71 research outputs found
흰 쥐의 치수세포에서 4-Hexylresorcinol 투여가 산화스트레스로 인한 활성산소에 미치는 영향
학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 치과대학 치의과학과, 2022.2. 김태우.Objective: It is crucial for dental pulp to manage the stress avoiding wound healing delay and consequent inflammation. The application of anti-oxidant may be beneficial preventing the such complications. In this study, we aimed to evaluate the therapeutic effects of 4- Hexylresorcinol (4HR), one of the well-known antioxidants, on dental pulp cells.
Methods: In cellular experiments, dental pulp cells from rat mandibular incisor were cultured and treated with 4HR (1–100 µM). Changes in total antioxidant capacity (TAC) and glutathione peroxidase (GPx) activity in response to 4HR treatment were evaluated following hydrogen peroxide treatments. Primary antibodies against tumor necrosis factor-α (TNF-α) and interleukin-1β (IL-1β) were used in evaluation assays. The positive control was H2O2 treatment without 4HR pretreatment, whereas the negative control was no treatment group.
In animal experiment, twenty rats were subjected to the experiment. Two rats were used to measure the baseline activity of TAC and GPx after pulp tissue extraction. Eighteen rats were devided into two groups. The experimental group (n = 9) was treated with 2% 4HR ointment and the control group (n = 9) treated with the ointment base (lanolin) only. Three animals (n = 3 / 9) were used for protein extraction and Western blot analysis 3 days after the application. And six animals (n = 6 / 9) were used for histological and immunohistochemical analyses (n = 3) and for TAC and GPx analyses (n = 3) 5 days after the application.
Results: TAC and GPx activities were significantly increased (p < 0.05), while the expression levels of TNF-α and IL-1β were decreased following the exposure to 4HR pretreatment in an in vitro model (p < 0.05). Additionally, the application of 4HR ointment in an exposed dental pulp model significantly reduced the expression of TNF-α and IL-1β (p < 0.001).
Conclusions: 4HR exerted protective effects against oxidative stress in dental pulp tissues through downregulating TNF-α and IL-1β.1. 목 적
외상이나 교정력에 의해 치아는 스트레스를 받게 되며, 이에 대한 생물학적 반응으로 발생하는 산화 스트레스(oxidative stress)는 tumor necrosis factor-α (TNF-α)와 interleukin-1β (IL-1β) 같은 염증 촉진(pro-inflammatory) 요인들을 증가시켜 구강내 염증 반응을 일으킨다. 4-Hexylresorcinol (4HR)은 resveratrol과 유사한 항산화제로 밝혀졌으며, 항산화제를 투여하여 과도한 산화 스트레스를 경감시키는 것은 치수조직의 치유에 도움을 줄 수 있다. 본 연구의 목적은 치수에서 산화스트레스에 대한 항산화제로서4HR의 치료 효과를 평가하는 것이다.
2. 방 법
생체 외(in vitro) 실험을 위하여 흰쥐의 하악 전치에서 치수 조직을 채취하여 배양한 dental pulp cell에 다양한 농도의 4HR (1,10,100 µM)을 전처리하고 H2O2를 처치한 후 total antioxidant capacity (TAC)와 glutathione peroxidase (GPx) 활성도를 측정하였다. TNF-α와 IL-1β의 항체에 대한 western blot을 시행하여 단백질 발현정도를 평가하였다.
생체 내(in vivo) 실험으로는 18마리(실험군, 대조군 각 9마리)의 흰 쥐에 하악 우측 절치를 절단하고 각각 2% 4HR ointment, ointment base (lanolin)를 도포하였다. 희생 후 TNF-α와 IL-1β에 대한 western blot을 시행하였으며 면역조직화학분석(immunohistochemical analysis) 및 TAC 와 GPx 활성도를 측정하였다. 하악 절치를 절단하지 않은 2마리는 TAC 와 GPx의 baseline activity를 측정하는데 이용하였다.
3. 결 과
1) 생체 외(in vitro) 실험: 4HR 투여 시 치수배양세포에서TAC 와 GPx 활성도가 증가하였으며 (p < 0.05), TNF-α 와 IL-1β 발현 수치는 감소하였다 (p < 0.05).
