올레산 수화효소 기반 고수율 10-하이드록시스테아르산 개발

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.

기존 화학적 공정으로 인한 디카르복실산 생산의 환경오염 및 고비용 문제가 있었습니다. 본 기술은 BVMO 효소를 발현하는 형질전환 미생물을 활용하여 장쇄 지방산으로부터 중쇄 디카르복실산, 카르복실산 및 알코올을 생물학적으로 생산합니다. 이 형질전환 미생물은 장쇄 지방산을 효소 반응을 통해 중간 사슬 에스터 유도체로 전환하고, 이를 가수분해하여 목적 물질을 대량으로 얻습니다. 이는 위험하고 환경 유해한 기존 공정을 대체하며, 안전하고 경제적으로 고부가가치 화학 원료를 생산할 수 있는 친환경적인 해결책을 제공합니다.

기존 10-하이드록시스테아르 산 생산 방식은 낮은 수율과 부산물 생성이라는 한계가 있었습니다. 본 기술은 리시니바실러스 후시포르미스, 마크로코코스 카제리티쿠스, 프로피오니박테리움 아크네스, 스테노트로포모나스 말토필리아 균주에서 유래한 올레산 수화효소 유전자와 이를 포함하는 재조합 미생물을 활용하여 이 문제를 해결합니다. 올레산을 기질로 사용하여 10-하이드록시스테아르 산을 높은 특이성과 고수율로 친환경적으로 생산합니다. 이 방법은 부산물 없이 목적 물질만을 효율적으로 얻을 수 있으며, 생산된 10-하이드록시스테아르 산은 락톤 합성을 위한 시작 물질로서 식품, 화장품, 윤활제, 플라스틱 등 다양한 산업 분야의 고부가가치 원료로 활용될 수 있습니다. 귀사의 제품 경쟁력 강화에 기여할 것입니다.

기존 히드록시지방산 생산은 효소의 낮은 기질 수송 효율로 생산성 한계와 높은 단가 문제가 있었습니다. 본 기술은 지방산 이중결합 수화효소를 미생물의 페리플라즘으로 분비시켜 기질 접근성을 극대화합니다. PelB 신호서열을 통해 올레산 수화효소를 페리플라즘으로 표적화한 형질전환 미생물을 이용하여 불포화지방산으로부터 히드록시지방산을 제조합니다. 이를 통해 기존 방식보다 히드록시지방산 생산 속도를 10배 이상 향상시켜 화학, 연료, 플라스틱, 향료 등 다양한 산업에서 제조 비용 절감과 대량 생산에 기여합니다.

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.