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KAIST 이상엽 특훈교수, 다보스포럼 세션 주관
- 아이디어랩 주관 및 지속가능한 화학 산업을 위한 전략 발표 -
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 오는 21일부터 25일까지 스위스 다보스에서 열리는 다보스포럼(세계경제포럼)에 참석한다.
다보스포럼은 전세계 기업인, 정치인, 학자, 언론인 등이 세계경제를 비롯해 더 나은 세상을 만들기 위해 필요한 전략 등에 대해 발표하고 토론하는 모임이다.
전 세계 다양한 경제주체들이 올해는 경제 위기를 벗어날 것이라고 기대하고 있어 ‘세계의 재편 : 정치, 기업, 사회에 대한 영향(The reshaping of the world : consequences for society, politics and business)’을 주제로 정했다.
이 교수는 22일 다보스포럼 본회의장에서 미국 캘리포니아공과대학(Caltech)과 ‘실험실에서 생명(From lab to life)’을 주제로 아이디어랩 세션을 주관할 예정이다. 이 교수는 3명의 교수들과 나노테크놀로지를 이용한 경량의 고내구성 물질, 게놈을 읽고 쓰는 것, 무선 생체진단 시스템 등 대해 토론한다.
이와 함께 세계 굴지의 기업총수들이 참석하는 ‘지속가능성, 혁신과 성장’ 세션에 초청돼 떠오르는 기술 및 특히 생명공학기술이 미래 사회와 기업을 어떻게 변화시킬 지에 대해 발제한다. 그리고 특별자문위원으로 활동 중인 세계 화학 산업 최고경영자 모임에 참석해 바이오기반 화학 산업과 환경 친화적 기업으로의 변화에 대해 토론을 벌이는 등 활발한 활동을 할 예정이다.
이상엽 특훈교수는 2012년 세계경제포럼 미래기술 글로벌아젠다카운슬(Global Agenda Council, GAC) 의장을 맡아 10대 떠오르는 기술들을 선정하고 발표한 바 있으며, 2013년 생명공학 글로벌 아젠다 카운슬 초대 의장을 맡았다.
2014.01.20 조회수 15784 -
배추 절이는 원리로 광결정 미세캡슐 개발
- “반사형 컬러 디스플레이 소자 및 인체 주입 바이오센서에 응용가능” -- 콜로이드 및 유체역학 분야의 대가 故 양승만 교수에게 연구결과 헌정 -
우리 학교 생명화학공학과 김신현 교수 연구팀이 하버드대와 공동으로 삼투압 원리를 이용해 차세대 광학소재로 주목받는 광결정의 미세캡슐화 기술을 개발했다.
연구결과는 네이처 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 7일자 온라인 판에 게재됐다.
남미 열대림에서 서식하는 몰포(Morpho)나비의 날개는 파란 색으로 보이지만 색소가 없다. 날개 표면에 있는 규칙적인 나노 구조로 인해 파란색 파장의 빛만을 반사하기 때문에 우리 눈에는 파란 색으로 보이는 것이다.
이처럼 물질의 광구조가 특정 파장의 빛만 반사하고 나머지는 통과하는 배열을 갖도록 만들어낸 물질을 ‘광결정’이라고 한다.
광결정은 빛의 파장 절반 수준에서 굴절률이 주기적으로 변하는데 특정 파장의 빛만을 제어할 수 있는 특성과 다양한 응용가능성을 갖고 있어 ‘빛의 반도체’라고도 불린다.
1987년 미국 벨연구소 이론 물리학자 엘리 야블로노비치(Eli Yablonovitch)와 프린스턴대학 사지브 존(Sajeev John)이 광결정 개념을 최초로 보고한 이래 지난 27년 동안 많은 과학자들이 광결정을 인공적으로 제조하기 위해 노력해왔다. 그러나 반사색이 대부분 고정된 구조에 의해 발현돼 색을 바꾸는 것이 불가능하고 제조 공정이 까다로워 상용화가 어려웠다.김 교수 연구팀은 △액체 상태의 광결정을 잉크처럼 캡슐화하고 △광결정을 덩어리 형태가 아닌 머리카락 굵기(약 100나노미터) 수준의 미세캡슐형태로 제조해 제작의 공정성을 높였으며 △고무재질의 캡슐막을 적용해 모양을 자유자재로 바꿀 수 있도록 제작했다.
