김인수 성균관대 교수팀, 니트로계 화합물 검출 '형광증폭 센서' 개발

세계 최초 개발해 학술지 'JACS' 11월호 표지논문 게재

성균관대(총장 신동렬)는 김인수 약학과 교수 연구팀(공동저자: 안원 박사과정)과 박정수 숙명여대 화학과 교수 연구팀이 니트로계 폭발성 화합물을 선택적으로 검출할 수 있는 비율계량적 형광 증폭 센서(ratiometric fluorescence amplication sensor)를 세계 최초로 개발했다고 19일 밝혔다.

니트로계 화합물은 대기 중의 산소 없이도 급속하게 기체를 발생시키면서 발열적으로 반응하는 폭발성 물질로 알려져 있다. 대표적인 폭발성 물질로는 트리니트로톨루엔(TNT) 및 니트로메탄 등이 있으며, 현재 화약을 비롯한 폭발물 제조를 위한 기본 원료로 사용하고 있다.

또한 니트로계 화합물은 의약품 제조 공정에서도 사용하고 있으며, 항부정맥 치료제(nifedipine) 및 발기부전 치료제(viagra) 등이 알려져 있다. 강한 충격 및 가열에 의해 폭발할 우려가 있으므로 취급 시 주의가 필요한 화합물이다.

연구팀은 형광단-초분자 결합체를 이용한 형광표시자 변위 검색법(fluorescence indicator displacement assay)을 활용해, 다양한 니트로계 방향족 화합물에 선택적으로 감응할 수 있는 형광 증폭 센서를 세계 최초로 개발했다. 특히 니트로계 화합물의 종류에 따라 식별 가능한 비율계량적 파장 변화를 검출할 있는 방법을 제시했다.

기존에 보고된 니트로계 화합물 감지 화학 센서는 발광세기가 단순 감소하는 형광 소광 센서(fluorescence quenching sensor)에 의존하고 있으며, 형광 증폭 센서(fluorescence amplication sensor)에 비해 낮은 감도, 선택성 부족 및 거짓 양성(false positive) 등이 큰 문제점으로 인식되고 있다.

김인수 교수는 "이번 연구결과는 소량의 폭발성 니트로계 화합물을 선택적으로 검출할 수 있는 신기술의 개발"이라며 "특히 육안으로 판별이 가능한 형광 증폭 기술 및 낮은 거짓 정보(false alarm) 등은 향후 휴대성이 용이한 소형 폭발물 검출 센서 제품 개발에 활용될 수 있을 것이다"라고 설명했다.

이번 연구결과는 화학분야 세계적 학술지 'Journal of the American Chemical Society'(JACS, IF = 14.612) 11월호 표지논문을 장식했으며, 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구실지원사업(BRL) 및 중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐다.