2) 생체 내(in vivo) 실험: 외상에 의한 스트레스를 받은 치수조직에 4HR ointment 적용시 산화 스트레스를 완화시키며, TNF-α 와 IL-1β 발현 수치 역시 감소하였다 (p < 0.001).
4. 결 론
이상의 결과를 바탕으로, 4HR 투여가 TNF-α와 IL-1β를 감소시켜 산화스트레스로부터 치수 조직을 보호하는 효과가 있다고 판단된다.I. INTRODUCTION 1
II. REVIEW OF LITERATURE
1. Reactive oxygen species and oxidative damage 3
2. Oxidative stress in orthodontic treatment 5
3. Pulpal reaction to orthodontic force 7
4. Biological properties and applications of 4HR 8
III. MATERIALS AND METHODS
Part 1. Cellular experiments
1.1. Cell culture and 4HR treatment 11
1.2. Assessing GPx Activity and TAC 11
1.3. Evaluating TNF-α and IL-1β Expression in Dental Pulp Cells after 4HR Treatment 12
Part 2. Animal experiments
2.1. Animals and experimental design 14
2.2. Histological, Immunohistochemical, Western Blot, GPx activity and TAC Analysis 14
Part 3. Statistical analysis 16
IV. RESULTS
Part 1. Cellular experiments
1.1. Application of 4HR Increases GPx Activity and TAC in Dental Pulp Cells 17
1.2. 4HR Decreases the TNF-α and IL-1β Expression Induced by Hydrogen Peroxidase 18
Part 2. Animal experiments
2.1. 4HR Decreased Inflammatory Reaction of Pulp Tissue Induced by Physical Stress 20
V. DISCUSSION 22
VI. CONCLUSIONS 27
REFERENCES 28
TABLES AND FIGURES 37
ABSTRACT IN KOREAN 46박
Deep learning based pediatric weight estimation algorithm from 2D Image
학위논문 (석사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 협동과정 바이오엔지니어링전공, 2020. 8. 이정찬.초록
이미지 딥러닝을 통한 소아의 몸무게 추정 알고리즘 개발
장준호
서울대학교 대학원
협동과정 바이오엔지니어링 전공
본 연구의 목표는 이미지 딥러닝을 통하여 소아 환자의 사진만으로 환자의 키 및 몸무게를 추정하는 알고리즘을 개발하는 것으로, 응급 상황 등 체중계를 사용한 정확한 몸무게 측정이 불가능한 상황에서 기존 몸무게 추정 방식을 대체하는 추정 정확도로 환자의 몸무게를 추정함을 목표로 한다.
본 연구에서는 소아과를 방문한 0~17세 사이의 환자 중 연구목적으로의 정보 사용에 동의한 환자 514명을 대상으로 네 개의 위치 기준 점이 붙어 있는 침상위에 누운 환자의 모습을 스마트폰으로 촬영하여 얻은 이미지 3802장과 실제 신장 및 체중 측정기를 통해 측정한 각 환자의 키 및 몸무게 정보를 기반으로 알고리즘을 개발하였다.
본 연구에서 개발한 알고리즘은 환자 이미지 전처리 과정과 딥러닝 학습, 그리고 몸무게 자동 추정을 위한 키 추정 및 몸무게 추정 과정으로 나뉜다. 이미지 전처리 과정에서는 실제 키 및 몸무게 추정에 중요한 영향을 끼치는 정보인 이미지 속 사람의 실루엣만을 추출해 사용하기 위해 Mask R-CNN을 통하여 자동으로 사진에서 환자를 인식하고 환자의 실루엣만을 흑백으로 추출하게 하고, 추출한 이미지를 원근 변환 방법을 사용하여 딥러닝 모델이 각 이미지의 절대적 크기를 비교할 수 있도록 하였다.
모델의 학습 및 검증을 위해 환자군을 6:2:2의 비율로 학습 세트, 검증 세트, 시험 세트의 세 집단으로 나누어 학습 및 검증에 사용하였으며, 회귀 문제 분석을 위해 마지막 층 만을 수정한 ResNet50, VGG16, DenseNet121 모델을 사용하였다. 학습 과정에서는 추출 및 변환된 흑백의 환자 실루엣 이미지를 입력, 환자의 실제 키 및 몸무게 정보를 결과로 하여 학습하게 하였으며 특히 몸무게 추정 모델의 학습 과정의 경우, 추정 혹은 측정한 키를 실루엣 이미지에 합산하여 생성한 이미지를 학습 및 추정 과정에서의 입력값으로 하여 보다 많은 정보를 몸무게 추정에 사용하게 하여 각 모델별로 총 50회의 학습 과정을 거치며 가장 검증 정확도가 높은 학습 가중치를 저장하여 키 및 몸무게 추정에 사용한다.
