Development of Safety Regulation Technology for Quality Control of Radiation Therpay Equipment

• 연구책임자 : □ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 방사선치료기기별 품질관리 세부 개선안 및 안전규제 기술 개발 ◼ 전체 내용 ○ 국내외 방사선치료기기별 품질관리 현황 분석(‘22) - 일반 LINAC, MR-LINAC, Tomotherapy, CyberKnife, HDR Brachytherapy, GammaKnife, 양성자치료기, 중입자치료기별 해외 선도국의 방사선치료기기 품질관리 기술(프로토콜, 기술보고서 등), 품질관리 이행현황 분석, 검증체계(규제체계, 독립적 품질감사 등) 확보 - HDR Brachytherapy, IAEA, COCIR, EFOMP, ESTRO, AAPM, ASTRO 등에서 권고하는 방사선치료기 및 치료기술 대비 적정 인력 및 교육훈련 현황 분석 - HDR Brachytherapy, 국내외 방사선치료기기 품질관리 규제체계 조사 및 분석 ※ 양성자 및 중입자 등 입자치료기에 초점을 맞추되 선행연구가 이루어진 RG 및 RI의 경우는 보완하는 수준에서 정리 ※ 예상성과물: 국내외방사선치료기기별 품질관리 이행 현황 및 규제 체계 비교분석 보고서(안전기술보고서 1건), 일반 방사선치료기별 품질관리 절차 및 지침서(방법론 1건) ○ 국내 치료방사선 사용기관을 위한 방사선치료기기별 품질관리 세부 이행 기준 개발(‘23) - 품질관리 전문인력 기준 및 교육 훈련 방안 도출 - 일반 방사선치료기 품질관리 이행 현황 파악 및 표준 지침서 개발 - 신형 방사선치료기 및 입자방사선치료기 품질관리 표준 지침서 개발 - 방사선치료기기별 규제 적용 방안 도출 ※ 양성자 및 중입자 등 입자치료기에 초점을 맞추되 선행연구가 이루어진 RG 및 RI의 경우는 보완하는 수준에서 정리 ※ 예상성과물: 치료기기별 품질관리 규제 이행을 위한 필수 적용 항목 제안 보고서(안전기술보고서 1건), 입자(양성자, 중입자) 방사선치료기별 품질관리 표준 지침서(방법론 1건) ◼ 1단계 ❏ 목표 ○ 국내외 방사선치료기기별 품질관리 이행 현황 및 이행 체계 비교 분석을 통한 국내 방사선치료기기 품질관리 표준 지침(안) 개발 및 규제 적용 방안 도출 ❏ 내용 ○ 국내외(국제기준, 해외 주요국) 방사선치료기기 품질관리 규제 체계, 이행 현황 등 조사 및 분석 (2차년도) - 제도화 여부, 관리항목 및 오차 설정범위, 독립적 품질감사 현황, 전문인력 교육 및 훈련 ○ 국외 신규 및 입자(양성자, 중입자) 방사선치료기기 품질관리 현황 및 기술수준 분석 (2차년도) ○ 방사선치료기기 품질관리 세부 개선 사항 도출 및 이행 기술 개발 - 치료기기별 주요 항목 도출, 대표 품질관리 방법론(관리항목, 측정절차 등) 개발 (3차년도) ○ 국내 신규 및 입자(양성자, 중입자) 방사선치료기기 품질관리 기준 제시 (3차년도) - 방사선치료기기 품질관리 표준 지침 수립 및 적용 방안 도출 - 표준 지침(안) 국내 규제 적용 방안 도출 ※ 양성자 및 중입자 등 입자치료기에 초점을 맞추되 선행연구가 이루어진 RG 및 RI의 경우는 보완하는 수준에서 정리 □ 연구개발성과 ○ 정성적성과 - 국내외 방사선치료기 품질관리 이행현황 분석 - 국내외 신규 및 입자 방사선치료기 표준 지침(안) 현황 분석 - 국내외 독립적품질감사 시스템 현황 분석 - 한계점 및 규제기술 개선방향 분석 - 결론 및 활용방안 ○ 정량적성과 - 국제학술지(SCIE) 논문게재 1건, 국제학술대회 발표 2건, 국내학술대회발표 3건, 안전기술보고서(N-STAR) 1건, 특허디자인등록 1건 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 활용계획 - IAEA QUATRO와 같은 국내 종합방사선치료기 품질관리 지침서 출판에 활용 - 원자력안전법 제53조 (방사성동위원소⋅방사선발생장치 사용 등의 허가)에 따라, 원자력안전위원회고시 제2019-06호 (의료분야의 방사선 안전관리에 관한 기술기준) 제5조 (품질관리)의 이행현황 점검을 위해, 의료기관, 학회 등 이해관계자 의견 수렴 및 규제 경험 피드백을 통한 표준 지침 수립 - 전반적인 방사선치료기기 품질관리 이행 지침 개발 및 현장 적용 ○ 기대효과 - 고선량 방사선치료기기의 투명한 품질관리 지침 수립으로 국민 신뢰도 제고 - 국내외 의료방사선 품질관리 규제 체계 비교 및 고시 개정 이후 각 기관별 이행 수준 파악 - 국내 방사선치료기기 품질관리 체계 고유 특성을 고려한 규제 지침 개발 시 활용 - 품질관리 기술 및 전문인력 수준 향상에 따른 의료방사선 안전성 강화 (출처 : 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20240400
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202400016610

Establishment of the Export and Import Management System for the Items subject to the Bilateral Nuclear Cooperation Agreements

• 연구책임자 : □ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 원자력양자협정품목 수출입 관리시스템 구축 ◼ 전체 내용 ○ 양자협정품목 DB화 및 관리방안 도출을 통한 양자협정 수출입관리시스템 구축 ◼ 1단계 ❏ 목표 ○ 양자협정품목 DB화 및 관리방안 도출 ○ 시스템 설계 및 구축 기반 마련 ❏ 내용 ○ 양자협정 체계 분석 및 양자협정품목 관리방안 도출 ○ 양자협정품목 보유기관, 품목별 정보, 관리현황 등 조사 및 DB화 ○ 양자협정품목 수출입관리시스템 설계 및 시스템 구축기반 마련 ◼ 2단계 ❏ 목표 ○ 양자협정품목 수출입 관리시스템 구축 및 최적화 ❏ 내용 ○ 상세설계안에 따른 시스템 구축 ○ 양자협정품목 수출입 관리시스템 시범 운영 및 최적화 □ 연구개발성과 ○ 양자협정대상품목 관리 기관 협의체 결과를 반영하여 관리방안 개선 및 최종 확정 ○ 협정품목관련 정보의 통합관리를 위한 시스템 및 데이터 연계 방안 도출 ○ 협정품목시스템 기능정의/연계 상세화 및 시스템 운영 제반소요분석 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 미국, 캐나다, 호주, 일본 등 양자협정에 따른 의무사항의 성실한 이행을 통한 국가 신뢰도 및 핵투명성 제고 ○ 협정대상품목 DB화 및 관리시스템 구축을 통한 규제기관 및 사업자의 협정 이행 업무의 효율성 증대 ○ 협정대상품목 관리시스템 구축을 통한 안전조치 및 수출입통제관련 정보 연계는 안전조치 및 수출입통제 규제담당자의 검증능력 제고 및 규제 업무의 정확성 제고에 기여 (출처 : 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202400016617

