Development of an Efficient Cell-by-Cell Adaptive Mesh Refinement Algorithm on Structured Grids

정렬 격자 기반의 효율적인 적응 격자 기법으로서, 새로운 형태의 셀단위 적응 격자 세밀화 알고리즘을 개발하였다. 새로이 개발된 셀단위 세밀화 기법의 핵심 아이디어는 주로 중첩 격자 기법에서 사용되는 격자의 분류 방법을 도입하는 것이다. 분류된 격자 형태를 사용함으로써, 본 연구에서 개발한 셀단위 세밀화 알고리즘은 격자 시스템의 구조화된 인덱스를 유지하면서도 불필요한 격자점들의 세밀화를 막아 기존 기법에 비해 계산 시간 및 메모리 측면에서 효율적이다. 수치 실험을 통하여 제안된 기법의 정확성 및 효율성을 테스트해 보았으며, 적응 격자 기법을 사용하지 않은 경우에 비해 정확성과 효율성이 월등함을 확인할 수 있었다.As an efficient AMR method on structured grids, a new cell-by-cell refinement algorithm is developed. Key idea of the new cell-by-cell refinement is to use categorized cell types which are originated from overset mesh technique. Thanks to categorized cell types, present method provides efficient cell-by-cell refinement algorithm, while preserving structured index of grid system. Through numerical test cases, the performance of present algorithm is investigated and comparison of accuracy and efficiency shows that present method is much more accurate and efficient than the case without AMR method.이 논문은 2011 년도 2 단계 두뇌한국 21 사업 및 교육과학기술부의 우주 기초 원천 기술 개발 사업 (NSL, 과제번호 2011-0029871), 그리고 한국연구재 단의 지원(No. 2011-0027486)을 받아 수행되었음.OAIID:oai:osos.snu.ac.kr:snu2011-01/104/0000004648/26SEQ:26PERF_CD:SNU2011-01EVAL_ITEM_CD:104USER_ID:0000004648ADJUST_YN:NEMP_ID:A001138DEPT_CD:446CITE_RATE:0FILENAME:정렬_격자_기반의_효율적인_셀단위_적응_격자_알고리즘_개발_연구.pdfDEPT_NM:기계항공공학부EMAIL:[email protected]:

