초록 ▼

□ 연구개요
[최종목표 1. 바이오그린 나노입자에 포집한 번데기 동충하초의 미세먼지로 유발된 폐 염증질환 및 혈행 개선 효능을 입증하고 세계 최초의 미세먼지 대응 식의약품소재 개발]
● 세포모델과 동물모델을 활용하여 1차년도에서 선별된 바이오그린 나노입자에 포집된 동충하초의 미세먼지로 유도된 염증 완화 및 혈전생성 억제 효능을 확인하였음.
[최종목표 2. 생체친화적이고 체내독성이 없는 바이오그린 나노입자 기반 동충하초 소재 개발: 경구투여 혹은 비강투여용 소재 개발]
● 다양한 추출법 및 용매를 이용하여 최적의

□ 연구개요
[최종목표 1. 바이오그린 나노입자에 포집한 번데기 동충하초의 미세먼지로 유발된 폐 염증질환 및 혈행 개선 효능을 입증하고 세계 최초의 미세먼지 대응 식의약품소재 개발]
● 세포모델과 동물모델을 활용하여 1차년도에서 선별된 바이오그린 나노입자에 포집된 동충하초의 미세먼지로 유도된 염증 완화 및 혈전생성 억제 효능을 확인하였음.
[최종목표 2. 생체친화적이고 체내독성이 없는 바이오그린 나노입자 기반 동충하초 소재 개발: 경구투여 혹은 비강투여용 소재 개발]
● 다양한 추출법 및 용매를 이용하여 최적의 효능을 지닌 동충하초 추출물을 수득하여 Standard curve를 확립한 후, 동충하초 로딩양 및 시간과 pH에 따른 방출량을 비교하여 7시간대에 pH 7.4에서 가장 높은 방출량을 나타내는 253.9±103.6 nm 사이즈의 최적의 바이오그린 나노입자 제형을 선별함.
[최종목표 3. 미세먼지로 인한 폐염증질환/혈행질환 대응 효능을 극대화시킨 바이오그린 나노입자 기반 동충하초 개발]
● 바이오그린 나노입자에 포집된 동충하초 추출물의 세포 내 흡수 연구를 통하여 GCN이 CME를 주요 경로로 세포 내로 유입될 것으로 예상되며 가장 높은 흡수도를 나타내었고, 형광표지 GRC추출물(FITC-GRC)또는 GRC추출물을 함유한 나노입자(FITC-GCN)의 세포 흡수를 마우스 소장에서 평가하여 공초점 레이저 주사 현미경으로 쥐 소장 생체 흡수 분석결과 FITC-GCN군에서 FITC-GRC군에 비해 소장 내 흡수정도가 유의적으로 증가한 것을 확인함.

