유전자 기술은 신형 섬유 제조 분야의 응용

현재 유전자 기술이 방직되고 있다

키워드: 유전자 기술, 거미줄 섬유

유전자 암호 해결 및 유전자 복제, 이식 기술의 부단한 진보, 유전자 기술은 이미 21세기 가장 중요한 과학 기술 중 하나이다.

기능성 방직 섬유 분야에서 유전자 기술이 점차 각국 과학자 연구 개발 과학 기술 개발 경쟁의 중점, 새로운 연구 성과가 끊임없이 쏟아지고 있다.

1 거미줄

거미줄은 일종의 특수한 단백질이다. 강도가 좋고 탄성이 좋고 초기 모량 이 크고, 단열공대 등 우수한 역학 성능, 경미, 자외선, 내온에 내온이 강하고 저온, 생물을 분해할 수 있는 특성으로 ‘인류의 삶을 바꿀 수 있는 새로운 생물섬유 소재 ’로 불린다.

거미줄 성능이 이렇게 우월하고 전망이 넓지만, 천연 거미줄 생산량이 극히 제한되어 있고, 거미는 양식이 어렵기 때문에 거미줄 섬유의 연구 개발이 오늘날 국제 섬유계의 열문 과제로 되었다.

현재 국제적으로 생물 기술의 전유전자를 이용하여 거미줄 섬유를 만든다.

1.1 소, 양젖을 이용하여 거미줄 섬유를 만들다

1997년 초 미국 생물학자 앤 무르는 미국 남부에서'흑과부'라는 제목의 거미는 두 가지 유형의 실을 분비할 수 있다.

그 중 한 줄기 실의 강도는 다른 거미줄의 두 배 이상을 넘어, 또 다른 실을 끊기 전에 길게 뻗어 있지만, 높은 단열 강도를 지닌 방탄 조끼를 만드는'방탄 나사 '섬유의 강도보다 훨씬 높다.

'흑과부 '거미단백을 획득하기 위해 유전자를 젖소의 태반 내로 특수 배양, 젖소가 성장한 후 유산된 젖에는'흑과부' 스파이더단백이 함유되어 있으며, 유제품 가공 설비로 거미줄단백을 우유에서 추출한 뒤 방방한 섬유를 사용한다.

이 섬유는 우유섬유의 정미와 유연성을 유지하며 강도가 강보다 10배 높아 우유강으로 불린다.

1999년 미국 과학자들은 유전자 전환 방법을 이용하여 번식의 유전자를 대량 발전시켜 대규모'우유강'의 수요를 충족시키기 위해 방탄 조끼, 경량형 헬멧, 낙하산 끈 등 [2].

캐나다의 닉시 회사는 전유전자 염소 젖을 이용해 소량 거미줄을 만들었다.

연구원들은 거미줄 체내에서 거미줄 단백을 낳은 유전자를 염소 수정란에 이식한 세포핵 속에 이식하여 전유전자 염소를 배출한 모산양은 발육 후 출산 후 출산한 양유전자에 거미셀 단백을 함유하고 있는 후에 스파이더우트에 특수한 용제를 넣어 진정한 거미줄과 아름다운 섬유를 뽑아낼 수 있다.

이런 거미줄 섬유는 기계적 강도에서 진정한 거미줄과 비교하면 천연 거미줄의 근성이 있다.

산양 한 마리당 매년 3.65kg를 생산할 수 있다고 하는데 이 회사는 이미 이런 거미줄 섬유로 개발한 공업과 의약생물 제품으로 시장에 투입해 매년 1억 달러에 달하는 매출액이 발생할 것이라고 한다.

우리나라도 몇 년 전부터 방거미줄 섬유를 연구하고 과학자들은 거미단 단백을 쥐로 옮겼고, 첫 세대 소백쥐의 젖즙에서 거미단백을 얻고 얼마 전에 유전자 [4].