Development of advanced materials technololgy utilizing synchrotron radiation

• 연구책임자 : 1. 연구개발과제의 개요 한국재료연구원의 다양한 소재 연구에 포항가속기연구소가 보유하고 있는 첨단 분석 기술을 접목하여 고품위 분석 및 해석 기술을 확보하여 소재 개발을 가속화하고자 함 ◌ 금속 소재 실시간 X-선 고온 이미징 - 소재를 특정 조건에 노출한 후 상온에서 재료의 특성을 관찰하는 ex-situ 분석의 경우재료의 변형 완료 후 용질의 농도 분포 또는 미세조직 조사를 통해 거동을 추정하므로 그 정보에 제한이 존재함 - 재료 내부를 직접적으로(in-situ) 관찰하는 경우 온도, 시간 조건에 따른 재료의 특성 변화를 실시간으로 관찰할 수 있는 장점이 있으나 가시광선 하에서는 불투명한 재료의 내부 관찰이 불가능하므로 방사광 X-선과 같은 특수 분석 기법이 활용됨 · 방사광 광원은 상용화된 광원 대비 수백만배에서 수억배에 이르는 밝은 광원으로, 상용화된 광원 대비 신호대 잡음 비가 높은 신호를 단시간에 얻을 수 있어 시간에 따른 물질의 변화를 실시간으로(real-time, in-situ) 관찰할 수 있음. 이를 활용하여 단순히 이미지를 연속적으로 캡처하는 것을 넘어서, high-frame & high-resolution X-선 이미징 장치가 개발되었고, 다양한 in-situ 연구에 활용되고 있음. (Y. Wang 외 2008) · 또한, 방사광 광원은 상용화된 광원 대비 우수한 직진성을 가지고 있어, 방사광 X-선을 활용한 Radiography, Tomography(3D), Absorption & phase-contrast 기술을 활용하여 1um/pixel 수준 공간분해능을 갖는 가시화가 가능함의 내부 관찰이 불가능하므로 방사광 X-선과 같은 특수 분석 기법이 활용됨 - Advanced Photon Source(USA), European Synchrotron Radiation Facility(France), Swiss Light Source(Switzerland), Diamond Light Source(UK), Spring-8(Japan)과 같은 해외 방사광 가속기에서는 주조 실험 시 용탕 내부를 직접 관찰할 수 있는 방사광 X-선 가시화 기법을 개발하여 철강 및 경합금류의 응고 거동 실시간 관찰에 활용되고 있으며, dendrite structure, crack, void, porosity, segregation 등 분석가능함. (R.H. Mathiesen 외 2002, B. Li 외 2006, J.L. Fife 외 2012, .Y. Buffiere 외 2010, F. Wang 외 2017, B. Wang 외 2018, K. Nakano외 2020) - 최근에는 이차원 X-선 가시화에서 발전하여 3차원 CT 분석 또는 결정 구조 분석을 위한 X-선 회절 동시 측정으로 분석기술이 발전하고 있음 - 현재, 미국(APS), 유럽(ESRF, SLS, DLS), 일본(Spring-8)에서 방사광 가속기를 활용한 철강 및 경합금류의 응고 거동 실시간 관찰 연구가 수행중이나, 국내에는 유일하게 포항가속기연구소에 금속 응고 거동 실시간 관찰 인프라(2차원 X-선 영상)가 구축되어 있음 · 현재 500 um 두께의 탄소강 시료를 투과하여 내부 거동을 확인하는 연구를 수행하고 있으며, 응고 상황에서의 dendrite 성장 및 shrinkage cavity 발생 메커니즘 분석에 활용하고 있음 · 3차원 영상 기법, 결정구조 변화 관찰, 성분분석 등을 실시간으로 적용하기 위한 기술개발 연구를 수행 중임 (출처 : 본문 5p)
• 주관연구기관 : 한국재료연구원
• 발행년도 : 20241100
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202500000179

