[이달의 과학기술자상] 윤주영 이화여대 교수

윤주영(왼쪽) 이화여대 교수는 특정 물질과 결합하면 형광변화를 보이는 지능형 형광화학센서를 개발해 국내 형광화학센서 연구를 세계적 수준으로 끌어올렸다. 윤 교수가 실험실에서 학생들과 함께 연구에 몰두하고 있다.

핵산을 구성하는 기본 단위인 뉴클레오티드 중 한 가지인 ATP(Adenosin-5'-triphosphate)는 DNA 복제와 여러 질병 진단에 관련이 있다. 따라서 여러 핵산 중 ATP만 골라 시각적인 정보 형태로 파악할 수 있도록 이미징하는 형광 센서 개발이 매우 중요하다. 윤영주 이화여대 교수가 지능형 형광화학센서를 개발하기 전까지는 인산염(pyrophosphate)과 다른 핵산(GTPㆍCTPㆍTTPㆍUPT)이 함께 있는 상태에서 ATP를 선택적으로 구별해내는 연구 결과는 발표된 적이 없었다. 이들의 구조가 유사해 현재까지 분자인식을 이용, 수용체를 통한 센서로는 불가능했다. 윤 교수는 새로운 이미다졸륨(imidazolium) 수용체를 이용하고 이에 형광을 나타내는 파이렌그룹을 도입함으로써 ATP를 선택적으로 형광 검출할 수 있도록 했다. 이처럼 바이오 물질을 선택적으로 구별해내는 지능형 형광센서 연구는 화학, 생명과학, 생명공학, 환경 및 국방 분야에 응용될 수 있는 원천 기술이며 화학과 생물을 연결해주는 중요한 고리 역할을 할 수 있는 기술로 평가 받고 있다. 윤 교수는 지난 2009년 10월 관련 연구 결과를 담은 논문을 세계 최고 권위의 화학 분야 학술지인 미국화학회지(JACS)에 발표했으며 이 논문은 JACS가 선정한 10편의 논문에 포함되는 영예를 얻었다. 아울러 윤 교수는 알츠하이머병과 밀접한 관련이 있는 아연이온을 선택적으로 검출할 수 있는 형광센서와 환경오염을 일으키는 계면활성제를 검출하는 지능형 화학센서를 개발하는데도 성공했다. 이 연구 결과를 담은 논문도 1월 JACS에 발표했다. 계면활성제의 기본 골격체와 검출 대상이 상호작용해 여러 색을 나타낸다는 사실을 다양한 방법으로 증명한 것도 윤 교수의 연구 성과다. 이와 함께 종류에 따라 빨간색, 주황색 또는 노란색 등 여러 색을 나타내 계면활성제가 들어있는지를 육안으로 편리하게 확인할 수 있는 지능형 센서도 개발했다. 이는 계면활성제의 기본 골격체와 검출 대상이 상호작용을 해 색 변화를 보일 수 있다는 사실을 실험적으로, 그리고 계산적으로 증명한 세계 최초의 연구 결과다. 이에 따라 전세계적으로 많은 연구자들이 관련 연구에 이러한 개념을 도입할 것으로 기대된다. 지난 20여년간 분자인식, 형광화학센서 및 형광소재 개발 등 기초와 응용 분야를 접목하는 연구를 꾸준히 진행해온 윤 교수는 170여편의 과학논문 인용색인(SCI)급 논문을 발표했고 인용 횟수도 5,600번이 넘는다. 특히 2007년 이후 JACS, 독일 화학회지(ACIE) 등 102편의 SCI논문을 발표했고 특허 등록 13건과 기술이전 등 왕성한 연구활동을 전개하고 있다. 윤 교수는 "실험실에서 묵묵히 함께 고생해준 연구원들과 공동 연구를 통해 많은 도움을 준 교수들 덕분에 이 같은 성과를 낼 수 있었다"며 "앞으로도 기초적인 분자인식 연구가 응용 연구로 연결돼 우리나라 과학기술 발전에 크게 이바지할 수 있도록 더욱 정진하겠다"고 수상소감을 밝혔다.