서울시 산학연 협력사업 2006년 기술기반구축사업 바이오소재 산업화 혁신클러스터 Innovation Cluster for Biomaterial Technologies 국민대학교 성문희 교수 사업의 필요성 동북아의 연구개발 중심도시로 도약 국가 산업혁신의 중심도시 달성 산업, 과학, 교육자원 복합적으로 활용 과학기술 인재양성 대한민국 총인구 중 21%인 1,035만명이 살고 있는 수도 서울 : 사람이 과밀집으로 모여 사는 곳에서 가장 중요한 key word는 건강과 안전 이러한 건강과 안전을 지키기 위해서는 생활속의 바이오소재가 필요 서울산업의 고부가가치와 국제경쟁력 제고를 위한 산학연 협력 필요 바이오소재 산업화 혁신 클러스터 사업 서울시민 건강 보건 증진 및 안전대책 확립 가능 서울시의 고부가가치 산업인 바이오소재 산업 활성화
사업 추진 전략 바이오소재 산업화 혁신 클러스터 주관기관 : 국민대학교 산학협력단 핵심기반 연구 협력기관 서강대학교 연세대학교 한국외국어대학교 한양대학교 [위탁]숙명여자대학교 생리활성 소재개발 기능성식품 소재개발 산 학 공동 기술개발 수행 1단계 바이오소재 기능성 및 응용연구 2단계 바이오소재 용도개발 및 제품화 4대 혁신 바이오 신소재 창출 기능성고분자 소재개발 바이오안전 소재개발 응용 및 산업화 연구 참여기업 (주)마크로젠 (주)바이오리더스 (주)삼천리제약 (주)풀무원 고부가가치 바이오 신소재 용도개발을 통한 산업화 사업 내용 : 바이오소재 4대 핵심 목표 4대 바이오 신소재 산업화 - 아미노산 고분자소재 규격화/응용연구 및 생산기술 확립 - 아미노산 고분자소재 활용 신규 바이오신소재 창출 - 기능성 아미노산 고분자소재의 용도개발을 통한 의약소재화 추진 기능성 고분자소재 개발 생리 활성소재 개발 - 생리활성 바이오소재 대량생산 및 제품화 - 항사스바이러스 및 항결핵 활성을 지닌 생리활성 임상후보소재 도출 - 임상후보소재의 기술이전 및 제품화 - 식품소재의 기능성 연구 (항산화제, 건강증진제, 식품및 사료첨가 등) - 기능성 식품소재의 생산 및 기능성 식품의 개발 - 기능성 식품소재 및 기능성 식품의 기능성 검증 기능성 식품소재 개발 바이오 안전소재 개발 - 위해 미생물 및 검출대상 유전자 소재 체계화 - 위해 미생물 시료 준비방법 및 PCR 기법 최적화 - 위해 미생물 검출용 바이오칩 제작 및 진단기법 최적화
I. 기능성 고분자 바이오소재 개발 Γ-PGA: 폴리감마글루탐산 사업목표 Γ-PGA: 폴리감마글루탐산 기능성 고분자/저분자 γ-pga 규격 및 용도개발 기반연구 γ-pga 비타민 복합체 연구 γ-pga 및 γ-pga 비타민 복합체 용도개발 γ-pga 대량생산 공정확립 γ-pga 이용 기능성 식품개발 및 사업화 추진 구조 N C C 2 C 2 C C n ( 2C) 3 PGA Cultivation Removal of Cell Crude PGA solution 칼슘플러스 두부/두유 PGA 동충하초 (n) 8 Vit D Percipitation Freeze Dry 최종목표 Product (γ-pga) γ-pga 및 γ-pga 비타민 복합체 용도연구 γ-pga 대량생산 공정확립 γ-pga이용 건강 기능성 식품소재의 산업화 추진 기능성 화장품소재의 산업화 추진 아미노산 고분자 소재 특성 식용 고분자소재 안전성, 식품원료 및 식품첨가물 (FDA, KFDA 인증) 식품 및 음료용 소재 수분을 유지하는 우수한 보습성 화장품소재 (보습제) 수분을 흡수하는 우수한 흡습성 하이드로겔용 소재 양이온성 미네랄과의 높은 결합성 음이온성 고분자 소재 음료 유업용소재 및 수정화제 생분해성 고분자소재 생분해성 수지 생산균주특허 특허 물질특허 용도특허 I. 