Femtoliter Scale Quantitative Injection Control by Experimental and Theoretical Modeling

유제원,권효성,박항수,홍성회,최연호 대한의용생체공학회 2016 Biomedical Engineering Letters (BMEL) Vol.6 No.4

Purpose Injection is a useful technology for delivery thesolution like drug in medical science, because injectionamount can be simply controlled by adjusting the injectionduration and pressure. With advances in fabrication technology,the small size of syringe can be made from cm to nm scale. Therefore, its application model has been also decreased toa single cell. However, in femto-scale, the precise volumemeasurement and the theoretical estimation by the time andthe pressure becomes very challengeable, because of thedramatic change of inertial forces. In order to estimate thequantitative value of injected volume in femtoliter scale,empirical equation was established as injection pressure,duration and viscosity. Methods We observed the experimental results of theinjected volume in femtoliter scale as a function of viscosity,duration, and pressure. Based on these results, we design andexperimentally verify a theoretical equation for the quantitativecontrol of the volume in femto-scale. The quantitative deliveriesof the injection solution in a living cell were investigated. Results When the external material has viscosity between 80to 12 mPa·s, injection volume is observed to vary between22 to 46 fL. At same conditions, it was observed similaritiesbetween theoretical values and experimental results. Furthermore,fluorescent material was quantitatively injected into aliving single cell. The fluorescent intensity is linearly increasedwith the injection volume. Conclusions It is possible to quantitatively control theinjection volume using the empirical equation in the scaleof femtoliter without any process on coating an injection solution.

野冬靑果가 實驗的 糖尿에 미치는 影響에 관한 免疫組織化學的 硏究

柳濟原,李學仁,金蓮燮 대한본초학회 1999 大韓本草學會誌 Vol.14 No.1

This experiment was performed into investigate the effect of Syzygii cumini Fructrs on the diabetic rats induced by STZ. Experimental diabetes was induced by 55㎎/㎏ of STZ. injection and administered Syzygii cumini Fructrs extract during 14days after STZ injection. Glucagon and insulin granules in Langerhans islets were stained by use of immunohistochemical method and observed the relative amount of the each granules in Langerhans islet by light microscope and image analysis ststem. The results obtained are as follows: 1. Area % of insulin granules in Langerhans islets in Syzygii cumini Fructrs raised and showed the statistically significant difference with the control group at 14th day. 2. Area % of glucagon granules in Langerhans islets in Syzygii cumini Fructrs decreased and showed the statistically significant difference with the control group at 7th and 14th day. To conclude, it can be inferred that Syzygii cumini Fructrs has a control effect on glucagon and insulin granules in Langerhans islets of diabetic rats induced by STZ.

미세플라스틱 노출에 의한 기수산 물벼룩 Diaphanosoma celebensis 의 산화적 스트레스에 대한 연구

유제원,전민정,조하영,이영미 한국환경생물학회 2020 한국환경생물학회 학술대회 Vol.2020 No.07

비스페놀 A에 대한 기수산 물벼룩의 항산화 시스템의 변화

유제원,차주선,김혜리,표진우,이영미 한국환경생물학회 2019 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.37 No.1

Bisphenol A (BPA), a representative endocrine disrupting chemicals, has adverse effects on growth, development and reproduction in aquatic organisms. The object of this study was to investigate the modulation of antioxidant enzyme – coding genes using quantitative real time RT - PCR (qRT - PCR), enzyme activity and total protein content, to understand oxidative stress responses after exposure to BPA for 48 h in brackish water flea Diaphanosoma celebensis. The BPA (3 mg L-1) significantly upregulated the expression of Cu / Zn - SOD, Mn-SOD, and catalase (CAT ) mRNA. Three GST isoforms (GST-kappa, GST-mu, and GST-theta) mRNA levels significantly increased at the rate of 0.12 mg L-1 of BPA. In particular, GST-mu showed the highest expression level, indicating its key role in antioxidant response to BPA. SOD activity was induced with a concentration - dependent manner, and total protein contents was reduced. These findings indicate that BPA can induce oxidative stress in this species, and these antioxidants may be involved in cellular protection against BPA exposure. This study will provide a better understanding of molecular mode of action of BPA toxicity in aquatic organisms. Bisphenol A (BPA)는 대표적인 내분비계장애물질로 수서생물의 성장, 발생, 그리고 생식에 유해한 영향을 주는것으로 알려져 있다. 본 연구는 기수산 물벼룩 (Diaphanosoma celebensis)에서 48시간 BPA 노출 후 산화적 스트레스 반응을 조사하기 위하여 qRT-PCR을 이용한 항산화 유전자 발현 변화, 항산화 효소 활성, 총 단백질 함량 분석을 수행하였다. 3 mg L-1의 BPA에 48시간 노출된 D. celebensis에서 모든 항산화 유전자 (Cu/Zn-SOD, Mn-SOD, CAT)의 발현량이 유의하게 증가하였다. 특히 세 종류의 GST isoforms (GST-kappa, GST-mu, GST-theta)는 가장 낮은 농도인 0.12 mg L-1 BPA에 48시간 노출된 실험군에서도 유의하게 증가하였으며, GST-mu의 발현양이 상대적으로 가장 높게 나타났다. SOD 활성은 BPA 농도에 의존적으로 유의하게 증가하였으며, 총 단백질 함량은 BPA 노출에 대해 감소되는 양상을 보였다. 이러한 결과는 BPA가 D. celebensis에서 산화적 스트레스를 유발하였고, 이 과정에서 이들 항산화 유전자가 생물방어기전으로 참여한다는 것을 의미한다. 본 연구는 BPA가 해양생물에 미치는 영향에 대한 분자적 기전을 이해하는 데 도움이 될 것이다.

벤조피렌과 수은에 대한 기수산 물벼룩 Diaphanosoma celebensis의 복합 독성 영향

유제원,조하영,전민정,이영미,Yoo, Je-Won,Cho, Hayoung,Jeong, Jeon Min,Lee, Young-Mi 한국해양생명과학회 2019 한국해양생명과학회지 Vol.4 No.2

다환방향족탄화수소류(PAHs)는 해양 환경에 오랜 기간 잔류하며 해양 생태계에 유해한 보편적인 환경 오염 물질이다. PAH류는 대부분 해양 환경에서 금속을 비롯한 다양한 오염 물질과 복합적으로 존재하지만 혼합 오염 물질이 개체에 미치는 영향에 대한 연구는 부족하다. 본 연구는 HgCl₂와 Benzo[a]pyrene (B[a]P)이 해양 생물에 미치는 영향을 개체 수준에서 평가하기 위하여 기수산 물벼룩(Diaphanosoma celebensis)을 이용하여 단일 및 혼합 급성 독성 시험을 진행하였다. 혼합 독성 평가에 사용한 혼합물의 농도는 단일 독성 시험을 통하여 얻은 각각의 LC₅₀을 기준으로 3:7 (Mixture A), 5:5 (Mixture B), 7:3 (Mixture C)의 비율로 혼합하여 결정하였다. 실험 결과 B[a]P와 HgCl₂의 48 h - LC₅₀은 각각 25.75 ㎍ l^-1와 3.6 ㎍ l^-1로 나타났다. 혼합 독성 평가 결과 Mixture A, B, C에서 TU는 각각 1.06, 0.83, 0.96로 나타났다. 이는 Mixture A, B, C가 CA 모델에 따라 작용함을 보여주며, HgCl₂와 B[a]P의 상호작용을 연구하기 위해 CA 모델을 사용하는 것이 적합할 것으로 생각된다. 본 연구는 금속과 PAH류의 혼합 독성 평가를 위한 기초 자료가 될 수 있을 것이다. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are persistent and commonly detected in marine ecosystem. They coexist with a various contaminants including heavy metals in real environment, but most studies have been still focused on single effects of these contaminants to aquatic organisms. In this study, the single and combined effects of benzy[a]pyrene (B[a]P) and HgCl₂ were investigated in the brackish water flea, Diaphanosoma celebensis. For combined effect study, three mixtures A (3:7), B (5:5), and C (7:3) of benzy[a]pyrene (B[a]P) and HgCl₂ were determined by 48 h - LC₅₀ values of single exposure. Combined effects of both chemicals were estimated by concentration addition (CA) model and independent action (IA) model. As results, 48 h - LC₅₀ values of benzy[a]pyrene (B[a]P) and HgCl₂ was 25.75 ㎍ l^-1 and 3.6 ㎍ l^-1, respectively. TU values of mixture A, B, and C were 1.06, 0.83, and 0.96, respectively, indicating additive effects of mixtures using CA model. This study will be helpful as basic data for understanding the combined effects of contaminants in marine environment.

A stretchable nanowire UV-visible-NIR photodetectors array

유제원,정상화,김성지,제정호 한국고분자학회 2014 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 Vol.2014 No.10

ArUco 마커 기반의 종이 컨트롤러를 활용한 증강현실 시스템

유진주(Jin-Ju Yu),김보희(Bo-Hee Kim),감제원(Jae-Won Kam),황성수(Sung-Soo Hwang) 대한전자공학회 2019 대한전자공학회 학술대회 Vol.2019 No.6

