다당류를 이용한 신기술 및 신제품 개발로 지역경제 활성화 견인
[조은뉴스=임시후 기자] 광운대학교는 지난 2008년 지식경제부가 시행하는 지역연고산업진흥사업(RIS)의 주관기관으로 선정된 것을 계기로 다당류 바이오메디컬 사업단을 출범했다.
지식경제부가 시행하는 ‘2008년 지역연고산업진흥사업(RIS)’의 주관기관으로 선정된 것을 기점으로 설립된 광운대학교 다당류 바이오메디컬 사업단(나재식 단장/이하 사업단)은 이후 본격적인 연구개발에 착수, 머지않아 다당류 바이오 시장의 새로운 리더로 떠오를 것으로 기대되고 있다.
사업단에 따르면 국책연구사업은 32억 원 규모의 대규모 사업으로 다당류를 이용한 바이오 신기술 및 신제품을 개발로 인한 서울시 지역 경제 활성화에 역점을 두고 있다.
바이오메디컬 산업은 인간의 질병을 치료하기 위한 의약품, 항체, 임상, 전임상용 진단용 칩 등 바이오 기술을 이용한 의약 의료품, 예방의약으로서 기능성 식품이나 화장품 등 생명산업 60% 이상의 영역을 차지한다.
여기에 정보기술, 나노공학 등 신기술 분야와의 융합을 통하여 파생하는 산업화 속에서 급속하게 변화하는 첨단산업 분야이기도 하다.
다당류 활용으로 바이오메디컬 및 코스메틱 시장 진출
사업단은 다당류를 이용한 바이오메디컬 산업의 기반구축과 이에 따른 지역경제 활성화를 목표로 다당류를 활용해 인체의 기능과 정보에 접목하는 연구를 실용화하는데 주력한다.
이에 따라 사업단 연구 사업은 지난 2008년 7월부터 오는 2011년 6월까지 3년간 약 30억 원을 정부로부터 지원받는데 1차 년도에는 (주)제닉, 한국콜마(주), 한국원자력의학원, 경희대학교 산학협력단이 참여했으며, 2차 년도에는 (주)코스메랩, (주)신화아이엠, 국립서울산업대학교, 경희대학교 등이 참여기관으로 참여하게 된다.
사업단은 이번 연구 사업을 통해 키틴, 키토산, 글루칸, 알지네이트, 히알루론산 등의 다당류를 원료화 하고 이를 이용하여 항산화 효과, 콜레스테롤 저하효과, 면역증강 효과, 세균 및 곰팡이 발육억제 효과, 고보습 효과 등이 탁월한 의약품과 기능성화장품, 민감성화장품, 고기능성 식품 등을 개발한다는 계획이다.
이에 선정된 업체는 기술지원 및 기술개발을 위한 인력양성교육, 제품개발에 필요한 분석대행 및 분석료 지원을 받을 수 있고, 회계자문 및 컨설팅, 제품 마케팅에서 홍보까지 지원받는다.
뿐만 아니라 참여기업과의 연계로 선진 기업을 벤치마킹 할 수 있는 기회도 얻을 수 있다.
이를 위해 사업단은 각종 연구 장비를 포함해 연구기반을 구축해 놓은 상태다. 키틴과 키토산 관련 유도체 합성기술, 다당류관련 분자량, 점도측정 및 조절기술, 키토산 solution의 보관성 향상기술, 다당류 및 유도체를 이용한 중금속 제거 및 응집기술, 다당류의 생체적합성 평가기술, 다당류 혼합 특성 분석기술을 보유하고 있다.
또한 높은 인장강도를 갖는 조직재생용 지지체 제조기술, 인공피부 구조물 제조기술, 인공피부구조물 제조기술, 생인공 피부 제조 및 세포치료를 위한 피부세포훈련 기술, 다당류를 이용한 인공피부 응용기술, 재생 의학 응용 기술과 히알루론산 제조 및 성분조절기술, 알지네이트 응용기술, Implant material의 생체적합성 관련 기술, 조직재생 응용기술, 고분자약물 제어기술, 약물 용출성 스텐트 기술로 연구·개발 중이다.
나재식 책임교수는 “다당류를 이용한 핵심기술을 산업에 적용할 경우 의료용품 및 화장품 산업에도 많은 도움이 될 수 있다”며 “건강식품시장에 머물고 있는 다당류 가공업체들이 바이오메디칼 및 코스메틱 시장으로 진출할 수 있는 허브역할을 할 것”이라고 의견을 피력했다.
