□ 연구개요 본 연구는 외상이나 치주염 등으로 인해 치조골에 심한 결손이 있는 부위에 새로운 광촉매 친수성 골이식재를 개발하고 이를 적용하는데 그 목적이 있었음. 본 연구는 기존의 합성골 이식재에 이산화 타이타늄을 적용하고 광촉매를 통해 골이식재의 친수성을 극대화하는데 초점을 두었음. 이산화 타이타늄을 골이식재에 적용하는 방법은 초음파 및 여러 분산제 및 열처리를 통해서 수행함. 이 후 세포 주 및 동물모델에서 그 유효성을 검증하였음. 동물모델은 토끼모델을 주로 사용하였고, 3차원 입체적 골재생능 평가분석을 통해 보다 정확하고, 다양한 양상을 확인할 수 있었음. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 골이식재 나노융합 기술의 적용방법 확립 - 10~50 nm의 TiO₂ nanoparticle을 생산기반확립 (<25nm, 99.7%순도로 적용) - 생산된 TiO₂ nanoparticle을 골이식재에 결합(초음파 및 SDBS), 450℃ 열처리 - 광촉매를 통한 골이식재의 친수성 증가 (Superhydrophilic, <10°) 2. 치주염 및 골결손을 유발하는 동물모델 확립 - LPS, Plaque induced periodontitis (PIP)를 이용한 치주염 모델확립 - Calvarial critical size defect 모델확립 3. 친수성 골이식재를 세포수준에서 매커니즘 규명 - ALP, AR, qPCR을 통한 유전자발현양상 관찰 - 골형성인자(BMP-2)를 골이식재에 적용하여 효과 검증 4. 동물모델에 성장인자 및 친수성 골이식재 적용 - 백서 두개골에 친수성이 강화된 TiO₂ 골이식재를 적용하여 골형성능의 향상을 검증함. - TiO₂ 농도 변화를 통한 최적용량을 검증 5.방사광 마이크로시티를 이용한 조직 생검의 비파괴적 정량부피분석방법 확립 - 방사광(Synchrotron radiation)을 이용한 Bio-imaging 획득 및 조직세분화 (tissue segmentation)를 통한 3차원 조직 계측을 시행 - 골이식재를 이용하여 재생된 조직생검을 이용하여 비교연구 □ 연구개발결과의 중요성 치과용 합성골 이식재는 다양한 재료 및 형태로 제작이 가능하고 다른 골이식재에 비해 비교적 저렴한 생산비로 인해 치과 및 정형외과영역에서 다양하게 쓰인다. 현재 치과영역에서는 치조골의 결손부에 골재생을 목적으로 사용된다. 하지만 합성골이식재는 아직도 신생골을 형성하는데 최소3~4개월의 시간이 소요되며, 동일기간 내 신생골의 형성율은 약 20~30%를 보인다. 본 연구는 기존의 합성골 이식재에 친수성을 보강할 수 있는 물질 중 이산화 타이타늄을 이용하여 실험을 진행하였고, 유의미한 결과를 도출하였다. 초기 20%의 이산화 타이타늄을 골이식재에 적용하는 것을 시작으로 최종적으로 0.1%의 이산화타이타늄을 적용하고도 초친수성에 도달할 수 있었고, 이는 향후 치과계에 적용 할 수 있을 것으로 생각된다. 이러한 결과는 신생골의 형성율의 향상 및 형성기간의 단축에도 도움을 줄 것으로 생각한다. (출처 : 연구결과 요약문 3p)

• 연구책임자 : 김용건
• 주관연구기관 : 경북대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 이산화타이타늄;하이드록시아파타이트;신생골형성;동물모델;3차원입체분석;분산제;방사광;나노입자;합성골이식재;

혈소판, 대식세포 등이 종양세포의 성상 변화에 미치는 영향 연구 - 혈소판에 의한 종양세포의 종양생성능 변화 관련 유전자 변화 정보 라이브러리 구축 - 방사선에 의한 대식세포의 변화가 생리활성물질 분비에 미치는 영향 연구 및 제어 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 김성대
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 종양줄기세포;면역치료;혈소판;대식세포; 2. cancer stem cell;immunotherapy;platelet;macrophage;