기능성 고분자 바이오소재 개발 고순도 고분자량 γ- PGA 생산공정 확립 및 기능성 식품소재 사업화 추진 고순도 고분자량 γ- PGA 대량생산 공정 확 립 건강 기능성 식품의 개 발 및 제품화 추진 (<주>풀무원 연계) 저분자량 고분자량 γ- PGA 제조공정 확립 고순도 고분자량 γ- PGA 및 γ-pga 금속염 제조 및 기능성 연구 γ-pga 비타민 복합 체합성및제조 고순도 고분자량 γ-pga-ca, Mg, Pt, Gold, Silver 복합체 개 발 및 제조연구 고순도 고분자량 γ-pga 아미 노산(Arg) 복합체 개발 및 제조 연구 저분자(1,000 Da, 3,000 Da, 10,000 Da, 50,000 Da) 및 고 분자(1,000 kda, 2,000 kda) γ-pga ester 제조 건강기능성 식품소재 제품화 추진 미네랄 전달소재 제품화 풀무원 연계 사업화를 위한 시제품 제작 (주)바이오리더스 기능성 화장품소재 제품화 추진 γ-pga 및 γ-pga복합 체 부직포 제조, 기능 성 화장품 소재의 개발 및 제품화 추진 γ-pga 및 γ-pga- 비타민 복합체 이용 용도기술 연구 다양한 분자량의 γ-pga 및 그 복합체에 대한 창상치유 소재로 서의 기능성 및 타당성 연구 전기방사 기술을 이용한 γ- PGA 부직포의 창상치유 기능성 및 타당성 연구 보습, 염증완화, 기능성 창 상치유소재 제품화 바이오리더스 연계 사업화를 위한 시제품 제작
wound platelet callus Blood vessel Coagulation phases Collagen cross-linkage Remodeling PDGF EGF TGF-β Fat Epidermis Dermis wound neotrophil wound collagen macrophage monocyte Inflammation phases New blood vessel VEGF Endothelial cell fibroblast TNF-α LDGF TGF-β proliferation phases IGF-1 bfgf TGF-β PDGF KGF I. 기능성 고분자 바이오소재 개발 고순도/고분자량 γ-pga 용도개발 연구 저분자량/고분자량 γ-pga 에스터 제조 γ-pga/γ- PGA 복합체 용도 개발 γ-pga 대량 생산공정 최적화 기술개발 γ-pga를 이용한 산업화 추진 고순도/고분자량 γ- PGA 금속복합체 및 아 미노산 복합체의 제조 및 기능성 연구 저분자/고분자 γ-pga 에스터 제조 및 피부투과 성, 창상 소재로의 용도 개발 연구 γ-pga 및 그 복합체의 창상 치유소재로서의 기 능성 및 타당성 검증 고순도/고분자량 γ-pga 시제품 생산 및 산업화 추진 고순도/고분자량 γ- PGA 건강 기능성 식품 소재, 기능성 화장품 소 재의 산업화 추진 기능성 고분자 소재의 용도개발 기능성 고분자 γ-pga 소재의 산업화 및 사업화 추진 Linker Vitamin D 3 - γ PGA Conjugate (cholecalciferol) 폴리감마글루탐산 I. 기능성 고분자 바이오소재 개발 천연 아미노산 고분자 폴리감마글루탐산의 기능성 연구 폴리감마글루탐산은 글루탐산으로 구성된 천연의 식용 아미노산 고분자 소재 폴리감마글루탐산은 식용, 수용성, 음이온성, 생분해성의 기능성 아미노산 고분자소재로 기능성 식품, 화장품, 의약품, 환경용 등으로 다양한 분야에 적용 21세기 바이오산업의 안전 과 건강 이라는 사회적 needs에 대하여 천연과 식용의 바 이오소재 적용 다양한 신제품 들이 출시되고 있음 웰빙 추구 (안전과 건강) 천연 바이오 고분자 소재 개발 및 기능성 연구 바이오 소재 산업화 추진 국민들의 건강과 안전 확보 [폴리감마글루탐산을 건강기능식품으로 섭취해야 하는 이유] 기능성 식품 기능성 화장품 (n) 5 TN Fermentor (Daejeon Factory, Korea) Bacillus subtilis (chungkookjang)
