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[생명과학]신경전달물질 세특활동

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자연과학| 2024.06.07| 24페이지| 4,000원| 조회(327)

생명과학, 신경전달물질, 시냅스, 생명과학 발표, 생명과학 세특활동

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[화학과 우리생활 탐구]생분해성 전자약

2021학년도 화학1 1학기 수행평가화학과 우리 생활 탐구학번 이름1. 자신의 희망 진로 분야의료계열(신경정신과)2. 물질명생분해성 전자약3. 물질을 선정한 이유(물질에 대한 간단한 소개)11줄뇌와 신경세포에서 전기신호를 발생시켜 질병을 치료하는 전자약이 화학적 부작용이 없어 기존 치료제의 대안으로 부상하고 있다. 생분해성 전자약은 손상된 신경을 전기 치료 후 몸속에서 스스로 녹아 사라지는 전자의료기기이다. 전자약은 체내에서 삽입되어 무선으로 작동할 뿐만 아니라 치료후에 신경을 감싼 전극이 주변 조직에 의해 안전하게 분해되어 흡수되기 때문에 사용 후 전자약을 제거하는 과정에서 발생하는 신경의 2차 손상을 막는 획기적이고 환자 맞춤형인 기술이다.4. 물질을 구성하고 있는 대표 성분 5개와 물질에 대한 설명(구성 성분이 5개 미만인 경우 양식을 수정해 사용)20줄1. 압축 PLGA: PLGA (polylactide-co-glycolide)는 식물소재 기반의 생분해성 수지로써, 대체로 옥수수를 비롯한 곡물의 전분을 발효시켜 lactic acid와 glycolic acid를 생산하고 이를 축합반응시켜 단량체 lactide와 glycolide를 합성하고 두 단량체를 공중합하여 만들어진다. 공중합체인 PLGA는 고강도 및 장기간의 분해특성을 갖는 고분자로 두 단량체의 몰비 조성에 따라 열적성질과 분자량을 조절할 수 있는 생분해성 고분자로 조직공학용 재료로 많이 활용된다.2. 초박막형 실리콘: 규소와 산소를 골격으로 하고, 알킬기나 아릴기가 결합한 그물 구조를 가진 고분자 물질. 영하 60~300℃ 사이에서는 내열성, 내한성, 내습성이 강하므로 항공기의 윤활유, 전기 절연체, 방수제 따위로 쓴다. 유연전자소자로서의 활용을 위해 수백 나노에서 수십나노까지 매우 얇은 무기박막을 자유롭게 공정할 수 있는 기술들이 개발되며 나노박막으로서의 Si은 수일에서 수개월 내에 물에 녹을 수 있는 생분해성 친환경 물질로 재조명을 받게 되었다.3. 신축성 전극: 하이드로겔-고무 복합소재와 은(Ag) 전극을 결합하여 만든 것으로 표면처리 기법을 이용하여 고무를 머리카락 두께의 반 정도인 30μm의 두께로 만든 하이드로겔-고무 복합체 위에 프린팅 기술을 적용하여 고신축 전극을 제작했다. 고신축 전극은 사용자가 원하는 패턴으로 프린팅 할 수 있어 대면적 회로 형성에도 유리하다.5. 물질과 관련된화학 기초 이론 3가지(1가지는 물리, 생명과 같이다른 분야의 이론 가능)12줄1. 축합중합반응: 두 개의 분자가 결합 시 물, 알코올 등 간단한 분자를 분리하면서 결합하는 반응을 축합이라고 하며, 이와 같은 축합에 의해 중합체를 얻는 반응을 축합 중합이라고 한다.2. 생분해성: 생분해는 유기물질이 미생물에 의해 분해되는 현상. 생분해 플라스틱 PLA는 일반적으로 석유화학으로 만들어지는 PET, PE, PP등의 합성수지와 달리 곡물을 원료로 미생물 발효를 시키면 발생하는 단분자 물질을 중합하여 생산한다.3. 전도성고분자: 다른 분자나 이온에 전자를 용이하게 주는 전자 수용체나 반대개념의 전자 공여체를 주입함으로써 높은 전도율을 얻은 고분자. 가볍고, 저렴하며 가공성이 좋은 물성과 주입한 물질에 의해 전도도를 쉽게 조절할 수 있는 특징이 있다.6. 심화 이론,최신 연구 동향,문제점 및 개선방향8줄우울증에서 비침습적 두뇌 자극 치료에 대한 연구와 임상실험이 많이 이루어졌고 이에 대한 전자약이 시판허가를 받았다. 