○ 연구목표 - 글로벌 기상재해(한파/폭염 등) 원인으로 지목된 북극 소용돌이의 강도 및 진행 경로에 대한 예측기술 개발을 통해 극지역 기후변화에 따른 기상재해 예측능력을 확보한다. ○ 연구내용 - (관측) 북극 구름/경계층 관측 및 활용 연구 ㆍ니알슨/아라온 기반 북극 육/해상 구름-대기경계층 관측 인프라 구축 및 지속운영 ㆍ독자 경계층/구름미세물리 프로세스 개발 ㆍ에어로졸/구름 상호작용 - (예측) 극지 예측 시스템 (KPOPS) 개발 및 운용 ㆍ극지 기상/기후 예측 시스템 개발, 준현업 운영 ㆍ독자 물리과정 탑재, 예측성 향상 ㆍ2017-2019 극지 예측의 해 (YOPP) KOPRI 주도적 참여 ㆍ극지 기후 예측 시스템 초기화/검증 체계 구축 - (후처리 및 분석) KPOPS 활용 플랫폼 구축 및 글로벌-한반도 이상기후 원인 진단 ㆍ모델/원격탐사/현장관측 자료 활용 플랫폼 운용 ㆍ중위도-극지 이상기후 원인규명 ○ 예상 연구성과 - 니알슨 (다산기지) 중심 구름 및 기상 관측 핵심역량 확보 - 아라온 해상 기상관측 역량 확보 - KOPRI 자체 극지역 악기상 및 중위도 계절예측 능력 확보 - 글로벌 기상재해 원인 규명에 관한 우수 극지논문 출판 ○ 종료후 활용계획 - 극지 지구 시스템 모델 (KPOPS-Earth) 개발의 기반기술로 활용 - 아라온 남/북극해 항해시 선박 안전 운항에 필요한 기초자료로 활용 - 기상청과 지속적 협력, 국가 기후변화/기상재해 예측능력 질적 수준 향상 - 현장관측 및 모델 자료 공유, 국내 극지 공동연구 활성화에 기여 (출처 : 초록 5p)

• 연구책임자 : 김주홍
• 주관연구기관 : 한국해양과학기술원
• 발행년도 : 20200200
• Keyword : 1. 극지 예측 시스템;북극;구름;경계층;계절예측;기상예측;기후변화;기상재해; 2. Korea Polar Prediction System;Arctic;Cloud;Boundary layer;Seasonal prediction;Weather prediction;Climate change;Meteorological disaster;

□ 알파핵종 표적치료를 위한 인프라 최적화 ○ 알파 핵종 1종 핵종 품질 분석 ○ 알파 핵종 1종 측정 및 평가 기술 개발 ○ 국제 연구 협력 강화 □ 알파핵종 표적치료관련 선량평가 protocol 고도화 ○ 알파 핵종 1종에 대한 비임상 및 임상 감마영상화 프로토콜 정립 ○ PET 영상이용 치료반응 예측 평가 방법 개발 □ 알파핵종 표적치료관련 종양모델, 실험 protocol 확립 ○ 표적치료용 알파 핵종 방사성의약품 3종 표지법 확립 ○ 표적치료용 알파 핵종 표지 방사성의약품 3종 소동물 장기분포 평가 ○ 표적치료용 알파 핵종 표지 방사성의약품 2종 안정성 평가 ○ 알파 치료를 위한 진단용 방사성의약품 1종 독성평가 □ 알파핵종 표적치료 임상시험 실시 ○ 전립선암 관련 임상시험 3건 시행 ○ 전립선암 관련 PSMA-I&T 임상시험 준비 ○ 유방암 관련 임상시험 2건 시행 □ 알파핵종 치료관련 autophagy 와 병리분석 심화연구 ○ 방사선 유도 autophagy에 관련된 histone 조절 유전자를 이용한 폐암세포에서의 방사선치료 효과 확인 ○ 알파핵종 표적 치료 타겟 발굴을 위한 병리 기반 연구 ○ 대장암에서 방사선 치료 감작제 및 방사선 치료 저항 극복 표적 치료제 발굴 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 송강현
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20200200
• Keyword : 1. 알파핵종;방사성 핵종치료;암;유전자 변이;항암방사선 맞춤치료 기술개발 방사선감수성 증가 치료법;신호전달;병리분석; 2. alpha emitting radionuclide;radionuclide therapy;cancer;gene mutation;tailored anticancer radiation therapy;radiosensitizing therapy;autophagy;signal transduction;pathological analysis;

