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I. 제목 : 국내 식·의약품용 점토광물 활용 기술 개발
II. 연구개발의 목적 및 필요성
○ 연구의 목적
- 국내 점토광물의 식·의약품 분야 활용을 위한 기반기술 개발
· 국내 점토광물의 식·의약품 원료화 잠재성 평가 및 자원정보 시스템 구축
· 국내 점토광물자원 식·의약품 원료화 핵심기술 개발
· 점토광물을 이용한 식·의약품 실용화 원천기술 개발
○ 연구의 필요성
- 국내 광업 활성화를 위한 소규모·고부가 광산개발 기술 필요
· 한국지질자원연구원의 차별화된 광물자원 탐사 및 고순도·고부가가치화 기술을 활용한 광물자원-BT 융합연구협력 기반 구축을 통하여 의약품용 광물자원 개발 분야에 선제적 진출 필요
III. 연구개발의 내용 및 범위
○ 국내 점토광물에 대한 식품의약품 품질 표준화 기준 수립
- 식·의약품 원료로 사용되는 점토광물種에 대한 기초 자료 수집 및 품질 표준화
- 점토광물 표본시료 수집
○ 고품위 벤토나이트 광화대에 정밀 지질구조도 및 광체 분포도 확보
- 감포 효동리 일대 정밀 지표지질조사
○ 식품의약품 원료화를 위한 입도제어 기술 개발 및 미생물 한도 시험
- 연속원심분리 시스템을 이용한 벤토나이트 입도제어 기술 개발
- 분무건조를 통한 살균 기술 개발 및 미생물 한도 시험 평가
○ 점토광물 기반 의약품 개발을 위한 선도물질 개발 및 평가
- 국내 정체 벤토나이트의 소화기계 거동 및 안전성 평가
- 스멕타이트-항생제 복합물에 대한 항생제 용출 특성 규명
- 복합물에 대한 기초 효능검증시험(in-vitro 시험)
- 한의서에 수록된 항-아토피 효과 광물약재 분류
- 단일 점토광물약재, 점토광물-천연물 복합물에 대한 항염증 세포실험
- 점토광물-천연복합물에 대하 항 아토피 시험(in-vivo 시험)
○ 국내 점토광물에 특화된 토종 발효균 발굴
- NGS (next-generation sequencing) 기법을 이용한 점토광물 광석 내 미생물 정보 분석
- 미생물 정보 활용 점토광물자원 유래 식품 활용가능 미생물의 발굴/동정
- 국내 점토광물의 안전성 및 기능성 평가
○ 점토광물의 고유 생체 기능성 평가(비만, 정장 등)
- 점토광물의 생체/장내미생물 영향 분석
- 점토광물의 in-vitro 질병 예방/완화 기능성 분석
IV. 연구개발결과
○ 국내 점토광물의 식·의약품 원료 기술 표준화 수립
· 체계적인 품질평가 및 품질 표준화를 위해 국내·외 점토광물 표본시료 500점을 0.3-10kg씩 확보
· 향후, 산출위치, 현장정보, 시험분석 결과 등을 종합하여 웹 서비스를 제공할 수 있도록 DB용 메타 파일을 설계, 제작 중
· 수집된 표본시료를 국제지질시료번호(IGSN: International Geo-Sampe Number)에 등록하기 위해, 연구원에서 추진 중인 Geo-repository 사업과 연계하여 분석 수행 내용, DB 구축 방식 등을 IGSN 기준에 맞게 설계 중
- 식·의약품 분야 점토광물 품질 기준 표준화
· 의약품, 동물의약품, 식품첨가물, 사료 등에 관련된 국내 규정을 조사하여 점토광물의 품질 기준을 비교분석하여 품질 체계화 수행
· 대한약전(KP), 미국약전(USP), 영국약전(BP), 일본약전(JP)을 기준으로 의약품용 벤토나이트에 요구되는 품질 기준 체계화 수행
- 국내 점토광물 원석에 대한 중금속 평가
· 국내·외 점토광물 표본시료 500점을 대상으로 하여 국제의약품조화위원회 금속불순물(ICH Q3D)에서 규정한 대표적인 중금속 10종(수은 제외)을 선정하여 유도분극플라즈마 질량분석 분석을 실시
○ 감포 고품위 벤토나이트 광화 작용 연구
- 식·의약품 산업에 적합한 고품위/고품질 벤토나이트 광화작용을 해석하기 위해 위성판독, 야외조사, 문헌수집, 전문가 활용을 통해 효동리, 어일, 범곡리, 신서리, 하서리 일대에 대한 지질 연구를 수행하여 기초적인 지질구조도 작성
- 고품위 벤토나이트 광체 확인과 지질구조대와의 연관성을 규명하기 위해 효동리 응회암에 위치한 감포 35호와 어일분지 최상부에 위치한 감포 32호, 하서리 일대에 위치한 감포 40호, 신서리 일대에 위한 감포 50호 벤토나이트 광산을 대상으로 정밀 지질조사 및 시추탐사(총 1,400m)를 수행
- 포항-감포 지역에 산출되는 벤토나이트와 제 3기 화산암의 생성시기를 확인하기 위해 대상 시료를 채취한 후 총 20개를 선정하여 고분해능이차이온질량분석기(SHRIMP)를 이용한 저어콘의 우라늄-납 연대측정을 실시
○ 식·의약품용 임도제어 기술 개발
- 스멕타이트 98% 이상, 중금속(또는, Pb, As)의 품질 기준 만족을 목표로 최적의 입도를 산정하고 양산공정의 단순화와 에너지 절감을 위해 중력침강에 의한 벤토나이트 입도제어 실험 수행
- 연속원심분리기를 이용한 중력침강에 의해 분리된 벤토나이트 현탁액을 2.5에서 3배 농축(향후, 연속공정 설계에 활용 예정)
- 120~200 ℃에서 분무건조를 통한 살균 테스트 및 미생물(진균, 호기성균) 한도 시험 평가 수행 (향후, 연속공정 설계에 활용예정)
○ 점토-유기물 복합체 특성규명/기초효능시험
- 클래리스로마이신-스멕타이트 복합물 1g당 205.09mg 클래리스로마이신 함유 복합물 유도
- 연속반응 용출실험 결과, pH＝1.2 및 7.4 용출용액에 의해 복합물 내 클래리스로마이신 약 90% 및 70%가 60분 내에 용출됨을 확인
- 렛트 실험에서, 시료 투여 1시간째에 위벽의 60% 이상 도포되어 있음을 확인
- 미니피그 실험에서, 시료 투여 1시간 후 내시경 검사에서 위체부 부위에 시료가 도포되어 있음을 확인
- 현재까지 172명의 환자에서 균 배양검사를 시행하여 20개의 임상 균주 확보
- 표준균주와 확보된 임상 균주에 대해서 E-test와 Disk Diffusion Test(디스크확산법)로 항균효과를 확인하였으며, 내성균은 발견되지 않았음
- 디스크 확산법으로 비교한 항생제-스멕타이트 복합물 디스크의 항균효과는 동일 항생제 디스크의 항균효과와 유사하게 나타남. 이는 항생제가 복합물로부터 배지내로 잘 용출되고 있음을 의미
- 아토피피부염을 유발한 동물모델에서의 in-vivo 효능 평가에서 피부자극 및, index score 평가 결과, 홍반, 부종, 태선화, 부스럼 등이 빠르게 회복되어 항 아토피 효능이 나타남
- 아토피피부염 관련 조직 염색결과 표피층의 두께 및 염증 세포의 침윤이 감소, 콜라겐의 생성이 증가됨
- 아토피피부염을 유발한 동물모델에서의 in-vivo 독성 평가에서 간 및 신장 독성 검사 결과 정상군과 실험군간의 차이가 크게 나지 않아 안전한 것으로 확인됨
○ 점토광물 원석 미생물 정보 분석
- 점토광물 채굴원으로부터 확보한 15종의 벤토나이트 원광에서 메타게놈 분석을 통해 점토광물 원광에 존재하는 세균은 대부분이 프로테오박티리아(proteobacteria)와 후벽균(Firmicutes)에 속하는 것으로 확인되었으며, 403속(genus) 이상, 2579종 (species)의 세균이 존재하는 것으로 확인됨
- 점토광물 원광유래 식품용 미생물 확보를 위해 TSA 배지(Bacillus 속 분리용)와 MRS 배지(Lactic acid bacteria 분리용)를 활용하여 Bacillus 21 strain을 발굴함. 특히, 산업적 활용 가능한 다수의 Paenibacillus, Lysinibacillus, Arthrobacter 등을 발굴하였으며, 이중 아직까지 보고되지 않은 6개의 신종 후보균을 확보함
- 주관기관에서 제공한 점토광물은 식중독 유발 균주 및 식품의 부패와 발효에 관련된 균주에 대한 생육 억제 활성을 보였으며, 식품의 발효와 관련 있는 주요 효소 활성을 억제하는 것으로 나타나 발효식품의 속도 조절제로 이용 가능할 것으로 판단됨
- 점토광물 6종 중 1종은 DIO(식이유도비만) 마우스를 이용한 동물 실험에서 체중 감소효과를 보였으며, 2종은 DSS 유도 IBD(염증성 장 질환) 마우스를 이용한 동물 실험에서 염증성 장 질환 증상 완화 효과를 보여 점토광물 자체의 기능성도 있는 것으로 확인됨
- 소핵시험 및 단회독성시험에서는 독성이 없는 것으로 판단되었음
V. 연구개발결과의 활용계획
○ 국내 광업활성화를 통하여 정부가 추진 중인 창조경제 확대에 기여함
○ 광산개발-의약품개발을 연계하여 신규 일자리 및 시장 창출
○ 국내 광산 개발을 통한 광물자원의 안정적 수급 및 국토의 가치 향상
○ 점토광물에서 발굴한 미생물은 발효식품 제조에 활용 가능
○ 광물학-BT 분야 융합연구의 출발점이 되어, 향후 진행이 예상되는 광물학-의학-제약기업이 연계된 융합연구에 중추적 역할 수행을 위한 기반지식으로 활용 예정
○ 스멕타이트를 약물전달체, MRI 조영제, 기타 의약품 또는 그 첨가제로 개발하고, 효능과 안전성을 효율적으로 시험하여 임상에 활용
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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