3대 실명 질환 황반변성, 주사 대신 점안제 형태의 글로벌 혁신신약 개발 - 점안 투여가 가능한 건성 황반변성 치료제 개발로 환자의 투약 편의성 개선 - 글로벌 임상시험을 목표로 제약사와의 협력 연구를 적극적으로 추진할 계획 65세 이상 노인층에서 가장 흔한 실명의 원인인 황반변성은 황반에 이상이 생겨 시력이 감소하고 사물이 왜곡돼 보이는 질환이다. 전체 황반변성 환자의 90%는 건성으로 시력 손상 정도는 경미하나, 이중 약 30%는 10년 이내에 심각한 시력 손상을 동반하는 습성으로 진행된다. 건성 황반변성 치료제는 2023년 최초로 FDA 승인을 받은 두 종류의 주사제가 전부이며, 안구 주사에 따른 합병증 우려와 함께 시력 회복에 대한 효과가 기대만큼 크지 않다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 천연물신약사업단 서문형 박사팀은 점안 투여가 가능한 새로운 건성 황반변성 치료 물질을 개발했다고 밝혔다. 안구점안제는 안과 의약품 시장에서 가장 선호되는 약물 전달 형태이지만, 안구 후방의 망막에 문제가 발생하는 건성 황반변성 치료를 위한 점안제 개발은 특히 어려운 것으로 알려져 있다. 연구팀은 기존 주사제 중심의 치료 방식을 개선하고자 황반변성의 주요 발병 원인으로 알려진 톨유사수용체(Toll-like receptor, TLR)의 염증 신호에 주목했다. 먼저 자연계에 존재하는 톨유사수용체 신호전달 단백질과 구조가 유사한 수만 개의 단백질로부터 펩타이드 서열을 추출해 19만 개 이상의 방대한 펩타이드 약물 라이브러리를 구축했다. 이후 신호전달 단백질에만 특이적으로 결합할 수 있는 펩타이드를 빠르게 탐색할 수 있는 기술을 활용해 톨유사수용체의 신호전달 단백질 간의 상호작용을 억제하는 후보 펩타이드를 발굴하는 데 성공했다. 연구진은 펩타이드를 건성 황반변성이 유도된 쥐의 눈에 점안 투여하며 치료 효과를 검증했다. 펩타이드가 처리된 그룹은 정상 쥐와 유사한 수준으로 망막 세포를 보호할 뿐만 아니라 망막 변형이 현저히 감소했다. 그 결과, 펩타이드 기반 새로운 점안제가 건성 황반변성 치료에서 기존 주사제를 대체할 수 있음을 보였다. 이번에 개발된 치료제는 점안제 형태이기 때문에 환자들에게 치료의 편의성과 순응도를 높이며 반복적인 침습적 치료로 인한 부작용과 비용 부담을 줄일 수 있다. 또한, 환자들에게 비침습적이고 안전한 치료 옵션을 제공함으로써 치료 효과와 환자 만족도를 동시에 높일 수 있다. 이는 노인성 황반변성뿐만 아니라 관련 안과 질환의 치료 접근성을 획기적으로 개선하는 데 기여할 것으로 기대된다. KIST 서문형 박사는 “임무 중심 연구를 위해 9월에 출범한 KIST 천연물신약사업단은 노인성 질환, 특히 암과 안과 질환 치료를 위한 글로벌 신약 개발을 목표로 한다”라며 "건성 황반변성 혁신신약의 글로벌 임상시험 추진을 위해 국내외 제약사와 협력 연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 우수신진연구사업(2021R1C1C1003843)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Science」 (IF 14.3, JCR 분야 6.5%)에 표지논문(Inside back cover)으로 선정됐다. * 논문명 : Massively Parallel Screening of Toll/Interleukin-1 Receptor (TIR)-Derived Peptides Reveals Multiple Toll-Like Receptors (TLRs)-Targeting Immunomodulatory Peptides [그림 1] 톨유사수용체의 신호전달 단백질을 활용한 대규모 펩타이드 라이브러리 구축과 스크리닝, 세포 및 동물모델에서의 효능 검증 과정 모식도. [그림 2] 황반변성의 진행과 증상. 황반변성이 진행됨에 따라 망막 밑에 드루젠이라는 노폐물이 쌓여 시세포 기능이 서서히 저하된다. 물체 중심이 보이지 않는 중심 암점과 사물이 휘어 보이는 변형시는 황반변성의 대표적인 증상이다. [그림 3] 건성 황반변성마우스 모델에서의 펩타이드 치료 효능. (A) 건성 황반변성이 유도된 마우스에 펩타이드 치료제를 점안 투여하여 치료 효능을 평가하였다. (B) 황반변성이 유도된 마우스(대조군)에서는 검은 색의 드루젠이 쌓이고 망막세포상피의 위축과 변형이 관찰되는 반면, 펩타이드 투여군에서는 정상 마우스 수준으로 망막이 보호되고 있음을 확인할 수 있다. [그림 4] 서문형 박사 연구팀이 개발한 건성 황반변성 치료용 펩타이드 점안제 [그림 5] 저널 속표지(Inisde back cover) 이미지

3대 실명 질환 황반변성, 주사 대신 점안제 형태의 글로벌 혁신신약 개발 - 점안 투여가 가능한 건성 황반변성 치료제 개발로 환자의 투약 편의성 개선 - 글로벌 임상시험을 목표로 제약사와의 협력 연구를 적극적으로 추진할 계획 65세 이상 노인층에서 가장 흔한 실명의 원인인 황반변성은 황반에 이상이 생겨 시력이 감소하고 사물이 왜곡돼 보이는 질환이다. 전체 황반변성 환자의 90%는 건성으로 시력 손상 정도는 경미하나, 이중 약 30%는 10년 이내에 심각한 시력 손상을 동반하는 습성으로 진행된다. 건성 황반변성 치료제는 2023년 최초로 FDA 승인을 받은 두 종류의 주사제가 전부이며, 안구 주사에 따른 합병증 우려와 함께 시력 회복에 대한 효과가 기대만큼 크지 않다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 천연물신약사업단 서문형 박사팀은 점안 투여가 가능한 새로운 건성 황반변성 치료 물질을 개발했다고 밝혔다. 안구점안제는 안과 의약품 시장에서 가장 선호되는 약물 전달 형태이지만, 안구 후방의 망막에 문제가 발생하는 건성 황반변성 치료를 위한 점안제 개발은 특히 어려운 것으로 알려져 있다. 연구팀은 기존 주사제 중심의 치료 방식을 개선하고자 황반변성의 주요 발병 원인으로 알려진 톨유사수용체(Toll-like receptor, TLR)의 염증 신호에 주목했다. 