프로토카테츄알데히드 기반의 신규 멜라닌 합성과 기능성 코팅 소재로 응용 연구

Abstract

이 연구에서는 대장균을 조작하여 친환경적으로 카페익산으로부터 멜라닌을 생산했다. FCS(feruloyl-CoA synthetase)와 ECH(enoyl-CoA hydratase/aldolase)를 발현시킨 대장균은 카페익산을 프로토카테츄알데히드로 전환시킨다. 합성된 프로토카테츄알데히드는 산화과정을 거치며 diquinone구조를 형성하고, 이어 멜라닌 복합체(F/E-Melanin)를 형성한다. 90mg/L의 카페익산(0.5mM)을 기질로 하였을 때 FCS와 ECH를 발현시킨 대장균은 12시간 후 170mg dry wt/L의 검은색 F/E-Melanin 색소를 생산한다. 흥미롭게도, 합성된 멜라닌을 소프트렌즈 코팅 소재로 응용했을 때 항균성, 항산화능과 더불어 높은 함수율을 가질 뿐만 아니라 다른 합성 멜라닌보다도 높은 코팅력을 보였다. F/E-Melanin중합체를 ¹H NMR과 FT-IR을 이용해 구조를 분석했다. 또, 이 논문에서 사용된 5가지의 합성 멜라닌을 15T FT-ICR을 이용해 H/C 및 O/C 비율에 대한 Van Krevelen plot, double bond equivalents 그리고 CHONS distribution을 분석했다. 멜라닌은 다양한 코팅 소재로 응용되었지만 콘택트렌즈에 응용된 것은 이 연구가 처음이다. F/E-Melanim은 높은 생체 적합성과 항산화능을 토대로 콘택트렌즈뿐만 아니라 향후 다양한 기능성 코팅소재로의 응용이 가능할 것이다.