다양한 생체 기능과 기계적 안정성을 갖는 하이드록시아파타이트의 조직 재생용 패터닝

학위논문 (박사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 재료공학부(하이브리드 재료), 2021. 2. 김현이.인체 내부 뼈의 구성요소 중 하나인 하이드록시아파타이트(HA)는 조직 재생 분야에서 널리 사용되는 유망한 재료로 알려져 있다. 많은 경우에, HA는 기존 조직과의 결합력에 영향을 미치는 생체적합성을 증진시키기 위해 금속 임플란트 표면에 코팅 적용된다. 그러나, 특유의 취성으로 인해, HA는 복잡한 모양의 금속 임플란트나 유연한 고분자 표면에 적용되는데는 어려움이 있다. 바로 이점에서, 마이크로패터닝이 취성이 있는 HA를 표면에 적용하는 대안이 될 수 있다. 포토리소그래피를 이용해 제작한 HA 마이크로패턴은 본 연구진의 새로운 패턴 트랜스퍼링(Pattern transferring) 기술을 이용해 고분자 표면에 도입되었다. 이러한 방법을 이용해, 취성이 강한 HA를 기계적 안정성을 갖는 동시에 증진된 생체적합성을 부여하면서 유연한 바이오 고분자 표면에 적용하는 것이 가능하다. 첫번째 연구에서, 본 연구진은 직선형의 HA 패턴을 실리콘 웨이퍼 상에 제작하고 이후 그 패턴을 튜브 형태의 인공 혈관으로 사용되는 폴리-L-락틱액시드(PLLA) 필름에 트랜스퍼하였다. 생체 활성을 갖는 HA 패턴은 생체내 활성이 적은 고분자 인공 혈관에 생체적합성을 부여하게 된다. 고유의 바늘 형태의 구조를 갖는 HA 패턴이 PLLA 모재에 성공적으로 트랜스퍼되어 박혀있는 것을 확인하였다. HA 패턴화된 PLLA 필름은 HA가 코팅된 PLLA 필름에 비해 우수한 기계적 안정성을 갖는 것을 굽힘, 인장, 그리고 생체 모방 순환 조건 실험으로 알 수 있었다. 따라서 일련의 실험을 통해 튜브 형태의 인공 혈관으로 적용하는데 적합함을 확인하였다. 추가적으로, HA 패턴이 혈관내피세포의 패턴을 따른 증식과 이동을 촉진함으로써 신속한 혈관내피세포화(endothelialization)을 유도하였다. HA 패턴화된 PLLA의 혈액안정성은 표면에 부착된 상대적으로 적은 양의 혈소판을 통해 알 수 있었다. 전반적으로, HA 패턴화된 PLLA는 아무 처리가 되지않은 PLLA에 비해 훌륭한 기계적 안정성뿐 아니라, 증진된 생체적합성과 혈액안정성까지 보여주었다. 두번째 연구에서는, PLLA 골형성유도막(GBR 멤브레인)에 적용된 HA 패턴에 제2형 재조합인간골형성단백질(rhBMP-2)를 담지하는 새로운 방법을 개발하였다. PLLA 멤브레인에 성공적으로 만들어진 HA 패턴을 트랜스퍼하였고 기계적 자극을 줬을때도 고정되고 안정적인 형상을 보여줌을 확인했다. 단백질이 PLLA에 비해 HA 패턴 위와 아래에 명확하게 부착되었고, HA 아래에 담지된 경우에서 7일에 걸쳐 서서히 방출되는 것도 확인하였다. 담지된 rhBMP-2의 양은 HA아래 담지된 샘플(u/HAP)에서 가장 많았고, 이는 반구형 구조를 갖는 HA 패턴의 넓은 표면적 때문으로 보였다. 세포 형상과 증식 결과들은 PLLA 멤브레인에 HA가 미치는 생체적인 효과를 증명해준다. 전조골 세포의 분화(Osteoblastic differentiation) 결과는 14일 동안의 ALP 활성도의 눈에 띄는 증가를 통해 u/HAP에서의 rhBMP-2의 많은 방출량을 입증했다. 동물 실험 결과는 골재생을 유도하는 HA의 영향과 u/HAP에서 많은 양의 rhBMP-2가 방출됨에 따라 연장된 골치유 효과를 보여주었다. 결과적으로, 생체 활성을 갖는 HA 패턴이 만들어지고 PLLA 표면에 트랜스퍼되어 성공적으로 생체적합성을 부여하고 추가적인 약물 담지 기능을 부가하였다. 이와 같은 독특한 패터닝과 트랜스퍼링 기술을 통해, 취성을 갖는 생체재료를 유연한 고분자 멤브레인에 적용가능할 것으로 보이고, 이와 같은 구조를 다양한 조직 공학 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.Hydroxyapatite (HA), a component of human bone tissue, is a promising material which is widely accepted in tissue regenerating applications. In many cases, HA is coated on metal implant surface to enhance biocompatibility for tissue fixation. However, due to its inherent brittleness, HA is hard to be applied on metal implants with complex shape or flexible polymer surface. Here, micro-patterning can be an alternative for surface application of brittle HA. HA micro-pattern fabricated by photolithography was introduced on polymer surface by our novel transferring technique. With this method, brittle HA can be applied on the flexible bio-polymer surface with mechanical stability, imparting enhanced biocompatibility. In the first study, we fabricated a linear HA pattern on a silicon wafer and then transferred the pattern to a poly(L-lactic)-acid (PLLA) film for use as a tubular vascular graft. The bioactive HA pattern can impart biocompatibility on the bio-inert polymeric vascular graft. The HA pattern with its characteristic needle-like shape was successfully embedded into the PLLA. The HA-patterned PLLA film exhibited superior mechanical stability compared with that of a HA-coated PLLA film under bending, elongation, and in vitro circulation conditions, suggesting its suitability for use as a tubular vascular graft. In addition, the HA pattern guided rapid endothelialization by promoting proliferation of endothelial cells and their migration along the pattern. The hemocompatibility of the HA-patterned PLLA was also confirmed, with substantially fewer platelets adhered on its surface. Overall, in addition to good mechanical stability, the HA-patterned PLLA exhibited enhanced biocompatibility and hemocompatibility compared with pure PLLA. In the second study, we developed a noble method to pattern HA loaded with recombinant human bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2) on PLLA for GBR membrane. Successfully fabricated HA pattern was transferred to PLLA membrane with fixed and sound morphology in spite of mechanical stimuli. Protein was obviously attached on and under HA patterns contrary to PLLA and released gradually from under-HA in the long term of 7 days. The amount of loaded rhBMP-2 was overwhelmingly large on under HA sample (u/HAP), attributed to the large surface area of hemispherical HA pattern. Cellular morphology and proliferation results supported the biological effect of HA on PLLA membrane. Osteoblastic differentiation results proved the large amount of rhBMP-2 from u/HAP, representing remarkable increase in ALP activity after 14 days of culturing. Animal experiments demonstrated the prolonged bone healing effect with releasing larger amount of rhBMP-2 under the HA pattern. In conclusion, bioactive HA pattern was fabricated and transferred on PLLA surface, successfully imposing biocompatibility and additional drug loading capability. With this unique patterning and transferring technique, brittle biomaterials are expected to be applied on flexible polymer membrane, which can be employed in various tissue engineering applications.Abstract i List of Figures iv Chapter 1. Introduction (Theoretical Review) 1 1.1. Composite biomaterials for tissue regeneration 2 1.2. Hydroxyapatite (HA) micro-patterning 4 1.3. Biological functions 5 1.3.1. Biological functions depending on pattern shape 6 1.3.2. High-dose drug loading reservoir 8 1.4. Aim of the studies 9 Chapter 2. Embedded HA micro-pattern for vascular tissue regeneration 13 2.1. Introduction 14 2.2. Experimental procedure 16 2.2.1. HA-patterned vascular graft fabrication 16 2.2.2. Characterization of HA pattern 17 2.2.3. Stability testing 18 2.2.4. In vitro studies 19 2.2.5. Platelet adhesion test 21 2.2.6. Statistical analysis 21 2.3. Results and discussion 22 2.3.1. Pattern on Si wafer 22 2.3.2. Pattern-transferred PLLA 23 2.3.3. Characterization of crystalline phases 23 2.3.4. Stability of HA-patterned PLLA 24 2.3.5. In vitro endothelialization on HA-patterned PLLA 26 2.3.6. Platelet adhesion tests 28 2.4. Conclusions 29 Chapter 3. High-dose drug loading system with HA pattern reservoir for guided bone regeneration 41 3.1. Introduction 42 3.2. Experimental procedure 44 3.2.1. HA-patterned membrane fabrication 44 3.2.2. Surface characterization 46 3.2.3. Stability testing 47 3.2.4. Protein release behavior 47 3.2.5. In vitro studies 48 3.2.6. In vivo animal experiments 49 3.2.7. Micro-CT analysis 50 3.2.8. Histological analysis 51 3.2.9. Statistical analysis 51 3.3. Results and discussion 52 3.3.1. Surface characterization 52 3.3.2. Mechanical stability 53 3.3.3. Protein release behavior 54 3.3.4. In vitro biological properties 56 3.3.5. In vivo animal experiments 58 3.4. Conclusions 60 Chapter 4. Conclusions 72 4.1. Conclusions 73 References 75 초록 (Abstract) 99Docto

A Study of the expert system for hazard and operability analysis in chemical processes

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :화학공학과,1996.Docto

The Relationship between Analytical Behavior of Moral Case and Moral Elevation in Youth

도덕적 고양은 긍정적 도덕정서로서 타인의 도덕적 선행을 목격하였을 때 가지게 되는 정서이다. 본 연구는 도덕적 사례제시 유형별 분석활동이 도덕적 고양을 유발하고 친사회적 행동을 동기화하는데 어떠한 영향에 미치는가에 대한 연구이다. 실험대상은 초등학교(N=71)와 중학교 학생(N=111)들을 대상으로 하였으며, 실험기간은 2개월 간이였다. 연구대상은 초등학교와 중학교 각각 3개 학급을 도덕적 사례만을 경험한 긍정반, 도덕적사례와 비도덕적 사례를 경험한 긍정부정반, 비도덕적 사례만을 경험한 부정반으로 구분하여 도덕적 고양경험과 친사회적 행동의 동기화 수준을 조사하였다. 연구결과 도덕적 사례만을 경험한 긍정반이 비도덕적 사례만을 경험한 부정반에 비해 전반적으로 도덕적 고양의 높은 수준을 보였으며, 도덕적 행동의 동기화 수준도 높게 나타났다. 긍정부정반도 부정반에 비해 긍정적인 결과를 보였다. 따라서 긍정적인 도덕적 사례를 많이 경험할수록 도덕적 고양이 증진되며, 도덕적 사례가 혐오감에 의해 도덕적 각성을 유발하는 비도덕적 사례보다 도덕적이고 친사회적 행동을 하는데 더 긍정적인 영향을 미친다고 할 수 있다. 본 연구의 결과를 기초로 도덕교육 프로그램에 도덕적 고양을 증진할 수 있는 교육내용과 방법을 개발되고 이를 실제교육현장에 반영해야 할 것이다.Elevation is a positive moral emotion that elicited by witnessing acts of virtue. This study examined to find the relationship between witnessing a moral deed and experiencing elevation. The subjects of this study were students of an elementary school (3 class, N=71) and a girls middle school (3 class, N=111). Each of 3 class in elementary and middle school was a positive class which witnessing only moral act, a positive-negative class which witnessing a moral act and immoral act, and a negative class which witnessing only immoral act. The result showed that a positive and a positive-negative class were higher elevated than a negative class, and elevation motivated moral or prosocial behavior. This study suggested that educational materials and methods of moral elevation should be developed and applicated in the moral education program

생쥐의 착상전 배아발달에서 유전자의 발현과 기능에 관한 연구

Thesis (doctoral)--서울대학교 대학원 :생명과학부,2002.Docto

The Effects of Teacher`s Moral Behaviors, Witnessing in Elementary and Secondary School Days support on Positive Moral Emotion of College Students

본 연구는 초중등학교 시절 교사의 도덕적 행동을 직간접적으로 보았거나 실제로 수혜자로서 경험하였을 때 시간이 지난 후 대학생이 되었을 때 어떠한 긍정적인 도덕정서를 유발하고 도덕적 행동을 동기화하는가를 알아보고자 하였다. 긍정적인 도덕정서에 대한 연구는 긍정심리학이 부각되면서 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 최근 쟁점이 되고 있는 긍정적 도덕정서와 행복정서의 차이점을 규명하고자 하였다. 그리고 긍정적 도덕정서간의 차이점도 규명하려고 하였다. 이를 위하여 본 연구는 대표적인 긍정적 도덕정서인 고양, 감사, 감탄과 행복정서인 기쁨에 대하여 감정반응유형, 신체적 감각, 동기화 수준에서 분석하였다. 그리고 이를 바탕으로 인성 및 도덕교육내용과 방법에서 시사점을 도출하려고 하였다. 본 연구의 결과에서 긍정적 도덕정서는 행복 정서와 구별되는 정서로 입증되었으며, 긍정적 정서 간에도 구별되는 특징을 보이는 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 인성 및 도덕교육에서 긍정적인 도덕정서를 반영한 교육이 필요하며, 교사의 도덕적 행동이 교육과정에 반영되어야 한다는 점을 강조하고 있다. 또한 긍정적 도덕정서에서 나타나는 주요 감정반응, 신체적 감각을 인성 및 도덕교육의 학습성과를 확인하는 준거로 활용할 수 있으며, 긍정적 도덕정서 간에도 상호연계적인 동시에 구별되는 교육내용을 개발하려는 노력도 필요하다고 보았다. The purpose of this study is to analyze the effects of teacher`s moral behaviors, witnessing in elementary and secondary school days support on positive moral emotion of college students. Recently, research on positive moral emotions has been studied as issues in positive psychology. This study was to investigate the differences between positive moral emotions and happiness. Also, this study tries to identify the difference between positive moral emotions. For this purpose, this study analyzed positive moral emotions, such as elevation, gratitude, admiration, and happiness emotion, such as joy in emotional reaction type, physical sensations, motivational effects. The result of this study proved positive moral emotions as distinct from happiness, and showed to difference between positive moral emotions. This requires curriculum about positive moral emotion in character and moral education. Also, this result suggest that the moral behavior of teachers should be reflected in the curriculum of character and moral education. In addition, emotional reactions and physical sensations of the positive moral emotions could be developed as tool to evaluate learning outcome of positive moral emotion education

환경과 경제가 함께 가는 지속가능한 지역발전 정책 토론회 (이진용,강인구,임성순,채성주,원광희,이상규,박상헌,윤혁렬,이용우,남광현,이상현,오동하,김종일,정환도)

Ⅰ. 국립생태원 건립 배경 전세계적으로 기후변화에 따른 지구?한반도의 환경변화가 일어나고 있다. 지구온난화에 의한 기온상승, 빙하감소, 집중호우와 폭풍, 가뭄과 사막화, 해수면 상승 등의 현상이 증가하고 기후변화에 따른 서식지 감소 및 육상 및 해양생태계의 변화로 멸종위기종에 대한 위협요인이 증가하고 있다. 또한 무분별한 개발, 도시화?산업화에 따라 생물의 서식지 파괴, 남획?포획으로 인한 생물다양성이 감소하고 있다. 생물자원은 지속가능한 국가발전의 토대이자 국가경쟁력의 핵심으로 21세기의 기간산업으로 대두하고 있으며 생물자원의 국가소유 권리 및 생물종 주권 확보를 위한 국가간 경쟁이 날로 치열해질 전망이다. - 이후 생략환경과 경제가 함께 가는 지속가능한 지역발전 정책 토론회 ?제1부 : 지속가능한 대안개발 -서천의 Plan B 01.국립생태원 건립 추진방향 (이진용 환경부 국립생태원추진기획팀 팀장) 02.해양생물자원관 건립 기본계획 및 추진현황 (강인구 해수부 해양생물자원관추진기획단 팀장) 03.서천의 비전과 지속가능한 발전 (임성순 서천군청 정책기획실장) ?제2부 : 지속가능한 지역발전 사례와 경험 01.국가균형발전 사업과 연계한 충북의 지역발전전략 (채성주,원광희 충북개발연구원) 02.공공기관 이전적지의 활용방안 (이상규 경기개발연구원) 03.강원지역 도심환경의 문제점과 개선방안 (박상헌 강원발전연구원) 04.서울시 한강르네상스 프로젝트 (윤혁렬 서울시정개발연구원) 05.지속가능한 보령발전과 관광 -보령머드축제를 중심으로 (이용우 보령시청 관광과 과장) 06.수질오염총량관리와 지속가능 지역발전 -대구경북지역을 중심으로 (남광현 대구경북연구원 낙동환경연구센터 센터장) 07.공업용수의 수질과 비용 및 공급체계 개선 (이상현 울산발전연구원) 08.낙동강 하구지역의 환경관리방안 -비오톱지도 작성 및 장기 모니터링을 중심으로 (오동하 부산발전연구원) 09.영산강 하구역의 지속가능한 발전과제와 전략 (김종일 전남발전연구원) 10.지속가능 개발을 위한 대전시의 환경전략 (정환도 대전발전연구원