먼저 자연계에 존재하는 톨유사수용체 신호전달 단백질과 구조가 유사한 수만 개의 단백질로부터 펩타이드 서열을 추출해 19만 개 이상의 방대한 펩타이드 약물 라이브러리를 구축했다. 이후 신호전달 단백질에만 특이적으로 결합할 수 있는 펩타이드를 빠르게 탐색할 수 있는 기술을 활용해 톨유사수용체의 신호전달 단백질 간의 상호작용을 억제하는 후보 펩타이드를 발굴하는 데 성공했다. 연구진은 펩타이드를 건성 황반변성이 유도된 쥐의 눈에 점안 투여하며 치료 효과를 검증했다. 펩타이드가 처리된 그룹은 정상 쥐와 유사한 수준으로 망막 세포를 보호할 뿐만 아니라 망막 변형이 현저히 감소했다. 그 결과, 펩타이드 기반 새로운 점안제가 건성 황반변성 치료에서 기존 주사제를 대체할 수 있음을 보였다. 이번에 개발된 치료제는 점안제 형태이기 때문에 환자들에게 치료의 편의성과 순응도를 높이며 반복적인 침습적 치료로 인한 부작용과 비용 부담을 줄일 수 있다. 또한, 환자들에게 비침습적이고 안전한 치료 옵션을 제공함으로써 치료 효과와 환자 만족도를 동시에 높일 수 있다. 이는 노인성 황반변성뿐만 아니라 관련 안과 질환의 치료 접근성을 획기적으로 개선하는 데 기여할 것으로 기대된다. KIST 서문형 박사는 “임무 중심 연구를 위해 9월에 출범한 KIST 천연물신약사업단은 노인성 질환, 특히 암과 안과 질환 치료를 위한 글로벌 신약 개발을 목표로 한다”라며 "건성 황반변성 혁신신약의 글로벌 임상시험 추진을 위해 국내외 제약사와 협력 연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 우수신진연구사업(2021R1C1C1003843)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Science」 (IF 14.3, JCR 분야 6.5%)에 표지논문(Inside back cover)으로 선정됐다. * 논문명 : Massively Parallel Screening of Toll/Interleukin-1 Receptor (TIR)-Derived Peptides Reveals Multiple Toll-Like Receptors (TLRs)-Targeting Immunomodulatory Peptides [그림 1] 톨유사수용체의 신호전달 단백질을 활용한 대규모 펩타이드 라이브러리 구축과 스크리닝, 세포 및 동물모델에서의 효능 검증 과정 모식도. [그림 2] 황반변성의 진행과 증상. 황반변성이 진행됨에 따라 망막 밑에 드루젠이라는 노폐물이 쌓여 시세포 기능이 서서히 저하된다. 물체 중심이 보이지 않는 중심 암점과 사물이 휘어 보이는 변형시는 황반변성의 대표적인 증상이다. [그림 3] 건성 황반변성마우스 모델에서의 펩타이드 치료 효능. (A) 건성 황반변성이 유도된 마우스에 펩타이드 치료제를 점안 투여하여 치료 효능을 평가하였다. (B) 황반변성이 유도된 마우스(대조군)에서는 검은 색의 드루젠이 쌓이고 망막세포상피의 위축과 변형이 관찰되는 반면, 펩타이드 투여군에서는 정상 마우스 수준으로 망막이 보호되고 있음을 확인할 수 있다. [그림 4] 서문형 박사 연구팀이 개발한 건성 황반변성 치료용 펩타이드 점안제 [그림 5] 저널 속표지(Inisde back cover) 이미지

3대 실명 질환 황반변성, 주사 대신 점안제 형태의 글로벌 혁신신약 개발 - 점안 투여가 가능한 건성 황반변성 치료제 개발로 환자의 투약 편의성 개선 - 글로벌 임상시험을 목표로 제약사와의 협력 연구를 적극적으로 추진할 계획 65세 이상 노인층에서 가장 흔한 실명의 원인인 황반변성은 황반에 이상이 생겨 시력이 감소하고 사물이 왜곡돼 보이는 질환이다. 전체 황반변성 환자의 90%는 건성으로 시력 손상 정도는 경미하나, 이중 약 30%는 10년 이내에 심각한 시력 손상을 동반하는 습성으로 진행된다. 건성 황반변성 치료제는 2023년 최초로 FDA 승인을 받은 두 종류의 주사제가 전부이며, 안구 주사에 따른 합병증 우려와 함께 시력 회복에 대한 효과가 기대만큼 크지 않다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 천연물신약사업단 서문형 박사팀은 점안 투여가 가능한 새로운 건성 황반변성 치료 물질을 개발했다고 밝혔다. 안구점안제는 안과 의약품 시장에서 가장 선호되는 약물 전달 형태이지만, 안구 후방의 망막에 문제가 발생하는 건성 황반변성 치료를 위한 점안제 개발은 특히 어려운 것으로 알려져 있다. 연구팀은 기존 주사제 중심의 치료 방식을 개선하고자 황반변성의 주요 발병 원인으로 알려진 톨유사수용체(Toll-like receptor, TLR)의 염증 신호에 주목했다. 먼저 자연계에 존재하는 톨유사수용체 신호전달 단백질과 구조가 유사한 수만 개의 단백질로부터 펩타이드 서열을 추출해 19만 개 이상의 방대한 펩타이드 약물 라이브러리를 구축했다. 이후 신호전달 단백질에만 특이적으로 결합할 수 있는 펩타이드를 빠르게 탐색할 수 있는 기술을 활용해 톨유사수용체의 신호전달 단백질 간의 상호작용을 억제하는 후보 펩타이드를 발굴하는 데 성공했다. 연구진은 펩타이드를 건성 황반변성이 유도된 쥐의 눈에 점안 투여하며 치료 효과를 검증했다. 펩타이드가 처리된 그룹은 정상 쥐와 유사한 수준으로 망막 세포를 보호할 뿐만 아니라 망막 변형이 현저히 감소했다. 그 결과, 펩타이드 기반 새로운 점안제가 건성 황반변성 치료에서 기존 주사제를 대체할 수 있음을 보였다. 이번에 개발된 치료제는 점안제 형태이기 때문에 환자들에게 치료의 편의성과 순응도를 높이며 반복적인 침습적 치료로 인한 부작용과 비용 부담을 줄일 수 있다. 또한, 환자들에게 비침습적이고 안전한 치료 옵션을 제공함으로써 치료 효과와 환자 만족도를 동시에 높일 수 있다. 