다당류 활용 초일류 기술로 21세기를 넘어 22세기를 이끄는 새로운 ‘희망한국’으로 떠오르는 국내 BT의 메카로 자리매김하고 있는 사업단의 귀추가 주목된다. 당은 탄소와 수소, 산소가 결합하여 이루어진 물질로 당 분자가 하나씩 떨어져 존재하면 단당류이고 단당 분자가 여러 개 연결되어 글리코시드 결합을 이루고 있는 큰분자를 다당류라고 한다. 다당류는 분자량이 수천에서 100만을 넘는 것까지 있고 생물계에 널리 존재하며 종류도 다양하나, 일반적으로 생물체의 구성성분이거나 에너지 저장체로서 존재한다. 다당류의 종류로는 녹말, 셀룰로오스, 글리코겐, 키틴, 키토산, 히알루론산, 황산콘드로이틴, 알긴산, 펙틴, 카로닌황산, 갈락탄 등이 있다. 당은 탄소와 수소, 산소가 결합하여 이루어진 물질로 당 분자가 하나씩 떨어져 존재하면 단당류이고 단당 분자가 여러 개 연결되어 글리코시드 결합을 이루고 있는 큰분자를 다당류라고 한다. 다당류는 분자량이 수천에서 100만을 넘는 것까지 있고 생물계에 널리 존재하며 종류도 다양하나, 일반적으로 생물체의 구성성분이거나 에너지 저장체로서 존재한다. 다당류의 종류로는 녹말, 셀룰로오스, 글리코겐, 키틴, 키토산, 히알루론산, 황산콘드로이틴, 알긴산, 펙틴, 카로닌황산, 갈락탄 등이 있다.
■ 키틴, 키토산-키토산은 키틴을 탈아세틸화(deacetylation)하여 얻을 수 있는데 키틴은 지구상에 셀루로오스 다음으로 두 번째로 가장 풍부한 천연의 생체고분자이다. 키토산은 젤을 형성할 수 있고 흡수용량이 높은 특징을 가지고 있다. 또한 생체 내에서 완전히 생분해되고 세균 및 곰팡이의 발육을 저지시킬 뿐만 아니라 항암효과도 가지고 있어서 생체분자로서 거대한 잠재력을 지니고 있다. 키토산은 반응성이 좋은 작용기를 가지고 있어서 수많은 다양한 키토산 유도체들을 만들 수 있고 키토산뿐만 아니라 키토산 유도체들도 살아있는 조직에 생체적합하고 독성이 없다.
■ 히알루론산-항산콘드로이틴 등과 함께 주요한 뮤코다당류로 알려져 있다. N-아세틸글루코사민과 글루쿠론산이 교대로 사슬 모양으로 결합한 분자량이 20만~40만 되는 고분자 화합물이다. 눈의 초자체나 탯줄 등에 존재하며, 점성이 크고 세균의 침입이나 독물의 침투를 막는 데 중요하다. 이것은 식물의 펙틴질과 비슷하며, 히알루로니다아제에 의하여 가수분해 된다. 히아루론산은 포유동물의 건·피부·대동맥·관절액과 같은 결합조적의 세포 사이에 널리 그리고 많이 분포되어 있고 나이가 들면서 감소한다. 진피 내에서 콜라겐섬유와 뮤코다당류가 결합된 상태로 수분을 다량 함유한 기질을 형성하고 있으므로 화장품에도 뮤코다당을 단독이 아니고 두 가지를 조합함으로써 뛰어난 보습의 시너지 효과를 얻을 수 있다. 화장품에서 히아루론산은 저습도 또는 고습도 조건하에서 거의 같은 정도의 높은 흡습성과 매끈한 사용감촉이 있기 때문에 크림·유화·화장품·미용액·팩·세안료 등의 기초화장품과 유화타입의 립스틱과 파운데이션 등의 메이크업류, 그리고 헤어제품에 까지 응용되며 앞으로 계속 넓어질 것이다. 닭 벼슬로부터 얻는 히아루론산은 그 양이 적고, 추출과정에서 히아루로니다제의 작용으로 저분량으로 분해되므로 최근에는 연쇄상구균의 발효로 대량 생산한다.
■ 셀룰로오스-자연계에 가장 많이 존재하는 유기화합물로 섬유소라고도 한다. 식물세포벽의 기본구조이며, 모든 식물성 물질의 30%이상을 차지한다. 식물의 세포막과 목질부를 이루고 있는 주성분이다. 화학구조는 D-글루코오스가 β-1, 4 결합으로 다수 중합되어 있으며 사슬형태로 연결되어 있다. 화학식은 (C6H10O5)n으로 냄새가 없는 백색 고체이며 물에 녹지 않는다. 셀룰로오스는 다당류 중에서 분자량이 가장 큰 물질로 분자량은 첨연상태에서 수만~수십만에 이른다. 물이나 에탄올 에테르 등에는 녹지 않고 알칼리에는 상당히 강하나 산이나 구리 암모니아용액 내에서 가수분해 되어 글루코오스가 된다. 글루코오스로 분해되기 직전의 화합물로서 다량의 셀로비오스를 생성한다