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생체 내 촉매 효소 오랜 기간 사용하는 기술 개발

송고시간2016-08-22 12:00

광주과기원·충남대 공동연구팀 "제약·바이오기술 등에 적용"


광주과기원·충남대 공동연구팀 "제약·바이오기술 등에 적용"

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 생체 내 촉매 역할을 하는 효소를 오랫동안 사용할 수 있는 기술이 개발됐다.

한국연구재단은 광주과학기술원 박지웅 교수·충남대 양성윤 교수 공동연구팀이 생체 내 효소를 고정해 사용할 수 있는 신소재를 개발했다고 22일 밝혔다.

생체 내 촉매 효소 오랜 기간 사용하는 기술 개발 - 2

효소는 생물체가 영양분을 흡수해 성장하고 에너지를 얻으며 병균을 퇴치하는 과정에서 일어나는 화학반응이 빠르게 일어나도록 돕는 촉매 역할을 한다.

이 때문에 생체 효소를 공업적으로 활용해 약품이나 연료를 생산하고, 물을 정화하거나 대기 중 이산화탄소를 줄이는 등 화학공정에 활용하기 위한 연구들이 시도되고 있지만, 생체 밖에서는 쉽게 변해 활성을 잃게 된다.

또 생체 촉매를 재사용할 수 있는 기술이 없어 비용이 많이 든다는 문제가 있었다.

연구팀은 효소 분자와 지름이 비슷한 수 나노미터(㎚, 10억분의 1m)의 구멍들이 3차원으로 얽혀있어 효소를 가둘 수 있는 플라스틱 소재의 나노케이지를 개발했다.

생체 내 촉매 효소 오랜 기간 사용하는 기술 개발 - 3

나노케이지 안 효소는 구멍을 통해 작은 분자들과 활발히 화학반응을 하면서도 밖으로 빠져나올 수 없어서 여러 번 사용해도 활성이 유지되며, 장시간 특별한 처리 없이도 사용이 가능하다.

대면적의 얇은 필름이나 여러 형태의 복잡한 모양으로 가공이 가능하며, 대규모 화학 공정뿐만 아니라 진단·검출 기능을 가진 초소형 반응기 등 신기술에 적용할 수 있다.

연구팀은 또 압력을 가해 다양한 종류의 효소를 나노케이지 안에 밀어 넣는 데 성공했다.

효소의 변성이나 손실 없이 원하는 만큼 간단하게 효소를 고정할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

박지웅 교수는 "생물체 밖에서도 효소를 공업 분야에 이용할 수 있는 원천기술을 개발했다"면서 "의약품 제조, 환경 감시기 등 생체막을 모방한 촉매 화학반응 기술에 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구는 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구 등)의 지원을 받았다. 연구 성과는 화학 분야 세계적 학술지 '앙게반테 케미'(Angewandte Chemie) 지난 11일자에 실렸다.

jyoung@yna.co.kr

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