답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.암 치료에서 표적치료제는 암세포의 성장과 생존에 관여하는 특정 분자나 신호 전달 경로를 선택적으로 차단하는 치료제입니다. 정상 세포와 암세포를 구분하지 않고 빠르게 분열하는 세포를 무차별 공격하던 기존 화학항암제와 달리, 암세포에만 특이적으로 나타나는 유전자 변이나 단백질을 정밀 타격하는 것이 기본 원리입니다.​가장 큰 장점은 정상 세포의 손상을 최소화하여 부작용을 크게 줄인 점입니다. 화학항암제는 탈모, 구토, 골수 기능 저하 등을 유발하지만, 표적치료제는 암세포를 골라 공격하므로 환자의 삶의 질을 유지하는 데 유리합니다. 대표적인 예로 만성 골수성 백혈병 치료제인 글리벡은 암을 유발하는 BCR-ABL 단백질만 차단하여 백혈병을 알약으로 관리하는 만성 질환으로 바꾸어 놓았습니다. 또한 유방암에서 HER2 단백질을 표적하는 허셉틴도 해당 변이가 있는 환자의 생존율을 극적으로 높였습니다.​반면 명확한 한계도 존재합니다. 가장 큰 문제는 암세포가 우회 경로를 찾아내거나 추가 돌연변이를 일으켜 발생하는 약물 내성입니다. 폐암 치료제인 이레사를 사용하면 처음에는 효과를 보이다가도, EGFR 유전자에 T790M이라는 새로운 변이가 생기면서 약이 듣지 않게 되는 것이 대표적입니다. 또한 특정 표적 유전자를 가진 환자에게만 치료를 적용할 수 있어 대상이 제한적이며, 신약 개발 비용으로 인해 약가가 매우 고가라는 점도 해결해야 할 과제입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.알켄의 안티 마르코프니코프 반응이 일어나는 이유는 반응에 참여하는 시약의 특성과 메커니즘이 일반적인 경우와 다르기 때문입니다. 크게 두 가지 관점으로 설명할 수 있는데, 첫째는 라디칼 메커니즘이고 둘째는 원소 간의 전기음성도 차이와 입체 장애 때문입니다.​가장 대표적인 예인 과산화물 존재 하에서의 브롬화수소 첨가 반응은 라디칼 메커니즘으로 진행됩니다. 일반적인 반응에서는 수소 이온이 먼저 반응하여 더 안정적인 탄소 양이온을 만들지만, 과산화물이 있으면 브롬 라디칼이 먼저 알켄을 공격합니다. 브롬 라디칼이 차수가 낮은 바깥쪽 탄소에 결합해야만 안쪽 탄소에 차수가 높고 더 안정적인 탄소 라디칼 중간체가 형성될 수 있습니다. 이 안정성을 쫓아 반응이 진행되다 보니 수소가 나중에 안쪽 탄소에 결합하게 되어 안티 마르코프니코프 결과물이 나옵니다.​또 다른 예인 수소화붕소 첨가 반응에서는 전기음성도 차이가 결정적인 역할을 합니다. 보통의 산성 조건과 달리 수소화붕소 시약에서는 수소의 전기음성도가 붕소보다 커서 수소가 부분적인 음전하를 띠고 붕소가 부분적인 양전하를 띱니다. 알켄과 반응할 때 전기적으로 양전하를 띠고 크기가 큰 붕소 원자가 입체 장애가 적고 전자가 풍부한 바깥쪽 탄소에 결합하게 되며, 음전하를 띤 수소는 안쪽 탄소로 이동합니다. 이후 붕소가 있던 자리가 하이드록시기로 치환되면서 안티 마르코프니코프 방향으로 반응이 종결됩니다. 결론적으로 규칙이 깨진 것이 아니라, 바뀐 시약의 성질에 맞춰 가장 안정한 경로를 찾아간 결과입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.고기를 삶거나 재울 때 키위나 배를 갈아 넣으면 고기가 눈에 띄게 연해지는 것은 과일 속에 풍부하게 들어 있는 천연 단백질 분해 효소 덕분입니다.​고기가 질기다고 느껴지는 주된 이유는 근육 섬유를 단단하게 감싸고 있는 콜라겐 등의 결합 조직 때문입니다. 키위의 액티니딘이나 배의 프로테아제 같은 성분들은 이 단단한 단백질 구조를 집중적으로 공략하는 역할을 합니다. 이 효소들은 고기의 콜라겐 조직에 작용하여 물 분자를 끼워 넣으며 단백질 결합을 끊어내는 가수분해 반응을 일으킵니다.​가수분해 과정을 거치면 길고 단단하게 꼬여 있던 콜라겐의 아미노산 사슬이 잘게 쪼개지면서 헐겁고 부드러운 상태로 변화합니다. 그 결과 고기 내부의 거친 결합 조직이 느슨해져 식감이 연해질 뿐만 아니라, 촘촘했던 단백질 틈새로 수분이 더 잘 스며들게 되어 고기의 육즙이 풍부해지고 촉촉함도 함께 유지됩니다.​다만 이러한 단백질 분해 효소는 열에 약해 높은 온도에서는 쉽게 파괴되므로, 고기를 삶는 도중에 넣기보다는 조리 전 생고기에 미리 갈아 넣고 재워두었을 때 가장 강력한 연육 효과를 발휘하게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.주전자 바닥에 생기는 하얀 때의 정체는 물속의 칼슘 성분이 가열되면서 침전되어 단단하게 굳어진 탄산칼슘입니다. 이 탄산칼슘은 염기성을 띠는 일종의 석회석 성분이기 때문에, 산성 물질인 구연산이나 식초를 활용하여 화학 반응을 유도하면 물에 녹여 쉽게 제거할 수 있습니다.​염기성인 탄산칼슘에 산성을 띠는 구연산이나 식초를 넣고 가열하면 두 물질이 만나 격렬한 산 염기 중화 반응을 일으킵니다. 산성 용액 속의 수소 이온이 탄산칼슘의 탄산 이온과 결합하면서 열적으로 불안정한 탄산 성분을 형성하게 됩니다.​이 탄산은 주전자가 끓는 높은 온도에서 매우 쉽게 분해되는 특성이 있어 물과 이산화탄소 기체로 빠르게 쪼개집니다. 이 과정에서 딱딱하게 뭉쳐 있던 석회석 구조가 무너지며 탄산 성분이 이산화탄소 가스로 변해 거품을 내며 공기 중으로 날아가 버립니다.​동시에 탄산칼슘에 묶여 있던 칼슘 이온은 구연산이나 아세트산 이온과 반응하여 물에 아주 잘 녹는 염 상태로 변하게 됩니다. 결론적으로 주전자 바닥의 단단한 하얀 때는 산과의 화학 반응을 통해 눈에 보이지 않는 이산화탄소 가스와 물에 잘 녹는 성분으로 분해되어 물에 깨끗하게 녹아 나가는 원리입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.야광봉을 꺾어서 빛을 내는 현상은 열을 발생시키지 않고 화학 반응을 통해 직접 빛을 만들어내는 화학발광의 대표적인 예시입니다.​야광봉의 플라스틱 튜브 안에는 디페닐옥살레이트라는 화학 물질과 형광 염료가 섞여 있는 액체가 들어 있고, 그 중심에는 과산화수소가 담긴 얇은 유리 앰플이 들어 있습니다. 야광봉을 꺾으면 이 내부의 유리 앰플이 깨지면서 격리되어 있던 두 가지 화학 물질이 비로소 하나로 섞이게 됩니다.​서로 만난 디페닐옥살레이트와 과산화수소는 즉각적인 화학 반응을 일으키며 에너지가 매우 높은 불안정한 중간 물질을 형성합니다. 이 중간 물질이 더 안정적인 이산화탄소로 분해되는 과정에서 축적되어 있던 화학 에너지가 방출되는데, 이 에너지가 주변에 함께 있던 형광 염료 분자로 이동하게 됩니다.​에너지를 전달받은 형광 염료 분자는 안정을 유지하던 전자가 에너지를 흡수하여 더 높은 에너지 준위로 올라가는 들뜬 상태가 됩니다. 하지만 들뜬 상태는 화학적으로 매우 불안정하기 때문에, 전자는 다시 에너지가 가장 낮은 원래의 안정적인 궤도인 기저 상태로 떨어지려고 합니다.​이때 전자가 들뜬 상태에서 기저 상태로 복귀하면서 흡수했던 에너지를 빛의 형태로 외부에 방출하게 되는데, 이것이 바로 야광봉이 환하게 빛나는 원리입니다. 