초록 ▼

◎ 연구의 목적 및 내용
■ 펄스형 전자기장 자극 시스템 (Pulsed electromagnetic fields stimulation system)을 개발하여 전자기장 자극에 따른 최적화된 지방분해 자극법 확립
■ 펄스형 전자기장에 의한 지방세포 및 조직의 대사물질 변화를 자기공명분광(magnetic resonance spectroscopy)를 이용하여 비침습적으로 관찰 가능한 최적화된 프로토콜을 확립.

◎ 연구결과
■ 세포 자극 펄스형 자기자극을 줄 수 있는 장치 (PEMF) 개발
□ 최적 자기장

◎ 연구의 목적 및 내용
■ 펄스형 전자기장 자극 시스템 (Pulsed electromagnetic fields stimulation system)을 개발하여 전자기장 자극에 따른 최적화된 지방분해 자극법 확립
■ 펄스형 전자기장에 의한 지방세포 및 조직의 대사물질 변화를 자기공명분광(magnetic resonance spectroscopy)를 이용하여 비침습적으로 관찰 가능한 최적화된 프로토콜을 확립.

◎ 연구결과
■ 세포 자극 펄스형 자기자극을 줄 수 있는 장치 (PEMF) 개발
□ 최적 자기장 발생 코일에 대한 컴퓨터 모의실험
- Sim4Life v2.0 (SPEAG, Swiss)를 이용한 전자기장 발생 모의실험
- 복수 코일을 이용한 효율적 전자기장 시스템 개발
■ 개발된 펄스형 전자기장 발생 시스템 평가: 자극기 효과 검증
□ 개발된 PEMF 자극기의 세포에의 적용: PEMF 자극의 연골세포 증식효과 확인(P<0.05)
■ 펄스형 자기자극 (PEMF) 장치의 세포자극 신뢰성 확보 및 검증
□ 연골세포에서의 변화 관찰: 자극 주파수와 자장세기를 조절하여 세포 증식에 미치는 영향 확인
- PEMF 자극군의 세포 증식이 대조군에 비해 활발한 것을 확인
□ 지방세포 및 지방 분화 줄기세포와 지방 조직(공배양세포)과 줄기세포 분화 시 변화 관찰: 지방분화 억제에 대한 전자기장 자극의 효과 확인
■ 펄스형 자기자극 (PEMF) 장치의 시스템 및 코일 최적화
□ 기존 회로에서의 다이오드 소자 변경
□ 열에 의한 자극을 최소화 하기 위해 코일 하우징 및 쿨링 시스템 도입
■ 펄스형 자기자극 (PEMF) 장치의 세포자극 신뢰성 확보 및 검증
□ 지방분화배지를 이용한 지방분화 시 PEMF 자극을 주어 지방분화 억제 효과 확인
□ 자극 프로토콜의 변수 중 10분 자극과 10Hz에서 줄기세포의 지방분화 억제 효과가 유의미한 것으로 확인함 (P<0.05)
■ 최적화된 자극 방법에 의한 세포 및 조직의 대사물질 정량 분석: 자기공명분광법 시행
□ 지방전구세포의 지방 분화 시 PEMF 자극의 효과를 NMR 측정을 통하여 확인
□ NMR 스펙트럼을 이용한 대사물질 정량화 결과 또한 골수유래 줄기세포의 지방 분화 억제 경향과 마찬가지로 자극 프로토콜의 변수 중 10분 자극과 10Hz에서 줄기세포의 지방분화 억제 효과가 유의미한 것으로 확인함

◎ 연구결과의 활용계획
■ 전자기장 자극 조건 조절 가능한 범용 펄스형 전자기장 자극 장치 H/W 및 프로토콜 개발
■ 세포 대사물질 분광 분석을 통해 지방세포 억제 과정에서의 바이오 마커 기준 제시
■ 부위별 비만 치료에 적용할 수 있는 전자기장 자극 프로토콜을 세포수준의 자극 기술로 확보
■ 자기공명분광을 이용한 비침습적이고 반복적인 세포 신호의 획득으로 신뢰성 있는 세포 상태 정량화 방법 제시
■ 세포 대사물질 측정 결과를 바탕으로 심부 조직의 전자기장 치료법 제시

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

◎ Purpose& contents
■ Establishment of optimized adipolysis stimulation method with electromagnetic field stimulation through developing pulsed electromagnetic fields stimulation system
■ Establishment of an optimized protocol for non-invasive measurement of the metabolite changes of adipocyte

◎ Purpose& contents
■ Establishment of optimized adipolysis stimulation method with electromagnetic field stimulation through developing pulsed electromagnetic fields stimulation system
■ Establishment of an optimized protocol for non-invasive measurement of the metabolite changes of adipocyte and tissues by pulsed electromagnetic fields unsing (nuclear) magnetic resonance spectroscopy

◎ Result
■ To develop a PEMF stimulation system capable of stimulating cells with pulsed electromagnetic field
□ Computer simulation of PEMF coils generating optimal electromagnetic fields
- Simulation for generating the electromagnetic field with Sim4Life v2.0 (SPEAG, Swiss)
- Multiple coile design to efficiently generate electromagnetic field
■ Evaluation of the developed PEMF system : verification of stimulator performance
□ Application of developed PEMF stimulator to cells : Confirming the effect of PEMF stimuation on chondrocyte proliferation (p<0.05)
■ Reliability and validation of the PEMF cell stimulator system
□ Monitoring chondrocyte changes : Effect of stimulation frequency and magnetic fields strength on cells proliferation
- It was confirmed that cell proliferation in the PEMF stimulation group was more active than in the control group
□ Investigation of changes in co-cultured cells of adipocytes, adipose differentiated stem cells and adipose tissue and stem cell differentiation : Identification of the PEMF stimulation on lipid differentiation inhibition
■ System and coil optimization of PEMF devices
□ A diode element was relpalced in power circuit board
□ Reinforcement of the coil housing and cooling system to minimize heat stimulation effects
■ Confirmation and verification of cell stimulation reliability of PEMF system
□ Identification of inhibition effect of adipogenic differentiation by PEMF stimulation during fat differentiation
□ It was confirmed that the effect of 10-min and 10-Hz stimulation protocol on the lipid differentiation of stem cells was significant (p<0.05)
■ Quantitative analysis of cell and tissue metabolites for optimized stimulation method
□ PEMF stimulation effects on adipogenic differentiation of lipid precursor cells was confirmed by NMR measurement
□ As a result of metabolite quantification using NMR spectroscopy, it was confirmed that the 10 min stimulation of the stimulation protocol and the lipid differentiation inhibition effect of the stem cells at 10 Hz were significant as well as the tendency of inhibiting lipid differentiation of bone marrow stem cells

◎ Expected Contribution
■ Development of universal PEMF cell stimulator with adjustable electromagnetic field conditions
■ Suggesting biomarker criteria in the process of inhibiting adipocytes through spectrometric analysis of cellular metabolites
■ Obtain the electromagnetic field stimulation protocol applicable to the treatment of obesity according to the site by the stimulation technology at the cell level
■ Non-invasive and repetitive cell signal acquisition using MRS to provide a reliable quantification method of cell state
■ Based on the results of cell metabolism measurement, EM treatment of deep tissue can be possible

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 77
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 80
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 81
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 90
• 8. 참고문헌 ... 90
• 9. 연구성과 ... 93
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 94
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 94
• 12. 기타사항 ... 95
• [별첨1] 대 표 연 구 실 적 ... 96
• [별첨2] 세부 목표 관련 증빙 ... 98
• 끝페이지 ... 107