학습을 완료한 모델을 통하여 키 및 몸무게를 추정한 결과, 키 추정 결과에 있어서는 ResNet50이 가장 높은 정확도를 보였고, 몸무게 추정 결과로는 VGG16이 가장 높은 정확도를 보였다. 특히 가장 높은 몸무게 추정 정확도를 보인 VGG16의 경우에는 현재 일반적으로 사용하는 소아 대상 체중 추정 방법인 Broselow Tape 방법에 필적하는 높은 몸무게 추정 정확도를 보인다.
본 논문은 이미지 딥러닝을 통하여 환자의 사진에서 몸무게를 추정하는 알고리즘을 최초로 제시한 것에 가장 큰 의의가 있다. 특히 높은 왜곡도를 보인 이미지 전처리 결과와 적은 학습 데이터 개수에도 불구하고 본 알고리즘의 최종 체중 추정 정확도는 기존 체중 추정 방법과 유사한 추정 정확도를 보인다.
비록 본 논문에서는 현재의 추정 방법에 비해 높은 정확도를 보이지는 못하였으나, 딥러닝 기반 몸무게 추정 알고리즘이라는 본 알고리즘의 특성은 추후 대중화 시에 학습량의 증가를 바탕으로 본 알고리즘의 추정 정확도가 지속적으로 상승하여 기존 체중 추정 방법을 상회하는 정확도를 얻어낼 수 있다는 가능성을 시사한다.
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주요어 : 딥러닝, 추정, 몸무게, 키, 소아
학번: 2015-21219Abstract
Deep learning based pediatric weight estimation algorithm from 2D Image
Jun Ho, Jang
Interdisciplinary Program of Bioengineering
The Graduate School
Seoul National University
The aim of this research is to develop an image deep learning based pediatric weight estimation algorithm, which is automatic and has a competitive accuracy with previous weight estimation methods for the emergency situations when the weight measuring instruments(weight scale) are not available.
For developing the algorithm, this research used total 3802 pictures from 514 pediatric patients who agreed to use their information for the research purpose and their real height and weight information. All the pictures are photographed from each patient who lied on a bed which has four reference points.
This algorithm consists of patients image preprocessing part, training model part, estimation of height part for weight estimation and weight estimation part..
For data preprocessing part, Mask R-CNN model is used to automatically recognize and extract the patients monochrome silhouette only from each picture. After extraction of the silhouette, each picture gets a perspective correction with homography transformation.
For training and testing model part, we used three deep learning models- ResNet50, VGG16 and DenseNet121. The last layer of every model is modified to solve regression problems for the estimation of height or weight. All thee preprocessed pictures are labeled with each patients height or weight information to train models. For the weight estimation model, the preprocessed pictures are also merged with each patients height information to give more information to the model. The patient group is divided into train set, validation set and test set with 6:2:2 ratio.
Each model is trained during 50 epochs. And each model is saved as trained model when the model gets highest validation accuracy.
From the result of trained model comparison, ResNet50 model shows the highest accuracy on height estimation and VGG16 shows the highest accuracy on weight estimation.
VGG16 also shows a competitive weight estimation accuracy with the previous clinical weight estimation method(Broselow tape).
For the first time, this paper suggested the way of estimation body weight from a picture of a human with image deep learning. It showed clinically capable accuracy despite of the small size of the training set.
Though the algorithms weight estimation accuracy does not exceed the accuracy of existing clinical weight estimation methods in this paper, this algorithm has a potential as a new weight estimation methods because the accuracy of this algorithm will keep rising with the continuous collection of user data due to the characteristic of deep learning.
