기계/재료

중국과기대, 카이랄성 분리막 개발

발행일 : 2019 / 07 / 02

최근, 중국과학대 류보(劉波) 연구팀은 2차원 층상 재료를 이용하여 좌선성(Levorotation) 카이랄성 분자를 “포획”하고 우선성(Dextrorotation) 카이랄성 분자를 “통과”시킬 수 있는 카이랄성 분리막을 개발했다. 해당 분리막의 분리 효율은 89%에 달하며 산업화될 전망이다. 동 연구성과는 “Nature Communications”에 게재됐다.

생물 분자에는 다양한 카이랄성 기반 이성질체(거울상 이성질체)가 존재한다. 2개 분자의 화학식은 같으나 공간 구조 차이의 존재로 1개 종류는 공간에서 좌선성이고 다른 1개 종류는 우선성이다. 양자의 관계는 왼손과 오른손과 마찬가지로 보기에는 같지만 중첩되지 못한다. 거울상 이성질체의 기능은 거대한 차이가 존재한다. 예를 들면 좌선성 엠로디핀으로 고혈압을 치료할 수 있지만 우선성 엠로디핀으로는 고혈압을 치료할 수 없다. 바이오제약 과정에서 흔히 카이랄성 기반 이성질체를 제조하지만 요구되는 것은 그중 1개 종류의 카이랄성 분자이기에 다른 1개 종류를 전부 제거해야 한다.

카이랄성 분리막은 상기 문제점을 해결할 수 있는 가장 유망한 방안이다. 해당 분리막은 다양한 카이랄성 기반 거울상 이성질체에 대하여 아주 뚜렷한 선택성을 나타낸다. 카이랄성 분리막으로 D-리모넨(D-limonene)을 고효율적으로 분리함과 아울러 대부분 L-리모넨(L-limonene)을 차단할 수 있다. 만약 전체 시스템에 일정한 압력을 가할 경우 분리 효율을 시간 효율성 면에서 대폭 개선할 수 있기에 거울상 이성질체의 고효율 분리를 달성할 수 있다. 따라서 2차원 재료 분리막은 더욱 광범위하게 응용될 전망이다.