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IBS, 하나의 용기서 화학합성 제어하는 새 화학플랫폼 개발

입력 2020.10.01. 00:01 댓글 0개
정교한 장치 필요없는 회전력 기반 화학 합성 시스템 고안
의약 화합물 합성으로 입증…네이처誌에 논문 게재
[대전=뉴시스] 서로 다른 용매가 채워진 회전하는 원통. 회전하는 시스템에 투명한 용매와 서로 다른 색깔로 염색한 용매들이 번갈아 쌓여 있다. 가장 바깥쪽 용매가 가장 무거운 용매다.

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 기초과학연구원(IBS)은 첨단연성물질연구단 바르토슈 그쥐보프스키 그룹리더(UNIST 특훈교수) 연구팀이 하나의 반응 용기에서 여러 화학공정을 손쉽게 처리할 수 있는 새로운 화학 합성시스템을 개발했다고 1일 밝혔다.

이번 시험에서 연구진은 서로 섞이지 않는 용액들은 밀도 순서대로 쌓인다는 것에 착안해 용매 층별로 화학합성을 조절하는 회전원통시스템을 고안했다.

이 시스템을 이용하면 용매들을 시험관처럼 사용해 반응물을 이동·분리시키고 화학반응을 순차적으로 조절할 수 있다.

기존 화학합성 과정을 단순화시킬 수 있어 희귀금속 추출과 다양한 화합물 합성에 드는 시간 및 비용을 줄일 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

이번 연구는 1일 자정(한국시간) 세계 최고 권위의 학술지 네이처(Nature, IF 42.778)에 게재됐다. 논문제목은 Concentric liquid reactors for chemical synthesis and separation.

화합물 합성과정은 특정 물질에 맞춰진 대형 공정을 제외하고 대부분 손으로 한 단계씩 진행하기 때문에 생산시간과 생산량에 제한이 많다.

연구진은 회전하는 용매로 손쉽게 합성을 제어하는 화학시스템을 새롭게 고안해 반응물의 혼합·분리·추출을 하나의 반응 용기에서 정밀하게 조절할 수 있도록 했다.

이번에 개발된 시스템에서는 반응물이 확산을 통해 인접한 용매로 이동한다. 연구진은 원통 회전속도를 주기적으로 변화시켜 확산 속도를 높였고 용매 층의 성질에 따라 인접한 용매를 분리할 수 있도록 했다.

[대전=뉴시스] 페닐알라닌 추출 과정. 필수 아미노산 중 하나인 페닐알라닌을 복잡한 혼합물인 용매 1로부터 용매 3으로 추출하는 실험.

또 연구진은 이를 이용해 실제 의약화합물(페나세틴·딜록사니드)들을 단계적으로 합성하는데 성공하고, 혼합물에서 특정 유기물(p-니트로벤조에이트 나트륨·페닐알라닌)을 추출할 수 있음을 확인했다.

이 시스템은 계면활성제로 대상 분자를 감싸서 분리하는 기존 추출방법과 달리 모든 과정이 용기 하나에서 이뤄져 합성 전 과정에 드는 시간이 크게 줄고 분자보다 큰 박테리아나 나노입자도 회전하는 용매에서도 제어가 가능하다는게 연구진의 설명이다.

공동 제1저자인 올게르 시불스키 연구위원은 "이번에 개발한 시스템으로 합성과정에 영향을 미치는 핵심 변수들을 자유자재로 조절할 수 있다"며 "또한 용매 층 사이 작용을 조절해 기존에 추출이 어려웠던 화합물까지 추출할 수 있어 활용성이 무궁무진하다"고 말했다.

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