고에너지 전자선을 조사한 피부의 세포막모델에서 공기 중의 O2-N2 혼합기체의 분리투과 특성 (Separation Permeation Characteristics of N2-O2 Gas in Air at Cell Membrane Model of Skin which Irradiated by High Energy Electron)

서지정보

· 발행기관 : 한국방사선학회
· 수록지 정보 : 한국방사선학회논문지 / 13권 / 2호 / 261 ~ 270페이지
· 저자명 : 고인호, 여진동

초록

본 논문에서는 고에너지 전자선(6MeV)을 조사한 피부의 세포막 모델에서 공기의 주요 구성성분인 N2-O2 혼합기체가 압력차에 따른 투과도차의 변화를 나타내고 결국 N2-O2 분리투과성의 변화로 나타내어 기체분자가 분리 전달되는 특성을 연구하였다. 이 실험에 사용한 재료로 피부의 세포막 모델은 polydimethyl siloxane (PDMS)분말을 polysulfone과 결합시킨 비다공성 복합막, 압축공기와 순도 99.9 %인 산소, 질소기체통, 산소분석기(LC-700H, Japan), soap-bubble flow meter, wet-test meter, pressure regulator, back-pressure regulator, permeation cell, Linac 전자선 조사기 등을 사용하였다. 실험방법으로는 N2-O2 기체투과 장치를 이용하여 피부세포막모델의 온도는 36.5℃로 고정한 후에 기체의 온도도 15℃로 고정하고 조작압력법위를 1∼6kgf/㎠로 하며 각각 1kgf/㎠ 단위로 측정하였다. 방사선을 조사한 피부의 고분자막(세포막모델)에서 공기를 구성한 N2-O2 혼합기체의 분자가 압력차에 따른 투과도차가 발생하여 피부세포에 비정상적으로 전달되는 과정을 실험을 한 결과 아래와 같은 결론을 추론하게 되었다. 피부의 고분자 막(세포막모델)에서 N2-O2 혼합기체의 투과분리특성의 변화에 대하여 알아본 결과 방사선을 조사하지 않은 때 질소와 산소의 투과도 변화는 각각 1.19 × 10-4 ∼ 2.43 × 10-4 과 1.72 × 10-4 ∼ 2.6 × 10-4[㎤(STP)/㎠ · sec · cmHg]이며 방사선조사로 질소와 산소의 투과도 변화는 각각 0.19 × 10-4 ∼ 0.56 × 10-4 과 0.41 × 10-4 ∼ 0.76 × 10-4 [㎤(STP)/㎠ · sec · cmHg]이며 4배 ∼ 10배정도 낮아짐을 알 수가 있었고 방사선을 조사하지 않은 때 질소에 대한 산소의 이상분리인자 의 값은 1.32 ∼ 0.42로 나타내었으며 방사선조사로 질소에 대한 산소의 이상분리인자 의 값은 0.237 ∼ 0.125이며 4배 ∼ 5배 정도 낮아짐을 나타내었다. 또한, 압력차가 1∼6kgf/㎠로 증가함에 따라서 작업변수인 cut가 0에 접근할수록 투과도상의 산소부화도는 증가하지만 반면에 압력비 Pr이 0에 가까워질수록 투과도상의 산소부화도는 방사선조사로 4배 ∼ 19배 정도 감소하였다. 방사선의 조사 유·무에 관계없이 압력차가 1∼6kgf/㎠ 로 증가함에 따라서 질소, 산소 및 공기의 투과도는 증가하였지만 질소에 대한 산소의 선택성은 감소하였다.

영어초록

The separation permeation characteristics of N2-O2 gas in air at cell membrane model of skin which irradiated by high energy electron(linac 6MeV) were investigated. The cell membrane model of skin used in this experiment was a sulfonated polydimethyl siloxane(PDMS) non-porous membrane . The pressure range of N2 and O2 gas were appeared from 1kgf/cm2 to 6kgf/cm2. In this experiment(temperature 36.5 ℃), the permeation change of N2 and O2 gas in non-porous membrane by non-irradiation were found to be 1.19 x 10-4 - 2.43 x 10-4, 1.72 x 10-4 - 2.6 x 10-4cm3(STP)/cm2·sec·cmHg, respectively. That of N2 and O2 gas in non-porous membrane by irradiation were found to be 0.19 x 10-4 - 0.56 x 10-4, 0.41 x 10-4 - 0.76 x 10-4cm3(STP)/cm2·sec·cmHg, respectively. The irradiated membrane was significantly decreased about 4-10 times than membrane which was not irradiated. And ideal separation factor of N2 and O2 gas by non-irradiation was found to be from 1.32 to 0.42 and that of N2 and O2 gas by irradiation was found to be from 0.237 to 0.125. The irradiated membrane was significantly decreased about 4-5 times than membrane which was not irradiated. When the operation change(cut) and pressure ratio(Pr) by non-irradiation were about 0, One was increased to the oxygen enrichment and the other was decreased to the oxygen enrichment. The irradiated membrane was significantly decreased about 4-19 times than membrane which was not irradiated. As the pressure of N2 and O2 gas was increased, the selectivity was decreased. As separation permeation characteristics of N2-O2 gas in cell membrane model of skin were abnormal, cell damages were appeared at cell.

참고자료

· 없음