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표제지 2

목차 4

Ⅰ. 서론 11

1-1. 연구 목적 및 배경 11

1-2. 연구의 필요성 25

1-3. 연구 문제 및 가설 28

1) 연구 문제 28

2) 연구 가설 28

Ⅱ. 문헌 고찰 29

2-1. 미세먼지의 특성과 건강에 미치는 영향 29

2-2. 치주 질환과 치주 인대 줄기세포(PDLSCs) 34

2-3. 대마의 효능 및 의학적 가치 53

2-4. 대마 유래 바이오 소재의 잠재적 이점 58

Ⅲ. 재료 및 방법 63

1. 실험 재료 63

1-1. 시료 63

1-2. 시약 및 기기 66

2. 실험 방법 68

2-1. 세포 배양 및 준비 68

2-2. 추출물 및 미세먼지 처리 69

2-3. 엑소좀 분석 71

2-4. 마이크로 RNA 분석 73

2-5. 세포독성 및 세포사멸 분석 74

2-6. 면역세포화학 분석 75

2-7. 기능성 효능 검증 방법 76

3. 추출 방법 78

3-1. 대마 줄기 용매 추출 78

3-2. 증류 및 농축 방법 79

3-3. 정제 방법 80

3-4. 엑소좀 추출 81

3-5. 엑소좀 농축 및 정제 과정 82

3-4. 통계 분석 방법 83

Ⅳ. 결과 84

1. 세포 배양 결과 84

1-1. 세포 생존율 및 증식률 분석 84

1-2. 미세먼지 처리 후 세포 상태 85

2. 대마 줄기 추출물 처리 결과 86

2-1. 대마 줄기 추출물의 세포 보호 효과 86

2-2. 항염증 효과 분석 88

3. 엑소좀 분석 결과 90

3-1. 엑소좀의 농도 및 크기 분석 90

3-2. 엑소좀에 포함된 miRNA 프로파일링 91

3-3. 엑소좀의 세포 보호 및 항염 효과 93

4. 마이크로 RNA 분석 결과 95

4-1. 마이크로 RNA 발현 변화 95

4-2. miRNA의 기능적 역할 96

5. 세포독성 및 세포사멸 분석 결과 97

5-1. 세포독성 농도(cc50)분석 97

5-2. 세포사멸 경로 분석 98

6. 기능성 효능 검증 결과 99

6-1. 항산화 효과 분석 99

6-2. 세포 분화 촉진 효과 100

6-3. MSEIEs에 의한 PDLC 분화 활성화 104

6-4. MSEIEs에 의한 PPC 분화 활성화 106

6-5. MSEIEs에 의한 항상성 단백질 발현 조절 107

7. 통계 분석 결과 109

7-1. 데이터의 통계적 유의성 검증 109

7-2. 다변량 분석 110

Ⅴ. 논의 111

Ⅵ. 결론 124

6-1. 항염증 효과 124

6-2. 세포 분화 촉진 125

6-3. 구강 환경 유지에 중요한 단백질 조절 126

6-4. 연구 요약 127

6-5. 연구의 학문적 및 실용적 기여 128

6-6. 향후 연구 방향 129

Ⅶ. Reference 130

초록 151

Abstract 153

표목차 7

Table 1. Annual PM2.5 and PM10 Emissions and Yearly Change Rates... 15

Table 2. Associations regarded as scientifically confirmed on the basis of... 30

Table 3. Reagents and Equipment for the Preparation of Mature Hemp Stem... 66

Table 4. Key Materials and Equipment Used in Cell Culture and Exosome... 67

Table 5. Sequences for PCR primers 70

Table 6. Summary of Hemp Stem Solvent Extraction Process 78

Table 7. Exosome Concentration and Purification Process with Molecular... 82

Table 8. Statistical Analysis of PDLSC Response under Various Experimental... 83

Table 9. Cell Viability And Proliferation Analysis 84

Table 10. Profiling of significant microRNAs in MSEIEs 91

Table 11. Cytotoxicity (CC50) Analysis of PM10, MSE, and MSEIEs Treatments 97

Table 12. Physiologically Active Compounds in Hemp Stems Used in This... 118

그림목차 8

Figure 1. Sources: (United States Environmental Protection Agency. EPA) 13

Figure 2. Monthly Average PM2.5 Concentrations (μg/m³) from 2015 to 2023 14

Figure 3. definition of fine dust exposure period 18

Figure 4. Pathways Involved in Immune Response and Airway Remodeling... 33

Figure 5. The Major Risk Factors of Periodontitis 36

Figure 6. Possible mechanisms between diabetes and periodontal disease have... 37

