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제목 화학공학/고분자공학부 김재윤 교수 연구팀, 나무에서 추출한 친환경 소재 리그닌을 백신으로
작성자 관리자 작성일 2024-04-02 14:30:53 조회수 34

화학공학/고분자공학부 김재윤 교수 연구팀, 나무에서 추출한 친환경 소재 리그닌을 백신으로

- 목재 폐기물 리그닌을 고부가가치 바이오메디컬 소재로 활용

- 자가면역질환인 다발성 경화증 치료 백신 효과 검증

 

 

▲ (왼쪽부터) 김재윤 교수(교신저자), Ngoc Man Phan 학생(공동 제1저자), Thanh Loc Nguyen 박사(공동 제1저자)

 

화학공학/고분자공학부 김재윤 교수 연구팀(공동 제1저자 Ngoc Man Phan 석박사통합과정 학생, Thanh Loc Nguyen 박사후연구원)이 나무에서 추출한 친환경 소재를 백신으로 활용하는 기술을 개발하였다.

 

최근 기후 위기를 극복하기 위한 온실가스 감축의 중요성이 대두되고 있다. 탄소중립을 구현하기 위한 여러 접근 방법 중 천연물 소재 활용에 관한 관심이 높아짐에 따라 천연물 소재 기반의 지속가능 비즈니스에 대한 수요도 빠르게 증가하고 있다.

 

리그닌(lignin)은 나무의 20~30%를 차지하는 주요 구성 물질이다. 리그닌은 나무의 다른 주요 구성 물질인 셀룰로오스 섬유를 결합해 나무의 강도를 높이는 접착제 역할을 한다. 리그닌은 나무의 주요 구성 물질이지만 그동안 종이나 바이오연료를 생산하는 과정에서 부산물로 처리되어 폐기되거나 땔감으로 활용되는 수준에 머물렀다.

 

▲ 나무의 주요 구성 성분인 리그닌 모식도

 

하지만, 최근 북유럽을 중심으로 리그닌을 활용한 친환경 제품 개발에 대한 노력이 계속되고 있다. 예를 들어, 기존 석유화학제품을 대체할 수 있는 리그닌 기반 접착제를 상품화하거나, 리그닌을 활용한 배터리 양극소재 개발 연구가 진행되고 있다.

 

화학공학/고분자공학부 김재윤 교수 연구팀은 리그닌을 고부가가치 백신으로 활용하는 기술을 개발하여 이를 자가면역질환인 다발성 경화증의 치료에 적용하였다.

 

다발성 경화증은 뇌, 척수 등 중추신경계에 발생하는 자가면역질환으로 신경 통증, 마비, 시신경염, 감각장애, 운동장애, 사지마비 등의 증상을 보이는 질환이다. 현재까지 완치법은 없는 것으로 알려져 있어 주로 스테로이드제나 질병 완화제 등으로 병의 진행을 늦추고 증상을 조절하는 수준에 그치고 있다.

 

연구팀은 천연 폴리페놀 화합물인 리그닌이 면역세포가 과도하게 활성화하는 것을 억제한다는 사실을 확인하고, 리그닌 나노입자에 자가항원을 결합한 치료 백신을 제작하였다.

 

▲ 리그닌 나노입자 백신에 의한 다발성 경화증 면역치료 과정

 

척수를 공격하는 자가면역 반응으로 인해 뒷다리가 마비된 다발성 경화증 생쥐에게 리그닌 나노입자 백신을 접종한 결과 마비 증세가 회복되어 뒷다리를 모두 사용하여 걸을 수 있는 치료 효과를 보였다. 연구팀은 생쥐에게 백신접종 후 중추신경계에 침입한 자가반응성 면역세포가 현저히 감소하고 몸 안의 면역 균형이 회복되었음을 확인하였다.

 

▲ 자가항원과 면역억제약물이 결합된 리그닌 나노입자 백신의 주사전자현미경 사진

 

김재윤 교수는 “지속가능 천연물 소재인 리그닌을 고부가가치 면역 치료용 소재로 활용할 수 있는 가능성을 확인하였다”며 “치료 효율을 높이는 추가 연구를 통해 다양한 면역 치료를 위한 소재 플랫폼 확보에 기여할 수 있을 것”이라고 연구의 의의를 밝혔다.

 

이번 연구는 산림청과 과학기술정보통신부의 지원으로 수행되었으며, 연구 성과는 국제학술지 에이씨에스 나노(ACS Nano)에 게재되었다.

 

※ 논문제목: ROS-Scavenging Lignin-Based Tolerogenic Nanoparticle Vaccine for Treatment of Multiple Sclerosis

※ 저널: ACS Nano(IF: 17.1)

※ 논문링크: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c04497

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