복합레진 수복물 수리 시 접착제 적용방법이 전단결합강도에 미치는 영향

오희경 Graduate School Dankook University. 2020 국내석사

이 실험의 목적은 오래된 복합레진과 새로운 복합레진 사이의 전단결합강도 측정 시 새로운 레진을 적용하기 이전 universal adhesive의 적용 방법(접착제를 여러 번 도포하는 것과 중합 여부)이 결합강도에 어떤 영향을 미치는지 평가하는 것이다. 78개의 실린더 형태의 복합레진 시편(Filtek Z350 XT)을 준비하여 일주일 동안 증류수에 보관 후 thermocycling(5,000 cycles, 5- 55℃)을 시행하여 오래된 레진 기질로 사용하였다. 400-grit의 실리콘 카바이드 샌드 페이퍼를 이용하여 표면을 거칠게 만든 후 37% 인산을 이용하여 산 부식을 시행하고, 표본을 적용하는 접착제에 따라 동등하게 두 그룹으로 분류하였다. (Single Bond Universal and Prime & Bond Universal) 각 그룹은 접착제의 적용방법에 따라 세 개의 하위 그룹으로 나누었다. (n=13) ⑴ 1회 적용 후 중합 ⑵ 1회 적용 후 미중합 ⑶ 3회 적용 및 중합. 같은 회사의 복합레진을 이용하여 수리 과정을 시행하였다. 증류수에 24시간 보관한 이후 각 표본에 대하여 전단결합강도 시험을 시행하였고, 자료를 통계적으로 분석하였다. (Two-way ANOVA, One-way ANOVA, independent t-test, P<0.05) 실체 현미경을 이용하여 파절 유형을 분류하고, 주사 전자 현미경을 이용하여 접착 계면의 결합 양상을 관찰하였다. 이원분산분석에서 접착제의 종류가 유의한 요소로 나타났다. Single Bond Universal을 사용했을 때의 결합강도는 Prime&Bond universal을 사용했을 때의 결합강도보다 더 높으며 가장 높은 평균 전단결합강도는 Single Bond Universal을 한 번 바르고 중합했을 때에 나타났다. 여러 번의 접착제 도포는 접착층의 두께를 유의하게 증가시켰지만 전단결합강도에는 유의한 영향을 미치지 않았다. 파절 유형은 주로 오래된 레진 기질 내의 cohesive failure로 나타났다. 견고한 결합강도를 얻기 위해 적절한 접착제를 선택하여 적용하는 것이 중요하다. Z350 XT nanocomposite 수복물을 수리하는 데에 있어 Single Bond Universal을 사용하는 것이 Prime&Bond Universal보다 더 높은 전단결합강도를 보이며 접착제의 추가 도포는 단지 접착층의 두께만을 증가시키고 전단결합강도에는 유의한 영향을 미치지 않았다. The purpose of this in vitro study was to evaluate the effect of application method of universal adhesives on the shear bond strength between aged and repaired composites applied with different thickness that were cured or left uncured when fresh composite was placed. A total of 78 cylinder shaped composite specimens (Filtek Z350 XT) were prepared, stored in distilled water for a week followed by thermocycling (5,000 cycles, 5℃ to 55℃), and served as substrates. They were mechanically roughened using 400-grit silicon carbide sandpapers and etched with phosphoric acid. After surface treatment, samples were equally divided into two groups: group A, Single Bond Universal (SU, 3M ESPE), and group B, Prime & Bond Universal (PB, Dentsply). Each group was subdivided into three subgroups (n=13) according to the application methods. ⑴ 1 coat + curing ⑵ 1 coat + uncuring ⑶ 3 coats + curing. They were repaired using the same composite resin. After storage for 24h in distilled water, specimens were subjected to a shear bond strength (SBS) test and the data (MPa) were statistically analyzed by two-way ANOVA to demonstrate the effects of adhesive and application method as well as their interaction. Specimens were examined with a stereomicroscope to analyze fracture mode and scanning electron-microscopy to observe the interface. Bonding agent material was significant factor. Bond strengths achieved with SU were higher than with PB. The highest bond strength was obtained by 1-coat application of SU with curing. Multi-layer application resulted in an increase in adhesive layer thicknesses, but there is no significant difference in SBS values. Failure mode was predominantly cohesive in old composites. Application of an adequate bonding system plays a important role in achieving reliable repair bond strengths. Groups with SU showed higher SBS than groups with PB and the application of additional layers increased the adhesive layer thickness but do not significantly affect SBS.

Structural Performance of Concrete-Filled Thin-Walled Tube Columns, Column Splices, and Beam-to-Column Connections

