초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
인간의 유전(DNA) 정보를 분석해낸 후 생명과학의 다음 분석 목표는 그 유전정보로부터 생산되는 단백질의 분석이다. 본 연구에서는 프로테오믹스 분석에 사용할 수 있는 장축의 고효율 열린구조형 컬럼을 만들어 활용하고자 한다. 프로틴이나 펩티드의 혼합물을 분석하는 경우에는 분자량이 작은 시료를 분석할 때와는 다른 많은 문제점에 봉착하게 된다. 그중 가장 큰 문제는 프로틴이나 펩티드의 정지상에 대한 흡착문제이다. 본 연구자는 LC에서나 CEC에서나 열린 구조형의 긴 컬럼이 흡착문제를 해결하는 프로테오믹 분석

□ 연구의 목적 및 내용
인간의 유전(DNA) 정보를 분석해낸 후 생명과학의 다음 분석 목표는 그 유전정보로부터 생산되는 단백질의 분석이다. 본 연구에서는 프로테오믹스 분석에 사용할 수 있는 장축의 고효율 열린구조형 컬럼을 만들어 활용하고자 한다. 프로틴이나 펩티드의 혼합물을 분석하는 경우에는 분자량이 작은 시료를 분석할 때와는 다른 많은 문제점에 봉착하게 된다. 그중 가장 큰 문제는 프로틴이나 펩티드의 정지상에 대한 흡착문제이다. 본 연구자는 LC에서나 CEC에서나 열린 구조형의 긴 컬럼이 흡착문제를 해결하는 프로테오믹 분석의 궁극적인 대안이라고 생각한다. 열린 구조형으로 만들어도 충분한 표면적과 물질전달속도를 줄 수 있도록 심하게 울퉁불퉁한 다공성 모노리트 피막 형태로 정지상을 만들어야 한다. 정지상 재질은 프로테오믹 성분이 흡착하기 쉬운 실리카 등 무기 모노리트가 아닌 유연한 유기모노리트로 만들어야 하고 내부 메조포로스 동공은 흡착을 피하기 위하여 충분히 커야 한다. 이러한 까다로운 조건을 충족시키는 컬럼을 만드는 것이 이 연구의 목표이다.

□ 연구결과
상당한 크기의 고분자를 각인분자로 쓰고 분자각인고분자 기법에 기인한 열린구조형 CEC 모세관 컬럼을 제조하여 proteomic 시료에 대하여 이론단수 20만 이상의 컬럼효율을 성취하였고,RAFT 중합에 기인한 열린구조형 CEC 모세관 컬럼을 제조하여 당 이성체 시료에 대하여 상기 효율 이상의 컬럼 분리효율을 성취하였다. 그러나 다공성 모노리트 박막 구조의 정지상은 그 유효 표면적이 작아서 프로테오믹 시료에 대하여 충분한 머무름을 주기엔 역부족인 것으로 나타나서, 보다 큰 유효 표면적을 줄 수 있는 긴 사슬형 리간드가 정지상의 구조로 되는 것이 더 유용하다고 판단되어, 실리카 모세관 내벽에 중합개시제 분자를 부착하고 그 위에 RAFT 중합으로 선형 고분자를 성장시켜 정지상을 만드는 전략으로 수정하였다. 고분자 반응 혼합물의 구성에는 적절한 극성도의 조절 및 성분 간 친화도의 향상이라는 기본 방향에 따라 세 모노머와 혼합용매가 일차적으로 선택 되었는데, 만들어진 정지상의 분리효율을 최대화하기 위하여 추가적인 최적화가 필요하였다. EOF모노머의 사용양 최소화, 주용매로서 톨루엔 대신 p-xylene의 사용, 중합반응 후 모세관 컬럼의 철저한 세척 등 개선조치를 거친 후, 50-60 cm의 컬럼으로 CEC 모드에서 컬럼 이론단수 50만 이상이라는 좋은 결과를 얻었다. 마침내 고분자 중합 혼합물 조성을 미묘하게 조절하고 고분자 피막 제조공정을 더욱 정교화하여, 길이 1m 이상의 열린구조형 실리카 모세관 컬럼을 제조하여, 이로부터 CEC 모드에서 컬럼 이론단수 100만 이상, LC 모드에서도 컬럼 이론단수 10만 이상의 획기적인 성과를 이루었다.