연구팀은 배추를 소금물에 절일 때 발생하는 ‘삼투압현상’을 활용했다. 배춧잎은 물 분자만을 투과시키는 반투막으로 이뤄져있는데 배추가 소금물에 잠기면 높은 삼투압을 갖는 소금물이 배춧잎 내부의 물 분자를 반투막 밖으로 꺼내고 배춧잎은 부피가 줄어드는 원리를 이용한 것이다.
연구팀은 이 현상을 나노입자를 담은 미세 물방울에 적용했다. 삼투압현상에 의해 물방울의 부피가 줄어듦에 따라 나노입자가 스스로 규칙적인 구조로 배열돼 캡슐막 내부에 액상의 광결정을 만들었다. 이 과정에서 머리카락 굵기 수준의 작은 통로를 구현한 미세유체소자를 활용해 광결정 미세캡슐을 균일한 크기로 제조하는데 성공했다.
김신현 교수는 “미세 광결정 잉크캡슐은 상용화 가능한 수준으로 향후 구부리거나 접을 수 있는 차세대 반사형 컬러 디스플레이 소자 및 인체 내로 주입 가능한 바이오센서 등을 구성하는 핵심 광학소재로 사용될 수 있을 것”이라고 이번 연구 의의를 설명했다.
KAIST 및 하버드 연구진들은 이번 연구 결과를 지난해 9월 불의의 사고로 고인이 된 콜로이드 및 유체역학 분야의 세계적 대가 故 양승만 교수(前 KAIST 생명화학공학과 교수)에게 헌정했다고 전했다.
한편, 이번 연구는 산업통상자원부에서 지원하는 선진기술국가 국제공동기술개발사업으로 진행됐다.
□ 용어설명- 광결정 (Photonic crystals): 빛의 파장의 절반 수준에서 굴절률이 규칙적으로 변하는 물질로써 특정 에너지를 갖는 광자가 물질 내에 존재할 수 없는 광밴드갭 (photonic bandgap)을 갖는 물질을 말함. 광밴드갭에 해당하는 파장이 가시광선 영역에 있을 때, 외부에서 입사하는 백색광 중 광밴드갭에 해당하는 파장의 빛이 선택적으로 반사되어 금속 광택과 흡사한 느낌의 색깔을 보임.
- 미세유체소자(Microfluidic device) : 머리카락 굵기 수준의 미세한 유로를 집적화함으로써 유체 흐름을 매우 정교하게 제어할 수 있게 해주고, 균일한 크기와 구조의 이멀젼(emulsion) 을 생성시킬 수 있는 소자.
□ 그림설명
그림1. 삼투압 차에 따른 캡슐 크기 감소를 보여주는 모식도
그림2. 균일한 크기의 광결정 캡슐을 제조할 수 있는 미세유체소자
그림3. 초록색 및 파란색 반사색을 보이는 광결정 캡슐의 광학현미경 사진
그림4. 광결정캡슐의 변색 및 변형을 보여주는 광학현미경 사진
그림5. 자연계에 존재하는 광결정의 예: 오팔보석, 공작새 깃털, 극락조의 날개
2014.01.15 조회수 24734 -
이상엽 특훈교수, 제1회 반트 호프 강연자로 선정
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 네덜란드 델프트공과대학(Technical University of Delft)에서 주관하는 ‘제1회 야코부스 반트 호프 강연자(Jacobus van’t Hoff Lecturer)’로 선정돼 오는 13일 델프트공과대학 대강당에서 강연을 한다.
야코부스 반트 호프 박사(1852~1911)는 네덜란드 출신으로 용액 내 화학물질의 거동과 삼투압법칙 등을 발견한 공로로 1901년 제1회 노벨화학상을 수상했다. 델프트공대는 올해부터 반트 호프 박사의 업적을 기리며 생명화학공학분야에서 커다란 기여를 한 연구자에게 ‘반트 호프 강연자 상’을 수여하고 기념 강연회를 갖는다.