1.2 가누를 이용해 거미줄 섬유를 만들다

중국 과학원 상해 생명 과학, 생물 화학 및 세포 생물학 연구소 연구소 연구원들은 수년 공관을 거쳐 전유전자 도입, 활성 유전자 감정과 전대 육종 등 기술적 문제를 해결하고'전기 천공'을 성공적으로 사용해 거미줄'견인사 '부분의 유전자를 반알깨 큰 잠란에 주입하여 가누에를 분비하여 스파이더단백이 함유된 잠실을 분비시켰다.

이 연구는 국가 863 계획의 중점 프로젝트로 선정돼 현재 진행 중이다.

1.3 식물을 이용하여 거미줄 섬유를 만들다

거미줄 유전자를 이식시켜 스파이더단백의 전유전자를 육성할 수 있다.

미국은 거미줄 유전자를 담뱃잎으로 이식한 유전자 중 잎이 성장할 때 니코틴을 생산할 수 있는 외에 스파이더단백을 생산할 수 있다는 보도가 있다. 따라서 급속 냉동파쇄, 끓이는 등 스파이더단백이 포함된 방수 용액을 이용할 수 있다.

1.4 생물 공정 기술을 이용하여 거미줄 섬유를 만들다

과학자들은 대량의 업무를 통해 생물화학 방법으로 거미줄 단백과 샘 분비물을 연구해 거미실단백유 유전자를 분리시킨 핵산 서열로 데이터베이스를 세웠다.

DNA 합성 기술을 이용하여 다른 스파이더단백단의 유전자 서열 모델을 성공적으로 세워 이런 모형으로 합성유전자를 만들어낼 수 있으며 이 유전자를 이용해 96.1%의 유전자 서열은 천연 거미줄 단백과 같은 제품을 생산할 수 있다.

다음 작업은 대규모 생산 이런 거미지단백의 [7].

미국 두방회사는 생물 공학 기술을 활용해 거미줄을 대규모 모조하는 데 힘쓰고 있다.

그들은 먼저 선진적인 컴퓨터 모의기술로 거미줄 단백질 성분의 분자 모형을 세운 후 유전자 합성기술을 효모균 또는 세균을 심어, 공업발효법을 이용하여 이 미생물이 번식 과정에서 거미줄단백질과 비슷한 단백질을 대량으로 만들어 냈다.

이런 방법으로 생기는 거미줄 단백질은 용해된 후에 뽑은 줄, 질은 가볍고 강력하고 탄력 있고 탄력 있는 등의 특징을 가지고 있으며, 섬도가 진사의 1 /10, 강도는 같은 섬세한 줄철사의 510배 [8].

2 천연 컬러 면 섬유

채색 솜은 천연 색채를 가진 신형 면화로 유기농작물을 채택하여 재생할 필요가 없고 폐기후 순환재생할 수 있으며, 섬유에서 기성의가공 과정을 완성하는'제로 오염'을 진정으로, 녹색 면직물의 첫 선원료로 21세기 가장 시장 잠재력을 갖춘 녹색 방직물 중 하나다.

천연 채색 면화 재배 를 대대적 으로 보급 하 고 우리 나라 에서 특히 중요 한 선진국'녹색 무역 장벽'을 깨는 데 도움 이 될 것 이다. 우리나라 방직 수출 을 위해 '녹색 채널'을 개척 할 것 이다.

컬러는 솜 자체의 생물학 특성이다.

면화의 조상들은 그 색깔이 다채롭다.

그러나 염색 기술의 발명에 따라 다양한 면화를 재가공하여 많은 양의 면화를 재배할 수 있으며, 다른 색채를 재배하지 않고 다른 색채를 재배할 수 있는 다른 색채의 면화는 인간에게 버림받게 된다.

20세기에 접어들어 인류의 역사가 새로운 장을 개척하고, 문명의 진보가 전례 없이 빠른 속도를 보이며, 환경 오염 문제도 갈수록 두드러져 세계 각국의 인류 발전을 괴롭히는 중대한 은해가 되고, 이때 사람들은 채색 면화에 대한 새로운 인식을 가지고 있는 백면의 대체할 수 없는 환경보호 우세를 발견하였다.

