초록 ▼

● 성장성 및 지질 생산성이 우수한 균주를 개발하기 위한 마이크로 시스템 기반 기술 개발
● 주광성/주화성을 이용한 고속 선별 기술 개발 (기존 선별 시간 약 4,000 배 이상 향상)
● 학문적으로 광합성, 주광성의 상관관계를 최초로 규명
● 나노플라즈몬 공명 센서 및 금 나노입자를 활용한 단백질과 유전자 사이 상호작용 초고감도 실시간 검지 기술 개발 (개발된 초우량 균주 내 유전자 분석에 활용)
● 마이크로 시스템 기반 고속 지질 추출 기술 개발
● 물리적 자극을 통해 고속 세포 성장 및 고지질 유도

● 성장성 및 지질 생산성이 우수한 균주를 개발하기 위한 마이크로 시스템 기반 기술 개발
● 주광성/주화성을 이용한 고속 선별 기술 개발 (기존 선별 시간 약 4,000 배 이상 향상)
● 학문적으로 광합성, 주광성의 상관관계를 최초로 규명
● 나노플라즈몬 공명 센서 및 금 나노입자를 활용한 단백질과 유전자 사이 상호작용 초고감도 실시간 검지 기술 개발 (개발된 초우량 균주 내 유전자 분석에 활용)
● 마이크로 시스템 기반 고속 지질 추출 기술 개발
● 물리적 자극을 통해 고속 세포 성장 및 고지질 유도 기술 개발

Abstract ▼

Ⅳ. The Results of the Research and Development
First of all, we developed the strategies for real-time analysis of gene transcription for strain development. As the result of the research, we could analyze the specific interaction between protein and gene by using Rayleigh light scattering and el

Ⅳ. The Results of the Research and Development
First of all, we developed the strategies for real-time analysis of gene transcription for strain development. As the result of the research, we could analyze the specific interaction between protein and gene by using Rayleigh light scattering and electron plasmonic resonance in real-time. Moreover, we can re-interpretate a number of phenomena of life like syntheses of proteins in kinetic viewpoint by using this method. In this way, this result will enable us to understand gene and protein behaviors of strains exactly by identifying gene mutation in the scale of nano. The thesis of this research was published in Advanced Materials(IF: 14.829) and selected as the front cover letter. In addition, the result was registered as a domestic patent and reported in the papers over 9 times.
As the results of the experiment that are related to the practical cultivation of microalga, we could identify that both Neochloris oleoabundans and Haematococcus pluvialis show higher efficiency of growth than scale-down microfluidic reactors. As a result, cultivation of microalgae in microfluidic reactor is advantageous in terms of final production and accumulation of astaxanthin. We can observe that nitrate is more advantageous than ammonium in growth of Neochloris oleoabundans. In condition of 40 μmolE/s/m², growth of Neochloris oleoabundans is best. If we consider cultivation of Neochloris oleoabundans in high-density culture, we can identify that starting condition is pH 6.5 and continuously measure pH to maintain pH 6.5 condition. Normally, It is reported that strains which have high-productivity of lipid decrease cell growth. Therefore, we compare growth of wild type strain (CC503) and selected 4 high-growth mutants. After comparision of growth curve, selected strains are more powerful than existing strains in terms of productivity of lipid and growth. Also, we can confirm correlation of intensity of fluorescence and lipid contents by Gas chromatography(GC). As a result, we can observe direct proportion and calculate lipid content from intensity of fluorescence. Isopropanol and ethanol are rarely affect PDMS which is main materials of microfluidics. Like existing solvent, we can identify that 70% ethanol and isopropanol also have ability of extraction. Although existing methods spend 6 months for screening powerful strains, our method can save time about 50%. This research can show correlation of photosynthesis and phototaxis at first. Also, mutants which are developed by Korea University and Hanyang University can be selected by this microfluidic systems. So, we can achieve our final goal. In initial time for cultivation of microalgae, we can measure low absorbance because concentration of microalgae is low. On the 4th day, growth curve reach top score and after that, we can observe that speed of lipid accumulation is decreased. There is no problem in growth of microalgae and lipid accumulation. For these reasons, we can recognize that it is possible to measure microalgae growth, accumulation of lipid and analysis of lipid. Although mechanically stimulating microalgae, death rate of microalgae is just 3% by performing viable/dead assay.
Also, when we reduce width of channel, microalgae grow well after 4 days. Through Nile red staining, we can observe change of lipid content after 4 hours. When we compare mechanically stimulated and non-stimulated strains, their lipid contents are alike. Therefore, we can conclude that narrow channels do not affect lipid content.

목차 Contents

• 제 출 문 ... 1
• 보고서 요약서 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• 목 차 ... 8
• S U M M A R Y ... 10
• C O N T E N T S ... 15
• 제 1 장 연구개발 과제의 개요 ... 17
• 제 1 절 연구개발과제의 목적 ... 17
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 18
• 제 3 절 연구개발의 범위 ... 23
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 28
• 제 1 절 서론 ... 28
• 제 2 절 국내외 기술 개발 동향 ... 33
• 제 3 절 핵심 기술별 현황 및 전망 ... 40
• 제 4 절 조사 연구개발 사례에 대한 평가 ... 46
• 제 5절 본 연구의 국내외 기술개발 현황에서의 위치 ... 47
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 48
• 제 1 절 이론적 배경 ... 48
• 제 2 절 유전자 발현 과정의 실시간 분석 기능 나노원천기술 개발 ... 61
• 제 3 절 미세유체 기반 미세조류 배양 및 특성 분석 시스템 개발 ... 67
• 제 4 절 고생산성 균주 개발, 선별 및 고지질 정량법 개발 ... 81
• 제 5 절 주광성 / 주화성을 활용한 광전환 및 이산화탄소 전환 효율 고속 선별 기술 개발 ... 85
• 제 6 절 우수 미세조류 선별을 위한 성장성, 지질 축적능 및 성분 분석을 위한 장치개발 ... 103
• 제 7 절 세포 내 지질 생산을 극대화 할 수 있는 미세유체 기반의 세포 배양 모듈 개발 ... 120
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 131
• 제 1 절 연구개발 목표 및 달성도 ... 131
• 제 2 절 관련 분야의 기술발전에의 기여도 ... 135
• 제 5 장 연구개발 대표성과 ... 137
• 제 1 절 유전자 발현 과정의 실시간 분석 가능 나노원천기술 개발 ... 137
• 제 2 절 주광성을 활용한 고효율 광전환 및 고생산 균주 고속 선별법 개발 ... 139
• 제 3 절 미세유체 기반 세포 파쇄 및 지질 추출 공정 기술 개발 ... 141
• 제 4 절 물리적 자극을 통한 고속 세포성장 및 지질 유도 기술 개발 ... 143
• 제 6 장 연구개발결과의 파급효과 및 활용계획 ... 145
• 제 1 절 연구개발결과의 파급효과 ... 145
• 제 2 절 연구개발결과의 활용방안 ... 145
• 제 3 절 기대성과 ... 146
• 제 7 장 기타 ... 149
• 제 1 절 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술 정보의 서론 ... 149
• 제 2 절 선진국의 이산화탄소 전환기술 조사 ... 149
• 제 3 절 연구시실 장비 현황 ... 155
• 제 8 장 참고문헌 ... 156
• 끝페이지 ... 164