Development of high-performance steels for carbon neutrality

• 연구책임자 : 1. 연구개발과제의 개요 1.1. 연구개발의 필요성 ○ (핵융합 저방사강) 미래 친환경 에너지원인 핵융합 발전 실용화를 위해 핵융합 구조용 소재인 저방사화강 합금설계·용접특성 평가 및 조사 특성에 대한 연구개발 필요하다. ○ (전기로 고급강) 철강분야 탄소중립 대응을 위해 전기로 고급강 생산 기술 개발이 필요하며, 그를 위해 철스크랩에서 기인하는 tramp 원소의 영향성에 대한 체계적 연구가 선행되어야한다. 1.2. 연구개발의 경제, 사회, 기술적 중요성 ○ 기술적 측면 - (핵융합로 구조용 저방사강) 핵융합 발전은 1억도의 플라즈마를 자기장에 가두는 토카막이라는 장치를 기본으로 구성되며, ‘인공태양’이라고 불린다. 토카막 내부에 중소소(D)와 삼중수소(T)의 주입을 통해 D-T 핵융합 반응을 발생시키면 약 14MeV의 중성자와 헬륨 이온이 생성되는데, 이때 질량결손에 따른 핵융합에너지가 발생하게 된다. 이와 같은 핵융합 발전은 기존 원자력 또는 화석 에너지원과 달리 바닷물 등에서 연료를 얻을 수 있어 고갈의 우려가 없고, 온실가스 배출 또는 환경오염 물질 발생이 없는 청정 에너지원이다. 또한 사고 발생 시 대규모 인명 및 재산 피해를 초래할 수 있는 원자력 발전과는 달리 예기치 못한 사고가 발생하더라도 폭발과 같은 사고의 우려가 없는 안전성이 보장된 미래 발전 시스템으로 각광받고 있다. - 지난 2013년에 한국연구재단에서는 다음의 그림 1-1과 같이 향후 핵융합로 건설에 대해 7대 중점 투자 필요분야를 발표하였다. 이들 중, 핵융합 재료분야 기술이 포함되며, 상세하게는 1) 핵융합로 구조용 소재 개발, 2) 구조재 용접 및 접합기술 개발, 3) 개발 소재의 중성자 조사특성 평가 등이 있다. - 핵융합로 구조용 핵심부품인 블랑켓 제작을 위해 저방사강이 가장 유력한 후보 소재로 손꼽히고 있으며, 이에 대해 세계적으로 많은 연구가 진행중에 있다. 다음의 표 1-1은 전세계 주요 국가에서의 핵융합로 구조용 저방사강의 개발이력을 나타내고 있다. 표에 나타낸 바와 같이 미국, 유럽, 일본에서는 저방사강을 지난 1960 ~ 1980년대부터 개발하여 ORNL3971, Eurofer97, F82H 등의 자체 고유 합금을 보유 중이며, 이들에 대한 장기 고온물성, 중성자 조사특성 등과 같이 긴 시간이 요구되는 방대한 데이터베이스를 확보하고 있다. (출처 : 본문 5p)
• 주관연구기관 : 한국재료연구원
• 발행년도 : 20241200
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202500000210

Development of 5.0kW portable X-ray imaging device using battery power

• 연구책임자 : 비공개항목입니다.
• 주관연구기관 : 에프에스케이 주식회사
• 발행년도 : 20240800
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202500008692

Plant Engineering for Adaptation to Climate Change

• 연구책임자 : Ⅳ. 연구개발결과 1. 고온 환경 감자의 괴경형성 조절 원리 규명 ⦁ 괴경형성 조절 StSP6A 유전자발현이 조절 메커니즘이 성장 초-중기에는 SES에 의한 post-transcriptional regulation에 의해 억제되는 반면 후기에는 promoter에 의한 transcriptional regulation에 의해 억제되는 기작 규명 ⦁ 전사체- 오믹스 기반 괴경조절 후보유전자군 발굴 ⦁ StSWEETs 당수송 유전자의 고온-반응 괴경으로의 당 수송 억제기작 규명 2. 고온-적응 식물 RNA 대사조절 분자기전 규명 ⦁ 핵 이뮤노필린 신규 스플라이솜 인자가 고온 스트레스 조건에서 pre-mRNA의 alternative splicing 조절 고온-적응기작 규명 ⦁ 스플라이싱 인자의 비인산화 조절기작을 통한 posttranslational modification (PTM) 기반 RNA splicing 생물학적 원리 이해 ⦁ 포스파테아제의 스플라이싱 핵심인자 비인산화가 고온-적응 기작에 미치는 생물학적 영향을 검증하고 PTM 조절에 의한 RNA 대사조절 분자기전을 규명 3. 감자 주요품종 식물개량 시스템 확립 ⦁ 감자 재분화조절 핵심유전자 StWUS를 발굴하고 기능을 규명 ⦁ 간단한 침수처리를 통한 범용 재분화 활성화시키는 생물학적 원리 및 기술을 구축 ⦁ 토마토 재분화조절 네거티브 miR396a와 타겟 STTM396a 유전자의 기능 규명 ⦁ 아크로박테리움 GV3010에 의한 감자 stolon 재분화 촉진 현상 발견 4. 신육종기술 적용 고온 스트레스 적응형 감자 개발 ⦁ 당수송 유전자 StSWEET1 과발현체 개발로 고온조건에서 괴경형성이 1,800% 증가된 감자 개발 ⦁ 원형질체를 이용한 RNP-매개 감자 유전자교정 요소기술 확립 ⦁ 고온조건 괴경형성 네거티브 조절 유전자 StCOL1의 유전자교정체 개발을 통한 괴경 생산성 증대 (출처 : 요약문 5p)
• 주관연구기관 : 한국생명공학연구원
• 발행년도 : 20241100
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202500000352

