Effectiveness of a Multisensory Teaching Pedagogy to Early Literacy: Letter Recognition, Phonological Awareness and Decoding in English Language Learners

맥가이버패트릭숀 Daegu University, Graduate School of Education 2019 국내박사

높은 빈곤율은 교육 불균형에 큰 영향을 미칠 뿐만 아니라 유치원의 스페인어 ELL 의 참여율을 낮추는 요인 중 하나이다 (Guerrero et al., 2012). 또한 가정 교육의 부재도 스페인어를 사용하는 아이들이 학교에 가는 것을 막는 데 크게 영향을 미친다. 이런 가정에서 자란 어린 아이들은 보통 유치원에 입학할 때 학교에서 요구하는 최선의 발전된 모습을 위한 기술들을 미리 습득하지 못한다. (O’Donnell, 2008). 그래서 이 연구에서는 스페인어 EEL 학생들의 학업 성취도를 향상시키기 위한 최선의 교육법을 한번 모색해 보고자 하였다. 구체적으로, ELL 학생들은 대부분 문해력이 떨어지므로, 학업 성취도에서 심각하고도 오래도록 지속되는 결핍을 가지고 있다. 이러한 학생들을 교육하기 위해서, 본 연구에서는 다중감각 접근법이 문해력을 향상시키는 데 성공적인 방법이라는 것을 증명하려고 하였다. 사실 제 2 외국어를 배우는 사람들은 영어 알파벳 체계나 음성학 체계를 공식적으로 배우지 않았기 때문에, 이를 잘 알지 못할 수 있다. 그렇기에 교사들은 학생들이 친숙하지 않은 언어에 잘 접근할 수 있도록 모든 감각을 사용하여 활동 및 교육을 진행할 필요가 있다. 그런데 이에 대한 연구는 거의 일천한 편이다. 물론 초기 문해력(Barnett, 2002; Bowman, Donovan, & Burns, 2001; Heckman, 2006; Karoly, Kilburn, & Cannon, 2005; Shonkoff & Phillips, 2000)과 제 2 외국어를 배우는 사람들 (Genesee et al., 2004, Oller & Jarmulowicz, 2007; Slavin & Cheung, 2003)을 위한 다중감각 교육법의 효과(Carbo, Dunn, & Dunn, 1991, Wrighton, 2010)에 대해서는 풍성한 연구가 이루어진 바 있고, 제한적이긴 하지만 스페인어 ELL 의 초기 문해력에 대한 관심도 더러 발견된다. 하지만, 다중감각 교수법으로 스페인어 ELL 의 초기 문해력에 접근한 연구는 본 연구가 처음이다. 본 연구에서는 두 개의 이론, 즉 의사소통 이론 (Krashen, 1987)과 다중 지능 이론(Gardner, 1983)이 논의의 핵심 토대가 되었다. 본 연구에서는 조기 교육 수업 20 곳에 등록된 어린이 (N = 378)를 연구 대상으로 하였다. 여기서 유치원 5 곳 (조기 교육반 10 개)은 대조군 (n=187)으로, 유치원 1 곳 (반 10 개)은 실험 군 (n=191)으로 참여하였다. 또 본 연구에서는 DIBELS 평가를 사용하여, 초성 능력 (ISF), 음소 분리 능력 (PSF), 단어 사용 능력 (WUF), 및 자모음 이름 능력 (LNF) 등 네 가지 영역에서 학생들의 능력을 측정하였다. 이 평가는 초기 문해력 및 초기 독해 능력의 발전을 정기적으로 모니터링하는데 사용된 짧은 능력 평가 (1 분)로 설계된 것이다. 본 논의의 결과, 다중감각 교육학적 접근법에 노출된 학생들이 주어진 10 개의 평가 중 5 개의 평가 (K3_ LNF, K2_ISF, K1_WUF, K2_WUF, & K2_WUF)에서 통계적으로 유의미하게 개선되었음을 볼 수 있었다. 다중감각 접근법에 노출된 학생들은 첫 번째 평가 후에 문자 인식, 음식 인식 및 문자 해석으로 자신을 더 잘 표현할 수 있었던 것이다. 이 결과는 시간이 경과함에 따라 반복적인 다중감각 교육 방법론이 어린이들에게 지속적으로 학습 향상을 가져온다는 사실을 증명한 것이기에 매우 의미가 깊다고 할 수 있다. High rates of poverty are among the factors that influence education disparities, as well as driving lower participation rates in preschool programs for Spanish-speaking ELL (Guerrero et al., 2012). The lack of home literacy is also a contributing factor to Spanish speaking children’s lack of readiness for school. These young children enter kindergarten without the skills necessary to make optimal progress in school (O’Donnell, 2008). Thus, the present study aimed to identify the optimal teaching methodology to improve the academic success of Spanish-speaking ELL students. More specifically, this study argues that because early literacy is particularly problematic for ELL students, often leading to severe and long-lasting deficits in academic performance, the demonstrated success of the multisensory approach for teaching literacy is particularly salient for this student population. This study is significant because it demonstrates the role of multisensory teaching methodologies for Spanish-speaking ELL in improving early literacy skills. Second language learners may have had no formal academic instruction in the English-language alphabetical or phonological system and thus may lack essential alphabetical or phonological awareness. Teachers must employ activities that involve most or all of the senses to ensure that their students overcome this devastating lack of familiarity. While a wealth of research exists on the effect of a multisensory teaching approach ( Carbo, Dunn, & Dunn, 1991, Wrighton, 2010) on early literacy (Barnett, 2002; Bowman, Donovan, & Burns, 2001; Heckman, 2006; Karoly, Kilburn, & Cannon, 2005; Shonkoff & Phillips, 2000) and on second language learners (Genesee et al., 2004, Oller & Jarmulowicz, 2007; Slavin & Cheung, 2003), there is limited research on the use of the multisensory approach in teaching early literacy skills to Spanish-speaking ELL specifically. Two theories guided the present study: Communicative Theory (Krashen, 1987), Multiple Intelligence (Gardner, 1983). The subjects for this study are children (N = 378) enrolled in 20 different Head Start classes. All five schools (10 Head Start classes) participated as the control group (n = 187) and one school (10 classes) participated as the experimental group (n = 191). The DIBELS assessment was used to measure students’ ability in four areas: Initial Sound Fluency (ISF), Phoneme Segmentation Fluency (PSF), Word Use Fluency (WUF), and Letter Naming Fluency (LNF). The tests are designed to be short (one minute) fluency measures used to regularly monitor the development of early literacy and early reading skills. The results indicated that students who were exposed to a multisensory pedagogical approach improved statistically significant in five of the 10 tests given (K3_ LNF, K2_ISF, K1_WUF, K2_WUF, & K2_WUF). Students who were exposed to multisensory approaches were better able to express themselves with letter recognition, phonological awareness, and decoding in the first post-testing phase. The data supported that a multisensory teaching methodology, when sustained over time, improved young children learners through repetition which is fun and meaningful.

항생제내성 인체감염균 Enterobacter aerogenes에 대한 치료용 박테리오파지의 분리, 비교유전체학 및 생리활성 규명 : Therapeutic Bacteriophage against Enterobacter aerogenes: Isolation, Comparative Genomics and Biological Potentials

