[신기술 소개] JST, 바이오 마커를 구분하여 녹는 겔형 물질을 개발 - 진단 재료 및 약물 방출 재료로서 기대 -

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공업화학 전망, 제17권 제3호, 2014

※ 발표논문: Zhiping Wang, Tetsuhiko Miyadera, Toshihiro Yamanari, and Yuji Yoshida, “Templating effects in molecular growth of blended films for efficient small-molecule photovoltaics”, ACS Appl, April 8, 2014.

DOI: 10.1021/am405740c

Figure. 유기 박막 태양전지의 발전층의 랜덤 구조(기존)와 이상적인 구조.

동시 증착에 의해 제작된 유기 박막 태양전지에서 태양광을 흡수하여 발생한 음양의 전하의 흐름을 나타낸다. 파 란색 사각형: 양의 전하(파란 화살표)를 운반하는 도너 재료, 빨간색 원: 음의 전하(빨간 화살표)를 운반하는 억셉 터 재료.

(a) 기존 방법에 의해 제작된 랜덤으로 섞인 구조. 전극까지 전하의 통로가 깨끗하게 이어지지 않아 전하 이동이 순조롭게 발생하지 않는다.

(b) 부드러운 전하 이동이 실현 가능한 이상적인 구조. 전극까지 전하의 통로가 깨끗하게 연결되어 있다.

출처: 2014.05.08 JST(http://www.jst.go.jp/pr/announce/20140508/index.html#YOUGO2) 작성: 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)

JST, 바이오 마커를 구분하여 녹는 겔형 물질을 개발 - 진단 재료 및 약물 방출 재료로서 기대 -

일본 과학기술진흥기구(JST) 연구의 일환으로 교토대학(京都大学) 대학원 공학연구과의 하마치 이타루 (浜地格) 교수 등은 질병의 지표(바이오 마커)가 되는 복잡한 생체 분자를 식별하여 녹는 겔형 물질(하이드 로 겔)을 개발하는 데 성공했다.

하이드로 겔(한천처럼 물을 굳힌 물질)은 생체 적합성이 높아 다양한 의료ㆍ진단 응용이 기대되며 고기 능화가 진행되고 있다. 하지만 하이드로 겔이 식별할 수 있는 바이오 마커는 분자 구조가 단순한 것에 한정 되었다. 또 표적으로 하는 마커마다 응답하는 새로운 겔화제(겔을 형성하는 화합물)를 개발해야 했었다.

연구진은 새로운 겔화제를 개발, 하이드로 겔이 특정 화학 반응에 의해 녹도록 설계했다. 또 겔 안에 그 화학 반응에 필요한 효소를 그 활성을 유지시킨 채 내장했다. 이 겔은 단 한 종류의 겔화제로 제작할 수 있지만, 내장하는 효소를 선택하는 것만으로 표적으로 하는 바이오 마커 분자도 바꿀 수 있다. 그 결과 다 양한 생체 분자(당뇨병, 전립선 암, 통풍의 바이오 마커)를 식별하여 녹는 겔을 제작하는 데 성공했다. 또

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KIC News, Volume 17, No. 3, 2014

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다른 화학 반응성을 나타내는 2종류의 겔화제와 몇 가지 효소를 혼합함으로써 복수의 바이오 마커가 동시 에 존재하더라도 확실히 알아볼 수 있는 하이드로 겔도 개발했다. 향후 새로운 스마트 재료로서 진단 재료 나 약물 방출 재료의 개발 등 폭넓은 응용이 기대된다.

본 연구는 기후대학(岐阜大学) 공학부 화학생명공학과 이케다 마사토(池田将) 교수 등과 공동으로 진행 되었다. 연구 성과는 2014년 5월 4일 영국 과학지 Nature Chemistry의 온라인판에 공개되었다(※발표논 문 참조).

※ 발표논문: Masato Ikeda, Tatsuya Tanida, Tatsuyuki Yoshii, Kazuya Kurotani, Shoji Onogi, Kenji Urayama & Itaru Hamachi, “Installing Logic-Gate Response to a Variety of Biological Substances in Supramolecular Hydrogel-Enzyme Hybrids”, Nature Chemistry, Accepted 27 March 2014.

DOI: 10.1038/nchem.1937

Figure. 겔화제(ＢＰｍｏｃ－Ｆ

３)의 자기조직화 및 과산화수소에 응답하는 산화반응의 모식도.

출처: 2014.05.05 JST(http://www.jst.go.jp/pr/announce/20140507/index.html) 작성: 허 훈(한국생산기술연구원)

바이오매스와 태양광을 이용한 PEM 연료전지

Georgia Institute of Technology에서 태양광에 감응하는 촉매를 사용하여 바이오매스로부터 직접 전기 를 생산할 수 있는 PEM (Polymer-Exchange-Membrane) 연료전지를 연계한 하이브리드형 장치를 개발 하였다. 태양광과 바이오매스를 연계시켜 전기를 생산하는 새로운 방식이다.

전분, 셀룰로오스, 분쇄된 나무, 해조류, 닭 공장 폐기물 등 다양한 바이오매스 원료를 사용할 수 있고 바이오매스를 상온에서 정제과정 없이 사용할 수 있는 장점이 있다고 이 대학의 Yulin Deng 교수는 말하 고 있다.