화학공정 폐기물들을 고부가가치 의약품이나 농약으로 합성해 낼 수 있는 소프트웨어가 개발됐다.

UNIST 바르토슈 그쥐보프스키 특훈교수(IBS 첨단연성물질 연구단 그룹리더)가 27일자 네이처(Nature)지에 공개한 논문에 따르면, 이 소프트웨어를 활용해 총 189종의 화학 폐기물에서 300개의 고부가가치 의약품 물질 등을 만들어낼 수 있다. 이 중에는 해열진통제인 이부프로펜, 혈압조절 약물인 카르베딜롤도 포함됐다.

이 연구를 특별히 소개한 네이처 사설(editorial)은 “유해 물질 배출 등을 줄이려는 ‘그린 화학’의 발전에 기여하는 최신 사례”라고 설명했다.

약물을 만드는 제약 공정이나 바이오매스에서 바이오디젤을 뽑는 것과 같은 화학 공정에서는 원치 않는 부산물이 나온다. 이 부산물 중에는 오래 저장하기 어렵거나 독성이 있는 물질도 많다. 석탄 정제 공정에 나오는 페놀이 대표적이다.

이 부산물을 유용한 물질로 바꿔 재활용한다면 환경도 보호하고, 저장 비용 등도 아낄 수 있지만, 부산물을 원료로 해 만들 수 있는 물질과 그 합성 방법을 찾기가 쉽지 않다. 원료로 합성할 수 있는 물질 조합이 무궁무진한데다가, 똑같은 물질이라도 합성할 수 있는 방법이 여러 개라 훨씬 더 경우의 수가 많기 때문이다.

연구팀이 이번에 개발한 소프트웨어는 이러한 과정을 획기적으로 단축할 수 있다. 페놀을 포함한 189개의 화학 부산물로부터 합성할 수 있는 상용 약물 등 300종을 찾아냈을 뿐만 아니라 그 합성 경로도 알려준다. 합성 조건을 선택해 유해한 용매를 사용하거나 고온이 필요한 합성 경로를 거치는 방법은 거를 수 있다.

또 연구팀은 이 소프트웨어가 설계해 준 합성 경로를 따라 미국 회사가 개발한 ‘현장 생산용 제약 기계’를 돌려 실제 약물을 합성하는 실험도 진행했다. 대표적으로 중증 코로나의 대증 치료에 쓰이는 3가지 약물(근육이완제, 진정제, 마취제)의 주성분 등을 이 소프트웨어가 설계한 방법대로 합성할 수 있었다.

한편, 이 소프트웨어는 미국 올케미(Allchemy)사의 동명소프트웨어를 기반으로 개발됐다. 올케미는 바르토슈 그쥐보프스키(Bartosz Grzybowski) 교수가 동료 연구진과 함께 세운 회사다.

(논문명: Computer-designed repurposing of chemical wastes into drugs)