방사광가속기로 분석한 '분자 주령구'의 구조. 합성한 분자 주령구의 크기는 5.3nm로 현재까지 보고된 캡슐 모양 분자들 중에서 가장 큰 크기를 기록했다.(사진=기초과학연구원 제공)
국내 연구진이 전통 놀이기구인 '주령구'의 독특한 형태를 모방한 분자 그릇을 개발했다.
속이 텅 빈 구조를 가진 분자로 약물 운반이나 저장, 촉매 등으로 활용한다.
2일 기초과학연구원(IBS)에 따르면 김기문 복잡계자기조립연구단장 연구진은 분자의 자기조립 특성을 활용해 속이 빈 육팔면체 모양의 거대분자를 합성했다. 크기는 5.3nm(나노미터)로 지금까지 보고된 수많은 분자 다면체 중 가장 크다.
연구진은 주령구의 독특한 모양에서 아이디어를 얻었다.
우선 주령구의 형태를 재현하기 위해 구성 분자의 길이와 각도를 정밀하게 설계했다. 이후 분자의 자기조립 특성을 활용해 12개의 사각형 포피린 분자와 24개의 굽은 막대기형 분자로 구성된 '분자 주령구'를 합성했다.
왼쪽부터 김기문 IBS 복잡계 자기조립 연구단장(공동교신저자), 구재형 포항공대 화학과 연구원(공동제1저자), 김익진 포항공대 화학과 연구원(공동제1저자)(사진=기초과학연구원 제공)
연구진은 약물 운반체로서의 가능성도 입증하며 합성된 분자 주령구 내부에 막대기처럼 긴 전도성 분자를 담았다. 전도성 분자의 크기는 4nm로 연구팀은 "지금까지 이 정도 크기의 분자를 케이지 내부에 담은 시도는 없었다"고 설명했다.
연구진은 넓은 내부 공간과 분자 주령구의 빛을 받으면 활성화하는 특성을 활용해 다양한 약물을 운반하는 운반체, 광촉매 등으로 활용을 기대했다.
김기문 단장은 "분자 주령구는 내부 커다란 공간을 활용해 다양한 응용을 기대할 수 있는 만큼 생물학적 응용에 필요한 안정성 확보 연구를 추가로 진행할 계획"이라고 말했다.