왼쪽부터 권인찬 교수, 김승균 박사과정, 태기융 교수, 권기윤 박사과정.[GIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 광주과학기술원(GIST)은 신소재공학부 권인찬‧태기융 교수 연구팀이 친환경 생촉매 및 보조인자의 추가 공급 없이도 반복적으로 유용한 약물을 생산할 수 있는 친환경 나노반응기를 개발했다고 13일 밝혔다.

나노반응기란 세포나 생체에 나노입자를 넣고 생체 내에서는 일어나지 않는 인공적인 화학반응을 유도하는 장치를 말한다.

최근 친환경적인 제조 공정 개발에 관심이 늘면서 자연에서 얻을 수 있는 안전한 생촉매인 효소를 이용한 제조 공정이 각광을 받고 있다. 특히 산화환원 반응을 촉진하는 산화환원 효소는 부가 가치가 높은 화합물을 친환경적으로 제조하는 데 중심적인 역할을 하고 있다.

하지만 산화환원 효소와 보조인자는 값이 비싸기 때문에 산화환원 효소를 이용한 화합물 생산 공정 개발에 큰 걸림돌이 되고 있다. 뿐만 아니라 보조인자는 크기가 작아서 포집하기 어려워 장기간 사용에 또 다른 제약이 되고 있다.

연구팀은 보조인자의 재활용성을 향상시키기 위해 보조인자 재순환이 가능한 산화환원 효소 2종과 보조인자를 천연에서 얻어진 고분자인 알긴산에 결합해 크기를 증대한 후, 온도 조절과 같은 간단한 방법으로 고분자 나노입자에 포집해 효소 및 보조인자를 재사용할 수 있는 나노반응기를 설계했다.

고분자 나노플랫폼에 2종 효소와 보조인자가 결합된 알긴산을 동시에 포집한 나노 반응기 모식도.[GIST 제공]

연구팀이 개발한 나노반응기는 효소 및 보조인자의 추가 공급 없이도 반복적으로 유용한 약물인 D-만니톨(안압 및 뇌압 감소 약물)을 생산하는 것을 확인했으며, 이외에도 다양한 약물을 만드는데 사용 가능하다.

권인찬 교수는 “효소 및 보조인자가 동시에 포집돼 있는 나노반응기는 약물을 포함해 다양한 화합물을 제조하는 데 사용될 수 있는 플랫폼 기술”이라면서 “이러한 나노반응기는 전형적인 친환경 기술로써 보조인자의 재활용을 통해 부생가스나 온실가스 등을 유용한 화합물로 전환하는 새로운 탄소자원화‧탄소중립적인 공정 개발에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구결과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘ACS 서스테이너블 케미스트리 앤드 엔지니어링’ 5월 4일 온라인판에 게재됐다.

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