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강하 석
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University, 79 Daehak-Ro, Yuseong-Gu, Daejeon, Korea E-mail: sungyun@cnu.ac.kr 1. Supramolecule 연구의개요 최근분자들간의화학적물리적특성에의한상호작용에의해정렬되는자기조립 (self-assembly) 이다양한자연과학, 공학분야의연구에사용되고있다.

1 Polymer Science and Technology Vol. 23, NO, 1 특집 초분자결합체의여러가지응용연구 Studies of the Supramolecular Complexes for Various Applications 양성윤 안유진 Sung Yun Yang Yoo Jin An Department of Polymer Science and Engineering, Chungnam National University, 79 Daehak-Ro, Yuseong-Gu, Daejeon, Korea sungyun@cnu.ac.kr 1. Supramolecule 연구의개요 최근분자들간의화학적물리적특성에의한상호작용에의해정렬되는자기조립 (self-assembly) 이다양한자연과학, 공학분야의연구에사용되고있다. 유기, 무기화합물들의자기조립을어떻게조정하느냐가형태학적으로특이한나노구조를형성할수있다는점을넘어서물리적, 전기화학적특징까지조절할수있다는가능성을보이고있다. 이러한자기조립현상을어떻게하면더효과적으로조정하느냐, 즉더넓은면적으로더안정적이고강한상호작용으로구성하느냐가근래의연구결과들의주요관심이되고있는추세이다. 분자들간의상호작용, 즉서로끌어당기거나밀어내거나하는힘은분자들이서로결합체를형성하거나분산되는원리가된다. 이러한분자의상호작용을예측하고조정하는것이진보된과학과기술의중요한화두가되고있는것이다. 자기조립을결과물로활용하기이전의초기연구들에서는우선분자단위에서소수의분자-분자간의상호작용에대한관심이우선하였다. 이러한관심으로대두된연구분야가초분자 (supramolecule) 에대한연구이다. 초분자란수소결합, 정전기적상호작용또는반데르발스인력과같은비공유결합을통해분자나이온이모여형성된분자복합체를의미하며초분자화학은이러한분자복합체의구조및물리화학적성질을다루는학문이다. 이미 1987 년에 Jean-Marie Lehn 에게초분자화학에대한업적으로노벨상이수여되었던것을보면, 초분자화학분야가알려진지 ( 그가 1968 년에보고한 cage-like화합물부터 ) 이미최소 40년은족히넘었음을알수있다. 초분자의구조를형성하는대표적인비공유결합들은공유결합에비해매우약하기때문에초분자물질은주변의환경에따라구조가쉽게변할수있어이러한특징을이용하면물질의모양을임의적으로조절을할수있다. 초분자구조를형성하는대표적인원리는분자인식 (molecular recognition) 과자기조립 (self-assembly) 이다. 분자인식은항원-항체반응처럼분자가구조적으로들어맞아나타나는결과로자물쇠와열쇠의관계로볼수있다. 반면앞서언급했던자기조립은자발적인상호작용으로분자들이조립되는현상으로서, 이렇게형성되 양성윤 1991 이화여자대학교학사 1993 이화여자대학교석사 2000 Polytechnic University 박사 한국화학연구원연구원 한국과학기술연구원연구원 MIT 재료공학과 (Post Doc.) MIT 재료공학과 (Senior Post Doc.) 미국 Saoirse Corp. (Director) 2004-현재 충남대학교고분자공학과 조교수, 부교수 안유진 2010 충남대학교고분자공학과학사 현재충남대학교바이오응용화학부고분자공학전공석사과정

2 특집 초분자결합체의여러가지응용연구 는초분자체는분자의특성에기인한다. 생태계의초분자가분자인식에더기반한다고보면, 합성을기반으로하는초분자화학은자기조립으로조절되는경우가더다양하다고볼수있겠다. 2. 단위체분자기반의 Host-Guest Supramolecule 초분자체의범위가상당히넓을수있기때문에본리뷰에서는공동 (cavity) 을형성하여분자내부에다른분자를결합시킬수있는초분자체를위주로살펴보고자한다. 이들중에는간단한단위분자들의조합에의해 cyclic 또는 cage-like 구조를형성하는경우와 cyclic 단위체가직접사용되는경우가있다. 이러한초분자들은대체적으로올리고머형식으로고리를형성하고있으며고리사이의빈공간을통한복합체형성이가능하다. 즉, cyclic 구조화합물 ( 단위체의조합에의해이루어졌든, 이미고리형구조이든 ) 이주인 (host) 으로내부에 cavity 를가지고이곳에다른분자를손님 (guest) 으로맞이하여결합하는형태이다. 대표적인 host 분자로는크라운에테르 (crown ether), 1 사이클로덱스트린 (cyclodextrin), 로택산 (rotaxan), 제올라이트 (zeolite), 2 포르피린 (porphyrin) 등이있다. 아래그림 1에서는이들 host 화합물들의구조를나타내었다. 이중우선, 크라운에테르는옥시에틸렌기를단위체로갖는고리모양또는왕관모양의폴리에틸렌에테르화합물이다. 크라운에테르는고리모양의구조내의공간 (hole) 을통해복합체형성이가능하며금속이온과암모늄이온 (NH + 4 ) 3 또는일차알킬암모늄이온 (RNH + 3 ) 과의복합체형성이연구되어왔다. 결합가능한이온분자의크기가결정된다는면에서분자인식개념이소개된초분자체로는상당히초기에알려진경우라할수있을것이다. 제올라이트는알루미늄 (Al) 과실리콘 (Si) 으로구성된다공성결정을갖는물질로세공이라고부르는수옹스트롬 (Å) 의 공간을가지고있으며이세공은금속과복합체를형성할수있어촉매, 흡착제로서의많은연구가진행되어왔다. 4,5 최근에는국내에서도한국과학기술원의유룡교수연구팀에의해미세나노기공이규칙적으로배열되어있는소재가개발되는등매우활발한연구가진행되고있다. 6 이와같이유, 무기기반의합성화합물에의한초분자체뿐만아니라초분자체의존재는생체내에서도찾을수있다. 이종고리화합물 (heterocyclic organic ring) 으로구성된포르피린은생체내적혈구의혈색소 ( 헤모글로빈 ) 속에포함되어산화환원반응에작용하는분자로 Fe, Mg, Mn과같은분자와복합체를형성하여체내에서중요한역할들을담당한다. 7 이상에서살펴본바처럼다양한초분자체들이연구되어왔는데, 이러한분자들중에서가장오랫동안, 다양한응용분야를가지고연구되는대표적인예가사이클로덱스트린 (cyclodextrin) 을사용한초분자체일것이다. 사이클로덱스트린은 6~8 개의포도당분자의 α-1,4 결합을통해형성된소수성공동을갖는고리형올리고사카라이드 (oligosaccharide) 로포도당분자의개수가 6개인 α-사이클로덱스트린, 7개인 β-사이클로덱스트린, 그리고 8개의포도당분자로이루어진 γ-사이클로덱스트린이있다. 8 이때사이클로덱스트린을형성하고있는포도당분자의개수에따라사이클로덱스트린의분자량, 소수성공동의크기, 용해도등이달라지게된다 ( 표 1). 사이클로덱스트린의구조는 X-ray분석에의하면 C2와 C3에결합해있는 hydroxyl 기가바깥쪽으로펼쳐져있고, C6 에결합해있는 hydroxyl 기역시반대방향으로펼쳐져있기때문에링의외곽은전체적으로친수성을띄고있다. 반면 C3 와 C5의수소이온과에테르의산소가사이클로덱스트린구조안쪽에위치하고있어내부공동은소수성을띄고있다. 10 따라서전체구조의친수성외각은물과같은극성용매에잘녹을수있게하면서구조체내부에는외곽과반대되는성격의소수성기공을형성하고있다 ( 그림 2). 이는사이클로덱스트린의가장큰특성인 host-guest 상호작용을통해복합체형 그림 1. Structures of the representative host compounds. 그림 2. The chemical structure and schematic view of cyclodextrin. 40 고분자과학과기술 Polymer Science and Technology

3 양성윤 안유진 표 1. Properties of the cyclodextrins 9 cyclodextrin Property α β γ no. glucose units empirical formula (anhydrous) C 36H 60O 30 C 42H 70O 35 C 48H 80O 40 mol wt (anhydrous) cavity length. Å cavity diameter. Å ~5.2 ~6.6 ~8.4 성을가능하게한다. 사이클로덱스트린은앞서설명한바와같이 6~8 개의포도당이연결된고리형올리고사카라이드구조를가지고있으며소수성기공을가지고있어고체, 액체또는기체상물질까지도 encapsulation 시키는것이가능하다. 이때 guest 물질이일정한사이즈를갖는사이클로덱스트린의기공안에들어가면서구조적 fitting 에의해복합체를형성하는데사이클로덱스트린의종류에따라기공의높이는같지만직경과부피가서로다르다. 따라서상대적으로낮은분자량을갖는 guest 들은 α-사이클로덱스트린에, aromatic 분자들은 β-사이클로덱스트린에그리고 macrocycle 이나 steroid 와같은거대분자들은 γ-사이클로덱스트린과복합체를형성한다. 11 이중 β-사이클로덱스트린의경우가수용액에서의높은용해도와 aromatic구조에적절한공동 (cavity) 의특징으로인해 guest 분자와의복합체연구에가장활발하게사용되어왔으며, 아래그림 3에기존연구에대표적으로사용되었던 guest 분자들을나타내었다. 12,13 또한사이클로덱스트린은방향족유기화합물들뿐만아니라유기금속화합물 (organometallic compound) 과도복합체를형성할수있고이를통해유기금속화합물의전기화학적 성질및광화학특성을변화시킬수있다. 14,15 페로센 (ferrocene) 은두개의사이클로펜타디엔고리 (cyclopentadienyl rings) 사이에 1개의철원자 (Fe) 가공유결합을형성하여마치샌드위치와같은모양을형성하는화합물이다. 이화합물은사이클로덱스트린과복합체를형성할수있는데복합체를형성하는두물질간의비율은사이클로덱스트린의종류, 즉기공의크기에따라다르며가장강한 binding 효과를나타낼수있는복합체형성은그림 4에다음과같이제안되었다. α-사이클로덱스트린의경우작은기공의크기로인하여두개의사이클로덱스트린분자와하나의페로센분자가복합체를형성하며 β-, γ-사이클로덱스트린의경우 1:1의비율을보이나그형태가각각다르게나타난다. 위와같은사이클로덱스트린과페로센의복합체는분자센서또는 asymmetric inductions 18, condensation reactions 19 의유기반응성을증가시키는연구들에사용되었으며 NAD의전기촉매적산화방법 (electrocatalytic oxidation) 의연구도보고되었다. 20 또한사이클로덱스트린의복합체형성은아조벤젠 (azobenzene) 으로코팅된나노튜브와표면에도입되어있는사이클로덱스트린을이용하여 3차원적나노스케일의구조체를형성하는연구에사용되기도하였다 ( 그림 5). 아조화합물의광이성질체화 (photoisomerization) 성질을이용하면 UV조사를통해 host-guest 복합체형성여부를자유롭게조절할수있는데 Deoxycholic acid(dca) Chenodeoxycholic aicd Adamatanol Camphor Menthol 그림 3. Structure of guest molecules used in guest-host complexation with cyclodextrin. 13 그림 4. 페로센과사이클로덱스트린의복합체 : (a) α- 사이클로덱스트린, (b) β- 사이클로덱스트린, (c) γ- 사이클로덱스트린 16 Vol. 23, NO. 1 41

특집 초분자결합체의여러가지응용연구 이러한성질은전환이가능한광활성나노재료에응용될수있다. 21 최근에는위와같은유기분자또는유기금속화합물뿐만아니라사이클로덱스트린과금속인 Au 15 cluster 와의복합체형성에관한연구도보고되었다. 22 3.