Development of Turn Insulation and Layer Separator for 1,000~1,300MW Nuclear Power Plants

• 연구책임자 : 비공개항목입니다.
• 주관연구기관 : (주)대산플랜트
• 발행년도 : 20241100
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202500009659

Protective role of CCN5 in epithelial-mesenchymal transition (EMT)-like deformation of retinal pigmented epithelium (RPE)

• 연구책임자 : ◻ 연구개요 노인성 황반변성(Age-related macular degeneration, AMD)은 50대 이상의 중장년층에게서 나타나는 실명 질환으로 약 70~80%의 AMD 환자가 건성 노인성 황반변성을 앓고 있으며, 발병 기전이 분명하지 않아 치료에 어려움이 있다. 망막과 맥락막 사이에 위치하여 시기능에 중요한 역할을 하는 망막 색소 상피 (Retinal pigment epithelium, RPE)의 변성과 손상이 건성 노인성 황반변성의 원인으로 알려져 있다. 본 연구에서는 CCN5가 망막 색소 상피의 변성을 억제하여 노인성 황반변성을 치료할 수 있는 치료제로서의 가능성과 CCN5의 작용기전을 규명하고자 한다. ◻ 연구 목표대비 연구결과 Adeno-associated virus (AAV), modified mRNA (ModRNA) 및 self-amplifying RNA (saRNA)를 매개로 한 CCN5 발현 확인: CCN5 유전자가 삽입된 AAV 또는 mod RNA를 설계 및 제작하였다. 망막과 망막 색소 상피에서 AAV2-CCN5의 발현을 IHC와 WB로 확인하였다. ModRNA-CCN5의 발현은 ICC와 WB를 통해 확인하였고, 24시간 만에 CCN5 발현이 유도됨을 확인하였다. RNA-seq & ChIP-seq: TGF-β에 의한 ARPE-19 세포의 상피-간엽 이행과 CCN5에 의한 간엽-상피 이행에 어떠한 유전자들이 관여하는지 규명하기 위하여 RNA-seq을 진행하였다. 섬유화에 관여한다고 알려진 유전자들이 TGF-β에 의한 ARPE-19 세포의 상피-간엽 이행에 관여한다는 사실을 확인하였다. 다음 단계로 CCN5가 이러한 상피-간엽 이행에 관여하는 유전자들의 발현 패턴에 미치는 영향을 확인하고 있다. 면역질 면역 침강법 (Chromatin Immuno-precipitation, ChIP)을 진행하기 위해 CCN5 또는 tag와 반응하는 항체를 선별하였고, 그 항체를 이용하여 침전된 chromatin에서 변화를 확인 중에 있다. 동물 모델에서의 AAV2-CCN5 치료 효과 검증 : Sodium iodate 주사로 망막에 손상을 유도하여 노인성 황반변성모델을 유도하였다. AAV2-CCN5를 주사한 그룹에서는 이러한 sodium iodate에 의한 손상이 발견되지 않았다. 망막 전위도 검사에서도 AAV2-CCN5를 통한 손상 방지를 확인하였다. 망막 기능검사에서도, AAV2-CCN5를 주사한 그룹의 경우, 망막의 기능이 대조군과 유사한 수준으로 유지되는 것을 확인하였다. 기능 저하의 작용기전을 확인하고자, sodium iodate에 의해 망막의 outer nuclear layer (ONL)에서 세포사멸이 일어남을 확인하였고 CCN5에 의해 이러한 세포사멸이 저해됨을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 AAV2-CCN5는 sodium iodate에 의한 망막 손상으로 인한 망막 기능 저하를 억제할 수 있음을 확인하였다. CCN5가 건성 노인성 황반 변성의 치료제가 될 가능성을 제시한다. ◻ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 현재 CCN5가 망막 색소 상피에서 어떠한 기전으로 간엽-상피 이행을 유도하는지 밝혀진 바가 없다. 본 연구를 통해 CCN5에 의한 간엽-상피 이행에 관여하는 유전자를 동정하고 그 유전자들이 CCN5에 의해 어떻게 변화하는지 밝혀낸다면 건성 노인성 황반 변성 뿐 아니라 망막 색소 상피 손상 및 변성으로 생기는 안질환을 치료하는데 있어 크게 기여할 것으로 기대한다. CCN5를 노인성 황반 변성 유전자 치료제로 개발하고자 하며, 이에 관한 특허는 국내 등록이 완료되었다. 국내 벤처 기업인 ㈜올리브바이오테라퓨틱스에 기술이전이 완료되어 임상 연구로 진행될 예정이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 광주과학기술원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202400009905