이 교수는 시스템대사공학을 창시하고 숙신산, 다이아민, 가솔린 등 미생물을 이용해 다양한 석유화학물질들을 친 환경적으로 지속가능하게 생산하는 ‘바이오리파이너리’ 분야에서 탁월한 업적을 이룬 점을 인정받아 강연자로 초청됐다.
최근 미국화학회 마빈존슨상, 미국산업미생물생명공학회의 찰스톰상, 암젠 생명화학공학상 등 해외에서 유명한 상을 다수 수상한 이 교수는 현재 한국과학기술한림원, 한국공학한림원, 미국공학한림원 외국회원, 세계경제포럼의 바이오텍 글로벌아젠다카운슬 의장으로 활동 중인 생명공학 분야 세계적인 리더다. 최근 세계최초로 가솔린을 만들 수 있는 미생물을 만들어 "네이처(Nature)"지 표지논문을 게재하기도 했다.
2013.11.12 조회수 11250 -
대장균 이용한 페놀 생산 성공
- 세계 최초로 대장균 이용해 리터당 3.8g의 페놀을 24시간 내 생산 성공 -
우리 학교 이상엽 특훈교수팀은 대장균을 이용해 재생 가능한 바이오매스로부터 페놀(phenol)을 생산하는 원천기술을 개발해 바이오테크놀로지(Biotechnology) 11일자 온라인판에 게재됐다.
이 기술은 친환경적인 미생물 발효 공정을 통해 화학물질을 생산하는 대사공학·공정 기술을 기반으로 개발돼 국내·외 생명공학 및 산업기술 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.
페놀은 석유화학공정을 통해 연간 800만 톤 이상 생산돼 폴리카보네이트, 에폭시, 제초제 등 다양한 산업에 폭넓게 사용되는 화학물질이다.
페놀이 갖고 있는 미생물에 대한 독성으로 인해 미생물을 이용한 페놀의 생산에 대한 연구는 그동안 어려움이 많아 생산량이 리터당 1g 미만 수준으로 더 이상의 향상이 이루어지지 못하고 있는 실정이었다.
최근 다양한 대장균들의 유전적, 생리·대사적 차이점이 보고되고 있는데 이 교수 연구팀은 이에 주목해 18종의 다양한 대장균 균주에 대해 동시에 대사공학을 적용해 그 중 ‘BL21’ 이라는 대장균 균주가 페놀생산에 가장 적합하다는 것을 발견했다.
연구팀이 적용한 기술 중 ‘합성 조절 RNA 기술’은 기존의 유전자 결실 방법보다 월등히 빠른 시간에 대사흐름의 조절을 가능하게 하는 기술로써 이번 연구에서도 18종의 대장균에 대한 대사공학을 동시에 진행하는데 중요한 역할을 했다.
또 미생물을 이용한 페놀의 생산에 있어 가장 큰 걸림돌이 페놀의 독성인데 연구팀은 발효공정에서 페놀의 대장균에 대한 독성을 최소화 할 수 있는 이상발효 공정(biphasic fermentation)을 이용해 페놀의 생산량을 증가시킬 수 있었다.
이렇게 개발된 대장균 균주는 기존 균주에 비해 월등히 높은 생산량과 생산능력을 보였으며 이상 유가식 발효(biphasic fed-batch fermentation)에서 리터당 3.8g의 페놀을 24시간 내에 생산할 수 있었다.
즉, 대장균을 이용해 재생 가능한 바이오매스로부터 쉽게 얻어질 수 있는 포도당을 이용해 페놀을 생산할 수 있는 균주를 개발해 세계 최고의 페놀 생산능력을 보이는 균주를 개발했다.
김병진 박사는 “다양한 합성생물학 기술들을 기반으로 대장균을 개량해 페놀을 처음으로 생산했으며 가장 높은 농도와 생산성을 기록했다”며 “발효 공정의 개량을 통해 미생물에 독성을 지니는 화합물의 생산가능성을 보여줬다는데 커다란 의미가 있다”고 말했다.
KAIST 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 지도하에 김병진 박사, 박혜권 연구원이 공동 1저자로 참여한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단의 글로벌 프론티어사업 지능형 바이오시스템설계 및 합성연구단의 지원을 받아 수행됐다.
2013.10.30 조회수 16517 -
이상엽 특훈교수, 세계과학학술원 펠로우 선임
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 세계과학학술원 어소시에이트 펠로우로 이달 선임됐다.
세계과학학술원은 개발도상국 선도과학자들의 주도로 1983년 출범해 1985년 유엔에서 정식 발족, 유엔의 유네스코 산하 정식 기구로 운영되고 있다. 개발도상국의 석학은 펠로우로, 미국·독일·영국 등 선진국의 석학은 어소시에이트 펠로우로 선임되며, 회원은 1,100여명에 이른다. 이 교수는 우리나라도 최근 선진국으로 분류됨에 따라 어소시에이트 펠로우로 선임됐다.
이 교수는 미생물 대사공학의 전문가로, 대사공학과 시스템생물학, 합성생물학 등을 접목해 ‘시스템대사공학’을 창시하고, 다양한 화학물질 생산시스템 개발에 적용해 바이오연료, 친환경 화학물질 생산 공정을 다수 개발했다.
최근 미국화학회 마빈존슨상, 미국산업미생물생명공학회의 찰스톰상, 암젠 생명화학공학상 등 해외에서 유명한 상을 다수 수상한 이 교수는 현재 한국과학기술한림원, 한국공학한림원, 미국공학한림원 외국회원, 세계경제포럼의 바이오텍 글로벌아젠다카운슬 의장으로 활동 중인 생명공학 분야 세계적인 리더다. 최근 세계최초로 가솔린을 만들 수 있는 미생물을 만들어 "네이처(Nature)"지 표지논문을 게재하기도 했다.
2013.10.29 조회수 11464 -
이재형 교수, ‘미국화학공학회 펠로우’ 선임
우리 학교 생명화학공학과 이재형 교수가 미국화학공학회 (American Institute of Chemical Engineers) 펠로우로 선임됐다.
미국화학공학회는 1908년에 창립돼 현재 90개국 4만명 이상의 회원을 보유하고 있는 화공분야의 세계 최대 학회로 이 교수는 KAIST 생명화학공학과 이상엽 특훈교수에 이어 한국인으로는 두 번째다.
이 교수는 산업 공정에서 한층 향상되고 강건한 모델 예측 제어를 구현하는 새로운 패러다임 등 혁신적인 연구를 수행한 업적을 인정받았다.
이 교수는 현재 생명화학공학과 학과장, BK21 화학공학사업단 단장, 그리고 사우디 아람코-카이스트 CO2 공동연구 센터장을 역임하고 있다. 또 국제전기전자기술자협회(IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers), 국제자동제어연합(IFAC, International Federation of Automatic Control) 학회의 펠로우, 한국과학기술한림원 정회원으로 활동 중이다.
이 교수는 1994년 미국 NSF 재단 ‘젊은 연구자상(Young Investigator Award)’, 2013년 미국화공학회 ‘화학공학 계산 시스템 기술 상(Computing in Chemical Engineering Award)’을 수상한바 있다.
2013.10.10 조회수 10971 -
세계 최초로 미생물 이용 가솔린 생산
- 대장균의 지방산 대사회로를 대사공학적으로 개량하여 알코올, 디젤, 가솔린 생산 -
우리 학교 연구진이 세계 최초로 대사공학적으로 개발된 미생물을 이용하여 바이오매스로부터 가솔린(휘발유)을 생산하는 원천기술을 개발했다. 이 신기술은 나무 찌꺼기, 잡초 등 풍부한 비식용 바이오매스를 이용하여 가솔린, 디젤과 같은 바이오연료, 플라스틱과 같은 기존 석유화학제품을 생산할 수 있어 생명공학 등 관련 산업기술 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.
이번 연구는 미래창조과학부(장관 최문기) 글로벌프론티어사업의 차세대 바이오매스 연구단(양지원 단장)과 기후변화대응 기술개발사업의 지원으로 이상엽 특훈 교수팀이 진행하였으며, 연구결과는 네이처(Nature) 9월 30일(온라인판)에 게재되었다.
