가시광선으로 약물 '뼈대' 만든다

사진=게티이미지뱅크

[아시아경제 황준호 기자] 우리가 흔히 먹는 약은 나무기둥과 같은 '골격체'와 곁가지인 '작용기'가 붙은 저분자 화합물로 구성돼 있다. 작용기는 체내 단백질이나 핵산 등의 분자와 결합해 분자의 기능을 높이거나 억제해 치료 효과를 발생한다.

다만 약물이 치료 효과를 내기 위해서는 매우 정교하고 특정한 분자 구조를 갖춰야 한다. 복잡한 체내를 통과해 치료 부위까지 약물이 도달해야 하기 때문이다. 이에 따라 과학계에서는 기존 약물보다 더 정교한 저분자 화합물을 합성해 약물로 활용하기 위한 연구를 진행하고 있다. 특히 저온, 저압, 저에너지 등을 활용한 방법이 연구되고 있는데, 국내 연구진이 가시광선으로 약물의 골격체를 만들 수 있는 기술을 개발했다.

가시광선으로 약물의 뼈대 구성

박철민 울산과학기술원 자연학부 교수의 연구팀은 가시광선과 광촉매를 활용해 사이클로뷰텐 화합물을 합성하는데 성공했다고 11일 밝혔다.

사이클로뷰텐은 합성이 까다로운 골격체다. 이 물질은 4개의 탄소 원자가4각형 고리 모양 구조로 짜여진 물질인데 고리의 꺾임이 불안정해 다양한 작용기와 합성하기 어렵다. 자외선을 통해 합성을 할 수 있지만 자외선의 높은 에너지가 작용기에 영향을 줘, 원하는 약물로 구성하기 힘들다.

연구팀은 청색 가시광선과 이리듐(Ir) 광촉매를 이용해 사이클로뷰텐 화합물을 합성하는 기술을 개발했다. 효율은 99%에 달하며 다양한 작용기를 첨가할 수있는 기술이다.

하수진 연구원은 "탄소 원자 2개가 이중결합된 알켄과 삼중결합된 알카인의 고리첨가반응(고리모양이 만들어지는 반응)을 이용해 사이클로뷰텐을 합성하는데 성공했다"고 말했다. 연구팀은 가시광선의 에너지를 받아 들뜬 상태가 된 이리듐 광촉매가 알켄의 전자를 먼저 활성화시켜 사이클로뷰텐 화합물을 구성할 수 있었다고 설명했다.

화학제품 개발도 가능

연구진은 이 기술로 1,3 다이엔 골격체도 합성했다. 연구팀은 고리를 만드는 반응과 만들어진 고리를 열어주는 반응을 순차적으로 일으켜 '쿠마린'과 '2-퀴놀론'을 작용기로 갖는 1,3 다이엔을 구성했다. 1,3 다이엔 골격체는 실제 약물과 센서용 재료료 응용되고 있는 화합물이다. 쿠마린은 지혈작용을 하는 천연유래물이며, 2-퀴롤론은 퀴롤론계 항생제의 원료인 4-퀴롤론의 이성질체다.

박철민 교수는 "이번 연구를 통해 각종 약물과 천연유래물질의 핵심 구조인 사이클로뷰텐의 새로운 합성 방법을 개발했다"며 "개발된 합성법을 이용하면 다양한 작용기를 갖는 사이클로뷰텐 골격체를 만들 수 있어 약물뿐만 아니라 각종 화학 제품 개발에도 사용 될 수 있을 것"이라고 설명했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈에 실렸다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr