KR101558160B1 - Biomimetic scaffold for catalytic redox activity and its use - Google Patents

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KR101558160B1 KR1020130042290A KR20130042290A KR101558160B1 KR 101558160 B1 KR101558160 B1 KR 101558160B1 KR 1020130042290 A KR1020130042290 A KR 1020130042290A KR 20130042290 A KR20130042290 A KR 20130042290A KR 101558160 B1 KR101558160 B1 KR 101558160B1
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Abstract

본원은 X1a-Zn-X2b의 구조를 갖는 펩타이드에 의해 형성된 나노구조체를 포함하는 산화환원 반응 촉매를 제공하며, 상기 식에서 X1 및 X2 는 각각 독립적으로, 파이-파이 상호작용이 가능한 측쇄를 갖는 D- 또는 L- 형의 천연 또는 비천연 아미노산 또는 그 유도체이고, 상기 X1 및 X2 는 동일 또는 상이하며, Z는 가교결합 형성이 가능한 하전된 측쇄 또는 친핵성 측쇄를 갖는 D- 또는 L- 형의 천연 또는 비천연 아미노산 또는 그 유도체이고, a 및 b는 각각 동일하거나 상이한 1 내지 10의 정수이고, n은 1 내지 10의 정수이다. 본원에 따른 펩타이드 나노구조체는 매우 규칙적이고 치밀한 구조를 형성하며 펩타이드 중 타이로신 잔기에 의해 화학적 전기화학적 반응을 촉진하여, 큰 면적의 펩타이드 또는 하이브리드 필름 제조의 플랫폼으로 작용할 수 있다.The present invention provides a redox catalyst comprising a nanostructure formed by a peptide having the structure of X 1 a-Zn-X 2 b wherein X 1 and X 2 are each independently a pyrophyll interaction Wherein X 1 and X 2 are the same or different and Z is a D or L-type natural or unnatural amino acid or derivative thereof having possible side chains, and Z is a charged D or L having a charged side chain or nucleophilic side chain capable of cross- A and b are the same or different integers from 1 to 10, and n is an integer from 1 to 10, respectively. The peptide nanostructures according to the present invention form a very regular and dense structure and promote chemical electrochemical reactions by the tyrosine residues in the peptides, which can serve as a platform for the production of large area peptide or hybrid films.

Description

산화환원 반응 촉진 생체모방 지지체 및 그 용도 {Biomimetic scaffold for catalytic redox activity and its use} [0001] Biomimetic scaffold for catalytic redox activity and its use [0002]

본 발명은 생체모방체, 그 제조방법 및 용도에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a biomimetic material, a production method thereof, and a use thereof.

유기발광다이오드를 시작으로 산업에 필요한 새로운 유기 전자 소재에 대한 개발 필요성이 매우 크다. 더불어 기존의 무기물 기반 재료가 경량화, 대형 박막화에 어려움을 보이고 있고, 무엇보다 희귀 자원의 고갈로 인한 원가상승이 계속 되면서 대체 재료의 필요성이 대두되고 있다. 특히 최근 들어 터치패널이 디스플레이업계의 주가 되면서 되면서 투명전극으로 사용되는 물질의 대체 신규재료 확보가 시급하다.There is a great need to develop new organic electronic materials required for the industry, including organic light emitting diodes. In addition, existing mineral-based materials are difficult to lightweight and large-scale thin, and the cost of raw materials is increasing due to the depletion of rare resources. Especially recently, as touch panels have become the mainstay of the display industry, it is urgent to secure alternative materials for materials used as transparent electrodes.

현재 투명전극으로 사용되고 있는 인듐주석산화물(ITO)이 수년 안으로 고갈될 것으로 예상되고 (곽진성 등. Nati. Commun. 3, 645 (2012), 물리학과 첨단기술 June 2012에서 재인용), 대부분의 전자제품에 인듐주석산화물이 전극으로 들어가는 상태에서 이를 유기소재로 대체하는 일은 매우 시급한 현황이다. 현재 부분적으로 유기소재가 산업적으로 사용되고 있지만, 극히 일부에 불과하며, 향후 대부분의 소재가 유기물 또는 고분자 물질로 대체되어야 할 것으로 예상된다.Indium tin oxide (ITO), which is currently used as a transparent electrode, is expected to be depleted in the next few years (cited in Kato et al., Nat. Commun. 3, 645 (2012), Physics and Advanced Technology June 2012) It is very urgent to replace indium tin oxide with an organic material in the state that it enters the electrode. Currently, organic materials are partially used industrially, but only a small part of them are expected to be replaced with organic materials or polymer materials in the future.