□ 연구결과의 활용계획
이 연구에서 제조한 길이 1 m 정도의 열린구조형 실리카 모세관 컬럼은, CEC 모드에서든 LC 모드에서든 현재까지 나와 있는 어떤 컬럼보다도 뛰어난 컬럼 분리효율을 보여주고 있으며 상업적 경쟁력이 크다고 사료된다. 상업화 가능성을 조심스럽게 타진하기 위하여, 실험실 내에서의 소규모 생산 및 시범 판매 후 시장의 반응이 좋으면 규모 확대 및 본격적인 기술이전 추진이라는 기본 전략으로 이 연구결과를 활용할 계획이다. 아울러 컬럼 제조의 생산성과 편의성을 향상시키는 후속연구도 수행할 계획이다. 시장의 반응이 좋으면, 차차 생산규모를 확대하여 가고, 생산규모가 실험실 생산 능력을 초과하는 시점이되면, 본격적으로 기술이전 및 기업화를 추진한다.

( 출처 : 요약문 4p )

Abstract ▼

□ Purpose&contents
The next goal of life science after complete analysis of human DNA information is to analyze the proteins produced according to the DNA information. The purpose of this study is to make long open tubular columns of exceptionally high separation efficiency and to use them for pr

□ Purpose&contents
The next goal of life science after complete analysis of human DNA information is to analyze the proteins produced according to the DNA information. The purpose of this study is to make long open tubular columns of exceptionally high separation efficiency and to use them for proteomic analyses. Many troubles are confronted in analysis of proteins and peptides unlike analysis of small molecules. The adsoption of analytes to the stationary phase is the major problem. We think the ultimate solution of proteomic analysis is to make long open tubular columns either in CEC or LC. The stationary phase should be a very rugged and porous monolithic layer to secure high surface area and rapid mass transfer and should be made of not inorganic monolith but flexible organic monolith. The pose size should be large enough. The purpose of this study is to make such sophisticated columns.

□ Result
In the first year, the monolithic MIP (molecule imprinted polymer) based open tubular CEC capillary columns were prepared with a high molecular weight imprinted molecule to result in the good separation efficiency (column theoretical plates over 200,000) for proteomic samples, and the RAFT polymerization based OT-CEC columns were aslo prepared to result in excellent separation efficiency for saccharide isomers. However, the stationary phase of monolithic thin layer has a lower effective surface area to cause too low retention of proteomic samples, thus the strategy was altered to RAFT polymerization on the initiator moities chemically attached on the inner surface of silica capillary since the resultant linear polymer chains are expected to show higher effective surface area. The formulation of the reaction mixture was determined according to the strategy of subtle control of polarity of monomers and compatibility among the components of reaction mixture and was composed of 3 monomers and mixed solvents. Then, optimization of the reaction mixture for preparation of ca 60 cm columns was carried out. After decrease of the amount of EOF monomer, adoption of p-xylene instead of toluene for the major reaction solvent, and securing exhaustive washing of the capillary after reaction, the resultant 50-60 cm columns showed impressive column theoretical plates over 500,000.

Finally, through delicate adjustment of the composition of reaction mixture and elaboration of the formation of polymer layer, the long (over 1m) open tubular silica capillary columns were prepared successfully. These column showed column theoretical plates over a million in the CEC mode, and over 100,000 in the LC mode.

□ Expected Contribution
The long open tubular silica capillary column of ca 1 m length and 50 um I.D. prepared in this study has shown the better separation efficiency than any other columns reported in the literature especially in the CEC mode. It also has shown acceptable separation efficiency in the LC mode. The prospect of commercialization is good. In order to examine the real possibility of commercialization, the following strategy will be adopted. First, a small production in laboratory and sale on internet will be tried. In addition, additional study for better productivity and improved performance will be pursued, too. If the market response is good, then the production scale will be gradually increased. If the market demand grows over the laboratory scale, then licensing and/or industrial commercialization will be tried.

( 출처 : SUMMARY 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 18 5. 연구결과의 활용계획 ... 20 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 20 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 21 8. 참고문헌 ... 21 9. 연구성과 ... 24 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 27 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 27 12. 기타사항 ... 28별첨1 ... 29별첨2 ... 42끝페이지 ... 49