이러한로택산은원형분자간의공유결합또는중심축이되는사슬간의공유결합등을통해올리고머또는폴리머로불릴수있는폴리로택산을형성할수있으며합성단계에서로택산분자의위치에따라주사슬폴리로택산또는곁사슬폴리로택산으로구분된다. 이때폴리로택산을형성하는로택산의반복단위가일정한경우반복되는로택산의개수를 n으로하여 [n]-rotaxane 으로표기한다.

4 특집 초분자결합체의여러가지응용연구 이러한성질은전환이가능한광활성나노재료에응용될수있다. 21 최근에는위와같은유기분자또는유기금속화합물뿐만아니라사이클로덱스트린과금속인 Au 15 cluster 와의복합체형성에관한연구도보고되었다 Rotaxane 등고분자를포함한초분자체에대한연구로택산이란하나또는그이상의원형분자와축이되는중심사슬, 그리고중심사슬말단에원형분자의이탈을막는스토퍼 (stopper) 를가지고있는분자사슬을말한다. 23 로택산은원형의분자와중심사슬간의공유결합은형성하지않지만높은활성화에너지를갖는각각의독립분자로존재할때보다안정하다. 이러한로택산은원형분자간의공유결합또는중심축이되는사슬간의공유결합등을통해올리고머또는폴리머로불릴수있는폴리로택산을형성할수있으며합성단계에서로택산분자의위치에따라주사슬폴리로택산또는곁사슬폴리로택산으로구분된다. 이때폴리로택산을형성하는로택산의반복단위가일정한경우반복되는로택산의개수를 n으로하여 [n]-rotaxane 으로표기한다. 24 일반적으로로택산의합성에있어원형의분자와중심축의사슬의특정상호관계가존재하지않으면로택산의합성수율은낮은편이다. 하지만두분자가 host-guest 복합체를형성하는경우높은수율의로택산을합성할수있기때문에공여-수용기전 (donor-acceptor complexes), 전이금속착물 (transition metal complexes) 또는 crown ether complexes 등이사용되어왔다. 현재연구되고있는로택산은옥시에틸렌기를단위체로왕관모양의구조를가지고있는크라운에테르를원형분자로사용하는로택산, 25,26 글리코루릴 (glycoluril) 의올리고머로원형구조를가지고있는쿠커비투릴 (cucurbituril) 을이용한 로택산 27 등이연구되고있으며그중에서사이클로덱스트린을원형분자로갖는로택산에대한연구가가장활발하게진행되어왔다. 28,29 초기의사이클로덱스트린을기반으로한로택산연구는폴리에틸렌글리콜 (PEG) 같은공유결합선형고분자에사이클로덱스트린이끼어들어가있는구조를주로연구하였으나근래에는단일분자기반의 host-guest complex 의말단그룹이서로상호작용을통해거대분자를이루게되는다중자기조립 (multiple self-assembly) 을이용한연구결과들이발표되고있다. 그림 6의예시는로택산의원형분자와중심축의한쪽스토퍼를사이클로덱스트린으로사용하고반대쪽의스토퍼를사이클로덱스트린과복합체형성이가능한트리나이트로페닐그룹으로사용하여서로다른로택산분자간의조립이가능한경우이다. 28 또한로택산의중심사슬양쪽말단의스토퍼간반응을이용하여마치진주목걸이와같은원형의폴리로택산인폴리카테난 (poly(catenane)) 30,31 연구들또한보고되고있다. 앞서소개한로택산같이고분자같은중심사슬분자를주축으로사이클로덱스트린이끼워져있는구조체뿐만아니라선형고분자의곁사슬기에사이클로덱스트린이결합하는초분자체도보고되었다. 이경우사이클로덱스트린과같은원형분자가치환기를가지며이를통한중합으로합성된다. 그림 7은친수성고분자로독성이없으며물에잘녹는 poly(n-vinyl-pyrrolidone) 과사이클로덱스트린으로구성 그림 6. A proposed structure of a supramolecular [2]rotaxane polymer that was assembled by non-covalent bonds. 28 그림 5. Schematic diagram of the azobenzene nanotube assembly on the complementary alpha-cd/au substrates via host-guest molecular recognition and light-induced nanotube detachment/attachment on the alpha-cd surfaces. 21 그림 7. Free radical copolymerization of CD-monomer(4) and N- vinylpyrrolidone (1) 고분자과학과기술 Polymer Science and Technology

양성윤 안유진 된초분자체이다. 이경우곁사슬에존재하는사이클로덱스트린은여전히 guest 물질 (phenolphthalein, PP) 와복합체를형성할수있으며약물의전달이나촉매또는 UV 흡수체로서의응용가능성을가지고있다. 32 이외에도사이클로덱스트린을직접단위체로하는고분자를합성하여여러 guest 분자가결합하게하는연구도이루어지고있다. 33 4.

5 양성윤 안유진 된초분자체이다. 이경우곁사슬에존재하는사이클로덱스트린은여전히 guest 물질 (phenolphthalein, PP) 와복합체를형성할수있으며약물의전달이나촉매또는 UV 흡수체로서의응용가능성을가지고있다. 32 이외에도사이클로덱스트린을직접단위체로하는고분자를합성하여여러 guest 분자가결합하게하는연구도이루어지고있다 Host-Guest Complexation 을이용한초분자체의제약및화장품등의분야에서의응용 앞서설명한바와같이사이클로덱스트린의소수성공동을이용하면특정 guest 분자와복합체형성이가능하기때문에제약연구에있어서사이클로덱스트린은약물의용해도와안정성그리고생물학적안정성을증대시키기위해사용되고있다. 34 사이클로덱스트린은이러한제약연구에서약물전달체로사용되기위한여러조건을충족시키고있다. 일정한모양과크기를갖는구조체로임의로화학적반응기의조절이쉽고많은반응기를가지고있다. 또한종류에따라기공의크기조 그림 8. Self-inclusion mode of prednisolone/alpha-cyclodextrin. 36 절이가능하며독성이적다. 친수성외곽성질은물에대한용해도를증가시키고가장중요한약물을기공에담지하는것이가능하다는점에서약물전달체의역할을할수있는데, 물에잘녹을수있는사이클로덱스트린의성질과물에녹지않는난용성약물의담지를통하여수용액상에약물을분산시키는역할을하게될뿐만아니라원하지않는약물의부작용을감소시키는역할도한다. 35 사이클로덱스트린과약물의복합체형성을통한약물전달시스템은약물의용해도를증가시키는등의장점이있지만약물을전달해야하는기관에전달되기전에분리될수있는단점도있다. 이러한점은사이클로덱스트린과약물과의공유결합을형성한후자가복합체를형성하도록하여보완할수있다. α- 사이클로덱스트린의일차또는이차하이드록실 (hydroxyl groups) 과에스터또는아마이드결합을통해약물 ( 프레드니솔론 ) 을고정시키고 NMR 을통해구조를분석한것으로이는유전자전달시스템뿐만아니라표적지향성약물전달시스템에사용될수있을것이다 ( 그림 8). 36 최근에는약물전달시스템에있어서로다른두개의초분자의복합체를사용하여다기능성약물전달시스템에대한연구또한보고되었다. 포르피린수용체시스템과소수성기공을통한난용성약물의담지가가능한사이클로덱스트린의복합체를형성하였다 ( 그림 9). 포르피린과결합해있는 β-사이클로덱스트린은 paclitaxel 와, γ-사이클로덱스트린은 doxorubicin 과복합체를형성하도록하였으며 doxorubicin 복합체를이용한방출결과는아래그림에나타내었다 ( 그림 10). 포르피린과 γ- 사이클로덱스트린의복합체에담지되어있는 doxorubicin 으로인한붉은색형광은 30분에서한시간이경과하면서세포의 그림 9. Prepared and tested porphyrin-cd conjugates(a), schematic representation of formation of a supramolecular carrier-drug complex with dual therapeutic function(b). 37 Vol. 23, NO. 1 43

6 특집 초분자결합체의여러가지응용연구 내부쪽으로강하게번지는것을볼수있는데이는시간이지남에따라복합체에서약물이방출되고있음을의미한다. 37 사이클로덱스트린은약물이나카이랄성분자뿐만아니라향료의방출속도조절에도사용될수있다. β-사이클로덱스트린을기판의 poly(4-vinylbenzyl chloride) 와반응을통해고정시키고 host-guest 복합체를통해향료 (vanillin) 를고정시키고방출속도를관찰한결과사이클로덱스트린이있는경우없는때보다향료가장시간꾸준하게방출되어최대 280 일까지지속될수있음을확인했다 ( 그림 11). 뿐만아니라향료의방출이이루어진후향료의재충전이가능함을보였다. 38 또한감귤류과실의껍질처리제인이마잘릴 (imazalil) 과사이클로덱스트린복합체에대한연구도있다. 이복합체는이마잘릴을단독으로사용할때와비슷한효과를보이며 1~4 일이경과한복합체는오히려더효과적임을밝혔으며, β-사이클로덱스트린은경구나국소적처방이가능할정도로독성 이없기때문에이마잘릴와복합체는이마잘릴이단독으로갖는독성을줄여다루기가쉽다는이점을보였다 초분자체의이성질체분리를포함한분리, 정제및특정물질의감지분야응용 생명체를구성하고있는아미노산, 당, 단백질또는핵산과같은카이랄성생체분자들은하나의형태로만존재하며이러한생체유기분자들은다른형태의거울상이성질체에대해특이한거동을보인다. 예를들어라세믹혼합물에서하나의이성질체가약제로서의활성을가진다면다른하나의이성질체는독성을가지고있는경우가있다. 현재제약및의학분야에서연구되고있는많은생체유기분자는카이랄성질을가지고있기때문에 chiral separation 은매우중요한과정이라고할수있다. 40 모세관전기영동 (capillary electrophoresis, CE) 은전기 (a) (b) 그림 10. Doxorubicine release from the complex with porphyrin 3. The corresponding images of their respective comples preformed in the tube and incubated with mammary carcinoma cells 4T1 for 30min (a) and 1h (b). The abundant presence of doxorubicin in the nucleus after 1h indicates its release from the complex. 37 그림 11. Attachment of beta-cyclodextrin via primary hydroxyl groups to a poly(4-vinylbenzyl chloride) surface (a), rate of vanillin release from poly(4-vinylbenzyl chloride) layer (b) 고분자과학과기술 Polymer Science and Technology

7 양성윤 안유진 장내에서시료의이동속도차이로성분을분리하는방법으로광화학이성질체의분리에사용되고있는방법중하나이다. 이시스템에서 chiral selector 로가장많이사용되는것이바로사이클로덱스트린인데, 이는사이클로덱스트린이수용액상에서의높은용해도와안정성을가지며 UV를흡수하지않는분자특성과다양한유도체를통한높은선택성등을보유하고있어 chiral selector 로사용되기에매우적합하기때문이다. 41 예를들면메탈로센거울상이성질체의분리에사이클로덱스트린이사용될수있다. β-사이클로덱스트린을포함하고있는상분리컬럼을이용한액체크로마토그래피의경우페로센 (ferrocene), 루테노센 (ruthenocene), 오스모센 (osmocene) 의유도체의거울상이성질체의분리가가능하며그림 12에서각각의이성질체가시간차이를두고분리되는것을볼수있다. 액체크로마토그래피를통해서각각의이성질체로분리된 (±) ferrocenyl-1-methoxyethane 의분리결과물을 CD 통해분석한결과이성질체의분리로 250nm 의파장대에서스펙트럼패턴의역전이일어나는것을볼수있다 (negative cotton 그림 12. Chromatogram showing the LC separation of (±) ferrocenyl- 1-methoxyethane (7 and 7 ), (±) 1-ruthenocenylethanol (2 and 2 ), and on a 25-cm beta-cyclodextrin column (14 and 14 ). 42 그림 13. CD spectra of (+) ferrocenyl-1-methoxyethane [ ㅡ ] and (-) ferrocenyl-1-methoxyethane [ ] isolated by collection of peak fractions after LC separation. 42 effect)( 그림 13). 43 단순히특정이성질체와의결합이더좋은경우만이아니라사이클로덱스트린에 guest 분자가결합할때 fitting 에의해분자의굽힘또는회전운동 (bending or rotational motion) 에제한이될때, 이운동제한으로인해특정이성질체쪽으로더치우치게되는 (enantiomer excess) 경우를형성하여이성질체분해능을가지는경우도있다. 44 이외에도양이온성 4차암모늄 β-사이클로덱스트린의유도체는높은양이온성광화학이성질체의 chiral selector 로사용될수있고, 45 숙시닐-β- 사이클로덱스트린은페닐글리시돌 (phenylglycidol) 의광화학이성질체의분리에사용될수있다. 