신약 개발 방해물 카이랄 물질, 눈으로 검출하는 방법 찾다
  • 세종취재본부 김상현 기자 (sisa411@sisajournal.com)
  • 승인 2019.12.05 16:02
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KAIST 윤동기 교수팀 카이랄 광결정 세계 최초 제작 성공
편광판, 위상지연판을 사용해 시료의 카이랄성 검출
카이랄 결정 필요한 디스플레이, 광학 및 화학 센서 산업에도 기여할 듯

KAIST 화학과/나노과학기술대학원 윤동기 교수 연구팀이 나선형 나노 구조체를 만드는 액정 물질을 이용해서 카이랄 광결정을 세계 최초로 제작했다.

이를 이용해 식품이나 약물 등에 함유된 카이랄 물질을 별다른 기기 없이 눈으로 검출하는 데 성공했다.

카이랄성은 왼손과 오른손 모양은 같지만 만들어진 방향이 달라 서로 겹칠 수 없는 화학적 구조를 말한다. 카이랄성을 가지게 되면 식품 및 약물의 효능과 독성이 달라져 제약 및 화학 산업에서 매우 중요하게 여기는 현상이다.

연구진은 빛에 의해 분자의 모양 및 배향이 바뀌는 광 반응성 굽은형 액정분자에 자외선을 가하는 방식으로 하나의 필름 내에 왼손 꼬임 영역과 오른손 꼬임 영역이 모두 존재하는 카이랄 광결정을 생성해 냈다.

아래 그림과 같이 카이랄성이 있는 시료를 물에 녹인 후, 편광판과 위상지연판을 이용해 광결정을 관찰하니 왼손 꼬임 영역과 오른손 꼬임 영역 중 어느 쪽이 밝게 보이는 가에 따라 시료의 (-) 카이랄성과 (+) 카이랄성을 의미한다는 것을 알아냈다. 결국 이런 방식으로 시료의 카이랄성을 검출하는 데 성공했다.

카이랄 광결정을 이용하여 카이랄 시료를 검출하는 모식도. ©KAIST
카이랄 광결정을 이용하여 카이랄 시료를 검출하는 모식도. ©KAIST

이번에 개발한 카이랄 광결정을 식품이나 제약 분야 활용에만 그치지 않는다. 이 물질은 디스플레이, 광학 및 화학 센서에도 사용돼 해당 분야의 다양한 응용기술에도 도움을 줄 것으로 기대하고 있다.

윤동기 교수는 "의약품 및 관련 화학산업에서 물질의 카이랄성은 독성 및 부작용과 밀접한 관련이 있다"라며 "이번 연구를 통해 카이랄성에 따라 부작용을 갖는 화학약품들을 제조단계에서부터 실시간으로 검출할 수 있게 될 것"이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부-한국연구재단의 멀티스케일 카이랄 구조체 연구센터, 전략과제, 미래유망 융합기술 파이오니아사업과 교육부의 글로벌연구네트워크 사업의 지원을 받아 수행했다.

박원기 박사과정이 1 저자로 참여한 연구 내용은 국제 학술지 'NPG 아시아 머티리얼즈' 8월 16일 자 온라인판과 '어드밴스드 옵티컬 머티리얼즈' 12월 4일 자 표지논문에 게재됐다.

왼쪽부터 윤동기 교수, 박원기 박사과정. ©KAIST
왼쪽부터 윤동기 교수, 박원기 박사과정. ©KAIST

 

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