Keywords : Deep learning, Estimation, Weight, Height, Pediatric
Student Number : 2015-212191. 서 론 1
1.1 소아의 몸무게 추정의 중요성 1
1.2 딥러닝 6
1.3 관련 연구 14
1.4 연구의 필요성 17
2. 방 법 18
2.1 데이터 분석 18
2.2 알고리즘 모식도 22
2.3 데이터 전처리 24
2.4 딥러닝 구조 생성 및 학습 32
2.5 결과 데이터 분석 방법 34
3. 결과 및 분석 36
3.1 이미지 전처리 결과 분석 36
3.2 키 추정 결과 및 분석 37
3.3 몸무게 추정 결과 및 분석 38
4. 결론 및 고찰 40
4.1 고찰 40
4.2 결론 41
참고문헌 42
Abstract 45Maste
산화환원 중성의 전기화학적 방법을 이용한 이산화탄소의 유기 카보네이트 전환
학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 재료공학부, 2023. 8. 남기태.Given the limited time of approximately 15 years, we are in a situation that requires radical and innovative measures to address the issue of global warming. However, the most challenging aspect in implementing solutions is the increase in costs. In other words, the main obstacle to resolving the carbon dioxide problem is its economic feasibility, emphasizing the need for research and development of carbon dioxide utilization technologies with a focus on cost-effectiveness. We recognized that existing electrochemical methods for carbon dioxide conversion require excessive use of electrons and face the challenge of producing low-value fuels. Therefore, our goal was to establish a methodology in electrochemical carbon dioxide conversion that minimizes electron consumption and enables the production of substances that can be utilized for purposes other than energy storage. In this thesis, we introduce two different forms of redox-neutral electrochemical CO2 conversion. Redox-neutral electrochemical CO2 conversion is an electrochemical methodology for CO2 conversion where changes in the oxidation state of carbon dioxide are not involved. It allows for minimal electron consumption and enables the production of useful organic carbonates as chemical feedstocks. The key principle in implementing such methodologies is to combine electrochemical and chemical reactions that occur during electrochemical halogen production to facilitate CO2 conversion.현재 지구 온난화 문제에 대처하기 위해 우리에게 주어진 시간은 약 15년 남짓으로, 급진적이고 혁신적인 조치가 필요한 상황이다. 그러나 저탄소 발전 및 이산화탄소 포집 등의 대책을 실제 구현하는 데 있어, 비용의 증가는 빠른 행동을 불가하게 하고 있다. 다시 말해, 탄소 배출 문제를 해결하는데 있어 현재 가장 주요한 장애물은 경제적 실현 가능성이다. 탄소 활용 기술은 비용을 들여 포집된 이산화탄소를 활용하여 유용한 물질을 생산하는 기술로, 저탄소 발전 및 이산화탄소 포집의 후단 기술로 경제적 이득을 확보할 수 있는 가능성을 제공할 수 있다. 그러나 우리는 대표적인 이산화탄소 활용 기술인 전기화학, 또는 수소를 이용한 이산화탄소의 환원 기술의 경우 과도한 전기에너지 소비량으로 인해 경제성 확보가 어려움을 인식하였다. 또한 이들 기술은 대게 이산화탄소를 활용하여 탄소 중립 연료를 생산하는 방식을 제안하고 있으며, 이렇게 생산된 탄소 중립 연료의 경우, 수소 및 암모니아에 비하여 에너지 효율성 및 가격에서 우위를 점하기 어려울 것으로 판단되었다. 이에 우리는 전자 소비를 최소화함과 동시에 에너지 저장 외의 용도로 활용할 수 있는 물질 생산이 가능한 새로운 형태의 전기화학적 이산화탄소 전환 방법론을 수립하고자 하였다. 이 논문에서는 이러한 목표를 바탕으로 개발된 산화 환원 중성의 전기화학적 이산화탄소 전환 방법론의 두 가지 형태를 소개한다. 산화 환원 중성의 전기화학적 이산화탄소 전환은 이산화탄소의 최종 산화수가 변화되지 않는 전기화학적 전환 방법론으로 최소한의 전자 소비를 허용하며, 화학적 원료로 활용될 수 있는 유용한 유기 탄산염의 생산을 가능하게 한다. 이러한 방법론을 구현하는 핵심 원리는 전기화학적 할로젠 생산의 결과로 동반되는 모든 전기화학적, 화학적 반응을 결합하여 CO2 전환에 활용하는 것이다.Chapter 1. Introduction 1
