사전연구 : 펄스자기장자극

Motivation

혈장내적혈구의전하분포

pH 변화가발생하는이유

pH 변화가발생하면

노화로인한혈액의 pH 저하

암과같은종양또는염증으로인한감소

인체내 CO2 및 O2 분압, HCO3- 변화

Negative Net : 음전하를가진적혈구의막전하

Compact Layer: 적혈구막전하주변양이온

Diffuse Layer: 양이온과음이온이존재

혈장내양이온: H+, Na+, K+, Ca2+, Mg2+, 등

호흡성 & 대사성산증초래

→ 두통, 과호흡, 혼수상태등

→ 심할경우사망에이름

혈액산성화

Hemoglobin → Met Hemoglobin

→ 적혈구의산소운반능력저하

pH 항상성유지의

중요성

펄스자기장의효과?

− 적혈구의막전하증가

− 혈액의 pH 개선

하지만혈장내에는이온뿐만

아니라단백질도존재

수용액내이온만존재하는

PBS를이용하여실험진행

Method 혈액샘플준비

펄스자기장(Pulsed Magnetic Field, PMF) 장치

Phosphate Buffer Saline(PBS)– 인산완충식염수(pH:7.4)– 인체와같은이온농도→ 적혈구의변형방지

Hematocrit(Ht) : 적혈구용적률(%)− 혈액에서적혈구가차지하는비율

산화스트레스처리된적혈구− tBHP(tert-Butyl hydroperoxide)→ 적혈구에산화스트레스유발− 산화스트레스→ 혈액내 pH 불균형초래− Hb 가MetHb로변환→ 적혈구의산소운반능력저하

환원제의효과− Verapamil → 적혈구환원제− 산화스트레스개선 & 적혈구용혈작용예방

Results

PMF 인가후 pH 변화율 PBS를이용하여 Ht 45%로혈액샘플준비

펄스자기장인가후 pH 증가율

Control-PMF : 0.25% 증가

펄스자기장은혈액의 pH를변화시킴

: 적혈구의막전하증가

: 더많은양이온이막전하에결합됨

: 펄스자기장은 PBS 내의양이온(H+)를감소시킴

tBHP-PMF : 0.68% 증가

펄스자기장은산화처리된혈액의 pH 수치를높임

산화된적혈구에대한펄스자기장의치료효과규명

Control-Verapamil : 0.13% 증가

펄스자기장은환원제와같은역할을함

PBS를사용하여 Ht 10%로혈액샘플준비

적혈구희석액에자성비드 0.5 mg 주입

적혈구에부착된자성비드의수

Control-PMF > Control > tBHP-PMF > tBHP

Control-PMF군에서가장높은결합력을보임

• 표면 : 음전하로이루어진 silica

• 크기 : 1 μm

• 자성체종류: 초상자성체

• 자성비드의 Core : 산화철

• 입자의개수 : 4.2 x 1012/g

자성비드(Magnetic Bead, MB)

ddH20에희석된MB 0.5mg 투입

PBS에 tBHP 0.4mM 희석

펄스자기장자극에따른양이온(H+)과 MB의상호작용

PMF 인가후 pH 증가− PBS 내양이온과MB가결합됨

tBHP 처리후산화스트레스로인한 pH 감소− tBHP는산성을유도함 : pH

PMF 인가후 pH 증가− 산성환경내에서 PMF가양이온과MB의결합촉진

PMF 인가후 pH 변화

PBS와혈장을이용하여 Ht 45% 혈액샘플준비

샘플에따른자기장인가후 pH의변화율관찰

혈장희석샘플 vs PBS 희석샘플

<

<

PMF 처리후증가율

혈장내이온다양성 pH 변화율

tBHP- 혈장 vs tBHP- PBS 희석샘플

PMF 처리후증가율

산화처리후희석액내 H+ 이온

양이온의양 pH 변화율

펄스자기장이산화처리된적혈구개선

적혈구에부착된자성비드관찰

Control Control-PMF tBHP tBHP-PMF

Student’s t-test and analysis of variance (ANOVA) in SPSS 25 were used.

(* P < 0.05, ** P < 0.005, *** P < 0.0005).

펄스자기장자극은

혈액의 pH 개선

적혈구막전하 막주변양이온 [H+] 용액내 [H+] → pH

산-염기불균형에대한치료법으로쓰일수있음

임상을위한펄스자기장세기, 자극시간, 파형의최적화필요

Summary

펄스자기장자극은적혈구막전하

막전하주변양이온의수

적혈구에부착되는자성비드의수

Conference on The Korean Magnetics Society 2020 November 25-27, The Ocean, Yeosu, Korea

자성마이크로비드를이용한펄스자기장처리에따른

혈액내산-염기균형평가Yukyoung Choi*, Seunghwan Bang, Hyunsook Lee

Department of Oriental Biomedical Engineering, Sangji University, Wonju, 26339, Republic of Korea

MB, tBHP 희석에따른 PBS의 pH 변화율그래프PBS

혈장 vs PBS

PBS 내MB 투입후 ddH2O와의희석으로인한 pH 감소− PBS(pH : 7.4) + ddH2O(pH : 6.9) 40:1로희석

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