형광 분자 '플라빈 빛' 파장 확장해 몸속 더 깊이 진단한다

KAIST, 5개 고리 구조 가진 오환형 플라빈 분자 개발

[이데일리 강민구 기자] 한국과학기술원(KAIST) 연구진이 특정 색의 빛을 방출하는 형광 분자인 플라빈이 내뿜는 파장을 근적외선 영역까지 확장해 의료·환경·에너지 분야에서 활용할 가능성을 제시했다.

KAIST는 백윤정 화학과 교수 연구팀이 근적외선 파장에서 발광하는 5개의 고리 구조를 가진 새로운 오환형 플라빈 분자를 개발했다고 23일 밝혔다.

KAIST 연구진.(사진=KAIST)

연구팀은 세 개의 고리를 갖는 플라빈 구조에서 플라빈의 핵심 구조를 5개의 고리로 확장하고, 여기에 산소 등 이종 원자를 도입해 분자의 전자 구조를 조절하는 합성 전략을 제시했다.

이번에 개발된 분자는 적외선에 가까운 짙은 붉은색과 근적외선 영역의 빛을 낼 수 있기 때무에 기존 플라빈 색소가 낼 수 있었던 색의 범위를 넓힐 수 있다.

황이 포함된 구조체는 지금까지 보고된 플라빈 유도체 중 가장 긴 파장인 772 나노미터(nm)에 이르는 근적외선 영역에서 발광한다. 기존 플라빈에서 드물게 관찰되던 준가역적인 산화 특성도 나타내 전기화학적 기능성까지 동시에 갖춘 것으로 분석된다.

연구팀은 분자 구조를 미세하게 조절해 빛을 어떻게 흡수하고 방출할지를 원하는 대로 설계하고, 전기 신호를 전달하거나 변환하는 능력도 제어할 수 있음을 입증했다.

향후 근적외선(NIR) 같은 긴 파장의 빛을 통해 몸 속 더 깊이 정확하게 진단·치료하거나 오염이나 독성물질이 특정 빛에 반응하도록 설계할 수도 있게 될 것으로 기대된다.

백윤정 교수는 “우리가 원하는 상황에 맞게 빛을 자유롭게 설계하고 활용할 수 있다는 뜻으로, 앞으로 우리 손으로 원하는 색과 성질을 가진 분자를 정밀하게 설계하고 만들수 있다는 가능성을 보여줬다”며 “의료, 환경, 에너지 등 빛 기반 기술이 적용되는 분야에서 기반 기술이 될 것”이라고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 지난 15일자로 게재됐다.