체외충격파 활용 세포외소포체 생산 및 siRNA 전달 개발

기존 유전자 및 약물 전달 방식은 독성이나 낮은 효율성 등의 한계가 있습니다. 본 기술은 세포에 저에너지 체외충격파를 적용하여 세포외소포체(Extracellular Vesicles, EV)의 생성 및 분비를 안전하고 효율적으로 촉진하는 방법입니다. 체외충격파 처리로 세포외소포체 내에 siRNA, 단백질, 화합물과 같은 유효 물질을 탑재하여 세포 내로 효과적으로 전달할 수 있음을 확인하였습니다. 특히, 이 과정은 세포에 유해하지 않은 낮은 에너지 범위(0.01~1.0 mJ/mm2)에서 진행되며, 세포막의 일시적인 구멍 형성 방식이 아닌 세포외소포체가 물질 전달의 주요 매개체임을 규명했습니다. 본 기술은 생체 내외 실험을 통해 siRNA의 종양 세포 전달 및 신생 혈관 억제 효과를 입증하여 암 치료 분야에 적용 가능성을 보여주었습니다.

기존 심혈관계 질환 진단은 초기 단계의 혈관내피세포 기능이상을 포착하기 어렵습니다. 본 기술은 비정상적인 와류성 혈류에 의해 기능이상 된 혈관내피세포에 특이적으로 결합하는 신규 펩티드를 개발했습니다. 파아지 디스플레이 기법으로 발굴된 이 펩티드는 동맥경화증과 같은 심혈관계 질환의 조기 진단에 활용될 수 있으며, 표적 약물 전달 복합체로 구성하여 질병의 예방 및 치료 효과를 높일 수 있습니다. 이를 통해 심혈관계 질환의 정확하고 효과적인 관리가 가능합니다.

기존 심혈관 질환 진단은 표적 단백질 부재로 정밀한 조기 진단이 어려웠습니다. 본 기술은 와류성 혈류에 노출된 혈관내피세포에서 발현이 증가하고 세포막으로 이동하는 NMHC IIA(Myosin-9)를 특정 표지자로 규명했습니다. 이를 활용하여 NMHC IIA 수준 측정 제제 또는 세포내 위치 확인을 통해 고지혈증, 동맥경화증 등 심혈관 질환을 조기에 진단할 수 있습니다. 또한, NMHC IIA에 결합하는 약물 전달 복합체를 통해 질환 부위에 치료제를 정밀하게 전달하여 부작용을 줄이고 치료 효과를 극대화합니다. 본 기술은 심혈관 질환의 효과적인 조기 진단과 표적 치료의 새로운 가능성을 제시합니다.

기존 백신 개발의 한계와 감염성 질환에 적용 가능한 범용 백신 플랫폼의 필요성이 증대되고 있습니다. 본 기술은 코로나바이러스 유래 항원 단백질 또는 이를 암호화하는 유전자를 포함하는 세포외소포체(엑소좀)를 활용합니다. 항원 단백질 또는 mRNA가 로딩된 활성화 면역세포 유래 세포외소포체를 제조하여, 이를 개체에 투여함으로써 우수한 항원 특이적 중화항체 생성 및 T 세포 반응 유도 효과를 확인했습니다. 또한, 동결건조 후 상온 및 냉장 조건에서도 뛰어난 안정성을 유지하며 항체 생성 효과를 보였습니다. 이 세포외소포체 기반 백신 플랫폼은 강력한 면역 자극 및 항원 운반체 역할을 하여, 코로나바이러스 감염증을 포함한 다양한 감염성 질환의 예방 및 치료용 백신 개발에 유용하게 활용될 수 있습니다.

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.