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중국과학원 허페이(合肥) 물질과학 연구원 산하 기술 생물 및 농업 공정 연구소 우리팡(吳麗芳) 연구원 연구팀의 장리윈(張立雲) 박사는 최근 싱가포르 국립대학 Chang Young Tae교수 연구팀과 협력하여 DOFLA 기술로 환경 오염 물질(Environmental pollutants)과 생물 고분자(Biological macromolecule) 특이성 식별 관련 연구를 실행하여 다양한 성과를 달성하였다. DOFLA 기술은 환경과 생명과학 관련 분야 연구를 위해 새로운 방법을 제공하였다.

현재 장리윈 박사 연구팀은 DOFLA 기술을 물 환경 유해 물질과 DNA G-사중체(Quadruplex) 구조 특이성 식별 연구에 응용하고 있다. DOFLA(Diversity-Oriented Fluorescent Library Approach)는 일종 조합 화학 발전에 기반하여 발전한 다양화-가이드 형광 분자 베이스에 대한 높은 처리량 선별 방법으로서 일종 신속하고 효율적으로 분석물질 형광 프로브를 취득할 수 있는 루트를 제공하고 있다. 현재 DOFLA 화합물 베이스는 약 10,000종에 달하는 형광 화합물을 보유하고 있으며 전체 광 스펙트럼 범위를 거의 커버하고 있는 상황이다(그림 1. 참조).

전통적인 표적-지향 디자인 방법에 비해 이런 방법은 신형 형광 프로브 발전 분야에서 뚜렷한 강점을 보유하고 있는데 구체적으로 응용 범위가 넓고 검출 가능한 분석 물질 품종 유형이 다양하고 편견이 없을 뿐만 아니라 높은 처리량을 보유하고 있으며 신속하고 효율적으로 특정 분석물의 형광 프로브를 취득할 수 있는 것으로 나타났다.

지난 2012년도에 장리윈 연구원은 싱가포르 국립대학 화학학부 연구팀과 공동 연구를 실행하였는데 DOFLA 기술을 이용하여 신형 형광 프로브에 대한 분석 연구를 실행하였다. 장리윈 연구원은 환경 오염 물질인 비스페놀(Bisphenol) A의 특이성 형광 프로브 선별과 감정 작업을 독립적으로 완성함으로써 실제적인 물 환경(해수, 지하수와 식용수) 속의 비스페놀 A를 위해 높은 선택성, 높은 민감성 분석 수단을 제공하였다(그림 2. 참조). 관련 연구 성과는 `분석 화학 학보(Analytica Chimica Acta)`에 발표되었다.

동시에 장리윈 연구원은 환경 오염 물질인 카페인 특이성 프로브에 대한 감정과 메커니즘 연구에 참여하였다. 관련 연구 성과는 네이처 자매지 `사이언티픽 리포트(Scientific Reports)`에 게재되었다. 현재 장리윈 연구원은 싱가포르 국립대학 화학학부 연구팀과 장기적인 협력 프로젝트를 실행하는데 합의를 본 상황이다.

장리윈 연구원은 싱가포르 국립대학 화학학부 연구팀과 공동으로 DOFLA 기술을 이용하여 생물 고분자(Biological macromolecule) 형광 프로브에 대한 연구를 실행하였으며 관련 선별 작업을 통해 세분화 유도 발광(Disaggregation-Induced Emission, DIE) 특징을 보유한 BODIPY 유형 화합물인 GQR을 발견하였다. 연구팀은 이번 연구를 통해 DNA G-사중체(Quadruplex)의 여러 개 구조 원소를 동시에 식별할 수 있기 때문에 DNA G-사중체(Quadruplex)의 다양한 상태성 구조의 선택성을 향상시킬 수 있다는 점을 발견하였다(그림 3. 참조).

연구팀은 이번 연구를 통해 DNA G-사중체(Quadruplex)의 형성, 단절 및 다른 구조 간의 변환은 체내 부분적으로 중요한 생리과정(예를 들면 세포 사멸, 세포 증식, 신호 전달과 종양 형성 등)에 대한 조정 제어와 관련된다는 점을 발견하였다. 관련 연구는 DNA 구조와 기능을 심층적으로 이해하는 면에서 중요한 의미를 보유하고 있다. 이번 연구 성과는 네이처 자매지 `사이언티픽 리포트(Scientific Reports)`에 게재되었다.

DIE 메커니즘의 중요한 의미에 근거하여 장리윈 연구원과 싱가포르 국립대학 화학학부 연구팀은 공동으로 응용화학 분야에서 세계 최고 수준의 학술지인 `화학학회리뷰`(Chemical Society Reviews)에 `세분화 역할이 광학 프로브 발전 과정에서 발휘하는 역할`이라는 테마의 종합논술 논문을 발표하였다.