연도별 연구과제 152 페이지첫페이지로 이동

현대 사회에 살아가면서 설탕이 첨가된 식품을 자주 접하게 된다. 이로 인해 비만, 당뇨, 고혈압 등의 다양한 질병을 유발하는 원인이 된다. 최근에는 설탕의 문제점을 보완하고자 대체 당을 이용한 식품이 나오기 시작했다. 선행연구 결과 대체 당은 장내 미생물의 생장을 억제 시킴을 밝혔 다. 따라서 본 연구는 장내 미생물을 유익균과 유해균으로 나누어 대체 당이 장내 미생물에게 주는 영향, 또 다른 균 집인 효모와의 관계를 데이터로 분석하여 긍정 부정의 영향을 파악하였다. 장내 미생물은 설탕보다 대체 당에서 배양의 억제반응이 더 큼을 볼 수 있는 연구 결과를 얻을 수 있었다.

주제어: 대체 당, 설탕, 효모, 장 내 미생물, 배양

본 연구는 톱다리개미허리노린재에 의한 농작물의 피해가 늘어나고 자연환경에 관한 관심이 늘어 남에 따라 식물의 타감물질로 톱다리개미허리노린재에 의한 피해를 방제하는 방법을 알아보기 위함을 목적으로 한다. 톱다리개미허리노린재는 해충으로 구하기가 매우 어렵기에 같은 노린재목인 미끌애꽃노린재로 대체하여 실험한다. 같은 목인 미끌애꽃노린재를 이용해 톱다리개미허리노린재 방제에 대한 유의미한 결과를 얻을 수 있기를 기대한다. 여러 미나리과 식물의 추출물을 용매추출법으로 추출하여 미끌애꽃노린재에 대한 훈증, 접촉, 기피 효과를 실험을 통해 알아보고 식물 추출물의 가스 크로마토그래피를 분석해본다. 마지막으로 추출물 스프레이를 제작해보고 효과를 검증해본다.

주제어: 미끌애꽃노린재, 미나리과, 식물 추출물, 타감작용, 친환경 방충

현재 전 세계적으로 플라스틱 문제 해결 방안을 위한 관심이 높다. 자연계에 버려져 있는 플라스틱은 유기오염물질의 농축을 통해서 생태계에 심각한 악영향을 끼칠 수 있기 때문이다. 2차 오염물질을 발생하는 화학공정과 달리 친환경적 생물학공정인 곤충을 이용한 플라스틱 분해하는 연구가 진행되고 있다. 아메리카왕거저리(Larvae of Zophobas morio)를 사용하여 폴리에스터 종류의 플라스틱을 분해 하는 연구가 활발하나 여러 형태와 강도를 가진 플라스틱의 분해를 할 수 있는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 4차 산업으로 수요가 많은 3D 프린터의 필라멘트의 여러 강도를 가진 플라스틱을 타겟으로 아메리카왕거저리의 플라스틱 분해하는 능력을 평가하고자 한다.
우선, 3D 프린터용 보급형 필라멘트 압출기를 통해 PS, PE 등을 단독 혹은 혼합으로 제조하였다. 제조된 필라멘트별 아메리카왕거저리 유충의 장내미생물의 생분해 능력을 증명하기 위하여 유충이 플라스틱을 섭위하고 난 후에 배출한 frass를 수집하였다. 수집된 frass의 분석 결과, FR-IR 500-1000 부근 파장에서 흡수율이 급감하였다. 이는 탄소 간의 결합이 끊어지고 결합 탄소의 상대량이 감소하여 해당 파장의 투과율이 증가하였기 때문이며, 이를 통해 아메리카왕거저리 내부의 미생물이 플라스틱의 결합을 분해했음을 시사한다. 또한 PS(polystyrene)를 LDPE(Low Density Ployethylene)나 HDPE(High Density Polyethylene)와 혼합하면 물질 내 상대적인 수분의 양이 증가해 장내미생물들에 의한 플라스틱 분해가 용이해져 분해 효율이 높아질 것으로 사료된다. 이러한 결과를 이용해 향후, 곤충 장내 미생물을 활용한 공정을 개발하여 플라스틱을 보다 효율적으로 처리할 수 있을 것으로 예측된다.