오늘날 천연 채색 솜섬유의 획기적인 방법은 자연계에서 상고 번영하고 지금의 채면활체를 찾아 친본으로 길들여 개량, 둘째는 전유전자 기술, 우주 육종 기술 등 첨단 기술을 운용하여 새로운 품종의 양육을 진행한다.

소련은 1950년대 초부터 채솜을 연구하고, 미국은 60년대부터 채솜을 이용한 대군에 합류해 1972년, 미국 과학자들은 이 기술 분야에서 성공을 거두고, 이후 수십 년 동안 꾸준히 진보했다.

1993년 미국 아그라스 투사는 블루 청포 제작에 쓰인 천연 인디고 인디고 블루 식물에 파란색 유전자를 삽입하고 면화 섬유에만 작용해 목화 섬유 전체에 면화 섬유만 파란색으로 변하는 것을 연구하기 시작했다.

[9]현재 세계에는 주로 미국, 러시아, 이집트, 아르헨티나, 인도 등의 연구가 재배되어 있으며, 주로 갈색, 녹색, 붉은, 오리알 청색, 블루, 검은색.

우리나라는 유구한 면화 재배 역사를 가지고 있으며 1819년 우리나라 장성 일대에 자화포를 심어 유럽에 수출하였다.

역사상 채면 생산량이 작고 섬유가 짧아서 방직 공업에 적응하지 못하기 때문에 생산적으로 직접 이용하기 어렵다.

70년대 들어 하남, 안휘 등지에도 적게 심은 채면은 연구에 사용됐다.

채면은 우리나라의 정식 대규모 연구 재배가 90년대였다.

우리 나라는 1994년 이 기술을 도입하였는데, 비록 시작이 늦어도 빠르게 발전했다.

현재 종려나무, 그린, 레드, 옐로, 오렌지, 자주색, 회색 등의 컬러를 재배하고 있으며 무당 생산은 이미 95kg ~113kg 에 달하며, 그 품질은 미국 최고의 품종에 달해 국제적 리더십 수준에 달한다.

3 천연 ‘주름 없는 솜 ’

생물 유전자 기술을 채용하여 천연 컬러솜을 개발할 수 있을 뿐만 아니라 천연 ‘주름 없는 면화 ’를 얻을 수 있다.

미국 농업생활기술업체에 따르면 그들은 이미 외원유전자를 갖고 있는 ‘ 면화 ’ 를 기르고 있다고 발표했다.

이런 유전자는 PHB (폴리히드록록실산) 폴리합물의 세균을 생산할 수 있으며 이런 세균의 유전자를 면화 세포로 도입하고 성장한 신면화는 기존의 흡수, 유연 등 성능을 유지할 수 있지만 보온성, 강도, 항구성이 일반 면섬유보다 높다.

이에 따라 ‘주름 없는 면화 ’로 제작된 셔츠는 파마를 면할 수 있어 포름알데히드 함유된 항구성 이 인체에 영향을 해소한다.

4 염색 없는 양모

생물 유전자 기술을 이용하여 얻은 채색 면 섬유 제품은 염색 가공 때 가져온 환경 오염을 해결할 수 있다. 같은 사고로도 동물성 자원을 재인식하는 섬유를 발산하고 있다.

관련 학자들은 무염색 양모도 생태 환경에 이로운 방직 섬유다.

초록색 섬유 무염색 양모 제품에 따르면 모직물의 색깔은 원래 양모의 색깔이다. 마치 유백색, 갈색, 회색 등 다른 염색 가공 공예는 필요 없다.

최근 몇 년 동안 호주는 파란 털이 긴 면양으로 조종된 소세키스의 채색 면양을 번식해 수대 번식한 후 양털은 퇴색되지 않고 털질이 우수하다.

주도 유전자를 찾아내면 번식 컬러 면양을 양성할 가능성이 있어 조만간 컬러 섬유 가족에 천연색 양모를 더할 것으로 예상된다.

5 결어

바이오 기술의 세 번째 물결은 방직 소재, 연료, 화학품 등 소비품을 휩쓸어 개발한 신형 방직 섬유의 품종은 미래에 끊임없이 나타나 사람들의 생활을 개선할 수 있다.