건국대 연구팀이 정전분무 세포배열 이용 알코올 발효기법을 개발했다

건국대학교가 공과대학 이병욱 교수(기계공학)와 김형주 교수(생물공학)연구팀이 액체를 분사할 때 고압의 전기장을 거는 ‘정전분무(electrospray)’ 기술을 이용해 효모(yeast; Saccharomyces cerevisiae)세포들을 배열(patterning)한 후 이를 이용해 알코올을 발효하는(alcohol fermentation) 실험 연구에 성공했다고 12일 밝혔다.

‘정전분무(electrospray)’는 고전압을 액체주변에 가하면 액체가 작은 물방울로 저절로 깨어지는 현상으로 정전분무 시스템에 생물분자를 탑재해 질량분석을 하는 기법을 개발한 미국의 존 펜(John B. Fenn)은 2002년 노벨화학상을 수상했다.

건국대 이병욱 교수팀은 정전분무(electrospray)에서 살아있는(viable) 세균의 발생이 가능하다는 것을 규명해 유럽입자공학회지(Journal of Aerosol Science)에 2008년 발표했었다. 이 교수는 이를 바탕으로 2010년과 2015년 진동전기장(vibration electric field)을 이용해 살아있는 세포들의 정밀 배열(patterning)원리를 개발했다(미국 분석화학회지 Analytical Chemistry, 미생물 생물공학회지 Journal of Microbiology and Biotechnology).

이번 연구에서는 세포 중에서 효모(yeast)세포를 이용해 정전분무 세포배열(electrospray cell patterning)을 하고 김형주 교수팀과 협력을 통해 여기에 알코올발효 실험을 수행했다(제1저자: 정상빈, 정의석 (건국대학교 대학원)). 김형주 교수는 “배열된 효모에서 알코올 발효가 가능할 뿐만 아니라 속도도 빠른 것으로 측정됐다”며 “2008년 발견한 정전분무 세포배열 (electrospray cell patterning) 원리의 본격적인 실용화를 테스트한 연구로 의미가 있다”고 말했다.

특히 이 연구는 발효공정 뿐만 아니라 살아있는 세포를 한 개씩 분석(single cell analysis)하는 연구에도 활용될 수 있는 범용적 원리로 평가받고 있다.

이번 연구결과는 네이처사 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 2019년 12월 9일 판에 게재됐다.

이 연구는 네이처닷컴의 홈페이지를 통해 무료(open access)로 확인할 수 있다.