화학뉴스

Riken과 Kaneka의 공동연구팀이 토양세균를 활용해 DHBA(Dihydroxy Butanoic Acid)로 구성된 생체 친수성이 높은 PHA(Polyhydroxy Alkanoic Acid)를 생산하는데 성공했다.
토양세균에 유산이용균 프로피온산(Propionic Acid) CoA Transferase 유전자를 도입해 PHA 생산 관련 유전자를 변형한 소재를 제작했으며 탄소원으로써 글리콜산을 부여함으로써 3HB‧3VB‧DHBA로 구성된 새로운 PHA인 「PHBVDB」를 생산했다.
PHBVDB는 기존 바이오플래스틱과 비교해 세포 증식의 기반이 되는 소재에는 중요한 높은 친수성과 세포 접착성을 나타내고 세포에 대한 독성이 거의 없는 것으로 알려졌다.
앞으로 친수성 컨트롤을을 통해 세포 접착성 및 생분해성 등을 더욱 향상시킬 수 있을 것으로 예상된다.
PHA는 미생물이 체내에 축적하는 바이오플래스틱의 일종으로 생물의 탄소 및 에너지의 저장물질이다.
생분해성 특성을 통해 석유 기반 수지의 대체소재로 주목되고 있으며 세포에 대한 독성이 낮아 생체 친화성이 높기 때문에 재생의료 등 조직공학 분야에서 세포 증식 기반 소재로써 활용되고 있다.
세포는 친수성이 높은 소재 표면에 잘 접착되고 증식하기 쉽기 때문에 소재 표면의 친수성은 세포 증식의 중요한 요소 가운데 하나이다.
이에 따라 PHA를 보다 뛰어난 기반소재로 이용하기 위해서는 친수성을 조절하는 것이 필요하다.
미생물이 생산하는 PHA의 대표적인 모노머는 3HB(Hydroxy Butane)이나 탄소원 및 배양조건, PHA 생산소재 등을 조절함으로써 다른 모노머 성분을 지닌 코폴리머를 생산할 수 있다.
연구팀은 수산기를 보유하고 있어 친수성 향상이 기대되는 DHBA에 주목해 보다 생체 친화성이 높은 바이오플래스틱 개발을 지속해 왔다.
PHA 생산 관련 유전자를 변형한 소재를 활용해 글리콜산에서 생산된 PHA 모노머 조성비를 프로톤 핵자기공명법으로 해석함으로써 PHBVDB를 생산하는 것을 확인했다.
PHBVDB를 활용해 만든 필름 표면은 기존의 PHA로 만든 필름에 비해 물방울 접촉각이 작고 친수성이 높으며 PHBVDB의 다공질 스펀지가 기존의 PHA에 비해 높은 탄성률을 나타내고 있다.
다공질 스펀지를 통해 간엽줄기세포를 배양할 수 있으며 Live/Dead 분석을 활용한 평가에서는 죽은 세포가 관찰되지 않고 세포 형태도 정상적인 것으로 나타났다.
일련의 평가시험을 통해 신규 개발한 PHBVDB는 조직공학의 새로운 생체 소재에 활용될 것으로 기대되고 있다. (L)