미쉬라 Graduate School, Daegu University 2011 국내박사

The aim of this study was to investigate a bacteriophage for its therapeutic approach against human-infectious and drug-resistant bacterial pathogens of Enterobacter species. In this study, a lytic phage was isolated from a lake near Daegu University, Gyoungsan city, Republic of Korea, to target human-infectious bacterial pathogens. A bacterium named K113 was isolated, and subjected to biochemical characterization and drug-resistance determination using Walk Away Analyzer at the Hospital of Kyoungpook National University, Daegu city, Republic of Korea. The K113 exhibited biochemical characteristics of Enterobacteriaceae family such as Gram-negative and rod shaped bacterium, formation of large mucoid colonies of pink to purple on eosin methylene blue agar, oxi-ferment/enterotube positive, and oxidase and indole negative. Moreover, it was positive for glucose, raffinose, inositol, lysine, citrate, succinate, rahmnose, adonitol, arginine, esculin, maltose, nitrate, tartrate, sorbitol, arabinose, melibiose, ornithine, Voges Proskauer and o-nitrate phosphoglutarate test. On the other hand, it was negative for urea, phenylalanine, acetate, hydrogen sulphide and cetrizine. Importantly, it was resistant to the antibiotics such as Ampicilin (>16 µg ml^(-1)), Cefazolin (>16 µg ml^(-1)) and Vancomycin (>200 µg ml^(-1)). Molecular characterization of K113 by 16S rRNA gene sequencing exhibited 100% similarity to E. aerogenes. Hence, it was identified as Enterobacter aerogenes K113. Lytic phage isolation was targeted against E. aerogenes K113 strain and a noble phage, named F20, was successfully isolated. This phage resulted in a good infection to the host K113 by showing the big size plaques (2–3 mm in diameter). The phage exhibited host specificity by lysing only two of the strains of Enterobactereaceae family (E. aerogenes K113 and E. aerogenes ATCC 13048) among the thirty-three tested strains; Acinetobacter baumannii, Bacillus subtilis, B. cereus, E. aerogenes, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Pseudomonas aeroginosa, Salmonella enteritidis, S. typhimurium and Staphylococcus aureus. Morphological analysis of the phage by transmission electron microscopy (TEM) revealed that it had an isometric head (50 ηm in diameter) and a long tail (150 ηm long and 10 ηm wide). Restriction enzyme analysis revealed that F20 was a linear dsDNA phage. Molecular characterization of the phage was conducted by sequencing of its whole genome that comprised 51,543 bp with total GC content of 47.9%. On the basis of the results obtained from TEM, restriction enzyme analysis and whole genome sequencing, F20 was identified as a T1 like phage under the Siphoviridae family of viruses. In addition, other parameters of the phage were also studied for its multiplicity of infection (MOI), stability at different pH, temperatures, chemicals and ultraviolet (UV) radiation, and biofilm inhibition. The MOI was found to be 1:10 of phage particle per host cells. Phage F20 was stable at pH from 4 to 11, and resistant to chemicals such as chloroform and ethanol (10%, v/v) for upto 2 h at room temperature. It was highly sensitive to UV radiation (254 ηm) and killed within 40 sec, completely. The phage showed high thermal stability at temperature between 25 to 70°C with no significant reduction in titer upto 150 min. Long term stability was conducted for 6 months using stabilizer (1%, v/v or w/v) such as LB broth (control), glycerol, skim milk, glycine, D-sorbitol and gelatin, and the phage was stable at 25°C for 6 months. Biofilm reduction was also observed by the phage (108 pfu ml^(-1)) infection in dose-dependent manner against E. aerogenes K113 upto 60%. For the comparative genomics, whole genome sequence of the phage was analyzed using bioinformatic tools to study its genome and similarity of structural genes with closely related phages. F20 genome found similar to T1, TLS and RTP phages which was confirmed by molecular phylogeny and dot-plot analysis. Despite the high coverage of genome sequence similarities, it yielded comparable differences in the similarity of genes. Unexpectedly, 34.9% (n = 29) structural genes exhibited no similarity when compared to the other phages. For the human clinical trial, the phage was studied for its interaction with human blood cells in vitro to demonstrate its safe therapeutic applications. Phage adsorption to human whole blood cells was achieved by 50% after 3 h of incubation and there was no further adsorption upto 6 h. Under the stepwise treatment with host bacteria and the phage to human blood, the phage lysed only host bacterial cells without causing any side effect to red blood cells which proven the safety assurance of its better clinical efficacy. Further, human polymorphonuclear leukocytes (PMNs) were subjected to evaluate the concentration of reactive oxygen species (ROS) production after triggering with Gram-negative bacterial lipopolysaccharides (LPS). The phage (10^(9) pfu ml^(-1)) inhibited the production of ROS caused by LPS of E. aerogenes K113 upto 50%. It did not decrease the ROS formation triggered by LPSs from different non-host strains such as E. coli ATCC 10536, E. coli ATCC 8739 and E. coli:0157 KCTC 14034. Melatonin (a positive control) reduced the ROS production by 20% at the concentration of 250 mM against commercially available LPS (Sigma, USA) of E. coli B. These data indicated important practical implications suggesting that the phage, when used in massive infections such as sepsis where ROS production is associated with tissue and organ damage, may eliminate harmful effects of endotoxin released after the bacterial infection. These findings concluded that the phage F20 have great potentials and can be applied as a therapeutic agent for the phage therapy against human-infectious drug-resistant E. aerogenes. It can also control the excess production of ROS in human PMNs triggered by LPS. Comparative genomics of phage F20 provided valuable informations for the applications such as phage therapy, phage display and so on. 이 연구의 목표는 인체감염성이며 항생제내성 병원균인 Enterobacter 종의 박테리아에 대한 치료용 박테리오 파지를 탐색하는 것이다. 이상의 목료를 달성하기 위하여 본 연구에서는 인체감염성 병원균을 죽 일수 있는 용해 성 파 아 지를 경북 경산시 근처의 대구대학교 근처 저수지에서 분리하였다. K113이라 명명된 박테리아가 분리되었으며, 경북대학교 병원에서 Walk Away Analyzer를 이용하여 이 균주의 생화학적 및 항생제 저항성이 결정되었다. 이 균 주는 Gram 음성, 막대형의 형태를 갖고 있으며 eosin methylene bule agar 배지에서 분홍에서 보라색의 점액질 콜로니를 형성하였으며, oxi-ferment/enterotube 양성 및 oxidase와 indole 음성임으로 Enterobacteriaceae family에 속하였다. 또한 이 균 주는 glucose, raffinose, inositol, lysine, citrate, succinate, rahmnose, adonitol, arginine, esculin, maltose, nitrate, tartrate, sorbitol, arabinose, melibiose, ornithine, Voges Proskauser, o-nitrate phosphoglutarate 시험에서 양성이었다. 이에 비해 urea, phenylalanine, acetate, hydrogen sulphide, cetrizine 시험에서는 음성이었다. 그리고 항생제 저항성 시험에서 이 균 주는 Ampicilin (>16 µg ml ^(-1)), Cefazolin (>16 µg ml ^(-1)), Vancomycin (>200 µg ml ^(-1)) 등의 항생제에 대하여 저항성을 나타내었다. 16S rRNA 유전자 염기서열 분석을 통한 분자분류를 수행한 결과 이 균주는 E. aerogenes와 100% 유사성을 나타냄으로 Enterobacter aerogenes K113 균 주로 최종 확인되었다. 용해 성 파지 분리는 확인된 K113 균주를 대상으로 탐색하였으며, 그 결과 F20 으로 명명된 새로운 파지 룰 성공적으로 분리하였다. 이 파지는 숙주인 K113에 잘 감염하여 배지 위에서 직경이 2 – 3 mm인 큰 플라크 를 형성하였다. 이 파지의 숙주범위를 조사한 결과 E. aerogenes, Acinetobacter baumannii, Bacillus subtilis, B. cereus, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella enteritidis, S. typhimurium, Staphylococcus aureus 등 시험한 33종의 균주 중에서 Enterobacteriaceae family에 속하는 2종 즉 E. aerogenes K113과 E. aerogenes ATCC 13048만 감염하여 용해하였기 때문에 좁은 숙주범위를 갖고 있음을 확인하였다. 투과전자현미경에 의한 형태관찰 결과 이 파지는 직경 50 ηm 크기의 아이소메트릭 머리와 150 ηm의 길이와 10 ηm의 폭을 갖는 꼬리를 갖고 있었다. 제한효소 분석 결과 이 파지는 선형의 이중나선 DNA를 갖는 파지로 확인되었다. 또한 이 파지의 전체 유전체에 대한 염기서열을 분석한 결과 총 51,543의 염기 쌍과 47.9%의 GC 함량을 갖고 있었다. 이상의 결과로부터 F20 파지는 Siphoviridae family의 T1 유사 파지로 최종 확인되었다. 또한 이 파지의 감염증식 율 (MOI) 및 pH, 열, 독성 화학물질, 자외선 등에 대한 안정성, biofilm 저해 율과 같은 특징들도 결정하였다. MOI는 숙주세포당 파지의 비율이 1:10으로 확인되었다. pH 안정성은 매우 높아서 이 파지는pH 4 - 11까지 안정하였으며, 10% (V/V) 클로로포름과 에탄올에서도 상온에서 2시간 동안 안정하였다. 그러나 자외선에는 매우 불안정하여 254 ηm의 자외선 파장에 노출되면 40초 이내에 완전히 사멸하였다. 이 파지는 열 안정성은 매우 높아서 25 – 70 °C에서 거의 개체 수 감소 없이 150분간 안정하였다. 1% LB 배지, glycerol, skim milk, glycine, D-sorbitol, gelatin 등의 안정제를 첨가하여 장기안정성을 조사한 결과 25 °C에서 6개월간 안정하였다. Biofilm 생성 저해효과는 E. aerogenes K113 균 주에 대하여 이 파지는108 pfu ml ^(-1)농도까지 농도의존적인 것으로 관찰되었으며, 최대 60%까지 저해하였다. 비교유전체 학 연구를 위하여 파지의 전체 유전체 염기서열에 대하여 파지 유전체와 유사 종 파지 구조유전자와의 유사성에 대하여 생물정보 학 도구를 사용하여 분석하였다. 그 결과 F20 파지는 T1, TLS, RTP 파지와 유사한 것으로 확인되었으며, 이와 같은 결과는 분자계통학적 연구와 dot-plot 분석 결과와도 정확히 일치하였다. 그러나 높은 유사성에도 불구하고 부분적으로 차이가 발견되었다. 즉 기대 밖으로 이 파지는 34.9%의 구조유전자가 다른 파지와 전혀 일치하지 않았다. 인체에 대한 임상시험을 위하여 in vitro에서 파지의 인간혈액과의 상호작용에 대하여 연구하였다. 그 결과 파지는 3시간까지 50%가 혈액에 흡착하였으나 이후 6시간까지 더 이상의 흡착은 일어나지 않았다. 또한 숙주 박테리아와 파지를 혈액에 단계적으로 처리했을 때 파지는 숙주 박테리아만을 용해하였으며 적혈구에는 전혀 작용하지 않았다. 따라서 이 결과는 파지가 인간 혈액에는 매우 안전하고 숙주인 병원균만을 공격함을 알 수 있다. 또한 백혈구의 일종인 polymorphonuclear leukocytes (PMNs)에서 Gram 음성 박테리아의 lipopolysaccharides (LPS)에 의하여 유발되는 활성산소 (ROS)의 생성에 미치는 파지의 효과를 평가했을 때 이 파지는 109 pfu ml ^(-1)농도에서 E. aerogenes K113의 LPS에 의하여 유발된 ROS 생성을 50%까지 억제하였다. 그러나 이 파지는 E. coli ATCC 10536, E. coli ATCC 8739, E. coli:0157 KCTC 14034와 같은 다른 비 숙주 박테리아의 LPS에 의하여 유발된 ROS는 감소시키지 않았다. 그리고 양성 대조구로서 상업적으로 판매되는 E. coli B의 LPS와 250 mM의 melatonin 을 처리했을 때 20%의 ROS 감소가 관찰되었다. 이상의 결과는 F20 파지가 박테리아 성 병원균이 대량 감염하여 조직과 기관의 손상에 따른 ROS 생성이 발생했을 때 병원성 세균감염에 따른 내 독소의 독성효과를 경감하는 방안으로 실제적인 임상적 활용이 가능함을 나타낸다. 이상의 발견으로부터 F20 파지는 인체감염성 항생제 내성 균인 E. aerogenes 감염에 대한 파지치료제로 활용할 수 있을 것이다. 또한 이 파지는 LPS에 의해 유도되는 인간 백혈구의 일종인 PMNs에서의 ROS 생성억제에 이용될 수 있을 것이다. 뿐만 아니라 비교유전체 학을 활용하여 이 파지는 파지치료, 파지 display 등 다양한 파지 응용분야에서 중요한 정보를 제공할 것이다.