□ 연구 목표대비 연구결과
[연구 목표: 바이오그린 나노입자에 동충하초 추출물을 포집하여 미세먼지로 유발되는 폐염증질환 및 혈행 관련 질환 개선 효능 입증 결과에 따른 식의약품 소재의 개발]
● 1차년도 연구목표: 미세먼지로 유도된 폐 관련 세포사멸 억제 및 산화스트레스 억제능을 극대화하는 다양한 생체 친화적 바이오 나노입자에 포집한 동충하초 선별
-다양한 항산화 시험법을 통해 발아쥐눈이콩배양 동충하초(GRC)의 생리활성물질 추출에 효과적인 추출법 및 용매를 선별해 동충하초 추출물을 수득하여 pH 7.4에서 방출량이 가장 높은 최적의 바이오그린 나노입자를 제조함. 또한, 다양한 바이오그린 나노입자에 포집한 동충하초의 미세먼지로 유도된 폐상피세포 사멸 억제능 및 향상된 항산화 효능을 확인함.. - 목표달성도 100%
● 2차년도 연구목표: 세포모델을 활용하여 1차년도에서 선별된 바이오그린 나노입자에 포집된 동충하초의 미세먼지로 유도된 기관지 혹은 폐포 사멸 억제 혹은 폐 염증완화 및 혈전생성 억제 효능평가 및 기전연구 효능을 극대화
-세포모델(Raw 264.7, A549, HUVEC cells)을 활용하여 1차년도에서 선별된 소재인 GCN을 이용하여 미세먼지와 LPS로 인해 유도된 폐포 사멸 억제 및 염증 완화와 혈전 생성 억제 효능을 확인하였고 ROS 억제 효능 및 항산화 효소(SOD-1) 발현량 증가를 통해 향상된 항산화 효능을 확인함.(*P<0.05 vs. PM treated HUVEC cells). 폐 상피세포 사멸 관련 인자(Bax, caspase 3, caspase 9 등) 및 염증성 사이토카인(IL-8, TNF-α) 발현량 억제로 향상된 폐포 사멸 및 염증 억제 효능을 확인함.(*P<0.05, **P<0.01 vs. PM and LPS treated control) 또한, 세포 연접 관련 인자(ZO-1)와 혈전 생성 핵심 인자(TF)의 발현량 감소를 통해 혈관내피세포 내 혈전 생성 억제 효능을 확인함(*P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001 vs. PM treated HUVEC cell). - 목표달성도 100%
● 3차년도 연구목표: 동물모델을 활용하여 세포실험에서 선별된 바이오그린 나노입자에 포집된 동충하초 기반 소재의 미세먼지로 유도된 폐 염증질환 혹은 혈행 개선 효능평가 및 기전 연구
-동물모델을 활용하여 폐 조직 내 미세먼지로 유도된 염증성 cytokine(TNF-α, IFN-γ, IL-5, IL-1β) 발현 감소를 통해 폐 염증 질환 개선을 확인함.(*P < 0.05, ***P < 0.001 vs. control) Apoptosis 관련 인자(Bax, Caspase 3, Caspase 9 등) 발현량 감소 및 장벽 보호 단백질(Occludin) 발현량 증가를 통해 미세먼지로 유도된 폐 조직 파괴 개선 효능을 확인하였음.(*P<0.05 and **P<0.01 vs.PM) 또한, 혈관내피조직 사멸 억제와 혈관 장벽 보호 기능 및 혈전 생성 핵심 인자인 TF(Tissue factor) 발현량을 통해 혈전 생성 억제능을 통해 혈행 개선 효능을 확인하였음. (*P<0.05 vs. Control) 미세먼지로 유발된 폐 염증 완화 효능을 지닌 선별된 바이오그린 나노입자에 포집된 동충하초 기반 소재의 안전성 및 생체 이용률을 평가한 결과 쥐 소장에서 GRC 추출물(857.4,2,000 mg/kg) 또는 GRC 추출물(857.4, 2,000 mg/kg)을 함유한 나노입자의 장내 흡수 정도가 증가하였고 독성이 나타나지 않았음. - 목표달성도 100%
● ‘바이오그린 나노입자에 포집된 버섯 유래 추출물의 미세먼지로 유발된 폐염증질환 및 혈행 관련 질환 개선 효능 평가 및 기전 규명’ 관련 포스터 발표 2건 및 국제저널 SCI 6편 게재 및 3편 논문 게재 예정임 - 목표달성도 100%

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
[기술적 측면]
● 바이오그린 나노입자에 포집된 동충하초를 이용하여 미세먼지로 유도된 폐 염증 혹은 혈행 관련 질환을 완화하는 기능성식의약품 개발
-식의약품 신소재 개발은 관련산업의 고부가가치 창출을 위한 중요한 과제이고, 이는 식의약품/화장품 산업을 비롯하여 생명기술 발전에도 큰 도움이 됨.
● 동충하초 가공기술 및 바이오나노입자 기술을 이용하여 보다 효과적으로 동충하초의 생리활성물질(난용성, 친수성 물질등)이 효율적으로 표적하고자 하는 생체 조직에서 이용될 수 있음
-바이오그린 나노입자에 동충하초 추출물뿐만 아니라 다른 생체활성물질 및 천연물, 한약재 등의 포집이 가능하기 때문에, 보다 다양한 소재로의 확장이 가능함.
-생체 내에서 분해될 수 있는 무독성 생체성분 유래 바이오그린 나노입자를 피부간극 크기 근방으로 조절하는 나노기술을 통해 흡수율 등을 업그레이드하는 새로운 소재 기술임 본 연구를 통해 생체이용률을 높여주는 바이오 그린나노 입자에 동충하초를 포집하면, 더 효과적으로 코디세핀, 아데노신, 단쇄지방산(SCFA), 폴리페놀 등의 생리활성 물질이 체내로 흡수되어 미세먼지으로 유도된 ROS 생성과 염증 및 혈행을 완화시켜줄 것으로 예상함
[경제적 측면]
● 본 연구소재인 바이오그린 나노입자로 포집 된 동충하초를 이용하여 개발된 소재로 미세먼지에 의해 유도된 폐 염증 및 혈행 개선에 효능이 있는 건강기능성 식품 및 보조제/의약품이 개발되면 미세먼지 관련 질환의 치료 및 관리 등의 시장파급 효과가 기대되며 본 연구의 소재개발 기술은, 천연물 의약품 및 식품, 화장품 등의 핵심원료개발 기술에도 활용되어 부가가치를 창출할 수 있음
[사회적 측면]
● 본 연구가 성공적으로 완료되면, 식품 제약산업, 화장품 산업 및 생명기술 분야의 인력창출이 되고 미세먼지 관련 질환자들 및 일반인들을 위한 예방제 및 치료제로 개발되어 이 질환들로 고통 받고 있는 사람들의 삶의 질을 높일 수 있음

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 1. 기술적 파급 효과 ... 13
• 2. 사회·경제적 파급 효과 ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 15
• 끝페이지 ... 27