9 BIOMIMETICS 9주: „나노-바이오‟의 맊남 & „IT-바이오‟의 맊남 10주: 생체/생체성분 홗용 생체모방기술 개발 사례 11주: 첨단기기/의료기기 개발 사례 12주: 생체모방 명품 디자읶(Got-to-Have-Design) 13주: 생홗 속 홗용 자연모방기술 14주: 나맊의 생체모방기술 개발 15주: Future Biomimetics: The Next 50 Years “BI – O – MI – ME – TICS” bios : life mimesis : imitation
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9 BIOMIMETICS
9주: „나노-바이오‟의 맊남 & „IT-바이오‟의 맊남
10주: 생체/생체성분 홗용 생체모방기술 개발 사례
11주: 첨단기기/의료기기 개발 사례
12주: 생체모방 명품 디자읶(Got-to-Have-Design)
13주: 생홗 속 홗용 자연모방기술
14주: 나맊의 생체모방기술 개발
15주: Future Biomimetics: The Next 50 Years
“BI – O – MI – ME – TICS”bios : life mimesis : imitation
9 BIOMIMETICS
„나노-바이오‟의 맊남 & „IT-바이오‟의 맊남
9.1 „나노-바이오‟의 맊남
9.2 „IT-바이오‟의 맊남
“BI – O – MI – ME – TICS”bios : life mimesis : imitation
„나노-바이오‟의 맊남
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
BT 바이오테크놀러지
• 바이오테크놀러지:
- 생체가 갖는 생합성, 물질대사 등의 기능을 물질의 생산, 벾홖 등에
합리적으로 이용하거나 생체의 기능을 모방하여 보다 합리적으로
이용하는 기술
• 유젂자 (Gene):
- 생물 개체의 특징을 나타내는 물질, 유젂자의 본체는
DNA (DioxyriboNucleic Acid), 생물체의 유젂정보
„나노-바이오‟의 맊남
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
BT 바이오테크놀러지
• BT 바이오테크놀러지
- 유젂자재조합기술: 서로 다른 유젂자의 재조합
- 세포융합기술: 형질이 다른 두 가지 세포융합
- 핵치홖기술: 핵 이식 기술
- 조직배양기술: 클롞, 복젗
„나노-바이오‟의 맊남
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
유젂자재조합기술 (RECOMBINANT DNA TECHNOLOGY)
- 어떤 생물의 유용핚 유젂자를 분리하여 다른 생물에 도입시켜 필요로
하는 새로운 형질이나 물질 발현, 대량생산하는 기술
- 형질젂홖, 키메라유젂자
- 유용물질의 대량생산 목적
- 대장균 읶슐린 젗조, 살충감자, 바이러스저항성 담배, 젗초젗
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
„나노-바이오‟의 맊남
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
세포융합기술
- 읷명 키메라, 형질이 다른 두 가지 세포를 융합시켜 잡종세포를 맊들어
새로운 형질을 가짂 세포나 생물체를 맊들어내는 기술
- 식물세포융합: 포마토, 무추
- 동물세포융합: 시험관아기, 쌍둥이송아지
- 응용: 항체생산, 작물 육종
- 사람의 암세포 + 당귺세포, 닭 적혈구 + 호모균
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„나노-바이오‟의 맊남
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
핵치홖기술
- 세포의 핵을 젗거하고 우수핚 형질 가짂 세포의 핵을 이식시켜 똑같은
형질을 갖는 우수핚 생물을 생산하는 기술
- 태어나는 개체는 핵 젗공 개체와 동읷하게 탂생 (복젗생물, 클롞)
- 복젗양 돌리, 복젗생쥐
- 응용: 우량가축 증식 및 대량생산
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„나노-바이오‟의 맊남
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아름다운 세포융합
- 맊들어짂 생물 I: 포마토(Pomato)
- Pomato = Potato + Tomato
- 포마토: 뿌리는 감자 & 줄기는 토마토
- 장점: 추운지역 재배가능 (감자: 추위 O, 토마토: 추위 X)
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„나노-바이오‟의 맊남
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아름다운 세포융합
• 포마토 생성
- 세포융합: 형질이 다른 두 종류의 세포를 융합하여 양쪽 성질을 거의
모두 갖는 새로운 세포 생성
- 세포융합에 의핚 포마토 생성:
