GIST 이재석 교수 연구팀,

폴리이소시아네이트의 나선구조 제어 기술 개발

          - 나선구조가 제어된 폴리이소시아네이트의 광학특성 분석 연구

          - 화학분야 세계적 학술지 Chemical Communications誌 표지논문 게재

 

 

GIST(광주과학기술원, 총장 선우중호)의 이재석교수(신소재공학부) 연구팀은 독특한 구조로 인해 최근 각광받고 있는 소재인 폴리이소시아네이트의 나선구조의 제어 및 구조와 광학 특성의 상관 관계를 연구하였다.

 

○ 이번 연구결과는 화학분야의 세계적 학술지인 Chemical Communications誌(2012,  48 (6), 826 - 828)에 소개되었고, 2012년 1월에 뒷표지 논문으로 게재 될 예정이다. 이 연구는 Priyank N. Shah박사과정(신소재공학부, 민준근박사과정(신소재공학부), 이재석 교수 등이 공동저자로 참여하였으며, 분자레벨 집적화 사업(Program for Integrated Molecular System)과 World Class University 프로그램의 지원으로 수행되었다.

(논문명 “Governing Initiation-Supporting Termination” in Chiral Poly(n-hexyl isocyanate 및 웹주소 : http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/cc/c1cc14927j )

 

일반적으로, 자연에서 생체고분자의 기본구조는 나선형이다. 이러한 초분자 및 고분자의 나선구조로 인하여 인지, 복제, 촉매활성 등의 다양한 기능을 수행한다. 그래서, 나선구조를 형성하는 초분자의 자기조립현상 및 고분자의 나선구조의 제어에 관한 연구가 상당한 관심을 받아왔다.

 

폴리이소시아네이트는 나선구조를 갖는 막대형태의 고분자이다. 폴리이소시아네이트의 나선구조에 관한 연구는 오래전부터 진행되어 왔다. 기존의 폴리이소시아네이트의 나선구조의 제어에 관한 연구는 아키랄 물질에 키랄물질을 도입하거나, 주변환경의 변화를 주어 나선구조를 제어하는 연구와 키랄 단량체를 도입하여 나선구조를 제어하는 연구를 하였다. 이러한 연구를 토대로 covalent chiral domino effect, cooperative effect, sergeant and soldier"s principle, 그리고 majority rule 등의 이론을 밝혀내었다.

 

이번 연구에서 이재석 연구팀은 리빙 음이온 중합법을 이용하여 제어된 폴리이소시아네이트를 합성하였다. 폴리이소시아네이트의 양 말단에 키랄 물질을 도입하여 나선구조의 제어 및 구조 변화에 따른 광학활성의 변화를 연구하였다.

 ○ 키랄 개시제와 키랄 종결제를 도입하여 폴리이소시아네이트를 합성하면 한쪽방향으로만 회전하는 나선구조를 형성한다는 사실에 주목하였다. 또한, 키랄 개시제와 종결제의 키랄 종류에 따라서 나선구조의 형태가 결정된다는 현상을 발견하였다.

 

 ○ 양 말단에 키랄 물질이 동시에 존재할 경우, 보다 긴 고분자 사슬의 나선구조를 제어 할 수 있으며, 또한 광학활성 효과가 증대한다는 것을 확인하였다. (Double Covalent Chiral Domino Effect)

 

 ○ 나아가, 키랄 개시제와 키랄 종결제와의 연관성을 연구하기 위해 폴리이소시아네이트의 양 말단에 다양한 조합의 키랄 물질을 도입하였고, 키랄 개시제가 전체의 나선구조를 제어하는데 영향을 주고, 키랄 종결제는 그를 지원하는 역할을 한다는 것(‘Governing initiation-supporting termination’- GIST effect)을 증명하였다.

 

이재석 교수는 “이번 연구를 통하여 나선구조의 변화가 단백질의 3차원구조에 미치는 영향에 관한 모델 연구라 여겨지며, 이러한 나선구조의 변화로 인해 생체고분자의 신호 전달 체계의 매카니즘을 규명할 수 있는 모델연구가 될 것이라 여겨진다. 나아가서 나선구조가 제어된 폴리이소시아네이트는 인접한 단백질의 구조의 변화에 영향을 주도록 입체화학 정보를 전달하는 G-protein coupled receptors (GPCRs)과 같은 막관통단백질에 사용될 수 있는 가능성을 보였다.”라고 연구 의의를 밝혔다.