KR100916051B1 - 알파-사이클로덱스트린 관형집합체의 제조방법 및알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체 - Google Patents

알파-사이클로덱스트린 관형집합체의 제조방법 및알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 알파-사이클로덱스트린 관형집합체의 제조방법 및 이로부터 제조된 알파-사이클로덱스트린 관형집합체로 형성되는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체에 관한 것이다. 본 발명의 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 제조방법은, (S1) 알파-사이클로덱스트린을 테트라히드로푸란에 첨가하는 단계; (S2) 상기 알파-사이클로덱스트린이 첨가된 테트라히드로푸란을 초음파 처리하여 알파-사이클로덱스트린 분산액을 얻는 단계; 및 (S3) 상기 알파-사이클로덱스트린 분산액을 여과하고 건조시켜 알파-사이클로덱스트린 관형집합체를 얻는 단계를 포함한다. 본 발명의 제조방법은 매우 간단하여 효율성 및 경제성이 우수하다.
알파-사이클로덱스트린, 관형집합체

Description

알파-사이클로덱스트린 관형집합체의 제조방법 및 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체{Method of preparing α-cyclodextrin tubular assembly and α-cyclodextrin tubular assembly bundle aggregation structure}
본 발명은 알파-사이클로덱스트린 관형집합체의 제조방법 및 이로부터 제조된 알파-사이클로덱스트린 관형집합체로 형성되는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 나노수준의 필터, 바이오센서, 촉매, 약물전달체 및 광반응성 물질 등에 사용될 수 있는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체의 용이한 제조방법 및 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체에 관한 것이다.
최근에 초분자화학 분야에서, 규칙적이고 기능화된 집합체를 생성하기 위한 유닛으로서 환상(cyclic) 화합물이 다양하게 사용되고 있다. 특히, 이중에서 사이클로덱스트린(cyclodextrin, CD)으로 알려진 글루코오스의 환상 올리고머는 그 독특한 형태 및 성질 때문에 많은 주목을 받고 있다.
구체적으로, 사이클로덱스트린은 알파-D-글루코오스(α-D-glucose) 분자가 고리형태로 연결되어 형성된다. 사이클로덱스트린을 구성하는 알파-D-글루코오스 단위(unit)의 개수(n)에 따라 사이클로덱스트린 앞에 α(n=6), β(n=7), γ(n=8)를 붙여서 구분한다. 사이클로덱스트린의 구조는 양단 개방구의 크기가 다른 원통형 구조, 즉 원뿔의 꼭지부분을 잘라낸 것 같은 구조를 갖는다.
사이클로덱스트린은 분자 내부에 공동(cavity)을 가지고 있어서 다양한 게스트(guest) 분자를 수용할 수 있는 호스트(host) 분자 역할을 할 수 있다. 또한, 사이클로덱스트린의 분자 내부는 소수성을 나타내지만 분자 외부는 친수성을 나타내는 매우 독특한 분자이다. 사이클로덱스트린의 분자 내부와 외부가 이런 차이를 나타내는 이유는 알파-D-글루코오스를 구성하는 히드록시 작용기(hydroxyl group;-OH)가 모두 분자 외부를 향하고 있고, 분자 안쪽으론 소수성 구조가 배치되어 있기 때문이다.
이러한 독특한 특성 때문에, CD가 수직방향으로 배열되어 형성된 채널 구조의 관형집합체(tubular assembly)들은 채널 구조, 즉 실린더형 나노기공을 가지므로, 나노수준의 필터, 바이오센서, 촉매, 약물 전달체 및 광반응성 물질 등 다양한 분야에서 사용될 수 있다.
CD의 관형집합체로는 공유적 및 비공유적 관형집합체들이 알려져 있다. 공유적 관형집합체는 에피클로로히드린을 첨가하여 포접착체(inclusion complex, IC)에서 CDs를 가교시키고 포접된 게스트(guest) 고분자를 제거함으로써 얻어진다. 비공유적 관형집합체는 CD에는 불활성인 특정 유기 용매의 작용으로 IC에서 포접된 고분자를 제거함으로써 얻어진다.