형광 염료의 종류에 따라 전자들이 기저 상태로 떨어지며 내뿜는 빛의 파장이 달라지기 때문에 빨간색, 초록색, 파란색 등 다양한 색상의 야광봉을 만들 수 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.김장김치가 익으면서 특유의 시원하고 톡 쏘는 맛이 나는 현상은 김치 속에서 일어나는 미생물의 발효 활동과 밀접한 관련이 있습니다.​김치가 숙성되는 과정에서 공기를 싫어하는 혐기성 미생물인 젖산균이 본격적으로 번식하기 시작합니다. 이 젖산균들은 배추와 양념에 포함된 당류를 분해하여 젖산을 만들어내는데, 이 과정에서 젖산뿐만 아니라 이산화탄소 기체를 부산물로 함께 생성합니다. 이렇게 만들어진 이산화탄소는 외부로 다 빠져나가지 못하고 김치 국물과 조직 속에 가스 형태로 자연스럽게 녹아들게 됩니다.​기체가 액체에 녹아든 상태는 우리가 흔히 마시는 탄산음료의 원리와 같습니다. 김치를 먹거나 국물을 마실 때 미처 빠져나가지 못하고 갇혀 있던 이산화탄소 성분이 입안에서 톡 터지면서 청량감과 함께 탄산 특유의 톡 쏘는 맛을 느끼게 만듭니다.​보통 김장이 끝나고 초기 숙성 단계를 지나 젖산균이 가장 활발하게 증식하는 시기에 이산화탄소의 농도가 최고조에 달하므로 이때 가장 시원하고 맛있는 탄산미를 즐길 수 있습니다. 결론적으로 김치의 톡 쏘는 맛은 인위적으로 탄산을 주입한 것이 아니라, 젖산균이 김치를 맛있게 익혀가는 발효 과정에서 자연스럽게 만들어낸 이산화탄소 가스가 국물 속에 축적되어 나타나는 과학적인 결과물입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.일반 세라믹은 지르코늄 같은 광물 가루를 고온과 고압으로 구워내어 금속만큼 단단하게 만든 하이테크 도자기 소재입니다. 샤넬이나 라도 같은 고급 시계 브랜드에서 주로 사용하며, 다이아몬드만큼 스크래치에 강해 오랜 시간이 지나도 새것 같은 깊은 광택을 유지하는 장점이 있습니다. 다만 가공이 까다로워 가격이 매우 비싸고, 도자기 특성상 대리석 바닥 등에 강하게 떨어뜨리면 깨질 위험이 있습니다.​반면 스와치 시계에 쓰이는 바이오세라믹은 순수 세라믹이 아니라 세라믹과 플라스틱을 섞어 만든 합성 소재입니다. 세라믹 분말 삼분의 이와 피마자유라는 식물성 기름에서 추출한 바이오 플라스틱 삼분의 일을 혼합하여 제조합니다. 진짜 세라믹의 차갑고 단단한 느낌을 어느 정도 재현하면서도, 플라스틱 성분이 지닌 탄성 덕분에 충격을 받아도 잘 깨지지 않는 실용성을 가집니다.​이 소재가 스와치에서만 보이는 이유는 스와치 그룹이 친환경적이면서도 캐주얼 시계에 적합하도록 직접 개발해 특허를 낸 독점 소재이기 때문입니다. 일반 플라스틱보다 질감이 훨씬 고급스럽고 특유의 매트한 색감을 잘 표현할 수 있어 문스워치 같은 대중적인 인기 제품에 적극적으로 쓰이고 있습니다.​결론적으로 고급 시계의 진짜 세라믹이 스크래치에 극도로 강한 프리미엄 광물 소재라면, 스와치의 바이오세라믹은 세라믹의 단단한 감촉과 플라스틱의 가볍고 충격에 강한 장점을 결합한 스와치만의 하이브리드 플라스틱 소재라고 이해하시면 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.옷걸이형 제습기에 사용되는 염화칼슘이 실내 습도를 낮추는 원리는 화학에서 말하는 조해성과 깊은 관련이 있습니다. 조해성이란 고체 물질이 공기 중의 수분을 흡수하여 스스로 녹아내리는 성질을 뜻합니다.​염화칼슘은 양이온인 칼슘 이온과 음이온인 염화 이온이 강하게 결합한 이온 결합 물질입니다. 이 중 칼슘 이온은 주변의 물 분자를 강하게 끌어당기는 성질이 있습니다. 공기 중의 수증기가 염화칼슘 표면에 닿으면 염화칼슘은 물 분자와 강하게 결합하면서 화학적으로 안정한 수화물 상태가 되는데, 이 과정에서 주변의 수분을 격렬하게 흡수합니다.​이때 염화칼슘 표면의 수증기압은 일반적인 실내 공기의 수증기압보다 현저히 낮습니다. 자연계에서는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 물질이 이동하므로, 상대적으로 수증기압이 높은 공기 중의 수분이 수증기압이 낮은 염화칼슘 표면으로 계속해서 이끌려 오게 됩니다.​수분을 지속적으로 빼앗아 온 염화칼슘은 마침내 자신이 흡수한 물에 완전히 녹아버리는 조해성을 나타냅니다. 고체였던 염화칼슘이 이온으로 해리되면서 액체 상태의 염화칼슘 수용액으로 변하는 것입니다. 제습기 아래쪽에 물이 고이는 이유가 바로 이 때문입니다. 결론적으로 염화칼슘은 물 분자를 당기는 강한 화학적 인력과 조해성을 통해 공기 중의 수분을 지속적으로 가두어 실내 습도를 효과적으로 낮춰줍니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.수정액을 글씨 위에 바르면 금방 마르는 것은 수정액 속에 들어 있는 액체 성분의 특별한 물리적 성질 때문입니다.​수정액은 기본적으로 글씨를 가려주는 흰색 고체 안료와, 이 고체 가루를 뭉치지 않게 녹여서 부드럽게 발라지도록 돕는 액체 상태의 유기 용매가 섞여 있는 구조입니다. 이때 사용되는 유기 용매는 일반적인 물과 달리 끓는점이 매우 낮은 특성을 가지고 있습니다.​끓는점이 낮다는 것은 분자 사이의 인력이 약해 조금만 에너지를 얻어도 액체에서 기체로 쉽게 변한다는 뜻입니다. 이 때문에 수정액 속 유기 용매는 온도가 높은 불 위가 아니더라도, 우리가 생활하는 일반적인 실온 공간에서 매우 빠르게 증발하는 초속성 휘발성을 나타냅니다.​따라서 수정액을 종이 위에 바르는 순간, 고체 안료를 머금고 있던 유기 용매가 공기 중으로 순식간에 휘발하여 날아가 버립니다. 액체 성분이 순식간에 사라지면서 종이 위에는 하얀색 고체 안료 가루만 고스란히 남아 단단하게 굳기 때문에, 우리는 수정액이 금방 마른다고 느끼게 되는 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.겨울철 기온이 영하로 내려가도 호수 아래쪽의 물이 얼지 않고 비교적 따뜻하게 유지되는 것은 물이 가진 독특한 밀도 변화 특성 때문입니다. 일반적인 물질은 온도가 낮아질수록 부피가 줄어들고 밀도가 커지지만, 물은 4도에서 부피가 가장 작고 밀도가 가장 커지는 예외적인 성질을 가지고 있습니다.​날씨가 추워지면 호수 표면의 물이 먼저 식으면서 밀도가 높아져 아래로 가라앉고, 아래에 있던 따뜻한 물이 위로 올라오는 대류 현상이 일어납니다. 이 과정은 호수 전체의 물 온도가 밀도가 가장 큰 4도가 될 때까지 반복됩니다. 결국 밀도가 가장 높은 4도의 물은 호수 바닥에 차곡차곡 쌓이게 됩니다.​이후 표면의 물 온도가 4도보다 더 낮아지면 물은 오히려 부피가 늘어나고 밀도가 작아져 가벼워집니다. 따라서 가벼워진 찬 물은 아래로 내려가지 못하고 표면에 머물다가 0도에 이르러 얼음으로 변합니다. 이렇게 표면에 얼어붙은 얼음은 외부의 차가운 공기를 막아주는 훌륭한 단열재 역할을 하게 됩니다.​결과적으로 표면의 얼음이 지붕처럼 냉기를 차단해 주기 때문에, 그 아래쪽 깊은 곳은 밀도가 가장 커서 가라앉았던 4도의 물이 얼지 않고 그대로 유지됩니다. 이 덕분에 한겨울에도 물고기들이 얼지 않은 물속에서 생명을 유지할 수 있고, 우리는 표면의 얼음을 뚫고 얼음낚시를 즐길 수 있습니다.