KAIST 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀은 박테리아 공배양 기반의 통합 제조 플랫폼을 구축해 다양한 색상의 박테리아 셀룰로오스를 원스텝으로 생산하는 데 성공했다고 19일 밝혔다. 이 플랫폼은 색소를 생성하는 대장균과 섬유를 제조하는 박테리아를 하나의 공정에서 함께 배양하는 방식이다. 두 미생물의 기능을 분담시키고 성장 과정에서 자연스럽게 결합되도록 해 별도의 염색 과정 없이 색이 입혀진 섬유가 완성된다.
핵심은 대장균 균주의 정밀 설계를 통해 천연 색소를 고농도로 합성하고 세포 외부로 효율적으로 분비하도록 만든 점이다. 이를 통해 화학 처리 없이 적색, 주황, 황색, 녹색, 청색, 남색, 자색 등 무지개색 섬유 생산을 실현했다.
환경 부담 줄인 소재 생산
박테리아 셀룰로오스는 콤마가타이박터 자일리누스(komagataeibacter xylinus) 등이 합성하는 천연 고분자 섬유로, 높은 강도와 보습력, 생분해성 등을 갖춘 친환경 소재로 평가된다. 그러나 기본적으로 색을 띠지 않아 산업적 활용을 위해서는 별도의 염색 공정이 필요했다. 현재 상업적 염색은 석유 유래 염료와 독성 화합물에 의존해 환경 부담이 크고 공정도 복잡하다.
이번 연구는 염색 없는 색 구현을 가능하게 해 공정 간소화와 환경 부하 감소를 동시에 달성할 수 있다는 점에서 의미가 크다. 연구팀은 대량생산 가능성도 제시하며 산업 적용 가능성을 확인했다.
연구팀은 개발된 기술이 지속 가능한 섬유, 웨어러블 바이오소재, 기능성 생체 재료 생산 등으로 확장될 수 있을 것으로 내다본다. 이상엽 교수는 지속 가능한 바이오 소재 수요 증가를 언급하며 단일 단계에서 기능성 소재를 제조할 수 있는 핵심 기술로 자리 잡게 될 것이라고 말했다.
이번 연구는 생명화학공학과 주항서(Zhou Hengrui) 박사과정이 제1저자로 참여했으며, 논문은 12일 Trends in Biotechnology에 게재됐다.
김지윤 기자/ hello@sciencewave.kr
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