현재까지 FDA 승인된 전자약은 말초신경 자극을 기반으로 하는 뇌신경조절과 장기에 존재하는 신경을 자극하는 방법이 주류를 이루었으며 최근에는 미주신경과 같은 말초신경을 자극하거나 내분비 관련 질환에 대한 전자약 적용이 연구단계에 있다. 향후 새롭게 개발되는 전자약은 신경선택도가 높아져서 메커니즘 이해를 용이하게 하고 개인 맞춤형으로 발전될 것으로 예상된다.7. 더 탐구하고 싶은 점,궁금한 점5줄전자약이 부작용은 덜하겠지만 약물처럼 개인별로 효과가 낮은 사람이 있지 않을까 또 그 원인이 무엇일까 궁금하다. 나의 관심 분야인 우울증에 효과적인 전자약들이 나오고 있는데 그에 대한 정확한 작용 기제을 알고 싶고 뇌영상 기법 등 두뇌 기능평가 방법에 대해 더 탐구해보고 싶다.8. 이 물질을 활용할 수있는 새로운 분야5줄외상성 뇌 손상, 완치가 어려운 만성질환, 치매, 파킨슨병, 우울증과 같은 난치병 치료, 치료제가 없는 질병에서의 전자약 개발이 활용될 것이다. 또한 인지기능 향상에도 도울을 줄 수 있고 말초신경과 장기와의 연결을 고려할 때 체온유지, 에너지 항상성, 면역력 향상, 수명연장에도 기여할 수 있을 것이다.9. 느낀점5줄약물치료로 화학적 부작용을 겪는 환자들이 많은데 이런 전자약이 환자 맞춤형 치료의 대안이 될 수 있을 것이다. 전자약 기술에는 생체 적합성 소재, 고성능 신경전극, 인공지능 소프트웨어등이 필요하므로 신소재, 뇌공학, 전기전자 등 다양한 분야의 융합형 연구가 필요하다는 걸 느꼈다.10. 자료 출처(참고 자료를 A4단면 2페이지 이내로 첨부해 제출, 핵심 내용 밑줄)다음 장고려대 바이오의공학부 구자현 교수 연구팀과 미국 노스웨스턴 대학 (Northwestern University) 최연식 박사의 공동연구를 통해 절단된 말초신경을 전기치료하고 사용이 끝난 후에 몸에서 스스로 분해되어 사라지는 새로운 전기치료법을 개발했다.?이번 연구결과는 11월 25일 국제 저명 학술지 Nature Communications, IF=12.121)에 온라인 게재됐다.■ 말초신경 손상우리 주변에서 교통사고, 산업재해 등 일상 중에 흔히 발생하는 말초 신경손상은 미국에서는 연간 20만 건, 국내에서는 연간 만건 이상 보고되는 흔한 부상이다. 말초신경이 손상되면 자연적으로 어느 정도 회복이 가능하지만, 재생속도가 느려 신경재생이 불가능해지거나 부상 정도에 따라 영구적인 근육장애를 유발하게 된다. 재생 및 재활중에 신경재생속도가 근육회복률 및 후유증을 결정하는 중요한 요소이며, 신경재생을 가속하기 위한 연구 노력이 진행되고 있다. 특히, 최근에는 전기자극을 통해 신경재생을 촉진 시키는 생분해성 전자약의 효능이 주목받고 있다.전자약이란 전기신호를 통해 체내의 장기, 조직, 신경 등을 자극하여 세포의 활성도를 향상시켜 재생속도를 향상시키거나 생체반응이 활발히 이뤄지도록 치료하는 기술을 포함한다. 전자약을 통해 손상된 신경을 전기자극하면 신경세포가 활성화되며 축색돌기의 분화가 가속되어 신경재생의 속도가 빨라져 치료효과를 극대화할 수 있는 것으로 알려져 있다.?특히, 생분해성 전자약은 체내에서 삽입되어 무선으로 작동할 뿐만 아니라 치료후에 신경을 감싼 전극이 주변 조직에 의해 안전하게 분해되어 흡수되기 때문에, 사용 후 전자약을 제거하는 과정에서 발생하는 신경의 2차 손상을 근본적으로 해결하는 획기적인 기술로, 본 연구팀이 2018년 세계 최초로 개발한 기술이다.연구진은 생분해성 전자약의 전극을 생체조직과 유사하게 늘어나는 구조로 설계 및 제작하여, 전자약의 수명을 기존 6일에서 2주 이상 향상시켜, 새로운 전기자극 치료법을 가능하게 하였다. 기존에는 척수에 가까운 근부위(proximal) 신경에만 전기자극 효과가 있다고 알려져 왔으나, 획기적인 전자약 수명연장으로 원부위(distal) 신경에 전기자극이 가능해졌으며, 원부위에도 효과가 있음을 세계 최초로 검증하여, 신경재생 분야의 주목을 받고 있다.

