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오른손-왼손 대칭 같은 괴짜물질 광학이성질체 쉽고 빠르게 분석하는 기술 개발

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오른손-왼손 대칭 같은 괴짜물질 광학이성질체 쉽고 빠르게 분석하는 기술 개발

2019.10.09 12:56
김현우 KAIST 화학과 교수 연구팀은 핵자기공명(NMR) 분광분석기로 광학이성질체의 구조를 분석하는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다. KAIST 제공
김현우 KAIST 화학과 교수 연구팀은 핵자기공명(NMR) 분광분석기로 광학이성질체의 구조를 분석하는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다. KAIST 제공

일본이 절반을 점유하고 있는 광학이성질체 분석기술보다 간편하고 빠르게 광학이성질체의 구조를 분석할 수 있는 기술이 개발됐다.

 

김현우 KAIST 화학과 교수 연구팀은 화합물 구조를 분석하는 기기인 핵자기공명(NMR) 분광분석기로 약물로 활용되는 광학이성질체의 구조를 분석하는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

 

광학이성질체는 같은 물질로 이뤄져 있지만 오른손과 왼손처럼 대칭적인 구조를 띄는 화합물을 말한다. 인체의 필수 구성요소인 아미노산과 당 등도 광학이성질체로 이뤄져 있다. 때문에 약물로 쓰이는 물질이 광학이성질체는 어느 구조를 띄느냐에 따라 전혀 다른 약물 반응을 보이거나 심지어 독성을 보이기까지 해 구분이 필수다.

 

광학이성질체는 빛을 통과시켰을 때 빛이 편광되는 현상인 ‘광학활성’의 방향을 통해 구분할 수 있다. 광학활성을 분석하는 방법으로는 고성능 액체크로마토그래피(HPLC)가 주로 쓰인다. 일본이 세계 시장의 50%를 차지하고 있는 분야다. HPLC는 분석에 30분에서 1시간이 들고 분석물이 색을 내야만 분석이 가능하다는 단점이 있다.

 

연구팀은 HPLC 대신 화합물의 분자 구조를 분석하는 데 주로 쓰이는 핵자기공명 분광분석기를 활용했다. NMR 분광분석기는 분석시간이 1~5분으로 짧다는 장점이 있다. 광학활성을 분석하는데도 쓰이지만 신호 감도와 분해능이 떨어지고 분석 가능한 화합물 구조가 적어 제약이 컸다.

 

연구팀은 갈륨금속 중심의 음전하를 띤 금속 화합물을 합성했다. 이 화합물은 알코올 작용기를 가진 광학이성질체 화합물과 비공유 상호작용을 한다. 비공유 상호작용은 공유결합이 아닌 분자간의 인력 등으로 발생하는 힘이다. 여기서 발생하는 신호를 NMR 분광분석기가 받아 광학이성질체를 구분할 수 있게 했다.

 

연구팀은 “알코올 작용기를 가진 다양한 광학이성질체 화합물을 모두 분석할 수 있다”며 “NMR 분광분석기는 알코올 광학이성질체 화합물을 상온에서 분석할 수 없었는데 이 방법은 상온에서도 가능하다”고 설명했다.

 

김 교수는 “NMR 분광기를 활용한 광학활성 분석 관련 최고 수준의 기술”이라며 “신약개발에 필요한 광학활성 분석에 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.

 

장수민 박사과정생이 1저자로 참여한 연구결과는 지난달 27일 국제학술지 ‘아이사이언스’에 발표됐다.

 

KAIST 제공
KAIST 제공

 

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