오메가 아미노기 전이효소 이용 장쇄 2차 아미노 지방산 경제적 생산 개발

기존 생물전환 공정은 중쇄 지방산의 높은 독성과 복잡한 경로로 인해 생산성 증대에 어려움이 있었습니다. 본 기술은 미생물 생물전환을 통해 세포독성이 낮은 에스터 화합물을 먼저 생산하고, 이를 화학적인 가수분해, 산화, 메탄올 분해 반응으로 중쇄 지방산으로 전환하는 하이브리드 공정입니다. 알코올 탈수소효소와 BVMO를 발현하는 형질전환 미생물을 사용하여 장쇄 지방산을 에스터 화합물로 효율적으로 변환하며, 이후 화학 반응으로 목표 중쇄 지방산을 얻습니다. 이를 통해 기존 대비 중쇄 지방산의 최종 생산 농도와 생산성을 2배 이상 향상시킬 수 있으며, 제조원가를 감축하여 플라스틱, 의약, 윤활유 등 다양한 산업 분야에서 경제적인 중쇄 지방산 생산에 기여합니다.

중쇄 지방산과 오메가-하이드록시지방산은 화장품, 의약품, 플라스틱 등 다양한 산업에서 활용되지만, 자연계에 드물고 기존 유기합성법은 환경 문제가 있었습니다. 본 기술은 이러한 한계를 극복하기 위해 BVMO(Baeyer-Villiger monooxygenase)를 발현하도록 형질전환된 미생물을 활용합니다. 장쇄 지방산을 포함하는 배지에서 이 형질전환체를 배양하면, BVMO를 비롯한 여러 효소의 다단계 반응을 통해 16~20개의 탄소수를 가진 장쇄 지방산이 5~14개의 탄소수를 가진 중쇄 지방산 및 오메가-하이드록시지방산으로 효율적으로 전환됩니다. 이 방법은 고온·고압의 독성 물질 없이 안전하고 친환경적으로 목표 물질을 대량 생산할 수 있어, 재생 가능한 자원으로부터 고부가가치 소재를 경제적으로 얻는 데 기여할 것입니다.

기존 아미노 지방산 화학 합성의 고비용, 복잡성, 낮은 효율 문제를 해결하기 위해, ω-아미노기 전이효소를 활용한 장쇄 2차 아미노 지방산 생촉매 생산 기술을 제안합니다. 이 기술은 ω-아미노기 전이효소를 포함하는 형질전환 미생물 또는 정제된 효소 단백질을 생촉매로 사용하여 12~20개의 탄소수를 가진 장쇄 지방산으로부터 높은 수율로 2차 아미노 지방산을 합성합니다. 특히, 저렴한 아민 공여체 사용 및 이중상 반응 적용으로 생산 효율과 경제성을 극대화할 수 있습니다. 식품, 의약, 제약, 화공학 등 다양한 산업에서 활용되는 장쇄 2차 아미노 지방산을 안전하고 경제적으로 대량 생산하여 산업적 응용을 확장할 수 있습니다.

기존에는 하이드록시지방산, 특히 10-하이드록시지방산 생산 시 낮은 수율과 경제성 문제가 있었습니다. 본 기술은 스테노트로포모나스 말토필리아(Stenotrophomonas maltophilia) 유래의 신규 올레산 수화효소 2를 발굴하여 이 문제를 해결합니다. 이 효소는 기존 효소보다 현저히 높은 반응 활성 및 생산 속도를 가지며, 재조합 대장균에 발현시켜 활용합니다. 불포화지방산 및 대두유로부터 다양한 하이드록시지방산을 고수율, 고속으로 생산할 수 있습니다. 이를 통해 향료, 고분자 합성, 유화제, 윤활제, 화장품 원료 등 광범위한 산업 분야에서 경제적이고 효율적인 하이드록시지방산 대량 생산이 가능할 것으로 기대됩니다.

기존 포스포리파아제 A2(PLA2) 효소의 열 안정성 한계로 인해 고온 생물공정 적용에 어려움이 있었습니다. 본 기술은 해양 미생물(Sciscionella marina, Marinoactinospora thermotolerans) 유래의 신규 내열성 PLA2 효소와 그 생산 방법을 제공합니다. 재조합 대장균 또는 피키아 파스토리스 형질전환체를 활용하여 고효율로 효소를 생산하며, 이 효소는 50~70℃의 고온 환경에서도 우수한 활성과 안정성을 유지하며 레시틴을 효과적으로 가수분해합니다. 이 내열성 PLA2 효소는 고온 생물촉매 반응의 생산 수율을 높이고, 미생물 오염을 줄이며, 다양한 산업 공정에서의 효소 활용성을 획기적으로 향상시킬 수 있습니다.

기존 디하이드록시 지방산 생산 방식은 중간체 독성으로 인해 고농도 생산이 어려웠습니다. 본 기술은 다이올 합성효소를 세포의 페리플라즘으로 분비시켜 독성 중간체 문제를 해결합니다. PelB 신호서열을 이용한 재조합 대장균 형질전환체를 통해 불포화 지방산을 페리플라즘에서 생물전환하여 디하이드록시 지방산을 제조합니다. 이를 통해 세포질 방식 대비 3~4배 높은 속도와 농도로 생산이 가능하며, 화학물질, 연료, 플라스틱, 계면활성제 등 다양한 산업 분야의 생산 비용 절감 및 단가 효율성을 높일 수 있습니다.