대체 에너지 자원으로 태양광 에너지를 저장 또는 변환하는데 들어가는 소재들 역시 자원고갈로 인해서 궁극적으로는 유기 소재로 대체되어야하는 형편이나, 현재 개발되고 있는 유기 전자 소재의 경우, 수율 및 효율이 낮고, 수명이 짧으며 생산 비용이 높다는 문제가 있다. 구체적으로 탄소나노튜브(CNT)의 경우 변형(modification)이 어렵고, 단일벽 탄소나노튜브 (SW-CNT; single-wall CNT)의 경우 대량 생산의 어려움으로 상용화에 많은 어려움을 겪고 있으며, 그래핀(graphene)의 경우 ITO를 대체할 새로운 소재로 떠오르고 있으나, 투명 전극의 상용화를 위해서는 우수한 품질, 대면적 생산, 기재와의 부착성 등이 필요하며, 이를 충족시키기에는 많은 어려움이 있다. Materials used to store or convert solar energy as an alternative energy source are also ultimately replaced by organic materials due to resource depletion. However, currently developed organic electronic materials have low yield and efficiency, And the production cost is high. Specifically, modification of carbon nanotubes (CNTs) is difficult. In the case of single-wall carbon nanotubes (SW-CNTs), it is difficult to commercialize them due to difficulty in mass production. graphene has emerged as a new material to replace ITO. However, in order to commercialize transparent electrodes, excellent quality, large-area production, and adhesion to substrates are required, and there are many difficulties in meeting these requirements.

따라서 고분자 또는 유기물을 이용하여 이차원 나노구조물을 만들기 위해 많은 노력을 하고 있으나 상용화 단계에서는 아직 뚜렷한 성과가 없다. 이중 하나가 생체물질인 펩타이드를 이용한 나노구조체 형성 기술이다. Therefore, although efforts are made to make two-dimensional nanostructures using polymers or organic materials, there is no clear result in the commercialization stage. One of them is a nano structure formation technique using a peptide which is a biomaterial.

미국특허 제7,179,784호는 계면활성제 펩타이드 나노구조 및 그 용도에 관한 것으로, 이극성(dipolar) 서열을 갖는 올리고 펩타이드를 이용하여 나노튜브와 이를 이용한 약물전달 등의 용도를 개시하고 있다. U.S. Patent No. 7,179,784 relates to surfactant peptide nanostructures and uses thereof, and discloses the use of nanotubes and drug delivery using the oligopeptides having dipolar sequences.

미국특허 제7,491,699호는 펩타이드 나노구조 및 이의 제조방법에 관한 것으로 방향족 측쇄를 포함하는 4개의 아미노산으로 이루어진 펩타이드를 이용하여 형성된 구형구조 및 이의 용도를 개시한다. U.S. Patent No. 7,491,699 relates to peptide nanostructures and methods of making the same, and discloses a spherical structure formed using a peptide consisting of four amino acids including aromatic side chains and uses thereof.

하지만 펩타이드 나노구조에 관한 연구 수준은 초기단계로서 형성 메카니즘에 대한 이해의 정도와 비교하여, 펩타이드를 이용한 다양한 나노 구조물 형성 및 그 응용분야 개발에 대한 필요성이 있다.
However, the level of research on peptide nanostructures is at an early stage and there is a need for the development of various nanostructures using peptides and their application areas, as compared to the degree of understanding of the formation mechanism.

본원은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 자기조립에 의해 형성된 펩타이드 나노구조체 및 그 용도를 제공하고자 한다.
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is intended to provide a peptide nanostructure formed by self-assembly and its use.

한 양태에서 본원은 하기 화학식 1의 구조를 갖는 펩타이드로 형성된 나노구조체를 포함하는 산화환원 반응 촉진 지지체를 제공한다.In one embodiment, the present invention provides a redox reaction facilitating support comprising a nanostructure formed of a peptide having a structure represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

X1a-Zn-X2bX 1 a-Zn-X 2 b

상기 식에서In the above formula

X1 및 X2 는 각각 독립적으로, 파이-파이 상호작용이 가능한 측쇄를 갖는 D- 또는 L- 형의 천연 또는 비천연 아미노산 또는 그 유도체이고, 상기 X1 및 X2 는 동일 또는 상이하며, X 1 and X 2 are each independently a D- or L-type natural or unnatural amino acid or a derivative thereof having a side chain capable of pi-phi interactions, X 1 and X 2 are the same or different,

Z는 가교결합 형성이 가능한 하전된 측쇄 또는 친핵성 측쇄를 갖는 D- 또는 L- 형의 천연 또는 비천연 아미노산 또는 그 유도체이고,Z is a D- or L-type natural or unnatural amino acid or derivative thereof having charged side chains or nucleophilic side chains capable of forming a bridge,

a 및 b는 각각 동일하거나 상이한 1 내지 10의 정수이고,a and b are the same or different integers from 1 to 10,

n은 1 내지 10의 정수이다. n is an integer of 1 to 10;

본원에 따른 산화환원 반응 촉진 지지체는 산화환원 반응 촉매능을 갖는 바이오모방체 또는 생체모방체로서 기능할 수 있다. 이러한 측면에서 본원은 또한 상기 화학식 1의 구조를 갖는 펩타이드로 형성된 나노구조체를 포함하는 산화환원 촉매능이 있는 생체모방체를 제공한다. The redox reaction promoting support according to the present invention may function as a biomimetic or biomimetic having redox reaction catalytic activity. In this respect, the present invention also provides a biomimetic material having a redox-catalytic activity comprising a nanostructure formed of a peptide having the structure of Formula 1 above.

