초록 ▼

• 내분비계 장애물질과 같은 용존성 미량 유기오염물의 위험성이 최근 크게 부각되고 있는데 특히 내분비계 장애물질 (EDC)은 매우 낮은 농도에서도 위해도가 높고 인류 생존을 위협한다는 점에서 다른 오염물질과 차별화되는 심각성이 있다. 그러나 전통적인 수처리 기술은 고농도의 유기물, 입자성 부유물 제거에는 효과적이나 생분해성이 낮은 용존성 미량오염물질의 제거에는 많은 약점을 보이고 있다. 오존 산화, 활성탄 흡착과 같은 고도 수처리 기술도 미량오염물질의 제거를 위해서는 절대적으로 많은 산화제 혹은 흡착제의 투입이 필요하므로 이를 극복

• 내분비계 장애물질과 같은 용존성 미량 유기오염물의 위험성이 최근 크게 부각되고 있는데 특히 내분비계 장애물질 (EDC)은 매우 낮은 농도에서도 위해도가 높고 인류 생존을 위협한다는 점에서 다른 오염물질과 차별화되는 심각성이 있다. 그러나 전통적인 수처리 기술은 고농도의 유기물, 입자성 부유물 제거에는 효과적이나 생분해성이 낮은 용존성 미량오염물질의 제거에는 많은 약점을 보이고 있다. 오존 산화, 활성탄 흡착과 같은 고도 수처리 기술도 미량오염물질의 제거를 위해서는 절대적으로 많은 산화제 혹은 흡착제의 투입이 필요하므로 이를 극복하기 위한 고효율의 선택적인 제거기술이 요구된다.
• 본 연구는 목적 미량 오염물질로서 대표적인 내분비계 장애물질인 비스폐놀 A 를 선정하고 비스폐놀 A 에 선택적인 친화력을 보이는 펩타이드 서열을 이용하여 다음과 같은 아이디어로 흡착 제거제를 구성하여 성능을 확인하였다. 첫 번째는 미생물 표면에 비스폐놀 A에 친화력이 높은 펩타이드 기능기를 발현시킨 미생물 기반의 흡착 제거제이며 두 번째는 펩타이드 혹은 펩타이드가 포함된 재조합 단백질을 재사용이 가능한 자성 비드에 결합시킨 자성소재 기반의 흡착 제거제이다. 목적 오염물질을 흡착 제거할 수 있는 펩타이드는 바이오패닝 프로토콜로 다양하게 스크리닝할 수 있으므로 본 과제의 목적 물질인 비스폐놀 A 이외의 오염물질에 대해서도 본 연구에서 시도한 방법론이 확장 응용될 수 있다.
• 최종 연구목표는 미량 오염물질 친화성 펩타이드를 기반으로 한 고선택성 미생물 흡착제 및 자성소재 흡 착제 개발로서 연구 범위는 BPA 친화성 펩타이드의 결합 인지능 검토, BPA 친화성 펩타이드 기반의 미 생물 흡착제 구성 및 선택적 제거효율 검증, 펩타이드-단백질 복합체 기반의 흡착 moiety 구성, BPA 친 화성 펩타이드가 융합된 자성 흡착제 제작 및 선택적 제거효율 검증, 미생물 흡착제 및 자성소재 흡착제 의 선택성 및 현장 적응성 비교, 다양한 간섭물질을 포함한 모델폐수에서 미량 오염물질의 선택적 제거 쇼율 검증이다.
• 주요 연구결과는 첫 번째 BPA 친화성 펩타이드 기반의 미생물 흡착제를 제작하고 성능을 검증하였다. BPA 친화성 펩타이드의 표면 발현을 위해 플라즈미드를 제작하고 재조합 대장균을 구성하였으며 배양 및 펩타이드 발현 조건의 최적화를 거쳐 미생물 흡착제인 재조합 대장균의 BPA 흡착 용량이 대조균보다 2배 이상 증가하였음을 확인하고 BPF, 묘모묘의 유사체에 비해 BPA에 대한 선택적 흡착량 역시 5배 이상 높게 나타나는 것을 확인하였다. 두 번째는 펩타이드가 포함된 재조합 단백질 생산을 통해 펩타이드-단 백질 복합체 기반의 흡착 moiety를 구성하였다. BPA 친화성 펩타이드가 결합된 BisA1-LacI를 클로닝하고 BisA1-LacI 단백질의 발현을 확인한후 단백질을 최종적으로 정제하였다. 세 번째는 BPA 친화성 펩타이드가 융합된 자성 흡착제를 제작하고 선택적 제거효율을 검증하였다. Carboxylic acid가 결합된 자성 비드(Dynabead)와 펩타이드/단백질의 결합을 위해 EDC/NHS chemistry를 활용하였고 자성비드 기반의 흡착제를 제조하였다. 제작된 흡착제를 이용하여 묘모쇼의 선택적 제거 및 흡착용량을 확인하였다. 네 번째 제작된 흡착제의 약점을 보완하고 최적화를 위해 다양한 시도를 하였다. 다양한 자성소재 기반 비 드(Dynabead®, Bioneer, Cytodiagnostics Zepto™, BcMag™ Long-arm bead)에 대하여 웹타이드 및 단백질과의 결합효율을 비교하여 Bioneer bead가 가장 우수함을 확인였고 BPA가 bare bead 자체에 비 선택적으로 흡착하는 것을 억제하기 위한 버퍼 조건, 코팅 조건을 탐색하였다. 고리형 구조 펩타이드와 선형 구조 펩타이드, 알라닌 암을 가지는 펩타이드 등 다양한 구조의 합성 펩타이드의 구조에 따른 BPA의 흡착 특성을 비교하였으나 큰 차이는 없었다. 마지막으로 흡착제의 선택성 및 현장적응성 비교, 모델 폐수에서 미량오염물질의 선택적 제거효율 검증을 실시하여 BPA 및 BPA 유사체가 포함된 모델 폐수에서도 BPA의 선택적 제거가 가능함을 보았다. 그러나 자성비드 기반 흡착제가 미생물 기반 흡착제에 비해 BPA 흡착용량이 떨어지는 것을 확인하여 이에 대한 원인분석을 실시하고 있으며 향후 자성소재 기반 흡착제의 효율성을 향상시키기 위한 연구가 필요함을 확인하였다.
(출처:요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3Ⅱ.연구내용 및 결과 ... 4 1. 연구과제의 개요 ... 4 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6 5. 연구결과의 활용계획 ... 6 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 6Ⅲ. 연구성과 ... 7끝페이지 ... 8