광활성산소 이용 줄기세포 맞춤 분화 유도 장치 개발

기존 줄기세포 치료의 한계와 부갑상선 호르몬 생산의 어려움을 해결하기 위해 편도 유래 줄기세포의 3차원 스페로이드 배양 기술이 개발되었습니다. 표면 장력을 활용한 반구형 마이크로웰에서 편도 유래 줄기세포를 스페로이드 형태로 배양하며, 여기에 액티빈 A와 소닉 해지호그를 첨가하여 부갑상선 세포로의 분화를 촉진합니다. 이 방법을 통해 줄기세포 자체의 증식률이 증진되고, 부갑상선 세포로의 분화 효율 및 부갑상선 호르몬 생산량이 현저히 증가합니다. 기존 2차원 배양 대비 분화 유도 기간이 획기적으로 단축되며, 시약 및 인건비 절감 효과도 기대됩니다. 본 기술은 부갑상선 기능저하증 및 골다공증 치료제 개발에 기여하고 부갑상선 호르몬의 안정적인 공급을 가능하게 합니다.

기존 줄기세포 분화 유도 방식은 약물이나 생장인자 투여로 인한 2차 반응 우려와 적용 범위의 한계가 있었습니다. 본 기술은 세포 외부에서 광에너지 유도 활성산소종을 정밀하게 제어하여 줄기세포의 분화를 촉진하는 장치 및 방법을 제안합니다. 특수 광감응제를 포함하는 배양 용기와 최적화된 광원(그린 LED)을 사용하여 특정 파장의 빛을 조사함으로써, 인체에 무해하게 특정 줄기세포(인간/편도 중간엽 줄기세포)의 골 형성 분화를 효과적으로 유도합니다. 이 기술은 약물 투여 없이 다양한 줄기세포에 적용 가능하며, 재생의학 분야에서 맞춤형 세포 재생을 통한 치료 기간 단축 및 의료비 절감에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

기존 부갑상선 호르몬(PTH) 검출은 혈중 낮은 농도와 짧은 반감기, 비특이적 결합 문제로 정확도가 낮았습니다. 본 기술은 이러한 한계를 극복하기 위해 PTH에 높은 친화성과 특이성으로 결합하는 DNA 앱타머를 개발했습니다. SELEX 기법으로 발굴된 서열번호 9, 14, 16 앱타머는 항체보다 안정적이며 대량 생산이 용이합니다. 이 앱타머를 활용하여 PTH 검출용 조성물, 키트, 칩, 마이크로어레이를 제작하여, 생체 시료 내 PTH를 정확하게 검출합니다. 이를 통해 칼슘저혈증, 골다공증 등 PTH 관련 질환의 진단과 예후 예측, 세포 치료제 기능 평가에 있어 기존 방식 대비 월등히 높은 정확도를 제공할 것으로 기대됩니다.

기존 성체 줄기세포는 채취가 어렵고 내배엽 분화가 용이하지 않으며, 부갑상선 호르몬(PTH)은 수요에 비해 효과적인 생산법이 부족한 문제를 안고 있습니다. 본 기술은 편도선 절제수술 후 폐기되는 편도조직에서 유래한 편도줄기세포를 활용하여 부갑상선 조직세포로 분화를 유도하고, 이를 통해 부갑상선 호르몬을 생산하는 혁신적인 방법을 제안합니다. 액티빈 A와 소닉 헤지호그를 포함하는 배지에서 편도줄기세포를 단기간 배양하여 부갑상선 조직세포로 분화시키며, 배양액의 칼슘 농도 조절을 통해 호르몬 분비량을 효율적으로 제어합니다. 이 기술은 PTH 생산의 경제성과 효율성을 높이고, 부갑상선 기능저하증 및 골다공증 등 다양한 질환의 세포치료제 개발에 기여할 수 있습니다.