본원에 따른 일 구현예에서 본원의 지지체 또는 생체모방체에 포함되는 가교결합이란 공유결합 또는 금속에 의한 배위결합을 포함하며, 상기 금속에 의한 배위 결합이 가능한 아미노산은 시스테인, 호모시스테인, 페니실라민, 샐레노시스테인, 히스티딘, 라이신, 오르니틴, 아스파르트산, 글루탐산, 아스파라진, 또는 글루타민을 포함한다. 또한 상기 가교결합의 형성이 가능한 아미노산은 SH 잔기를 갖는 아미노산 시스테인을 포함한다. In one embodiment according to the present invention, the cross-linking included in the support or biomimetic material of the present invention includes a covalent bond or a coordination bond by a metal, and the amino acid capable of coordinating by the metal is cysteine, homocysteine, penicillamine, Salenocysteine, histidine, lysine, ornithine, aspartic acid, glutamic acid, asparagine, or glutamine. Also, the amino acid capable of forming the crosslinking includes amino acid cysteine having an SH residue.

본원에 따른 다른 구현예에서, 본원에 따른 지지체 또는 모방체에 포함되는 파이-파이 상호작용이 가능한 아미노산은 방향족 측쇄를 갖는 아미노산으로, 예를 들면 페닐알라닌, 트립토판 또는 타이로신을 포함한다.In another embodiment according to the present application, the pi-phi interchangeable amino acid included in the support or mimetic according to the present invention is an amino acid having an aromatic side chain, for example, phenylalanine, tryptophan or tyrosine.

본원에 따른 화학식 1에서 상기 X1a 및 X2b 는 그 서열이 동일하거나, 또는 상기 Z를 중심으로 서로 좌우 대칭인 서열의 아미노산을 가지며, 예를 들면 상기 n은 1이고, 상기 a 및 b는 각각 서로 동일하거나 또는 상이한 2 내지 5의 정수이다. In formula (1), X 1 a and X 2 b have amino acid sequences of the same sequence or symmetrically symmetric with respect to each other about Z, for example, n is 1, and a and b Are each an integer of 2 to 5, which are the same or different from each other.

본원에 따른 일 구현예에서, 펩타이드는 YYCYY, YYYCYYY, YYACAYY, YYAACAAYY, YYGCGYY, YFCFY, FYCYF, FFCFF, YYAKAYY, YYAEAYY, CYY, YY, YYY, YYYY, YKCKYY, YYECEYY, YYDCDYY, YYAHAYY, YYHYY, YYAPAYY, YYPYY 및 그 유도체로 구성되는 군의 서열로부터 선택될 수 있다. In one embodiment according to the present disclosure the peptide is selected from the group consisting of YYCYY, YYYCYYY, YYACAYY, YYAACAAYY, YYGCGYY, YFCFY, FYCYF, FFCFF, YYAKAYY, YYAEAYY, CYY, YY, YYY, YYYY, YKCKYY, YYECEYY, YYDCDYY, YYAHAYY, YYHYY, YYAPAYY, YYPYY and derivatives thereof.

본원에 따른 펩타이드 나노구조체는 필름, 나노파이버, 또는 구체를 형성할 수 있다. 다른 측면에서 평탄면 또는 대면형으로 형성될 수 있으며, 이 경우 단층 또는 다층구조를 가질 수 있다. The peptide nanostructure according to the present invention can form a film, nanofiber, or sphere. In another aspect, it may be formed as a flat face or face face, in which case it may have a single layer or a multi-layer structure.

본원에 따른 지지체가 갖는 산화환원 반응 촉진 또는 촉매 능은 타이로실 라디칼의 형성에 의해 활성을 나타낸다. 또한 필요에 따라 반응에 공동인자(cofactor)로서 작용할 수 있는 금속을 추가로 포함할 수 있다. The redox reaction promoting or catalytic activity possessed by the support according to the present application is activated by the formation of tyrosyl radical. It may further comprise a metal that can act as a cofactor in the reaction if desired.

다른 양태에서 본원은 본원에 따른 산화환원 반응 촉진 지지체를 이용하는 것을 특징으로 하는 고분자 필름의 제조 방법을 제공한다. 본원에 따른 고분자 필름은 제조 공정에 따라 전도성, 반전도성 또는 비전도성을 나타낼 수 있으며, 일 구현예에서 고분자 필름은 중합성 물질로부터 제조되며, 상기 중합성 물질은 알킨, 알케닐, 알키닐, 폴리페놀 또는 그 유도체, 피롤, 아닐린, 티오펜, 또는 3,4-에틸렌디옥시티오펜을 포함하나 이로 제한하는 것은 아니다. In another aspect, the present invention provides a method for producing a polymer film, which comprises using a redox reaction promoting support according to the present invention. The polymer film according to the present invention may exhibit conductivity, anti-conduction or non-conductivity depending on the manufacturing process, and in one embodiment, the polymer film is made from a polymeric material and the polymeric material is selected from alkyne, alkenyl, alkynyl, Phenol or a derivative thereof, pyrrole, aniline, thiophene, or 3,4-ethylenedioxythiophene.

본원에 따른 방법에서 상기 화학식 1의 화합물과 중합성 물질은 다양한 비율로 포함될 수 있으며, 예를 들면 약 1:0.001 내지 1:100,000 의 몰비로 포함될 수 있다. In the method according to the present invention, the compound of Formula 1 and the polymerizable material may be contained in various ratios, and may be contained at a molar ratio of, for example, about 1: 0.001 to 1: 100,000.

