지속성 화학 오염물질로 인한 환경오염의 증가는 효율적이고 지속가능한 정화(remediation) 해결책의 개발을 요구한다. 생물학적 정화(bioremediation)는 유망한 경로를 제공하며, 전세포(whole-cell) 고정화(immobilization)는 미생물을 가혹한 조건으로부터 보호하고 재사용이 가능하게 하여 성능을 향상시키는 핵심 전략이다. 다양한 담체 중에서, 해조류에서 유래하는 재생 가능한 생체고분자인 알지네이트(alginate)는 완만한 겔화(mild gelation), 생체적합성, 낮은 비용으로 인해 뛰어난 매트릭스로 평가된다. 본 리뷰는 천연(native) 알지네이트 생체고분자가 지닌 한계를 어떻게 알지네이트 기반 물질의 전략적 공학적 설계를 통해 극복하는지 비판적으로 고찰한다. 공유 결합성 가교(covalent crosslinking), PVA 및 키토산(chitosan)과 같은 물질과의 상호침투 고분자 네트워크(interpenetrating polymer networks, IPNs) 형성, 바이오차(biochar), 점토(clays), 나노소재(nanomaterials)와 같은 기능성 흡착제(functional adsorbents)를 포함하는 고도 복합체 및 하이브리드의 개발을 포함하여 주요 개질(modification) 전략에 대한 포괄적 분석을 제공한다. 이어서 본 리뷰는 이러한 공학적 생물촉매(biocatalysts)의 다양한 오염물 정화 적용에 있어 최근의 진전들을 체계적으로 요약하며, 중금속 포획(heavy metal sequestration), 난분해성 유기오염물질의 분해, 산업용 염료의 제거에서 향상된 성능을 강조한다. 재료과학과 환경생명공학을 연결함으로써, 본 리뷰는 견고하고 효과적인 환경 정화를 위한 차세대 ‘living catalysts’의 설계 원리를 규명한다.
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