1.1. The urgent need of CO2 free energy to address the climate crisis. 1
1.2. The cost of CO2 free energy. 4
1.3. Electrochemical CO2 conversion as value-adding method. 8
1.4. Limitation of electrochemical CO2 reduction. 14
1.5. Scope of thesis. 19
Chapter 2. Redox-neutral Electrochemical Production of Dimethyl Carbonate. 21
2.1. Introduction. 21
2.2. Design strategy for DMC synthesis. 24
2.3. Electrochemical investigation.29
2.4. Mechanistic study of DMC synthesis. 49
2.5. Role of CO2 in the DMC synthesis system. 57
2.6. Economic benefits and Expandability of DMC synthesis system. 60
2.7. Conclusion. 67
2.8. Methods. 68
Chapter 3. Redox-neutral Electrochemical Production of Ethylene Carbonate. 72
3.1. Introduction. 72
3.2. Overview of the developed process. 77
3.3. Ubiquitious role of succinimide and its anion as a mediator for. 80
3.4. Simultaneous separation and utilization of ethylene carbonate. 97
3.5 Techno-economic analysis and life-cycle analysis of bishydroxyurethane production. 106
3.6. Conclusion. 114
3.7. Methods. 115
Chapter 4. Concluding remarks. 134
Bibliography. 135
국문 초록. 143
감사의 글. 145박
Fabrication and Characterization of Graphite nanofibers Reinforced Aluminum Metal Matrix Composites
Maste
International Society's International Law and Global Civil Society's Law of Peoples: Based on a case study of ECHR
바이오틴 기법을 이용한 백혈병제한단백질 발굴
Dept. of Medicine/박사[한글]
CD33, CD52 와 같은 백혈병세포 특이 단백질은 백혈병의 진단과 치료에 있어 중요한 표적이다. 이러한 백혈병특이단백질 발굴은 백혈병 진단 및 치료제 개발이 매우 중요하다. 하지만 현재까지의 방법으로는 포괄적인 백혈병특이단백질의 발굴이 매우 제한적이다. 이 실험에서 저자는 세포표지단백질의 바이오틴화, 아비딘 칼럼, 2차원 젤, 단백질 발굴 등의 프로테오믹스 기법을 이용하여 백혈병 세포의 포괄적인 표지단백질을 발굴하고자 하였고, 백혈병세포주와 백혈병환자 세포의 표지단백질 분포를 비교하였으며, 특정 백혈병세포에 국한된 특이단백질을 발굴하고자 6개의 서로 다른 백혈병세포를 비교평가 하였다.이 실험에서 세포표지단백질을 바이오틴화 하였고 순수분리하였다. Carrier ampholyte를 이용하여 1차원 분리한 후 2차 전기영동을 실시하여 이차원 젤을 얻었다. Mass spectrometry를 위하여 silver 염색을 시행하였고 streptavidin-HRP 복합체를 이용하여 hybridization을 시행하였다. 그 결과 6개의 서로 다른 백혈병 세포주의 silver 염색 단백질 분포는 hybridization한 바이오틴 분포와 일치하였다.저자는 이 실험에서 잘 알려진 세포표지단백질인 CD 항원, 면역글로불린, 수용체 등과 함께 과거 세포내 단백질로 알려져 있던 heat shock 단백질과 protein disulfide isomerase 등을 발굴하였다. 또한 6개의 서로 다른 백혈병 세포주를 비교 평가하여 특정 세포주에 국한된 제한 단백질을 찾고자 하였다. 총 749개의 단백질 중 120개가 세포주 제한 단백질로 나타났고, 이를 모두 분석하여 36개의 서로 다른 단백질을 발굴하였다. 36개의 단백질 중 35개는 이 실험에서 특정 백혈병세포제한단백질로 나타났으나 다른 세포주에 일치하는 단백질이 있거나 다른 젤에서 같은 단백질이 발굴되었다. 36개 단백질 중 K562에 국한되어 있는 것으로 알려진 glycophorin을 K562 세포주에서 발굴하였고 이 단백질은 다른 세포주에서 일치하는 단백질이 없었고 다른 젤에서 발굴되지 않았다. 이러한 결과는 바이오틴을 이용한 프로테오믹스 기법이 포괄적인 세포 표지 단백질 발굴 및 특정한 백혈병제한단백질 발굴에 유용함을 나타낸다. 프로테오믹스 기법을 이용한 포괄적인 세포표지 단백질 발굴 및 비교분석은 백혈병 세포에 흔히 존재하는 단백질 및 특정 백혈병제한단백질 발굴에 유용할 것으로 사료된다.