다른 양태에서 본원은 또한 본원에 따른 산화환원 반응 촉진 지지체를 이용하는 것을 특징으로 하는 산화환원 반응 촉진 방법을 제공한다. In another aspect, the present invention also provides a method for promoting redox reaction characterized by using a redox reaction promoting support according to the present invention.

본원에 따른 화학식 1의 화합물을 포함하는 펩타이드 나노구조체는 물 또는 각종 유기 무기 완충액에서 다양한 구조, 특히 대면 구조로의 제조가 용이하며, 규칙적인 구조로 인해 조절 가능한 기능성을 갖는 나노구조체체 제조의 플랫폼 및 중합성 물질의 제조에 필요한 주형으로서 사용될 수 있다. 또한 본원에 따른 나노구조체는 채용하는 서열의 종류에 따라 다양한 전도성을 가질 수 있으며, 반응시간의 조절에 따라 두께 조절이 가능하고, 금속 이온과 혼합체를 이루며 금속의 특성(촉매, 전도성, 반응성 등)을 향상시킬 수 있어, 유기 전자 소재로 사용은 물론, 다양한 목적을 위한 조율가능한 (tunable) 펩타이드 렌즈, 세포배양을 위한 부유성 스케폴드, 반응성 약물전달 베시클, 이온선택성 막, 규칙적 전도성 폴리머, 탄성을 갖는 단백질 모방체 및 타이로신 기재의 촉매 등 바이오소재로 응용할 수 있다.The peptide nanostructure comprising the compound of Formula 1 according to the present invention is useful as a platform for preparing nanostructured bodies having various functions in water or various organic inorganic buffer solutions, And as a mold necessary for the production of a polymerizable material. In addition, the nanostructure according to the present invention may have various conductivities according to the type of the adopted sequence, and can control the thickness of the nanostructure according to the control of the reaction time, And can be used not only as an organic electronic material but also as a tunable peptide lens for various purposes, a floating hydrophobic scaffold for cell culture, a reactive drug delivery vehicle, an ion selective membrane, a regular conductive polymer, And a biocomponent such as a catalyst based on tyrosine.

또한 본원에 따른 펩타이드 나노구조체는 매우 규칙적이고 치밀한 구조를 형성하며 펩타이드 중 타이로신 잔기에 의해 화학적 전기화학적 반응을 촉진, 특히 산화환원 반응을 촉진하여, 큰 면적의 펩타이드 또는 유무기 하이브리드 필름 제조의 플랫폼 또는 지지체로 작용할 수 있다.
Also, the peptide nanostructure according to the present invention forms a very regular and dense structure, promotes a chemical electrochemical reaction by the tyrosine residue in the peptide, particularly promotes the redox reaction, and is useful as a platform for manufacturing a large area peptide or organic hybrid film Can act as a support.