임종진 Graduate School Dankook University 2018 국내박사

A concrete filled tube (CFT) column, with proper design, has superior structural performance due to the interaction between the steel tube and concrete. The concrete infill delays the local buckling of the steel tube effectively, and thus the steel tube can confine the inner concrete. Additionally, steel tube serves as a form for concrete pouring and offers the high flexural stiffness of column after concrete hardening. In general, such CFT columns are commonly constructed with the process of pre-fabrication in a shop, shipping, erection, and concrete pouring. Conventionally, the square and circular CFT column are mainly used with a compact section using thick steel plate. However, as composite systems are becoming more popular in civil constructions in recent years, concrete filled tubes using thin steel plates have been developed widely to increase the structural efficiency and cost-effective. The structural performance of thin-walled tube can be increased with a process of bending and welding of steel plate in a shop. Such composite members can be assembled to lateral systems (i.e. beam and slab) for moment connections in low to moderate height constructions in seismic regions. In this study, the octagonal concrete-filled tube (OCFT) columns were proposed and the structural performance of stub columns, column splices, and beam-to-column connections using OCFTs was investigated experimentally. Further, the three-dimensional finite element method (FEM) models were developed for the OCFT stub columns, beam splices, and column splices. The resistance of the OCFT column under axial compression was investigated through short column tests and FEM analyses. Buckling modes of steel tubes differed with the sectional shape, wall thickness, and ribs. Also, the load-carrying capacity and ductility was maintained even after the tube buckling was observed. To estimate compressive strength of OCFT column considering such post-yield behavior, the residual strength of the buckled steel tubes and enhanced compressive strength of the confined concrete were used. The predicted column strengths by the proposed method agreed well with the test strengths. The relatively thin-walled tubes in OCFTs require extreme care in transferring beam moment to the column. Furthermore, the closed section of tube wall disturbs the continuity at a beam-to-column connection. In this study, exterior and interior moment connections including OCFT columns, U-section beams, concrete slabs, and inclined end-plate beam splices were tested under cyclic loading to investigate their seismic performance. To reduce the stress concentration at the column face (i.e. weld joint between the beam and column), the hybrid moment connections using through reinforcement bars and stopper angles were developed. Test results showed that the hybrid moment connections transferred the beam forces to the column effectively. However, the weld joint fracture between beam web and steel tube occurred with the out-of-plane deformation, and thus the force transfer distribution of beam web was decreased. In addition, the concrete crushing and the distribution of compressive strength in concrete was limited to the column width. In general, the entire section of the column is under compression, and the splice of the steel tube is placed at a location where the column moment is less significant. However, in moderate and high seismic zones, the column moment acting in the splice due to earthquake load becomes critical. Traditionally, the welding of steel tubes for column splices was preferred; however, in the case of the thin-walled tube, the heat deformation can occur, and the welding process is complex due to the bent tube section. Thus, the bolted butt splices of OCFT columns were proposed and the monotonic loading tests were performed. The experimental and analytical results showed that the bolted butt splice of using the lap plate successfully carry 50% to 100% of the plastic moment strength of the OCFT columns. Since the OCFT columns are assembled as a column tree in a shop, beam splice should be installed at a construction site during the erection process. In order to make it easy to connect the beams on a construction site, a new beam splice method using high-strength tension bolts and inclined end-plates have been developed in this study. From the experimental and analytical results, the proposed beam splice method transferred the beam moment effectively. However, the weld joint fracture at the beam-column joint near weld access holes occurred and then brittle failure followed. In FEM analyses, in the case of the reduced beam section without weld access holes and backing bars, the stress concentration at the column face was reduced and significant plastic deformation occurred at plastic hinge region.

Role of sonoelastography for assessing sarcopenia in patients undergoing hip surgery

김기철 Dankook University Graduate School 2018 국내박사

연구배경: 탄성 초음파는 방사선의 노출 없이 근육량을 측정할 수 있으며, 근육 수축의 동적평가를 제공한다. 연구의 목적은 탄성초음파를 사용하여 대퇴직근의 양 뿐만 아니라 질적인 부분을 측정할 수 있는 효용성에 대해 분석하고자 하였으며 근감소증을 편리하게 진단하는데 도움이 될 것으로 보인다. 방법: 51명의 환자들이 전향적으로 골반 컴퓨터 단층 촬영을 시행하였으며 낮은 인지 기능으로 근력을 측정할 수 없던 11명의 환자를 제외한 40명의 환자들이 포함되었다. 컴퓨터 단층 촬영 및 탄력 초음파를 통해 대퇴직근의 단면을 측정하여 두 면적의 상관관계를 분석하였다. 수부 악력, 슬관절 신전근력, 골다공증 유무, 중환자실 입실 유무, 입원기간, 근감소증 유무 및 탄성 초음파를 후향적으로 분석하였다. 결과: 컴퓨터 단층 촬영과 탄성 초음파를 비교하였을 때 두 기기의 밀접한 상관관계가 관찰되었다.(r = 0.974, P < 0.001) 수부 악력 및 슬관절 신전 근력은 탄성 초음파의 등급이 높을수록 유의하게 감소하는 양상을 보였다.(P = 0.037, < 0.001, respectively) 골다공증 역시 탄성 초음파의 등급이 높을수록 유병률이 높은 것으로 나타났다. 탄성 초음파 영상이 근감소증을 예측하는 민감도, 특이도 및 정확도는 각각 77.3%, 100% 및 87.5%로 측정되었다. 결론: 탄성 초음파는 근육양 뿐만 아니라 질적인 부분을 나타내어 근감소증의 대체 진단 도구가 될 수 있다. 또한 간단하고 빠르게 해석할 수 있으며 접근성 및 비 방사선 시술이란 장점이 있다. Background: Sonoelastography (SE) is a radiation-free procedure to measure the muscle volume. It also affords a dynamic evaluation of muscle contraction. The purpose of this study was to analyze the usefulness of sonoelastography (SE) technique as an instrument for assessing the rectus femoris muscle not only quantitatively but also qualitatively. Consequently, it would be helpful for diagnosing sarcopenia conveniently. Methods: Fifty-one consecutive patients who underwent pelvis CT exam were enrolled prospectively and 40 patients were included for this study after excluding 11 patients who could not be measured for muscle strength due to poor recognition. Correlation between the cross sectional area of rectus femoris muscle measured by CT and the SE were analyzed. Relationship between the hand grip strength, knee extensor power, presence of osteoporosis, history of intensive care unit stay, length of hospital day, and presence of sarcopenia and the SE were also analyzed respectively. Results: When comparing SE to CT findings, there was a strong correlation between the two modalities significantly (r = 0.974, P < 0.001). Hand grip strength, knee extensor power decreased significantly with the SE grade increased (P < 0.001, < 0.001, respectively). Prevalence of osteoporosis increased significantly with the increase of SE grade (P = 0.009). Chance to intensive care unit stay and prevalence of sarcopenia increased significantly with the increase of SE grade (P = 0.037, < 0.001, respectively). The sensitivity, specificity, and accuracy of SE images for predicting sarcopenia was 77.3%, 100%, and 87.5%, respectively. Conclusion: Sonoelastography may be a valuable alternative tool for diagnosing sarcopenia that represents not only muscle quantity, but also muscle quality with advantages of simple, rapid, easily interpreted, accessible, and radiation-free procedure.

R&D, Advertising and the Performance of Korean Listed Companies : Based on the Classification of Firm Size

서건 Dankook University Graduate School 2018 국내박사

경제의 세계화와 더불어, 한국기업들은 전 세계적으로 심한 경쟁을 피할 수 없는 상황이다. 광고선전비와 연구개발비 등에 대한 지출은 기업들로 하여금 유리한 경쟁의 혜택을 얻을 수 있고, 지속가능한 발전을 하는데 도움을 줄 수 있다. 연구개발투자는 기술혁신을 증진시킬 수 있으며, 광고는기업의 이미지와 평판수립에 영향을 줄 수 있다. 2011년 한국정부는 회계 투명성과 회계정보의 신뢰성을 높이기 위해 K-IFRS를 도입하였다. 그러나, 선진국과 비교해볼 때, 비합리적인 연구개발 및 광고투자행태가 여전히한국 시장 내에 존재한다. 이러한 시기에 한국내에서 연구개발 및 광고선전비가 기업성과에 어떠한 영향을 미치는지를 살펴보는 것이 필요하다고 생각되어 연구를 실시하게 되었다. 본 연구의 목적은 첫째, 연구개발비와 광고선전비간의 관련성을 검토하는 것이다. 둘째, 연구개발비 및 광고선전비가 기업의 경영성과에 어떻게 영향을 미치며, 어느범위까지 영향을 미치는지 살펴보고자 한다. 셋째, 기업 규모가 기업의 경영성과에 관한 연구개발비 및 광고선전비에 영향을 미칠 수 있는지 여부를 검토한다. 넷째, 대기업과 중소기업으로 구분하여 연구개발 및 광고의 적절한 조합을 정하고자 한다. 2012년부터 2016년까지 한국증권거래소에 상장되어있는 506기업자료를 이용하여, 8개의 가설을 검토하기 위해 회귀분석을 실시하였다. 종속변수로는 매출수익을 사용하였고, 독립변수로는 연구개발 집약도(R&D intensity)와 광고 집약도(advertising intensity)를 사용하였다. 실증분석을 통하여 다음과 같은 결과가 도출되었다. 첫째, 연구개발비와 광고선전비는 중소기업과는 양의 관련성이 있고 대기업과는 음의 관련성이 있다. 이는 중소기업과는 보완적 관계이고, 대기업에서는 대체적 관계가는 의미이다. 둘째, 연구개발비는 기업규모에 관계없이 기업성과에 부정적인 영향을 미쳤다. 이는 연구개발 활동이 일반적으로 1년 이상 지속되는 장기간 활동이기 때문이다. 그리고 광고선전비는 대기업의 경영성과에 있어서는 긍정적 영향을 미쳤으나, 중소기업의 경영성과에 대해서는 부정적인 영향을 미쳤다. 셋째, 연구개발비와 광고선전비간의 상호작용효과는 대기업, 중견기업의 경영성과에 긍정적으로 영향을 미쳤다. 마지막으로, 연구개발비 및 기업성과 간에는 U자 모양의 관계가 있음을 도출하고, 광고선전비 및 기업성과간에는 역 U자 모양의 관계가 있음을 나타났다. 더 나아가 대기업의 경우, 광고선전비의 적정투자는 평균적으로 14.896%로 도출되었다. 선행연구들을 종합해보면, 연구개발비와 광고선전비가 기업의 경영성과에 미치는 영향을 규명하려는 노력은 부족한 것으로 판단된다. 본 연구는 기업의 투자 행위을 제시하고 자본시장에서는 심도 있는 의미를 하는데 시사점이 있다고 활 수 있다. With the globalization of economy, Korean companies are facing fierce competition around the world. Advertising and research and development (R&D) are helpful for enterprises to gain competitive advantage and maintain sustainable development. R&D investment can promote technology innovation, and advertising can establish corporate image and reputation. In 2011, the Korean International Financial Reporting Standards (K-IFRS) was adopted by the Korean government to enhance the transparency and reliability of accounting information. However, compared to the developed countries, the irrational R&D and advertising investment behaviors still exist in the Korean market. In this context, it is very necessary to consider the relationship between R&D and advertising expenditures and firm performance across firm size. The purpose of this study is to (1) examine the link between R&D and advertising; (2) explore how and to what extent R&D and advertising expenditures affect firm performance; (3) investigate whether firm size affects the impact of R&D and adverting expenditures on firm performance; and (4) determine the optimal combination of R&D and advertising for large, medium and small companies, respectively. Using the data from 506 companies listed on the Korean Exchange Stock (2,530 firm-year observations) over the period 2012-2016, we use ordinary least squares (OLS) method to test the eight hypotheses. Return on sales (ROS) is used as the dependent variable. Independent variables are R&D intensity and advertising intensity. Through empirical analysis, this study presents the following important results. Firstly, R&D and advertising are complements for medium and small companies, while they are substitutes for large companies. Secondly, R&D expenditure has a negative impact on firm performance, regardless of firm size. This is because R&D activities are generally long-term activities lasting for over one year and need a long period of time to bring profits to the company from new product development to the commercialization of a product in a mature market. However, advertising has a positive impact on the performance of large companies but a negative impact on the performance of small companies. Thirdly, the interaction effect between R&D and advertising positively affects the performance of large and medium companies. Finally, we find a U-shaped relationship between R&D expenditure and firm performance, and an inverted U-shaped relationship between advertising expenditure and firm performance. Furthermore, for large companies, the conceptual optimal investment in advertising is 14.896% of the company’s annual sales revenue. In summary, this study puts the spotlight on a sector that has not been examined by most researches, and provides deeper insights into the Korean stock market to guide the company’s investment behaviors.

Effect of MoS2 Catalyst and H-donor on Catalytic Heavy-oil Upgrading

박한별 Dankook University Graduate School 2018 국내석사

This study includes the effect of tetralin and MoS2 catalyst on catalytic heavy-oil upgrading. First, the effects of tetralin as an H-donor on the reactivity of asphaltenes in a petroleum pitch were investigated under thermal cracking or catalytic hydrocracking conditions at 693K and 10.0 MPa N2 or H2. Reaction temperatures, pressures, and tetralin contents were varied to examine the reactivity of asphaltenes. Thermal cracking of the petroleum pitch led to a considerable amount of coke formation, close to 53.7wt%, but the addition of tetralin reduced the coke formation down to 23.6wt%. The coke formation was considerably reduced to 10.3wt% in the catalytic hydrocracking condition, and was not formed in the presence of tetralin. Kinetic studies on the catalytic hydrocracking of petroleum pitch in the absence or presence of tetralin demonstrated that the addition of tetralin, showing an increase in the hydrogen transfer capacity, contribute to the marked performance of hydrocracking of the petroleum pitch in the presence of dispersed MoS2 catalyst. Secondly, the alumina supported MoS2 catalysts for heavy-oil recovery were investigated. In order to design a suitable MoS2 catalyst for hydrocracking (HCK) of vacuum residue (VR), various factors of NiMo/γ-Al2O3 catalysts influencing the activity in VR HCK were investigated including Ni promotion, P addition, loading amount of Mo, and porosity of γ-Al2O3 support. Activity tests were conducted in a autoclave batch reactor at 693K and 10~12 MPa H2 for the VR HCK in the presence of 0.26wt% catalyst (0.12 g) and 33.0wt% tetralin (15 g). When Mo loadings on γ-Al2O3 increased from 4wt% to 16wt%, the asphaltene conversion increased from 59.8% to 65.8%, but the improvement width was gradually reduced. The Ni-promotion effect on Mo/γ-Al2O3 showed a synergistic effect in hydrodesulfurization (HDS), but did not significantly affect the asphaltene conversion. The P addition increased the reducibility of MoO3 and had negative effects on asphaltene conversion. The increase in porosity of γ-Al2O3 significantly improved the asphaltene conversion from 62.9% to 68.5% with the enhanced catalytic performance. Further, these MoS2 catalysts were also applied to the HDS of light cycle oil (LCO) in a continuous fixed-bed reactor and achieved the highest HDS conversion of 75.6% when using citric acid-modified NiMoS2 catalyst. On the other hand, unlike VR HCK, the activity enhancement by porosity of catalysts was insignificant. 본 연구는 중질유의 고도화에 대한 수소공여체의 역할 및 효과 입증과 MoS2촉매 설계인자 규명을 연구 대상으로 하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 대표적인 수소공여체로 알려진 테트랄린이 아스팔텐의 반응성에 미치는 영향에 대하여 알아보기 위해 693K의 반응온도와 10.0 MPa 의 반응압력하에서 열분해반응과 수소첨가분해반응평가를 진행하여 테트랄린의 아스팔텐 반응성 증진 효과를 확인하였다. 특히, 수소첨가분해반응에서 테트랄린과 아스팔텐의 반응성 사이의 작용 메커니즘을 이해하고 상관관계를 규명하기 위하여 반응온도, 반응압력, 테트랄린의 함량을 공정 변수로 설정하여 영향을 살펴보았다. 반응물과 생성물은 GC-SIMDIS, GC-FID, TGA, EA-CHNS, 용매추출법 등의 분석방법을 활용하여 정성분석과 정량분석을 진행하였다. 아스팔텐의 열분해반응에서는 무려 53.7%의 코크가 생성되었으나, 테트랄린을 첨가한 결과 코크생성량이 23.6%로 감소되었다. 아스팔텐의 수소첨가분해반응에서의 코크생성량은 10.3%로 상당히 낮게나타났으며, 테트랄린을 첨가한 경우 코크가 생성되지 않는 것으로 나타났다. 표준조건 (693K, 10.0 MPa, 4시간반응)에서 테트랄린 존재 유무에 따른 아스팔텐의 수소첨가분해반응에 대한 반응속도론적 분석을 통하여 테트랄린이 아스팔텐의 코크 전환 반응속도를 저감하고 경질화 반응경로를 활성화하는 역할을 하는 것을 확인하였다. 두 번째, 중질유의 수소첨가분해반응에 적합한 MoS2계열담지촉매의 설계 인자 규명에 관한 연구를 수행하였다. MoS2계열담지촉매의 촉매 활성에 영향을 주는 것으로 알려진 대표적인 설계 인자를 선정하였으며, 증진제(Ni)효과, 첨가제(P)효과, 몰리브데늄의 담지량에 따른 영향, 알루미나 지지체의 다공성에 따른 영향을 살펴보았다. 제조한 촉매는 BET, EXAFS, TPR, XRD, TEM등의 분석기법을 활용하여 특성을 확인하였으며, 활성평가는 693K, 10~12 MPa조건에서 0.26wt%의 촉매와 33.0wt%의 테트랄린 용매 존재 하에 감압잔사유를 반응물로 하여 회분식 반응기 내에서 진행되었다. 반응생성물에 대해서는 용매추출법, GC-FID, GC-SCD, ED-XRF등의 분석기법을 활용하여 정성, 정량분석을 수행하였다. 몰리브데늄의 담지량을 4wt%, 8wt%, 16wt%단위로 증가시켰을 때, 아스팔텐의 전환율은 59.8%, 62.7%, 65.8%로 상승하였지만 상승폭은 점차 감소하였다. MoS2촉매에 니켈첨가는 수첨탈황반응에는 상당한 시너지효과를 보였지만 아스팔텐의 반응성에는 크게 영향을 주지 않았다. 인(P)의 첨가는 삼산화몰리브데늄(MoO3)의 부분환원력을 증가시켜서 Type-II상의 형성이 유도됨을 확인하였지만, 아스팔텐의 전환에는 역효과를 나타냈다. 반면, 세공이 2배가량 더 발달한 담체를 적용한 결과 아스팔텐전환율이 62.9%에서 68.5%로 높게 상승하였으며, 중질유의 수소화반응과 아스팔텐의 반응성향상에 가장 큰 효과를 나타냈다. 중질유의 수첨분해반응에 있어서는 촉매의 활성상보다 담체의 세공이 중요한 설계인자임을 확인하였다. 셋째, 다양한 조건에서 합성한 MoS2촉매들을 연속식반응기내에서 접촉분해유분(LCO)의 수소첨가탈황 반응에도 적용하였다. 촉매준비과정에서 시트르산을 적용한 NiMoS2 촉매가 접촉분해유분에 대하여 75.6%로 가장 높은 탈황전환율을 보였다. 이는 시트르산 첨가에 의한 Ni-Mo-S 활성상 형성과 상관된 결과로 해석되었다. 이와 같은 결과를 통하여 상대적으로 경질한 LCO와 같은 유분에 대해서는 담체의 표면특성보다 촉매의 활성상 형성여부가 반응성을 결정하는 주요 인자임을 확인하였다.

Multi-Dimensional Quantum-Chemical Analysis of Charge Transfer in Molecular Complexes

주보라 Graduate School Dankook University 2018 국내박사

In the first part of this study, a general quantum chemical method to accurately calculate the degree of charge transfer (CT) has been developed. This model-independent approach consistently describes the intra- and intermolecular charge transfer. The new method is tested on a host of ground-state charge transfer complexes built with two n-type dopants and eight acceptor molecules and an organometallic complex undergoing an excited state transition. Unlike conventional atomic charge calculations, when the electrons or orbitals that are directly related to CT are selected as the active space, it is found that the amount of CT becomes independent of the methods and basis set size. Our method also correctly predicts the metal-to-ligand CT (MLCT) transition for Ir(ppy)3, which no previous charge analyses have accomplished. In the second part, intermolecular charge transfer was studied with 28 complexes containing p-type and n-type dopants by using B3LYP and scOT-RSH functionals. In particular, the relationship between the degree of CT and the transfer level offset and electronic coupling has been investigated. It has been found that when the sign of the transfer level difference (the donor HOMO–acceptor LUMO offset) is positive [or negative], the full [or 0] amount of CT occurs in the weak electronic coupling regime. In the strong electronic coupling, the CT linearly increases with increasing HOMO(D)−LUMO(A) offset. This linear relationship only appears when the transfer levels are calculated by taking into account the structural changes during the CT process. The reorganization energy λ has been calculated to find the relation between the CT and geometric changes during CT complex formation. An exponential relationship has been found between the CT and λ, when λ was normalized. This exponential behavior is universal regardless of the types and structures of the molecules; that is, the amount of CT could be expressed as a function of λ only, and vice versa. Electronic coupling can be written as a quadratic function of the amount of CT, which holds whether the electronic coupling is large or small over the entire range of CT. Importantly, the electronic coupling can be represented continuously as a function of the amount of CT without having to divide the electronic coupling into weak and strong. The findings of this study are expected to be helpful in designing new dopant and host molecules. 본 연구에서는 첫째로, 분자간/분자내 전하이전을 모델에 상관없이 일관되게 기술하는 방법을 개발하였다. 전하이전의 양 CT는 DFT 계산을 통해 쉽게 구할 수 있으나, 그 정의가 여러 부분전하 계산방법들에 따라 모두 달라서 같은 시스템에 대해서도 서로 다른 값을 주는 문제가 있다. 두 n-형 도펀트와 8개의 전자받개분자로부터 만들어진 복합체와 이리듐 원자를 포함한 유기금속착화합물의 바닥상태 또는 여기 상태의 CT의 양을 Mulliken, NPA (natural population analysis), MDC (multipole derived charge), Bader, Hirshfeld, 그리고 VDD (Voronoi deformation density) 방법으로 계산하였다. 이미 여러 연구에서 알려진 결과와 마찬가지로 여러 부분전하 계산법들은 같은 화합물에 대해서도 CT의 양을 서로 다르게 계산했으며, 특히 파동함수기반의 방법들에서는 심각한 기저함수세트의존성을 확인할 수 있었다. 하지만 흥미롭게도, 일반적인 부분전하 계산법들과 달리, CT와 직접 관련된 전자 또는 오비탈만을 active-space로 설정하여 고려하였을 때 전하계산방법의 종류와 기저함수세트의 크기에 무관하게 일관된 값을 주는 것을 확인하였다. 특히 가장 기저함수 크기에 대한 의존성이 심했던 Mulliken방법도 active-space 방법이 적용되었을 때 더 이상 기저함수세트 의존성을 보이지 않았다. Ir(ppy)3에서는 바닥상태에서 여기 상태로 일어나는 metal-to-ligand CT (MLCT)를 계산하였는데, 이 경우 전이과정 중 인접한 에너지 준위를 변화시키는 경향이 있어 전이에 참여한 전자–홀 쌍을 구분해 낼 필요가 있다. 이 경우 active-space는 CT의 정도가 수렴될 때까지 점차 낮은 에너지 준위까지 active-space를 넓힘으로써 결정될 수 있었다. Mulliken 방법에서는 이 MLCT의 양을 계산하지 못하였지만, 반면에 최적화된 active-space내에서는 CT의 양을 계산할 수 있었으며, 마찬가지로 기저함수 크기에 거의 무관하였다. 또한 오비탈이나 전자 스핀에 대한 정보가 없는 전자밀도기반의 방법들은 원자전하와 active-space전하와의 관계식을 이용해 변환될 수 있었다. 두 번째로는 p-형/n-형 도펀트를 포함하는 28개의 복합체의 분자 내 전하이전 과정에 대해서 B3LYP과 scOT-RSH functional을 이용해 연구하였다. CT의 정도와 더불어 그에 영향을 주는 요인들로 알려진 주개–받개 (D–A)의 이전에너지 차이와 electronic coupling을 계산하여 그 관계를 알아보았다. 전하이전의 정도는 앞에서 구한 active-space 전하계산법을 이용해 구하였다. 그 결과 electronic coupling이 약한 영역에서는 차이 (donor HOMO−acceptor LUMO offset)의 부호가 양[또는 음]일 때, CT가 완전히[또는 0] 일어나는 것을 발견하였다. Electronic coupling이 강한 영역에서는 HOMO–LUMO offset 증가에 따라서 CT가 선형적으로 증가하는 관계를 보였다. 특이한 점은 이러한 선형관계가 CT과정에서의 구조적 변화가 반영될 때만 나타났다는 것이다. 따라서 분자복합체의 구조변화와 CT의 관계를 보기 위해서 구조적 변화량을 reorganization energy (λ)로 계산하였다. 이 λ는 normalization 되었을 때 CT의 양이 증가함에 따라서 지수함수적으로 증가하는 관계를 보였다. 이 지수적인 거동은 본 연구에서 다룬 분자들의 종류와 구조에 상관없이 보편적인 특성이었다. 즉, CT의 양은 λ만의 함수로 나타낼 수 있었고, 그 반대도 마찬가지였다. 또한, scOT-RSH의 경우 CT는 site energy offset에 대해서 선형적으로 증가하는 관계를 보였다. 이는 site energy에 주변 분자와의 상호작용 및 국부화된 전자로 인한 에너지 준위의 변화가 반영되어 있기 때문으로 보인다. 또한, Electronic coupling이 CT의 양에 대해서 이차식 포물선 형태로 나타나는 것을 확인하였다. 이는 electronic coupling의 크기가 클 때[작을 때], 중간 정도[0 또는 1]의 CT가 일어난다는 결론과 같은 결과를 보여주는 것이다. 더 나아가서, electronic coupling이 크거나 작은 경우의 두 가지로 나누지 않고도 electronic coupling의 크기가 연속적으로 CT의 양의 함수로써 나타내어 질 수 있다는 것을 의미한다. 결론적으로, CT와 이에 영향을 미치는 요인들과의 관계를 알 수 있었고, 이를 통해서 반대로 CT를 예측할 수 도 있음을 확인하였다. 이러한 본 연구 결과가 새로운 도펀트나 호스트를 설계하는데 있어서 도움이 될 것으로 기대된다.

Comparative Analyses of Cell Surface and Extracellular Proteins in Lactobacillus spp.

봉오바곤베르나데트 Dankook University, Graduate School of Dankook Uni 2021 국내박사

Lactobacillus spp. are one of several species used as probiotics due to their health-promoting effects. Being generally regarded as safe, lactobacilli can be found in fermented food and as normal inhabitants of the animal gastrointestinal tract. For these reasons, lactobacilli have become ideal for addition to food products to increase their nutritional value. However, as potential probiotics, lactobacilli still need to be evaluated for their characteristics (e.g. beneficial genes, survival ability, adhesion ability, possible pathogen exclusion, and safety for intended hosts). These characteristics are reflected by the genes they have and the proteins they express. Among these, secreted and surface anchored proteins hold interesting roles in host-microbe interactions because these two are encountered first when the bacterial cells are introduced to its host. In this study, the secreted proteins of different lactobacilli strains will be studied via proteomics analysis, while the cell surface will be investigated via surface display technology. Specifically, the exoproteome of Lactobacillus mucosae LM1, Lactobacillus johnsonii PF01 and CI-10 will be collected and analyzed before and after introduction of bile acid - a stress factor that has crucial influence on the survival of bacteria in the gut. In addition, a surface display method, developed to use without genetic modifications on its lactobacilli host, will be used to compare six different lactobacilli strains. From the results of exoproteome analysis, it is found that the three strains differ at the species level before bile stress. However, similar adaptations were observed when addressing the stressful conditions. Metabolic adaptations that support the stress response of optimizing protein synthesis were found based on the significant changes in protein expression. Interestingly, LM1 secretes a lot of ribosomal proteins even during normal conditions. This hints to possible moonlighting functions of the said proteins when it comes to LM1 aggregation and adhesion abilities. The cell surface-based analysis of six lactobacilli strains reveal strain level specificity when it comes to anchoring of LysM – a well-used anchor domain for many other surface display studies. Notably, LM1 and Limosilactobacillus fermentum SK152 exhibited similar cell surface characteristics. However, based on CwBP-anchoring, SK152 might also have more choline binding sites on its cell wall and surface as compared to LM1, even though the domain originated from LM1. The results also suggest the unavailability of the binding sites for the other strains – PF01 and Lactiplantibacillus plantarum SK151, SK156, and SK157. Altogether, the results described the extracellular and cell surface proteins of different lactobacilli strains. These allowed us to understand the seven strains further, as requisite knowledge to their potential as probiotics.

Investigation on changes of dendritic spines and synaptic proteins and glutamatergic modulation in depression

윤상선 Graduate School Dankook University 2018 국내박사

Depression is one of the most prevalent mental illness and causes a constant feeling of sadness and lose of interest, which often leads to suicide. Depression causes major social and health problems worldwide. Here, we investigated what are the molecular and cellular changes induced by stress and how glutamatergic modification by a glutamate carboxypeptidaseII (GCPII) inhibitor modulates depressive-like behaviors. First, we investigated the changes of synaptic plasticity in stressed mouse brain. Clinical and animal studies have shown disrupted neural activity in depression. Such alterations are considered to be strongly associated with disrupted synaptic plasticity. Changes in synaptic structure in basolateral amygdala (BLA), chronic/repeated restraint stress enhanced the ratio of Type I and reduced Type II proportion in the basal nucleus (BA) and lateral nucleus (LAT) of the BLA, and these were reduced by imipramine. Conversely, in medial prefrontal cortex (mPFC), the spine density and ratio of functional spine forms (Type I/II) were significantly reduced in both basal and apical layers of mPFC after chronic/repeated restraint stress, and this reduction was reversed by an antidepressant, imipramine. Conversely, repeated stress enhanced the ratio of functional spine formation in BA and LAT of BLA, and this was reduced by imipramine. Notably, spine density was enhanced by repeated stress only in LAT but not BA, and this was reversed by imipramine. This structural spine change corresponded to the altered activation or enhanced expression of synaptic plasticity-promoting molecules such as cyclic adenosine monophosphate responsive element-binding protein, calcium/calmodulin-dependent kinase II and postsynaptic density protein-95. Taken together, our data provide an evidence that impaired synaptic plasticity underlies a depressive phenotype and is likely attributable to stress-induced changes in synaptic structure in specific brain regions. Second, we examined to identify signaling pathways involved in depression in a chronic restraint stress mouse model. Several recent studies have shown an implication of the prefrontal cortex with depression. Thus, we examined changes in MEK/ERK signaling in subregions of the prefrontal cortex in mice by immunohistochemistry using phospho-MEK1/2 (Ser 217/221) and phospho-ERK1/2 (Thr 202/Tyr 204). Mice were subjected to 21 consecutive days of chronic restraint stress (for 2 hour daily), and depression-like behavior was evaluated using a social interaction (SI) test and tail suspension test (TST). An antidepressant, imipramine (20 mg/kg) was injected intraperitoneally 30 min before stress exposure. Chronic/repeated restraint stress produced depressive-like behavior, such as increased sociability in the SI test, and enhanced immobility time in the TST. This depressive behavior was ameliorated by imipramine. The behavioral changes well corresponded to a decrease in MEK/ERK immunoreactivity in the medial orbital (MO) cortex and dorsal endopiriform nuclei (DEn), which was averted by imipramine, but not in cingulate, prelimbic, infralimbic, and motor cortex. These results suggest that MEK/ERK signaling is disrupted in the DEn and MO subregions of the prefrontal cortex in the depressive phenotype, and that blocking a decrease in activated MEK/ERK is inherent to the antidepressant imipramine response. Third, we investigated how glutamatergic modification by a glutamate carboxypeptidase II (GCPII) inhibitor modulates depressive-like behaviors. GCPII is an enzyme to cleave N-acetylaspartylglutamate into N-acetylaspartate and glutamate in brain. 2-phosphonomethyl pentanedioic acid (2-PMPA), a selective inhibitor of GCPII, has been shown to protect against neuronal damage in several neurological disorders, but no information in depression. In this study, we examined the effect of 2-PMPA on depressive-like behaviors. The repeated treatment of mice with 2-PMPA (10, 30 mg/kg; for 6 days, daily) showed decreased sociablity and increased despair. Similar responses were observed by a single injection of 2-PMPA (30, 100 mg/kg). In both cases, the phosphorylated cAMP-responsive element binding (phospho-CREB; p-CREB) expression in the prefrontal cortex significantly decreased in treated mice. These data suggested that depressive-like behaviors induced by 2-PMPA were correlated with reduction of p-CREB, which is also observed in many other depressive animal models. In addition, the immunoreactivity pattern of metabotropic glutamate receptors 5 (mGluR5) and metabotropic glutamate receptors 2/3 (mGluR2/3) were changed in the prefrontal cortex; mGluR5 immunoreactivity was strong in neuronal cell body of the control mice while being high in neurites in the 2-PMPA-treated. Also, mGluR2/3 immunoreactivity increased in the 2-PMPA-treated mouse at lower dose (30 mg/kg) compared to the untreated control, but no such increase was observed at higher dose (100 mg/kg). Taken together, this study demonstrated that the inhibition of GCPII is likely to induce mood disorder and that expression or localization of mGluR2/3 and mGluR5 are involved in this PMPA-induced depression. In summary, alterations in synaptic microstructure and MEK/ERK signaling as well as disturbances in glutamatergic neurotransmission are associated with depression, and frontal cortex addition to hippocampus and amygdala is likely an critical brain area which controls mood behavior. 우울증은 전 세계에 공통적으로 평생유병률이 증가하는 정신질환 중 하나로 우울한 기분, 의욕 및 정신적인 활동의 저하, 불면증 및 식욕저하, 그리고 슬픔과 불안 등을 특징으로 한다. 우울증의 요인으로는 스트레스, 심리적, 사회학, 유전적, 병리학적 요인 등의 불균형으로 발생하며, 특히 생리학적으로 감정을 조절하는 뇌의 기능에 변화가 일어나 우울한 기분을 느끼게 한다. 우울증의 정확한 발병 원인은 밝혀진 것은 아니지만, 세로토닌과 멜라토닌 등이 우울증 유발과 관련이 있으며, 도파민, 노르에피네프린 등 신경 전달물질과 여러 가지 호르몬들의 화학적 불균형으로 발병이 된다. 이번 연구에서는, 우울증에 대해서 세 가지로 접근을 하고자 한다. 첫 번째는 만성적인 감금 스트레스를 통해 우울이 유발된 동물의 편도체와 전두엽에서 시냅스 단백질의 형태 및 밀도 변화를 확인하고자 하였다. 마우스를 2 시간, 21 일 연속적인 감금 스트레스를 통해 우울을 유발하였고, 다른 그룹은 감금 스트레스와 함께 항우울제인 imipramine (20 mg/kg)을 복강 투여하여 우울 유발 및 회복되었는지를 사회성 평가와 절망도 검사를 통해 진행하였다. 우울 유발된 동물에서는 유의적으로 사회성이 떨어지고 절망도가 증가했지만, 우울 유발된 동물에 항우울제를 투여한 경우 정상 수준으로 회복됨을 확인하였다. 기저 측 편도의 두 영역 (LAT, BA)과 전두엽의 시냅스 단백질 변화에 대해 측정하였다. 우울 유발된 동물에서 기저 측 편도의 LAT는 척추 밀도가 대조군보다 유의적으로 증가하였고, BA는 변화가 없었다. 우울 유발된 동물에서 전체 spine 비율은 Type I+II가 유의적인 증가를 하였고 Type III는 감소하였다. 우울 유발 동물의 전두엽에서 apical과 basal의 척추 밀도는 모두 감소하였고, Type I+II도 유의적으로 감소하였다. 기저 측 편도와 전두엽에서 phospho-CREB (p-CREB)과 phospho-CaMKII (p-CaMKII)를 조직면역염색을 통해 확인하였다. 기저 측 편도의 경우 우울 유발 동물에서 p-CREB+와 p-CaMKII+에서 유의적 증가를 확인하였으나, 전두엽에서는 유의적으로 감소하였다. PSD-95의 광학 밀도도 p-CREB, p-CaMKII와 유사한 결과를 확인하였다. 이를 통해 만성적인 스트레스가 우울 행동을 유발하고, 특정 뇌의 영역에 따라 시냅스의 구조적이며 기능적인 부분을 서로 다르게 표현함을 관찰하였다. 두 번째는 MEK/ERK 신호전달경로가 해마와 전두엽에서 우울증과 관련이 있다는 보고는 많이 있으나, 우울이 유발된 동물의 전두엽 중 어느 영역에서 발현의 변화가 있는지는 알려진 바가 없었기에 연구를 진행하였다. 실험 방법은 첫 번째 연구와 같으며, 조직면역염색법을 통해 우울 동물의 전두엽 여러 영역 중 medial orbital cortex (MO)와 dorsal endopiriform nuclei (DEn)에서 phospho-MEK/ERK (p-MEK/ERK)의 발현이 유의적으로 감소하고, imipramine 투여시 회복하였다. 다른 영역에서는 p-ERK가 유의적 감소를 하지만, 항우울에 대한 영향은 확인할 수 없었다. 이를 통해 만성적인 감금 스트레스를 통해 유발된 우울 동물 전두엽의 경우 MEK/ERK 신호전달경로는 MO, DEn에서 중요하고, 이는 우울증 발병에 대한 기전을 이해하고 효과적인 우울 치료의 접근을 제시하였다. 세 번째는 우울 유발에서 글루타메이트 카르복시펩티데이즈II 선택적인 저해제인 2-(Phosphonomethyl) pentanedioic acid (2-PMPA)가 glutamategic 변형에 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구를 진행하였다. 글루타메이트 카르복시펩티데이즈II는 뇌에서 N-acetylaspartylglutamate를 N-acetylaspartate와 glutamate로 분해하고, 2-PMPA는 여러 신경 질환의 동물모델 (허혈성 치매, 뇌졸중, 정신분열증 등)에서 신경 보호 효과로 알려져 있으나, 우울증과 관련해서는 아직 연구가 진행되지 않았다. 따라서 2-PMPA가 우울에 미치는 영향에 대한 연구를 진행하였다. 마우스 복강에 단일 투여 (1일; 30, 100 mg/kg)와 장기 투여 (6일; 10, 30 mg/kg)를 하고 우울이 유발되었는지 행동실험을 진행하였고, 단일/장기 투여시 모두 사회성 감소 및 절망도가 증가함을 확인하였다. 조직면역염색법을 통해 2-PMPA를 투여한 동물 뇌의 여러 전두엽 영역에서 p-CREB 발현은 감소함을 확인하였고, 이는 다른 보고와 유사한 결과를 보인다. Metabotropic glutamate receptor 5 (mGluR5), metabotropic glutamate receptor 2/3 (mGluR2/3)의 면역반응성 (immunoreactivity)에서 전두엽의 변화를 관찰할 수 있는데; 대조군의 경우 mGluR5는 neuronal cell body가 강하게 나타난 데 비해, 2-PMPA 투여군은 반대로 신경돌기 (또는 수상돌기) 쪽에서 강하게 나타난다. 2-PMPA 30 mg/kg (1일)에서 mGluR2/3의 면역반응성은 대조군보다 증가하지만, 2-PMPA 100 mg/kg에서는 변화를 찾을 수 없다. 이번 연구는 정상적인 상태에서 2-PMPA가 우울과 같은 감정 질환에 영향을 끼치고, mGluR 2/3, mGluR5의 발현이 2-PMPA로 유발된 우울과 관련이 있다는 것을 알게 되었다. 따라서, glutamatergic 신경전달에서 시냅스 단백질의 구조적/기능적 변화와 MEK/ERK 신호전달은 우울과 관련 있으며, 특히 뇌의 해마, 전두엽, 편도체에서 변화가 감정 행동에 영향을 미치며 정신 질환에 주요한 매개체의 역할을 하는 영역으로 보인다.

Evaluation of Sulforaphene Induced Synergistic Enhancement of Carboplatin and Photodynamic Therapy Efficacy In Epithelial Cancer Cell Lines

Chatterjee, Saswata Graduate School, Dankook University 2017 국내박사

A study for parallel string matching schemes on Graphics Processing Units for high throughput

Ho, ThienLuan Graduate School Dankook University 2017 국내박사