17β-estradiol이 기수산 물벼룩의 Ecdysteroid 경로에 미치는 영향

인소연,유제원,조하영,이영미 (사)한국해양생명과학회 2020 한국해양생명과학회지 Vol.5 No.2

17β-estradiol (E2)는 난소로부터 방출되는 호르몬으로 가정 및 축산 오폐수에 포함되어 환경으로 지속적으로 유출된다. E2는 높은 에스트로겐 활성을 가지고 있어 갑각류의 발달과 생식에 영향을 미치는 내분비계교란물질로 알려져 있다. 갑각류의 발달은 탈피호르몬(ecdysteroid)의 신호 전달 과정에 의해 이루어지지만 E2가 소형 갑각류의 탈피호르몬 경로 유전자를 어떻게 조절하는지에 대한 연구는 매우 미흡하다. 본 연구에서는 기수산 물벼룩 Diaphanosoma celebensis에서 E2에 대한 급성 독성 시험을 통해 24-h LCx 값을 도출하였고, E2 노출에 따른 탈피호르몬 경로에 관여하는 7개의 유전자(CYP314a1, EcRA, EcRB, USP, ERR, Vtg, VtgR)의 시간별 발현 변화를 quantitative real time polymerase chain reaction (qRT-PCR)을 이용하여 분석하였다. D.celebensis의 24-h LC50 값은 9.581 mg/l (95% C.I.: 7.697~11.927 mg/l), 24 h-LC10 값은 4.842 mg/l (95% C.I.: 3.683~6.366 mg/l)로 나타났다. CYP314a1, EcRA, USP, VtgR 유전자의 발현이 12시간 또는 24시간에 유의하게 증가하는 양상을 보였다. 이러한 결과는 E2가 D. celebensis의 탈피호르몬 경로에 관련하는 유전자의 발현을 조절함으로써 탈피와 생식에 영향을 미칠 수 있을 것임을 시사한다. 본 연구는 소형 갑각류에서 내분비계교란물질이 탈피 경로에 미치는 영향에 대한 분자 기전을 이해하는데 도움이 될 것이다.

미세플라스틱 노출에 의한 기수산 물벼룩 Diaphanosoma celebensis의 에너지 대사 영향

전민정,유제원,이영미 환경독성보건학회 2022 한국독성학회 심포지움 및 학술발표회 Vol.2022 No.5

기수산물벼룩 Diaphanosoma celebensis의 미세플라스틱 노출에 따른 크기 의존적 Cytochrome P450 유전자의 발현 양상

전민정,유제원,이영미 (사)한국해양생명과학회 2023 한국해양생명과학회지 Vol.8 No.2

플라스틱은 전세계적으로 사용량이 증가함에 따라 해양 환경으로 유입되는 플라스틱 쓰레기의 양도 꾸준히 증가하고 있으며, 미세플라스틱은 해양 생물에 의해 섭취되어 소화관에 축적됨에 따라 성장과 생식에 유해한 영향을 미친다. Cytochrome P450 (CYP)는 환경 오염물질을 대사하는 해독효소로 알려져 있으나 지각류에서는 그 기능에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 기수산 물벼룩 Diaphanosoma celebensis에서 clan 2, 3, 4에 각각 속하는 CYP 유전자 9종(clan 2: CYP370A4, CYP370C5; clan 3: CYP350A1, CYP350C5, CYP361A1; clan 4: CYP4AN-like, CYP4AP2, CYP4AP3, CYP4C33-like1)의 서열에 대해 진화적으로 보존된 서열의 유사도를 분석하고 계통분석을 실시하였다. 또한 3종류의 서로 다른 크기의 polystyrene beads (0.05-, 0.5-, 6-μm PS beads; 0.1, 1, and 10 mg/L)에 48시간 노출된 기수산 물벼룩에서 이들 9종의 CYP 유전자의 발현을 real time reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR)로 분석하였다. 결과적으로 기수산 물벼룩 CYP 유전자는 모두 진화적으로 보존된 motif를 가지고 있으며 계통분석 결과 각각 clan 2, 3, 4에 속하는 것으로 확인되었다. 이는 기능적으로 보존되어 있음을 의미한다. CYP 유전자 중 clan 2에 속하는 CYP370C5와 clan 3에 속하는 CYP360A1, 그리고 clan 4에서는 CYP4C122 유전자의 발현이 0.05-μm PS beads에 노출되었을 때 유의하게 증가하는 양상을 보였으며, 이는 이들 유전자가 PS 대사에 관여한다는 것을 의미한다. 본 연구는 미세플라스틱이 해양 무척추 동물에 미치는 생물 영향을 분자적 수준에서 이해하는데 도움이 될 것이다. As plastic usage increases globally, the amount of plastic waste entering the marine environment is steadily rising. Microplastics, in particular, can be ingested by marine organisms and accumulated in their digestive tracts, causing harmful effects on their growth and reproduction. Cytochrome P450 (CYP) enzymes are known to metabolize various environmental pollutants as detoxification enzymes, but their role in crustaceans is not well understood. In this study, sequences of nine CYP genes (CYP370A4, CYP370C5 from clan 2; CYP350A1, CYP350C5, CYP361A1 from clan 3; CYP4AN-like, CYP4AP2, CYP4AP3, CYP4C33-like1 from clan 4) were analyzed using conserved domains in the brackish water flea Diaphanosoma celebensis. Additionally, after exposure to three different sizes of polystyrene beads (0.05-, 0.5-, 6-μm PS beads; 0.1, 1, and 10 mg/L) for 48 hours, the expression of these nine CYP genes were investigated using real-time reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). The results showed that all CYP genes possessed conserved motifs, indicating that D. celebensis CYP has evolutionarily conserved functions. Among these CYP genes, the expression of CYP370C5, CYP360A1, and CYP4C122 showed a significant increase after exposure to 0.05-μm PS beads, suggesting their involvement in PS metabolism. This research will contribute to understanding the molecular mode of actions of microplastics on marine invertebrates.