* 논문명 : Microbial production of short-chain alkanes
연구팀은 세포의 유전자를 조작하여 원하는 형태의 화합물을 대량으로 생산하도록 하는 기술인 대사공학을 이용하여 크래킹(cracking) 없이 세계 최초로 미생물에서 직접 사용가능한 가솔린을 생산하는데 성공했다.
* 크래킹 : 끓는점이 높은 중질유를 분해하여 원료유보다 끓는점이 낮은 경질유로 전환하는 방법
가솔린은 탄소수가 4~12개로 이루어진 사슬모양의 탄화수소 화합물로 그 동안 미생물을 이용하여 ‘짧은 사슬길이의 Bio-Alkane(가솔린)’을 생산하는 방법은 개발되지 않았다. 따라서 기존 기술은 추가적인 크래킹(cracking) 과정을 거치지 않고는 가솔린으로 전환할 수 없어 비용과 시간이 많이 소요되는 한계가 있었다.
* 2010년 미국에서 사이언스지에 발표한 미생물 이용 Bio-Alkane(배양액 1리터당 약 300mg)의 경우 탄소 사슬 길이가 13～17개인 바이오 디젤에 해당
연구팀은 대사공학기술을 미생물에 적용하여 지방산 합성을 저해하는 요소를 제거하고, 지방산의 길이를 원하는 목적에 맞게 조절할 수 있는 효소를 새롭게 발견하였으며, 개량된 효소를 도입하여 미생물에서 생산하기 어려운 길이가 짧은 길이의 지방산 생산에 성공하였다.
또한 세포내에 생산된 짧은 길이의 지방산 유도체로부터 가솔린을 생산할 수 있는 추가 대사반응과 생물체 내에 존재하지 않는 식물 유래의 신규 효소를 포함하는 합성대사경로를 도입하여 최종 대장균 생산균주를 개발하였다. 이렇게 개발된 대장균을 배양하여 배양액 1리터당 약 580mg의 가솔린을 생산하는데 성공했다.
개발된 기술은 바이오 연료, 생분해성 플라스틱 등과 같은 다양한 바이오 화합물을 생산할 수 있는 플랫폼 기술이 될 수 있을 것으로 전망된다.
또한 이 기술을 활용하면 재생 가능한 바이오매스를 전환하여 바이오 연료, 계면활성제, 윤활유 등으로 이용할 수 있는 알코올(Fatty alcolols) 및 바이오 디젤(Fatty ester)도 생산이 가능하다는 점에서 기존의 석유기반 화학산업을 바이오기반 화학산업으로 대체하는 기반이 될 수 있을 것으로 기대된다.이상엽 교수는 “비록 생산 효율은 아직 매우 낮지만 미생물을 대사공학적으로 개량하여 가솔린을 처음으로 생산하게 되어 매우 의미있는 결과라고 생각하며, 향후 가솔린의 생산성과 수율을 높이는 연구를 계속할 예정”이라고 밝혔다.
그림 1. 대장균을 이용한 바이오 매스로부터 short-chain alkane(가솔린)을 생산하는 대사회로
a) 지방산 분해 회로 차단, b) 바이오 매스로부터 짧은 길이의 지방산을 대량 생산, c) 지방산을 가솔린 생산의 중간체인 fatty acyl-CoA로의 전환 유도, d) fatty acyl-CoA의 가솔린의 직접적인 전구체인 fatty aldehyde로의 전환 유도, e) 최종 가솔린 생산
(보충설명) 미생물의 세포 내부를 들여다보면, 매우 복잡한 지방산 대사회로 네트워크가 존재 한다. 지방산은 세포 내부에서 합성되어, 미생물이 살아가는데 필요한 세포막을 형성하거나, 분해되어 에너지원으로 사용되기도 한다. 대부분의 미생물에서 지방산은 전체 세포의 1%도 되지 않을 만큼 소량 만들어지고, 지방산의 길이 또한 매우 길기 때문에, 이러한 지방산을 이용해서 우리가 원하는 화합물을 대량으로 만들거나, 새로운 화합물을 생산하는 것은 매우 어려웠다. 이를 극복하기 위하여, 이상엽 특훈교수 연구팀은 시스템 대사공학적 기법을 대장균에 도입하여 효소의 개량 및 지방산 합성을 저해하는 요소를 제거하여 짧은 길이의 지방산 과생산에 성공하였고, 생물체내에 존재 하지 않는 신규 회로를 도입하여 지방산을 가솔린으로 전환하는데 성공하였다.
그림 2. short chain alkane을 생산하는 발효 공정 시스템 (보충 설명) 위와 같은 cooling 장치가 연결된 발효기를 통하여 가솔린을 생산함
2013.10.01 조회수 22147 -
이상엽 특훈교수, 중국 상해교통대 자문교수 선임
- 대사공학을 중심으로 한 생명공학분야 탁월한 업적 인정받아 -
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 중국 상해교통대 자문교수로 선임됐다. 이 교수는 생명공학분야 자문교수로 올해 8월부터 2018년 7월까지 5년간 활동하게 된다.
베이징대, 칭화대와 더불어 중국 3대 명문대 중 하나인 상해교통대는 노벨상 수상자 등 전 세계적으로 학문적 업적이 뛰어난 학자들을 위원회의 철저한 심사를 거쳐 자문교수로 임명한다.
자문교수들은 대학 연구 및 교육에 관한 제반 사항에 대한 자문을 하며, 특정 연구 분야 공동연구 등을 수행하게 된다. 이 교수는 대사공학을 중심으로 한 생명공학 분야에 탁월한 업적을 인정받아 자문교수로 선임됐다.
이 교수는 미생물 대사공학의 전문가로, 대사공학과 시스템생물학, 합성생물학 등을 접목해 ‘시스템대사공학’을 창시하고, 다양한 화학물질 생산 시스템 개발에 적용해 바이오연료, 친환경 화학물질 생산 공정들을 다수 개발했다.
최근 미국화학회 마빈존슨상, 미국산업미생물생명공학회의 찰스톰상, 암젠 생명화학공학상 등 해외에서 유명한 상을 다수 수상한 이 교수는 현재 한국과학기술한림원, 한국공학한림원, 미국공학한림원 외국회원, 세계경제포럼의 바이오텍 글로벌아젠다카운슬 의장으로 활동 중인 생명공학 분야 세계적인 리더다.
2013.08.14 조회수 11205 -
세계 최초 맞춤형 미생물 균주 대량 생산기술 개발
- 고부가가치 산업원료 생산 균주를 간편하고 빠르게 개발할 수 있는 원천기술 확보 -
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수와 유승민 연구교수 연구팀은 나일론 등 산업에 필요한 원료를 만드는 미생물 균주를 친환경 방법으로 쉽고 빠르게 대량 생산할 수 있는 ‘합성 조절 RNA’ 설계 원천기술을 세계 최초로 개발했다.
이번 연구결과는 세계적 학술지인 네이처 프로토콜스(Nature Protocols) 9월호 표지논문으로 선정되어 8월 9일 게재(온라인판)됐다.
’합성 조절 RNA 설계 기술’은 기존에 산업 균주를 개량하거나, 아직까지 알려지지 않은 미개척 산업 균주 개발‧개량에 광범위하게 적용이 가능하여 비천연 고분자를 포함한 다양한 화학물질, 원료, 의약품 등을 보다 효율적으로 개발, 생산할 수 있는 핵심원천기술이다.
기존의 균주개발은 유전자 결실(knockout) 이라는 유전공학 기법을 이용하여 미생물 염색체 내의 유전자를 하나씩 제거하는 방법을 통해 미생물내의 생산 물질의 양이 증가하는지를 관찰하는 것이었다.
그러나 아무리 작은 미생물일지라도 수천 개 이상의 유전자로 이루어져 있기에 이런 접근 방법을 통해 생물체 대사회로내의 모든 유전자를 조절한다면 수개월에서 수년의 시간이 소요되고 대용량 실험이 매우 어려우며, 미생물의 생장을 저해하고 원치 않은 물질들이 생산되는 한계가 있었다.
이상엽 교수와 유승민 연구교수는 이러한 기존 방법의 한계 극복을 위해 해당 유전자와 결합되는 부위의 합성 조절 RNA 유전정보를 바꾸는 ‘합성 조절 RNA’ 설계법을 개발하였다.
이를 통해 대장균의 조절 RNA를 기본골격으로 하여 세포내 존재하는 유전자의 발현을 단백질 수준에서 제어할 수 있는 맞춤형 합성 조절 RNA를 3~4일내에 제작할 수 있는 원천기술을 개발하였다.
이렇게 설계된 합성 조절 RNA들은 미생물 게놈을 건드리지 않은 채 유전자 전달체에 삽입하여 제작되므로 여러 종류의 균주들과 여러 유전자들에 대하여 동시다발적인 대용량 실험이 가능하다.
또한, 다양한 균주에 적용시 고효율의 균주를 선별하거나, 유전자 발현조절 효율이 가장 좋은 목적 유전자를 선별할 수 있어 향후 조절 RNA 라이브러리(Library)까지 구축할 수 있다.
네이처 프로토콜스 편집자인 이탄 즈로토린스키(Eytan Zlotorynski) 박사는 “본 논문은 합성 sRNA를 디자인하고 응용하는데 필요한 상세한 프로토콜을 기술하고 있어 생명과학과 생명공학 분야 연구에 매우 널리 활용될 것이며, 특히 대사공학과 합성생물학 연구에서 유용할 것이다”라고 말했다.
KAIST 산학협력단 배중면 단장은 “본 원천기술에 대해 이미 해외 기업들이 관심을 표명하며 기술이전계약을 제안하고 있으므로 2년 이내에 기술이전이 이루어질 것으로 본다“고 밝혔다.
2013.08.09 조회수 13194 -
순수한 그래핀의 양자점 개발 성공
- 수 나노미터 직경의 완전히 순수한 그래핀 양자점 개발 -- “바이오센서, 광센서, 바이오 이미징 등 다양한 분야로 응용 가능” -
우리 학교 생명화학공학과 서태석(42) 교수와 물리학과 조용훈(48) 교수 공동 연구팀은 흑연 나노입자를 이용해 순수한 그래핀 양자점을 개발하는데 성공하고 그래핀 양자점에서의 방출되는 형광 빛의 원인을 밝혔다.
연구결과는 나노분야의 권위 있는 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 7월 19일자 표지논문(Back Cover)으로 게재됐다.
이번에 개발된 그래핀 양자점은 흑연으로 제작돼 인체에 무해한 친환경 소재라는 점에서 바이오센서, 광센서, 바이오 이미징 등 다양한 응용 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
그래핀 양자점은 수 나노미터 이하의 직경을 갖고 있으며, 가시광 영역의 형광을 방출하는 특징이 있다.
기존 그래핀 양자점은 대부분 산화된 그래핀 양자점을 다시 환원하는 방식으로 제작했다. 따라서 그래핀 양자점 구조에 존재하는 순수한 탄소 결합과 산소 결합에 의한 형광 특성이 혼합돼 있어 발광의 근원을 정확하게 구분하기 어려웠다. 또 복잡한 화학적 방법으로 제작해 생산성이 떨어졌다.
연구팀은 그래핀 양자점의 정확한 발광 원인을 규명하기 위해 수 나노미터 크기의 흑연 나노입자를 이용해 순수한 그래핀 양자점을 산화반응 과정 없이 제작했다. 또 일반적으로 사용되고 있는 산화 과정을 흑연 나노입자에 적용해 산화 그래핀 양자점을 간단하게 제작하는 방법도 개발했다.
연구팀은 개발된 순수한 그래핀 양자점과 산화 그래핀 양자점으로부터 각각 파란색과 녹색 형광의 빛을 방출하는 것을 확인했는데, 이 두 종류의 양자점들은 산소 결합의 유무에 근본적 차이가 있다는 것을 밝혔다.
