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원통에 넣고 돌리면 짠하고 약물이 나와요

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원통에 넣고 돌리면 짠하고 약물이 나와요

2020.10.01 00:00
바르토슈 그쥐보프스키 IBS 첨단연성물질 연구단 그룹리더팀
바르토슈 그쥐보프스키 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질 연구단 그룹리더 연구팀은 섞이지 않는 용액들이 밀도 순서대로 쌓이는 것에 착안해 회전하는 원통에 용매를 넣고 돌려 층층이 쌓은 후 화학반응을 일으키는 새로운 시스템을 개발했다. IBS 제공
바르토슈 그쥐보프스키 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질 연구단 그룹리더 연구팀은 섞이지 않는 용액들이 밀도 순서대로 쌓이는 것에 착안해 회전하는 원통에 용매를 넣고 돌려 층층이 쌓은 후 반응물을 넣어 화학반응을 일으키는 새로운 시스템을 개발했다. IBS 제공

국내 연구팀이 하나의 반응 용기만으로 복잡한 과정 없이 화학 합성을 쉽게 처리할 수 있는 기술을 개발했다. 작은 규모의 화합 합성 시간과 비용을 크게 줄일 수 있는 아이디어로 실생활에 쓰이는 약물을 합성하는 데도 성공했다.

 

바르토슈 그쥐보프스키 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질 연구단 그룹리더 연구팀은 섞이지 않는 용액들이 밀도 순서대로 쌓이는 것에 착안해 회전하는 원통에 용매를 넣고 돌려 층층이 쌓은 후 반응물을 넣어 화학반응을 일으키는 새로운 시스템을 개발했다고 이달 1일 밝혔다.

 

화합물 합성 과정은 대형 공정이 아닌 이상은 손으로 한 단계씩 진행해야 한다. 화학 합성을 한번에 처리하는 방법은 여러 플라스크와 밸브를 기계적으로 연결해 화합물이 단계를 거치게 하는 방법과 액체를 연속으로 흘리는 것을 제어하는 방법이다. 하지만 이러한 방법은 자동화 장치를 제작하고 반응물 흐름도 조절해야 하는 한계점이 있었다.

 

연구팀은 여러 용매를 통에 넣고 돌리는 속도만 조절하기만 하면 합성을 제어할 수 있는 화학 시스템을 고안했다. 용매를 회전시키면 통 속에 용매들이 밀도에 따라 층층이 쌓이게 된다. 이후 반응물을 넣으면 확산을 통해 주변 용매로 이동한다. 원통 회전속도를 주기적으로 변화시키면 확산 속도를 높일 수 있다. 용매 층의 성질에 따라 맞닿은 용매를 분리하는 것도 가능하다.

 

페나세틴을 합성하는 과정이다. 세 종류의 용매를 층층이 쌓은 후 반응물을 넣으면 3-2-1의 과정을 거쳐 페나세틴이 만들어진다. 반응물은 확산을 통해 다른 용매로 이동한다. IBS 제공
페나세틴을 합성하는 과정이다. 세 종류의 용매를 층층이 쌓은 후 반응물을 넣으면 3-2-1의 과정을 거쳐 페나세틴이 만들어진다. 반응물은 확산을 통해 다른 용매로 이동한다. IBS 제공

연구팀은 이를 이용해 해열진통제 ‘페나세틴’과 항아메바 약물 ‘딜록사니드’ 등 실제 의약 화합물을 3~4단계에 걸쳐 합성하는 데 성공했다. 혼합물에서 감미료의 주재료인 페닐알라닌을 추출하는 데도 성공했다. 페닐알라닌 추출은 계면활성제로 분자를 감싸 분리하는 복잡한 추출법이 필요한데 연구팀은 용기 하나에서 모든 과정을 거쳐 합성에 드는 시간을 크게 줄였다. 분자보다 큰 박테리아나 나노입자도 회전하는 용매에서 제어할 수 있는 것으로 나타났다.

 

연구 1저자인 올게르 시불스키 IBS 첨단연성물질 연구단 연구위원은 “이번에 개발한 시스템은 합성 과정에 영향을 미치는 핵심 변수들을 자유자재로 조절할 수 있다”며 “용매 층 사이 작용을 조절해 기존에 추출이 어려웠던 화합물까지 추출할 수 있어 활용성이 무궁무진하다”고 말했다.

 

연구결과는 이달 1일 국제학술지 ‘네이처’에 실렸다.

 

 

 

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