I. 기능성 고분자 바이오소재 개발 [ 바이오리더스 - 2007 대한민국 10대 신기술 선정] 賞 2세부과제 : γ-pga 대량생산공정 최적화 기술개발- 바이오리더스 초거대분자량 (200만 Da 이상) 폴리감마글루탐산 대량생산 제조기술 <2007 대한민국 10대 신기술> 구분 분야 업체 세계 최초 해양 조선3사 세계 최초 정보 SK텔레콤 세계 최초 전자 삼성전기 세계 최초 재료화학 효성 세계 최초 생명과학 바이오리더스 세계 최초 기계 유창홈파이프 세계 최고 기계 현대 기아자동차 세계 최고 항공 한국항공우주산업 세계 최고 기계 LG전자 세계 최고 에너지 환경 써포텍 기술 초대형 액화천연가스 운반선 마이크로프로젝터(디스플레이 기술) 회로 전사기법(인쇄회로기판 제조공정) 2.6-NDA 공정 초거대분자량 폴리감마글루탐산 대량생산 제조기술 다면롤포밍 및 직진표면연마 기술 고출력 V-6 승용디젤엔진 수출형 KT-1(훈련용 비행기) 초고층 빌딩용 고효율 DC 인버터 시스템 에어컨 IPS 어스리텐션 시스템(토목기술공정) 선정 업체 중 유일한 생명과학 분야 및 벤처기업 2007년 대한민국 10대 신기술 선정 및 대한민국기술대상 은상 수상 전통 콩 발효 식품인 청국장에서 볼 수 있는 끈적끈적한 점액성의 물질인 폴리감마글루탐산 의 대량생산제조기술을 세계 최초로 확립 바이오소재 산업화 혁신 클러스터 2세부과제 참여기업인 바이오리더스의 γ-pga 대량생 산공정 최적화 기술개발 과제를 수행하여 기능성 식품, 기능성 화장품소재 등의 광범위한 분 야로 활용될 수 있는 새로운 바이오 부품신소재의 산업화의 발판을 마련하였음 I. 기능성 고분자 바이오소재 개발 천연 아미노산 고분자 폴리감마글루탐산 적용 건강기능식품 개발 바이오 고분자 소재의 건강기능식품 사업화 추진 풀무원 연계 사업화 추진 칼슘 보충용 건강기능식품 칼슘 케이 신제품 출시 2008/02/15 예정 폴리감마글루탐산 칼슘 복합체 기능성 고분자 소재 폴리감마글루탐산 칼슘 복합체 함유 : 칼슘 전달 기능 : 칼슘 흡수 촉진 기능 천연 아미노산 고분자 폴리감마글루탐산 적용 기능성 화장품 개발 바이오 고분자 소재의 기능성 화장품 사업화 추진 바이오리더스 연계 사업화 추진 PGA500 2종세트 미스티블랑 PGA-플래티넘 PGA500 선크림 SPF 45 PA +++ 미스티블랑 PGA-실버 기능성1; 우수한 보습력 활용 화장품 보습제 기능성2: 히알루론산 분해 효소 저해 활용 염증완화 가려움증 개선 기능성3: 폴리감마글루탐산-백금 나노입자 : 항산화 기능 피부노화 예방 : MMP 효소 억제 피부 주름 개선 기능성4: 폴리감마글루탐산-은 나노입자 : 항균 기능 - 피부 트러블 예방
1 2 3 4 5 6 7 Cellular Factor 5 3 Plus Strand Leader ydrophobic ydrophilic Genomic structure of SARS-CoV N nucleocapsid M membrane protein E envelope S spike binds viral RNA binds nucleocapsid 370 amino acids IG or TRS Cellular Factor 18 14 10 6 2 0 2 4 6 8 10 II. 생리활성 바이오소재 개발 Emerging 바이러스 /Reemerging 세균 제어기술 연구 식물추출물 유래 생리활성물질 활용연구 단백질구조-활성 상호관계 분석을 통한 항사스/항결핵 활성물질 개발 임상후보소재의 기술이전 및 제품화 생리활성 바이오소재 대량생산 및 제품화 항사스바이러스/항결핵 활성을 지닌 생리활성 임상후보소재 도출 사스바이러스/결핵치료제 전임상 물질 사업화 안전성을 보유한 기능성 생리활성 바이오소재의 상품화 II. 생리활성 바이오소재 개발 대두사포닌 활용 제품개발 및 상품화 식물추출물 라이브러리 구축 및 활용 항결핵 생리활성소재 개발 항사스 생리활성소재 개발 항사스 생리활성 물질 스크리닝 시스템 개발 elicase X ydrophobicity plot of SARS-CoV RdRp SARS-CoV RNA-dependent RNA Polymerase (RdRp) SARS-CoV RNA elicase RdRp RNA 새로운 항결핵제 후보물질 개발 항사스 생리활성 물질 스크리닝 시스템 개발 N protein C N Targets for Drug Screenings C dehydrogenase Proteins involved in the expression of C dehydrogenase or the oxidation of C (e.g. Rv0372, etc.) Regulator(s) of C dehydrogenase gene expression SARS-CoV Structural Proteins Preparation of SARS N, E, S, and M proteins Characterization of specific interaction between SARS proteins Establish efficient assay system for SARS protein interaction S protein M E protein M protein M N E S M E Regulators of other genes involved in the expression of C dehydrogenase Screening and development of effective inhibitor of SARS amplification Cell based assay In vitro assay
III. 기능성 바이오 식품소재 개발 양친성 신규 항산화물질 스크리닝 기술확립 및대량생산 홍국균이용 기능성 식품소재 및 식품개발 미생물이용 아미노산 생산기술 개발 기능성 항산화제 상품화 항비만 기능성 식품 소재기술 개발 기능성식품 상품화 (홍국두부, 홍국두유) 아미노산 아르기닌의 상품 적용기술 개발 기능성 식품소재 생산 및 산업화 III. 기능성 바이오 식품소재 개발 양친성 신규 항산화 물질 스크리닝 기술확립 및 대량생산 항비만 천연색소 개발 식품첨가제, 화장품 첨가제 및 신규 심혈관 질환억제제 개발 산업체와의 연계를 통한 고용창출 효과 기대 미생물 이용 아미노산 생산기반 기술개발 아미노산 생합성 경로 및 조절기작 규명 목적물질의 대량생산 유도 홍국균 이용 기능성 식품소재 및 식품개발 홍국발효콩기반의기능성식품개발 동물실험을 통한 홍국발효콩 함유 식품의 항 비만, 항 당뇨, 항 고혈압 유효성 평가
IV. 바이오 안전소재 개발 위해 미생물시료 처리 기술 개량 위해 미생물 소재 발굴 및 특이성 검증 비브리오 식중독 세균 검출키트 개발 위해 미생물 시료 처리기술 및 PCR 기법 최적화 위해 미생물 소재 특이성 검증 및 검출대상 유전자 소재의 체계화 위해 미생물 검출 바이오칩 제작 (VibrioGo, PathoGo) IV. 바이오 안전소재 개발 위해 미생물 검출 Chip 개발 및 상품화 관련 자원, 지적재산권 및 기술 개발을 통한 국민건강 증진 및 국부 창출 생물정보학기술 + 자체 DB 구축 초고속검출기술 동시검출 기술 시료 전처리기술
IV. 바이오 안전소재 개발 Probe designer 위해 미생물 종 특이적 유전자 Cross-homology check 검출소재 개발 검출기법 개발 NCBI GenBank VibrioGo PathoGo DNA chip 제작 (주)마크로젠 UF농축법 개발 DNA 추출 PCR & 표지 DNA chip 혼성화 Data 분석 바이오신소재 산업화 지원센터 (국민대학교 산학협력단) 실용화지원센터 클러스터 사업지원 및 연구행정 지원 산업미생물 보존시설 및 공간 확보 산업미생물 균주센터 공동연구 지원 및 공동실험장비 확충 산업미생물 균주 수집 전문가 초청 세미나 수행 관련기술 특허분석 및 특허맵 작성 예비조사 산업미생물 분류 및 데이터베이스 구축