Biologic effect of pamidronate on degenerated human intervertebral disc cells

의학과/석사[한글]목적 : 척추 추간판 세포에 2세대 비스포스포네이트 제제인 파미드로네이트를 투여하고, 세포 증식, 기질 합성 반응을 알아보고 역시 추간판 세포배양에서 세포 생존성을 떨어뜨린 후 파미드로네이트를 투여하여 세포 생존성, 기질 분해 효소 발현 등을 알아보고자 하였다.대상 및 방법 : 추간판 조직은 추간판 술식을 시행한 10명의 환자로부터 채취하였고 채취된 추간판 조직은 순차적 효소 소화법으로 세포를 분리하였다. 추간판 세포에 TNF-alpha를 이용하여 세포의 생존성을 떨어뜨렸다. 추간판 세포 배양에 파미드로네이트 0, 10-12, 10-10, 10-8, 10-6 M의 농도로 각각 첨가하여 24시간과 48시간동안 배양하였다. 각 배양군에서 당단백 생성, 세포 증식 반응, 세포 생존성 반응 및 matrix metalloproteinase (MMP)-1, MMP-2, MMP-3, MMP-9과 MMP-13의 mRNA 발현, MMP-1, MMP-13의 단백질 발현량을 측정하였다.파미드로네이트를 처리하지 않고 DMEM/F12 (10% FBS, 1% v/v penicillin/streptomycin, 25 ㎍/ml ascorbate)으로만 배양한 추간판 세포 배양을 양성 대조군으로 삼았으며, DMEM/F12 (1% FBS, 1% v/v penicillin/streptomycin, 25 ㎍/ml ascorbate)으로 배양한 추간판 세포 배양을 음성 대조군으로 삼았다.결과 :　파미드로네이트를 추간판 세포에 농도별로 처리한 결과 대조군과 비교하여 세포 증식의 의미 있는 변화는 관찰되지 않았으나, DNA 증식으로 정상화한 당단백의 합성은 대조군과 비교하여 저농도인 10-9 M 의 파미드로네이트 투여군에서 20.1 % (p<0.05) 증가했다.추간판 세포에 10-12 ~ 10-6 M의 파미드로네이트를 처리한 결과 세포사멸에 대해 보호 효과를 관찰 할 수 있었다. Hemocytometer를 이용하여 세포의 생존성 반응을 24 시간과 48 시간 동안 분석한 결과 양성 대조군 (10% FBS)에 비해 음성대조군 (1% FBS)에서 각각 24.4 %와 30.1 %의 생존능이 떨어졌고, 음성 대조군 (1% FBS)에 비해 TNF-alpha로 세포 생존능력을 떨어뜨린 세포에서는 각각 6.9 %와 30 %의 생존능이 떨어졌다.추간판 세포에서 TNF-alpha (10 ng/ml)로 24시간 동안 세포 생존능력을 떨어뜨린 후, 10-12, 10-10, 10-8, 10-6 M의 파미드로네이트를 처리한 결과 파미드로네이트를 처리하지 않은 음성대조군에 비해 각각 23.5 %, 11.3 %, 26.4 %, 9.9 % (p<0.05)의 생존성이 증가했고, 세포 생존 능력을 48 시간 동안 떨어뜨린 결과 음성대조군에 비해 각각7 %, 15.5 %, 19.6 %, 7.8 % (p<0.05)의 생존성이 증가했음을 알 수 있었다.RT-PCR 후 densitometry를 시행한 결과, 대조군과 비교했을 때 실험군에서 제I형 교원질, 제II형 교원질, 그리고 aggrecan의 mRNA 발현이 차이는 없었다. 1% FBS와 TNF-alpha로 세포 생존능력을 떨어뜨린 추간판 세포에서 MMP-2, MMP-3, MMP-9, MMP-13 mRNA의 발현과 MMP-1의 단백질 발현량은 증가하였으나, 파미드로네이트를 처리했을 경우, MMPs mRNA의 발현에 의의 있는 변화는 없었으나, MMP-1과 MMP-13 단백질의 발현량은 감소했다.결론 : 척추 추간판 세포에서 파미드로네이트는 기질 생성 자극, 연골성 표현형 유지, 세포 생존성에 자극 등의 효과를 나타내어 추간판 변성의 치료적 수단으로 이용될 수 있을 것이다. [영문] As potent inhibitors of bone resorption, bisphosphonates(BPs) are widely used for the treatment of bone disorders because of increased osteoclast activity. BPs are also broad-spectrum matrix metalloproteinase (MMP) inhibitors which involves cation chelation. Apoptosis appears to provide an important mechanism that contributes to the death of disc cells and thus disc degeneration. In articular chondrocytes, BPs appear to prevent dexamethasone induced growth retardation and apoptosis. Accordingly, the objective of this study is to investigate the effect of pamidronate, N-containing BP, on human intervertebral disc cells in terms of cellular proliferation, matrix synthesis, mRNA expression of matrix components, apoptosis, and mRNA expression of MMP.Human disc tissues were obtained from three patients with degenerative disc disease. Intervertebral disc cells were isolated by sequential enzymatic method. Apoptosis was induced by using TNF-alpha. Each culture was allocated to 1) positive control cultures with 10% FBS; 2) negative control cultures with 1 % FBS; 3) experimental cultures in 1 % FBS with TNF-alpha (10 ng/ml); 4) experimental cultures in 1 % FBS and TNF-alpha (10 ng/ml) with a various dose of pamidronate (10-12, 10-10, 10-9, 10-8, 10-6 M). [3H]-Thymidine for DNA synthesis and [35S]-Sulfate incorporation for proteoglycan synthesis were performed. The cells were counted on a hemocytometer using trypan-blue exclusion to assess cellular viability. Reverse transcription polymerase chain reaction for mRNA of beta-actin, collagen type I, collagen type II, aggrecan, MMP-1, MMP-2, MMP-3, MMP-9, and MMP-13 was performed.Disc cell cultures with various concentrations of pamidronate (10-12, 10-9, 10-6M) showed no significant increase in DNA synthesis compared to control culture. However disc cell cultures with pamidronate showed significant increase in proteoglycan synthesis, 20.1% increase with 10-9 M pamidronate (p<0.05), compared to control culture. Disc cells with various dose of pamidronate showed similar patterns of mRNA expression of collagen type I, II, aggrecan compared to culture without pamidronate. In serum starved condition (1% FBS) with TNF-alpha(10ng/ml), pamidronate with concentration of 10-12 to 10-6 M demonstrated a stimulation effect of cell viability. Cultures with 1 % FBS showed upregulation of MMP-2, MMP-3, MMP-9, MMP-13 mRNA expression and MMP-1 protein expression, while cultures with given dose of pamidronate showed no change in the expression of MMPs mRNA. However, cultures with given dose of pamidronate showed down-regulation of MMP-1 and MMP-13 protein expression.Pamidronate, N-containing BP has anabolic and anti-resorptive effect and stimulation of cell viability on intervertebral disc cells and their matrix.ope