그러나, CD에 기초한 실린더형 나노기공을 갖는 관형 구조를 형성하기 위한 종래의 방법은, CD 공동(cavity)에 게스트 분자의 포접 및 해리 과정을 거쳐야만 하는 등의 복잡하고 어려운 과정들이 필요한 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 토넬리 등(Rusa, C. C.; Bullions, T. A.; Fox, J.; Porbeni, F. E.; Wang, X.; Tonelli, A. E. Langmuir 2002, 18, 10016)은 실린더형 나노기공을 갖는 관형 CD 집합체들을 게스트 분자를 사용하지 않고 용매-비용매 시스템(예, 물-클로로포름 또는 물-아세톤 시스템)을 사용하여 CD 재결정에 의해 제조하였다(고속 결정화, fast crystallization).
하지만, 토넬리 등에 의해 제시된 CD 집합체의 제조방법도 2종 용매를 사용해야 하는 번거로움이 존재하여, 종래의 문제점을 효과적으로 해결했다고 볼 수 없다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는, 게스트 분자를 사용하지 않고 간단하게 알파-사이클로덱스트린 관형집합체(α-cyclodextrin-tubular assembly, α-CD-TA)를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 두 번째 과제는 상기 α-CD-TA의 번들을 골격으로 하는 α-CD-TA 번들 응집체를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 알파-사이클로덱스트린 관형집합체(α-cyclodextrin-tubular assembly, α-CD-TA)의 제조방법은, (S1) 알파-사이클로덱스트린을 테트라히드로푸란에 첨가하는 단계; (S2) 상기 알파-사이클로덱스트린이 첨가된 테트라히드로푸란을 초음파 처리하여 알파-사이클로덱스트린 분산액을 얻는 단계; 및 (S3) 상기 알파-사이클로덱스트린 분산액을 여과하고 건조시켜 알파-사이클로덱스트린 관형집합체를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 제조방법에 따르면, 알파-사이클로덱스트린 관형집합체를 매우 간단하게 제조할 수 있으므로, 제조과정 중의 오류를 줄일 수 있어 제조공정의 효율성을 높일 수 있고, 제조과정에서 비용과 시간도 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들이 다수개 응집하여 10~40nm의 메조기공을 형성하는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체로서, 상기 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들은 알파-사이클로덱스트린의 내부 공동이 서로 연통되도록 알파-사이클로덱스트린이 수직방향으로 배열되어 형성된 복수의 알파-사이클로덱스트린 관형집합체가 수직축 방향이 서로 평행하도록 수평방향으로 접하여 형성된 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체를 제공한다.
본 발명의 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 제조방법은 매우 간단하여 알파-사이클로덱스트린 관형집합체를 효율적이고 경제적으로 대량생산할 수 있게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체는 메조기공을 가지고 있으므로, 나노수준의 필터, 바이오센서, 촉매, 약물전달체 및 광반응성 물질 등에 다양하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 제조방법에 따르면, 먼저, 알파-사이클로덱스트린을 테트라히드로푸란에 첨가한다(S1).
알파-사이클로덱스트린 분말을 테트라히드로푸란(THF)에 첨가하면, 용해되지 않고 용기 밑면에 침전된다. 이 때 알파-사이클로덱스트린 분말은 알파-사이클로덱 스트린 분자가 통상적인 환경에서 존재할 수 있는 물분자와 함께 무질서하게 서로 수소결합을 하고 있는 상태이다.
이어서, 알파-사이클로덱스트린이 첨가된 테트라히드로푸란을 초음파 처리하여 알파-사이클로덱스트린 분산액을 얻는다(S2).
전술한 토넬리 등은 알파-사이클로덱스트린들 사이의 수소결합은 물분자에 의해 매개되며, 채널 구조를 형성하게 되는 알파-사이클로덱스트린의 재결정에 중요한 요소일 것이라고 지적하면서, 용매-비용매 시스템(물-클로로포름 또는 물-아세톤)을 사용하여 알파-사이클로덱스트린 관형집합체를 제조하는 과정을 제시하였다.
하지만, 본 발명은 토넬리 등의 용매-비용매 시스템과는 달리, 초음파 처리과정 및 THF의 1종 용매만으로 알파-사이클로덱스트린 관형집합체를 형성하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 실린더형 나노기공 구조를 갖는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체의 형성은 다음과 같은 과정을 거치는 것으로 추정된다. 즉, 알파-사이클로덱스트린이 첨가된 테트라히드로푸란을 초음파 처리하면, 알파-사이클로덱스트린 사이에 존재하는 기존의 수소결합들 중 일부가 초음파 처리를 통해 깨어지게 되어, 알파-사이클로덱스트린 분자 또는 분자집합의 자유도가 증가하게 된다. 이렇게 자유도가 증가된 알파-사이클로덱스트린 분자 또는 분자집합은 열역학적으로 좀 더 안정한 형태를 취하게 되는데, 이 때 THF의 도움을 받아서 물분자를 매개로 수소결합이 알파-사이클로덱스트린들 사이에서 재형성되어 알파-사이클 로덱스트린의 내부 공동이 서로 연통된 형태인 알파-사이클로덱스트린 관형집합체를 형성한다고 볼 수 있다(저속 재결정, slow recrystallization).
본 발명에 따른 초음파 처리의 구체적인 조건은 알파-사이클로덱스트린 사이에 존재하는 기존의 수소결합들이 깨져 분산액이 형성될 수 있는 조건이라면 제한없이 적용될 수 있다. 예를 들면, 35~45kHz에서 300~350W의 초음파 처리를 하는 경우, 본 발명에 따른 알파-사이클로덱스트린 분산액이 더욱 빠르게 형성될 수 있다.
초음파 처리시간은 처리 조건에 따라 적절하게 선택될 수 있으며, 예를 들어, 12~24시간일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 범위에서 알파-사이클로덱스트린 관형집합체가 충분히 형성될 수 있고, 교반시간이 24시간을 초과하면 증가된 교반시간에 비해 향상되는 교반 효과를 더 이상 기대하기 어렵다.
다음으로, 전술한 알파-사이클로덱스트린 분산액을 여과하고 건조시켜 알파-사이클로덱스트린 관형집합체를 얻는다(S2).
본 발명에 따라 수행되는 여과 및 건조 방법은 당업자가 당분야에서 사용되는 여과 및 건조방법 중에서 필요에 따라 적절하게 제한없이 채택할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 따라 얻어지는 결과물은, 전술한 알파-사이클로덱스트린 관형집합체가 서로 응집하여 번들을 형성함과 동시에, 또한 상기 번들이 서로 응집하여 형성되는 메조기공을 갖는 응집체이다. 이하에서는 각 구조 단위별로 설명한다.
전술한 바와 같이, 알파-사이클로덱스트린 관형집합체는 알파-사이클로덱스트린의 내부 공동이 서로 연통되도록 알파-사이클로덱스트린이 수직방향으로 배열 되어 형성된다.
도 1(a) 및 도 1(b)에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 알파-사이클로덱스트린 관형집합체는 알파-사이클로덱스트린의 내부 공동(지름이 약 4.5Å)이 서로 연통되도록 알파-사이클로덱스트린이 수직방향으로 배열되어 형성되므로 그 내부에 실린더형 나노기공을 갖는다.
또한, 본 발명의 제조방법에 따르면, 알파-사이클로덱스트린 관형집합체는 복수의 알파-사이클로덱스트린 관형집합체가 수직축 방향이 서로 평행하도록 수평방향으로 접하여 형성된 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들을 형성하게 된다. 본 발명에 따라 제조된 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들의 개략적인 형태가 도 1(a) 및 도 1(b)에 나타나 있다.
본 발명에 따라 형성되는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들은 상기 알파-사이클로덱스트린 관형집합체가 수직축 방향이 서로 평행하도록 수평방향으로 접하여 형성되는데, 바람직하게는 도 1(a)에 나타난 바와 같이, 수평방향으로 육각 대칭(hexagonal symmetry) 형태로 배열되어 형성될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따라 형성되는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들은 반응조건에 따라 다양한 크기를 가질 수 있으며, 도 1(b)를 참조하여 예를 들면, 수평방향 지름이 25~50nm일 수 있고, 수직방향 길이는 50~300nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 제조방법에 따르면, 상기 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들은 다수가 응집하여 10~40nm의 메조기공을 형성하는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체를 형성하게 된다. 도 1(c)에는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들이 응집되어 메조기공을 갖는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체를 형성하는 일 형태가 개략적으로 나타나 있다.
종래의 제조방법에 의하면 알파-사이클로덱스트린 응집체는 라멜라층으로 형성되나, 본 발명의 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체는 10~40nm의 메조기공을 갖는 불규칙한 형태를 가지므로, 이러한 메조기공으로 인해 본 발명의 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체는 나노수준의 필터, 바이오센서, 촉매, 약물전달체 및 광반응성 물질 등의 다양한 용도로써 사용될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
다음은 실시예 및 비교예에 의해 제조된 물질들을 분석하기 위해 사용된 측정 방법들이다.