주제어: 고분자화합물, 플라스틱, 친환경 분해, 아메리카왕거저리, 장내미생물

양지식물은 잎이 좁고 두텁고, 음지식물은 잎이 넓고 얇다.’라는 내용을 배우고 이를 활용하여 어떤 식물의 겉모습을 보며 양지식물일지 음지식물일지 맞혀보는 게임을 하였는지 전부 틀리고 말았다. 음지 식물과 양지식물의 차이점에 대해 더 탐구해 보니, 양지식물과 음지식물은 엽록체에서 광계 Ⅰ, Ⅱ의 비율에도 차이점이 있었다. 광계 Ⅰ에 있는 엽록소 a/b의 비율이 Ⅱ에 있는 엽록소 a/b의 비율보다 높다는 것을 이용하여 이미 음지식물인지 양지식물인지 알려진 여러 식물들의 잎에서 엽록소 a와 b의 함량을 측정하여 통계를 내서 데이터로 활용한다면 임의의 식물이 양지식물인지 음지식물인지도 엽록소 함량을 측정하여 쉽게 알 수 있을 것이라 생각하게 되었다. 여러 식물을 채집하였고, 표본을 제작하여 정리하였다. 잎을 5g씩 계량하여 액체질소하에서 분쇄 후, 80% 아세톤에서 12시간 추출하여, 흡광도를 측정하였다. 이를 통해 엽록소 함량을 계산하였다. 그 결과 양지식물일수록 엽록소 a/b 비가 컸다. 특히, 중용수의 경우 음지식물쪽인지, 양지식물 쪽인지 구분이 가능했다. 음지식물과 양지식물의 구분은 생장 환경에 따라 달라져 이분법적으로 나누기 힘들다는 것과 엽록소 함량 측정을 통해 어느 정도 결정이 가능하다는 것을 밝혀낼 수 있었다.

주제어: 양지식물, 음지식물, 엽록소, 식물생장, 광계

최근 플라스틱과 비닐류의 제품이 환경오염의 주범으로 거론되고 있다. 본 연구는 기존에 넓은 범주에서 사용되던 플라스틱 끈을 셀룰로오스를 이용하여 생분해성 끈으로 대체하고자 하였고, 그 가능성을 실험적으로 확인하였다. Acetobactoer xylinum은 나노 셀룰로오스를 생물막으로 형성하는 호기성 균주로서, 균주가 형성하는 셀룰로오스 막을 채취하여 연구에 이용하였다. 셀룰로오 스가 전통적인 끈에 스이는 지푸라기, 마와 같이 섬유구조임을 근거로 새끼줄을 꼬는 방식을 이용하여 끈으로서의 역할 수행을 위한 물성을 측정하였다. 기존에 사용되던 노끈과 정량적 값으로 비교하여 보고, 추가적으로 종이, 목공풀 등과 비교하여 박테리아 셀룰로오스 끈의 물성을 정량적 값으로 비교하는 것을 보여주었다. 물리적 한계로 인하여 완전한 대체성에는 한계를 보였기 때문 에, 노끈 사이 부분적인 셀룰로오스 보강을 통하여 플라스틱의 사용량을 훨씬 줄이는 친환경적 끈을 제작하였고 궁극적으로 끈으로서의 사용이 가능함을 확인하였다.

주제어: 박테리아 셀룰로오스, 생분해성, 끈, 파단강도, 친환경

오래전부터 접착제의 유해성에 대한 문제는 꾸준히 거론되어 왔고 현재까지 이어지고 있다. 본 연구에서는 피부에 달라붙어 잘 떨어지지 않고 여러 질환을 일으킬 수 있는 가능성이 있는 등 기존의 접착제에서 발견되는 문제점을 보완하기 위해 천연물에서 유래된 성분을 이용한 피부에 달라붙지 않는 천연 접착제를 제조하는 것을 목표로 하였다.
대두와 레몬으로부터 추출된 단백질과 구연산을 이용하여 콜로이드성 단백질과 산전해질의 염석반 응을 유도해 천연 접착제를 제조한다. 또, 코코넛에서 유래한 천연 식물성 계면활성제인 소듐코코 일이세티오네이트를 활용해 접착제에 피부에 달라붙지 않는 새로운 기능을 부여하고자 하였다.

주제어: 천연 접착제, 염석, 콜로이드성 단백질, 계면활성제

최근 플라즈마를 이용한 의학 분야 적용연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히, 암치료에 있어 플라즈마를 적용하려는 시도들이 이어지고 있고, 다양한 연구를 통해, 암세포의 침습 억제, 사멸유도 등이 연구되고 있다. 종양세포의 전이는 암환자의 주요 사망원인 중 하나이다. 본 연구는 동국 대학교 김선정 교수님, 김현우 조교님이 선행연구로 진행하신 바 있다. 연구에서는 MCF-7유방암 세포를 최적의 조건에서 배양한 후, 플라즈마를 쬐어 준 후 각 샘플의 mRNA의 전사 정도를 3가지 방법으로 비교하였다. 직접 콜로니의 수를 세는 방법과 빛의 투과도를 재는 방법, rtPCR을 이용해, ZNRD1 유전자의 발현 정도를 확인하였다. 3가지 방법 모두 플라즈마를 쬐어 준 샘플이 전사의 정도가 덜하다는 것을 알 수 있었다.