이는 노인성 황반변성뿐만 아니라 관련 안과 질환의 치료 접근성을 획기적으로 개선하는 데 기여할 것으로 기대된다. KIST 서문형 박사는 “임무 중심 연구를 위해 9월에 출범한 KIST 천연물신약사업단은 노인성 질환, 특히 암과 안과 질환 치료를 위한 글로벌 신약 개발을 목표로 한다”라며 "건성 황반변성 혁신신약의 글로벌 임상시험 추진을 위해 국내외 제약사와 협력 연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 우수신진연구사업(2021R1C1C1003843)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Science」 (IF 14.3, JCR 분야 6.5%)에 표지논문(Inside back cover)으로 선정됐다. * 논문명 : Massively Parallel Screening of Toll/Interleukin-1 Receptor (TIR)-Derived Peptides Reveals Multiple Toll-Like Receptors (TLRs)-Targeting Immunomodulatory Peptides [그림 1] 톨유사수용체의 신호전달 단백질을 활용한 대규모 펩타이드 라이브러리 구축과 스크리닝, 세포 및 동물모델에서의 효능 검증 과정 모식도. [그림 2] 황반변성의 진행과 증상. 황반변성이 진행됨에 따라 망막 밑에 드루젠이라는 노폐물이 쌓여 시세포 기능이 서서히 저하된다. 물체 중심이 보이지 않는 중심 암점과 사물이 휘어 보이는 변형시는 황반변성의 대표적인 증상이다. [그림 3] 건성 황반변성마우스 모델에서의 펩타이드 치료 효능. (A) 건성 황반변성이 유도된 마우스에 펩타이드 치료제를 점안 투여하여 치료 효능을 평가하였다. (B) 황반변성이 유도된 마우스(대조군)에서는 검은 색의 드루젠이 쌓이고 망막세포상피의 위축과 변형이 관찰되는 반면, 펩타이드 투여군에서는 정상 마우스 수준으로 망막이 보호되고 있음을 확인할 수 있다. [그림 4] 서문형 박사 연구팀이 개발한 건성 황반변성 치료용 펩타이드 점안제 [그림 5] 저널 속표지(Inisde back cover) 이미지

3대 실명 질환 황반변성, 주사 대신 점안제 형태의 글로벌 혁신신약 개발 - 점안 투여가 가능한 건성 황반변성 치료제 개발로 환자의 투약 편의성 개선 - 글로벌 임상시험을 목표로 제약사와의 협력 연구를 적극적으로 추진할 계획 65세 이상 노인층에서 가장 흔한 실명의 원인인 황반변성은 황반에 이상이 생겨 시력이 감소하고 사물이 왜곡돼 보이는 질환이다. 전체 황반변성 환자의 90%는 건성으로 시력 손상 정도는 경미하나, 이중 약 30%는 10년 이내에 심각한 시력 손상을 동반하는 습성으로 진행된다. 건성 황반변성 치료제는 2023년 최초로 FDA 승인을 받은 두 종류의 주사제가 전부이며, 안구 주사에 따른 합병증 우려와 함께 시력 회복에 대한 효과가 기대만큼 크지 않다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 천연물신약사업단 서문형 박사팀은 점안 투여가 가능한 새로운 건성 황반변성 치료 물질을 개발했다고 밝혔다. 안구점안제는 안과 의약품 시장에서 가장 선호되는 약물 전달 형태이지만, 안구 후방의 망막에 문제가 발생하는 건성 황반변성 치료를 위한 점안제 개발은 특히 어려운 것으로 알려져 있다. 연구팀은 기존 주사제 중심의 치료 방식을 개선하고자 황반변성의 주요 발병 원인으로 알려진 톨유사수용체(Toll-like receptor, TLR)의 염증 신호에 주목했다. 먼저 자연계에 존재하는 톨유사수용체 신호전달 단백질과 구조가 유사한 수만 개의 단백질로부터 펩타이드 서열을 추출해 19만 개 이상의 방대한 펩타이드 약물 라이브러리를 구축했다. 이후 신호전달 단백질에만 특이적으로 결합할 수 있는 펩타이드를 빠르게 탐색할 수 있는 기술을 활용해 톨유사수용체의 신호전달 단백질 간의 상호작용을 억제하는 후보 펩타이드를 발굴하는 데 성공했다. 연구진은 펩타이드를 건성 황반변성이 유도된 쥐의 눈에 점안 투여하며 치료 효과를 검증했다. 펩타이드가 처리된 그룹은 정상 쥐와 유사한 수준으로 망막 세포를 보호할 뿐만 아니라 망막 변형이 현저히 감소했다. 그 결과, 펩타이드 기반 새로운 점안제가 건성 황반변성 치료에서 기존 주사제를 대체할 수 있음을 보였다. 이번에 개발된 치료제는 점안제 형태이기 때문에 환자들에게 치료의 편의성과 순응도를 높이며 반복적인 침습적 치료로 인한 부작용과 비용 부담을 줄일 수 있다. 또한, 환자들에게 비침습적이고 안전한 치료 옵션을 제공함으로써 치료 효과와 환자 만족도를 동시에 높일 수 있다. 이는 노인성 황반변성뿐만 아니라 관련 안과 질환의 치료 접근성을 획기적으로 개선하는 데 기여할 것으로 기대된다. KIST 서문형 박사는 “임무 중심 연구를 위해 9월에 출범한 KIST 천연물신약사업단은 노인성 질환, 특히 암과 안과 질환 치료를 위한 글로벌 신약 개발을 목표로 한다”라며 "건성 황반변성 혁신신약의 글로벌 임상시험 추진을 위해 국내외 제약사와 협력 연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 우수신진연구사업(2021R1C1C1003843)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Science」 (IF 14.3, JCR 분야 6.5%)에 표지논문(Inside back cover)으로 선정됐다. * 논문명 : Massively Parallel Screening of Toll/Interleukin-1 Receptor (TIR)-Derived Peptides Reveals Multiple Toll-Like Receptors (TLRs)-Targeting Immunomodulatory Peptides [그림 1] 톨유사수용체의 신호전달 단백질을 활용한 대규모 펩타이드 라이브러리 구축과 스크리닝, 세포 및 동물모델에서의 효능 검증 과정 모식도. [그림 2] 황반변성의 진행과 증상. 황반변성이 진행됨에 따라 망막 밑에 드루젠이라는 노폐물이 쌓여 시세포 기능이 서서히 저하된다. 물체 중심이 보이지 않는 중심 암점과 사물이 휘어 보이는 변형시는 황반변성의 대표적인 증상이다. [그림 3] 건성 황반변성마우스 모델에서의 펩타이드 치료 효능. (A) 건성 황반변성이 유도된 마우스에 펩타이드 치료제를 점안 투여하여 치료 효능을 평가하였다. (B) 황반변성이 유도된 마우스(대조군)에서는 검은 색의 드루젠이 쌓이고 망막세포상피의 위축과 변형이 관찰되는 반면, 펩타이드 투여군에서는 정상 마우스 수준으로 망막이 보호되고 있음을 확인할 수 있다. [그림 4] 서문형 박사 연구팀이 개발한 건성 황반변성 치료용 펩타이드 점안제 [그림 5] 저널 속표지(Inisde back cover) 이미지

3대 실명 질환 황반변성, 주사 대신 점안제 형태의 글로벌 혁신신약 개발 - 점안 투여가 가능한 건성 황반변성 치료제 개발로 환자의 투약 편의성 개선 - 글로벌 임상시험을 목표로 제약사와의 협력 연구를 적극적으로 추진할 계획 65세 이상 노인층에서 가장 흔한 실명의 원인인 황반변성은 황반에 이상이 생겨 시력이 감소하고 사물이 왜곡돼 보이는 질환이다. 전체 황반변성 환자의 90%는 건성으로 시력 손상 정도는 경미하나, 이중 약 30%는 10년 이내에 심각한 시력 손상을 동반하는 습성으로 진행된다. 건성 황반변성 치료제는 2023년 최초로 FDA 승인을 받은 두 종류의 주사제가 전부이며, 안구 주사에 따른 합병증 우려와 함께 시력 회복에 대한 효과가 기대만큼 크지 않다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 천연물신약사업단 서문형 박사팀은 점안 투여가 가능한 새로운 건성 황반변성 치료 물질을 개발했다고 밝혔다. 안구점안제는 안과 의약품 시장에서 가장 선호되는 약물 전달 형태이지만, 안구 후방의 망막에 문제가 발생하는 건성 황반변성 치료를 위한 점안제 개발은 특히 어려운 것으로 알려져 있다. 연구팀은 기존 주사제 중심의 치료 방식을 개선하고자 황반변성의 주요 발병 원인으로 알려진 톨유사수용체(Toll-like receptor, TLR)의 염증 신호에 주목했다. 먼저 자연계에 존재하는 톨유사수용체 신호전달 단백질과 구조가 유사한 수만 개의 단백질로부터 펩타이드 서열을 추출해 19만 개 이상의 방대한 펩타이드 약물 라이브러리를 구축했다. 이후 신호전달 단백질에만 특이적으로 결합할 수 있는 펩타이드를 빠르게 탐색할 수 있는 기술을 활용해 톨유사수용체의 신호전달 단백질 간의 상호작용을 억제하는 후보 펩타이드를 발굴하는 데 성공했다. 연구진은 펩타이드를 건성 황반변성이 유도된 쥐의 눈에 점안 투여하며 치료 효과를 검증했다. 펩타이드가 처리된 그룹은 정상 쥐와 유사한 수준으로 망막 세포를 보호할 뿐만 아니라 망막 변형이 현저히 감소했다. 그 결과, 펩타이드 기반 새로운 점안제가 건성 황반변성 치료에서 기존 주사제를 대체할 수 있음을 보였다. 이번에 개발된 치료제는 점안제 형태이기 때문에 환자들에게 치료의 편의성과 순응도를 높이며 반복적인 침습적 치료로 인한 부작용과 비용 부담을 줄일 수 있다. 또한, 환자들에게 비침습적이고 안전한 치료 옵션을 제공함으로써 치료 효과와 환자 만족도를 동시에 높일 수 있다. 이는 노인성 황반변성뿐만 아니라 관련 안과 질환의 치료 접근성을 획기적으로 개선하는 데 기여할 것으로 기대된다. KIST 서문형 박사는 “임무 중심 연구를 위해 9월에 출범한 KIST 천연물신약사업단은 노인성 질환, 특히 암과 안과 질환 치료를 위한 글로벌 신약 개발을 목표로 한다”라며 "건성 황반변성 혁신신약의 글로벌 임상시험 추진을 위해 국내외 제약사와 협력 연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 우수신진연구사업(2021R1C1C1003843)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Science」 (IF 14.3, JCR 분야 6.5%)에 표지논문(Inside back cover)으로 선정됐다. * 논문명 : Massively Parallel Screening of Toll/Interleukin-1 Receptor (TIR)-Derived Peptides Reveals Multiple Toll-Like Receptors (TLRs)-Targeting Immunomodulatory Peptides [그림 1] 톨유사수용체의 신호전달 단백질을 활용한 대규모 펩타이드 라이브러리 구축과 스크리닝, 세포 및 동물모델에서의 효능 검증 과정 모식도. [그림 2] 황반변성의 진행과 증상. 황반변성이 진행됨에 따라 망막 밑에 드루젠이라는 노폐물이 쌓여 시세포 기능이 서서히 저하된다. 물체 중심이 보이지 않는 중심 암점과 사물이 휘어 보이는 변형시는 황반변성의 대표적인 증상이다. [그림 3] 건성 황반변성마우스 모델에서의 펩타이드 치료 효능. (A) 건성 황반변성이 유도된 마우스에 펩타이드 치료제를 점안 투여하여 치료 효능을 평가하였다. (B) 황반변성이 유도된 마우스(대조군)에서는 검은 색의 드루젠이 쌓이고 망막세포상피의 위축과 변형이 관찰되는 반면, 펩타이드 투여군에서는 정상 마우스 수준으로 망막이 보호되고 있음을 확인할 수 있다. [그림 4] 서문형 박사 연구팀이 개발한 건성 황반변성 치료용 펩타이드 점안제 [그림 5] 저널 속표지(Inisde back cover) 이미지

3대 실명 질환 황반변성, 주사 대신 점안제 형태의 글로벌 혁신신약 개발 - 점안 투여가 가능한 건성 황반변성 치료제 개발로 환자의 투약 편의성 개선 - 글로벌 임상시험을 목표로 제약사와의 협력 연구를 적극적으로 추진할 계획 65세 이상 노인층에서 가장 흔한 실명의 원인인 황반변성은 황반에 이상이 생겨 시력이 감소하고 사물이 왜곡돼 보이는 질환이다. 전체 황반변성 환자의 90%는 건성으로 시력 손상 정도는 경미하나, 이중 약 30%는 10년 이내에 심각한 시력 손상을 동반하는 습성으로 진행된다. 건성 황반변성 치료제는 2023년 최초로 FDA 승인을 받은 두 종류의 주사제가 전부이며, 안구 주사에 따른 합병증 우려와 함께 시력 회복에 대한 효과가 기대만큼 크지 않다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 천연물신약사업단 서문형 박사팀은 점안 투여가 가능한 새로운 건성 황반변성 치료 물질을 개발했다고 밝혔다. 안구점안제는 안과 의약품 시장에서 가장 선호되는 약물 전달 형태이지만, 안구 후방의 망막에 문제가 발생하는 건성 황반변성 치료를 위한 점안제 개발은 특히 어려운 것으로 알려져 있다. 연구팀은 기존 주사제 중심의 치료 방식을 개선하고자 황반변성의 주요 발병 원인으로 알려진 톨유사수용체(Toll-like receptor, TLR)의 염증 신호에 주목했다. 먼저 자연계에 존재하는 톨유사수용체 신호전달 단백질과 구조가 유사한 수만 개의 단백질로부터 펩타이드 서열을 추출해 19만 개 이상의 방대한 펩타이드 약물 라이브러리를 구축했다. 이후 신호전달 단백질에만 특이적으로 결합할 수 있는 펩타이드를 빠르게 탐색할 수 있는 기술을 활용해 톨유사수용체의 신호전달 단백질 간의 상호작용을 억제하는 후보 펩타이드를 발굴하는 데 성공했다. 연구진은 펩타이드를 건성 황반변성이 유도된 쥐의 눈에 점안 투여하며 치료 효과를 검증했다. 펩타이드가 처리된 그룹은 정상 쥐와 유사한 수준으로 망막 세포를 보호할 뿐만 아니라 망막 변형이 현저히 감소했다. 그 결과, 펩타이드 기반 새로운 점안제가 건성 황반변성 치료에서 기존 주사제를 대체할 수 있음을 보였다. 이번에 개발된 치료제는 점안제 형태이기 때문에 환자들에게 치료의 편의성과 순응도를 높이며 반복적인 침습적 치료로 인한 부작용과 비용 부담을 줄일 수 있다. 또한, 환자들에게 비침습적이고 안전한 치료 옵션을 제공함으로써 치료 효과와 환자 만족도를 동시에 높일 수 있다. 이는 노인성 황반변성뿐만 아니라 관련 안과 질환의 치료 접근성을 획기적으로 개선하는 데 기여할 것으로 기대된다. KIST 서문형 박사는 “임무 중심 연구를 위해 9월에 출범한 KIST 천연물신약사업단은 노인성 질환, 특히 암과 안과 질환 치료를 위한 글로벌 신약 개발을 목표로 한다”라며 "건성 황반변성 혁신신약의 글로벌 임상시험 추진을 위해 국내외 제약사와 협력 연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 우수신진연구사업(2021R1C1C1003843)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Science」 (IF 14.3, JCR 분야 6.5%)에 표지논문(Inside back cover)으로 선정됐다. * 논문명 : Massively Parallel Screening of Toll/Interleukin-1 Receptor (TIR)-Derived Peptides Reveals Multiple Toll-Like Receptors (TLRs)-Targeting Immunomodulatory Peptides [그림 1] 톨유사수용체의 신호전달 단백질을 활용한 대규모 펩타이드 라이브러리 구축과 스크리닝, 세포 및 동물모델에서의 효능 검증 과정 모식도. [그림 2] 황반변성의 진행과 증상. 황반변성이 진행됨에 따라 망막 밑에 드루젠이라는 노폐물이 쌓여 시세포 기능이 서서히 저하된다. 물체 중심이 보이지 않는 중심 암점과 사물이 휘어 보이는 변형시는 황반변성의 대표적인 증상이다. [그림 3] 건성 황반변성마우스 모델에서의 펩타이드 치료 효능. (A) 건성 황반변성이 유도된 마우스에 펩타이드 치료제를 점안 투여하여 치료 효능을 평가하였다. (B) 황반변성이 유도된 마우스(대조군)에서는 검은 색의 드루젠이 쌓이고 망막세포상피의 위축과 변형이 관찰되는 반면, 펩타이드 투여군에서는 정상 마우스 수준으로 망막이 보호되고 있음을 확인할 수 있다. [그림 4] 서문형 박사 연구팀이 개발한 건성 황반변성 치료용 펩타이드 점안제 [그림 5] 저널 속표지(Inisde back cover) 이미지

3대 실명 질환 황반변성, 주사 대신 점안제 형태의 글로벌 혁신신약 개발 - 점안 투여가 가능한 건성 황반변성 치료제 개발로 환자의 투약 편의성 개선 - 글로벌 임상시험을 목표로 제약사와의 협력 연구를 적극적으로 추진할 계획 65세 이상 노인층에서 가장 흔한 실명의 원인인 황반변성은 황반에 이상이 생겨 시력이 감소하고 사물이 왜곡돼 보이는 질환이다. 전체 황반변성 환자의 90%는 건성으로 시력 손상 정도는 경미하나, 이중 약 30%는 10년 이내에 심각한 시력 손상을 동반하는 습성으로 진행된다. 건성 황반변성 치료제는 2023년 최초로 FDA 승인을 받은 두 종류의 주사제가 전부이며, 안구 주사에 따른 합병증 우려와 함께 시력 회복에 대한 효과가 기대만큼 크지 않다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 천연물신약사업단 서문형 박사팀은 점안 투여가 가능한 새로운 건성 황반변성 치료 물질을 개발했다고 밝혔다. 안구점안제는 안과 의약품 시장에서 가장 선호되는 약물 전달 형태이지만, 안구 후방의 망막에 문제가 발생하는 건성 황반변성 치료를 위한 점안제 개발은 특히 어려운 것으로 알려져 있다. 연구팀은 기존 주사제 중심의 치료 방식을 개선하고자 황반변성의 주요 발병 원인으로 알려진 톨유사수용체(Toll-like receptor, TLR)의 염증 신호에 주목했다. 먼저 자연계에 존재하는 톨유사수용체 신호전달 단백질과 구조가 유사한 수만 개의 단백질로부터 펩타이드 서열을 추출해 19만 개 이상의 방대한 펩타이드 약물 라이브러리를 구축했다. 이후 신호전달 단백질에만 특이적으로 결합할 수 있는 펩타이드를 빠르게 탐색할 수 있는 기술을 활용해 톨유사수용체의 신호전달 단백질 간의 상호작용을 억제하는 후보 펩타이드를 발굴하는 데 성공했다. 연구진은 펩타이드를 건성 황반변성이 유도된 쥐의 눈에 점안 투여하며 치료 효과를 검증했다. 펩타이드가 처리된 그룹은 정상 쥐와 유사한 수준으로 망막 세포를 보호할 뿐만 아니라 망막 변형이 현저히 감소했다. 그 결과, 펩타이드 기반 새로운 점안제가 건성 황반변성 치료에서 기존 주사제를 대체할 수 있음을 보였다. 