기존 암리논 합성법은 복잡한 다단계 공정, 고온 반응 조건, 위험한 수소 가스 사용 등으로 인해 심각한 합병증을 유발할 수 있는 한계가 있었습니다. 본 기술은 위치선택적 스즈키 커플링 반응을 활용하여 암리논 유도체를 안전하고 효율적으로 제조하는 방법을 제안합니다. 화학식 1 화합물과 피리디닐 보론산의 스즈키 커플링 반응 후, 중간 생성물을 화학식 2 화합물과 반응시키는 방식으로, 종래 대비 축소된 합성 단계와 온화한 산처리 조건으로 탈보호기 반응을 수행합니다. 이를 통해 위험한 수소 가스 없이 고수율(60% 이상)로 암리논 유도체를 얻을 수 있으며, 급성 심부전 치료제 개발 및 생산의 안전성과 효율성을 크게 향상할 수 있습니다.

유방암은 조기 진단이 환자 생존율에 결정적인 영향을 미치지만, 기존 진단법은 초기 병변 검출에 한계가 있었습니다. 본 기술은 혈액 내 알파-1 산성 당단백질(AGP)의 N-당화 변화가 초기 유방암의 핵심 바이오마커임을 규명하였습니다. 렉틴을 활용하여 AGP의 푸코실화, 만노실화, 시알릴화 등 N-당화 수준을 정밀하게 검출하며, 특히 유방암 1기 환자의 혈청에서 이 당화 수준이 현저히 감소함을 확인했습니다. 이를 통해 양성 유방종이나 다른 병기의 유방암과 명확히 구별하여 초기 유방암을 높은 민감도와 특이도로 진단할 수 있습니다. 이 기술은 유방암 조기 진단의 정확도를 획기적으로 높여, 환자의 치료 성공률 향상과 사망률 감소에 크게 기여할 것입니다. 진단 키트 및 정보 제공 방법으로 개발되어 상용화가 기대됩니다.

반도체 공정 폐수에는 질소, 인, 불소 등 유해 물질이 고농도로 포함되어 기존 처리 방식들은 경제성이나 효율성 측면에서 한계가 있었습니다. 본 기술은 바덴포 공정과 그래핀 산화물 기반 세라믹 나노 멤브레인 여과를 통합하여 이러한 문제를 해결합니다. 그래핀 산화물 코팅 나노 멤브레인은 미세 기공과 강한 음전하로 암모늄, 불소 이온 등 1가 이온성 물질을 효과적으로 제거합니다. 이를 통해 별도의 약품이나 탄소원 주입 없이 경제적이면서도 효율적인 질소 및 불소 제거가 가능하며, 폐수 처리 시스템의 성능과 비용 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

기존 웨어러블 기기 데이터는 헬스케어 등 단순 활용에 그쳐 사용자 맞춤형 웹 서비스 제공에 한계가 있었습니다. 본 기술은 웨어러블 기기에서 수집된 심박수, 체온, 스트레스 등 사용자 생체 정보와 디스플레이 기기의 웹 페이지 스크롤, 클릭 등 조작 정보를 동시간 기준으로 결합하고 분석합니다. 데이터 마이닝 및 기계학습을 활용하여 사용자의 상태와 의도를 파악하며, 이를 통해 동영상 추천, 학습 콘텐츠 개인화, 맞춤형 광고 등 사용자에게 최적화된 웹 페이지와 서비스를 제공합니다. 사용자의 컨디션과 행동에 기반한 정교한 개인화로 웹 서비스의 만족도와 활용도를 크게 높일 수 있습니다.

염료감응 태양전지는 낮은 제조 단가에도 불구하고 광전환 효율 부족으로 상용화에 한계가 있었습니다. 이를 해결하기 위해 본 기술은 자기조립 이중블록 공중합체를 활용, 정렬된 금속산화물 나노입자를 포함하는 금속산화물-탄소질 하이브리드 박막을 경제적으로 제조합니다. 역마이셀 용액, 금속산화물 전구체, 산 용액을 이용한 코팅 후 자외선 조사로 안정화하고 열처리하여 탄소화하는 공정을 거칩니다. 이 과정에서 고온에도 나노구조를 유지하며, 높은 전기 전도성을 가진 탄소와 금속산화물의 하이브리드화를 통해 전자의 전달 효율을 극대화합니다. 결과적으로 이 박막을 염료감응 태양전지 광전극에 적용하면 광전환 효율을 현저히 향상시켜, 제조 단가 부담 없이 태양전지의 상용화를 가속할 수 있습니다.

기존 언어 학습 도구들은 주로 발음 교정에 집중하여 작업 기억 능력 평가에 한계가 있었습니다. 특히 언어 발달 장애 아동의 경우, 음운 처리 결함과 상위 언어적 문장 이해 문제가 작업 기억 능력과 밀접한 관련이 있습니다. 본 기술은 음성으로 제시된 문장을 따라 말하는 학습자의 음성을 녹음하고 평가하여 작업 기억 능력을 측정합니다. 사용자의 첫 번째 문장 따라 말하기 점수를 기반으로 난이도와 변별도를 조절한 맞춤형 과제를 제공하며, 이를 통해 얻은 점수로 작업 기억 능력을 더욱 정확하게 진단합니다. 이로써 아동의 연령과 언어 체계에 맞는 신뢰도 높은 작업 기억 능력 측정 결과를 제공하여, 언어 발달 장애 여부를 조기에 판단하고 적절한 후속 조치를 가능하게 합니다.