3차원 유동 물리 분석을 위한 MLP 기법 개발

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :기계항공공학부,2005.Maste

허혈손상시 별아교세포에서의 아그마틴에 의한 전사인자 NF-kB의 전이조절

Dept. of Medical Science/석사[한글] 아그마틴은 L-arginine의 탈탄소반응에 의해 형성된 일차아민으로서 동물의 뇌에서 합성되어지는 내재성 clonidine 대체 물질이다. 본 연구에서는 허혈손상을 받은 별아교세포에서의 아그마틴에 의한 보호효과 조사하고 그 기전을 탐색해 보았다. 아그마틴의 보호효과는 그 작용시점에 따라서 초기에는 괴사를 감소시키고 손상이 끝날 시점에는 예정세포사를 억제하여 세포보호효과를 나타냄을 확인하였다. 아그마틴은 NF-κB의 핵으로의 전이를 증가하는 것을 관찰하였으며, IKKα/β를 활성화 시킴으로써 IκBα를 통해 NF-κB를 조절하는 것을 확인하였다. 또한 아그마틴이 ERK의 활성화를 증가시키고 JNK의 활성화를 감소시키는 것을 관찰하였으며, p38의 발현을 조절하지는 못하는 것으로 확인하였다. NF-κB, ERK 그리고 JNK의 저해제를 사용하여 세포사멸정도를 확인한 결과, 아그마틴은 NF-κB, ERK 그리고 JNK의 신호전달 조절을 통하여 별아교세포의 세포사를 억제시킴을 확인하였다. 아그마틴에 의해 조절되는 NF-κB 활성화와 MAPK의 연관성을 좀더 자세하게 조사한 결과, ERK 저해제를 사용한 경우 아그마틴에 의해 증가된 p-IκBα 활성화가 억제되었으나, NF-κB 저해제와 아그마틴을 함께 처치한 경우에는 p-IκBα의 발현이 증가한 것을 관찰할 수 있었다. JNK 저해제를 사용한 경우에도 아그마틴에 의해 증가된 p-IκBα 활성화가 억제되었으며, 아그마틴을 함께 처치한 경우에는 p-IκBα의 발현이 더 심하게 억제되었다. 따라서 아그마틴이 ERK와 JNK 신호전달을 조절하지만, 아그마틴에 의한 NF-κB의 활성화기전은 ERK 신호전달과는 연관되어져 있지 않는 것으로 생각되며, JNK 신호전달과는 무관하지 않음을 확인할 수 있었다. 특히 아그마틴에 의한 NF-κB의 활성화가 JNK의 활성을 조절하는 것으로 생각되었다. 또한 아그마틴에 의한 NF-κB의 활성화 조절은 Bcl-2의 발현을 증가시킴으로써 별아교세포의 세포사를 억제하는 것으로 생각되었다. 별아교세포에서의 아그마틴의 보호작용과 관련된 신호전달기전의 이해를 통해서, 궁극적으로 뇌허혈 손상을 막는 치료제 개발을 위한 기초가 될 것이다. [영문]Agmatine is a primary amine formed by the decarboxylation of L-arginine and is an endogenous clonidine-displacing substance synthesized in mammalian brain. Many studies suggest that agmatine reduces various brain injury. We investigated the protective effect of agmatine in the primary cultured astrocytes under ischemic-like injury. Agmatine protected the astrocytes from necrotic and apoptotic cell death under oxygen-glucose deprivation. Especially, agmatine decreased necrotic cells in OGD phase, but at the end of OGD-R, agmatine reduced delayed apoptotic cells. These protections were associated with an induction of nuclear factor-κB (NF-κB) nuclear translocation. Western blotting analysis showed that agmatine increased nuclear translocation of NF-κB, which were inhibited by the inhibitor (MG132). Futhermore, agmatine increased the expression of p-IkBα and p-IKKα/β in astrocytes under ischemic conditions. Agmatine also regulated phosphorylation of p42/p44 MAPK (ERK1/2) and c-Jun N-terminal kinase (JNK), which were attenuated by U0126 or SP600125, respectively. Especially, the expression of p-ERK was slightly increased with agmatine, while that of p-JNK was significantly reduced in astrocytes under ischemic injury. However, phosphorylated p38 was not influenced by agmatine. But these MAPKs regulated by agmatine regulated cell death in OGD treated astrocytes. NF-κB nuclear translocation by agmatine was linked with the expression of other anti-apoptotic protein such as Bcl-2, and the Bcl-2 expression was downregulated by MG132 in astrocytes under OGD. These results demonstrated that neuroprotective effect of agmatine seemed to be related with the regulation of Bcl-2 via NF-κB pathway and the regulation of MAPKs expression by agmatine did not seemed to be related with NF-κB translocation directly.ope

