보유기술

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 할라이드 페로브스카이트 박막의 불안정성과 유리 기판을 이용한 단결정 제작의 긴 공정 시간 및 유연 소자 적용 한계가 문제점으로 지적되어 왔습니다. 본 기술은 유연기판 위에 페로브스카이트 전구체 용액을 도포하고 폴리머 커버로 덮은 뒤, 진공 오븐에서 열처리하여 단결정을 성장시키는 방법을 제안합니다. 이 공정을 통해 단결정 성장 시간을 1~10시간으로 단축하고, 폴리머 커버를 사용하여 유연기판과의 접착력을 향상시킵니다. 제작된 0.5~20μm 두께의 페로브스카이트 단결정은 구부러지거나 균열이 발생해도 높은 광반응성과 소자 안정성을 유지하며, 유연 전자 소자 및 고집적 소자 응용에 크게 기여할 수 있습니다.

포스젠과 DCP는 심각한 인명 피해를 유발하는 유해 물질이지만, 빠르고 정확한 선별적 검출이 어렵다는 문제가 있었습니다. 본 기술은 특정 화학식의 화합물을 이용하여 이 문제에 접근합니다. 이 화합물은 포스젠 또는 DCP와 반응할 때, 각기 다른 형광 및 발색 변화를 동시에 일으킵니다. 이를 통해 액체 및 기체 상태의 포스젠과 DCP를 nM 수준의 민감도로 수초 내에 신속하고 정확하게 선별 검출합니다. 타 화학 전쟁 약물이나 유해 가스 속에서도 오직 포스젠과 DCP만을 선택적으로 감지할 수 있어, 화학 테러 및 산업 사고 예방에 크게 기여하며 인명 안전 확보에 효과적으로 활용될 수 있습니다.

단일벽 탄소나노튜브(SWNT)는 금속성과 반도체성이 혼합되어 있어, 고순도 반도체성 SWNT를 대량으로 분리하는 것이 상용화에 중요한 과제입니다. 기존 팁 소니케이션 방식은 용매 손실, 오염, 높은 비용 및 대량 처리에 한계가 있었습니다. 본 기술은 이러한 문제를 해결하기 위해 배쓰 소니케이션을 활용한 반도체성 탄소나노튜브의 선택적 분리 방법을 제안합니다. 티오펜 고리 및 탄화수소 측쇄를 포함하는 폴리티오펜 유도체(P3DDT)를 분산제로 사용하여 SWNT와 결합시킵니다. 이때 금속성 SWNT는 응집 및 침전되고, 반도체성 SWNT는 용매에 분산된 상태를 유지하게 됩니다. 배쓰 소니케이션은 기존 방식 대비 분산액의 안정도를 높이고, 용매 손실 및 오염을 줄이며, 온도 조절이 용이하고, 저비용으로 대량 분리가 가능합니다. 이를 통해 반도체성 탄소나노튜브의 순도를 75% 이상으로 높여 트랜지스터, 센서, 태양전지 등 다양한 고성능 전자 소자의 상용화를 앞당길 수 있습니다.

기존 광역학 치료용 광감각제는 낮은 수용성과 정상조직 손상 위험, 반응성 산소종 생성 제한 등의 문제가 있었습니다. 본 기술은 이러한 한계를 극복하기 위해 안정한 자기조립 나노닷 형태를 형성하는 새로운 광감각제 화합물을 개발했습니다. 이 화합물은 특정 화학식으로 표시되는 양친성 아연(II) 프탈로시아닌 유도체로, 용매 내에서 균일한 나노닷 구조를 형성합니다. 이 나노닷은 양전하를 띠어 음전하를 띠는 박테리아 세포막에 효과적으로 부착되며, 500~850 nm 파장의 빛을 조사하면 Type I 반응성 산소종을 다량 생성하여 박테리아 세포막을 파괴하고 내부를 손상시켜 그람 양성균 및 음성균을 포함한 다양한 박테리아 세균을 효과적으로 비활성화 또는 사멸시킵니다. 기존 광감각제 대비 향상된 ROS 생성 능력과 안정성을 제공하여, 더욱 안전하고 효율적인 박테리아 감염 치료를 가능하게 합니다.

기존 비대칭 이치환 피리딘 화합물 합성의 낮은 수율, 긴 반응 시간, 고온 문제를 해결합니다. 본 기술은 화학선택적 스즈키-미야우라 커플링 반응을 이용, 피리딘 C2 위치의 설포닐옥시기를 보호하고 다른 브롬기에 우선적으로 반응을 유도합니다. 이를 통해 상온에서 단시간에 80% 이상의 높은 수득률과 탁월한 위치 선택도로 다양한 비대칭 이치환 피리딘 화합물을 합성할 수 있습니다. 의약품, 농약 등 생리활성 물질 개발에 필수적인 고효율 합성 경로를 제공하며, MPBI, Etoricoxib 같은 물질의 생산성을 획기적으로 개선합니다.

기존 항생제 내성균 문제와 복잡한 반합성 과정의 한계를 해결하기 위해 카나마이신 생합성 경로가 규명되었습니다. 본 기술은 유전자 재조합 스트렙토마이세스 속 미생물을 활용하여 카나마이신 항생물질을 효율적으로 생산합니다. 특히, 아미카신, 토브라마이신 등 반합성 아미노글리코사이드를 직접 미생물 발효로 생합성하며, 아르베카신의 전구체인 카나마이신 B의 생산성을 향상시킵니다. 나아가 아미카신 내성 그람음성균에 강력한 항균 효과를 보이는 신규 카나마이신 화합물 '1-N-AHBA-카나마이신 X'를 발굴하여 항생제 내성 극복에 기여합니다. 또한, 항바이러스 효능 및 낭성섬유증 등 유전병 치료제로도 활용될 잠재력을 가집니다.

기존 항생제에 대한 내성균 출현 및 카나마이신 생합성 경로의 복잡성으로 신규 항생제 개발에 어려움이 있었습니다. 본 기술은 *Streptomyces venezuelae*를 이종 숙주로 활용하여 카나마이신 생합성 유전자군(kanA-kanB-kanK 등)을 성공적으로 재조합하고, 이를 통해 카나마이신 항생물질의 생합성 경로를 명확히 규명했습니다. 이 재조합 미생물은 기존의 반합성 방식이 아닌 직접 발효를 통해 아미카신, 토브라마이신 등 다양한 카나마이신 유도체는 물론, 신규 화합물인 1-N-AHBA-카나마이신 X를 효율적으로 생산합니다. 특히 이 신규 화합물은 아미카신 내성균에 강력한 항균 효과를 보이며, 항바이러스 및 유전병 치료제로의 확장 가능성을 제시합니다. 본 기술은 항생제 내성 문제 해결과 경제적인 의약품 생산에 기여할 수 있습니다.

조산은 신생아 사망률과 신경발달 문제를 높이는 심각한 문제입니다. 기존 조산 예측법은 민감도가 낮아 조기 진단에 한계가 있었습니다. 본 기술은 임신 중기 산모의 질액 시료에서 H-NMR 분석을 통해 아세톤, 에탄올, 메탄올 등 특정 알코올 대사체의 수준을 정량하여 34주 미만 조산을 예측합니다. 대조군 대비 대사체 수준이 높으면 조산 위험이 있음을 나타내며, 특히 자궁경부 길이 정보와 조합 시 예측 정확도가 80% 이상으로 크게 향상됩니다. 이 기술은 비침습적인 방법으로 조산을 조기에 진단하여 산모와 신생아의 건강을 지키고, 적절한 치료 결정을 돕는 데 기여할 수 있습니다. 기존 검사 비용 증가 없이 활용 가능하여 높은 시장성을 가집니다.

매립지, 음식물 쓰레기 처리시설 등에서 발생하는 메탄, 악취 가스 등 오염가스는 지구온난화 및 환경 문제를 유발합니다. 본 기술은 오염가스 제거용 미생물을 섬유소재에 효과적으로 고정시켜, 적은 양의 미생물로도 오염가스를 효율적으로 제거하는 생물복합섬유를 제안합니다. 원예용 부직포나 토목섬유에 미생물 배양액과 고정화 담체(펄라이트, 토버모라이트 등)를 결합하는 방식으로 제조되며, 이를 바이오필터나 바이오커버 형태로 활용하여 오염가스 발생원에 직접 적용할 수 있습니다. 기존 방식 대비 적은 미생물량으로도 메탄, 황화수소 등 다양한 오염가스를 높은 효율로 제거하며, 섬유 소재의 유연성으로 장치 제작 비용과 시간을 절감하여 경제성과 상용화 가능성을 높일 수 있습니다.

기존 페로브스카이트의 낮은 LED 발광 효율과 안정성 문제를 해결하고자 합니다. 스페이서 첨가제를 도입한 저차원 페로브스카이트를 활용하여 결정 구조를 제어하고, 특히 유기암모늄 양이온 리간드의 도핑량을 조절합니다. 이를 통해 480nm에서 500nm까지의 청색 발광 파장을 정밀하게 조절하며, (110) 배향성을 가진 균일한 박막을 용액 공정으로 저비용 고효율로 제작할 수 있습니다. 이 기술은 최대 93%의 높은 광 발광 양자 효율(PLQY)과 우수한 색순도를 제공하여, 차세대 전자, 의료, 통신 기기 등의 청색 발광 다이오드(LED) 소자 개발에 크게 기여할 것입니다.

기존 약물 전달 시스템은 부작용, 효율 저하, 핵산의 체내 분해 등의 한계를 가집니다. 본 기술은 간 조직 특이성과 우수한 생체 친화성을 갖춘 지질 나노입자를 개발했습니다. 이 나노입자는 이온화 가능한 지질, 인지질, 콜레스테롤, 세라마이드-PEG 접합체로 구성되며, 최적의 pKa와 균일한 30~150nm 크기를 가집니다. 이를 통해 음이온성 약물 및 핵산(siRNA, mRNA, Cas9 등)을 70% 이상 높은 효율로 봉입하여 간세포 및 LSEC에 표적 전달합니다. 이 기술은 유전자 치료 및 다양한 간 질환(ATTR 아밀로이드증, B형 간염 등)의 예방 및 치료 효과를 극대화하며, 낮은 세포 독성으로 안전하고 효율적인 차세대 약물 전달 플랫폼을 제공합니다.