초록 ▼

미생물 폴리에스터 물질인 medium-chain-length polyhydroxyalkanoates (MCL-PHAs)의 생합성 및 생분해 기작과 고분자의 조성-성질-생체적합성 사이의 관계를 이해할 수 있는 기초과학적 기반을 마련하고, 얻어진 고분자와 생분해산물에 물리, 화학적인 방법을 사용하여 기능성을 더욱 부여하며, 고부가가치 용도로 활용할 수 있는 생물신소재로서 MCL-PHAs를 개발하기 위한 자료 및 기술 확보를 연구의 궁극적 목적으로 하였다.
본 연구에서 수행된 주요 연구내용은 다음과 같다.
① P. oleovo

미생물 폴리에스터 물질인 medium-chain-length polyhydroxyalkanoates (MCL-PHAs)의 생합성 및 생분해 기작과 고분자의 조성-성질-생체적합성 사이의 관계를 이해할 수 있는 기초과학적 기반을 마련하고, 얻어진 고분자와 생분해산물에 물리, 화학적인 방법을 사용하여 기능성을 더욱 부여하며, 고부가가치 용도로 활용할 수 있는 생물신소재로서 MCL-PHAs를 개발하기 위한 자료 및 기술 확보를 연구의 궁극적 목적으로 하였다.
본 연구에서 수행된 주요 연구내용은 다음과 같다.
① P. oleovorans, P. putida 및 분리균주를 이용하여 곁가지에 기능기를 함유하는 신규성 MCL-PHAs의 생합성을 도모하고, 이들 고분자의 효율적 생산 및 조성의 조절방안에 대한 연구
② 미생물로부터 본래 얻어진 상태보다 생체 적합성 및 생분해성이 보다 우수해질것으로 기대되는 형태로의 고분자 개질 방법 및 이들 고분자의 물리, 기계, 생물적 특성에 대한 연구
③ 본 연구에서 개발된 MCL-PHAs의 생체/의료용 소재로의 적용 가능성 연구
④ MCL-PHA의 자연계 내에서의 생분해 동태를 이해하기 위한 분해미생물의 분리 및 extracellular MCL-PHA depolymerase의 특성과 분해산물에 대한 연구

○ MCL-PHAs의 생합성 및 생분해 대사기능을 갖는 신규의 융용 미생물 자원의 분리
○ 곁가지에 불포화기, cyclohexyl 및 alkoxy기를 함유하는 신규성 MCL-PHAs의 생합성 및 생산을 위한 발효공정을 확립하고, 이들 고분자의 특성에 관한 기초자료 확보
○ MCL-PHA를 Acrylamide 혹은 PEG와 그라프팅하거나 PLA와의 블렌딩에 의해 제조되는 신규성 고분자의 제조방법 및 제조된 고분자의 물성, 친수성, 분해성, 생체적합성 등의 특징 규명
○ MCL-PHAs를 소재로 미립구 제조 기술 확보 및 생체/의료용 신소재로의 활용 가능성 규명
○ MCL-PHAs depolymerases의 분리정제, 특성 규명 및 작용 기작에 대한 기초자료 확보
○ 상기 내용과 관련하여 12편의 학술논문이 출판되었고, 3편이 준비 중임
○ 10 여명의 석박사 및 학부 출신의 전문인력 배출

Abstract ▼

The ultimate goals pursued in this research project were collecting fundamental facts to understand structure-properties-biocompatibility relationship and biosyntheis/biodegradation pathways of mcl-PHAs and developing physical/chemical techniques to endow mcl-PHAs and degraded products with new func

The ultimate goals pursued in this research project were collecting fundamental facts to understand structure-properties-biocompatibility relationship and biosyntheis/biodegradation pathways of mcl-PHAs and developing physical/chemical techniques to endow mcl-PHAs and degraded products with new functions that would enable us to develope mcl-PHAs as high value added biomaterials.
① Biosynthesis of noble mcl-PHAs containing new functional groups in the side chains using P. oleovorans, P. putida and microorganisms isolated from different sources by us and optimization of biosynthesis.
② Modification of mcl-PHAs to obtain polymers with structures expected to have improved biocompatibility and biodegradability and characterization of physical, mechanical and biological properties of modified products.
③ Examination of applicability of noble PHAs obtained in this study as biomedical materials.
④ Isolation of microorganisms degrading mcl-PHAs and characterization of extracellular mcl-PHA depolymerase and degraded products.
■ Isolation of microorganisms that biosynthesize and biodegrade mcl-PHAs.
■ Established processes to prepare new mcl-PHAs that contain cyclohexyl, alkoxy groups and characterized these polymers.
■ Prepared new materials by grafting acrylamide, PEG on mcl-PHAs and blending mcl-PHAs with PLA, and characterized obtained materials regarding mechanical properties, hydrophilicity, degradability, and biocmopatibility.
■ Developed technology to prepare small spherical particles of mcl-PHAs and examined applicability of the particles to biomedical applications.
■ Acquired mcl-PHAs depolymerase, and their degradation pathways and specificity were studied.
■ Published 12 scientific papers and additional 3 manuscripts are under preparation.
■ More than 13 students acquired their Master's or Ph.D. degrees and many undergraduates were trained through this research project.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 신규성 MCL-PHAs의 생합성 및 생산에 관한 연구...7
• 2. MCL-PHAs의 개질 및 고분자 특성에 대한 연구...40
• 3. MCL-PHAs의 의료용 소재로의 응용...63
• 4. MCL-PHAs의 생분해 연구...84