46 또한 chiral separation 에는위에서언급한사이클로덱스트린뿐만아니라말라리아예방에사용되고있는클로로퀸의이성질체분리에헤파린 (heparin) 을사용한연구와 47 방향족고리를가진 calyx[4]arenes 화합물에의한 chiral separation 등의연구결과도보고되었다. 48,49 6. 결론및제언 : 초분자체, 아직도열린가능성분자가더큰분자를이루고, 더높은단위의크기를가지게되는것이고분자로가는길이라면초분자 (supramolecule) 는소분자와고분자를연결하는다리라할것이다. 어쩌면이미그이상으로, 앞서많은연구예시에서보다시피초분자는고분자보다도더크게이미고분자를포함하고있기도하다. 특히고분자를연구하는입장에서초분자는상당히매력적인 끌어당기는 소재이다. 서두에서언급한것처럼 supramolecule 이라는것이알려진지반세기가까이되었다는점에서이분야는상당히많은연구와그결과물들이축적된분야이다. 초분자는특히, guest 분자를포함할수있는특성으로인하여특정물질을운반, 전달하는기능과결합체특성을이용한감지능력을센서나크로마토그래피분리용충진물질로사용하는등응용성이매우우수한소재이다. 우리는앞장에서이런다양한응용성을제시하는연구결과들을살펴보았다. 그런데이러한기술가능성을실제상용화한경우들이기초연구에상당시간꾸준히투자한일본에서많이실현되었다는점을간과할수없다. 유럽과서구의유수대학과연구기관에서의연구개발실적과겨룰수있었던일본의힘은어디에있을까? 최소한사이클로덱스트린초분자체의경우, 이를지속적으로연구한연구자로떠오르는몇몇과학자들안에일본과학자들이상당수이고, 이물질을실제 Vol. 23, NO. 1 45

8 특집 초분자결합체의여러가지응용연구 크로마토그래피에적용하고상용한제품들이일본에서개발되어카이랄분리정제기기분야를상당히독점하고있다. 그러면이분야는우리가아직경쟁할만한부분이없는것인가? 근래에자기조립을이용한나노, 바이오, 에너지, 환경분야의국내연구가상당한발전을거듭하고있는중에, 자기조립현상을기반으로하는초분자체에대한연구도지속적으로이루어지면국가경쟁력을강화할수있는원천기술과원천소재개발이라는두마리의토끼를잡을수있을지도모른다. 분자들의혼합물속에서원치않는분자는밀어내고원하는분자를당기는 밀당의고수, 초분자체 에우리도깊은관심을가져봄은어떨까한다. 참고문헌 1. G.W. Gokel, W. M. Leevy, and M. E. Weber, Chem. Rev., 104, 2723 (2004). 2. S. Ray and S. Vasudevan, Inorg. Chem., 42, 1711 (2003). 3. S. Kado and K. Kimura, J. Am. Chem. Soc., 125, 4560 (2003). 4. G. A. Ozin and C. Gil, Chem. Rev., 89, 1749 (1989). 5. F. Bedioui et al., J. Chem. Soc. Faraday. T., 87, 3831 (1991). 6. K. Na et al., Science, 333, 328 (2011). 7. X. T. Feng et al., J. Phys. Chem. B., 113, (2009). 8. G. Wenz, Angew. Chem. Int. Ed., 33, 803 (1994). 9. K. A. Connors, Chem. Rev., 97, 1325 (1997). 10. J. Szejtli, Chem. Rev., 98, 1743 (1998). 11. A. R. Hedges, Chem. Rev., 98, 2035 (1998). 12. T. Kuwabara et al., J. Org. Chem., 63, 8729 (1998). 13. T. Aoyagi et al., Anal. Chem., 69, 659 (1997). 14. A. E. Kaifer, Acc. Chem. Res., 32, 62 (1999). 15. V. I. Sokolov, J. Organomet. Chem., 500, 299 (1995). 16. F. Hapiot, S. Tilloy, and E. Monflier, Chem. Rev., 106, 767 (2006). 17. Y. Odagaki et al., J. Chem. Soc. Perk. T., 1, 1230 (1990). 18. Y. Kawajiri and N. Motohashi, Chem. Comm., 1336 (1989). 19. J. T. Wang et al., Polyhedron, 15, 2997 (1996). 20. M. Tian and S. J. Dong, Electroanal., 7, 1063 (1995). 21. I. A. Banerjee, L.T. Yu, and H. Matsui, J. Am. Chem. Soc., 125, 9542 (2003). 22. E. S. Shibu and T. Pradeep, Chem. Mater., 23, 989 (2011). 23. G., Wenz, B.H. Han, and A. Muller, Chem. Rev., 106, 782 (2006). 24. O. Safarowsky et al., J. Prakt. Chem., 342, 437 (2000). 25. T. Sato and T. Takata, Macromolecules, 41, 2739 (2008). 26. Y. Kohsaka, G. Konishi, and T. Takata, Polym. J., 39, 861 (2007). 27. R. Eelkema et al., J. Am. Chem. Soc., 129, (2007). 28. M. Miyauchi et al., J. Am. Chem. Soc., 127, 2034 (2005). 29. J. Terao et al., J. Am. Chem. Soc., 131, (2009). 30. M. Okada and A. Harada, Macromolecules, 36, 9701 (2003). 31. S. A. Nepogodiev and J. F. Stoddart, Chem. Rev., 98, 1959 (1998). 32. T. Trellenkamp and H. Ritter, Macromolecules, 43, 5538 (2010). 33. 양성윤, 진혜승, 고분자전해질다층막및생체감응장치, (2009). 34. J. Szejtli, J. Incl. Phenom. Macro., 52 (2005). 35. K. Uekama, F. Hirayama, and T. Irie, Chem. Rev., 98, 2045 (1998). 36. H. Yano et al., J. Pharm. Sci., 90, 2103 (2001). 37. J. Kralova et al., J. Med. Chem., 53, 128 (2010). 38. W. C. E. Schofield and J. P. S. Badyal, ACS. Appl. Mater. Inter., 3, 2051 (2011). 39. M. Schirra et al., J. Agr. Food. Chem., 50, 6790 (2002). 40. G. A. Hembury, V. V. Borovkov, and Y. Inoue, Chem. Rev., 108, 1 (2008). 41. T. J. Ward, Anal. Chem., 78, 3947 (2006). 42. D. W. Armstrong, Anal. Chem., 59, 84A (1987). 43. S. Y. Yang et al., J. Am. Chem. Soc., 119, (1997). 44. Q. F. Liu et al., J. Chromatogr. A., 1033, 349 (2004). 45. S. Morante-Zarcerol et al., Electrophoresis, 25, 2745 (2004). 46. A. M. Stalcup, K. H. Gahm, and M. Baldueza, Anal. Chem., 68, 2248 (1996). 47. R. Lauceri et al., J. Am. Chem. Soc., 124, 894 (2002). 48. T. Yamaguchi et al., Angew. Chem. Int. Edit., 43, 6350 (2004). 46 고분자과학과기술 Polymer Science and Technology

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