기존 골 재생 치료의 한계를 극복하기 위해, 비침습적인 편도 조직에서 유래한 중간엽 줄기세포를 활용합니다. 본 기술은 생분해성 고분자 지지체에 줄기세포를 적용하기 전, 2차원 배양 조건에서 3~7일간 골 분화를 선행 유도하는 최적의 전처리 조건을 확립했습니다. 선분화된 편도 유래 중간엽 줄기세포를 3D 프린팅 기반 생분해성 고분자 지지체에 혼입하여 추가 배양함으로써, 기존 방식보다 훨씬 우수한 ALP 활성, 칼슘 침착 및 골 분화 유전자 발현을 확인했습니다. 이 방법은 골 손상 및 대사성 골 질환의 효과적인 치료를 위한 고성능 골 재생용 지지체 및 약학적 조성물 개발에 기여합니다.

고요산혈증은 혈중 요산 수치 상승으로 다양한 심혈관질환을 유발하며, 기존 치료제는 심각한 부작용 문제를 안고 있습니다. 본 기술은 요산이 내피세포 NO 합성효소(eNOS)의 활성을 억제하는 메커니즘을 규명하여, eNOS와 요산의 결합을 억제하거나 eNOS의 특정 부위에 결합하는 후보 물질을 효과적으로 스크리닝하는 방법을 제안합니다. 3D 구조 모델링(in silico) 및 시험관내(in vitro) 실험을 통해 후보 물질의 작용을 신속하게 검증할 수 있습니다. 또한, BH4를 유효성분으로 하는 건강기능식품 조성물 또는 약학적 조성물은 요산과 eNOS의 경쟁적 결합을 억제하여 심혈관질환의 예방 및 치료에 기여할 수 있습니다. 이 기술은 신약 개발에 소요되는 막대한 비용과 시간을 크게 절감하고, 부작용 없는 치료제 개발 가능성을 높여 환자들에게 새로운 치료 선택지를 제공할 것으로 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 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.

주사 투여로 인한 환자 고통과 인슐린의 낮은 점막 투과 문제는 당뇨 치료의 큰 과제였습니다. 본 기술은 변이체 TCTP-PTD를 인슐린과 혼합하여 비침습적 점막 전달을 가능하게 합니다. 특정 TCTP-PTD 펩타이드 서열(서열번호 3, 8, 13)이 인슐린의 점막 투과율을 크게 높이며, 이는 비강 투여 시에도 피하주사와 유사한 혈당 강하 효과를 보였습니다. 점막 손상 없이 안전하게 인슐린 생체이용률을 향상시켜 환자의 치료 편의성과 삶의 질을 높일 수 있습니다.

기존 리튬 이차전지의 흑연 음극재는 용량 한계와 실리콘 음극재의 큰 충방전 부피 변화 문제를 가지고 있습니다. 본 기술은 실리카 함유 콜로이드에 산화그래핀을 첨가하여 분말화한 뒤, 마그네시오써믹 반응으로 실리카를 실리콘으로, 산화그래핀을 그래핀으로 동시에 환원시켜 실리콘-그래핀 복합 나노물질을 제조합니다. 이 방법은 자연에 풍부한 실리카를 원료로 사용하여 경제적이며, 제조된 나노물질은 부피 변화를 최소화하고 높은 전기 전도도, 용량, 안정성을 갖는 전극을 형성할 수 있습니다. 리튬 이온 전지 및 다양한 차세대 전지의 고성능 음극재로 활용되어 배터리 성능 향상에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

기존 하나의 웨어러블 기기가 가진 운동 자세 교정의 한계를 극복하기 위해, 복수의 웨어러블 기기를 신체 여러 부위에 부착하여 움직임 정보를 통합적으로 수집하는 기술입니다. BLE 통신을 통해 실시간으로 가속도와 각도 데이터를 수신하고, 이를 사전에 저장된 올바른 자세 정보와 비교 분석하여 사용자의 운동 자세를 정밀하게 판단합니다. 이 시스템은 줄넘기, 스쿼트, 런지 등 다양한 운동에 대한 정확한 자세 교정 피드백을 제공하여, 운동 효과를 극대화하고 부상 위험을 줄이는 데 기여합니다. 또한 다중 사용자의 동시 모니터링도 가능하여 스마트 피트니스 경험을 향상시킵니다.