의약품 대량생산 길 열었다…포스텍, 정밀화학품 생산공정 단순화

의약품과 같은 정밀화학제품 생산공정을 단순화할 수 있는 통합형 나노촉매 플랫폼이 개발됐다. 항바이러스제 등 의약품을 대량생산해 신속하게 배포할 수 있는 길을 열었다는 평가다.

포스텍은 이인수 화학과 교수와 슈만 듀타 박사 연구팀이 단일 금속-유기-골격체(MOF) 나노플랫폼에 서로 다른 3개의 촉매 기능을 효과적으로 통합하는데 성공했다고 10일 밝혔다. 또 나노 거리 내 배치된 촉매물질 간 시너지효과를 통해 우수한 수율과 높은 광학활성을 지니는 생성물을 생산하는 단일공정 다단계 연속화학반응을 실현했다.

이인수 포스텍 화학과 교수
이인수 포스텍 화학과 교수

화학·제약품 제조는 연속적인 합성-분리 단계를 거치는 다단계 공정을 통해 이뤄지며, 이 때문에 많은 시간과 비용이 든다. 특히 각 합성단계에 사용되는 촉매 물질들은 서로의 활성과 선택성을 저해하는 경우가 많아 촉매들의 반응성과 안정성이 유지되는 복합-촉매 물질을 개발하고 이를 이용해 공정을 단일화하는 것이 중요한 과제이다.

연구팀은 금속이온과 유기물의 자기조립을 통해 나노크기(20~40㎚) 동공을 지니는 다공성 MOF를 합성한 후 금속나노입자촉매와 효소촉매를 나노동공에 단계적으로 도입하는 방법을 통해 여러 촉매기능이 통합된 나노촉매(MCNR)를 제조했다. 이렇게 제조된 MCNR의 가까이 위치하는 나노동공에 분리돼 포획된 금속이온, 나노입자, 효소가 서로 촉매 기능을 저해하지 않으면서 다단계 연속화학반응을 효과적으로 수행하는 것을 확인했다.

금속-유기-골격체 기반 나노촉매 플랫폼(MCNRs) 모식도
금속-유기-골격체 기반 나노촉매 플랫폼(MCNRs) 모식도

제1저자인 슈만 듀타 박사는 “다단계 공정을 통해 이뤄지는 화합물 생산과정을 단일 촉매를 이용한 단일 공정을 통해서 실현할 수 있게 됐다”며 “높은 광학선택성을 필요로 하는 의약품과 같은 정밀화학제품 생산공정을 매우 단순화할 수 있다”고 말했다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com