이와 함께 다양한 광분석 기법을 이용해 순수한 그래핀 양자점의 파란색 형광 현상이 벤젠 형태의 탄소 결합에 의한 것임을 규명하고, 산화 그래핀 양자점의 녹색 발광이 그래핀에 결합된 다양한 산소 기능기에 의한 것임을 규명했다.
서태석 교수는 “순수한 그래핀 양자점의 개발과 발광 특성 분석을 통해 기존에 뚜렷하게 설명되지 않았던 그래핀 양자점에서의 파란색 형광 빛의 원인을 밝혀냈다”고 이번 연구의 의의를 밝혔다.
KAIST 생명화학공학과 페이 리우(Fei Liu), 물리학과 장민호(제1저자) 박사과정 학생이 서태석, 조용훈 교수의 지도를 받아 수행한 이번 연구는 환경융합 신기술개발사업과 KAIST 나노융합연구소의 그래핀 연구센터 지원으로 수행됐다.
서태석 교수(왼쪽), 조용훈 교수(오른쪽)
2013.08.07 조회수 14264 -
이상엽 특훈교수, 상해교통대학 마스터포럼 강연
우리 학교 생명화학공학과 이상엽(49, KAIST연구원장) 특훈교수가 지난 14일 세계적인 저명 학자들이 초청되는 중국 상해교통대학에서 ‘시스템대사공학에 의한 친환경 화학물질의 생산’을 주제로 제 23회 마스터 포럼 강연을 했다.
마스터 포럼은 노벨상 수상자나 탁월한 업적을 낸 학술원 펠로우 등 세계적으로 저명한 학자들을 초청해 강연을 듣는 상해교통대학의 중요행사다. 마스터포럼 행사는 지신 등(Zixin Deng) 생명과학대학장의 축사에 이어 이 교수의 강연이 진행됐다.
강연 후에는 마스터포럼 기념패 수여식과 상해교통대학 도서관에 보관하게 되는 마스터 손바닥 프린팅 행사를 가졌다.
상해교통대학 관계자는 “미생물 및 생명화학공학 분야에서 전 세계 가장 탁월한 업적을 이룬 연구자인 이 교수를 초청해 마스터포럼을 개최하게 됐다”고 밝혔다.
이 교수는 현재 미래창조과학부의 기후변화 대응 기술개발사업과 글로벌프론티어 바이오매스 사업단 사업, 글로벌프론티어 지능형합성생물학 사업단에 참여해 화석원료로부터 생산되는 화학물질들을 재생가능한 비식용 바이오매스로부터 생산하기 위한 원천 및 응용기술들을 개발 중이다.
한편, 이 교수는 지난 19일 베이징에서 아시아 최초로 수여받은 암젠 생명화학공학상 수상기념 강연을 하기도 했다.
2013.06.25 조회수 11334 -
이재형 교수, ‘화학공학 계산시스템 기술상’ 수상
우리 학교 생명화학공학과 이재형(48) 교수가 미국 화학공학회에서 주관하는 ‘2013 화학공학 계산시스템 기술상(Computing in Chemical Engineering Award)’ 수상자로 선정됐다.
시상식은 오는 11월 샌프란시스코에서 열리는 미국 화학공학회 연례회의에서 개최되며, 수상 기념 강의가 있을 예정이다.
화학공학 계산시스템 기술상은 화학공학 분야에서 컴퓨터 및 시스템 기술을 응용하는 데 크게 기여한 학자에게 매년 수여되는 상으로, 이 교수는 산업 공정에서 한층 향상되고 강건한 모델 예측 제어를 구현하는 새로운 패러다임 등 혁신적인 연구를 수행한 업적을 인정받았다.
이 교수는 현재 생명화학공학과 학과장 및 BK21 화학공학사업단 단장을 역임하고 있다. 1994년 미국 NSF 재단에서 수여하는 ‘젊은 연구자상(Young Investigator Award)’을 수상한바 있으며, 국제전기전자기술자협회(IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers), 국제자동제어연합(IFAC, International Federation of Automatic Control) 학회의 펠로우, 한국과학기술한림원 정회원으로 활동 중이다.
2013.06.18 조회수 10812