Investigation of Schottky-junction-based near-field thermophotovoltaic and near-field negative electroluminescent cooling

• 연구책임자 : □ 연구개요 근접장 복사열전달을 이용한 쇼트키 접합 기반 열광전변환 현상의 메커니즘을 분석하고, 나노스케일에서 실험을 통해 근접장 열광전변환 현상을 실증하고 열광전지 시스템의 성능 향상을 규명함. 또한, 근접장 열광전변환 현상 분석 및 실증 경험을 기반으로 태양광을 열원으로 하는 근접장 태양 열광전지 시스템의 성능 분석 모델을 확립하고 실증함. □ 연구 목표대비 연구결과 쇼트키 접합 기반 근접장 열광전지의 층별 생산 광전류를 반영해 전력 생산량을 구하는 해석 모델을 개발했고, 다층 구조의 최적화를 통해 쇼트키 접합 기반 근접장 열광전지를 설계함. 또한, 쇼트키 접합 기반 광냉각기의 층별 전류 손실을 반영하여 복사 냉각 파워 및 COP를 계산하는 해석 모델을 개발하였고, 광학 필터 및 금속 재배열을 통해 근접장 광냉각기의 성능을 향상시킴. 근접장 복사열전달을 증폭하기 위해 표면 플라즈몬 공명 특성을 조절할 수 있는 금속 박막을 설계하고, 근접장 복사열전달 측정용 MEMS 디바이스를 제작, 집적된 열유속 센서를 이용하여 나노 거리에 따른 근접장 복사열전달률을 측정하고 시뮬레이션 결과와 비교함. 쇼트키 접합 기반 근접장 열광전지 및 광냉각기에 적합한 반도체 및 금속 물질을 선정하고, 쇼트키 접합 광전지셀을 직접 제작한 뒤 성능을 체계적으로 분석함. 근접장 열광전변환 구현을 위해 히터와 거리센서가 탑재된 방사체 MEMS 디바이스를 제작하고, 나노 포지셔너를 포함한 실험장치를 구성해 쇼트키 접합 광전지셀과 평행도 및 나노 거리를 유지함. 방사체를 가열하고 광전지셀을 상온으로 유지하며 나노 거리에 따른 근접장 복사열전달 크기 및 전력 생산량 증폭을 측정하여 근접장 열광전지를 구현함. 태양에너지를 열원으로 하는 근접장 태양 열광전지 시스템의 효율을 계산할 수 있는 모델을 확보하고, 태양 집광비와 흡수체 면적비 등 주요 변수에 따른 전력 생산량 및 시스템 효율을 파악함. 집광된 태양에너지를 구현하고, 방사체와 태양 흡수체를 포함하는 중간구조를 제작하여 가열함. 중간구조를 단열해 집광된 태양에너지로 고온 가열하고, 광전지셀과의 나노 거리를 변화시키며 전력 생산량 증폭을 측정하여 근접장 태양 열광전지를 구현함. 계획했던 1차년, 2차년, 3차년, 4차년 연구 목표 및 변경된 5차년 연구 목표를 100% 달성함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 쇼트키 접합 기반 근접장 열광전지와 근접장 태양 열광전지가 최초로 구현되어 고효율, 고밀도 재생에너지 발전의 원천 기술이 마련됨. MEMS 기술에 기반해 나노 거리 구현 면적 및 발전 면적의 한계를 극복하여 실용성을 향상시키는 후속 연구를 진행하여 기술을 발전시킬 계획임. 또한, 근접장 복사열전달 기반 시스템의 다양한 성능 계산 모델과 구현을 위한 실험적 기법을 개발, 검증하였으므로 이를 신개념 근접장 복사열전달 기반 에너지 디바이스 제안 및 표면파를 이용한 열광전변환 성능 향상 등의 도전적인 실험 연구에 활용할 것임. 근접장 태양 열광전지는 쇼클리-퀘이서 한계를 뛰어넘는 고효율 및 고밀도 발전이 가능하여 태양에너지로부터 더 작은 발전 면적에서 더 많은 전력을 생산할 수 있음. 즉, 재생에너지 발전에 열악한 환경에서도 재생에너지 발전 비율을 늘릴 수 있는 전략적 중요 기술임. 또한, 태양에너지를 열 에너지의 형태로 변환한 다음 활용하므로 열 저장소와 결합하면 태양에너지 수급의 불안정성을 기존 EES보다 낮은 비용으로 극복할 수 있음. (출처 : 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202400006724

