광주과학기술원(GIST)은 권인찬·태기융 신소재공학부 교수팀이 친환경 생촉매 및 보조인자 추가 공급없이 반복적으로 유용한 약물을 생산할 수 있는 친환경 나노반응기를 개발했다고 13일 밝혔다.
최근 친환경적인 제조 공정 개발에 관심이 늘면서 자연에서 얻을 수 있는 안전한 생촉매인 효소를 이용한 제조 공정이 각광을 받고 있다. 특히 산화환원 반응을 촉진하는 산화환원 효소는 부가 가치가 높은 화합물을 친환경적으로 제조하는 데 중심적인 역할을 하고 있다.
하지만 효소 값이 비싸 특정 담체에 포집해 오랫동안 사용하려는 연구들이 많이 진행돼 왔다. 많은 종류의 산화환원 효소는 보조인자라고 불리는 전자전달체를 소모한다. 보조인자도 값이 비싸기 때문에 산화환원 효소를 이용한 화합물 생산 공정 개발에 큰 걸림돌이 되고 있다. 보조인자는 크기가 작아서 기존의 담체로는 포집하기 어려워 장기간 사용에 또 다른 제약이 되고 있다.
연구팀은 보조인자의 재활용성을 향상시키기 위해 보조인자 재순환이 가능한 산화환원 효소 2종과 보조인자를 천연에서 얻어진 고분자인 알긴산에 결합해 크기를 키웠다. 그런 다음 온도 조절과 같은 간단한 방법으로 고분자 나노입자에 포집해 효소 및 보조인자를 재사용할 수 있는 나노반응기를 설계했다. 생촉매인 두 종류의 산화환원 효소와 보조인자가 결합된 알긴산을 나노입자에 동시 포집해 원하는 화합물을 만들면서 동시에 보조인자를 재사용할 수 있음을 확인했다.
새로 개발한 나노반응기는 효소 및 보조인자의 추가 공급 없이도 반복적으로 안압 및 뇌압 감소에 유용한 약물인 D-만니톨을 생산하는 것을 확인했다. 다양한 약물을 만드는 데 활용할 수 있다.
권인찬 교수는 “효소 및 보조인자가 동시에 포집되어 있는 나노반응기는 약물을 포함하여 다양한 화합물을 제조하는 데 사용될 수 있는 플랫폼 기술이다”면서 “나노반응기는 전형적인 친환경 기술로써 보조인자의 재활용을 통해 부생가스나 온실가스 등을 유용한 화합물로 전환하는 새로운 탄소자원화·탄소중립적인 공정 개발에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 C1 가스 리파이너리 사업단과 지스트 연구원(GRI) 기후변화과제의 지원으로 수행됐다. 화학 공학 국제 저명 학술지인 'ACS 서스테이너블 케미스트리 앤드 엔지니어링' 최신 온라인 게재됐다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
