UNIST, 빛으로 암세포-세균 살균하는 광감각제 개발
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UNIST, 빛으로 암세포-세균 살균하는 광감각제 개발
  • 정 현 기자
  • 승인 2022.04.21 00:57
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논문, 국제학술지 'JACS Au' 3월 29일자 게재

[위즈뉴스] 레이저 빛을 받아 암세포나 세균을 공격하는 물질이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

UNIST(총장 이용훈)는 20일, 화학과 권태혁 교수와 민승규 교수 연구팀이 연세대 김병수 교수연구팀과 공동으로 친수성 생분해 고분자인 폴리글리세롤을 기반으로 한 광감각제(Photosensitizer)를 개발했다고 밝혔다.

왼쪽부터 UNIST 권태혁 교수, 민승규 교수, 연세대 김병수 교수, UNIST 남정승 박사 / 사진=UNIST

연구팀은 "이번에 개발한 광감각제는 새로운 항암 치료나 식수 및 공기 살균과 같은 분야에 널리 쓰일 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구결과를 담은 논문은 SCI급 저명 국제 학술지 ‘미국화학회 골드지 (JACS Au, IF=12.350)’ 3월 29일자 온라인에 게재됐다.

논문명은 'Singlet Oxygen Generation from Polyaminoglycerol by Spin-Flip-Based Electron Transfer'이며, UNIST 권태혁 교수와 민승규 교수, 연세대 김병수 교수가 공동교신저자로, UNIST 남정승 박사와 이채규 연구원이 공동제1저자로 참여했다. 

국제학술지 'JACS Au' 최근호에 게재된 해당 논문

광감각제는 자신이 흡수한 레이저 빛으로 주변 산소를 활성산소로 바꾸는 물질이다. 활성산소의 강력한 산화력으로 암세포나 세균을 공격해 죽일 수 있다. 이번 연구의 실제 실험에서, 광감각제를 넣고 레이저 빛을 쏘자 암세포와 세균의 성장 속도가 절반 이하로 줄어 들었다.

연구팀은 활성산소 중에서도 산화력이 매우 강한 일중항 산소를 만드는 광감작제를 개발했다. 일중항 산소를 만드는 광감각제들은 중금속이 포함되거나 물에 잘 섞이지 못하게 하는 방향족 물질이 포함돼 있어 몸에도 해롭고 물을 기반으로 한 체액에도 잘 녹지 않는 문제가 있었다.

연구팀의 권태혁 교수는 “광감각제 분자 구조에 질소를 넣어 생체 친화 재료인 폴리글리세롤을 주 원료로 하는 광감각제(hyperbranched polyaminoglycerol, hPAG)를 만들 수 있었다”고 말했다.

자료이미지=UNIST

[그림설명] 개발한 친수성 생분해 광감각제의 활성 산소 생성 모식도

질소가 산소와 광감각제간 거리를 좁힐 수 있는 강한 상호작용 힘을 유도해 광감각제의 전자가 산소로 옮겨가게 된다는 설명이다. 실제 시뮬레이션 결과 원자 3개 정도 거리에 해당하는 3Å(옹스트롬, 10-10m) 이내로 거리가 좁혀지는 것이 확인됐다.

계산 모델링기반 시뮬레이션 연구는 화학과 민승규 교수 연구팀이 주도했다. 민 교수는 “전자 전달만을 이용한 스핀플립 (spin-flip) 기반의 새로운 일중항 산소 생성 경로”라고 설명했다.

이번 연구 논문의 공동제1저자인 남정승 박사는 “일중항산소는 에너지 전달 경로로만 합성된다고 알려져 있던 것과 달리, 개발된 광감각제는 전자(electron) 전달 경로를 통해 산소를 일중항산소로 바꿀 수 있어서 에너지 전달 반응을 돕는 중금속이나 방향족 물질을 넣을 필요가 없다”고 설명했다.

공동 제1저자인 이채규 연구원은 “이번 연구는 기존 광감각제 물질들의 생체 적합성과 수계 용해도를 높이는 새로운 분자 공학적 지침으로 활용될 수 있을 것”이라고 기대했다.

이번 연구는 한국연구재단(NRF)이 추진하는 중견연구자지원사업과 울산과학기술원 등의 지원으로 수행됐다. 


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