광각 X선 회절 ( Wide angle X- ray diffraction , WAXD ) 분석
Cu Kα 방사원(wavelength = 0.154 nm)을 갖는 MAC/Science MXP 18XHF-22SRA diffractometer 기기를 사용하였다. 적용 전압 및 전류는 각각 50 kV 및 200 mA로 설정하였다. 스캔은 2θ = 5o min-1의 속도로 2θ = 5o ~ 40o 범위에서 수행되었다.
FT-IR 스펙트럼 분석
Perkin Elmer Spectrum GX spectrometer 기기를 사용하였으며, 주파수는 400~4000 cm-1 범위로 설정하였다.
FE-SEM 분석
JEOL JSM-6330F기기를 사용하여 전자 현미경 사진을 얻었다.
소각 X선 산란(Small angle X-ray Scattering, SAXS) 분석
Cu Kα 방사원(wavelength = 0.154 nm)을 갖는 Bruker AXS Nanostar 기기를 사용하였다. 적용 전압 및 전류는 각각 40 kV 및 35 mA로 설정하였다. 산란각은 0.02o~2.5o 이었으며, 시료와 탐지기 간의 거리는 106 cm이었다.
비표면적 및 기공 크기 분포 분석
Micrometrics ASAP 2000 기기를 사용하여 77K에서 질소 흡착-탈착 등온선을 얻었다. 모든 시료는 측정 전에 150 oC에서 10-6 Torr로 4 시간동안 진공처리하였다. 시료의 표면적은 Brunauer-Emmett-Teller(BET) 식을 사용하여 계산하였으며, 기공 크기 분포는 Barrett-Joynet-Halenda(BJH)식을 사용하여 산출되었다.
실시예
α-CD 1.5 g을 THF 30 ml에 첨가하고, 실온에서 40kHz에서 325W의 초음파 처리(Bransonic 3510 sonicator, Branson사, 미국))를 720분(12시간) 동안 수행하였다. 이 후, 결과물을 필터여과하고, 진공 오븐에서 하룻밤 동안 건조시켜, 알파-사이클로덱스트린 관형집합체로 형성된 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체를 얻었다.
비교예 1~6
초음파 처리 시간을 5분(비교예 1), 10분(비교예 2), 30분(비교예 3), 60분(비교예 4), 180분(비교예 5) 및 360분(비교예 6) 동안 수행한 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 실시하였다.
<실험예>
알파-사이클로덱스트린 번들의 결정 구조 분석
실시예 및 비교예 1~6의 α-CD-TA 번들의 결정 구조를 광각 X선 회절 패턴을 사용하여 분석하였다. 그 결과가 도 2에 나타나 있다.
도 2에 나타난 바와 같이, α-CD-TA 번들의 결정 구조는 THF 처리 시간에 따라 현저하게 변화함을 알 수 있다. 특히, THF로 12시간(720분)동안 처리된 α-CD 번들의 2θ=7.4o(100), 12.7o(110) 및 22.5o(300)에서의 피크들이 (100), (110) 및 (300)의 sin2(θ) 값들의 비가 1:3:9가 되도록 뚜렷하게 나타나며, 이는 수평방향으로 육각 대칭(hexagonal symmetry)임을 나타낸다. 또한, 도 2에서 2θ=19.6o 에서의 (210) 피크가 THF 처리 시간이 증가함에 따라 명백해짐을 알 수 있는데, 이는 실린더형 나노기공을 갖는 α-CD-TA의 형성이 α-CD들의 채널형 패킹(packing)으로부터 기인한다는 것을 나타낸다(도 1(a) 참조).
알파-사이클로덱스트린 내의 실린더형 나노기공 분석
α-CD-TA 내의 실린더형 나노기공의 형성을 더 상세히 설명하기 위해서, 실시예에서 제조된 α-CD-TA 번들 응집체와 프로피온산(PA)로 α-CD-TA의 포접 테스트를 수행하여 광각 X선 회절, FT-IR 스펙트럼 및 DSC를 측정하였다.
구체적으로, α-CD-TA 번들 응집체 1.5g을 프로피온산(PA) 10ml에 첨가하고, 실온에서 하루밤 동안 정치시켰다. 생성된 침전물을 진공여과한 후, THF로 수 차례 세척하여 포접되지 않은 PA를 제거하였다. 결과물을 진공건조하여 PA가 포접된 알파-사이클로덱스트린 관형집합체(PA-α-CD-TA)를 얻었다.
