UNIST(울산과학기술원)는 에너지화학공학과 이동욱 교수팀이 호스트-게스트 상호작용(host-guest interaction) 접착 에너지를 실제 사용 환경과 유사한 환경에서 직접 측정할 수 있는 기법을 개발했다고 20일 밝혔다.
이를 이용해 호스트 분자인 사이클로덱스트린과 게스트 분자간의 접착 에너지를 정량화 하고, 접착 에너지가 강해 질 수 있는 조건도 찾아냈다.
연구팀이 사용한 호스트 분자인 사이클로덱스트린은 겉은 물에 녹는 친수성이지만 내부 구멍은 기름에 친화적인 소수성이라 소수성인 약물 게스트분자를 내부에 접착해 체내로 잘 전달할 수 있다. 또 게스트 분자 종류에 따라 접착력 세기가 달라지는 성질이 있어 생체 센서나 접착제 시스템 개발에도 응용 할 수 있다.
연구팀은 표면 힘 측정기를 이용하는 방식을 통해 이를 계산해 냈다. 측정기 내부에 위치한 마주보는 두 표면에 사이클로덱스트린을 부착한 뒤, 이 사이로 게스트 분자인 아데만테인 이합체 수용액을 넣으면 사이클로텍스트린과 아데만테인 분자 간의 호스트-게스트 상호작용의 크기인 접착력을 알 수 있다.
측정 결과, 호스트-게스트 접착력은 수용액 내 게스트 분자의 농도에 따라 증가했다. 또 접착력이 최대가 되는 사이클로덱스트린 호스트 분자 고리의 크기도 찾아냈다. 이 분자 고리는 게스트 분자를 담는 오목한 그릇 역할을 하는데, 특정 분자 고리 크기에서 접착력이 컸다.
분자 간 접착력 측정 방법의 유효성도 검증했다. 표면 힘 측정기로 측정한 힘을 단일 분자간의 접착 에너지 값으로 환산하고 기존에 알려진 값들과 비교해 일치함을 확인했다.
박진태 연구원(에너지화학공학과 박사과정)은 “계면 힘을 측정하는 분석 방법을 통해 중요한 데이터베이스를 확보했다”며 “이번에 제시한 연구 방법은 호스트-게스트 분자 상호작용을 비롯한 여러 초분자시스템 기반 물질의 실용화를 한 단계 앞당기는 데 기여할 수 있을 것”이라고 기대했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자 지원사업 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 지난 10일 ‘네이처 커뮤니케이션’에 발표됐다. 차형석기자 stevecha@ksilbo.co.kr
