황동수(해양) 교수와 오동엽(해양 박사과정) 씨, 조용석(물리) 교수 연구팀은 표면 힘 측정기(Surface force apparatus, SFA)를 이용해 물속에서의 Cation-π 결합을 나노역학적으로 증명했다. 이 연구 결과는 화학분야의 권위지인 <앙게반테 케미(Angewandte Chemie)> 온라인판에 지난 2월 28일 게재됐다. (논문명: Nanomechanics of Cation-π Interactions in Aqueous Solution)
자연계에서 비공유 결합(수소결합, 이온결합, 반데르발스 결합 등)의 대부분은 물속에서 수화작용 때문에 그 힘이 약해진다. 반면에, Cation-π 결합은 물속에서도 강하기 때문에 수중의 많은 생리현상에서 중요한 요소로 작용하고 있다고 알려져 있으며, 이전까지는 컴퓨터 시뮬레이션에 의해서만 그 힘이 예측되어 왔다. 연구진은 인간의 학습과 기억에 매우 중요한 신경전달물질인 ‘아세틸콜린’이 뇌의 아세틸콜린 수용체에 Cation-π 결합으로 강하게 결합하는 현상을 실험으로 입증했다. 또한 홍합 등 부착성 해양생물이 바닷속에서 바위 등에 테트라에틸암모늄 화합물이 이온 채널과 신경전달 수용체 등에 Cation-π 결합으로 얼마나 강하게 결합하는지를 실험적으로 증명하였다.
황 교수는 “본 연구 결과는 앞으로 신의약품, 수중접착제 및 해양 방오제 등 다양한 고분자소재 개발 등에 필요한 중요한 원리를 제시하고 있다”라고 평가하였으며, “특히 아세틸콜린과 유사한 구조를 갖는 니코틴은 우리 뇌에서 Cation-π 결합하는 것으로 알려져 있어, 흡연 중독 메커니즘 연구에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다”라고 밝혔다.