이번에 개발된 치료제는 점안제 형태이기 때문에 환자들에게 치료의 편의성과 순응도를 높이며 반복적인 침습적 치료로 인한 부작용과 비용 부담을 줄일 수 있다. 또한, 환자들에게 비침습적이고 안전한 치료 옵션을 제공함으로써 치료 효과와 환자 만족도를 동시에 높일 수 있다. 이는 노인성 황반변성뿐만 아니라 관련 안과 질환의 치료 접근성을 획기적으로 개선하는 데 기여할 것으로 기대된다. KIST 서문형 박사는 “임무 중심 연구를 위해 9월에 출범한 KIST 천연물신약사업단은 노인성 질환, 특히 암과 안과 질환 치료를 위한 글로벌 신약 개발을 목표로 한다”라며 "건성 황반변성 혁신신약의 글로벌 임상시험 추진을 위해 국내외 제약사와 협력 연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 우수신진연구사업(2021R1C1C1003843)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Science」 (IF 14.3, JCR 분야 6.5%)에 표지논문(Inside back cover)으로 선정됐다. * 논문명 : Massively Parallel Screening of Toll/Interleukin-1 Receptor (TIR)-Derived Peptides Reveals Multiple Toll-Like Receptors (TLRs)-Targeting Immunomodulatory Peptides [그림 1] 톨유사수용체의 신호전달 단백질을 활용한 대규모 펩타이드 라이브러리 구축과 스크리닝, 세포 및 동물모델에서의 효능 검증 과정 모식도. [그림 2] 황반변성의 진행과 증상. 황반변성이 진행됨에 따라 망막 밑에 드루젠이라는 노폐물이 쌓여 시세포 기능이 서서히 저하된다. 물체 중심이 보이지 않는 중심 암점과 사물이 휘어 보이는 변형시는 황반변성의 대표적인 증상이다. [그림 3] 건성 황반변성마우스 모델에서의 펩타이드 치료 효능. (A) 건성 황반변성이 유도된 마우스에 펩타이드 치료제를 점안 투여하여 치료 효능을 평가하였다. (B) 황반변성이 유도된 마우스(대조군)에서는 검은 색의 드루젠이 쌓이고 망막세포상피의 위축과 변형이 관찰되는 반면, 펩타이드 투여군에서는 정상 마우스 수준으로 망막이 보호되고 있음을 확인할 수 있다. [그림 4] 서문형 박사 연구팀이 개발한 건성 황반변성 치료용 펩타이드 점안제 [그림 5] 저널 속표지(Inisde back cover) 이미지

3대 실명 질환 황반변성, 주사 대신 점안제 형태의 글로벌 혁신신약 개발 - 점안 투여가 가능한 건성 황반변성 치료제 개발로 환자의 투약 편의성 개선 - 글로벌 임상시험을 목표로 제약사와의 협력 연구를 적극적으로 추진할 계획 65세 이상 노인층에서 가장 흔한 실명의 원인인 황반변성은 황반에 이상이 생겨 시력이 감소하고 사물이 왜곡돼 보이는 질환이다. 전체 황반변성 환자의 90%는 건성으로 시력 손상 정도는 경미하나, 이중 약 30%는 10년 이내에 심각한 시력 손상을 동반하는 습성으로 진행된다. 건성 황반변성 치료제는 2023년 최초로 FDA 승인을 받은 두 종류의 주사제가 전부이며, 안구 주사에 따른 합병증 우려와 함께 시력 회복에 대한 효과가 기대만큼 크지 않다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 천연물신약사업단 서문형 박사팀은 점안 투여가 가능한 새로운 건성 황반변성 치료 물질을 개발했다고 밝혔다. 안구점안제는 안과 의약품 시장에서 가장 선호되는 약물 전달 형태이지만, 안구 후방의 망막에 문제가 발생하는 건성 황반변성 치료를 위한 점안제 개발은 특히 어려운 것으로 알려져 있다. 연구팀은 기존 주사제 중심의 치료 방식을 개선하고자 황반변성의 주요 발병 원인으로 알려진 톨유사수용체(Toll-like receptor, TLR)의 염증 신호에 주목했다. 먼저 자연계에 존재하는 톨유사수용체 신호전달 단백질과 구조가 유사한 수만 개의 단백질로부터 펩타이드 서열을 추출해 19만 개 이상의 방대한 펩타이드 약물 라이브러리를 구축했다. 이후 신호전달 단백질에만 특이적으로 결합할 수 있는 펩타이드를 빠르게 탐색할 수 있는 기술을 활용해 톨유사수용체의 신호전달 단백질 간의 상호작용을 억제하는 후보 펩타이드를 발굴하는 데 성공했다. 연구진은 펩타이드를 건성 황반변성이 유도된 쥐의 눈에 점안 투여하며 치료 효과를 검증했다. 펩타이드가 처리된 그룹은 정상 쥐와 유사한 수준으로 망막 세포를 보호할 뿐만 아니라 망막 변형이 현저히 감소했다. 그 결과, 펩타이드 기반 새로운 점안제가 건성 황반변성 치료에서 기존 주사제를 대체할 수 있음을 보였다. 이번에 개발된 치료제는 점안제 형태이기 때문에 환자들에게 치료의 편의성과 순응도를 높이며 반복적인 침습적 치료로 인한 부작용과 비용 부담을 줄일 수 있다. 또한, 환자들에게 비침습적이고 안전한 치료 옵션을 제공함으로써 치료 효과와 환자 만족도를 동시에 높일 수 있다. 이는 노인성 황반변성뿐만 아니라 관련 안과 질환의 치료 접근성을 획기적으로 개선하는 데 기여할 것으로 기대된다. KIST 서문형 박사는 “임무 중심 연구를 위해 9월에 출범한 KIST 천연물신약사업단은 노인성 질환, 특히 암과 안과 질환 치료를 위한 글로벌 신약 개발을 목표로 한다”라며 "건성 황반변성 혁신신약의 글로벌 임상시험 추진을 위해 국내외 제약사와 협력 연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 우수신진연구사업(2021R1C1C1003843)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Science」 (IF 14.3, JCR 분야 6.5%)에 표지논문(Inside back cover)으로 선정됐다. * 논문명 : Massively Parallel Screening of Toll/Interleukin-1 Receptor (TIR)-Derived Peptides Reveals Multiple Toll-Like Receptors (TLRs)-Targeting Immunomodulatory Peptides [그림 1] 톨유사수용체의 신호전달 단백질을 활용한 대규모 펩타이드 라이브러리 구축과 스크리닝, 세포 및 동물모델에서의 효능 검증 과정 모식도. [그림 2] 황반변성의 진행과 증상. 황반변성이 진행됨에 따라 망막 밑에 드루젠이라는 노폐물이 쌓여 시세포 기능이 서서히 저하된다. 물체 중심이 보이지 않는 중심 암점과 사물이 휘어 보이는 변형시는 황반변성의 대표적인 증상이다. [그림 3] 건성 황반변성마우스 모델에서의 펩타이드 치료 효능. (A) 건성 황반변성이 유도된 마우스에 펩타이드 치료제를 점안 투여하여 치료 효능을 평가하였다. (B) 황반변성이 유도된 마우스(대조군)에서는 검은 색의 드루젠이 쌓이고 망막세포상피의 위축과 변형이 관찰되는 반면, 펩타이드 투여군에서는 정상 마우스 수준으로 망막이 보호되고 있음을 확인할 수 있다. [그림 4] 서문형 박사 연구팀이 개발한 건성 황반변성 치료용 펩타이드 점안제 [그림 5] 저널 속표지(Inisde back cover) 이미지

발생 현장에서 바로 처리하는 하폐수 처리 장치 개발 - 연속흐름식으로 수중 유기물을 빠르게 분해하여 무기물화, 바로 방류 가능 장치에서 과산화수소를 자체 대량 생산, 현장에서 바로 산화제로 이용 기존의 하·폐수 처리 방식은 발생지에서 관로를 통해 대규모 처리장으로 중앙집중적으로 모은 후 대량으로 처리하는 구조다. 그러나 농어촌과 같은 소규모 분산 지역에서는 이러한 방식으로 하·폐수를 처리하기에는 어려움이 있다. 소규모 비점 오염원에 설치되는 간이 처리 장치들은 주로 소독이나 탁도 개선에 그쳐, 하·폐수 속 난분해성 유기물의 분해는 제대로 이루어지지 않는다. 또한 산업 폐수를 자체 처리하는 사업장에서도 처리 효율이 낮아 독성이 높은 폐수는 종말처리장으로 재이송해야 하는 경우가 많다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 극한소재연구센터 김상훈 박사, 물질구조제어연구센터 김종민 박사, 계산과학연구센터 한상수 박사 공동 연구팀은 하·폐수를 오염현장에서 방류 수준까지 처리할 수 있는 전기화학적 장치를 개발했다. 특히, 난분해성 물질을 빠르게 무기물로 완전 분해해 자체 방류가 가능하도록 했다. 기존 연구 방법은 주로 전기화학적으로 강력한 산화제인 과산화수소 발생을 위한 전극 소재 개발에 초점을 맞췄던 반면, 이번 연구에선 고효율적인 전극 소재 개발과 더불어 폐수를 장치 내에서 순환시키면서 다량의 과산화수소를 발생시키고, 잘 섞이게 하는 유동식 반응기(flow cell) 방식을 도입해, 현장에서 난분해성 유기물을 산화·분해하는 방식을 통해 빠르게 무기물화했다. 이는 기존의 처리조 방식보다 훨씬 효율적으로 유기물을 완전 분해할 수 있는 구조다. 기존 수중의 유해한 유기물을 산화 처리하는 방식에서는 유기물들이 완전 분해되기까지 여러 단계를 거쳐야 하고, 그 중간 생성물들의 독성이 여전히 남아있는 경우가 많았다. 수중 유기물을 완전 분해해서 무기물화가 되어야 독성이 없어지고 방류가 가능한 수준이 되는데, 이를 나타내는 지표를 총유기탄소(TOC, Total Organic Carbon)라 한다. 환경부에서도 48년 만인 작년부터 하폐수 방류기준에 총유기탄소량을 추가하여 좀 더 엄격한 하폐수 처리 기준을 내세우고 있다. KIST 연구팀이 개발한 소규모 전기화학적 장치는 중앙집중식 처리가 어려운 하·폐수를 현장에서 직접 효과적으로 처리할 수 있는 기술이며, 총유기탄소량을 짧은 시간 안에 효과적으로 낮출 수 있다. 연구진은 실제로 50pm의 비스페놀A의 총 유기탄소량을 2시간 만에 93% 낮추는 우수한 완전분해 성능을 입증했다. KIST 김상훈 박사는 “개발한 장치는 연속적이고 반복적인 흐름 방식으로 구성되어 기존 방식보다 높은 완전 분해 효율을 보이며, 이 장치와 처리 방식에 대한 특허가 출원 중이다. 이 기술의 상용화를 위해 기술 이전도 추진할 계획이다.”라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업, 우수신진 (RS‐2023‐00209940), 나노소재기술개발사업 (NRF-2022M3H4A7046278) 및 환경부(장관 한화진) 환경기술개발사업(2021002800005)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Applied Catalysis B:Environment and Energy (IF: 20.2 JCR 분야 상위 0.6%)」최신 호에 게재됐다. * 논문명 : Higher-valent nickel oxides with enhanced two-electron oxygen reduction in advanced electro-Fenton system for organic pollutants degradation [그림 1] 기존 전기-펜톤 방식과 유동식 반응기 기반의 전기-펜톤 방식 비교 모식도 기존 저류조 형태 수처리 방식(왼쪽)의 경우 과산화수소 생성을 위한 산소(반응물)가 저농도의 용존 산소인 반면, 유동식 반응기 기반 방식의 경우(오른쪽) 고농도의 산소 가스가 직접적으로 주입되는 방식이기에 높은 과산화수소 생성 특성을 보임. 또한 전해질이 순환하는 방식이기 때문에 전극에서 생성된 과량의 과산화수소의 분산을 유도하여 효율적으로 유기물 제거가 가능함. [그림 2] 유동식 반응기를 이용한 고효율 및 안정적인 실시간 전기화학적 과산화수소 생산 특성 환원전극에서 촉매 1 kg, 시간당 약 219 Kg에 이르는 과산화수소 (pH=14 & 100 mA/cm2 기준) 생산되는 특성 결과. 내구성 평가에서도 과산화수소 특성이 유지되고 있음을 보여줌. [그림 3] 전기-펜톤 공정을 통한 총유기탄소량 저감량 비교 본 연구(맨 오른쪽)에서 제시한 유동식 반응기 장치의 총유기탄소저감량이 타 문헌에서 보고된 접근법보다 월등히 높음을 알 수 있음.

발생 현장에서 바로 처리하는 하폐수 처리 장치 개발 - 연속흐름식으로 수중 유기물을 빠르게 분해하여 무기물화, 바로 방류 가능 장치에서 과산화수소를 자체 대량 생산, 현장에서 바로 산화제로 이용 기존의 하·폐수 처리 방식은 발생지에서 관로를 통해 대규모 처리장으로 중앙집중적으로 모은 후 대량으로 처리하는 구조다. 그러나 농어촌과 같은 소규모 분산 지역에서는 이러한 방식으로 하·폐수를 처리하기에는 어려움이 있다. 소규모 비점 오염원에 설치되는 간이 처리 장치들은 주로 소독이나 탁도 개선에 그쳐, 하·폐수 속 난분해성 유기물의 분해는 제대로 이루어지지 않는다. 또한 산업 폐수를 자체 처리하는 사업장에서도 처리 효율이 낮아 독성이 높은 폐수는 종말처리장으로 재이송해야 하는 경우가 많다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 극한소재연구센터 김상훈 박사, 물질구조제어연구센터 김종민 박사, 계산과학연구센터 한상수 박사 공동 연구팀은 하·폐수를 오염현장에서 방류 수준까지 처리할 수 있는 전기화학적 장치를 개발했다. 특히, 난분해성 물질을 빠르게 무기물로 완전 분해해 자체 방류가 가능하도록 했다. 기존 연구 방법은 주로 전기화학적으로 강력한 산화제인 과산화수소 발생을 위한 전극 소재 개발에 초점을 맞췄던 반면, 이번 연구에선 고효율적인 전극 소재 개발과 더불어 폐수를 장치 내에서 순환시키면서 다량의 과산화수소를 발생시키고, 잘 섞이게 하는 유동식 반응기(flow cell) 방식을 도입해, 현장에서 난분해성 유기물을 산화·분해하는 방식을 통해 빠르게 무기물화했다. 이는 기존의 처리조 방식보다 훨씬 효율적으로 유기물을 완전 분해할 수 있는 구조다. 기존 수중의 유해한 유기물을 산화 처리하는 방식에서는 유기물들이 완전 분해되기까지 여러 단계를 거쳐야 하고, 그 중간 생성물들의 독성이 여전히 남아있는 경우가 많았다. 수중 유기물을 완전 분해해서 무기물화가 되어야 독성이 없어지고 방류가 가능한 수준이 되는데, 이를 나타내는 지표를 총유기탄소(TOC, Total Organic Carbon)라 한다. 환경부에서도 48년 만인 작년부터 하폐수 방류기준에 총유기탄소량을 추가하여 좀 더 엄격한 하폐수 처리 기준을 내세우고 있다. KIST 연구팀이 개발한 소규모 전기화학적 장치는 중앙집중식 처리가 어려운 하·폐수를 현장에서 직접 효과적으로 처리할 수 있는 기술이며, 총유기탄소량을 짧은 시간 안에 효과적으로 낮출 수 있다. 연구진은 실제로 50pm의 비스페놀A의 총 유기탄소량을 2시간 만에 93% 낮추는 우수한 완전분해 성능을 입증했다. KIST 김상훈 박사는 “개발한 장치는 연속적이고 반복적인 흐름 방식으로 구성되어 기존 방식보다 높은 완전 분해 효율을 보이며, 이 장치와 처리 방식에 대한 특허가 출원 중이다. 이 기술의 상용화를 위해 기술 이전도 추진할 계획이다.”라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업, 우수신진 (RS‐2023‐00209940), 나노소재기술개발사업 (NRF-2022M3H4A7046278) 및 환경부(장관 한화진) 환경기술개발사업(2021002800005)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Applied Catalysis B:Environment and Energy (IF: 20.2 JCR 분야 상위 0.6%)」최신 호에 게재됐다. * 논문명 : Higher-valent nickel oxides with enhanced two-electron oxygen reduction in advanced electro-Fenton system for organic pollutants degradation [그림 1] 기존 전기-펜톤 방식과 유동식 반응기 기반의 전기-펜톤 방식 비교 모식도 기존 저류조 형태 수처리 방식(왼쪽)의 경우 과산화수소 생성을 위한 산소(반응물)가 저농도의 용존 산소인 반면, 유동식 반응기 기반 방식의 경우(오른쪽) 고농도의 산소 가스가 직접적으로 주입되는 방식이기에 높은 과산화수소 생성 특성을 보임. 또한 전해질이 순환하는 방식이기 때문에 전극에서 생성된 과량의 과산화수소의 분산을 유도하여 효율적으로 유기물 제거가 가능함. [그림 2] 유동식 반응기를 이용한 고효율 및 안정적인 실시간 전기화학적 과산화수소 생산 특성 환원전극에서 촉매 1 kg, 시간당 약 219 Kg에 이르는 과산화수소 (pH=14 & 100 mA/cm2 기준) 생산되는 특성 결과. 내구성 평가에서도 과산화수소 특성이 유지되고 있음을 보여줌. [그림 3] 전기-펜톤 공정을 통한 총유기탄소량 저감량 비교 본 연구(맨 오른쪽)에서 제시한 유동식 반응기 장치의 총유기탄소저감량이 타 문헌에서 보고된 접근법보다 월등히 높음을 알 수 있음.