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The study of nanoparticles skin penetration by imaging analysis using interactive segmentation 원문보기

  • 저자

    이시현

  • 학위수여기관

    고려대학교 대학원

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    의학과 피부과학전공

  • 지도교수

    손상욱

  • 발행년도

    2014

  • 총페이지

    32 p.

  • 키워드

    nanoparticles segmentation skin penetration human skin equivalent model;

  • 언어

    eng

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T13541889&outLink=K  

  • 초록

    나노 기술은 지난 10여년동안 약학, 의학, 광학 등 다양한 분야에서 응용기술이 증가했다. 특히, 나노 입자는 약물이나 유전자 전달분야를 포함한 국소 응용분야로의 개발 후보군으로 적용될 가능성이 있다. 이러한 광범위한 적용 가능성에도 불구하고, 피부 흡수의 메카니즘은 알려지지 않았다. 그리고 이러한 분석은 지금까지 정성적인 평가에 의존해왔다 그러나 이 연구에서는 interactive segmentation을 적용하여 나노 입자의 피부투과 메카니즘을 객관적으로 정량분석법을 제시하였다. Transmission electron microscope으로 silica nanoparticles (SNPs)의 평가하였으며, 실리카 나노 파티클은 인간의 피부에 해당하는 모델 (HSEM)에 적용하였다. 이러한 모델은 fluorescence image를 이용하여 영상을 획득하였으며, 피부에 투과된 정도를 평가에 이용하였다. 이렇게 얻어진 영상은 interactive segmentation 및 image processing을 하였으며, 정량화를 위하여 Mean, Integrated density, Skewness, Kurtosis, Area Fraction를 계산하여 통계 처리후 정량분석 하였다. 영상내 형광 silica의 분포 면적과 집적도는 negative와 positive charge 그룹 모두 시간에 비례하여 점차 증가하였다. 그러나 negative charge group에서는 2 days이후, positive charge group에서는 4 days 이후부터 통계적으로 유의함을 보여 시기적인 차이를 보였다. 또한, 단위면적당 silica의 양은 negative charge group에서는 6일 이후 급격히 변화하는 특징을 찾을 수 있었다. 이와 같은 정량적 결과들은 정성적 평가로 추정했던 결과와 일치하는 결과이나 영상처리에 의하여 정량화하여 통계적 분석에 의해 증명했다는 점에서 의미가 있다. 본 연구에서는 이러한 객관적이고 정량적인 분석법을 통하여 나노물질의 표면전하가 피부 투과에 영향을 줄 수 있음을 입증하였다. 이러한 결과는 앞으로 나노물질이 피부에 미치는 영향을 이해하고 나아가서는 나노물질의 산업화를 위한 제조에 있어서 중요한 방향을 제시할 것으로 기대된다.


    In the last decade, the application techniques of nanotechnology have expanded within diverse areas such as pharmacological, medicinal, and optical sciences. Despite such wide-ranging possibilities for implementation into practice, the mechanisms behind skin absorption of nanoparticles are yet to be known. Moreover, the main mode of investigation has been qualitative analysis. By applying interactive segmentation, this study suggests a method of objectively and quantitatively analyzing the mechanisms behind skin absorption of nanoparticles. Silica nanoparticles (SNPs) were assessed with transmission electron microscope and applied to the human skin equivalent model (HSEM). Captured with fluorescence image, the images of this model were used for evaluating degrees of skin penetration. These pictures underwent interactive segmentation and image processing, as well as statistical operations that quantitatively analyzed calculated parameters of the pictures -- which consisted of mean, integrated density, skewness, kurtosis, and area fraction. The distribution area and intensity of fluorescence silica in the image for both groups gradually increases in proportion to time. As the negative charge group shows the statistical significance after 2 days, and the positive group after 4 days, there is a periodical difference. Furthermore, the quantity of silica per unit area shows a dramatic change after 6 days for the negative charge group. Although such quantitative result is identical with the result from qualitative assessment, it is meaningful that it is proved by statistical analysis with quantitation by image processing. The present study suggested that the surface charge of the SNPs might play an important role for percutaneous absorption of NPs. These findings would be helpful for better understanding the percutaneous transport of NPs. In addition, these results presented an important guidance for the design of NPs in biomedical applications.


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