Isolation for controlling infectious diseases : a comparative legal and political approach of Ghana and the Republic of Korea

Kubi, Appiah Prince Graduate School, Yonsei University 2022 국내박사

Background: Isolation procedures and policies are established and managed to protect the public from infectious diseases and the workers that come into contact with infected persons. However, the intention of protecting the public has legal and policy implications both in the past and present. Though isolation has legal and policy, the benefits justify some level of coercion or compulsion by the state, but the nation should be able to provide the solid justification possible for implementing such measures. The state should create conditions such that submitting to coercive or compulsive measures becomes a fundamental moral duty of individuals. Notwithstanding the benefits of isolation, adherence is challenging. Therefore, decisions on applying isolation should be based on the best available evidence to increase the likelihood of people adhering to protocols. That implies that the health of a community should be achieved in a way that respects the rights of individuals and the community. Hence, in dealing with outbreaks of communicable diseases, the medical profession should work with community authorities to promote the use of interventions that achieve desired public health outcomes with minimal infringement upon individual liberties. After assessing isolation issues in public health practice, there would be opportunities for both Ghana and other developing nations to improve adherence to isolation protocols, as well as address challenges in isolation. Therefore, this study was conducted to develop noteworthy recommendations or suggestions to promote and strengthen isolation as a public health practice for Ghana through comparative studies between the Republic of Korea and Ghana. Methods: A document analysis was employed to review and compared isolation issues, including policies, laws, types of isolation, and challenges of practising isolation in both Ghana and the Republic of Korea through an internet search. The literature search was performed with academic articles and reports and official documents from each government’s websites. Academic papers which are peer-reviewed and published and books were collected through PubMed, Google Scholar, Medline, and web of science databases, as well from the university library. The structure of public health law that looks at the state’s power, duty, and restraint in promoting the health of its citizens was considered to guide the work. Therefore, Gostin and Wiley’s framework was adopted and adapted to do the comparative analysis of the isolation issues. The study was conducted between August 2021 and June 2022. Findings: There are no independent or separate isolation laws in the two countries but they have quarantine and infectious disease control and prevention laws. The quarantine and infectious disease control and prevention laws in the Republic of Korea are comprehensive standalone laws, while these laws are part of the public health law in Ghana. There are policies on the designation of isolation facilities (home, hospital, and repurpose facilities), transporting infected/isolated people (ambulance system), equipment supplies and waste management, case/isolation management and payment of expenses, and use of technology to track and monitor movements of people, use of vaccination to determine the period of quarantine/isolation, and provision of socio-economic support. However, there are differences in the transportation of infected/isolated people, socio-economic support provided, and payment of isolation and case management costs in the two countries. Also, Korea implemented the use of technology to track and monitor people and vaccination to determine quarantine/isolation periods but Ghana did not. Ghana also implemented a lockdown (community isolation) of parts of the country to manage the spread of COVID-19 but Korea did not implement such a policy. A challenge to the implementation of isolation measures in both countries is human attitudes. Furthermore, the absence of support systems, such as availability of household water, lack of housing, and high levels of poverty are a huge challenge in Ghana. Conclusion: Isolating people comes with challenges. However, the historical and contemporary review indicates that it is still one of the best methods to control and prevent the spread of infectious diseases. Hence stakeholders need to provide necessary support and encouragement for people to adhere to isolation measures to achieve full benefits. Isolation as a public health practice prevents people from going about their daily duties and could affect their financial and logistical status. Therefore, through local authorities, the state has to provide social support to isolated people to ensure effective control of infectious diseases. Hence the government of Ghana should make public health reform an issue of the highest priority and not wait for the threat of a new or re-emerging disease to pass with haste emergency legislation. The government should assemble experts to come out with comprehensive and separate laws for quarantine and isolation. These laws should have provisions to allow health authorities to collect the same information as law enforcement to enhance their ability to focus on testing and quarantining individuals who are more likely to be infected or to focus on isolating infected people. Again, the local public health and government authorities should set up a website where volunteers who want to help and isolated people who need help can register to find each other to enable community-based organisations and volunteer networks to provide valuable services to isolated people. Furthermore, the government also need to speed up the digitization of the economy to enhance the cashless economy agenda, which will ensure people use bank cards for businesses to help in tracking infected people’s movement. Also, the government need to address facilitators and barriers to isolation, including poverty reduction and improved education, water, sanitation, and housing. Finally, adherence to self-isolation needs to be routinely monitored along with regular surveys and research to understand facilitators and barriers.

메타버스에서의 교류활동과 청소년의 고립감 : 집단소속감과 다중집단소속감의 매개효과

김보나 이화여자대학교 대학원 2024 국내석사

본 연구의 목적은 새로운 온라인 공간인 메타버스를 배경으로 이루어지는 교류활동이 남녀 청소년의 고립감에 미치는 직접적 영향과 집단소속감 및 다중집단소속감을 통한 간접적 영향을 살펴보는 것이다. 또한 집단소속감과 다중집단소속감이 고립감에 미치는 영향이 차이가 있는지를 살펴봄으로써, 소속감의 다다익선 효과를 검증하였다. 본 연구의 대상은 네이버의 메타버스 플랫폼 제페토를 사용하는 남녀 중·고등학생 200명(남학생 52명, 여학생 148명)으로 온라인 설문을 이용한 자기보고를 통해 자료를 수집하였다. 메타버스에서의 교류활동은 제페토를 배경으로 청소년의 문화 활동 양상을 분석 및 분류한 송원일(2022)의 연구에서 타인과 교류적 특성을 가진 것으로 간주되는 활동인 또래 활동, 놀이 활동, 소통 활동을 포함하였다. 집단소속감과 다중집단소속감은 Haslam 등(2008)이 개발한 Exeter 정체성 전환 척도(Exeter Identity Transition Scale)의 하위 척도 두 가지를 원작자의 허가를 받아 한국어로 번안하여 측정하였다. 청소년의 고립감은 Vincenzi와 Grabosky(1987)가 개발한 ‘정서적·사회적 고립 척도 (Emotional/Social Aspects of Loneliness and Isolation[ESLI])’를 이희영(1997)이 번안한 질문지를 사용하여 측정하였다. 수집된 자료는 구조방정식 모형(Structural Equation Modeling [SEM])을 사용하여 분석하였다. 모형에서의 성차가 확인되어 남녀 청소년 각각을 대상으로 분석하였으며, 간접효과의 유의성은 부트스트래핑(bootstrapping) 방법을 사용하여 검증하였다. 본 연구의 연구문제에 따른 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 메타버스에서의 교류활동이 청소년의 고립감에 영향을 미치는 직접적인 경로와 관련하여, 메타버스 교류활동은 남녀 청소년 모두의 고립감에 직접적 영향을 미치지 않았다. 둘째, 메타버스 교류활동이 집단소속감을 통해 청소년의 고립감에 영향을 미치는 간접적인 경로와 관련하여, 메타버스 교류활동은 집단소속감을 통해 여자 청소년의 고립감에 간접적으로 영향을 미쳤지만, 남자 청소년의 고립감에 대한 간접적 영향은 유의하지 않았다. 즉, 여자 청소년은 메타버스 교류활동을 할수록 집단소속감이 높았으며, 집단소속감이 높을수록 고립감도 높았다. 마지막으로, 메타버스 교류활동이 다중집단소속감을 통해 청소년 고립감에 영향을 미치는 간접적인 경로와 관련하여, 메타버스 교류활동은 다중집단소속감을 통해 여자 청소년의 고립감에 간접적으로 영향을 미쳤지만, 남자 청소년의 고립감에 대한 간접적 영향은 유의하지 않았다. 즉, 여자 청소년은 메타버스 교류활동을 할수록 다중집단소속감이 높았으며, 다중집단소속감이 높을수록 고립감은 낮았다. 본 연구는 메타버스에서의 교류활동이 집단소속감과 다중집단소속감을 통해 청소년의 고립감에 영향을 미치는 경로를 확인하였고, 그 경로에 있어서 성차가 있음을 발견하였다. 또한 고립감에 영향을 미치는 변인으로 집단소속감과 다중집단소속감을 분리하여 살펴봄으로써, 이러한 요인들이 청소년 고립감에 미치는 효과와 차이를 확인하였다. 이와 더불어 여자 청소년의 경우 개인이 소속감을 느끼는 집단의 수가 많으면 많을수록 심리적 이점도 증가한다는 다중집단소속감의 다다익선 효과(the more the merrier effect)를 메타버스라는 새로운 공간에서 확인하였다는 데 의의가 있다. 본 연구의 결과는 포스트 코로나 시대를 살아가는 청소년의 고립감과 외로움을 해결, 예방하기 위해 메타버스가 활용될 수 있음을 시사하며, 그 활용 가능성을 제안하는 기초자료가 될 수 있을 것이다. The purpose of the study was to examine direct effect of activities happening in metaverse, an innovative virtual platforms for social activities, on Korean adolescents’ social/emotional isolation. Also the indirect effect of (multiple)group membership. This research aimed to prove the more the merrier effect of multiple group membership by examining the size of effect and difference between group membership and multiple group membership. A total of 200 middle and high school students who uses Zepeto (48 boys and 152 girls) participated in this study. They responded to questionnaires that included measures of active engagement of diverse social activities in Zepeto, group membership, multiple group membership and social/emotional isolation. Data were analyzed using t-test, correlations, Structural Equation Modeling(SEM). The main findings of the study were as follows: First, social activities in metaverse did not have direct effects on both male and female adolescents’ isolation. Second, social activities in metaverse had an indirect effect only on female adolescents’ isolation through group membership. Female adolescents who were actively engaged in social activities in metaverse experienced more group membership, and the more of group membership contributed to higher level of 72 social/emotional isolation. However, social activities in metaverse didn’t have indirect effect on social/emotional isolation to male adolescents through group membership. Lastly, social activities in metaverse had an indirect effect on isolation through multiple group membership but also only to female adolescents. Contrary to the result of the effect of group membership, female adolescents who were actively engaged in social activities in metaverse experienced more multiple group membership, and the more of multiple group membership contributed to lower level of social/emotional isolation. However, social activities in metaverse did not have indirect effect on social/emotional isolation through multiple group membership to male adolescents. The findings of this study provides evidence that group membership and multiple group membership indirectly influenced female adolescents’ social/ emtional isolation. And by the result it proved the difference in effect of group membership and multiple group membership in indirect paths. Present study explored the outcomes of new social media metaverse. Group membership and multiple group membership found to be the bridge connecting adolescents’ activities in metaverse and social/emtional isolation. The positive effect of multiple group membership is momentous since it supports the more the merrier theory. After pandemic we are facing intensified isolation and loneliness. These findings have implication for future research and practice applying metaverse for social cure and administrations to resolve adolescents’ isolation and loneliness.

Trust Guard Extension for Enhanced Security Features in Light-weight Embedded Environment

Kim, Hae Young 부산대학교 대학원 2024 국내박사

This dissertation presents a comprehensive study on the enhancement of unprivileged domain isolation in reduced instruction set computer (RISC)-V architectures, focusing on the design and implementation of the trust guard extension (TGX) framework. Embedded systems, essential parts of the evolving Internet of Things environment, are increasingly required to perform real-time complex tasks with limited computational resources. Robust security mechanisms are increasingly imperative as the role of these devices expands from controlling simple devices to managing complex, networked systems. However, traditional RISC-V techniques for memory isolation are unable to support the switching between a trusted execution environment without incurring a performance overhead. This dissertation addresses the critical challenge of supporting domain isolation within RISC-V architectures. The primary challenge is to implement effective hardware-based memory protection mechanisms that operate efficiently within the constraints of embedded systems. Traditional software-based protections are reasonable, but they do not provide the necessary support for rapid memory permission changes. Furthermore, existing hardware-based solutions, such as Arm TrustZone, while effective, are not natively supported on RISC-V and have their own limitations. A meticulous and structured approach was employed in implementing the TGX framework, beginning with a thorough analysis of the existing RISC-V architecture to identify key areas where domain isolation could be enhanced without significantly impacting performance. This analysis led to the development of two primary protection methods: Segment Level Memory Protection (SLMP) and Instruction Level Memory Protection (ILMP). SLMP extends the capabilities of Physical Memory Protection (PMP) by providing fine-grained, execution-oriented isolation. This allows for precise control over memory access based on execution segments, significantly reducing the risk of unauthorized access. ILMP complements this by offering dynamic, real-time access controls at the instruction level, adjusting memory access permissions based on the executing instructions to ensure compliance with security policies. The TGX framework adopts a hybrid approach that combines inter-domain, execution-oriented isolation with intra-domain, instruction-level access controls. This approach leverages the strengths of existing technologies, such as MPK, while enhancing them with the unique capabilities of RISC-V. The framework ensures seamless and secure transitions between trust execution environment in user space without requiring software intervention at the privilege level. This dissertation advances the state-of-the-art in domain isolation for RISC-V and provides a scalable and efficient solution for enhancing security in embedded systems. By employing a comprehensive methodology with a detailed evaluation of memory-protection features, their effectiveness, and hardware overhead implications, the dissertation offers significant contributions to the field of embedded system security. The research includes a practical hardware implementation evaluation and software overhead analysis, utilizing benchmarks such as Embench-iot to demonstrate the effectiveness of the proposed approach in real-world IoT environments. These findings and methodologies provide a foundation for future research directions aimed at further optimizing and expanding domain isolation technologies.

Development of Automated Exosome Isolation Method Using EGCG-Modified Magnetic Beads: Standardized Protocols for Diverse Biofluids

Heejong Shin 고려대학교 대학원 2025 국내박사

엑소좀은 세포 간 신호 전달에 핵심적인 역할을 하는 30–150 nm 크기의 세포외 소포로, 비침습적 액체 생검을 위한 바이오마커로서 큰 잠재력을 지니고 있습니다. 그러나 기존의 엑소좀 분리 기술은 낮은 수율, 높은 비용, 시간 소모 등 여러 한계를 가지고 있습니다. 본 연구에서는 혈장, 혈청, 소변, 타액 등 다양한 생체액에 최적화된 EGCG-변형 자성 비드(EGCG@T)를 활용한 새로운 자동화 엑소좀 분리 방법을 제시합니다. EGCG:T-Fe₃O₄ 비율(0.1:1), 결합 시간, 용출 조건, 추출 완충액 조성 등 주요 조건을 생체액 유형별로 체계적으로 최적화하였습니다. 최종 개발된 프로토콜은 Nextractor® NX-Junior 플랫폼에 통합되어, 엑소좀 분리와 단백질 추출을 단일 단계로 자동화할 수 있었습니다. Western blot 및 ELISA 분석 결과, EGCG@T 방법은 기존의 PEG 침전법 대비 엑소좀 표지 단백질(CD9, CD63, CD81, TSG101, ALIX)의 회수율이 유의하게 높았으며, 이는 생체액 종류에 따라 다르게 나타났습니다. 특히, CD63 양성 엑소좀은 소변에서 약 2배, 타액에서는 약 1.3배 더 높은 효율로 분리되었습니다. 이러한 결과는 엑소좀이 생체액별로 상이한 물리화학적 특성을 지님에 따라, 효과적인 엑소좀 분리를 위해 생체액 특이적 최적화가 필수적임을 시사합니다. 본 자동화된 고효율 엑소좀 분리 기술은 향후 비침습적 질병 진단 및 모니터링을 위한 액체 생검 기반 임상 응용에 있어 유용한 플랫폼으로 활용될 수 있습니다. Exosomes are extracellular vesicles of 30-150 nm that play crucial roles in intercellular communication and hold significant potential as biomarkers for non-invasive liquid biopsy. However, current isolation methods face limitations including time-consumption, low yield, and high cost. This study presents a novel automated exosome isolation method using EGCG-modified magnetic beads (EGCG@T) optimized for diverse biofluids including plasma, serum, urine, and saliva. We systematically investigated optimal conditions for EGCG:T-Fe₃O₄ ratio (0.1:1), binding time, elution parameters, and extraction buffer composition for each biofluid type. The developed protocol was successfully integrated into an automated workflow using the Nextractor® NX-Junior platform, combining exosome isolation and protein extraction into a single step. Western blot and ELISA analyses confirmed that the EGCG@T method yielded significantly higher recovery of exosomal markers (CD9, CD63, CD81, TSG101, ALIX) compared to conventional PEG precipitation, with the efficiency varying depending on the biofluid. Notably, CD63-positive exosomes were isolated with approximately two-fold higher efficiency from urine and 1.3-fold higher from saliva using the EGCG@T method. Our findings demonstrate biofluid-specific optimization is essential for effective exosome isolation, as exosome subpopulations exhibit distinct physicochemical properties across different sample types. This automated, rapid, and efficient exosome isolation method provides a valuable platform for future clinical applications in non-invasive disease diagnosis and monitoring through liquid biopsy.

Galvanic-Isolated Gate Driver with High Common-Mode Transient Immunity for SiC/GaN Devices

최상인 성균관대학교 일반대학원 2026 국내석사

With the increasing use of SiC and GaN devices, the demand for reliable gate drivers has grown. A critical requirement for these drivers is galvanic isolation, which ensures safety, prevents ground loops, and provides better high-voltage separation and noise immunity. Compared to traditional junction isolation, galvanic isolation handles higher voltages and performs better in high-speed switching, making it more suitable for SiC/GaN devices, which require effective isolation to ensure stability and efficiency. In high-speed switching, high common-mode transient immunity (CMTI) is essential to minimize noise and maintain stable operation. This paper presents two types of galvanic-isolated gate drivers for SiC and GaN power devices: one using capacitive isolation and the other using transformer-based isolation. The capacitive isolation driver proposes a counter-based modulation technique, replacing the traditional OOK modulation method, to ensure high CMTI. In the transformer-based isolation driver, a bleeder circuit is proposed to enhance CMTI performance, ensuring stable operation in harsh environments. The transformer isolation design provides robust electrical separation between the control and power stages, while the bleeder circuit suppresses common-mode transients, maintaining high noise immunity. The proposed galvanic isolation gate driver has been implemented in a 130nm BCD process. Simulation results show that the driver guarantees a CMTI of over 300V/ns and an isolation rate of at least 400V. SiC 및 GaN 소자의 사용이 증가함에 따라, 이를 안정적으로 구동할 수 있는 게이트 드라이버에 대한 수요가 증가하고 있다. 이러한 게이트 드라이버에서 갈바닉 절연(galvanic isolation)은 필수적인 요소로, 시스템의 안전성을 확보하고, 그라운드 루프를 방지하며, 고전압 분리 및 노이즈 내성을 제공한다. 기존의 접합 절연(junction isolation) 방식에 비해, 갈바닉 절연은 더 높은 전압을 처리할 수 있으며, 고속 스위칭 환경에서도 더 우수한 성능을 제공하므로, SiC 및 GaN 소자와 같은 와이드 밴드갭(WBG) 소자에 보다 적합하다. 특히 고속 스위칭 환경에서는 높은 공통 모드 트랜지언트 내성(CMTI)이 요구되며, 이는 시스템의 노이즈 영향을 최소화하고 안정적인 동작을 유지하는 데 중요하다. 본 논문에서는 SiC 및 GaN 전력 소자용으로 설계된 두 가지 갈바닉 절연 게이트 드라이버 구조를 제안한다. 첫 번째는 커패시터 기반 절연 구조로, 기존의 OOK 변조 방식 대신 카운터 기반 변조 기법을 도입하여 높은 CMTI를 확보하였다. 두 번째는 트랜스포머 기반 절연 구조로, CMTI 성능을 향상시키기 위한 블리더 회로(bleeder circuit)를 추가하여, 고노이즈 환경에서도 안정적인 동작이 가능하도록 하였다. 트랜스포머 절연 방식은 제어부와 전력부 간의 강력한 전기적 분리를 제공하며, 블리더 회로는 공통 모드 트랜지언트를 억제하여 높은 노이즈 내성을 유지한다. 제안된 갈바닉 절연 게이트 드라이버는 130nm BCD 공정으로 구현되었으며, 시뮬레이션 결과 300V/ns 이상의 CMTI와 400V 이상의 절연 성능을 보장함을 확인하였다.

Social Isolation and Health among Korean Older Adults : The moderating effects of socioeconomic and regional factors

박소현 서울대학교 대학원 2022 국내석사

As social isolation has been widely recognized as a serious health risk, there is a burgeoning interest in examining the effects of social isolation in research and clinical practice. Comprehensive efforts have been made to analyze the association between social isolation and health. Yet, how the risk factors of social isolation lead to good or bad health depend on individuals’ personal or situational conditions has not yet been fully explained. In other words, previous studies have yet to adequately explain why some people still thrive and remain healthy alone while others are more vulnerable to isolation. Accordingly, this research aims to identify and address the gaps in the extant literature by scrutinizing how the degree and direction of the influence of social isolation on health risks may differ depending on individuals’ socioeconomic conditions. This research goal can be achieved by investigating the moderating effects of socioeconomic status on the association between social isolation and health. With references to the existing studies focusing on the urban and rural differences when examining older adults’ well-being in Korean society, this research considers the regional factors as critical moderating variables along with the socioeconomic status. Using the 2020 National Survey of Korean Elderly conducted by the Korean Ministry of Health, this study analyzes the association of social isolation and health across levels of income and education and across urban, suburban and rural settings among the older adults in Korea. Multiple regression analysis is conducted to examine the association between social isolation and both self-rated health and mental health. In order to fully incorporate the multifaceted feature of social isolation, this study concerns both the subjective and objective social isolation. Then, interaction terms between social isolation variables and interactive variables, representing different levels of income and education along with different regions, are included to examine how these exogenous variables moderate the impact of social isolation on health. The results indicate that social isolation has deleterious effects on the health of older adults in Korean society. The absence of a close relationship is the most substantial factor in predicting older adults’ self-rated health while the perception of being isolated and left out of society is the most detrimental to older adults’ mental health. In addition, there are systemic differences in the relationship between social isolation and health according to the subject's socioeconomic status and regional factors. The impact of social isolation on self-rated health is significantly worse for those at the greatest disadvantage in terms of income. However, when examining the mental health of older, wealthier adults, the results revealed that this group is positively affected by objective social isolation. Another noteworthy result is that the level of education functions differently than the level of income since the effects of social isolation appears to be the most detrimental to mental health among subjects with the highest level of education. Lastly, regional factors also moderate the impact of social isolation on health in complex ways. Older adults who live in the capital or urban areas are vulnerable to the objective social isolation whereas older adults who live in rural provinces are vulnerable to the subjective social isolation. Such findings confirm that the harmful effects of social isolation can be alleviated or intensified depending on the isolated older adult's unique, personal factors. In other words, all socially isolated people are not the same in terms of their degree of vulnerability. The general assumption that social isolation leads to worse health has led to policy implications wherein it is emphasized that all isolated people require equal assistance to be more sociable in order to be healthier. The findings of this paper, however, suggest that such an approach may be limited since the degree to which people are affected by social isolation actually differs vastly person to person depend on their socioeconomic and regional factors. 사회적 고립이 신체적∙정신적 건강의 주요한 위험요인으로 인식되며, 사회적 고립과 건강과의 관계에 대한 연구가 활발하게 진행되어오고 있다. 다차원적 사회적 고립으로 인해 다양한 신체적∙정신적 질병이 발생하는 경로들과 관련한 논쟁이 주를 이루고 있는 가운데, 고립된 개인의 상황과 조건에 따라 사회적 고립이 건강에 미치는 영향이 과연 다르게 발생하는지와 관련된 문제는 연구자들의 주목을 받지 못하고 있다. 왜 어떤 이들은 사회적으로 고립되었는데도 불구하고 건강하고 행복하게 지내는 반면, 어떤 이들은 고립에 특히 더 취약한지를 둘러싼 이유를 적절하게 설명하지 못하고 있는 것이다. 따라서 본 연구는 개인의 사회경제적 여건에 따라 사회적 고립이 건강위험에 미치는 영향의 정도와 방향이 어떻게 다르게 나타나는지 살펴보는 것을 목적으로 한다. 한국 사회에서 도시노인과 농촌노인의 건강에 차이가 발생한다는 기존 연구 결과를 참고하여 본 연구는 지역 요인을 사회경제적 지위와 더불어 주요한 조절변수로 고려하였다. 사회적 고립의 다차원적 특성을 고려하기 위하여, 사회적 고립을 객관적 사회적 고립과 주관적 사회적 고립으로 구분하여 다중 회귀 분석을 실시하였으며, 사회적 고립 변수와 소득수준, 교육수준, 지역 변수 간 상호작용 항을 포함하여 이러한 외생 변수가 사회적 고립이 건강에 미치는 영향을 어떻게 조절하는지 분석하였다. 2020 노인실태조사 자료를 활용하여 9,920명의 노인을 대상으로 분석하였다. 분석 결과 한국 사회에서 노인의 사회적 고립이 건강에 미치는 부정적 영향이 유의하게 나타났다. 특히 객관적 고립 변수 중 가까운 관계의 부재를 경험할 수록 주관적 건강에 미치는 부정적 효과가, 고립감과 소외감을 느끼는 주관적 고립을 경험할수록 정신 건강에 미치는 부정적 효과가 크게 나타났다. 또한 노인의 사회경제적 및 지역 요인에 따라 사회적 고립과 건강의 관계에서 차이가 있음을 확인하였는데, 소득수준이 낮은 노인들의 경우 고립을 경험하였을 때 주관적 건강 수준이 가장 낮게 예측되었다, 반면 소득수준이 높은 노인의 경우 객관적 고립이 발생하였을 때 정신건강 수준이 오히려 더 높게 예측되어 객관적 고립이 부유한 노인들의 정신건강에는 긍정적인 영향을 미침을 확인하였다. 교육수준의 경우 소득수준과 다른 방식으로 고립과 건강의 관계에 영향을 미쳤는데, 소득수준과는 반대로 교육수준이 높은 노인에게 사회적 고립이 발생하였을 때 정신건강 수준이 가장 낮게 예측되었다. 마지막으로 수도권이나 광역시에 거주하는 노인의 건강은 객관적 고립에 취약한 반면, 농촌에 거주하는 노인의 건강은 주관적 고립에 특히 취약함을 확인 하였다. 이러한 연구 결과는 고립된 노인의 개인적 상황에 따라 사회적 고립이 건강에 미치는 부정적 영향이 완화되거나 또는 강화될 수 있음을 보여줌으로써 사회적으로 고립된 노인인구 집단에 대한 동질성에 의문을 제기하였다. 사회적 고립이 건강에 미치는 영향력의 크기뿐 아니라 영향의 방향이 부의 방향에서 정의 방향으로 바뀔 수 도 있다는 사실은 우리 사회가 고립과 건강을 바라보는 기존의 이해를 확장해야 할 필요성을 드러낸다. ‘사회적 고립이 건강을 악화시킨다’는 일반적인 가정은 고립된 이들의 삶의 질 개선을 위해서 그들의 사회적 관계를 증진할 수 있는 정책적 지원이 요구된다는 단편적인 함의로 이어지고 만다. 하지만 본 연구는 한국 노인의 경우 개인의 소득수준, 교육수준 및 지역환경에 따라 사회적 고립에 의해 영향을 받는 정도가 각기 다르게 나타남을 보여주었으며, 따라서 고립된 노인들을 하나의 동질적인 취약집단으로 취급하기 보다는 그들의 사회경제적 및 지역 특성을 고려한 선별적인 이해방식을 통해 고립된 노인 집단 내부에서 발생하는 불평등에 더욱 주의를 기울여야 한다는 함의를 제시하였다.

The molecular mechanisms behind the rapid and selective dehydration of Viola philippica fruits during seed dispersal

원지현 서울대학교 대학원 2023 국내석사

In Viola philippica, seeds are dispersed explosively by the hygroscopic contraction of fruit valves. Such hygroscopic movement is made possible by the rapid and selective dehydration of the fruit. Here, I investigate the cause of selective fruit dehydration in V. philippica and its underlying molecular mechanisms. By conducting dye tracing experiments, I discovered that xylem flow into the fruit declines just before seed dispersal. When fruit water content was measured, I found a tight temporal correlation between fruit dehydration and decline of xylem flow. Therefore, the decline of xylem flow into the fruit (i.e. hydraulic isolation) is most likely the cause of selective fruit dehydration. To investigate the cause of fruit hydraulic isolation, I examined the tissue of hydraulic isolation, the pedicel, by resin sectioning and immunostaining. I found that pectin accumulates in the xylem lumens of the pedicel during hydraulic isolation. Furthermore, by Lugol staining of the pedicel, I found that starch accumulates specifically in the pedicel during fruit development and degrades rapidly at the onset of fruit hydraulic isolation. In order to screen for genes responsible for fruit hydraulic isolation, I performed RNA-sequencing. Pattern clustering analysis revealed a cluster of genes specifically upregulated in the pedicel during hydraulic isolation, many of which were predicted to be involved in hypoxia and cell wall remodeling processes. Several genes putatively involved in pectin synthesis and modification were upregulated specifically in the pedicel, especially the putative pectin methylesterases VpPME1 and VpPME2. Furthermore, the putative beta-amylases VpBAM1 and VpBAM2 were found to be pedicel-specifically upregulated as well. To validate that VpPME1, VpPME2, VpBAM1 and VpBAM2 are indeed essential for fruit hydraulic isolation, knockout mutants are being generated using the CRISPR/Cas9 system and their phenotypes will be assessed in the future. While hydraulic isolation had been observed in numerous plant species, its molecular mechanism has not been elucidated yet. The results of my study show that the accumulation of pectin inside xylem vessel elements is spatiotemporally correlated with hydraulic isolation. Furthermore, the analysis of RNA-sequencing experiments provides a foundation for the functional studies of candidate genes necessary for the detailed characterization of hydraulic isolation. 호제비꽃은 종자를 폭발적으로 산포시키기 위해 열매를 강하게 수축시키며, 이러한 열매의 수축은 급격하고도 선택적인 열매의 건조에 의해 이루어진다. 본 연구에서는 호제비꽃 열매의 선택적인 건조를 유발하는 원인과 그 분자적 기작을 알아보고자 했다. 색소 추적 실험을 통해 호제비꽃의 종자 산포 과정 중 열매로의 물관 수송이 감소한다는 사실을 알 수 있었다. 또한 열매의 수분 함량을 측정함으로써 열매의 건조와 물관 수송의 감소 사이 높은 상관 관계가 존재함을 발견하였다. 이와 같은 결과들을 종합하였을 때, 열매 안으로의 물관 수송이 감소하는 것이 열매의 급격한 건조를 일으킨다는 것을 유추해볼 수 있었다. 물관 수송 감소의 원인을 조사하고자 물관 수송이 감소하는 조직인 꽃자루(pedicel)를 수지 섹션(resin section)과 면역 염색(immunostaining)으로 분석하였다. 그 결과, 물관 수송이 감소할 때 물관 내부에 펙틴이 다량 축적되는 것을 발견하였다. 또한 루골 염색(Lugol staining)을 통해 열매의 발달 과정 중 꽃자루에 특이적으로 녹말이 축적되며, 이 녹말은 종자가 산포할 때 급격히 분해되는 것을 관찰하였다. 물관 수송의 감소를 야기하는 유전자들을 검출하기 위해 RNA sequencing을 실시하였다. 패턴 군집 분석(pattern clustering analysis)를 통해 물관 수송 감소 중 꽃자루에서 특이적으로 발현량이 증가하는 유전자군을 동정할 수 있었으며, 이 유전자군은 저산소증(hypoxia)와 세포벽 구성 물질의 변화에 주요하게 연관되어있다고 예측되었다. 펙틴의 합성과 대사에 역할을 할 것이라 예측되는 다수의 유전자들이 꽃자루에서 발현하는 것을 발견하였으며, 그 중에서도 펙틴 메틸에스터레이즈(pectin methylesterase)인 VpPME1과 VpPME2의 발현량이 특히나 두드러졌다. 또한 베타아밀레이즈(beta-amylase)로 기능하리라 예측되는 VpBAM1과 VpBAM2의 발현량 또한 꽃자루에서 특이적으로 높았다. VpPME1, VpPME2, VpBAM1, VpBAM2의 발현이 물관 수송 감소에 필수적임을 검증하기 위해 CRISPR/Cas9을 활용한 돌연변이체를 제작하는 중이다. 물 수송 감소 현상은 과거 여러 식물 종에서 관찰된 바가 있지만, 이를 야기하는 분자적 기작은 현재로서는 밝혀진 바가 없다. 본 연구 결과는 물관 내부 펙틴의 축적이 시기적, 위치적으로 물 수송 감소 현상과 연과이 있음을 보인다. 또한, RNA-sequencing의 분석 결과는 추후 물 수송 감소 현상의 분자적 기작을 밝히기 위해 필수적인 후보 유전자들의 기능 연구에 중요한 기반을 제공하리라 생각된다.

Studies on sexual dimorphism in social isolation and synaptic changes

최자은 서울대학교 대학원 2020 국내박사

Social animals prefer socially connected state and consume considerable energy to maintain the social bonds. To study social connections, many researchers have used the concept of social pain. Disconnection of social bond, which is social isolation, is one type of social pain (Eisenberger, 2012). When socially isolated, a strong motivation to seek social interactions occur in humans (Baumeister and Leary, 1995) as well as in rodents (Matthews et al., 2016). Numerous social isolation studies have been performed by modulating the duration of isolation in accordance with the objectives, from as short as one day to as long as several months (Matthews et al., 2016; Zelikowsky et al., 2018). It is observed that sociability itself shows a sex-dependent phenotype (Borland et al., 2019; Brancato et al., 2017), which the sexual dimorphism is also detected in the isolated mice (Oliver et al., 2020). In human studies, it is reported that social isolation affects men and women differently (McLean et al., 2011; Vandervoort, 2000). Even though numerous researches have observed the sexual dimorphism in sociability, the underlying mechanism of “why and how” still remains largely unclear. Moreover, it is not investigated about the circuit-specific and synapse-specific perspective on how sociability is differently modulated by isolation in sex dependent manner. The dopamine system in the brain is known to be related with reward, including rewards linked with sociability (Gunaydin et al., 2014). Extensive studies on the function of ventral tegmental area (VTA), a traditional brain region in the mesolimbic dopamine system, is being researched. Recently, the dorsal raphe nucleus (DRN), which is a distinct brain region containing the dopaminergic neurons, is receiving attention for the independent role of dopamine neurons (Lin et al., 2020; Matthews et al., 2016). However, the role of DRN dopaminergic neuron (DRNTH) on circuit level and the consequences on sex-specific sociability remain largely unknown. I observed that only the male mice showed increased sociability after 24 hours of social isolation. Using optogenetics and chemogenetics combined with immediate early gene (IEG)-based tagging system, I further manipulated the total population and the isolation-activated neuronal ensembles of DRNTH and NAc shell (NAcsh) and modulated isolation-induced sociability. I also found that synaptic strengthening between the isolation-activated neurons in DRNTH and NAcsh has occurred and this strengthening is needed for sociability increase. These findings will provide information on how isolation-induced sociability changes are modulated from synaptic level in sexual dimorphic way. 사회적 동물에서의 사회성은 매우 중요한 부분이며, 따라서 사회적 연결을 유지하기 위해 많은 노력을 한다. 사회적으로 단절이 되면 사회적 고통을 느끼게 되며, “사회적 고립”은 사회적 연결 고리가 끊어지는 종류 중 하나에 속한다. 사회적 고립에 의한 사회성 변화와 불안 수준에 대한 연구는 오랜 기간 동안 다양한 분야에서 연구가 진행되어 왔다. 주로 사회적 고립 상태를 몇 달 이상 유지하는 장기적인 영향에 대한 연구들이 이루어져왔지만, 하루 동안 사회적 고립이 되었을 때의 사회성 변화와 이러한 변화가 어떠한 메커니즘으로 이루어지는지에 대한 연구가 필요하였다. 본 연구는, 사회적 고립 시 성별에 따라 사회성이 다르게 변한다는 것을 발견하였으며, 수컷 생쥐에서만 사회적 고립에 의한 사회성 증가를 관찰하였다. 이러한 행동학적 변화가 나타나는 메커니즘을 밝히기 위해, 배측봉선핵에 존재하는 도파민 신경세포와 측좌핵에 초점을 맞춰 연구를 진행하였다. 광유전학을 활용하여 두 부위 간의 신경회로를 조절하였으며, 억제 시켰을 때 사회적 고립에 의한 사회성 증가가 나타나지 않는다는 것을 확인하였다. 더 나아가 사회적 고립에 의해 활성화를 보이는 신경세포만을 표지 하여 화학유전체학을 통해 신경세포의 활성 상태를 조절하였다. 이를 통해, 사회적 고립에 의한 사회성 증가는 사회적 고립에 의해 활성화된 신경세포를 필요로 한다는 것을 밝혔다. 더 나아가 활성화된 신경세포 사이의 시냅스 변화를 시각화하여, 배측봉선핵의 도파민 신경세포와 측좌핵 신경세포 간의 시냅스 밀도가 증가했다는 것을 발견하였다. 이는 행동학적으로 관찰하고 조절한 실험 결과와 일치한다. 따라서, 성별에 따른 사회적 고립에 의한 사회성 변화의 원인을 시냅스 수준부터 행동학적 수준까지 밝혀, 사회적 고립에 의한 사회성 증가의 메커니즘을 밝혀내었다.

할바흐 배열 자기 스프링을 이용한 공기 스프링 제진기의 수평 방향 성능 향상

민상화 아주대학교 2023 국내석사

제진 시스템은 초정밀 가공을 요구하는 반도체 및 디스플레이 산업에 필수적으로 적용된다. 특히, 반도체 산업에서 나노 공정에서 발생하는 물리적 한계를 극복하기 위해 도입한 3D 적층 공정 과정에서 균열, 분진, 오염과 같은 불량이 발생하기 쉬우므로 이를 검사하기 위한 검사 장비가 필요하다. 이중 비파괴 검사 방식은 실시간 검사가 가능하며 완성품을 파괴하지 않는다는 점에서 비용 및 시간을 절감할 수 있으므로 검사 솔루션 개발을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 대표적인 비파괴 검사 방식인 라인 및 면적 스캔 방식은 검사 모듈이 수평 방향으로 이송하며 대상물에 대해 검사를 수행한다. 그러나 비파괴 검사 방식은 장비에서 전달되는 진동에 매우 취약하다는 문제점이 존재한다. 따라서 장비 경쟁력 및 생산 수율 향상을 위해서는 수평 방향에 대한 고속, 고 정확도의 검사 공정을 뒷받침할 수 있는 제진 시스템이 적용되어야 한다. 기존 산업에서 가장 대중적으로 사용되고 있는 공기 스프링 제진기는 중, 고주파 대역에서 우수한 제진 성능을 갖는다. 그러나 고유주파수 이하 저주파 대역에서는 제진 성능이 떨어지는 한계가 있으며 이는 수직 대비 수평에서 더욱 뚜렷하게 확인된다. 또한, 공기 스프링 제진기의 경우 복잡한 내부 구조 및 고무 부품으로 인해 설계 단계에서 제진 시스템 강성을 추정하는 데 어려움이 존재한다. 이에 따라 제진 시스템의 설계 강성과 실제 강성 간의 오차가 발생하는 문제가 있다. 본 연구에서는 이와 문제들을 해결하기 위해 음 강성을 갖는 할바흐 배열의 자기 스프링을 적용하여 수평 방향 제진 성능 확보하고자 한다. 제진 영역을 결정하는 기존 공기 스프링 제진기의 수평 방향 고유주파수를 낮추고자 음 강성 메커니즘을 적용한다. 이때, 음 강성 구현을 위해 할바흐 자석 배열의 자기 스프링을 사용하였다. 할바흐 자석 배열이란. 자화 방향이 각기 다른 자석을 강제로 결합한 배열을 뜻한다. 할바흐 자석 배용 사용 시, 기존 자석 배열 대비 자력 증폭에 용이하며 자석 설계 변수에 따라 구동 범위에 대해 음 강성 설계가 가능하다. 또한, 자기 스프링에서 고정 자석부 사이 간격인 Magnet gap과 고정 자석부와 이동 자석부 사이 간격인 Air gap을 조절할 수 있게 설계하였다. 이를 통해 공기 스프링 제진기가 가진 주파수 및 동적 변위에 대한 의존적 특성을 보완할 수 있다. 자기 스프링에 대해 표면 전류 모델을 이용하여 구동 범위에 따른 강성 값을 예측하였다. 그 결과, 본 자기 스프링이 Magnet/ Air gap에 따라 최소 –2.76N/mm, 최대 –9.45N/mm 범위의 음 강성을 갖는 것을 확인하였다. 이에 대해 전자기장 해석 툴인 Ansys Maxwell을 사용하여 예측 강성 값에 대해 검증하였다. 기존 공기 스프링으로 구성된 제진 시스템의 동특성 분석을 위해 각기 다른 질량을 가진 상부 플레이트에 대해 충격 실험을 진행하였다. 임팩트 해머와 속도계를 사용하여 입력 힘과 출력 속도에 대해 획득하였으며 이에 대해 주파수 응답 곡선으로 나타내었다. 수평 방향의 경우, 상부 질량이 증가할수록 고유주파수는 감소하는 경향성을 확인했으며 최소 17.09N/mm, 최대 40.40N/mm의 강성을 가진다. 자기 스프링의 음 강성 계수와 측정한 공기 스프링 제진기의 강성 및 감쇠 계수를 기반으로 선형 2차 미분 방정식을 구성하였다. 이에 대해 MATLAB을 이용하여 통합 제진 시스템의 변위 전달률을 확인하였다. 각기 다른 Magnet/ Air gap에 대한 통합 제진 시스템의 고유주파수 변화를 확인하였다. 최종적으로 실측 공기 스프링 제진기의 동특성 계수 값을 기반으로 수정 자기 스프링에 대해 제시한다. 향후 연구로 자기 스프링을 제작하여 제안한 통합 제진 시스템에 대한 동특성 검증에 관한 연구가 필요하다. 이때, 오차의 원인이 될 수 있는 자석 가공 오차, 할바흐 자석 배열 위치 정밀도, 무게 중심 치우침, 부정확한 충격 실험에 대한 고려가 필요하다. 최종적으로 본 통합 제진 시스템에 대해 검사 장비에 적용 가능성을 검토해야 한다. Isolation system is essential to semiconductor and display industries that require ultra-precision processing. In particular, since defects such as cracks, dust, and contamination are likely to occur in the 3D packaging process applied to overcome the physical limitations of nano processes in the semiconductor industry, inspection equipment is needed to find out them. Non-destructive inspection methods can reduce cost and time and be inspected in real-time and do not destroy products. So research for developing inspection solutions is actively being conducted. The line and area scan method, which is a representative in non-destructive inspection method, is transferred in the horizontal direction for inspects the object. However, there is a problem that thenon-destructive inspection method is very vulnerable to vibration transmitted to the equipment. Therefore, in order to improve equipment performance and production yield, isolation system that can support high-speed and high-accuracy inspection processes in the horizontal direction should be applied. The air spring isolator, which is most commonly used in industry, has excellent isolation performance in meddle to high frequency bands. However, there is a limit to the poor isolation performance in the low frequency band below the resonance frequency of isolator. And horizontal performance is worse than vertical one. In addition, Air spring isolator has the complex internal structure and rubber part that makes it difficult to estimate stiffness of isolation system. Accordingly, there is a problem that an error occurs between the design stiffness and the actual stiffness of isolation system. In order to solve these problems, this study aims to improve horizontal isolation performance by applying a magnetic spring of a Halbach array having negative stiffness. Negative stiffness mechanism is applied to reduce the horizontal resonance frequency of air spring isolator that determines isolation region. In this case, a magnetic spring of the Halbach magnet array was used to realize negative stiffness.Halbach Magnet Array is an arrangement in which magnets with differentmagnetization directions are forcibly combined. When using Halbach array, it is easier to amplify the magnetic force compared to normal arrangement, and it is possible to design the negative stiffness for stroke range according to design parameters of magnet. In addition, it is designed to be able to adjust the Magnet gap, which is the distance between the fixed magnet part and the Air gap, which is the distance between the fixed magnet part and the moving magnet part.Through this, the dependent characteristics of air spring isolator for the frequency and dynamic displacement may be supplemented. Stiffness of magnetic spring according to stroke range was predicted using the Surface Current Model(SCM). As a result, it was calculated that this magnetic spring has negative stiffness in the range of at least –2.76N/mm and at most – 9.45N/mm according to the Magnet/ Air gap. For this, the predicted stiffness value was verified using Ansys Maxwell, an electromagnetic field analysis tool. Impact experiments were conducted on upper plates with different mass toanalyze the dynamic characteristics of isolation system composed of only air springs. Input force and output velocity are obtained using an impact hammer and a velocimeter. After then, they are calculated to frequency response curve. In the horizontal direction, as the upper mass increases, the resonance frequency tends to decrease, and it has stiffness in range of at least 17.09N/mm and at most 40.40N/mm. 2nd order differential equation was constructed based on the negative stiffness of magnetic spring and the measured stiffness and damping coefficient of the air spring. Using MATLAB, displacement transmissibility of the combined isolation system are predicted. Resonance frequency of combined isolation system changed for different Magnet/ Air Gap conditions. Finally, modified design parameters of magnetic spring is suggested based on the dynamic characteristic coefficient that calculated using experiment's data. As a future works, it is necessary to make magnetic springs and verify the dynamic characteristics of the proposed combined isolation system. At this time, it needs to consider the manufacturing errors of magnet, precision of position in Halbach magnet arrangement, the center of gravity that leaned one-sided, and inaccurate impact experiment that may cause the error. In conclusion, the applicability of this combined isolation system should review to the inspection equipment.

Rapid and Selective Extracellular Vesicle Isolation Using Advanced Nanomaterial-Based Platforms for Clinical Applications

Lee, Hyo Joo 연세대학교 일반대학원 2026 국내박사

Extracellular vesicles (EVs) are increasingly recognized as important carriers of biomolecular information, offering significant promise for non-invasive diagnostic and disease-monitoring applications. Despite this potential, widely used isolation methods such as ultracentrifugation (UC), precipitation-based approaches (TEI), and size-exclusion chromatography (SEC) remain hindered by long processing times, limited purity, and the need for specialized equipment. To address these limitations, this study sought to develop simple, rapid, and cost-effective EV isolation technologies through the introduction of two complementary platforms: DeSEI and EPIN. The DeSEI system (amine-functionalized Diatomaceous earth-based Syringe platform for EV Isolation) utilizes low-cost, amine-functionalized diatomaceous earth (ADe) integrated within a syringe-based solid-phase extraction setup. By leveraging electrostatic attraction between the positively charged ADe surface and negatively charged EV membranes, DeSEI enables fast, equipment-free EV capture. The optimized 30-minute workflow yielded intact and high-purity EVs that were comparable in morphology and protein marker expression to those isolated using UC, while providing nearly 60-fold greater recovery of EV-derived miRNA. In addition, the platform was expanded into a one-step direct miRNA extraction method and adapted into a cartridge-based configuration (I-PULL), demonstrating strong scalability and suitability for future point-of-care applications. Building upon this efficient isolation foundation, the EPIN (Engineered Peptide-Imprinted Nanocomposite) technology was developed to achieve cell-type-specific EV separation. EPIN utilizes peptide-imprinted magnetic nanoparticles designed to bind selectively to EV surface proteins such as CD63, CD9, and CD81. Quantitative performance analysis demonstrated that EPIN achieved approximately a 12-fold higher miRNA recovery efficiency compared with antibody-based isolation methods, underscoring its substantial advantage in EV enrichment. Among them, EPIN-GLAST, designed with a peptide derived from the excitatory amino acid transporter 1 (EAAT1/GLAST), enabled precise isolation of astrocyte-derived EVs (asEVs) from blood samples. Applied to 147 clinical samples from patients with neuromyelitis optica spectrum disorder (NMOSD), EPIN-GLAST successfully enriched asEVs containing disease-relevant proteins and miRNAs, demonstrating its potential for monitoring astrocytopathy and disease activity. This represents a significant step beyond general EV detection, providing a framework for cell-specific biomarker discovery in neurological disorders. In summary, the combined development of DeSEI and EPIN technologies establishes an integrated, next-generation EV isolation framework that unites speed, simplicity, and molecular specificity. These platforms collectively overcome the major limitations of traditional approaches, offering scalable solutions for both laboratory and clinical applications. This study provides a solid foundation for advancing EV-based diagnostics and accelerating the clinical translation of extracellular vesicle research. 세포외소포(Extracellular Vesicles, EVs)는 다양한 생체 분자를 포함하고 있어 비침습적 진단 및 질병 모니터링의 새로운 도구로 주목받고 있다. 그러나 초원심분리(UC), 침전법(TEI), 크기배제크로마토그래피(SEC) 등 기존의 EV 분리 기술은 처리 시간이 길고 순도가 낮으며, 고가의 특수 장비에 의존한다는 한계를 지닌다. 본 연구는 이러한 제약을 극복하기 위해 신속하고 간단하며 비용 효율적인 EV 분리 기술을 개발하는 것을 목표로 하였으며, 이를 위해 상호 보완적인 두 가지 플랫폼인 DeSEI 와 EPIN 을 제시하였다. DeSEI(amine-functionalized Diatomaceous earth-based Syringe platform for EV Isolation) 기술은 아민 기능화 규조토(Diatomaceous Earth, ADe)를 이용한 주사기 기반 고상추출(solid-phase extraction) 방식으로, 장비 없이도 빠르고 효율적인 EV 포획을 가능하게 한다. ADe 의 양전하 표면과 EV 의 음전하 막 사이의 정전기적 상호작용을 이용함으로써 약 30분 내에 고순도의 EV 를 회수할 수 있었다. DeSEI 로 얻은 EV 는 형태, 크기, 단백질 마커 발현이 초원심분리로 분리한 EV 와 유사하였으며, miRNA 회수율은 약 60 배 향상되었다. 또한, 직접 miRNA 를 추출할 수 있는 단일 단계(one-step) 프로토콜과 카트리지형 장치(I-PULL)를 개발하여 기술의 확장성과 현장진단(point-of-care) 적용 가능성을 입증하였다. 이러한 효율적 분리 기술을 기반으로, EPIN(Engineered Peptide Imprinted Nanocomposite)은 세포 유형 특이적 EV 분리(cell-type specific EV isolation)를 목표로 개발되었다. 펩타이드 임프린팅된 자성 나노입자를 이용하여, EPIN 은 EV 표면 단백질(CD63, CD9, CD81 등)에 선택적으로 결합할 수 있었다. 정량적 성능 분석 결과, EPN 은 항체 기반 분리 방법에 비해 약 12 배 더 높은 miRNA 회수 효율을 달성하여 EV 농축에서 상당한 이점을 입증했습니다. 그 중 EPIN-GLAST 는 흥분성 아미노산 수송체 EAAT1(GLAST) 유래 펩타이드를 기반으로 설계되어, 혈액 내 성상세포 유래 EV(asEVs)를 높은 특이성으로 분리할 수 있었다. 총 147 개의 시신경척수염 스펙트럼 장애(NMOSD) 환자 혈액 시료를 분석한 결과, EPIN-GLAST 는 질병 관련 단백질 및 miRNA 를 함유한 asEVs 를 성공적으로 정제하였으며, 이는 NMOSD 의 주요 병태기전인 성상세포병증(astrocytopathy)과 질병 활성도를 모니터링할 수 있는 가능성을 보여주었다. 이러한 접근법은 단순한 EV 검출을 넘어, 세포 특이적 바이오마커 발굴 및 신경질환 진단 연구의 새로운 방향을 제시한다. 결론적으로, 본 연구에서 개발한 DeSEI 와 EPIN 기술은 기존 EV 분리 기술의 한계를 극복하고, 속도, 단순성, 분자적 특이성을 통합한 차세대 EV 분리 플랫폼을 확립하였다. 두 플랫폼은 연구실 및 임상 환경 모두에 적용 가능한 높은 효율성과 확장성을 지니며, 세포외소포 기반의 바이오마커 발굴과 임상 진단 연구의 발전에 기여할 수 있는 견고한 기반을 마련하였다.