Figure 7. Physiological Model of the Impact of Stress on Periodontal Disease:... 39

Figure 8. Differentiation Pathways of Periodontal Ligament Stem Cells... 43

Figure 9. Exosomes and Their Therapeutic Potentials of Stem Cells... 49

Figure 10. Regenerative Effects of Mesenchymal Stem Cell-Derived... 51

Figure 11. Possible applications of hemp industrialization 53

Figure 12. The Appearance of a Cannabis Farm and Cannabis Stalks 64

Figure 13. Anatomical Structure of a Plant Stem and Cell Wall 65

Figure 14. Schematic Representation of Exosome Induction from Activated... 72

Figure 15. Functional Efficacy Validation of PDLSCs under Various Conditions... 77

Figure 16. Distillation and Concentration of Hemp Extract Using a Rotary... 79

Figure 17. Effect of PM10, MSE, and MSEIEs on the Expression of Apoptotic... 85

Figure 18. Treatment dosages of fine dust, mature stem extract (MSE), and... 87

Figure 19. Levels of anti-apoptotic and apoptotic genes in gingival cells... 89

Figure 20. Comparison of Exosome Size and Concentration Between PM10... 90

Figure 21. Profiling of miRNAs in various exosomes 92

Figure 22. Levels of anti-apoptotic and apoptotic genes in gingival cells after... 94

Figure 23. Effect of MSEIEs on miRNA Expression Compared to PM10... 95

Figure 24. Analysis of Apoptosis Pathway Inhibition by MSE and MSEIEs... 98

Figure 25. Differentiating patterns of PDLSCs cultured in an MSB-conditioned... 101

Figure 26. Differentiation patterns of PDLSCs under MSECM and MSEIEs... 102

Figure 27. Immunocytochemistry results for differentiation to osteoblasts or... 103

Figure 28. Effect of MSEIEs on PDLC Differentiation: Cell Counts and... 104

Figure 29. Immunocytochemistry results for differentiation to osteoblasts or... 105

Figure 30. Activation of PPC Differentiation by MSEIEs Under PM10... 106

Figure 31. Expression of homeostatic proteins under various conditions. (a)... 108

Figure 32. Illustration of Anti-inflammatory, Differentiation Activation, and... 111

Figure 33. Current Status of Exosome Market 121

초록보기

 본 연구는 미세먼지로 인한 구강 건강 악화와 관련된 문제를 해결하기 위해 성숙한 대마 줄기 추출물 유래 엑소좀(MSEIEs)의 보호 효과를 조사하였다. 미세먼지는 심혈관, 신경계, 호흡기, 암 등 다양한 건강 문제와 연관되어 있으나, 구강 건강에 미치는 영향에 대한 연구는 매우 제한적이다. 이에 본 연구에서는 미세먼지가 치주 세포에 미치는 악영향을 줄이고 조직 재생을 촉진하는 MSEIEs의 생물학적 기능을 규명하였다. 미세먼지에 노출된 치은 세포 및 치주 인대 줄기세포(PDLSCs)에 대해 MSEIEs의 효과를 분석하기 위해 마이크로RNA 프로파일링, PCR, 유세포 분석, 면역세포화학, ELISA, Alizarin O 염색 등을 사용하였다. 그 결과, MSE 처리는 hsa-miR-122-5p, hsa-miR-1301-3p, hsa-let-7e-5p와 같은 주요 마이크로RNA를 상향 조절하여 염증 반응을 억제하고 항염증 반응을 촉진하였다. 또한 MSEIEs는 치주 인대 줄기세포의 골세포 및 기타 세포로의 분화를 촉진하여 조직 재생을 도왔으며, LL-37과 MCP-1의 발현을 조절하여 구강 내 항상성 유지를 지원했다. 추가적으로, 본 연구는 대마 줄기 추출물 유래 엑소좀이 미세먼지로 인한 치주염 예방 및 치과 임플란트 치료 성공률을 높일 수 있는 가능성을 제시했다. MSEIEs는 제약, 화장품, 식품 등 다양한 산업에서 기능성 생체 재료로 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 염증성 질환과 조직 재생 치료에 유망한 치료제로 사용될 수 있는 잠재력을 보여준다. 하지만 in vitro 실험에 기반한 연구라는 한계가 있어, 향후 in vivo 연구 및 임상 시험을 통해 추가 검증이 필요하다.

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