도 1은 본원의 한 실시예에 따른 YYACAYY 서열의 펩타이드로 형성된 펩타이드 나노구조체를 나타낸다. (A)는 적하된 펩타이드 용액의 시간 경과에 따른 형태변화를 측면에서 촬영한 광학 현미경 사진(배율 50배)으로, 중앙의 밝은 영역은 역광 투과로 인한 것이다. 총 80㎕의 YYACAYY 용액(2mM)을 슬라이드 글라스위에 적하 한 후, 시간 경과에 따라 위 표면에 평탄면 (facet)이 형성되는 것을 보여준다. (B)는 적하된 펩타이드 용액을 광학현미경으로 비스듬히 관찰한 것으로, 평탄면 펩타이드 나노구조체에 의해 위 표면에 형성된 뚜렷한 경계를 보여준다. (C)는 2mM 농도의 펩타이드로 형성된 필름의 투과전자현미경(TEM) 영상이다. (D)는 직경 10cm의 페트리디쉬에서 2mM 농도의 펩타이드 10ml를 넣었을 때 물/공기 경계면 전체에 걸쳐 넓고 두껍게 형성된 펩타이드 필름의 사진이다. (E)는 평탄면 형성과정을 도식적으로 나타낸 것으로, 공기/물 계면에 떠있는 펩타이드의 타이로신에 의해 매개된 촘촘한 횡적 회합(association)과 이황화결합 및 다수 개의 얇은 나노시트가 연속적으로 쌓여 이루어지는 수직성장을 통한 평탄면의 형성을 보여준다.
도 2는 본원의 다른 실시예에 따른 YYCYY 서열의 펩타이드로 형성된 펩타이드 나노구조체를 나타낸다. (A)는 80㎕의 펩타이드 용액(2mM)을 슬라이드 글라스 위에 적하한 후, 공기 중에 30분 방치한 후에 광학 현미경으로 측면에서 관찰한 것으로 위 표면에 형성된 평탄면 구조를 보여준다. (B)는 (A)에서 형성된 펩타이드 나노구조체의 TEM 영상으로, 형성된 필름을 탄소 코팅된 그리드로 옮긴 후에 2% 우라닐 아세테이트로 수용액으로 네가티브 앰색을 하였다. (C)는 (A)와 동일하나 비산소성 환경 (데시케이터)에서 반응시킨 것으로, (A)와는 달리 나노구조가 형성되지 않았으며 이는 산소성 환경이 평탄면의 형성에 중요함을 나타낸다.
도 3은 YYCYY (A, B) 또는 YYACAYY (C) 서열의 펩타이드로 형성된 필름 나노구조체를 형광 발색 시약으로 염색한 사진으로 발색시약은 소수성 화학물질에 결합하여 형광 발색을 하는 나일레드(Nile Red)(A)와 단백질 또는 펩타이드의 나노구조에 끼어들어가서 발색하는 티오플레빈티 (Thioflavin-T, Th-T) 시약 ((B) 및 (C))으로 염색하고 광학 현미경으로 관찰한 사진이다.
도 4는 pH가 평탄면 형성에 미치는 영향을 나타내는 결과이다. (A)는 상이한 pH 값에서 80㎕의 YYACAYY 펩타이드 (1mM)가 2mm크기의 평탄면을 형성하는데 걸리는 시간을 그래프로 나타낸 것이다. pH 3.3 아래에서는 펩타이드가 용해되지 않아 흰색의 응집체를 형성하였으며, pH 8이 넘으면 평탄면이 형성되지 않으며, 사용된 펩타이드의 등전위점 즉 pH 5.8에 상응하는 pH 5 부근에서 가장 효과적으로 평탄면이 형성되는 것을 알 수 있다.
도 5는 펩타이드 나노구조 형성에 사용되는 용액의 부피가 평탄면 형성 속도에 미치는 영향을 나타낸다. 상이한 부피의 용액을 글라스 위에 적하한 후 평탄면의 크기가 2mm가 될 때까지의 시간을 측정하였다. 적하 부피가 작을수록 평탄면 형성 속도가 증가하였으며, 이는 필름이 형성되는 계면에서의 수분의 증발이 가속화되어 나타난 것으로 생각되며, 이것은 필름 형성과정에서 수분의 증발 속도가 필름형성 속도에 영향을 미친다는 것을 의미하는 것으로 물방울의 크기가 클수록, 증발되는데 걸리는 시간이 오래 걸리게 되기 때문에, 필름 형성속도가 감소하는 것으로 추정된다. 반면, 부피가 20㎕아래로 감소할 경우, 표면장력이 상대적으로 커짐에 따라 평탄면 형성속도가 늦어진다.
도 6은 펩타이드 농도 및 나노구조체가 형성되는 어셈블리 영역에 따른 필름 및 나노파이버의 형성 경향(횟수)을 TEM 및 AFM 측정 결과를 이용하여 그래프로 나타낸 것이다. 필름 형성의 최소 농도는 0.22mM이고, 농도 증가에 따라 필름 형성도 증가되었다. 나노파이버는 최소 농도 0.33mM에서 벌크상에서 형성되었다. 평탄면 구조는 0.44mM 이상의 농도에서 관찰되었다.
도 7은 펩타이드 중의 타이로신의 숫자가 평탄면 형성에 미치는 영향을 나타낸다. YCY, YYCYY, 및 YYYCYYY 서열을 갖는 각 펩타이드에 대하여 상이한 농도 (0.33, 0.55, 1.10, 1.65, 및 2.20 mM 의 펩타이드 (50 mM HEPES, pH 7.4)) 에서 평탄면의 상대적 형성 속도를 측청하였다. 상대속도는 YYCYY (1.1 mM)을 기준으로 정한 후 여기에 비교하였다. YCY는 파이-파이 상호작용의 결여로 인하여, 필름이 형성되지 않았다. (B)는 YYCYY가 1.1mM를 초과하는 농도에서 효과적으로 평탄면 (단일 평탄면)을 형성함을 보여준다 (C)는 YYYCYYY가 1.1mM에서 주름진 평탄면을 형성함을 보여준다. 이는 추가로 존재하는 타이로신으로 인한 파이-파이 상호작용으로 인한 것이다. 이는 타이로신의 작용기를 변화시킬 경우, 파이-파이 상호작용을 조절하여 최종 물질의 모양을 바꿀 수도 있다는 것을 나타내는 것이다.
도 8은 형성된 펩타이드 필름의 화학 및 구조적 분석 결과이다. (A)는 나노시트가 다층으로 쌓여있는 구조를 보여주는 AFM 영상이다 (20분 동안 필름형성, Z range: 10 nm). (B)는 펩타이드 필름의 수직성장을 시간의 함수로 나타낸 것이다. (C)는 형성된 필름을 모아서 분말로 제조한 후 XRD 분석을 한 결과로 그래프 안의 그래프는 2θ 범위 13-56 도 부분을 확대한 것이다. (D)는 단량체 펩타이드 (흑색선) 과 필름 (청색선)의 라만 스펙트럼을 나타낸다. (*)는 타이로신 피크를 나타내며, 503 cm-1 와 2568 cm-1 피크는 -S-S- 결합 및 설프하이드릴기 (-SH)를 나타낸다. 460-540 cm-1 의 범위에 라만 신호를 그래프 내에 확대하였다.