자연과학| 2024.05.07| 5페이지| 3,000원| 조회(297)

전도성고분자, 중합반응, 화학수행평가, 화학세특, 화학주제탐구, 생분해성 전자약

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[통합과학] 효소가 친환경 건축재료에 활용되는 사례(생분해 플라스틱)

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자연과학| 2024.05.06| 10페이지| 3,000원| 조회(859)

생분해 플라스틱, 통합과학 수행평가, 통합과학 세특활동, 효소의 활용 사례, 건..

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중화적정실험(식초의 몰농도 구하기), 실험도중 문제점과 해결방안

실험 보고서(개별)학교: ( ) 학번 : ( ) 이름 : ( )탐구 주제중화 적정 실험탐구 목적수산화나트륨 용액을 이용해서 식초의 몰 농도를 측정한다.이론적 배경(키워드만 기록)알고 있던 내용 / 이해되는 내용이해되지 않는 내용 / 추가로 찾아보고 싶은 내용중화, 산, 염기표준 용액, 지시약의 원리탐구 과정 정리1. 수산화나트륨 표준 용액(0.5M)을 만든다.2. 식초 10mL를 얻고 이를 30mL로 증류수를 섞어서 희석한다.3. 뷰렛에 수산화나트륨 용액을 넣고 뷰렛 밑에 지시약과 농도를 모르는 식초를 넣은 삼각 플라스크를 위치시킨다.4. 뷰렛을 약하게 열고 지시약의 색 변화가 관찰되면 즉시 닫고 중성이 될 때 필요했던 수산화나트륨 용액의 양을 이용해서 식초의 농도를 측정한다.탐구결과수산화나트륨 0.5M 38.5mL와 식초 10mL가 섞여서 중성이 된다.수산화나트륨 38.5 x 0.5=10 x 식초의 몰 농도이기 때문에 식초의 몰 농도는 1.925M이다.이때 식초의 퍼센트 농도를 구해보자(아세트산 분자량 60)1.925M 식초 1L가 있다고 가정하면 이 용액 안에 아세트산이 115.5g이 들어 있다.밀도를 약 1로 가정하면 용액 1L=용액 1kg이기 때문에 퍼센트 농도는115.5/1000x100=11.55%가 된다.결 론이 실험에는 문제가 많이 있다. 먼저 식초 10mL를 구하는 것부터 잘못 했을 가능성이 크다. 게다가 실험 기구를 조작하는 기본적인 능력의 부족으로 흘리거나 정확하지 않게 실험이 많이 됐다.실험 과정 중 발생한 문제점과 해결방안(선택)가장 중요한 문제가 뷰렛을 열고 어느 정도의 양을 떨어뜨려야 하는지 기다려야 하는 것이었다. 하지만 문제는 대략적인 감도 잘 잡히지 않아서 38mL 훨씬 전인 10mL부터 긴장하고 있다가 38mL 정도쯤 되니까 긴장이 풀어져서 빠르게 닫지 못했다. 따라서 본 실험을 하기 전에 대략 10의 자릿수 정도는 알고 실험에 임하는 것이 훨씬 정확한 실험을 하는 것에 기여할 것 같다.

자연과학| 2024.05.06| 1페이지| 2,500원| 조회(891)

화학실험, 화학실험보고서, 화학수행평가, 중화적정실험, 식초의 몰농도

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[화학] 탄소섬유강화폴리머(화학과 우리생활 탐구) 평가A+최고예요