다차원 유동 물리 분석을 위한 정확하고 효율적인 hp-Reconstruction 기법

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 기계항공공학부, 2011.2. 김종암.Docto

MLP 기법을 이용한 3차원 점성 충격파관 유동의 수치적 해석 = Numerical analysis of three-dimensional vuscous shock tube problem using multi-dimensional limiting process

본 연구에서는 2차원 유동에 대하여 정의된 점성 충격파관 문제를 3차원 문제로 확장하고, 수치해를 구해 봄으로써 물리적 특성을 살펴보았다. 또한 다차원 압축성 유동에서 정확성 향상 및 수치 진동의 효율적 제어를 목적으로 개발된 MLP 기법을 적용함으로써 새로이 개발된 수치 기법의 성능을 기존 기법과 비교해 보았다. 벽면의 영향이 거의 없는 영역에서는 2차원 유동에서와 유사한 결과를 얻을 수 있었으며, 보태어 3차원 점성 충격파관 유동에서만 발견되는 코너 유동의 형태도 관찰해 볼 수 있었다

MLP 기법을 이용한 3차원 점성 충격파관 유동의 수치적 해석 = Numerical analysis of three-dimensional vuscous shock tube problem using multi-dimensional limiting process (MLP)

본 연구에서는 2차원 유동에 대하여 정의된 점성 충격파관 문제를 3차원 문제로 확장하고, 수치해를 구해 봄으로써 물리적 특성을 살펴보았다. 또한 다차원 압축성 유동에서 정확성 향상 및 수치 진동의 효율적 제어를 목적으로 개발된 MLP 기법을 적용함으로써 새로이 개발된 수치 기법의 성능을 기존 기법과 비교해 보았다. 벽면의 영향이 거의 없는 영역에서는 2차원 유동에서와 유사한 결과를 얻을 수 있었으며, 보태어 3차원 점성 충격파관 유동에서만 발견되는 코너 유동의 형태도 관찰해 볼 수 있었다

PREDICTION OF AERODYNAMIC CHARACTERISTICS AND BODY VORTICES OVER SUPERSONIC MISSILES

In this study, NASA test model with four cruciform fins is utilized to validate the in-house code. Surface pressure distribution and aerodynamic coefficients are compared with experimental data. Through extensive validation work, it is verified that the code has capability to predict aerodynamic characteristics of missile configuration. In inviscid analysis through a relatively low computational time, analysis result close to experimental data can be confirmed. However, at high angle of attack more than 20 degree, the accuracy of analysis is gradually decreased due to massive separation. In addition, it has been seen that Reynolds number, turbulence model and numerical method have effects on body vortices and aerodynamic characteristics.본 연구는 서울대학교 기계항공공학부 BK21 사업 및 국방과학연구소 장기기초 연구사업의 지원 하에 이루어졌음.OAIID:oai:osos.snu.ac.kr:snu2010-01/104/0000004648/23SEQ:23PERF_CD:SNU2010-01EVAL_ITEM_CD:104USER_ID:0000004648ADJUST_YN:NEMP_ID:A001138DEPT_CD:446CITE_RATE:0FILENAME:초음속_유도탄의_동체_와류_예측_및_공력_특성_분석.pdfDEPT_NM:기계항공공학부EMAIL:[email protected]:

Multi-dimensional Limiting Process for Three-dimensional Flow Physics Analyses

OAIID:oai:osos.snu.ac.kr:snu2005-01/104/0000004648/15SEQ:15PERF_CD:SNU2005-01EVAL_ITEM_CD:104USER_ID:0000004648ADJUST_YN:NEMP_ID:A001138DEPT_CD:446CITE_RATE:0FILENAME:3차원 유동 물리 분석을 위한 MLP기법의 개발.pdfDEPT_NM:기계항공공학부EMAIL:[email protected]:

Flow Physics Analyses Using Multi-dimensional Limiting Process on Unstructured Grids

OAIID:oai:osos.snu.ac.kr:snu2008-01/104/0000004648/36SEQ:36PERF_CD:SNU2008-01EVAL_ITEM_CD:104USER_ID:0000004648ADJUST_YN:NEMP_ID:A001138DEPT_CD:446CITE_RATE:0FILENAME:비정렬_격자계에서_다차원_공간_제한_기법을_이용한_유동_물리_해석.pdfDEPT_NM:기계항공공학부EMAIL:[email protected]: