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가압볶음 무말랭이 열수 추출물의 항산화 효과 (The Antioxidant Effect of Hot Water Extract from the Dried Radish (Raphanus sativus L.) with Pressurized Roasting)

  • 송영복;최정선;이지은;노정숙;김미정;조은주;송영옥
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제39권8호
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    • pp.1179-1186
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    • 2010
  • 무말랭이 및 가압볶음 무말랭이 열수 추출물의 항산화 효과를 in vitro와 LLC-$PK_1$ cellular system에서 살펴보았다. 무말랭이 열수 추출물과 가압볶음 무말랭이 열수 추출물의 라디칼 소거능을 $IC_{50}$로 비교해 보았을 때 DPPH(646.70 vs $135.45\;{\mu}g/mL$), superoxide anion(896.10 vs $566.98\;{\mu}g/mL$) 및 hydroxyl radical(722.26 vs $531.84\;{\mu}g/mL$)에 대한 가압볶음 열수 추출물의 효과가 유의적으로 높은 것으로 나타났다(p<0.001). 이러한 유리기 소거효과는 LLC-PK1 cell에서 pyrogallol, SNP 및 SIN-1 처리로 superoxide, nitric oxide 및 peroxynitrite를 생성하여 산화스트레스를 유발한 다음 무말랭이 및 가압볶음 무말랭이 열수추출물을 첨가하였을때 농도 의존적으로 세포생존율이 증가하고, 과산화물 생성량이 감소하여 세포손상을 보호하는 효과가 관찰되었다. 가압볶음 무말랭이 열수 추출물의 산화손상에 대한 보호 효과는 무말랭이 열수추출물에 비해 모든 유리기에서 유의적으로 높았다(p<0.05). 이러한 무말랭이 열수추출물의 항산화효과는 무에 함유되어 있는 함황 물질, 유리아미노산, 배당체 등에 의한 것으로 생각되며 가압볶음 무말랭이 열수 추출물의 효과가 더 높은 이유는 무말랭이에 함유된 유효성분이가압볶음에 의해 증가되고 더불어 볶음과정 중에서 생성된 maillard 생성물의 항산화성 때문으로 생각된다. 무말랭이의 환원당 및 유리아미노산 함량은 볶음 후 유의적으로 감소하였으며(p<0.05), 이에 반해 maillard 생성물의 중간산물인 5-hydroxymethyl-2-furfural(5-HMF) 함량은 무말랭이 열수 추출물에서는 검출되지 않았던 것이 가압볶음 무말랭이 열수 추출물에서는 0.57 mg/g이 측정되었다. 본 연구 결과가압볶음 무말랭이 차의 섭취는 체내 유리기에 의한 산화적손상을 보호하는 효과가 높은 것으로 사료된다.

어패류의 Trypsin활성 저해물질의 분포와 가공중의 변화 2. 자건멸치 가공저장중의 Trypsin활성 저해물질과 In Vitro Apparent Digestibility의 변화 (Distribution of Trypsin Indigestible Substrate (TI) in Seafoods and Its Changes during Processing 2. Changes in TI and In Vitro Apparent Digestibility of Boiled and Dried Anchovy during Processing and Storage)