○ 원내 동물실험진행 총괄 - 동물실험윤리위원회 운영, 동물실험계획서 심의 ○ 특정병원균부재 사육환경 유지 - 정규·비정규 미생물모니터링, 낙하균 검사, 수질검사 수행 ○ 안정적 실험동물 인프라 운영 - 성능적격성평가, 시험·조정·평가 ○ 동물실험 전 과정 수행 지원 - 온라인신청시스템 운영, 유지, 보수 - 연구자 대상 교육 (윤리교육, 이용자교육, 공용장비 사용 교육) ○ 방사선의학연구 경쟁력 강화 - 공용장비 인프라의 체계적 관리 - 신규 방사선장비 구축 및 운영 ○ 동물실험 인프라 역량 고도화 - 방사선연구 특화 동물 모델 확립 - 외부수탁/공동연구 수행 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 이민영
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20200200
• Keyword : 1. 방사선;실험동물;특정병원균부재;동물모델;동물실험윤리위원회; 2. radiation;laboratory animal;specific pathogen free;animal model;IACUC;

원전 사고로 인해 환경으로 방사성물질 방출 시, 지역주민 보호와 방사성 오염제염 등을 위해서는 신속한 방사성물질 거동 파악이 필요함. 이에 본 연구에서 중대사고를 포함하여 원전에서 방사성물질 방출 사고 발생 시 방사성물질 거동과 인근 토양 오염 여부를 즉각 감지할 수 있는 무선 감시시스템을 개발함. 이를 위해, 본 연구에서는 △무선통신을 적용한 방사능 측정 기술 조사·분석, △최적 기술 적용 무선 감시시스템의 회로부 상세 개념 설계 △무선 감시시스템 및 소프트웨어 제작 △무선 감시시스템 시작품 제작 및 성능 평가 △구축된 무선 네트워크 감시시스템 성능 및 현장 적용성 평가 △현장 적용성 평가 결과를 토대로 무선 네트워크 감시시스템 최적화를 수행함. 본 무선감시시스템은 사고 초기에는 주민 대피/소개에, 사고 복구단계에서는 사고 원전 주변 지역 방사성오염 실태 파악에 활용이 가능할 것으로 기대함. (출처 : 보고서 요약서 3p)

• 연구책임자 : 문주현
• 주관연구기관 : 단국대학교
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 방사성물질 방출 사고;무선 방사능 측정;방사능운;무인시스템;원자력 사고관리; 2. Radioactive material release accidents;Wireless radioactivity measurement;Radioactive plume;Automated operation system;Nuclear accident management;

□ 연구개요 임플란트 수술의 주요 실패 요인은 뼈가 임플란트 표면에 달라붙지 않는다는 것임. 티타늄은 주변 뼈나 연조직 자체를 직접 성장시킬 수 없음. 이를 해결하기 위해, 항생제 및 생체활성물질을 임플란트 표면에 코팅 하였으나, 코팅된 물질들은 초기에 방출되어 지속적인 효과를 볼 수 없었거나 방출 속도를 조절할 수 없다는 단점이 있었으며 화학 물질을 사용하므로 인체에 위험할 수 있음. 따라서 본 연구는 인체에 무해한 이온화 에너지인 감마선 에너지를 사용하여 항생제와 생체활성물질을 임플란트 표면에 코팅하여 성공적인 임상 결과에 최적의 효능을 발휘할 수 있는 또 다른 표면 처리법을 연구하고자함. □ 연구 목표대비 연구결과 ○ 1차년도 • 임플란트 표면 개질을 위한 코팅 기술을 지속적으로 연구 개발하였으며, 다양한 in vitro 실험을 통해 그 성능과 안정성을 평가하고 개선 - 임플란트 표면에 DOPA, heparin, collagen, BMP, VEGF, PDGF, aminoglycoside 등의 항생제 및 생체활성물질을 탑재하는 프로토콜 정립 - 생체활성물질이 탑재된 임플란트 표면의 물리·화학적 평가를 시행하여 표면의 안전성 및 성능 평가방법에 대한 가이드라인 정립 - 표면 개질된 임플란트의 세포수준 안전성 및 유효성 평가 • 임플란트의 안전성 및 성능 평가를 위해, 다양한 임상적 상황을 모방한 동물 모델 개발 ○ 2차년도 • 생체활성물질이 코팅된 이식 재료의 골융합 촉진 및 임플란트 주위염 치료 효능평가 - 다양한 방법 (화학적 방법, 감마선을 이용한 방법 등)으로 생체활성물질을 이식 재료에 탑재하는 프로토콜 정립 - 세포 실험을 통해 생체활성물질이 탑재된 티타늄 스크류의 안전성 및 성능 평가 - 동물모델을 이용하여 개질된 표면의 안전성 및 성능평가 ○ 3차년도 • 최종 전임상 평가를 위한 재료 선정 및 프로토콜 확립 - 소동물 모델에 다양한 골이식재를 적용하여, 재료에 따른 안전성·유효성 비교 평가 • 감마선 기술로 생체활성물질이 탑재된 임플란트의 대동물 전임상 평가. - 최적의 감마선량 (25kGy)으로 콜라겐을 임상적용 가능한 티타늄 임플란트에 탑재하고, 표면 특성 및 화학적 조성을 화학적 콜라겐 가교법과 비교 평가 - 전임상실험을 통한 표면개질된 임플란트의 안전성 및 유효성 평가 □ 연구개발결과의 중요성 ○ 4세대 임플란트 표면 개발의 지속적인 필요성으로 인해 많은 연구에도 불구하고 개발된 상품은 전무함. 이는 식약청 허가 시 표면개질에 사용한 유해물질의 안전성을 검증하지 못함이 가장 큰 이유임 ○ 일반적인 표면 개질법은 인체에 유해한 화학물질의 사용이 필수적이나, 감마선 기술을 이용한 경우 인체에 유해한 화학물질의 사용을 최소화할 수 있어 FDA 승인이 수월함. ○ 기능성 소재 개발에 있어 신규물질의 합성, 표면 분해 등을 이용한 방법은 합성의 복잡성, 표면 개질의 불균일성 및 낮은 수율로 인해 생체활성물질의 고정화에 제한적이며, 감마선 기술을 이용할 경우 높은 수준의 표면개질이 가능해 생체활성물질의 고정 및 전달 수율을 매우 높일 수 있음. ○ 고령화 사회와 삶의 질 향상으로 인한 치과용 임플란트 환자가 더욱 증가할 것이 예상되므로 감마선을 이용한 치과용 융복합형 티타늄 임플란트 기술의 산업적 가치가 증대됨 (출처 : 연구결과 요약문 3p)