[영문]Numerous cell surface proteins of leukemia cells such as CD33 and CD52 have been used as diagnostic and therapeutic targets. Thus profiling of the cell surface proteome and proteins restricted to specific types of leukemia can provide a way to identify novel targets for leukemia diagnosis and therapy. However there has been little data pertaining to the comprehensive analysis of surface membrane proteins because there are few effective strategies for profiling surface membrane proteomes. In this study, I report on the application of quantitative proteomic techniques that incorporate affinity-capture and purification on monomeric avidin columns to find all biotinylated cell surface proteins from leukemia cell lines and leukemia patient samples.Surface proteins were biotinylated and purified. Following solubilization, the proteins were resolived by 2-D PAGE using carrier ampholytes (pI 4 to 8) in the first dimension, then visualized either by mass spectrometry-compatible silver staining or hybridization with streptavidin-HRP complex. The patterns visualized by silver stain and hybridization appear to be virtually identical from 6 different leukemia cells and patient samples. I have identifiend both well-known surface proteins such as CD antigens, immunoglobulins, receptors and also chaperonic proteins including heat shock proteins(HSPs) and protein disulfide isomerases (PDIs) which were previously considered to be largely ctoplasmic or endoplasmic reticulum proteins.I also analyzed and compared gel images among six human leukemia cell lines to find those proteins restricted to specific cell lines. 120 of 749 total spots were cell-line specific. All 120 spots were analyzed and 57 spots were identified as 36 different proteins by MALDI-TOF. Thirty-five out of 36 spots had matched spots in different gels or identified in the same gel of different leukemia cells. we found a glycophorin restricted to K562 leukemia cell line that had no matched spot or did not identified in different leukemia cells. This finding suggests our method for gel image analysis and comparison may effective approach for the identification of the restricted proteins on a particular leukemia cells.Comprehensive profiling of the leukemia cell surface proteome and gel image analysis and comparison provide an effective approach for the identification of commonly occurring proteins as well as proteins with restricted expression patterns to a specific cell line.ope
Effect of perceived smartness towards consumers attitude and purchase intention
학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :경영학과,2011.2. 김상훈.Maste
MECHANICAL CHARACTERIZATION OF INTERFACIAL REGION IN METAL MATRIX COMPOSITES BY NANOINDENTATION
DoctorThe interfacial mechanical characteristics of metal matrix composites were investigated using a nanoindentation technique. Microstructure observations, tensile tests, and nanoindentation evaluations were carried out to determine the effect of interfacial microstructure on the mechanical properties of SiCp/Al composites.Silicon carbide particle (SiCp) reinforced aluminum (Al) matrix composites with different interfaces were fabricated using a conventional powder metallurgy method. Surface treatments such as electroless Ni coating and thermal oxidation were applied to SiCp for the formation of alternative interfacial microstructures. XRD analyses and TEM observations revealed that the SiCp/Al interface was significantly altered by the surface treatment of particles. In the case of uncoated SiCp, no interphase or diffusion layer was found, but Al4C3 formed partially on the SiCp. In the case of coated SiCp, alternative interfacial structures were found to be developed that suppressed the formation of Al4C3. Nanoindentation was performed to evaluate the interfacial mechanical characteristics of the composites. Nanoindentation is not only suitable for measuring hardness and elastic modulus on a micro-scale but can also provide the information regarding interfacial failure mechanisms. Nanoindentation profiles across the SiCp/Al interfaces showed the gradient of the mechanical properties around the particles and the variations in their matrix properties caused by interfacial reactions. Interfacial breakage test was used to evaluate the role of interfacial microstructures in the fracture of the composites. The failures of the interfacial regions were detected by interpreting the indentation curves. The aspect of the interfacial failures differed according to their interfacial microstructure, and their relative interfacial strengths were compared.The results of tensile tests agreed to a significant extent with the nanoindentation investigations. The fractured surfaces of the composites showed different interfacial characteristics, as inferred from the nanoindentation results
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