PA가 α-CD 내의 공동으로 포접되어 케이지(cage)형 포접 구조를 형성할 수 있다는 것은 이미 당분야에 알려진 사실이다. 도 3(a)에 나타난 바와 같이, PA로 처리된 α-CD-TA(PA-α-CD-TA)가 PA 처리에도 불구하고 α-CD-TA와 유사한 WAXD 프로파일을 가지며, 이는 α-CD-TA의 채널 구조가 여전히 유지된다는 것을 나타낸다.
더구나, 도 3(b)에 나타난 바와 같이, PA-α-CD-TA의 FT-IR 스펙트럼은 α-CD-TA 내의 PA의 존재로 인해 1737cm-1에서의 카르보닐 피크가 나타나는 것을 알 수 있다. 하지만, α-CD-TA의 경우에는 카르보닐 피크가 관찰되지 않는다.
또한, 도 3(c)에 나타난 바와 같이, PA의 녹는점이 -20℃에서 나타났다. 그러나, PA-α-CD-TA의 경우 FT-IR 스펙트럼을 통해 PA의 존재가 관찰되었음에도 불구하고 PA의 녹는점이 나타나지 않았다. 이는 PA가 α-CD-TA의 외부에 존재하지 않고 내부 공동에 존재함을 나타낸다.
이로부터, α-CD-TA는 양단이 개방된 실린더형 나노기공 구조를 갖는다는 사실을 알 수 있다.
순수 알파-사이클로덱스트린과 본 발명의 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체의 모폴로지 분석
본 발명에 따라 제조된 α-CD-TA 번들 응집체와 순수 α-CD 응집체의 구조 차이를 더 설명하기 위해, 이들의 모폴로지를 FE-SEM으로 알아보았다. 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, α-CD-TA 번들 응집체의 모폴로지는 순수 α-CD 응집체의 모폴로지와는 매우 다르다. α-CD-TA 번들 응집체는 나노섬유형 α-CD 번들들로 형성되는 반면에, 순수 α-CD 응집체는 α-CD 분자들의 임의적 응집체에 불과하다. 이러한 결과들은 α-CD의 수평적으로 육각배열 형태이며 수직적으로 내부 공동이 연통되도록 배열된 형태인 채널형 결정 구조의 존재를 나타내는 α-CD-TA 번들의 결정학적 연구와도 잘 일치한다(도 1(b) 참조).
부가적으로, SAXS 결과로서, 도 6에서 α-CD-TA 번들 응집체의 2θ에 대한 강도(intensity)로서 산란각(2θ)이 0.3이하인 범위에서의 넓은 피크가 관찰되지만, 순수 α-CD 응집체에 대해서는 피크가 관찰되지 않는다. 이는 α-CD-TA 번들 응집체의 약 30nm 이상의 크기와 관련된 구조적 산란 유닛들이 무질서한 상태로 존재하는 것을 나타내며, 이는 역시 FE-SEM 결과와 일치한다.
BET 분석
α-CD 응집체 및 α-CD-TA 번들 응집체의 비표면적 및 기공 크기 분포는 BET 및 BJH 방법으로 산출되어 도 4의 FE-SEM 사진으로부터 자세하게 관찰되는 α-CD-TA 번들 응집체의 기공 구조를 알아낼 수 있다. 도 7(a) 및 도 7(b)에는 α-CD 응집체 및 α-CDTA 번들 응집체의 비표면적 및 기공 크기 분포를 각각 BET 및 BJH 방법으로 산출한 결과가 나타나 있다.
도 7(a)에 나타난 바와 같이, 질소 흡착-탈착 측정의 BET 분석은 α-CD-TA 번들 응집체가 H2 이력(hysteresis) 루프와 함께 유형 IV 등온식을 나타내는 반면, 순수 α-CD 응집체는 질소 기체의 흡착과 탈착 사이에 이력 루프를 나타내지 않는다.
더구나, α-CD-TA 번들 응집체의 비표면적(86.0m2g-1)은 순수 α-CD 응집체의 비표면적(26.4m2g-1)보다 상당히 크다. BJH 분석(도 7(b))으로부터, α-CD-TA 번들 응집체의 탈착 평균 기공 크기는 약 25nm(기공 크기 분포 = 약 10~40nm)인 반면, α-CD 응집체는 기공이 탐지되지 않았다. 이는 잉크 병 형태의 웜홀(wormhole)과 같은 메조기공이 α-CD-TA 번들 응집체 내에 존재한다는 것을 나타낸다. 이러한 본 발명의 α-CD-TA 번들 응집체의 메조기공성 구조는 나노섬유형 α-CD-TA 번들들의 무질서한 응집으로부터 기인한다(도 1(c) 참조).