바이오신소재 산업화 지원센터 (국민대학교 산학협력단) 실용화지원센터 사업화및경영지원 연구공간 및 공동기장비 활용 실용화 종합지원시스템 구축 특허전략, 기술이전 및 제품화 지원 산업미생물 균주센터 광범위한 균주 수집 및 확보 보존시설의 확충 산업미생물 체계적 분류 및 산업 데이터 베이스 구축 특허 미생물 기탁 수 확보 산 학 연 연계사업화지원 확보 균주의 바이오소재 개발 활용 행정지원 및 종합지원서비스 연구공간 및 공동기장비 활용 특허전략, 기술이전 및 제품화지원 미생물 보존 및 DB 구축 사업 실적 및 성과 총괄표 구분(1차년도 - 현재) 합계 학술지 게재 논문 8 1. 과학기술 연구성과 학술대회 발표 27 수상/인증/포상 실적 1 2. 특허 등 지식재산권 특허출원 5 3. 사업화 및 연구성과 활용 이노비즈 기업 참여 홍보실적 2 3 계 45
사업 실적 및 성과 총괄표 게재년월 2007 01 2007 04 2007 05 2007 09 2007 10 2007 10 2007 09 2008 01 논문명 Cadaverine protects Vibrio vulnificus from superoxide stress Piperazirum, a novel bioactive alkaloid from Arum palaestinum Boiss. Bacillus subtilis Chungkookjang 균을 이용한 유용 아미노산 고분자 소재 폴리감마글루탐산의 대량생산 및 용도개발 Vibrio vulnificus IlpA-induced cytokine production is mediated by Toll-like receptor 2 Discovery of cyclin-dependent kinase inhibitor, CR229, using structure based drug screening Interaction and assembly of BV structural proteins : Novel target sites of anti-bv agents Genome sequence comparison and superinfection between two related Pseudomonas aeruginosa phages, D3112 and MP22 Isolation of uncultivable anaerobic thermophiles of the family Clostridiaceae requiring growth-supporting factors 학술지명 J. Microbiology Biotechnology (한국, SCI) Tetrahedron Letters (한국, SCI) 한국식품저장 유통학회 (한국) J. Biological Chemistry (미국, SCI) J. Microbiology Biotechnology (한국, SCI) Infectious Disorders Drug Targets (미국, SCI) Microbiology (영국, SCI) J. Microbiology Biotechnology (한국, SCI) 출원일 출원번호 재산권종류 발명의 명칭 2007 02 24 10-2007-0018752 특허 클로로필리드를 이용한 항산화제 탐색방법 2007 06 15 10-2007-0058637 특허 중합효소연쇄반응과 효소결합면역반응을 이용한 식중독 세균 Listeria monocytogenes의 검출법 및 검출키트 2007 07 20 10-2007-0073140 특허 콜레라-유발 비브리오 콜레라에 검출용 유전자 증폭 키트 및 마이크로어레이 2007 09 17 10-2007-0094232 특허 아룸 팔래스티눔(Arump alaestinun Boiss) 유래 항암용 피페라지움 화합물 2008 01 14 10-2008-0003944 특허 중공사막 한외여과를 이용한 미생물 채집 및 검출방법 바이오소재 산업화 혁신클러스터 Innovation Cluster for Biomaterial Technologies 감사합니다! 서울특별시 시민의 건강과 안전은 물론! 대한민국 국민의 건강과 안전까지!!