  • 이강호;조진호;유홍수
    • 한국수산과학회지
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    • 제17권2호
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    • pp.101-108
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    • 1984
  • 소화율이 우수한 자건멸치의 가공조건을 규명하기 위하여 자숙시간과 건조방법을 달리하여 제조한 멸치를 저온($9{\pm}1^{\circ}C$) 및 고온($26{\pm}1^{\circ}C$)에서 저장했을 때의 trypsin 활성저해물질(TI)과 시험관적 단백질 개산소화율의 변화를 측정하고, 동시에 이에 영향을 미친다고 생각되는 지방의 산패 및 갈변도의 변화를 분석 검토하였다. 자숙시간에 따른 TI의 생성정도는 5분간 자숙한 시료가 가장 적었고, 건조방법을 달리 했을 때는 열풍 건조시료가 일건 및 동결건조시료보다 낮은 값을 나타내었다. 그리고, 저온($9{\pm}1^{\circ}C$)에서 저장한 시료는 고온($26{\pm}1^{\circ}C$) 저장시료보다 낮은 값을 보였으며, 5분간 자숙 후 천일건조한 시료의 경우는 저온저장 56일에 0.173mg/g의 TI를 나타내어 전 시료 중에서 가장 낮은 값을 보였다. 소화율은 0.5분간 자숙하여 천일건조한 경우는 $85.3\%$, 1분간 자숙 후 동결건조했을 때 $85.9\%$로 가장 높았으며, 저온저장($9{\pm}1^{\circ}C$)한 것이 고온저장($26{\pm}1^{\circ}C$)한 것 보다 감소정도가 적어 저장 56일 후에도 $2.5\%$ 밖에 감소하지 않았다. 지방의 산패는 자숙조건별로 볼 때 5분간 자숙한 시료에서, 건조방법별로는 동결건조한 시료에서 가장 촉진되었고, 갈변은 생시료 또는 0.5분간 자숙하여 일건한 뒤 고온($26{\pm}1^{\circ}C$)에서 저장한 시료가 가장 촉진되 었다. 소화율은 저장기간이 경과함에 따라 저하하는 반면, TI의 생성정도 지방의 산패정도 및 비효소적 갈변도도 증가하였다. 결과적으로 지방의 산패 및 비효소적 갈변반응이 TI의 생성 및 소화율적 저하에 깊이 관여하는 것으로 생각되었다.

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Ochratoxin A의 신장독성감소 방법에 대한 연구 (Study of Antidotes on the Nephrotoxicity of Ochratoxin A)

  • 서경원;김준규;김태완;정세영;김효정
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제13권2호
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    • pp.121-128
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    • 1998
  • 곰팡이 독소인 ochratoxin A(OA)는 신장독성, 최기형성, 발암성 및 면역독성을 나타내며, 식품, 곡류 및 정육등에 잔류한다고 알려져 있다. 최근 우리나라의 된장, 간장등 발효식품에서도 OA가 검출되었다는 보고가 있어 OA에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 OA의 전반적인 위해성 평가의 일환으로 OA의 독성 표적장기인 신장에 초점을 맞추어 신장독성 감소방법을 제시하고자 한다. 신장독성을 감소시키기 위한 대상 물질로는 1) 기존에 독성감소 물질로 알려진 phenylalanine(Phe), 2) phenylalanime과 asparitc acid로 구성된 감미료인 아스파탐(Asp), 3) 녹차의 성분이며 free radical scavenger 및 ntioxidant 작용이 있는 polyphenol(PP), 4) 최근 수명연장 효과가 있고 특히 신장 질환에 대한 예방 효과가 있다고 알려진 aloe 추출물(AE)을 선택하였다. 신장독성을 유발시키기 위하여 OA를 2.0 mg/kg의 용량으로 2주간 연속 경구 투여하였다. Phe(40 mg/kg, i.p.)과 Asp(25 mg/kg, p.o.)은 OA(2.0 mg/kg, p.o.)와 병용 투여하였으며, PP(200 mg/kg, p.o)는 OA 투여 2주전부터, AE(50 mg/kg, i.v.) 은 3일전부터 전처리하여 OA(2.0 mg/kg, p.o.)와 2주간 병용 투여하였다. 신장독성의 확인은 혈청중 BUN, creatinine 치 및 뇨중 ${\gamma}-glutamyltranspeptidase와\;N-acetyl-{\beta}-D-glucosaminidase$의 활성을 측정하였고, 신장에 대한 조직 병리 검사를 실시하였다. 실험결과, OA를 2주간 2.0 mg/kg용량으로 투여한 결과 신장독성이 유발되었으며, 독성 감소 물질로 사용한 4개의 화합물 모두 혈액 및 뇨중 신장독성 지표를 유의성 있게 감소시켰다. 조직 병리 검사결과 OA에 의하여 신장의 근위 세뇨관에 변성이 유발되었으며, 4개의 혼합물 처리군에서는 변성이 관찰되지 않았다. 이러한 결과로부터 Phe, Asp, PP 및 AE는 모두 OA에 의한 신장독성을 감소시킬 수 있으며, OA에 의한 신장독성 유발에는 Phe에 대한 경쟁작용 및 free radical 생성이 관여되어 있음을 알 수 있다.