Preclinical study on radiation-derived tumor exosomes as a anti-cancer therapeutics

• 연구책임자 : □ 연구개요 본 연구는 방사선 유도 종양엑소좀을 암치료제로 개발하기 위한 가능성을 연구하는 기반 연구로, 방사선 유도 종양엑소좀에 의한 종양의 성장변화를 확인하고, 정량/정성적 분석을 통해 유의미한 인자를 발굴하고자 하였음. 총 3년으로 계획되었고, 1차년도에는 다양한 종양 세포주를 이용한 동물모델에서 방사선 유도 종양엑소좀의 분리법을 최적화하였음. 2차년도에는 분리된 종양엑소좀에 대해 질량분석법과 바이오인포매틱스 분석을 통해 방사선에 의해 유도되는 엑소좀 내 특이적 단백질들을 프로파일링하였음. 3차년도에는 방사선 유도 종양 엑소좀의 항암활성 기능을 마우스 종양 내 주입 후 성장 억제를 통해 확인하였고, 유세포분석 기반 면역세포 프로파일링을 통해 방사선 유도 종양 엑소좀이 T세포 활성화를 유도하고 특히 항 PD-L1 요법과의 병용 효과를 함께 확인하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 1) 1차년도 목표: 방사선 유도 종양엑소좀의 분리 및 정량 분석 - 4T1 마우스 유방암 세포주를 대상으로 in vitro 와 in vivo 조건에서 방사선 조사 후 유도되는 종양 엑소좀을 분리하였음 - 분리된 엑소좀에 대해 나노입자분석을 시행하고 정량화 하였음 2) 2차년도 목표: 방사선 유도 종양 엑소좀의 종양 억제 기전 발굴 - In vitro 와 in vivo 조건에서 분리된 방사선 비유도/유도 종양 엑소좀에 대해 TMT 기반 proteomics 분석을 시행하였음 - 각 조건별 공통적/특이적 단백질 리스트를 확보함과 동시에 관련 pathway 분석을 완료하였음 3) 3차년도 목표: 방사선 유도 종양 엑소좀의 치료적 효용성 연구 - In vivo 종양 엑소좀의 생체 내 분포를 생물발광법으로 확인하였고, 분리된 수지 상세포에 처리 시 수지상세포의 활성도가 증가됨을 확인하였음 - 4T1 마우스 종양 모델을 수립하고 종양 내 주입시 방사선 유도 엑소좀이 비유도 엑소좀에 비해 종양 성장 억제 효과가 크다는 것을 확인하였음. - 항PD-L1 항체와 병용 시 방사선 치료군과 동일한 종양 억제 효과가 관찰되었음 - 유세포분석법과 효소면역측정법으로 평가한 결과 방사선 유도 종양 엑소좀은 종양내 세포 독성 T 세포의 활성도를 증가시켰고, 림프절에 수지상세포의 활성을 증가시켰으며 혈액 내 면역 증진 관련 사이토카인을 활성화시킴을 확인하였음 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 1) 연구개발 결과의 중요성 - 학문적/과학적 측면: 방사선 치료의 종양 억제 기전 및 엑소좀의 기여에 대한 의과학적 탐구 - 사회적/경제적 측면: 차세대 암치료제로 개발 가능성과 기술 선점 가능성 2) 연구 개발 성과의 활용 계획 및 기대 효과 - 본 연구에서는 in vitro 조건에서 방사선에 의해 유도되는 엑소좀 대비 in vivo 조건에서 유도되는 엑소좀 내 발현되는 다양한 단백질들의 리스트를 확보하였음. - 방사선 유도 엑소좀의 항종양능이 일반 엑소좀에 비해 우수함을 확인하였음. - 방사선 유도 엑소좀은 향후 진단이나 치료 영역에서 활용 가능할 것으로 기대됨 (출처 : 연구결과 요약문 2p)
• 주관연구기관 : 삼성서울병원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202400006948