주제어: 플라즈마, 역전사, 암세포 사멸, ZNRD1, RT-PCR

세계 인구의 증가 및 식생활의 변화로 인해 육류 소비량은 지속적으로 증가하고 있으며, 이는 댜양한 환경 및 식량 문제를 야기하고 있다. 이에 대한 해결책으로 대체육이 성장하고 있으나, 대체 육은 실제 육류와 식감, 영양성분 등에서 차이가 있다. 또한 식물 단백질로 많이 이용되는 대두박은 시스테인과 메싸이오닌 같은 황 함유 아미노산이 부족하다. 이에 유산균으로 대두박을 발효시 켜 황 함유 아미노산을 강화한 대체육을 개발하고자 하였다. 5가지의 유산균으로 대두박을 발효 시켜 아미노산 성분을 분석한 결과 조성 변화를 확인할 수 있었다.
특히, Lactiplantibacillus plantarum KCTC 3107은 시스테인 전구체인 씨스타싸이오닌을 생성 하여 황 함유 아미 노산이 강화된 발효 대두박을 얻을 수 있었다. 발효 대두박과 고기 맛을 내기 위한 heme, 밀가루, 감자전분, 결착제를 혼합하여 색상과 조직감이 우수하고, 영양 성분이 강화된 대체육을 제조할 수 있었다.

주제어: 대체육, 대두박, 유산균, 발효, 아미노산

식물조직배양은 전능성을 갖는 식물세포를 이용하여 기내에서 재분화, 2차 대사 물질의 생산과 부정배의 분화 등을 유도하여 식물 공학 분야로의 응용이 가능하다. 이러한 식물조직배양 기술의 발전과 더불어 단자엽 식물인 벼에서도 세포 및 조직배양이나 원형질체 배양, 형질전환과 식물체의 배분화, 새로운 기능을 갖는 식물체 생산 등 벼의 조직배양과 육종기술이 활발히 진행되고 있다. 주요 식량작물로 가장 널리 알려진 벼의 조직배양은 많은 과학자의 노력으로 현재 상당 부분 보편화되어있다. 그러나 벼의 조직배양에서 공통된 특징은 재분화의 성공률이 낮으며 배양기간이 길고 복잡하다는 것이다. 따라서 상품성이 있는 품종개발을 위해서는 형질이 우수한 계통을 계속 선발하여 형질전환 하여야 한다. 형질전환을 위한 벼의 품종은 전라남도 농업기술센터로부터 현재 가장 널리 육성되고 있는 조명1호와 새청무를 사용하였으며, 캘러스 유도에 다른 시간적 단축과 안정된 조건을 확립하기 위하여 식물성장조절제 첨가에 따른 캘러스 유도를 실험하였으며, 실험에 사용된 식물성장조절제가 첨가된 배지는 2,4-D와 kinetine이 혼용 처리된 N6CI 배지이며, 이를 25℃, 암배양 하였다. 호르몬 처리에 따른 캘러스의 유도는, 2,4-D가 첨가된 배지의 경우 시토키닌의 종류에 상관없이 캘러스가 유도되었다. 그 중 시토키닌으로 kinetine이 첨가된 2,4-D 처리구에서 그렇지 않은 실험군에 비하여 배지에서의 캘러스들이 더 밀집되고 밝은 노란빛으로 분열이 더 왕성한 모습을 보여 주어 이후 실험에서는 2,4-D와 kinetine을 지속적으로 처리하였다. 선행된 실험에서 확립한 N6CI(2,4-D, kinetine) 배지에서 형성된 캘러스를 다시 계대 배양한 조건에서는 캘러스가 더 단단해지고 안정되어 분열이 활발하게 진행되었으며, 이러한 결과를 바탕으로 벼의 캘러스를 유도한 결과 계대배양 2주의 배양기간은 캘러스 분열이 가장 활발하며, 4주 배양한 경우 분열이 안정화 되어 3주-4주의 배양기간이 가장 적당한 조건임을 알 수 있었다. 향후 우리는 조직 재분화율의 비교 및 배지조성, 호르몬의 조성과 농도, 비율, 기타 배지 조성 물질의 변화, 그리고 Agrobacterium strains, pre-culture, co-cultivation time, transformation methods 등을 다변화하여 벼에 대한 최적의 기내배양 및 형질전환 조건 구축하여, 현재 육성되고 있는 벼의 우수계통에 효과적으로 형질전환할 수 있는 방법을 확립하고 육종 시간을 단축하며, 나아가 기후저항성을 갖는 우수한 형질전환체를 선발 육성할 수 있도록 다양한 요인을 통제하여 우수저항성 개체를 선발 육종하고자 한다.