도 9는 다층구조를 갖는 YYACAYY 필름의 AFM 영상이다. (A)는 필름 형성 개시 시작 20분 후에 계면에서 운모로 전이한 필름을 촬영한 것으로, 그 가장자리는 계단 모양을 나타낸다. 이는 단층의 나노시트가 연속적으로 쌓여 여려 겹의 다층 구조를 형성하고 있음을 나타내며, 선명한 가장자리 및 평탄면은 나노시트의 분자 구조가 매우 잘 정렬된 구조임을 나타낸다.
(B)는 형성된 펩타이드 필름이 균일하고 매끄러우며(smooth) 두께가 320nm 내지 365nm의 필름인 것을 보여준다. 시간의 경과에 따라 필름의 두께가 증가하였다. 실리콘 처리된 유리에서 80㎕의 펩타이드 용액(2mM)을 30분간 두어 평탄면을 형성한 후 형성된 필름을 운모로 전이하여 분석하였다.
도 10은 YYACAYY의 펩타이드에 의해 형성된 얇은 막의 AFM 영상이다. 막은 약 1.4nm의 두께를 가지며 (1.1 mM, Z range: 10 nm), 영상내의 그래프는 적색 선의 단면 분석 결과이다.
도 11은 상이한 농도 (0.11-1.1 mM)의 YYACAYY 펩타이드를 이용하여 형성된 필름의 TEM 영상이다. (A)는 TEM 분석을 위해 공기/물 경계면에서의 시료를 채취한 위치를 도식적으로 나타낸 것이다. (B)는 필름형성 개시 후 30 분후에 촬영한, 상이한 농도에서 형성된 나노구조체의 영상으로, 농도 증가에 따른 필름 크기의 증가를 보여준다. 필름 형성에 필요한 최소의 양은 약 0.22mM임을 나타낸다. 농도 증가에 따라 횡적 확장은 물론 두께도 두꺼워 짐을 알 수 있다. 1.1 mM에서 필름의 크기는 그리드의 전체 면적(97 μm x 97 μm)을 덮을 만큼 성장함을 알 수 있다.
도 12는 YYACAYY 펩타이드를 이용하여 형성된 공존하는 나노파이버의 TEM 영상이다. (A)는 TEM 분석을 위해 벌크상 (Bulk Phase) 용액에서 시료를 채취한 위치를 도식적으로 나타낸 것이다. (B)는 0.33, 1.1, 및 1.43 mM의 상이한 농도의 펩타이드에 대하여, 측정한 TEM 영상이다. 이는 벌크상에서는 나노파이버의 형성이 선호되고, 물-공기 계면에서는 필름 형성이 선호되어 펩타이드가 존재하는 위치에 따라 형성되는 나노구조체의 종류가 결정됨을 시사한다. 이는 계면에서는 공기 상의 존재로 인해 펩타이드의 소수성 타이로신 잔기가 하나의 면상에 위치하도록 배열되고, 벌크상에서는 타이로신 위치가 다르게 되어 나노파이버가 형성된다. 나노파이버의 형성은 0.33 mM 농도에서 개시되며 농도증가에 따라 형성되는 나노 파이버의 양도 증가하였다. 농도가 약 1.43 mM를 넘는 경우에 트위스티드 나노파이버가 혀성되며 헬릭스 형태로 서로 감겨있었다.
도 13은 YYACAYY 펩타이드의 X-ray 회절분석 결과이다. 필름은 단결정이 아니어서 원자 수준에서는 분석이 어렵기 때문에 기존에 알려진 단백질 구조 및 본원에 따른 계산 결과와 매칭하였다. 13.5 Å 의 크고 강한 피크는 층의 두께를 나타내며, 이는 AFM 분석으로 가장 얇은 층에서 관찰된 전형적인 두께인 14.0 Å에 근접한 것이다. 6.8 Å 는 Cα-Cα’거리를 나타내며, 이는 이황화결합(Cα-CH2-S-S-CH2-Cα’)으로 연결된 YYACAYY 이량체의 시스테인 잔기간의 간격으로 통상의 단백질에서 발견되는 전형적 간격과 유사하다. 4.8 Å 간격은 타이로신-타이로신 결합에서 면대가장자리(face to edge) 구조의 거리와 유사하다. 3.4 Å 간격은 백본 방향의 α-헬릭스 가닥의 직경에 해당한다.
도 14는 YYACAYY 서열을 갖는 펩타이드의 나노구조 형성 기전을 나타낸다. (A)는 YYACAYY의 화학 구조를 나타낸다. (B)는 YYACAYY 서열을 갖는 펩타이드의 구조(conformation)에 대한 시뮬레이션의 한 결과(500-ps 분자 다이나믹스)로 소수성 페놀 고리(적색)와 설프하이드릴기(-SH) (청색)이 서로 반대에 위치하고 있음을 나타낸다. (C)는 두 가지 상이한 측면에서 관찰한 YYACAYY 펩타이드 이량체의 구조를 나타낸다. 두 개의 Tyr2 및 두 개의 Tyr6이 이루는 면이 두 개의 Tyr1 및 두 개의 Tyr7이 이루는 면에 대하여 직각으로 위치하고 있음을 나타낸다. (D)는 횡으로 회합된 YYACAYY 펩타이드의 구조를 나타내며, 이웃하는 4개의 이량체가 타이로신에 의해 매개된 파이-파이 상호작용에 의해 회합되어, 나노시트가 연속적으로 축적되는 것을 보여준다. 점선으로 나타낸 부분은 Tyr1의 페놀기의 히드록시기와 Tyr7의 페놀기의 평면과의 상호작용을 확대한 것이다. Tyr2 및 Tyr6은 볼앤스틱 모델을 사용하여 나타냈다. (E)는 횡적으로 회합된 YYACAYY 펩타이드의 상세한 구조로, 필름형성과정에서의 펩타이드 간의 회합 기전의 이해를 위해, 두 개의 이량체(YYACAYY - YYACAYY)의 기학적 구조를 분석한 결과이다. 헬릭스 구조는 초록색으로, 타이로신 잔기는 적색으로, 이량체는 청색으로 나타냈다. 각 단량체는 각각 A, B, C 및 D로 표시하였다. 제1 이량체 (왼쪽 A, B)가 제2 이량체 (오른쪽 C. D)와 밀접하게 패킹될 때, 단량체 A의 Tyr7은 면대가장자리(face to edge) 상호작용을 통해 단량체 C의 Tyr1과 회합하며, 이러한 작용은 단량체 B의 Tyr1 과 단량체 D의 Tyr7에도 동일하게 적용된다. Tyr2와 Tyr6은 볼앤스틱 모델로 나타내었다. (F)는 파이-파이 상호작용으로 회합된 이량체 펩타이드가 연속적으로 쌓인 나노시트 구조이다.
도 15는 YYACAYY 단량체 및 필름의 HPLC-ESI 질량 분광 분석 결과이다. (A)는 나노구조체를 형성하기 전의 모노머 (순도: > 97%)는 8.78 min에서 피크를 나타내며 질량데이터 (916.5)로 확인하였다. (B)는 물/공기 계면에서의 펩타이드에 의한 나노구조체 형성 결과, 10.88 min에서 새로운 피크가 출현하였으며, 이는 질량분광 분석 결과 (1830.5) 이량체인 것으로 확인되었으며, 이는 펩타이드 필름에 이황화 결합이 존재하는 것을 나타낸다.