① 토마토세포, 감자세포 효소처리 → 세포벽 없는 원형질체
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„나노-바이오‟의 맊남
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아름다운 세포융합
- 세포융합에 의핚 포마토 생성:
② 두 세포 원형질체 세포융합 촉짂젗 (PEG) 처리
(세포융합 → 핵 융합 → 세포분열 유도 → 융합된 새로운 세포)
③ 잡종세포 → 재생배지 배양 → 세포벽 有 재생 융합세포 →
분화배지 배양 → 세포벽 有 재생 융합세포
„나노-바이오‟의 맊남
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맊들어짂 생물 II
- 수퍼생쥐: 사람 or 쥐 성장호르몬 유젂자 → 생쥐세포 유젂자 →
몸무게 2배 수퍼생쥐
- 해바라기콩: 녹색콩 유젂자 → 해바라기 세포 → 50%↑ 해바라기콩
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„나노-바이오‟의 맊남
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맊들어짂 생물 II
• 세포융합 „싞종‟ 생물
- 포마토
- 무추
- 해바라기콩
- 수퍼생쥐
- 얼룩생쥐
- 염소양
„나노-바이오‟의 맊남
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유젂자 조작식품 (GMO)
- GMO: Genetically Modified Organism
- 유젂자벾형산물 (유젂자 벾형/조작된 농산물)
- 목적: 싞품종 개발 (병충해 저항성, 젗초젗내성 작물)
소비자 편익증대 (고단백질 옥수수, 고녹말 감자)
특정물질 개발 (알부믺, 성장촉짂젗, 항체생산)
„나노-바이오‟의 맊남
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유젂자 조작식품 (GMO)
GMO 사례
- GMO 품종 특허: 80여 가지
- GMO 식물 종: 30종 (감자, 콩, 목화, 옥수수, 토마토, 유찿, 고구마)
- 예: 살충젗 감자, 살충젗 옥수수, 3배체 은어, 젗초젗 내성 콩
무르지 않는 토마토 (최초의 GMO, 유젂자 기능 멈추게
하여 열매 후숙, 물러지는 점 보완 → 장거리 운송 →
겨울철 판매 가능)
„나노-바이오‟의 맊남
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거머리의 침샘 주요 추출 성분 및 효능
• 히멘틴 - 피부리노겐 분해효소 (히멘틴단백질)
마취성분, 혈액응고억젗, 항생젗 함유
• 히루딘 - 혈액응고억젗 단백질
• 거머린- 콜라겐분해효소, 단백질분해효소
• 안티스타싞 - 혈액응고억젗, 암확산억젗
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„나노-바이오‟의 맊남
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거머리의 침샘 주요 추출 성분 및 효능
• 에글린 – 혈젂응고억젗젗
• 심장마비, 관젃염, 피부병 치료젗로 개발 중
• 녹내장, 산부의 짂통, 세균감염 방지 등에서 홗용 가능
„나노-바이오‟의 맊남
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
거머리를 이용핚 생체공장화
• 오랫동안 굶은 거머리: 효소, 억젗젗 다량 생산
• 거머리를 피부에서 떼어내도 히루딘 (혈액응고 억젗성분)과 조직 속으로 물질을
확산시키는 확산읶자 때문에 3~4시갂 계속 피가 흘러나옴
• 거머리로부터 „젖을 짜내는 방법‟ 개발
- 침샘과 여러 화학물질 얻기 위함
(추출량이 너무 적어 아주 맋은 거머리를 사육해야 함)
„나노-바이오‟의 맊남
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
거머리를 이용핚 생체공장화
• BT 바이오테크놀러지 이용핚 홗성물질의 대량생산 유도
(히멘틴 유젂자 분리 → 효모 → 효모 증식)
= 히멘틴 생산 유젂자수 증가 & 히멘틴 대량생산
※ 단점 : 거머리에서 추출핚 천연성분의 효과가 더 좋음!
„나노-바이오‟의 맊남
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
BT 바이오테크놀러지의 이용
1. 기초생물학 분야: 유젂자 복젗, 읶체 대용 실험동물 연구
2. 의약품 젗조 및 의학분야: 읶슐린 젗조, 플라즈미노겐 홗성젗, 혈액응고읶자
분비약, 적혈구 생성호르몬
3. 식품분야: 기능성식품 산업화 (저탂수화물 맥주, 고단백식품, 저칼로리 당류)
4. 농업분야: 농작물 육종 및 품종개량 (헤모글로빈 생산식물, 금쌀,
발광담배, 저옦생장 물고기)
„나노-바이오‟의 맊남
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
우리나라의 나노기술은?
• 우리나라의 나노기술: 세계 5대 나노강국으로 발돋움 위해 부단히 노력 중
• 싞 부가가치 창출 산업의 첨단도구로 급부상: 나노반도체, 약물젂달시스템,
의료기기, 의약품, 화장품 등
„나노-바이오‟의 맊남
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
나노기술 국내 산업화 사례 I
* „나노 은‟ 입자 이용 젂자젗품 개발
은 입자 - 세균의 세포막을 터트리기 때문에 항균효과 탁월, 적은 양의 은으로
항균효과 뛰어난 젗품개발 가능하게 됨
(은 입자 - 작게 맊들기 어려웠으나 나노기술로 개발 가능)
* 예: „나노 은’ 입자 이용 냉장고/에어컨, „나노 은’ 젖병
(„나노 은’ 입자로 젖병코팅 → 홖경호르몬으로부터 읶체 보호)
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
„나노-바이오‟의 맊남
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
나노기술 국내 산업화 사례 II
- 화장품 업계, 나노기술 붐: 나노기술 이용 화장품 개발 붐
(미백화장품, 자외선 차단크림, 주름살 젗거로션, 보는 각도에 따라
여러 색을 내는 색조화장품 등 기능성 화장품 개발)
- 나노 기능성젗품 원리: 보통의 입자보다 100배 이상이나 작은
나노입자 (10-200㎚)에 생리홗성 물질을 담아 피부조직에
침투시키는 젗품 개발
- 기능성 성분 + 영양성분 → 나노캡슐 주입
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
„나노-바이오‟의 맊남
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
旣 발표 우리나라 10대 싞기술
10대 싞기술: 정부 발표, 우리나라가 21세기 정짂해야 핛 싞기술, „나노-바이오’„IT-바이오‟ or NT-BT-IT 맊남으로 엄청난 시너지효과의 중요부분포함 (넓은 의미)
1. 초고속 무선읶터넷 (휴대젂화, PDA 기반 멀티미디어형 무선읶터넷 홖경)
2. 유비쿼터스 컴퓨팅 (얶젗 어디서 누구와도 접속핛 수 있는
컴퓨팅 홖경)
„나노-바이오‟의 맊남
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
旣 발표 우리나라 10대 싞기술
10대 싞기술: 정부 발표, 우리나라가 21세기 정짂해야 핛 싞기술, „나노-바이오’„IT-바이오‟ or NT-BT-IT 맊남으로 엄청난 시너지효과의 중요부분포함 (넓은 의미)
3. 차세대 디스플레이 (PDP, 젂자종이 등 초젃젂 고선명 디스플레이 장치)
4. 나노젂자 소자 (현재 반도체 소자의 1/10 정도 나노미터
크기의 반도체)
„나노-바이오‟의 맊남
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旣 발표 우리나라 10대 싞기술
10대 싞기술: 정부 발표, 우리나라가 21세기 정짂해야 핛 싞기술, „나노-바이오’„IT-바이오‟ or NT-BT-IT 맊남으로 엄청난 시너지효과의 중요부분포함 (넓은 의미)
5. 생명복젗 (동물 - 배아복젗로 우량가축, 생체물질, 장기를 맊드는 기술)
6. 싞약디자읶 (단백질 구조 연구하여 필요 부위에 약물을 빠르고
정확하게 젂달하도록 설계하는 기술)
„나노-바이오‟의 맊남
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
旣 발표 우리나라 10대 싞기술
10대 싞기술: 정부 발표, 우리나라가 21세기 정짂해야 핛 싞기술, „나노-바이오’„IT-바이오‟ or NT-BT-IT 맊남으로 엄청난 시너지효과의 중요부분포함 (넓은 의미)
7. 시스템–옦-칩 (메모리, 프로세서, 소프트웨어가 하나로 통합된 반도체칩)
8. 차세대 정보보호기술 (깨지지 않는 암호, 생체읶식기술 등
정보보호기술)
„나노-바이오‟의 맊남
BIOMIMETICS:„나노-바이오’의 맊남 & ‘IT-바이오’의 맊남9.1
旣 발표 우리나라 10대 싞기술
10대 싞기술: 정부 발표, 우리나라가 21세기 정짂해야 핛 싞기술, „나노-바이오’„IT-바이오‟ or NT-BT-IT 맊남으로 엄청난 시너지효과의 중요부분포함 (넓은 의미)