주제어: 가뭄 저항성, 기후변화, 식물조직배양, 식물성장조절제, 캘러스

본 연구 과정에서는 생쥐 배아 줄기세포를 이용해 심근세포로의 분화를 유도하고 유도체의 유전 자와 단백질 분석을 통해 유도 여부를 판단하고자 하였다. 생쥐의 수정 후 3-5일의 수정란 blastocysts의 inner cell mass에서부터 배아 줄기세포를 채취하여 배양시킨 후, 배양액 조성과 인큐베이터 환경을 조정하여 심근세포로의 분화를 유도시켰다. 분화가 완료된 유도체를 분자생물 학적 진단법을 이용하여 심근세포임을 확인함으로써 줄기세포의 다분화능과 줄기세포 기반 재생 치료기술의 가능성을 확인하였다.
줄기세포는 인체를 구성한 다양한 종류의 세포를 생산할 수 있어 재생의학 및 바이오 신약 분야 의 선두에 있다. 그러나 현재의 배아 줄기세포는 생명체의 배아로부터 유래한 것으로, 윤리적 문제와 자가면역 반응을 일으킬 수 있다는 단점을 가지고 있다. 환자 맞춤형 줄기세포를 제작함으로써, 배아 줄기세포의 단점을 극복할 수 있을 뿐만 아니라 궁극적으로는 인류 삶의 질 개선에 기여할 것으로 기대된다.

주제어: ES cell, mESC culture, Hanging Drop, cardiomyocytes

우리는 팬데믹 시대에서 살고 있기에 현장에서 COVID-19 감염여부 진단의 중요성은 증가하고 있다. 현재 COVID-19의 진단은 자가 진단 키트와 PCR 검사가 수행되지만, 자가 검사키트의 검사의 경우 정확도가 다른 검사에 비해 낮고, 위음성이 나타나는 문제가 존재한다. 또한 PCR 검사의 경우 고가의 장비와 전문가가 필요하며 시간이 필요하다. 본 연구에서는 RNA 표준물질을 활용하여 장비가 필요없는 등온증폭법(RT-LAMP)를 확인하여 COVID-19 감염여부를 진단하고, PCR과 비교하여 최저 detection 값을 비교하고, 민감도가 높은 온도 조건을 탐색하였다. 양성 LAMP 반응을 탁도 변화를 관찰하여 육안으로 확인할 수 있었다. 결과적으로 LAMP 분석은 간단하고 신속하며 민간한 진단 방법으로 현장에서 COVID-19 감염을 신속하게 감지하기 위해 잠재적으로 활용될 수 있음을 알고, 현장진단과 분자진단을 비교하여 관련 분야에 관심있는 학생들 에게 제공할 수 있는 최신자료로서 잠재적으로 개발될 수 있다.

주제어: COVID-19, qPCR, RT LAMP, rapid testing, Gene N, Gene E

코로나19 이후로 “코로나 블루”가 크게 확산되고 우울증 환자의 비율이 증가하였다. 이 연구에서는 항우울제로서 agmatine의 효과 및 agmatine에 의한 중추신경계의 변화를 알아보고자 한다. 두 그룹의 마우스에 각각 agmatine과 saline을 복강투여한 뒤 OFT, NOR, FST의 행동 분석 실험을 실시하여 mouse의 장기기억 능력 변화, 행동 양상, 우울감 완화 정도를 관찰하고, Current Clamp를 통해 agmatine을 투여했을 경우 paired purse의 변화를 분석하였다. 결론적으로 agmatine은 FST에서 latency of immobility를 늦추며, Novel object test에서 전체적인 exploration time 및 novel object 탐색 시간을 증가시키고, current clamp의 paired purse에서 1st FV amplitude 값의 크기, 2nd FV amplitude의 값의 크기, 2nd fEPSP slope 값의 크기를 감소시켜 중추신경계에 변화를 가져온다는 것을 알 수 있었다.

주제어: 항우울제, 마우스 행동 실험, current clamp, 중추신경계, agmatine