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새로운 Real Time PCR 방법을 통한 Malaria(Plasmodium vivax)의 검출 (Novel Real Time PCR Method for Detection of Plasmodium vivax)

  • 기연아;김소연
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제33권2호
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    • pp.148-153
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    • 2005
  • 말라리아는 세계적으로 다시 발생하는 감염성 질환으로 모기에 의해 옮겨지는 말라리아 원충에 의해서 발병한다. 말라리아 원충을 검출하기 위하여 혈액 도말법 등 여러 가지 정량적인 assay가 활용 되고 있다. Real time PCR 은 반응이 일어나는 동안 PCR 산물의 생성을 계속적으로 모니터링 할 수 있는 방법으로서 최근 많은 환자들의 말라리아 원충을 한번에 탐지 하는데 적용되고 있다. 본 연구에서는 말라리아 원충 중 한국에서 질환을 일으키는 Plasmodium vivax를 탐지하기 위해 26명의 환자 혈액에서 분리 정제한 genomic DNA를 가지고 SYBR Green based-real time PCR을 수행하였다. 특히, 기존의 real time PCR에 사용한 18S rRNA와는 달리 DBP 유전자를 사용하여 새로운 말라리아 검출방법을 정량적이면서도 간편하고 경제적인 방법으로 개발하였다. 특히, real time PCR로 나온 결과를 임상적인 titer로 바꾸어 주기 위해서 reference 유전자로는 말라리아 환자의 상태와 관계없이 ACTB이 안정하다는 것을 real time PCR로 입증하였고 ACTB 유전자를 reference 유전자로 사용하였다. 본 연구에서는 real time PCR assay에 DBP라는 유전자를 처음 사용하였을 뿐 아니라 titer 보정을 위한 reference 유전자, ACTB를 real time PCR assay을 통해 확보하여 더 정확한 titer 값을 얻고자 했다. 이런 결과를 바탕으로 Taqman based-real time PCR과 본 연구의 결과를 정량비교를 하였다. 특히, 26명의 말라리아 환자 샘플을 3 group(Group I, II, III)로 나누어서 그 결과 정량적인 경향성 일치를 나타내었다. 특히, 높은 titer을 갖는 말라리아 샘플(Group I)에서 가장 많은 정량적인 차이를 보였지만, 간편하고 경제적인 SYBR Green-based real time PCR을 이용하여 DBP 유전자를 증폭하는 새로운 방법으로 말라리아를 Semi-quantitative 하게 검출할 수 있음을 보였다.

돼지의 체외수정능력과 정자의 Lipid Peroxidation에 있어서 Ascorbic Acid와 Ferrous Sulfate의 영향 (Effects of Ferrous Sulfate and Ascorbic Acid on In Vitro Fertility and Sperm Lipid Peroxidation in the Pig)

  • Park, C. K.;J. Y. Ann;Kim, I. C.;Lee, J. H.;B. K. Yang;Kim, C. I.;H. T. Cheong
    • 한국가축번식학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.317-325
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    • 2001
  • 본 연구는 lipid peroxides를 생산하는 것으로 알려진 ascorbic acid (Asc; 0.5 mM)와 ferrous sulfate (Fe$^{2+}$; 1 mM)가 돼지 동결-융해 정자의 체외수정능력에 미치는 영향을 검토하였다. 그 결과, 동결정액의 융해 처리시 배양액내 Asc/Fe$^{2+}$ (38%)의 동시첨가시 대조구 (27%)에 비해 정자의 첨체반응이 유의적으로 높게 유기되었다 (P<0.05). 정자침입율 또한 Asc/Fe$^{2+}$ (76%)를 동시에 첨가하므로서 대조구 (55%)에 비하여 유의적으로 높게 나타났다 (P<0.05). 한편 정자의 peroxidation은 상기의 처리구에서 maiondialdehyde (MDA)의 생성에 기초를 두고 평가하였는데, 정자의 처리시 Asc/Fe$^{2+}$의 동시첨가에 의해 MDA의 생성이 증가하였으나 처리구 사이에서 유의적인 차이는 인정되지 않았다. 또한 sulfhydry1(-SH) group의 용량을 측정한 결과 Asc/Fe$^{2+}$를 동시에 첨가한 실험구에서 가장 높게 나타났으나 타처리구와의 사이에서 유의적인 차이는 인정되지 않았다. 또 다른 연구에서 동결-응해정자가 난자의 투명대에 접착하는 정도를 평가한 결과, 대조구와 Asc처리시 Fe$^{2+}$ 처리에 비하여 유의적으로 (P < 0.05) 높은 정자의 접착을 나타냈으나 Asc/Fe$^{2+}$의 동시 처리에 의한 정자접착의 증가는 인정되지 않았다. 결과적으로 lipid peroxidation의 증가를 야기시키는 Asc/Fe$^{2+}$의 동시첨가는 투명대에서 정자의 접착능력을 증가시키지 않았음에도 불구하고 첨체반응과 침입능력을 향상시키는 것으로 나타났다.

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The Study of Spontaneous Developmental Abnormalities and Toxicology of Benomyl and Its Metabolite on Salamander, Hynobius leechii.

  • 박용욱
    • 한국환경생물학회:학술대회논문집
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    • 한국환경생물학회 2005년도 추계학술대회 초록집
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    • pp.38-45
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    • 2005
  • The egg bags of Korean salamander(Hynobius leechii) were collected from farmlands in Gyeongsangnam-do area. The assumed breeding time, numerical variation of embryos in each egg bag, mortality and the rates of abnormalities were investigated. The toxicity of benomyl, the metabolite carbendazim and BIC which were frequently spread in agricultural area and caused spontaneous embryonic malformation was investigated. The assumed breeding time between the end of February and the end of March has the difference about a month because of a habitat and it takes about 2 or 3 weeks from laying eggs to hatching. The length of each egg bag and the number of embryos were very varied in each area. It is due to geographical variation. Among egg bags in total study area, only 406 of egg bags(17.70% of total egg bags) developed all of embryos to normal larvae, and 78.49% of total embryos were normally developed. The patterns of spontaneous embryonic malformation were 26 species from A to Z and the abnormal patterns in individual were 8 species and above. the geographical differences about the abnormal pattern were identified and 11 habitats categorized 4 groups. The most frequent abnormality in Gyeongsangnam-do area is the dysplasia of external gill. The caudal dysplasia, abdominal blister and dysplasia of fin were also frequently observed. Individuals showing severe external defect were histologically studied and they showed retinal hypo-pigmentation, thyroid carcinoma, somatic muscular dysplasia, degeneration of cephalic neuron and various organ dysplasia. Benomyl and carbendazim were treated by 10pM$^{\sim}$10uM and BIC was treated by 1$^{\sim}$40ppm to know the effect of toxicity about toxic substance of salamander. After benomyl was treated, a survival rate was sharply dropped from 2 to 8 days. $LC_{100}$ identified in $1{\mu}M$, $LC_{50}$ identified between 100nM and $1{\mu}M$. $EC_{50}$ was assumed between 10nM and 100nM. The prevalent external malformation was abdomen swelled abnormally and histo-pathological effects were abdomen, neural tube and lens hernia. This suggests that benomyl is the toxicitic substance which inhibits the development of digestive system and nervous system. The result of treated carbendazim was similar to that of the treated benomyl. The survival rate is sharply dropped between 2 and 6 days. $LC_{100}$ was identified $1{\mu}M$ and $LC_{50}$ was identified between 10nM and 100nM. This shows that cabendazim has stronger lethal toxicity than benomyl. Ventral blister, eye dysplasia and cephalic dysplasia in the individual of external malformation mean that cabendazim affected nervous system much more than benomyl. Because the toxicity of BIC affected less in the beginning but affected more in the near hatching period, the period causing toxicity is somewhat different. $LC_{100}$ identified near 40ppm and $LC_{50}$ identified near 25ppm. The external defect shows mainly ventral blister and histo-pathological results show intestinal deformities. This result suggests the BIC inhibited strongly the development of digestive system. These abnormal developments may be caused by antimitotic action, inhibition of tubulin complex, destruction of microtubule, inhibitions of neurulation and closing of neural fold, and by the inhibition of movement of neural crest cells of benomyl. These abnormal developments may be caused by the rupture of epithelium, the loss of microtubule, the reduction of spindle size, the inhibition of spindle assembly formation, the destruction of spindle poles of carbendazim. These abnormal developments may be caused cytotoxicity by inhibition of the synthesis of a number of macromolecules and similar reaction the inhibition of benomyl.

