GIST(광주과학기술원·총장 선우중호) 이재석 교수(신소재공학부) 연구팀이 독특한 구조로 인해 최근 각광받고 있는 소재인 폴리이소시아네이트 나선구조의 제어와 구조, 광학 특성의 상관 관계를 연구해 주목받고 있다.
GIST는 "이번 연구결과는 화학 분야의 세계적 학술지인 'Chemical Communications'誌(2012, 48 (6), 826 - 828)에 소개됐고 오는 2012년 1월 뒷표지 논문으로 게재될 예정"이라고 20일 밝혔다. 연구에는 Priyank N. Shah 박사과정생(신소재공학부), 민준근 박사과정생(신소재공학부), 이재석 교수 등이 공동저자로 참여했으며 분자레벨 집적화 사업(Program for Integrated Molecular System)과 World Class University 프로그램 지원으로 이뤄졌다.
GIST에 따르면 일반적으로 자연에서 생체고분자의 기본구조는 나선형이다. 이러한 초분자와 고분자의 나선구조로 인해 인지, 복제, 촉매활성 등의 다양한 기능이 수행된다. 따라서 나선구조를 형성하는 초분자의 자기조립현상과 고분자의 나선구조 제어에 관한 연구가 상당한 관심을 받아왔다.
폴리이소시아네이트는 나선구조를 갖는 막대형태의 고분자다. 폴리이소시아네이트의 나선구조에 관한 연구는 오래 전부터 진행돼 왔다. 기존 폴리이소시아네이트 나선구조 제어에 관한 연구는 아키랄 물질에 키랄물질을 도입하거나, 주변환경의 변화를 줘 나선구조를 제어하는 연구와 키랄 단량체를 도입, 나선구조를 제어하는 것이었다.
이번 연구에서 이재석 교수 연구팀은 리빙 음이온 중합법을 이용, 제어된 폴리이소시아네이트를 합성했고 폴리이소시아네이트 양 말단에 키랄 물질을 도입해 나선구조의 제어와 구조 변화에 따른 광학활성 변화를 연구했다. 특히 연구팀은 키랄 개시제와 키랄 종결제를 도입해 폴리이소시아네이트를 합성하면 한쪽방향으로만 회전하는 나선구조를 형성한다는 사실에 주목했다. 또한 키랄 개시제와 종결제의 키랄 종류에 따라 나선구조 형태가 결정된다는 현상과 양 말단에 키랄 물질이 동시에 존재할 경우, 보다 긴 고분자 사슬의 나선구조를 제어할 수 있으며 광학활성 효과가 증대한다는 것을 확인했다.
나아가 연구팀은 키랄 개시제와 키랄 종결제와의 연관성을 연구하기 위해 폴리이소시아네이트 양 말단에 다양한 조합의 키랄 물질을 도입했다. 이를 통해 키랄 개시제가 전체 나선구조를 제어하는데 영향을 주고 키랄 종결제는 그를 지원하는 역할을 한다는 것을 증명했다.
이재석 교수는 "이번 연구는 나선구조의 변화가 단백질 3차원 구조에 미치는 영향에 관한 모델 연구라 여겨지며 이러한 나선구조 변화로 인해 생체고분자 신호 전달 체계 매카니즘을 규명할 수 있는 모델연구가 될 것이라고 본다"고 말했다.
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