도 16은 YYACAYY 단량체 및 형성된 필름에 대한 MALDI-TOF (matrix-assisted laser desorption/ionization time of flight) 분석결과이다. 필름 형성 후 물/공기 계면에서의 이량체에 해당하는 피크의 출현은 시스테인의 측쇄에 의해 가교가 형성되었음을 나타내며, 펩타이드 용액에 디티오트레이톨(DTT)를 추가한 경우, 이러한 피크가 사라졌다. 이는 이황화결합이 펩타이드 나노구조 필름의 형성에 중요함을 나타낸다.
도 17은 환원제의 농도에 따른 평탄면 형성에 걸리는 시간을 나타낸 그래프이다. 1.1 mM 농도의 YYACAYY 펩타이드 용액에 다양한 양의 β-멀캅토에탄올을 추가한 후, 직경 2mm 크기의 평탄면이 형성되는데 필요한 시간을 비교하였다. 결과에 나타난 바와 같이 농도 의존적으로, 평탄면 형성에 걸리는 시간이 증가하였다 (결과는 3회의 독립적인 실험결과를 취합한 것으로, 바는 표준편차를 나타낸다).
도 18은 펩타이드 나노구조체의 자기 손상회복 능을 나타내는 결과이다. (A)는 펩타이드 나노구조체가 형성되는 과정을 근거리 카메라 흑백사진으로 촬영한 것을 나타낸 것으로, 형성 과정 중에 표면 장력에 의해 생성된 손상 (17분)이 복구 (26분) 되는 것을 나타낸다. (B)는 물과 공기 사이의 계면에서 형성된 펩타이드 나노구조체 일부가 인위적으로 손상되는 경우에도 10분이내에 복구되는 것을 나타낸다.
도 19는 YYCYY 서열의 펩타이드로 형성된 필름 나노구조체를 다른 기재로 옮긴 것으로 이는 대면적 펩타이드 나노구조체 형성이 가능하며, 다른 기재 상으로 용이하게 전이될 수 있음을 나타낸다.
도 20은 YYACAYY 펩타이드 및 폴리피롤에 의해 형성된 2D 결정을 나타낸다. (A)는 탄소 그리드 상의 다층 시트의 TEM 영상이고, (B)는 AFM 분석결과이다. 2D 시트는 피롤과 YYACAYY 펩타이드 (1.1 mM) 용액에 암모늄퍼설페이트를 추가하여 제조하였다. 생성된 필름의 형태는 AFM의 높이(Height)모드에서 분석하였다. 단면적 (적색선) 분석결과 시트는 매우 평편하고 두께 5nm의 균질함을 나타낸다 (내부 그래프). (C)는 쌓이고 접혀진 시트의 가장자리에 대한 HRTEM 영상으로 TEM의 가속 전압은 300kV 이었다. (D)는 단 시트의 고배율 격자(lattice) 영상으로 정렬도가 높은 결정구조임을 나타낸다. 영상의 푸리에 전환결과 육각형의 패턴을 나타낸다 (내부).
도 21은 바이오모방성 촉매 공정에서 정전류(Galvanostatic) 또는 Cu(II)에 의해 유도되는 YYACAYY로 형성된 펩타이드 필름에 포함된 타이로신 라디칼 생성 및 이에 의한 피롤의 산화성 중합과정 촉진을 나타낸다. a)는 0.1 M NaCl 전해질 중의 FTO 글라스 상의 YYACAYY 필름에 대한 순환 전압 전류 (CV) 분극 커브를 나타낸다. 타이로신의 전기화학적 산화 ((Tyr → Tyrㆍ)로 인해 최대 전류가 0.9V (versus NHE)인 넓은 피크(*) 가 생성되었음을 나타내고, b)는 50mM 피롤을 포함하는 0.1 M NaCl 전해질에서 0.9V의 벌크 전기분해 동안 FTO 기판상의 YACAYY 펩타이드 필름 (red) 및 타이로신 단량체 (blue) 의 전류 밀도 프로파일을 나타내며, 기판 (inset)의 변색으로 확인되듯이 전기 분해 30분 후에, 폴리피롤 형성 반응속도에 현격한 차이가 관찰되었으며; c)는 중성의 물에 안정적으로 부유되어 있는 폴리피롤/펩타이드 필름의 사진으로, 4 mM CuCl2를 포함하는 물의 표면상에 형성된 펩타이드 필름을 이용하여 피롤 중합반응을 유도할 수 있었으며, 대기압(7 mmHg)에서 공기/펩타이드 계면에서 증기 상태로 존재하는 피롤이 중합반응을 거치며 덥히는 것을 확인하였다. d)는 Cu(II) 환원, 타이로신 라디칼 생성 및 피롤 산화 과정과 연관된 기전을 도식적으로 나타낸 것으로, 증류수 중의 Cu(II) 환원으로 인해 임의의 산화제를 첨가하거나 또는 전위를 사용하지 않고서도 타이로신 라디칼(Tyrㆍ)의 형성이 자발적으로 유도되었으며, 이후 타이로신 라디칼에 의해 피롤(Py) 중합이 개시된다.
1 shows a peptide nanostructure formed of a peptide of the YYACAYY sequence according to one embodiment of the present invention. (A) is an optical microscope photograph (magnification: 50 times) taken in terms of shape change over time of the dropped peptide solution, and the bright region in the center is due to backlight transmission. A total of 80 μl of YYACAYY solution (2 mM) was dropped onto the slide glass, and a flat facet was formed on the upper surface over time. (B) shows an oblique observation of the dripped peptide solution by an optical microscope, showing a clear boundary formed on the upper surface by the flat surface peptide nanostructure. (C) is a transmission electron microscope (TEM) image of a film formed with a 2 mM concentration of peptide. (D) is a photograph of a peptide film formed in a 10-cm-diameter petri dish with a large and thick film over the entire water / air interface when 10 ml of 2 mM peptide was added. (E) is a diagrammatic representation of the process of forming a planar surface, in which dense horizontal association mediated by the tyrosine of peptides floating at the air / water interface, vertical growth of disulfide bonds and a plurality of thin nanosheets And the formation of a flat plane through the surface.