프로테오믹스 기술을 이용한 골격근에서 비만 관련 바이오 마커 발굴 연구 : Proteomics analysis of skeletal muscle in rats to discover novel obesity biomarkers

김동현 Graduate School Daegu University 2011 국내석사

1. 캡사이신을 이용한 골격근에서 항 비만 활성 연구 본 연구에서는 쥐에게 고지방 식이를 통하여 비만을 유도한 뒤 골격근에서 캡사이신의 항 비만 활성을 확인 하였다. 약 8주간 고지방식이와 캡사이신을 경구 투여한 결과, 캡사이신을 처리하지 않은 군에 비하여 처리한 군의 체중이 약 8% 가량 감소 하였다. 비만관련 바이오마커 발굴을 위한 쥐 비 장근의 단백질을 2차원 전기영동으로 분석한 결과, 총 36개의 발현 량 차이를 보이는 단백질을 발견 하였으며, 이 중 27개의 단백질을 동정 하였다. 동정된 27개의 단백질은 캡사이신의 항 비만 활성과 관련하여 기존에 보고되지 않았던 것으로, 고지방식이에 의한 비만을 억제하는 것에 일부 기여한 것으로 판단 되었다. 골격근에서 에너지 소비와 관련된 단백질들 (AMPK, ACC, CPT1, UCP3)의 발현 량을 비교 분석한 결과, 캡사이신의 처리에 의해서 골격근에서 지방의 분해가 대조 군에 비하여 활발하게 진행되고 있는 것을 확인하였다. 또한 골격근 세포 주 (L6)를 이용하여 동물실험에서 얻은 결과를 확인한 결과, 캡사이신이 골격근에서 에너지 소비와 관련된 단백질들을 직접 활성화 시키는 효과를 나타낸 것으로 확인 되었다. 2. 비만이 잘 유도 되는 쥐와 비만이 잘 유도 되지 않는 쥐의 골격근 단백 체 분석연구 지금까지의 연구에 의하면, 동일한 고지방 식이에 의해서 사람과 실험동물이 비만이 잘 유도 되는 경우 (obesity-prone, OP)와 잘 유도 되지 않는 경우 (obesity-resistant, OR)가 나타나지만 아직 명확하게 그 원인이 밝혀진 바가 없지만, 에너지 대사 효율의 변화가 비만 및 항 비만에 영향을 주는 것으로 추정되고 있다. 따라서 본 연구에서는, 프로테오믹스 기술을 이용하여 OP와 OR 쥐의 골격근에서 단백질 발현 량을 비교 분석하여 비만 및 항 비만에 관련된 바이오마커를 발굴 하고자 하였다. 약 8 주간 쥐에게 동일한 고지방 식이를 한 결과, OP 군이 OR 군에 비하여 체중이 약 25% 가량 증가하였다. 쥐의 비 장근을 이용하여 2 차원 전기영동을 한 결과, 26 개의 단백질을 발견 하였으며, 이 중 23 개의 단백질을 동정하였다. 23 개의 동정된 단백질들은 근육의 수축과 이완 그리고 지방 산화와 관련된 단백질로, OR 군에서 근육의 활동성과 지방의 산화의 효율의 증가한 것으로 나타났다. 또한 근육의 활동성 증가와 더불어 근육의 타입의 변화가 (백 근육 → 적 근육) 항 비만 활성에 중요한 역할을 한다는 결론을 도출하였다. Chapter 1. Differential expression of skeletal muscle proteins in high fat diet fed rats in response to capsaicin feeding In the present study, the effects of capsaicin on expression of skeletal muscle proteins in Sprague-Dawley rats fed with a high-fat diet (HFD) were investigated. Rats were fed a HFD with or without capsaicin treatment for 8 weeks. After HFD feeding, capsaicin-treated rats weighed an average of 8% less than those of the HFD control group. Gastrocnemius muscle tissue from lean and obese rats with or without capsaicin treatment was arrayed using 2-DE for detection of HFD associated markers. Proteomic analysis using 2-DE demonstrated that 36 spots from a total of approximately 600 matched spots showed significantly different expression; 27 spots were identified as gastrocnemius muscle proteins that had been altered in response to capsaicin feeding, and 6 spots could not be identified by mass fingerprinting. Expression of various muscle proteins was determined by immunoblot analysis for determination of molecular mechanisms, whereby capsaicin caused inhibition of adipogenesis. Immunoblot analysis revealed increased UCP3 protein expression in HFD-fed rats, whereas UCP3 contents were reduced with capsaicin treatment. Compared with the HFD control group, capsaicin treatment increased phosphorylation of AMPK and ACC. To support this result, we also analyzed in vitro differential protein expression in L6 skeletal muscle cells. These data suggest that the AMPK-ACC-malonyl-CoA metabolic signaling pathway is one of the targets of capsaicin action. To the best of our knowledge, this is the first proteomic study to report on analysis of diet-induced alterations of protein expression that are essential for energy expenditure in rat muscle. Chapter 2. Changes in expression of skeletal muscle proteins between obesity-prone and obesity-resistant rats induced by a high-fat diet A primary goal in obesity research is to determine why some people become obese (obesity-prone, OP) and others do not (obesity-resistant, OR) when exposed to high-calorie diets. The metabolic changes that cause reduced adiposity and resistance to obesity development have yet to be determined. We thus performed proteomic analysis on muscular proteins from OP and OR rats in order to determine whether other novel molecules are involved in this response. To this end, rats were fed a low or high-fat diet for 8 weeks, and were then classified into OP and OR rats by body weight gain. OP rats gained about 25% more body weight than OR rats, even though food intake did not differ significantly between the two groups. Proteomic analysis using 2-DE demonstrated differential expression of 26 spots from a total of 658 matched spots, of which 23 spots were identified as skeletal muscle proteins altered between OP and OR rats by peptide mass fingerprinting. Muscle proteome data enabled us to draw the conclusion that enhanced regulation of proteins involved in lipid metabolism and muscle contraction, as well as increased expression of marker proteins for oxidative muscle type (type I), contributed to obesity-resistance; however, anti-oxidative proteins did not.

Microalgae cultivation of mixed consortia using wastewater

후이 멩후어 Daegu University, Graduate school of Daegu Univers 2018 국내석사

World energy demand have grown each every year, which renewable and sustainable energy should take part for the replace crude oil or fossil fuel usage. Microalgae is considered as third generation biomass feedstock with a promising alternative way to replace biofuel carriers derived from first and secondary feedstocks such as agricultural and forestry biomass. However, finding alternative and cost-effective growth medium for efficiently culturing microalgae biomass is essential for the consideration of whole process of biofuel technology. First study, mixed microalgae have been examined in three of organic waste streams such as textile wastewater (TW), animal manure (AM) and digestate (D) providing mainly N (nitrogen) and P (phosphorous) sources without any extra nutrient addition. After of 13 days of cultivation day, P presented inside each medium as completely depleted. Over 70% of Nitrogen removal was archived for TW and AM. the peak growth rate and biomass production of 0.419d-1 and 0.4 g/L (in terms of volatile solids, VS) was achieved using TW as growth medium. Secondly, fed-bed reactor was studied to evaluate the effect of harvesting cycles on the performance of mixed microalgae consortia cultivation in a fed batch reactor using textile wastewater. 5 cycles of microalgae cultivation have been evaluated to observed harvesting time and nutrient uptake ability resulted in over 50% of chemical oxygen demand (COD), 68% of total nitrogen 68.56% of total phosphorus have been efficiently removed where optimum biomass production was at 4.8 g/L. Highest growth rate was achieved at 1.24 d-1. Decolorization was achieved in the range of 68-72% in all cycles. To sum up, microalgae cultivation with wastewater showed environmental friendly technology as it treats industry effluent and providing rapid biomass production with a cheap growth medium towards industrial purposes. 옥수수 등으로 대표되는 식량자원인 1세대 바이오매스는 환경적, 윤리적 측면에서 지속가능하지 못하고, 목재 등으로 대표되는 2세대 바이오매스는 한국과 같이 협소한 국토를 지닌 나라에서는 경제적으로 확보하는 것이 난망하다. 이에 따라 미세조류와 같이 수계에서 배양 가능한 바이오매스가 3세대 바이오매스로 주목받고 있다. 본 논문에서는 폐수를 이용하여 미세조류 바이오매스를 경제적으로 배양하면서 동시에 수질 오염을 저감하는 방안을 실험을 통해 고찰하였다. 첫 번째 실험으로, 혼합 미세조류를 염색폐수, 가축분뇨, 슬러지 소화 탈리액을 이용하여 배양하였다. 배양 시작 13일 후, 인은 각 폐수 내에서 완전히 고갈되었다. 염색폐수와 가축분뇨에서의 질소 제거율은 70% 이상이었다. 염색폐수를 성장배지로 사용할 때 최대성장률과 바이오매스 생산량을 각각 0.419 d-1 와 0.4 g/L (휘발성 고체, VS)를 얻을 수 있었다. 두 번째 실험으로, 염색폐수를 이용한 혼합 미세조류의 유가식 배양을 수행하였다. 다섯 번의 주기 동안 배양한 결과 최대 성장률 1.24 d-1를 달성하였고, 이 때의 바이오매스 농도, 화학적 산소요구량 제거율, 질소 제거율, 인 제거율, 색도 제거율은 각각 4.8 g/L, 50%, 68%, 68.56%, 72% 였다. 본 연구를 통해 폐수를 배지로 활용한 비멸균 상태에서의 미세조류 배양과 영양염류 제거의 가능성을 확인하였다. 추후에는 보다 다양한 하폐수 조건에의 적용 타당성, 미세조류 배양 및 영양염류 제거 효율 최적화, 배양된 조류의 수거 및 재활용 방안 등에 대한 연구가 필요한 것으로 사료된다. World energy demand have grown each every year, which renewable and sustainable energy should take part for the replace crude oil or fossil fuel usage. Microalgae is considered as third generation biomass feedstock with a promising alternative way to replace biofuel carriers derived from first and secondary feedstocks such as agricultural and forestry biomass. However, finding alternative and cost-effective growth medium for efficiently culturing microalgae biomass is essential for the consideration of whole process of biofuel technology. First study, mixed microalgae have been examined in three of organic waste streams such as textile wastewater (TW), animal manure (AM) and digestate (D) providing mainly N (nitrogen) and P (phosphorous) sources without any extra nutrient addition. After of 13 days of cultivation day, P presented inside each medium as completely depleted. Over 70% of Nitrogen removal was archived for TW and AM. the peak growth rate and biomass production of 0.419d-1 and 0.4 g/L (in terms of volatile solids, VS) was achieved using TW as growth medium. Secondly, fed-bed reactor was studied to evaluate the effect of harvesting cycles on the performance of mixed microalgae consortia cultivation in a fed batch reactor using textile wastewater. 5 cycles of microalgae cultivation have been evaluated to observed harvesting time and nutrient uptake ability resulted in over 50% of chemical oxygen demand (COD), 68% of total nitrogen 68.56% of total phosphorus have been efficiently removed where optimum biomass production was at 4.8 g/L. Highest growth rate was achieved at 1.24 d-1. Decolorization was achieved in the range of 68-72% in all cycles. To sum up, microalgae cultivation with wastewater showed environmental friendly technology as it treats industry effluent and providing rapid biomass production with a cheap growth medium towards industrial purposes. 옥수수 등으로 대표되는 식량자원인 1세대 바이오매스는 환경적, 윤리적 측면에서 지속가능하지 못하고, 목재 등으로 대표되는 2세대 바이오매스는 한국과 같이 협소한 국토를 지닌 나라에서는 경제적으로 확보하는 것이 난망하다. 이에 따라 미세조류와 같이 수계에서 배양 가능한 바이오매스가 3세대 바이오매스로 주목받고 있다. 본 논문에서는 폐수를 이용하여 미세조류 바이오매스를 경제적으로 배양하면서 동시에 수질 오염을 저감하는 방안을 실험을 통해 고찰하였다. 첫 번째 실험으로, 혼합 미세조류를 염색폐수, 가축분뇨, 슬러지 소화 탈리액을 이용하여 배양하였다. 배양 시작 13일 후, 인은 각 폐수 내에서 완전히 고갈되었다. 염색폐수와 가축분뇨에서의 질소 제거율은 70% 이상이었다. 염색폐수를 성장배지로 사용할 때 최대성장률과 바이오매스 생산량을 각각 0.419 d-1 와 0.4 g/L (휘발성 고체, VS)를 얻을 수 있었다. 두 번째 실험으로, 염색폐수를 이용한 혼합 미세조류의 유가식 배양을 수행하였다. 다섯 번의 주기 동안 배양한 결과 최대 성장률 1.24 d-1를 달성하였고, 이 때의 바이오매스 농도, 화학적 산소요구량 제거율, 질소 제거율, 인 제거율, 색도 제거율은 각각 4.8 g/L, 50%, 68%, 68.56%, 72% 였다. 본 연구를 통해 폐수를 배지로 활용한 비멸균 상태에서의 미세조류 배양과 영양염류 제거의 가능성을 확인하였다. 추후에는 보다 다양한 하폐수 조건에의 적용 타당성, 미세조류 배양 및 영양염류 제거 효율 최적화, 배양된 조류의 수거 및 재활용 방안 등에 대한 연구가 필요한 것으로 사료된다.