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산화환원에 따른 hHSF1의 DNA binding domain의 역할 (The Role of DNA Binding Domain in hHSF1 through Redox State)

  • 김솔;황윤정;김희은;여명;김안드레;문지영;강호성;박장수
    • 생명과학회지
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    • 제16권6호
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    • pp.1052-1059
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    • 2006
  • 다양한 종류의 박테리아에서부터 사람의 세포에 이르기까지 환경적인 스트레스나 병에 의한 스트레스 혹은 스트레스가 없는 상황에서도 열충격반응(heat shock response) 유도되어진다. 열충격반응에 노출된 세포에서는 모든 단백질의 발현이 정지되는 반면, 열충격단백질(heat shock proteins: HSPs)은 발현되어 스트레스로부터 세포를 보호한다. HSF1(heat shock factor 1)이라는 HSPs 유도단백질은 열충격반응시 단량체형태에서 삼중체의 형태로 구조변화를 일으켜 heat shock element(HSE)라고 불리우는 HSP gene의 발현 promoter에 특이적으로 결합하게 되어 HSPs를 발현시킨다. Human HSF1(hHSF1)은 다섯 개의 시스테인 잔기를 가지고 있는데 이 시스테인의 thiol(-SH)기는 강한 친전자성을 띔으로 급격히 산화되거나 질산화된다. 이러한 고찰은 시스테인 잔기가 산화 환원 의존적인 황산기/이황화결합 전환을 통해 구조적인 변화를 가져온다는 사실을 의미하고 있다. 따라서 본 연구에서는 여러 가지 산화환원제를 이용하여 HSF1에 존재하는 다섯 개의 시스테인 잔기의 역할과 삼량체 형성에 관여하는 잔기에 대하여 알아보고자 하였다. 또한 이황화결합을 통한 삼량체형성의 구조적변화의 관점에서 HSF1의 구조 변화와 DNA 결합력과의 상관관계에 관하여도 알아보고자 하였다. 본 연구결과로 HSF1의 DNA binding domain은 삼량체를 형성하는 구조적인 변화를 통해서 DNA에 대한 결합력이 증가되는 것을 알 수 있었는데 이것은 삼량체가 됨으로서 HSF1의 내부에 위치해 있던 DNA binding domain이 외부로 노출 되어져 DNA에 쉽게 결합할 수 있게 된다는 사실을 시사한다.

촌락지리학 50년(1945-1995)의 회고와 전망 (Half a cenury of the rural geography in Korea(1945-1995):review and prospect)

  • 이문종
    • 대한지리학회지
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    • 제31권2호
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    • pp.213-254
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    • 1996
  • 우리나라 촌락지리학의 전문적 연구는 1960년대 중반부터 이루어졌다고 할 수 있 다. 그러나 초창기의 촌락연구는 주제에 대한 개념정리나 이론의 정립, 문제의식의 파악과 같은 학문적 바탕위에서 이루어진 것이 아니라 그 대상을 즉물적.선호적으로 선정하고 실 지답사를 통해 교과서적 항목에 따라 촌락의 입지, 형성과정, 경관형태 등을 나열적으로 다 루는 것이 일반적인 경향이었다. 그러나 국내 지리학계의 촌락연구는 70년대를 지나 80년대 로 접어든 이후부터 괄목할 만한 연구업적을 쌓아 오고 있다. 현재까지 이룩된 연구업적의 약 80%이상이 80년대 후반 이후에 이루어진 것이며 그 내용과 추구하는 방법도 다양해지고 있다. 이들을 주제별로 볼때 농촌경관에 대한 학리적 연구, 공간구조의 파악, 동족촌의 형성 과 그들의 사회화 과정에 의한 지역적 전계, 그리고 농촌인구의 도시지향이동이 촌락의 변 형에 미친 영향 및 그에 대한 대책등 농촌문제.농촌계발 등에 이르기까지 보다 실용적이고 체계적인 연구가 이루어지고 있는 것이다. 이러한 흐름은 이미 서구사회가 경험하였듯이 공 업화.도시화 물결에 가리워져 촌락은 그 존재기반조차 존속하기 어려웠던 그간의 상황에 대한 반작용에서는 당연한 문제의식이라고도 해석할 수 있다. 대한지리학회 창립의 역사가 반세기의 역사라고는 하지만, 촌락지리분야의 전문적 학술활동은 불과 30년의 역사에 지나 지 않는 실정속에서도 후술하는 바와 같이 이 분야에서 5개의 $\ulcorner$ 학맥$\lrcorner$이 형성되어 있다는 것은 최근 우리나라 경제발전 못지 않는 학문상의 성과라고 간주할 수 있다. 본 고에서는 그 동안의 연구내용을 \circled1 농촌및 그와 관련한 연구, \circled2 어촌및 그와 관련한 연구, \circled3 산촌및 그와 관련한 연구, \circled4 특수기능촌락으로 나누어서 그 동안의 연구성과와 동향에 대하여 회 고해 보고 앞으로의 전망에 대하여 조망해 보고자 한다.