2022학년도 화학1 1학기 수행평가화학과 우리 생활 탐구학번 이름자신의 희망 진로 분야건축계열1. 주제 및 물질선정탄소섬유 강화 폴리머(CFRP)2. 그림 및 사진 자료 제시3. 주제 및 물질을 선정한 이유(물질에 대한 간단한 소개)11줄건설 분야에서는 철의 대체재로서 탄소섬유를 탄소섬유강화플라스틱 형태로 가공해 활용하고 있다. 녹이 슬지 않는 재료인 탄소섬유를 구조물 축조에 보강재로 적용할 경우 철근을 보호하기 위한 콘크리트 두께를 최소화해 제조시 다량의 이산화탄소가 배출되는 콘크리트 사용량을 크게 줄일 수 있고 고내구성으로 인해 유지보수비가 절감되고 구조물의 수명을 증가시킬 수 있다. 이렇게 탄소섬유 강화 폴리머가 친환경적인 건설 소재로 재탄생될 수 있을 것이기에 이 물질을 선정했다.4. 물질을 구성하고 있는 대표 성분(순물질) 5개와 물질에 대한 설명20줄1. 아크릴로니트릴: PAN계 탄소섬유의 주요원료는 아크릴로니트릴 모노머로 탄소섬유용 전구체 섬유 제조시 90%이상 사용. 플라스틱, 접착제 및 합성 고무 제조에 널리 사용되는 독성이 강한 화합물. 3 개의 수소 원자, 3 개의 탄소 원자 그리고 1 개의 질소 원자로 구성2. 에폭시 수지 : 분자 내에 에폭시기를 갖는 열경화성 수지의 총칭. 둘 이상의 에폭사이드 작용기를 말단으로 가지는 고분자. 금속 재료와 접착성이 우수함. 내열성, 전기절연성, 금속 접착성 등 경화 후 물성이 우수하여 광택 코팅, 접착, 도료, 반도체 패키징에 사용됨.3. DMSO(디메틸 설폭사이드): 다른 물질을 용해시키기 위해 사용하는 액체나 가스로, 용제의 형태로 만들어지는 솔벤트의 종류. 전구체(어떤 물질대사나 반응에서 특정 물질이 되기 전 단계의 물질) 섬유 제조시 여러 솔벤트가 사용되고 있음.4. 할로겐(첨가제) : 염소나 브롬 등. 난연성 증대.5. 탄닌산(첨가제) : 감이나 포도주의 떫은맛 성분. 산소섬유와 에폭시 수지를 보다 더 단단하게 결합시키며 난연성도 증대시킴5. 물질과 관련된화학 기초 이론 3가지(물리변화는 불가)12줄1. 중합반응: 중합이란 분자 내에 복수의 반응점이 있는 1종 또는 2종 이상의 단량체가 차례로 반응하여, 단량체에 기초한 반복구조를 갖는 분자인 고분자를 생성하는 화학반응.주 모노머인 아크릴로니트릴, 솔벤트, 첨가제, 개시제를 개량하고 순차적으로 공급한 후 일정한 시간과 열로 화학 반응을 시켜 점성을 갖는 고분자 용액상태로 만듦2. 탄화: 유기물을 적당한 조건하에서 가열하여 열분해를 거쳐서 탄소가 풍부한 물질, 즉 무정형(무결정형) 탄소로 만드는 화학반응. PAN계 탄소섬유를 섭씨300도로 가열하면 시안기가 서로 결합하며 고리 형태를 이루게 됨. 이것을 비활성 기체 안에 넣고 섭씨700도로 더 가열하면 고리의 탄소 원자에 붙어있던 수소가 날아가며 방향족 피리딘 그룹으로 이루어진 고리가 형성됨3. 산화: 어떤 물질이 산소와 화합하는 것 또는 수소를 포함하는 화합물이 수소를 잃어버리는 것을 말하지만, 넓은 의미에서는 원자와 이온이 전자를 잃어버려 정전하를 증가시키는 변화를 말함. 원료투입공정에서 섬유를 200-300도 정도의 온도에서 산화시켜, 탄소화공정에서 섬유가 타지 않도록 함.6. 심화 이론, 최신 이론8줄현재는 소각시 독성이 나오는 할로겐 난연제를 쓰는데 KIST에서 나무의 탄닌산을 난연제로 적용한 탄소섬유 강화폴리머를 개발함. 탄닌산은 탄소섬유와 강하게 접착하는 성질이 있고 불에 탈 때 숯으로 변해서 외부의 산소를 차단하는 벽을 형성하기 때문에 불이 확산되는 것을 방지함. 또한 탄소섬유는 성능이 저하되어 완전한 재활용이 불가한데, 일정수준의 온도와 압력을 가하여 기체와 액체를 구별할 수 없는 초임계 상태의 물에 CFRP를 녹여 탄소섬유와 에폭시수지등 구성요소를 모두 재활용하는 방안도 찾아냄

자연과학| 2024.05.06| 2페이지| 3,000원| 조회(281)

탄소섬유, 중합반응, 화학수행평가, 탄소섬유강화폴리머, 화학세특

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