Chemical characteristics and immuno-modulating activities of biopolymers produced from the submerged culture of Pholiota nameko and Grifola frondosa : 맛버섯과 잎새버섯의 균사체 액체배양으로부터 생산된 다당체의 면역조절 활성 및 물리·화학적 특성규명

Gu, Young-Ah Graduate School Daegu University 대학원 2005 국내석사

각종 버섯류의 균사체 액체 배양으로부터 생산된 세포 내·외 다당체들의 면역활성을 조사하였으며, 선별된 다당체의 물리·화학적인 특성을 규명하였다. 8종의 버섯류로부터 생산된 다당체들 중 맛버섯 (Pholiota nameko, ENPN) 세포내 다당체의 항보체 활성이 49.1%, 잎새버섯 (Grifola frondosa, EXGF)의 세포외 다당체 활성이 59.8%로 각각 높은 활성을 나타내었다. 맛버섯의 세포내 다당체 (EN-PN)는 Sepharose CL-6B column에 의해서 2개 분획 (EN-PN-Fr.Ⅰ, EN-PN-Fr.Ⅱ)으로 분리되었다. 두 분획 중 EN-PN-Fr.Ⅱ가 높은 보체계 활성을 보였으며, 이 다당체의 보체계 활성경로는 classical pathway와 alternative pathway를 모두 경유하지만, 중요 활성경로는 alternative pathway임이 확인되었고, 이는 교차면역전기영동의 방법으로 다시 검증되었다. 높은 보체계 활성을 가진 EN-PN-Fr.Ⅱ가 pronase 분해에 의해서는 보체계 활성의 큰 변화가 없지만, periodate 분해 후에는 급격하게 감소하는 경향을 나타내었다. 다당체에 의한 대식세포 활성의 증가를 알아보기위해 lysosomal enzyme 활성과 NO 생산능 조사하였다. EN-PN-Fr.Ⅰ은 50 μg/ml 농도에서 saline 처리군에 비해 대식세포의 lysosomal enzyme 활성을 약 358% 증가시켰으며, 이는 LPS 보다 활성이 높았다. 그러나, 다당체가 NO 생산능에 미치는 영향을 조사한 결과, EN-PN-Fr.Ⅱ가 EN-PN-Fr.Ⅰ 보다 높은 생산능을 보였다. 그리고, EN-PN-Fr.Ⅰ은 100 μg/ml 농도에서 가장 높은 비장유래 lymphocyte의 증식능을 보였다. EN-PN-Fr.Ⅰ와 EN-PN-Fr.Ⅱ의 분자량은 각각 1000 kDa와 3.1 kDa 내외로 확인되었고, 이들의 당 함량은 각각 79.6%와 86.9%로 이루어졌으며, EN-PN-Fr.Ⅰ 의 주요 구성당은 glucose 이었지만, EN-PN-Fr.Ⅱ는 mannose, galactos와 glucose이었다. 당쇄결합양상을 규명하고자 GC-MS로 분석한 결과, EN-PN-Fr.I 은 2,3,4,6-tetra-O-methyl-glucitol (20.5%) 와 2,3,6-tri-O-methyl-glucitol (79.5%)로 구성되었으며, EN-PN-Fr.Ⅱ는 2,3,4,6-tetra-O-methyl-glucitol (11.1%), 2,3,6-tri-O-methyl-glucitol (17.5%), 2,4,6-tri-O-methyl-glucitol (11.3%), 2,4-di-Omethyl-glucitol (12.6%), 2,4-di-O-methyl-mannitol (28.8%)와 2,3,4-tri-O-methyl-Dgalacitol (18.8%)의 결합양상으로 구성되어 있음을 보여주었다. 잎새버섯의 세포외 다당체 (EX-GF)는 Sephadex G-100 column을 이용하여 EX-GF-Fr.Ⅰ, EX-GF-Fr.Ⅱ와 EX-GF-Fr.Ⅲ의 3개 분획으로 분리·정제되었다. 이들 분획 중 EX-GF-Fr.Ⅲ가 가장 높은 보체계 활성 (71.1%)을 보였고, 이 분획의 보체계 활성경로는 classical pathway, alternative pathway를 모두 경유하지만, 그 중 주요 경로는 classical pathway임이 확인되었다. 다당체에 의한 대식세포 활성을 조사한 결과, EX-GF-Fr.Ⅲ에서 가장 높은 활성을 보였고, 비장유래 lymphocyte의 증식에 미치는 영향은 EX-GF-Fr.ⅠI이 10 μg/ml 의 농도에서 LPS 보다 높은 활성을 보였다. EX-GF-Fr.Ⅰ, EX-GF-Fr.ⅠI와 EX-GF-Fr.Ⅲ의 분자량은 각각 162 kDa, 40 kDa, 와 2.8 kDa 내외로 확인되었으며, 이들의 당 함량은 각각 80.3%, 61.9%, 와 89.3% 이었다. EX-GF-Fr.Ⅰ와 EX-GF-Fr.Ⅱ의 주요 구성당은 mannose이었지만, EX-GF-Fr.Ⅲ는 glucose임을 확인하였다. The water soluble endo-biopolymers produced from the submerged mycelial cultures of eight kinds of mushrooms were tested for their anti-complementary activities. The highest activity of the endo-biopolymer was exhibited by Pholiota nameko (EN-PN, 49.1%) followed by Hericium erinaceum (EN-HE, 38.6%), and Trametes suaveolens (EN-TS, 37.0%). The activation of anti-complement, macrophage and splenocyte proliferative effect of endo-biopolymer (EN-PN) produced from a submerged culture of Pholiota nameko were investigated. The EN-PN was fractionated into EN-PNFr. I and EN-PN-Fr.Ⅱ by Sepharose CL-6B gel chromatography. The anticomplementary activity of EN-PN-Fr.Ⅱ was the highest (99.1%) at a concentration of 500 μg/ml among the endo-biopolymer tested. Activated pathway of complement system for EN-PN-Fr.Ⅱ was found to be occurred through both the classical and alternative pathways as evidenced by crossed immunoelectrophoresis (CIEP), where the alternative pathway (58.7%) was detected to be the major one. The activity of EN-PN-Fr.Ⅱ was slightly decreased by pronase digestion but dramatically decreased after periodate oxidation. The EN-PN-Fr.Ⅰ was stimulated the lysosomal enzyme activity by 358% compared to control, which is higher than lipopolysaccharide (LPS) at all concentration. However, the ability of nitric oxide (NO) production was highly stimulated by EN-PN-Fr.Ⅱ than EN-PN-Fr.Ⅰ. The highest splenocyte proliferative effect was found by PN-Fr.Ⅰ at a concentration of 100 μg/ml. The molecular weight of EN-PN-Fr.Ⅰ and II was about 1,000 kDa and 3.1 kDa, respectively, by Sepharose CL-6B gel chromatography. Total sugar and protein contents of EN-PN-Fr.Ⅰ and EN-PN-Fr.Ⅱ were 79.6%, 86.9% and 20.4%, 13.1%, respectively. The major sugar of EN-PN-Fr.Ⅰ was mainly glucose, while EN-PN-Fr.Ⅱ was composed of mannose, galactose, and glucose. The structural analysis showed that EN-PN-Fr.Ⅰ was consist of 2,3,4,6,-tetra-O-methyl-glucitol (20.5%) and 2,3,6-tri-O-methyl-glucitol (79.5%). However, EN-PN-Fr.Ⅱ was consist of 2,3,4,6,-tetra-O-methyl-glucitol (11.1%), 2,3,6-tri-O-methyl-glucitol (17.5%), 2,4,6-tri-O-methyl-glucitol (11.3%), 2,4-di-Omethyl-glucitol (12.6%), 2,4-di-O-methyl-mannitol (28.8%), and 2,3,4-tri-Omethyl-D-galacitol (18.8%). The anti-complementary activities of exo-biopolymers produced from the submerged mycelial cultures of eight kinds of mushrooms were also investigated. The water soluble exo-biopolymer (EX-GF) from Grifola frondosa showed the highest anti-complementary activity (59.8%) followed by Hericium erinaceum (EX-HE, 36.3%), and Trametes suaveolens (EX-TS, 30.8%). The immuno-modulating activities and chemical characteristics of exobiopolymer (EX-GF) produced from a submerged culture of Grifola frondosa were studied. Three fractions (EX-GF-Fr.Ⅰ, EX-GF-Fr.Ⅱ and EX-GF-Fr.Ⅲ) were fractionated from the EX-GF by Sephadex G-100 gel chromatography. The anti-complementary activity of EX-GF-Fr.Ⅲ was the highest (71.1%) at a concentration of 100 μg/ml among the exo-biopolymer tested. The complement system activated by EX-GF-Fr.Ⅲ was found to be mediated via both the classical and alternative pathways as evidenced by crossed immunoelectrophoresis (CIEP), where the major activated pathway of the complement system was via the classical one. The lysosomal enzyme activity and the ability of nitric oxide (NO) production of macrophage were highly stimulated by EX-GF-Fr.Ⅲ. However, the splenocyte proliferation activity was mainly stimulated by EX-GF-Fr.Ⅱ. The molecular weight of EX-GF-Fr.Ⅰ, Fr.Ⅱ and Fr.Ⅲ was about 163 kDa, 40 kDa, and 2.8 kDa, respectively, by Sephadex G-100 gel chromatography. Total sugar content of EX-GF-Fr.Ⅰ, Fr.Ⅱ and Fr.Ⅲ was 80.3%, 61.9%, and 89.3%, respectively. The major sugar of EX-GF-Fr.Ⅰ and Fr.Ⅱ contained mainly mannose, whereas EX-GF-Fr.Ⅱ was mainly glucose.

Production and characterization of exopolysaccharides produced by an entomopathogenic fungus, Paecilomyces tenuipes C240 : 눈꽃 동충하초(Paecilomyces tenuipes C240)의 액체배양에 의한 세포외 다당체 생산과 특성

허춘평 Graduate School Daegu University 2003 국내박사

본 연구에서는 눈꽃동충하초 (Paecilomyces tenuipes C240)의 액채배양을 통하여 세포외 다당체를 생산하고 그 특성을 고찰하였다. 눈꽃동충하초의 균사체와 세포외 다당체의 생산 최적화는 one-factor-at-a-time 및 orthogonal matrix method를 이용하였다. 첫번째로 one-factor-at-a-time method는 균사체와 세포외 다당체 생산을 위하여 배지조성 (탄소원, 질소원, 미량원소)과 외부 환경적 요소 (초기 pH, 온도)의 영향을 최적화하기 위해 적용하였다. 그 결과 최대 균사체와 세포외 다당체 생산을 위한 최적 탄소원, 질소원 그리고 미량원소는 각각 glucose, KNO₃, K₂HPO₄와 MgS O₄이었으며, 최적 온도와 초기 pH는 각각 28℃와 6.0으로 나타났다. Glucose, , KNO₃, K₂HPO₄와 MgS O₄의 최적 농도는 orthogonal matrix method를 이용하여 구하였다. 눈꽃 동충하초의 균사체에 대한 배지 조성의 영향은 Glucose〉K₂HPO₄〉KNO₃〉MgS O₄의 순서로 나타났으며 세포외 다당체 생산에 있어서는 glucose〉 K₂HPO₄〉MgS O₄〉KNO₃의 순서였다. 그리고 눈꽃 동충하초의 균사체 생산을 위한 최적농도는 glucose (4%), KNO₃(0.6%), K₂HPO₄(0.1%)와 MgS O₄·5H₂O (0.1%)이었고 세포외 다당체 생산을 위한 최적농도는 glucose (3%), KNO₃(0.4%), K₂HPO₄(0.1%)와 MgS O₄·5H₂O (0.1%)이었다. 이 모델의 타당성 연구를 수행향 결과, 최적화 이전의 발효결과에 비해 균사체 및 다당체생산량이 크게 증가하였는데, shake flask culture에서는 균사체 10.18 g/l와 세포외 다당체 1.89 g/l를 얻었으며, 5-L 교반 발효조에서는 세포외 다당체 2.36 g/l를 생산하였다. 세포외 다당체 생산에 있어서 교반 속도의 영향을 교반조형 발효조 (stirred-tank reactor, STR)와 공기부상 발효조 (airlift reactor, AR)에서 각각 수행하였는데, 최적 교반 속도는 150 rpm이었으며 이때 다당체 최종농도 2.33 g/l와 비생산속도 (specific production rate)는 0.312 g/g/h이었다. 그러나 최대 균사체 생산 (21.06 g/l)은 높은 교반 속도인 300 rpm에서 관찰되었다. 세포외 다당체의 비생산속도는 공기부상 발효조에서 0.456 g/g/h로써 교반조형 발효조보다도 높은 값을 나타내었다. 균체가 제거된 발효상등액을 Sepharose CL-6B를 이용하여 분획한 결과, STR에서는 세 종류의 세포외 다당체 (STR-I, II, III)를, AR에서는 두 종류의 세포외 다당체 (AR-I, II)를 얻을 수 있었다. STR-I, STR-II, STR-III, AR-I와 ARII의 분자량은 각각 1820, 25, 1.8, 1160과 6.7 kDa로 관찰되었다. 균사체 성장과 세포외 다당체 생산에 미치는 통기영향 실험에서는 높은 통기 속도인 3.5vvm에서 최대 균사체 생산량 (21.56 g/l)과 세포외 다당체량 (2.36 g/l)을 얻을 수 있었다. 세포외 다당체를 Sepharose CL-6B를 이용하여 분획한 결과 세 종류의 다당체 (Fr-I, Fr-II, Fr-III)가 나타났으며 각각 1,820, 14-45.4, 1.8-1.9 kDa의 분자량을 가지는 것으로 나타났다. 생산된 세포외 다당체의 성분분석 결과, 탄수화물 76.6-84.4와 단백질 15.6-23.4%의 조성을 갖는 단백다당체로 관찰되었다. 다양한 통기 속도 조건에서 생산된 다당체 중, Fr-III는 유사한 분자량과 화학적 조성을 가지는 데 비해 Fr-I과 Fr-II는 서로 다른 화학적 조성을 보였다. 눈꽃 동충하초의 세포외 다당체의 최대 생산을 위한 물리적 조건들 (pH, 교반속도, 통기속도)의 적합한 조합을 위하여 Uniform design을 이용하였다. 그 결과, 최대 균사체 생산 조건은 pH 4.88로 유지하고 통기 속도 2 vvm, 교반 속도 350 rpm 일 때 그리고 최대 세포외 다당체 생산 조건은 pH 4로 유지하고 통기 속도 2 vvm, 교반 속도 150 rpm 일 때가 가장 좋았다. 최적 조건에서 최대 3.39 g/l의 세포외 다당체를 5-L STR에서 얻을 수 있었다. Production and characterization of the exopolysaccharides (EPS) produced by submerged culture of an entomopathogenic fungus, Paecilomyces tenuipes C240 was studied. Process optimization of submerged culture conditions for the mycelial growth and EPS production by Paecilomyces tenuipes C240 was conducted by one-factor-at-a-time and orthogonal matrix methods. First, the one-factor-at-a-time method was adopted to investigate the effects of different variables of medium components (i.e., carbon, nitrogen, and mineral sources) and environmental factors (i.e., initial pH and temperature) for the mycelial growth and exopolysaccharides production. Among these variables, glucose, KNO₃, K₂HPO₄and MgS O₄ were identified to be the most suitable carbon, nitrogen, and mineral sources, respectively. The optimal temperature and initial pH for mycelial growth and EPS production were found to be 28℃ and 6.0, respectively. Subsequently, the concentration of glucose, KNO₃, K₂HPO₄and MgS O₄ were optimized using the orthogonal matrix method. The effects of media composition on the mycelial growth of P. tenuipes C240 were in the order of glucose〉K₂HPO₄〉KNO₃〉MgS O₄, and those on EPS production were in the order of glucose〉 K₂HPO₄〉MgS O₄〉KNO₃. The optimal concentration for the enhanced production are determined as 4% glucose, 0.6% KNO₃, 0.1% K₂HPO₄, and 0.1% MgS O₄·5H₂O for mycelial yield, and 3% glucose, 0.4% KNO₃, 0.1% K₂HPO₄, and 0.1% MgS O₄·5H₂O for EPS production, respectively. The subsequent verification experiments confirmed the validity of the models. This optimization strategy in shake flask culture leads to a mycelial yield of 10.18 g/l, and EPS production of 1.89 g/l, which were considerably higher than those obtained in the preliminary studies. Under optimal culture conditions, the maximum EPS concentration in a 5-1 stirred-tank bioreactor indicated 2.36 g/l. The effect of shear force on the production of EPS was investigated in a stirred-tank reactor (STR) and an airlift reactor (AR). The optimal agitation rate for the production of EPS in the STR was 150 rpm with the mycelial morphology of hairy pellets, where the final concentration and the specific production rate of EPS were 2.33 g/l and 0.312 g/g/h, respectively. However, the maximum concentration of biomass (21.06 g/l) was obtained at a high agitation speed of 300 rpm in the STR. The specific production rate of EPS (0.456 g/g/h) in the AR was significantly higher than that achieved in the STR, in which the typical morphological form of mycelium was a loose clump. The three EPS groups in the STR(designated as STR-I, II, and III) and two groups of EPSs in the AR (designated as AR-I, and II) were obtained from the culture filtrates by a gel filtration chromatography on Sepharose CL-6B. The molecular weights of STR-I, STR-II, STR-III, AR-I, and AR-II were determined to be 1820, 25, 1.8, 1160, and 6.7 kDa, respectively. The carbohydrate composition in each EPS was quite different from each other: the major component was glucose (STR-I, III, and AR-I), mannose (STR-II), and arabinose (AR-II). On the other hand, no significant difference in amino acid composition was observed. It was demonstrated that the shear force affected the quality of microbial polysaccharides in terms of molecular weight and composition. The effect of aeration on the production of EPS and their quality was studied. The maximum production of EPS (2.36 g/l) and mycelial biomass (21.56 g/l) were achieved at a high aeration rate of 3.5 vvm. There was a significant morphological difference in mycelial biomass at different aeration conditions: loose mycelial clumps developed and their size and hairiness increased as the aeration rate increased from 0.5 to 3.5 vvm, increasing the apparent viscosity of the broth. The three EPS groups (designated as Fr-I, Fr-II, and Fr-III) were fractionated from the culture filtrates by a gel filtration chromatography on Sepharose CL-6B and their molecular weights were estimated to be 1,820, 14-45.4, and 1.8-1.9 kDa, respectively. The compositional analysis revealed that all three EPS groups were proteoglycans consisting of 76.6-84.4% carbohydrates and 15.6-23.4% proteins. The group Fr-III had the same molecular weight and similar chemical composition, whereas the groups Fr-I and Fr-II showed quite different chemical compositions while produced by varying aeration conditions. The uniform design, a statistical optimization technique, was employed for obtaining the best suitable combination of physical parameters, viz. pH (controlled), agitation intensity and aeration rate for maximum EPS production by P. tenuipes C240 in a batch bioreactor. The optimal combination for the enhanced production was determined as pH (controlled)-4.88, aeration-2 vvm and agitation-350 rpm for mycelial yield, and pH (controlled)-4, aeration-2 vvm and agitation-150 rpm for maximum EPS production. Under optimal culture conditions, the maximum EPS concentration obtained in a 5-1 stirred-tank bioreactor was 3.39 g/l. The unstructured model of EPS production by fermentation with P. tenuipes C240 was developed in a batch system. The Logistic equation for mycelial growth, the Luedeking-Piret equation for EPS production and Luedeking-Piret-like equations for glucose consumptions were successfully incorporated into the model. Parameters for the model were determined based on experimental data using a program developed in Microsoft EXCEL. The value of the key kinetic constants were: maximum specific growth rate (㎛), 0.7281 1/h; growth associated constant for EPS production (α), 0.1743 g/(g cells); non-growth associated constant for EPS production (β), 0.0019 g(g cells); with maintenance coefficient (㎳), 0.0572 g/g. When compared with batch experimental data, the model appeared to provide a reasonable description for each parameter during the growth phase. The model showed that the production of EPS was growth-associated. In general, the proposed model appears to be useful for the design, scale-up, control and optimization of fermentation bioprocess.

Study on Properties of CaMnO3/La0.7Ca0.3MnO3/CaMnO3 Heterostructures

원 반 히 엔 Graduate School, Daegu University 2016 국내석사

Manganite La1-xCaxMnO3 with a perovskite structure is a mixed valent system of Mn4+ and Mn3+ions. This system has attracted much attention because of various phases appearing in the La1-xCaxMnO3 phase diagram. Among the phases observed in this phase diagram, CaMnO3 (CMO) is an antiferromagnetic insulator with t3(2g)e0(g) configuration and La0.7Ca0.3MnO3 (LCMO) is a ferromagnetic metal t3(2g)e1(g) configuration. The system which we are interested in is a thin layer of LCMO with thickness t sandwiched with top and bottom CMO layers. Our final purpose is to understand the ground state of this heterostructure in the limit of t ~ few unit cells. When a ferromagnetic metallic LCMO layer is interfaced with an antiferromagnetic insulator CMO layer, it is expected that the CMO acts as an effective vacuum to the e(g) electron in LCMO layer. Therefore, the e(g) electrons in LCMO will spread out across the interface into the vacuum layer within a certain length scale, increasing itineracy of the e(g) electrons. On the other hand, reduced dimensionality will increase localization tendency of the e(g) electrons. Which tendency will over the other at the end is the main question we want to finally address. In this thesis, we first focus on the optimization of crystallinity, surface morphology and resistivity of single CMO and LCMO layers and of heterostructures. 거대 자기 저항 현상을 보이는 La1-xCaxMnO3 페로브스카이트 구조의 화합물 중에서 CaMnO3 (CMO) 는 t3(2g)e0(g) 의 오비탈 구조를 갖는 반강자성 절연체인 반면 t3(2g)e1(g) 의 오비탈 구조를 갖는 La0.7Ca0.3MnO3 (LCMO) 는 강자성의 금속이다. 본 연구에서는 CMO 에 의하여 샌드위치된 LCMO 층의 두께가 작아졌을 때에 나타나는 현상을 연구하기 위하여 pulsed laser deposition 을 이용하여 CMO 와 LCMO 단일 박막의 성장 조건을 최적화한 후에 CMOLCMO-CMO 의 구조를 갖는 3 층 이종접합 구조를 합성하여 이 시스템의 기본적인 물리적성질들에 대하여 연구를 수행하였다.

THE EFFECT OF MEN’S MATE-RETENTION MOTIVES ON THE SELECTION OF GIFTS FOR A ROMANTIC PARTNER

무후무드 카시프 Daegu University Graduate school 2018 국내박사

The research on luxury consumption has long-established that men lavishly spend on luxury goods to attract women. Although men also use significant amount of resources to protect romantic partners and expensive gift giving is considered central to durable relationships, research focusing on men’s consumption pattern amid insecure relationships is rather scarce. Relying on fundamental motives framework, the goal of the current study was to test whether insecure relationships in a mate re-attraction and mate guard context triggers men’s spending on luxuries. The results of the mate re-attraction condition reveal that mate re-attraction motive enhances men’s preferences for relationship (quality) enhancing intangible products such as dinner at the restaurant, trip with partner, outdoor entertaining activities with the partner, partner birthday celebrations etc. as gift to their partner. While results of mate guarding condition reveals that mate guarding motive amplifies men’s desire for luxury tangible products like dress, smartphone, shoes, wrist watch, handbags etc. as gift to their female. The findings indicate that men offer luxury hospitality gifts to partners to repair and strengthen relationships that appear to be insecure and buy luxury products for partner to guard their female from mate poachers. The result suggests that men use self-promotion strategy that provides information about his commitment in the relationship to re-attract their females and adopt resource use strategy that provides information about their willingness to invest in partner to guard their female. The marketers can benefit sales growth by associating appropriate jealousy provoking situation to marketing of luxury tangible and intangible products. Key Words: Jealousy, luxury consumption, mate re-attraction, mate guarding, luxury intangible products, Luxury tangible products, evolutionary Psychology 본 연구는 남성은 로맨틱 관계 지속의 동기로 상대 여성에게 럭셔리 선물을 제공할 것이라는 가설을 진화심리학의 시각에서 수립한 뒤 그것을 검증하였다, 첫 번째 가설은 로맨틱 관계의 불안정성이 파트너로부터 비롯되었을 때(예, 내 파트너가 다른 남성에게 관심을 보인다)는 파트너 되돌리기 동기(mate re-attraction motive)의 활성화로 럭셔리 서비스(luxury intangible goods)를 파트너에게 선물로 제공할 것이라고 예측하였다, 두 번째 가설은 로맨틱 관계의 불안정성이 라이벌의 등장으로 비롯되었을 때(예, 다른 남성이 내 파트너에 관심을 보인다)는 파트너 방어 동기(mate guarding motive)의 활성화로 럭셔리 제품(luxury tangible goods)을 파트너에게 선물로 제공할 것이라고 예측하였다. 실험 결과, 남성들은 파트너 되돌리기 동기에서는 럭셔리 서비스 선물을, 파트너 방어 동기에서는 럭셔리 제품 선물을 파트너에게 제공할 것이라는 가설이 지지되었다. 본 연구는 남성은 파트너 유지 전략의 일환으로 럭셔리 선물을 파트너에게 제공하는 경향이 있음을 발견하였을 뿐만 아니라 로맨틱 관계의 불안정성 이유에 따라 파트너에게 제공하는 선물 유형이 달라진다는 것을 최초로 확인하였다

새송이버섯 (Pleurotus eryngii)에서 색소와 성장관련 유전자들의 기능적 발현에 관한 연구 : Functional Expressions of Pigment and Growth-related Genes in Pleurotus eryngii

신동주 Graduate School Daegu University 2011 국내석사

We examined the expression of bovine growth hormone(bGH) and Pantoea ananatis carotenoid (PAC) gene in Pleurotus eryngii , which belongs to the family of oyster mushrooms. Growth hormone is responsible for a variety of regulatory effects on growth and various metabolic processes including nitrogen, lipid, mineral, and carbohydrate metabolism. Beta-carotene are also responsible for the red, orange and yellow colors of fruits and flowers in plants. The region encoding the mature bGH and PAC was amplified using the designed primers including initiation and termination codon and subcloned into the pPEV binary expression vector. Recombinant binary expression vector (pPEVbGH, pPEVPAC) was introduced in Pleurotus eryngii via Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation. The recombinant bGH and PAC were expressed in Pleurotus eryngii harboring the recombinant vector under control of the cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter including 5' untranslated region (UTR) and 3' untranslated region (UTR). Mycelia biomass and bGH production in Pleurotus eryngii was studied in bioreactors and the recombinant protein was analyzed by SDS-PAGE and Western blot. Growth rate of mycelia in fermenter and perti dish, and in vivo effect of recombinant bGH were investigated. The phenotypic change of Pleurotus eryngii harboring the pPEVPAC vector was observed. We also confirmed the transcriptional level of the PAC gene for 1st and 2nd generation by RT-PCR. Moreover, we measured amount of beta-carotene in Pleurotus eryngii . Finally, this binary expression system was also thought to be effective for expression and production of functional proteins and we developed new strain of Pleurotus eryngii with functional activity. The obtained results were as followings : 1. The region encoding the mature bGH and PAC was amplified using the designed primers and the resulting fragment of0.57 kb and 2.95 kb was subcloned into pGEM-Teasy vector, respectively. The putative clones were screened by size selection and restriction enzyme digestion and the obtained clone was named pGEMT-bGH and pGEMT-PAC, respectively. To construct binary expression vector, the bGH gene from pGEMT-bGH and the PAC gene from pGEMT-PAC were ligated to pPEV vector under control of the cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter including 5' untranslated region (UTR) and 3' untranslated region (UTR), and then transferred into E. coli XL1-Blue MRF'. The obtained clones were named pPEVbGH (11.17 kb) and pPEVPAC (13.55 kb), respectively. 2. The recombinant pPEVbGH and pPEVPAC vector was transferred into Agrobacterium tumefaciens LBA4404, by transformation method using freeze-thaw method. The presence of recombinant vector in Agrobacterium tumefaciens strains was confirmed by preparation of plasmid DNA and the mature form of 0.57 kb bGH and 2.95 kb PAC was amplified by PCR. 3. Agrobacterium tumefaciens harboring the recombinant pPEVbGH and pPEVPAC vector was transferred into Pleurotus eryngii , by transformation method using Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation (ATMT). The presence of recombinant vector in Pleurotus eryngii was confirmed by preparation of genomic DNA and the mature form of 0.57 kb bGH and 2.95 kb PAC was amplified by PCR. 4. Pleurotus eryngii mycelia harboring the pPEVbGH vector was incubated in 250 mL flask with 50 mL Mushroom Complete Medium for 5 days at 25 °°C and 100 rpm. The expression levels were compared in strains harboring the binary expression vector, pPEVbGH. When the bGH protein (21 kDa) was analyzed by SDS-PAGE and Western blot, the proteins were produced to considerable levels ranging from 26.3% to 27.2% of total mycelial proteins. 5. The fermentation of Pleurotus eryngii mycelia harboring the pPEVbGH vector was investigated in the 5 L-Jar fermenter and 20 L airlift type fermenter. In the 5 L-Jar fermenter experiments, maximal yields were obtained for wet weight (208 g/L of culture broth), dry weight (5.22 g/L of the broth), and bGH amount (62.7 mg/L of the broth), respectively. The bGH was expressed to 27.1% of total proteins (301.5 μμg/g mycelia) after fermentation for 5 days. In the 20 L airlift type fermenter experiments, maximal yields were obtained for wet weight (198 g/L of culture broth), dry weight (5.14 g/L of the broth), and bGH amount (40.1 mg/L of the broth), respectively. The bGH was expressed to 11.2% of total protein (225.3 μμg/g mycelia) after fermentation for 5 days. 6.Comparison of growth rate of Pleurotus eryngii mycelia harboring the pPEVbGH vector was investigated in the 5 L-Jar fermenter and petri dish. In the 5 L-Jar fermenter experiments, we observed that the dry weight and wet weight was approximately 3-fold and3.5-fold higher than control strain (Pleurotus eryngii ), respectively. In the petri dish experiments, we observed that the mycelia growth rate was approx. 2-fold higher than the control strain. 7. In vivo effect of recombinant bGH was investigated by measuring the lipid level in the plasma and weight increment of SD rat on administration as feed additive. When non-recombinant Pleurotus eryngii was added in the regular feed, the growth rate in culture broth groups and powder group were increased by approx. 7% and 5%, respectively, the total cholesterol levels in culture broth groups and powder group were decreased by approx. 15.8% and 14.2%, respectively, and the total triglyceride levels in culture broth groups and powder group were decreased by approx. 7.6% and 17.7%, respectively, when compared with only regular feed (control). These data indicated that Pleurotus eryngii harboring the pPEVbGH vector can produce biologically active bGH. And, the recombinant bGH turns out to be effective for promoting the growth of SD rat. Accordingly, these data suggested that the transgenic Pleurotus eryngii might produce biologically active bGH and this system will be applied for production of industrially useful proteins (to produce at approx. 30% of total cell proteins). 8. Effect of recombinant PAC was investigated by changes in the concentration of beta-carotene, the transcriptional level and expression level of the PAC gene in Pleurotus eryngii . Pleurotus eryngii showed the color and beta-carotene amount change in the gills of the fruiting bodies. Their color changes to yellow. Pleurotus eryngii harboring the pPEVPAC vector accumulated an average of 0.00067% beta-carotene in their gills, which was two-fold higher than the average beta-carotene (control). Reverse transcriptase PCR experiments showed the expected 0.8 kb bands for PAC gene, confirming transcriptional level in the first and second generation of Pleurotus eryngii . Accordingly, we developed new strain of Pleurotus eryngii with functional activity. 9. Finally, we established transformation method in Pleurotus eryngii using Agrobacterium tumefaciens-mediated technique and developed new strain of Pleurotus eryngii with functional activity. Accordingly, this system can be used for breeding new functional mushroom and the defensive, intellectual property for genetically modified organism (GMO) will be secured. 느타리 버 섯 과에 속한 새 송 이 버섯 에서 소성장 호르몬 (bGH)과 Pantoea ananatis 카로티노이드 (PAC) 유전자의 발현을 조사하였다. 성장 호르몬은 질소, 지질, 미네랄과 탄수화물 대사를 포함하는 다양한 대사 과정과 성장에 관련된 조절 효과에 영향을 주며, 베타-카로틴은 꽃과 과일의 빨간색, 오렌지색 그리고 노란색에 대한 영향을 준다. bGH와 PAC의 활성부위에 대한 보존서열은 개시코돈과 종결코돈이 도입된 primer를 합성하여 증폭하였고, pPEV 발현 벡터로 도입하였다. 재조합 발현 벡터 (pPEVbGH, pPEVPAC)는 아그로박테리움에 의한 형질 전환에 의해 새 송 이 버섯 으로 도입하였으며, 재조합 bGH와 PAC은 5' UTR, 3' UTR와 CaMV 35S promoter로 제어되고 재조합 벡터가 도입된 새 송 이 버섯 으로 부터 발현하였다. 새 송 이 버섯 의 균사체와 bGH 생산은 발효 조에서 연구가 수행되었고 재조합 단백질은 SDS-PAGE와 Western blot에 의해 분석하였으며, 발효 조와 페트리 접시에서 균사체의 성장속도 그리고 생체 내에서 재조합 bGH의 효과에 대한 연구가 수행되었다. pPEVPAC 벡터가 도입된 새 송 이 버섯 의 표현형 변화는 관찰되었고, RT-PCR에 의해 1세대와 2세대의 PAC 유전자를 전사 수준에서 확인하였다. 새 송 이 버섯 에서 베타-카로틴의 양을 측정하였다. 궁극적으로 이중 발현 시스템은 기능성 단백질의 발현과 생산에 효과적이라고 생각되며, 기능적 활성을 가진 새 송이 버섯 의 새로운 품종을 개발하였다. 이 때 얻어진 결과들은 다음과 같았다 : 1. bGH와 PAC 유전자의 활성부위의 보존서열은 primer를 합성하여 증폭하였고, 이 때 얻어진 0.57 kb와 2.95 kb의 단편은 각각 pGEM-Teasy 벡터로 도입되었다. 추정의 클론들은 사이즈 확인과 제한 효소 처리를 통해 선별하였고, 이 때 얻어진 클론은 각각 pGEMT-bGH와 pGEMT-PAC으로 명명하였다. 이중 수식 벡터를 구성하기 위하여 pGEMT-bGH의 bGH 유전자와 pGEMT-PAC의 PAC 유전자는 5' UTR, 3' UTR와 CaMV 35S promoter로 제어 되는 pPEV 벡터에 결합시킨 다음 E. coli XL1-Blue MRF' 도입되었다. 얻어진 클론은 각각 pPEVbGH (11.17 kb)와 pPEVPAC (13.55 kb)로 명명되었다. 2. 재조합 pPEVbGH와 pPEVPAC 벡터는 아그로박테리움 균주로 도입되었으며, 그 균 주 내 재조합 벡터의 존재는 플라스미드 DNA 정제와 PCR을 통해 0.57 kb bGH와 2.95 kb PAC의 유전자를 확인하였다. 3. 아그로박테리움 균주에 도입된 재조합 pPEVbGH와 pPEVPAC 벡터는 Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation (ATMT)을 이용하여 새 송이 버섯 으로 도입되었으며, 그 균주 내 재조합 벡터의 존재는 게놈 DNA 정제와 PCR을 통해 0.57 kb bGH와 2.95 kb PAC의 유전자를 확인하였다. 4. pPEVbGH 벡터가 도입된 새 송 이 버섯 균사체는 MCM 배지에서 25 °C, 5일 동안 배양되었다. 발현 레벨은 pPEVbGH가 도입된 균주에서, bGH 단백질 (21 kDa)은 SDS-PAGE와 Western blot을 통해서 분석되었고, 전체 균사 단백질 중 26.3%에서 27.2% 수준으로 발현되었다. 5. pPEVbGH 벡터가 도입된 새 송 이 버섯 균사체의 배양은 5 L 발효 조와 20 L 발효 조에서 연구되었다. 5 L 발효 조 실험에서, 최대 생산량은 건조 전 중량 (208 g/L), 건조 중량 (5.22 g/L)과 bGH양 (62.7 mg/L)이며, 5일 배양 뒤 bGH는 전체 단백질의 27.1% (301.5 μg/g 균사체)로 발현되었다. 20 L 발효 조 실험에서, 최대 생산량은 건조 전 중량 (198 g/L), 건조 중량 (5.14 g/L)과 bGH양 (40.1 mg/L)이며, 5 일 배양 뒤 bGH는 전체 단백질의 11.2% (225.3 μg/g 균사체)로 발현되었다. 6. pPEVbGH 도입된 새 송 이 버섯 균사체의 성장속도 비교는 발효 조와 페트리 접시에서 연구되었다. 발효 조 실험에서, 우리는 건조 전 중량과 건조 중량이 대조군 균 주(새 송 이 버섯)보다 각각 3.5배와 3배 높은 것을 관찰했다. 페트리 접시 실험에서, 우리 는 균사 성장속도가 대조군 균주 보다 대략 2배 높은 것을 관찰되었다. 7. 생체 내에서 재조합 bGH의 성장효과는 사료 첨가가제로 제조하여 투여 함 으로서 쥐의 체중 증가와 플라즈마의 지질 수준을 측정하여 조사하였다. 새 송 이 버섯 균사체를 첨가하지 않은 사료에 비해 재조합 새 송 이 버섯 균사체가 첨가된 액상 그룹과 분말 그룹에서 성장률은 각각 7%와 5% 증가되었고, 총 콜레스테롤 수준은 각각 15.8%와 14.2% 감소되었으며, 총 트라이글리세라이드 수준은 각각 7.6%와 17.7% 감소되었다. 이런 결과는 pPEVbGH 벡터가 도입된 새송 이버섯 균사체가 생물학적 활성을 가진 bGH를 생산할 수 있다는 것을 보여주며, 재조합 bGH는 쥐의 성장을 촉진시키는데 효과적인 것으로 나타났다. 따라서 이 결과는 트렌스제닉 새 송 이 버섯 균사체는 생물학적 활성을 가진 bGH를 생산할 것이고 이 시스템이 산업적으로 유용단백질 생산에 적용될 것이라고 제안되었다 (전체 세포 단백질의 30% 생산). 8. 재조합 PAC의 효과는 새 송 이 버섯 의 베타-카로틴의 농도, PAC 유전자의 전사와 발현 레벨의 변화에 의해 연구되었다. 새 송 이 버섯 자실 체의 균 습 에서 컬러와 베타-카로틴 농도 변화를 보였다. 균 습 의 컬러는 노란색으로 변화되었으며, 대조군 보다 2배정도 높은 베타-카로틴이 (0.00067%) 존재하였다. RT-PCR 실험은 1세대와 2세대 새 송 이 버섯 의 전사 레벨을 확인하는 0.8 kb의 PAC 유전자를 보여준다. 따라서 우리는 기능적 활성을 가진 새 송 이 버섯 의 새로운 품종은 개발되었다. 9. 마침내, 우리는 Agrobacterium tumefaciens-mediated 기술을 이용하는 새 송이 버섯 형질전환 방법의 확립과, 기능적 활성을 가진 새 송 이 버섯의 새로운 품종을 개발하였다. 따라서 이 시스템은 새로운 기능적 버섯의 육종을 위해 이용될 수 있고 유전자변형 농산물 (GMO)을 위한 방어적 지적 재산권을 확보 할 수 있을 것이다.

Dynamic Mechanical Properties and Long-term Performance of Porous Polyurethane Composites

호테티엔 Daegu University, Graduate School of Chemical Engi 2018 국내석사

폴리우레탄은 세계적으로 응용이 많은 합성 재료이다. 이들 폴리우레탄의 응용분야를 확대하기 위하여 많은 연구자들이 폴리우레탄 복합재의 성능 향상에 주목하고 있다. 단열 재료는 산업장비, 파이프라인 및 건물 등의 보호 구성물의 핵심을 차지한다. 이와 같은 단열 재료의 응용은 건물, 구조물 및 장비들의 안전, 지속성 및 효율성을 증대시키는 역할을 한다. 최근에는 유-무기 복합재료가 단열 재료로서 많은 관심을 끌고 있는 실정이다. 다공성 입자 형태의 충전제가 적용된 복합재의 경우 물리적 성질 뿐 만 아니라 단열, 열 안정성 및 기계적 특성도 증가시킬 수 있기 때문에, 폴리우레탄에 이러한 다공성 입자 형태의 충전제를 적용하는 것이 폴리우레탄 복합재의 특성을 향상시킬 수 있는 좋은 방법으로 간주되고 있다. 본 연구에서는 서로 다른 구조를 가진 3가지 프리폴리머인 hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB), polycaprolactone triol (PCL) 및 ether-modified dimethylsiloxane (PDMS)를 각각 사용하였고, 경화제로 isophorone diisocyanate (IPDI)를 사용하여 폴리우레탄을 합성하였다. 그리고 다공성 입자형태의 충전제 적용에 의해 HPU, PPU 및 PDPU 복합재가 합성되어졌다. 다공성 입자형태의 충전제는 다공성 무기입자(HGM, H25)와 다공성 유기입자(HOM, MFL-100MCA)들이 각각 적용되었다. 다공성 입자 종류 및 함량에 따른 다공성 폴리우레탄 복합재의 동적기계적 물성을 평가하였다. 다공성 입자 종류에 관계없이 함량이 증가함에 따라 다공성 HPU 및 PPU 폴리우레탄 복합재의 rubbery plateau 영영에서의 저장탄성률이 증가한 반면에 PDPU 폴리우레탄 복합재의 저장탄성률은 감소하였다. 다공성 폴리우레탄의 저장탄성률에 미치는 다공성 입자의 이러한 영향은 coefficient C 계산 결과에 의해서 확인되었다. 다공성 입자에 의한 폴리우레탄 복합재의 유리전이온도에 미치는 영향을 고찰한 결과에 의하면, 다공성 무기입자가 충진된 PPU 폴리우레탄 복합재의 경우 다공성 무기입자 함량이 증가함에 따라 유리전이온도가 증가하였다. 이러한 현상은 다른 프리폴리머에 비해 PPU 폴리우레탄 매트릭스와 다공성 무기입자사이의 수소결합에 기인하는 것으로 판단되었다. 폴리머 매트릭스 종류에 따른 다공성 폴리우레탄 복합재의 동적기계적 물성도 평가하였다. PDPU 매트릭스인 경우 chain extender의 첨가에 따른 hard segment의 생성에 의해 가장 높은 저장탄성률을 나타내었고, PPU 매트릭의 경우에는 가교구조 형성에 따라 두 번째 높은 저장탄성율을 나타내었으며, HPU 매트릭스의 경우 가장 낮은 저장탄성률을 나타내었다. 다공성 HPU, PPU 및 PDPU 복합재의 장기적 성능에 대한 평가를 수행하기 위하여 time-temperature superposition 원리를 적용하여 master curve를 구하였다. Horizontal shift factor는 Williams-Landel-Ferry (WLF) 식과 부합하였으며, 유리전이온도를 기준온도로 구해진 master curver로부터 다공성 입자가 도입된 폴리우레탄 복합재의 장기적인 동적기계적 물성 변화를 관측할 수 있었다. Polyurethane is a synthetic material with many applications worldwide. In order to expand the applications of these polyurethanes, many researchers are paying attention to improving the performance of polyurethane composites. Insulation materials are at the core of protective components such as industrial equipment, pipelines, and buildings. The application of such thermal insulation materials enhances the safety, sustainability, and efficiency of buildings, structures and equipment. In recent years, organic-inorganic composite materials have attracted much attention as insulating materials. The application of these porous particulate fillers to the polyurethanes improves the properties of the polyurethane composites, since the composites to which the porous particulate filler is applied can increase not only their physical properties but also their adiabatic, thermal stability and mechanical properties can be considered a good way to be. In this study, three prepolymers with different structures were used: hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB), polycaprolactone triol (PCL) and ether-modified dimethylsiloxane (PDMS), and isophorone diisocyanate (IPDI) was selected as a curing agent to prepare neat PU materials. HPU, PPU and PDPU composites were synthesized by the application of porous particulate filler. Porous inorganic particles (HGM, H25) and porous organic particles (HOM, MFL-100MCA) were applied to the porous particle type filler, respectively. The dynamic mechanical properties of the porous polyurethane composites were evaluated according to the types and contents of the porous particles. The storage modulus of the porous HPU and PPU polyurethane composites increased in the rubbery plateau area, but the storage elastic modulus of PDPU polyurethane composites decreased with increasing content regardless of the type of porous particles. This effect of the porous particles on the storage modulus of the porous polyurethane was confirmed by the calculation of the coefficient C. The effects of porous particles on the glass transition temperature of polyurethane composites were investigated. The PPU polyurethane composites filled with porous inorganic particles showed an increase in glass transition temperature as the content of porous inorganic particles increased. This phenomenon was judged to be due to hydrogen bonding between the PPU polyurethane matrix and the porous inorganic particles as compared to other prepolymers. The dynamic mechanical properties of the porous polyurethane composites were also evaluated by the polymer matrix types. In the case of PDPU matrix, the highest storage modulus was obtained by the generation of hard segment due to the addition of the chain extender. In the case of PPU matrix, the second highest storage modulus was observed due to the formation of a crosslinked structure. And the last is HPU matrix. In order to evaluate the long-term performance of porous HPU, PPU and PDPU composites, the time-temperature superposition principle was applied to obtain the master curve. The horizontal shift factor was in agreement with the Williams-Landel-Ferry (WLF) equation and the long-term dynamic mechanical properties of the polyurethane composites with porous particles introduced from the master curves were obtained.