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뽕나무와 꾸지뽕나무의 수피 수용성 추출물이 콜레스테롤 함유식이 투여 흰쥐의 지질농도 및 과산화지질 농도에 미치는 영향 (Effect of Stem Bark Extract from Morus alba and Cudrania tricuspidata on the Concentrations of Lipid and Tissue Lipid Peroxidation in the Cholesterol-Fed Rats)

  • 차재영;조영수
    • 한국식품과학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.128-134
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    • 2001
  • 콜레스테롤 함유식이(대조군)에 뽕나무(M군) 및 꾸지뽕나무(C군) 줄기껍질 수용성 추출물을 첨가하여 흰쥐에 급여시킨 후 혈청과 간장 지질 농도 및 각 조직중의 지질과산화물 함량에 미치는 영향을 검토하였다. 혈청 중성지질 농도는 대조군에 비교해서 M군에서는 유의적으로 감소하였고, C군에서는 감소경향을 보였다. C군에서 혈청 총 콜레스테롤 및 인지질 농도 및 M군에서 혈청 중성지질 농도는 대조군에 비해서 각각 저하하였다. 간장 콜레스테롤 농도는 대조군에 비해 C군 및 M군에서 저하경향을 나타내었으나, 중성지질 및 인지질 농도는 각군간에 유의적인 차이는 없었다. 흰쥐 각 조직의 생체막 지질과산화물 생성 정도의 지표인 TBARS의 상대적 농도는 뇌, 신장, 심장, 간장의 순으로 나타났다. 신장의 지질 과산화물 함량은 대조군에 비교해서 C군 및 M군에서는 유의적으로 감소하였으나, 뇌 및 간장의 지질 과산화물 농도는 오히려 유의적으로 증가하였다. 간장의 비헴철 함량은 대조군에 비해서 C군 및 M군에서 유의적으로 증가하였으며, 이러한 증가는 간장 지질 과산화물 함량 증가와 깊이 관련되는 것으로 시사되었다. 흰쥐 조직으로부터 분획한 microsome에 $Fe^{2+}$/ascorbate를 첨가하여 $37^{\circ}C$에서 반응을 시키지 않은 것(0 hr)으로부터 지질 과산화물을 측정한 결과에서는 각 군간에 유의적인 차이는 없었으나, $Fe^{2+}$/ascorbate를 첨가하여 1시간 반응시킨 간장 및 뇌 조직 microsome의 지질 과산화물은 대조구에서 현저히 증가하였다. 한편 간장 microsome에 $Fe^{2+}$/ascorbate 첨가 1시간 반응에서는 대조군에 비해 C군 및 M군에서 유의적으로 감소하였으나, 뇌 조직에서는 이러한 효과가 없었다. 이상의 결과에서 뽕나무 및 꾸지뽕나무 줄기껍질 수용성 추출물에는 혈청 중성지질 저하 작용 뿐만아니라 신장 및 간장 microsome의 지질과산화물 농도 저하작용이 인정되었다.

