipulation technologies to life science and molecular medicine including cell biology, genetic engineering, biophysics, and biochemistry.

• KSBB Journal
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• 제20권4호
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• pp.323-327
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• 2005

조직을 이용한 역전사 (RT)-PCR법을 이용하면 원하는 특정유전자의 발현을 비교적 정확하게 알 수 있지만 조직의 RNA를 이용하므로 세포단위의 정확한 유전자 발현을 알기에는 한계가 있다. 특히 그 기능과 성질이 다른 세포가 무수하게 많이 혼재하는 두뇌와 같은 조직은 신경계의 각종 뉴런(신경세포), 글리어 (glial cell) 등이 서로 얽혀 있다. 대표적인 신경세포의 degeneration 질병으로는 파킨슨병 (Parkinson's disease; PD)이 있다. 파킨슨병은 사람의 신경세포 관련 질병에 있어서 가장 일반적인 질병의 하나이다. PD의 가장 중요한 원인은 도파민 생성 신경세포의 퇴행 혹은 사멸에 기인하여 도파민 (dopamine)이라는 신경전달물질이 감소하는 것이 그 원인이다. 도파민과 같은 카테콜아민의 생합성에 관련된 효소는 타이로신 하이드록실레이스 (TH), 도파 데카르복실레이스 (DDC) 등이 알려져 있다. 그러나 그런 효소들의 생화학적 연구는 많이 되어 있음에도 불구하고 단일 흑질 신경세포에서의 이들 관련 유전자의 발현 양상에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. PD와 관련된 유전자의 발현 정도를 밝히기 위하여, 레이저 다이섹터 (laser micro-dissector)에 의한 단일 신경세포의 분리에 착수하였다. 정해진 방법에 따라 정상 대조구 (비PD)와 PD 환자에서 각각 한 개 또는 여러 개를 성공적으로 분리한 흑질 신경세포를 이용하여 유전자 특이적 프라이머를 사용하여 RT-PCR을 행하였다. 그 결과, 단 한 개의 신경세포에서도 여러 개의 세포를 사용한 것과 같은 동일한 결과를 얻는 데 성공하였다. PD환자의 뇌에서 분리한 10개의 독립적인 세포의 예에서는 각 세포간의 발현차이가 인정되었으며, 특히 TH 유전자의 발현은 상당히 높은 확률로 검출되지 않았다. 이 결과로 단일 신경세포에서의 mRNA양을 검출하기 위해서는 본 본문의 RT-PCR법이 효과적인 방법임을 알 수 있다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제4권1호
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• pp.1-6
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• 2002

Plants have developed a sophisticated battery of defence responses to protect themselves against attempted pathogen ingress. Manipulation of these defence mechanisms may provide significant opportunities for crop improvement. While plant resistance genes have had a long service history in plant breeding, they possess significant limitations. Recent advances are now providing significant insights into strategies designed to increase the field durability of this class of genes. Hypersensitive cell death is a common feature underlying the deployment of plant defence responses against biographic pathogens. In contrast, necrotrophic pathogens actively kill plant cells. Recently, transgenic plants have been developed that either promote or suppress cell death, providing resistance against either biotrophic or necrotrophic pathogens respectively. Methyl-jasmonate is a key signalling molecule in the establishment of resistance against some fungal pathogens. Increasing the concentration of this molecule in plant cells has been shown to increase resistance against Botrytis cineria, without significantly imparting plant growth or development. Due to the multifarious infection strategies employed by plant pathogens, how-ever, it is unlikely a single commercial product will prove a panacea for global disease control. Future stategies will more likely entail an integrated disease management approach.