처리 용매 비교
본 발명에 따른 THF외에 다른 용매를 사용했을 경우에도 본 발명과 같은 α-CD-TA 번들 응집체가 형성되는지를 알아보았다. 도 8 및 도 9에는 본 발명의 실시예에 따라 얻어진 시료 및 본 발명의 실시예와 용매만 다르게하여 얻어진 시료들의 WAXD 결과가 나타나 있다.
도 8 및 도 9에 나타난 바와 같이, THF 외에는 본 발명의 α-CD-TA 번들 응집체가 생성되지 않는 것을 알 수 있다.
도 1(a)는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들의 수평방향 단면을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 1(b)는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들을 입체적으로 나타낸 개략적인 도면이고, 도 1(c)는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들이 응집하여 메조기공을 형성하는 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예 및 비교예에 따라 제조된 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들의 결정 구조에 대한 광각 X선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 3(a), 도 3(b) 및 도 3(c)는 각각 실시예에 따라 제조된 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 및 PA가 포접된 알파-사이클로덱스트린 관형집합체의 광각 X선 회절 그래프, FT-IR 스펙트럼 그래프 및 DSC 그래프이다.
도 4는 실시예에 따라 제조된 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체의 FE-SEM 사진이다.
도 5는 순수 알파-사이클로덱스트린 응집체의 FE-SEM 사진이다.
도 6은 실시예에 따른 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체 및 순수 알파-사이클로덱스트린 응집체의 SAXS 측정 결과 그래프이다.
도 7(a) 및 도 7(b)은 순수 알파-사이클로덱스트린 응집체 및 실시예에 따른 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체의 비표면적 및 기공 크기 분포를 각각 BET 및 BJH 방법으로 산출한 결과 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 얻어진 시료 및 본 발명의 실시예와 용매만 다르게하여 얻어진 시료들의 WAXD 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 얻어진 시료 및 본 발명의 실시예와 용매만 다르게하여 얻어진 시료들의 WAXD 결과를 나타낸 그래프이다.

Claims (9)

  1. (S1) 알파-사이클로덱스트린을 테트라히드로푸란에 첨가하는 단계;
    (S2) 상기 알파-사이클로덱스트린이 첨가된 테트라히드로푸란을 초음파 처리하여 알파-사이클로덱스트린 분산액을 얻는 단계; 및
    (S3) 상기 알파-사이클로덱스트린 분산액을 여과하고 건조시켜 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체를 얻는 단계
    를 포함하는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (S2) 단계에서 초음파 처리는 35~45kHz에서 300~350W로 수행되는 것을 특징으로 하는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체는 복수의 알파-사이클로덱스트린 관형집합체가 수직축 방향이 서로 평행하도록 수평방향으로 접하여 형성된 번들이 응집한 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들은 상기 알파-사이클로덱스트린 관형집합체가 수평방향으로 육각 대칭형태로 배열되어 형성된 것을 특징으로 하는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체의 제조방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들은 지름이 25~50nm이고, 길이는 50~300nm인 것을 특징으로 하는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체는 제3항 또는 제4항의 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들이 다수개 응집하여 10~40nm의 메조기공을 형성하는 형태로 얻어지는 것을 특징으로 하는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체의 제조방법.
  7. 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들이 다수개 응집하여 10~40nm의 메조기공을 형성하는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체로서, 상기 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들은 알파-사이클로덱스트린의 내부 공동이 서로 연통되도록 알파-사이클로덱스트린이 수직방향으로 배열되어 형성된 복수의 알파-사이클로덱스트린 관형집합체가 수직축 방향이 서로 평행하도록 수평방향으로 접하여 형성된 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들은 상기 알파-사이클로덱스트린 관형집합체가 수평방향으로 육각 대칭형태로 배열되어 형성된 것을 특징으로 하는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들은 지름이 25~50nm이고, 길이는 50~300nm인 것을 특징으로 하는 알파-사이클로덱스트린 관형집합체 번들 응집체.
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Title
Langmuir 2002, 18, 10016-10023쪽(Rusa, C. C. et al., 공개일:2002.11.06.)*
논문1:PNAS.

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