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요약문

목차

제1장 서론 11

제1절 연구 배경 11

1. 대체시험과 고속대량 스크리닝 11

2. 나노물질과 나노독성 13

3. Caenorhabditis elegans 16

제2절 연구 내용 및 목적 18

제2장 실험방법 19

제1절 나노물질 19

1. 나노 물질의 구성 성분 및 분산 19

2. 나노의 입자크기 측정 21

제2절 시험생물의 준비 및 노출 22

1. C.elegans의 배양 및 준비 22

2. 고속대량 스크리닝 장비를 이용한 노출 24

제3장 실험 결과 및 고찰 27

제1절 COPAS를 이용한 나노독성 시험법 정립 27

제2절 나노물질간 독성 비교 32

1. 생식 독성시험 결과 33

2. 성장 독성시험 결과 35

제3절 물리화학적 특성별 나노독성 비교 37

1. 사이즈에 따른 독성 비교 37

2. 비표면적별 따른 독성 비교 39

3. 나노 형태에 따른 독성 비교 41

제4절 나노물질의 세대 전이 독성 43

1. 농도별 나노의 세대 전이 독성 43

2. Strain별 나노의 세대 전이 독성 47

제4장 결론 52

참고문헌 55

Abstract 64

표목차

표 1. 나노의 물리화학적 성상비교 19

표 2. List of comparative data 31

표 3. List of comparative data on toxicity pharameter 32

표 4. 사이즈에 따라 나타나는 독성비교 37

표 5. 비표면적에 따라 나타나는 독성비교 39

표 6. 나노 형태에 따라 나타나는 독성비교 41

그림목차

그림 1. 소비재의 환경 노출로 인한 인체 노출 경로 14

그림 2. 나노 분산 시험 절차 20

그림 3. 입자크기 분석기기 및 그 분석자료 21

그림 4. Caenorhabditis elegans 23

그림 5. 생식독성 시험 절차 24

그림 6. 성장 및 발달독성 시험 절차 25

그림 7. 세대전이 시험 절차 26

그림 8. Gains conditions 28

그림 9. Setting of gains condition 29

그림 10. Threshold conditions 30

그림 11. 나노 종류별 생식독성에 따른 자손의 수 33

그림 12. 나노의 간섭으로 인한 영향 35

그림 13. 나노 종류별 48시간에 나타나는 발달 양상 36

그림 14. 사이즈에 따라 48시간에 나타나는 발달 양상 38

그림 15. 비표면적에 따라 48시간에 나타나는 발달 양상 40

그림 16. 모양에 따라 48시간에 나타나는 발달 양상 42

그림 17. 부모세대(P0)에 나타나는 생식율의 영향 43

그림 18. 부모세대(P0)에 나타나는 시간에 따른 발달의 영향 44

그림 19. 세대간 나타나는 농도별 생식영향 45

그림 20. 72시간 노출 후 세대간 나타나는 농도별 성장영향 46

그림 21. 부모세대(P0)에 나타나는 생식율의 영향 47

그림 22. 부모세대(P0)에 나타나는 시간에 따른 발달의 영향 48

그림 23. 세대간 나타나는 strain별 생식영향 49

그림 24. 48시간 노출 후 세대간 나타나는 strain별 발달영향 50

그림 25. 72시간 노출 후 세대간 나타나는 strain별 발달영향 51

초록보기

 화학물질의 독성 시험을 위한 동물 실험을 대체하는 방법의 개발이 규제와 연구 맥락에서 10년간 급격히 진행되어 왔다. 규제 및 대규모 연구 프로그램은 실제로 전통적인 동물 모델의 사용을 감소시켰으며, 다수의 화학 물질의 잠재적 건강 영향을 시험하기 위해 비포유 동물 독성 모델의 필요성을 설명했다. 공동의 노력으로 인해, 위험 식별 및 화학물질의 독성 프로파일 평가를 위한 개발이 이루어졌으나 in vivo 모델에 대한 진보는 덜 진전되었다.

예쁜 꼬마 선충은 빠르지만 생리학적으로 관련이 없는 세포 기반의 in vivo 대체 시험법에 비해 많은 장점을 가지는 독특한 접근 방식을 제공한다. 게다가 C. elegans는 짧은 생애주기와 고등 생물의 genome과 높은 일치율을 보이는 잘 정립된 genomic 정보와 같은 일반적인 이점을 가지고 있으며, 높은 수준으로 생식과 성장이 가능하여 자동화된 기술인 고속대량 스크리닝에 활용될 수 있는 독성학적 스크리닝을 위한 훌륭한 대체시험 모델이다.

본 연구에서 flow cytometer인 COPAS를 사용하여 화학물질의 생식 및 발달 독성을 스크리닝 하기 위해 C. elegans를 활용한 고속대량 스크리닝 시험법을 개발했으며 나노 독성 스크리닝을 위한 고속대량 스크리닝 시험법을 정립하였다. 나노 기술의 급진적인 증가로 현재 나노 입자의 위험성 분석이 독성학에서 주요한 연구 전망으로 각광받고 있다.

나노 물질의 조성과 모양 및 크기의 변화에서 넓은 스펙트럼은 효율적인 고속 대량 스크리닝 시험법을 위험 평가를 위해 집중적 독성 시험을 필요로 한다.

첫 째, 발달 및 생식 독성시험은 은(Ag), 실리카(SiO₂), 티타늄(TiO₂), 세리아(CeO₂)로 이루어진 나노에서 수행되었다. 시험입자 중에서 은(Ag)나노가 다른 입자들에 비해 성장 및 생식시험 모두에서 더 독성이 강하게 나타났다. COPAS에 기반한 스크리닝이 다른 물리·화학적 성질에 따라 독성 차이를 나타내는 것이 확인 되었다. 입자크기에 따른 독성은 은(Ag)나노에서 관찰되었고 비표면적에 따른 독성은 실리카(SiO₂)나노에서 관찰되었다. 마지막으로 세대전이성 연구는 은(Ag)나노에서 수행되었다. 은나노에 의해서 부모세대의 생식독성이 은나노에 노출되지 않은 F1와 F2에서 발견되었으며 이것은 생식 독성이 세대적으로 전이될 수 있는 잠재력을 보여주었다.

시험 결과들은 COPAS 기반의 C. elegans 고속 대량 스크리닝 시험법이 나노독성 스크리닝에 활용될 수 잇다는 것을 보여주었다. 그러나 한 가지 주요한 간섭이 확인 되었다. 용해되지 않은 배지에 분산된 콜로이드 상태의 나노입자가 COPAS에 의해 측정되기 때문에 생식시험을 수행할 때 간섭을 주어 COPAS를 활용한 나노 시험에 제한을 준다. 전체적인 결과는 COPAS 기반의 C.elegans 고속 대량 스크리닝 시험이 나노입자를 포함한 화학물질의 생식 및 발달 독성을 예측하는데 잠재적 능력을 가지고 있다는 것을 보여준다.

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