성균관대-서울대 공동연구진, 물에서 작동하는 '서펙스 클릭화학' 신소재 플랫폼 개발
- 정제과정 없이 대량 합성 가능한 신소재 기술로 레고 블록처럼 분자를 조립하는 '클릭화학' 적용 범위 확장
- 생명의 기본 물질인 DNA 가닥에 직접 결합하는 최초의 반응 구현…신약 탐색 기술에 새 돌파구

□ 성균관대학교(총장 유지범) 화학과 배한용 교수 연구팀은 약학대학 이상규 교수 연구팀, 서울대학교 권용석 교수 연구팀과 공동으로 물속에서도 매우 안정적으로 작동하는 새로운 ‘SuFEx(황-불소음이온 교환) 클릭화학' 활성을 지닌 다이아조늄 린치핀 플랫폼을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 까다로운 정제 과정 없이도 수십 그램 규모로 대량 합성할 수 있어, 다양한 분자를 빠르게 연결하면서 생명의 기본 물질인 DNA에 직접 결합할 수 있다는 점에서 학계의 큰 주목을 받고 있다.

□ ‘클릭화학(Click Chemistry)’은 마치 레고 블록을 딱 소리가 나게 조립하듯, 서로 다른 분자들을 쉽고 빠르게 결합시키는 첨단 화학 기술로, 지난 2022년 노벨화학상이 수여된 분야다. 그중에서도 이번 연구에 쓰인 'SuFEx' 화학은 결합력이 매우 우수해 유기합성, 의약품 및 신소재 개발 등에 널리 쓰이는 차세대 기술이다. 하지만 기존 기술은 물과 잘 섞이지 않거나 생체 분자에 적용하기 어려워, DNA를 활용한 첨단 바이오 연구로 확장하는 데 한계가 있었다.

□ 연구진은 산소와 수분이 있는 환경에서도 매우 안정적인 ‘아릴다이아조늄’ 기반의 린치핀(연결고리) 화합물을 새롭게 개발하여 이 문제를 해결했다. 특히 복잡한 실험실용 정제 과정(컬럼 크로마토그래피)을 전혀 거치지 않고도, 단순 추출만으로 99% 이상의 고순도 화합물을 각각 21그램, 10그램 규모로 대량 합성하는 데 성공하여 산업적 활용 가치를 높였다.

□ 이렇게 만든 신소재 플랫폼은 촉매를 이용한 화학 반응에서 순수한 물이나 물 기반의 용액만을 사용했음에도, 단 10분 만에 반응이 완벽하게 끝나는 우수한 성능을 보였다. 연구진은 이 공정을 통해 40종이 넘는 다양한 화합물을 최대 99%의 높은 효율로 합성했으며, 실제 항우울제와 같은 의약품 분자나 복잡한 생리활성 천연물에도 성공적으로 적용할 수 있음을 확인했다.

□ 이번 연구의 가장 핵심적인 성과는 생명체의 유전 정보가 담긴 이중가닥 DNA에 이 조립 기술을 직접 적용해 ‘DNA-저분자 화합물 결합체’를 만들어낸 것이다. 이전까지는 DNA에 이 기술을 접합하기 위해 복잡한 사전 처리 작업이 필요했으나, 연구진이 개발한 기술은 별도의 촉매 없이도 DNA 가닥에 직접 반응해 안정적인 결합을 형성했다. 연구진은 이를 통해 총 20여 종의 저분자화합물과 DNA간의 접합 물질을 합성하는 데 성공했다.

□ 배한용 교수는 “이번 연구는 이중가닥 DNA에 직접 결합을 성공시킨 최초의 효율적인 사례”라며 “수만 개의 화합물을 한 번에 확인하여 신약 후보물질을 초고속으로 탐색하는 ‘DNA 인코딩 라이브러리(DEL)’ 기술은 물론, 차세대 바이오 의약품 및 생체분자 접합 전략에 새로운 돌파구를 열어줄 것으로 기대된다”고 연구 의의를 밝혔다.

□ 한편, 과학기술정보통신부와 교육부의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 성균관대학교 화학과 설립 73주년을 기념하는 논문으로 헌정되었으며, 재료 및 화학 분야의 세계적 권위지인 『어드밴스드 펑셔널 머터리얼스(Advanced Functional Materials)』에 게재되었다.

※ 논문명: Water-Compatible SuFEx-Active Diazonium Linchpin Platform for Rapid Modular Diversification and On-DNA Functionalization
※ 학술지: Advanced Functional Materials
※ 논문링크: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.76220

붙임: 1. 연구자 사진
      2. 연구그림  

26년 7월 2일 목요일자 보도자료 - 첨부파일 참조