• 연구책임자 : 허중보
• 주관연구기관 : 부산대학교
• 발행년도 : 20200300
• Keyword : 임플란트;티타늄;표면;감마선;골재생;골융합;대동물;

○ 원전 모의 사고 시현 환경에 적용 가능한 시험용 로봇 시스템 개발 1. KIST에서 개발하여 기 보유한 이동 기구부 및 로봇 팔을 활용하여 목적 환경에서 위험작업의 시현이 가능한 로봇 시스템 개발 2. 3차년도 위험 작업 시현을 위한 접촉 작업 알고리즘 개발 ○ 위험 작업 신속 대응이 가능한 로봇 팔 모션 및 힘제어 기술 개발 1. 사용자 원격 조작명령과 힘센서 값을 활용한 로봇 팔 접촉 작업 알고리즘 개발 2. 파지 물체의 특성 및 구조를 자동 파악하여 최적 로봇 팔 작업 가이드 경로 생성 알고리즘 개발 (출처 : 보고서 요약서 3p)

• 연구책임자 : 이우섭
• 주관연구기관 : 한국과학기술연구원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 원자력발전소;위험작업;극한환경기술;로봇 팔;힘제어; 2. Nuclear Power Plant;Dangerous Duty;Extreme Environment;Manipulator;Force Control;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 최시호
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 유전자 가위;유전변이;간암;종양 줄기 세포;방사선; 2. CRISPR;mutation;liver tumor;cancer stem cells;radiation;

- 저선량방사선 조사 시설을 포함하는 SPF실험동물실 유지 관리 ▢ 세포주 및 동물모델을 이용하여 저선량 방사선의 영향 및 선량률에 따른 조직의 반응 정도를 비교함 ○ 저선량률 chronic exposure (3.4mGy/h)그룹이 고선량 반복 조사 (2Gy x 2 or 4회, 50.9Gy/h) 그룹보다 고환 무게 더 감소하고, 조직의 손상 정도가 더 심함을 검증함 ○ qRT-PCR 및 western blot으로 검증을 수행하여 G6PC2 후보유전자를 확보함 ○ 저선량 방사선 조사가 CD8+ T cell activation의 정도와 activation 전, 후의 DNA damage 정도에 영향이 없음을 확인함 ○ γ-H2AX staining을 이용하여 저선량 방사선에 의한 adaptive response를 확인하고, 같은 조건에서 산소 농도에 따라 DNA damage 생성 정도에 차이가 있음을 확인함 (출처 : 요약서 3p)

• 연구책임자 : 이창근
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20200100
• Keyword : 1. 저선량 방사선;선량률;고환;유전자 변이;산소; 2. low-dose radiation;dose-rate;testis;DNA damage;Oxygen;