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A bilayer diffusion barrier of atomic layer deposited (ALD)-Ru/ALD-TaCN for direct plating of Cu

  • Kim, Soo-Hyun;Yim, Sung-Soo;Lee, Do-Joong;Kim, Ki-Su;Kim, Hyun-Mi;Kim, Ki-Bum;Sohn, Hyun-Chul
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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    • pp.239-240
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    • 2008
  • As semiconductor devices are scaled down for better performance and more functionality, the Cu-based interconnects suffer from the increase of the resistivity of the Cu wires. The resistivity increase, which is attributed to the electron scattering from grain boundaries and interfaces, needs to be addressed in order to further scale down semiconductor devices [1]. The increase in the resistivity of the interconnect can be alleviated by increasing the grain size of electroplating (EP)-Cu or by modifying the Cu surface [1]. Another possible solution is to maximize the portion of the EP-Cu volume in the vias or damascene structures with the conformal diffusion barrier and seed layer by optimizing their deposition processes during Cu interconnect fabrication, which are currently ionized physical vapor deposition (IPVD)-based Ta/TaN bilayer and IPVD-Cu, respectively. The use of in-situ etching, during IPVD of the barrier or the seed layer, has been effective in enlarging the trench volume where the Cu is filled, resulting in improved reliability and performance of the Cu-based interconnect. However, the application of IPVD technology is expected to be limited eventually because of poor sidewall step coverage and the narrow top part of the damascene structures. Recently, Ru has been suggested as a diffusion barrier that is compatible with the direct plating of Cu [2-3]. A single-layer diffusion barrier for the direct plating of Cu is desirable to optimize the resistance of the Cu interconnects because it eliminates the Cu-seed layer. However, previous studies have shown that the Ru by itself is not a suitable diffusion barrier for Cu metallization [4-6]. Thus, the diffusion barrier performance of the Ru film should be improved in order for it to be successfully incorporated as a seed layer/barrier layer for the direct plating of Cu. The improvement of its barrier performance, by modifying the Ru microstructure from columnar to amorphous (by incorporating the N into Ru during PVD), has been previously reported [7]. Another approach for improving the barrier performance of the Ru film is to use Ru as a just seed layer and combine it with superior materials to function as a diffusion barrier against the Cu. A RulTaN bilayer prepared by PVD has recently been suggested as a seed layer/diffusion barrier for Cu. This bilayer was stable between the Cu and Si after annealing at $700^{\circ}C$ for I min [8]. Although these reports dealt with the possible applications of Ru for Cu metallization, cases where the Ru film was prepared by atomic layer deposition (ALD) have not been identified. These are important because of ALD's excellent conformality. In this study, a bilayer diffusion barrier of Ru/TaCN prepared by ALD was investigated. As the addition of the third element into the transition metal nitride disrupts the crystal lattice and leads to the formation of a stable ternary amorphous material, as indicated by Nicolet [9], ALD-TaCN is expected to improve the diffusion barrier performance of the ALD-Ru against Cu. Ru was deposited by a sequential supply of bis(ethylcyclopentadienyl)ruthenium [Ru$(EtCp)_2$] and $NH_3$plasma and TaCN by a sequential supply of $(NEt_2)_3Ta=Nbu^t$ (tert-butylimido-trisdiethylamido-tantalum, TBTDET) and $H_2$ plasma. Sheet resistance measurements, X-ray diffractometry (XRD), and Auger electron spectroscopy (AES) analysis showed that the bilayer diffusion barriers of ALD-Ru (12 nm)/ALD-TaCN (2 nm) and ALD-Ru (4nm)/ALD-TaCN (2 nm) prevented the Cu diffusion up to annealing temperatures of 600 and $550^{\circ}C$ for 30 min, respectively. This is found to be due to the excellent diffusion barrier performance of the ALD-TaCN film against the Cu, due to it having an amorphous structure. A 5-nm-thick ALD-TaCN film was even stable up to annealing at $650^{\circ}C$ between Cu and Si. Transmission electron microscopy (TEM) investigation combined with energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis revealed that the ALD-Ru/ALD-TaCN diffusion barrier failed by the Cu diffusion through the bilayer into the Si substrate. This is due to the ALD-TaCN interlayer preventing the interfacial reaction between the Ru and Si.

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