Figure 2 shows a peptide nanostructure formed of a peptide of the YYCYY sequence according to another embodiment of the present application. (A) shows a flat surface structure formed on the upper surface by dropping 80 of a peptide solution (2 mM) on a slide glass, left for 30 minutes in the air, and observed from the side by an optical microscope. (B) was a TEM image of the peptide nanostructure formed in (A), and the formed film was transferred to a carbon-coated grid and then subjected to a negative amber color with aqueous solution with 2% uranyl acetate. (C) is the same as in (A) but reacted in a non-oxidizing environment (desiccator). Unlike (A), no nanostructure was formed, indicating that the oxygen environment is important for the formation of a flat surface.
FIG. 3 is a photograph of a film nanostructure formed of a peptide having a sequence of YYCYY (A, B) or YYACAYY (C) stained with a fluorescent coloring reagent. The coloring reagent is Nile Red, which binds to a hydrophobic chemical substance, (B) and (C) of thioflavin-T (Th-T) reagent that penetrates into the nanoparticles of the protein or peptide.
Figure 4 shows the effect of pH on the formation of a flat surface. (A) is a graph showing the time taken for 80 占 퐇 of YYACAYY peptide (1 mM) to form a flat surface of 2 mm at different pH values. Under pH 3.3, peptides did not dissolve and white agglutinates were formed. When the pH was above 8, no flat surface was formed, and the most effective flat surface was formed at about pH 5 corresponding to the equipotential point of the peptide used, that is, pH 5.8 .
Figure 5 shows the effect of the volume of solution used for peptide nanostructure formation on the rate of planar surface formation. Different volumes of the solution were dropped onto the glass and the time until the size of the flat surface reached 2 mm was measured. The lower the drop volume, the higher the flatness rate, which is believed to be due to the accelerated evaporation of water at the interface where the film is formed, which suggests that the rate of evaporation of water during film formation affects the rate of film formation This means that the larger the size of the water droplet, the longer it takes to evaporate, so that the rate of film formation is estimated to decrease. On the other hand, when the volume decreases below 20 ㎕, the surface tension is relatively increased and the flat surface formation rate is slowed down.
FIG. 6 is a graph showing the tendency (number of times) of film and nanofiber formation according to peptide concentration and assembly region in which nanostructure is formed using TEM and AFM measurement results. The minimum concentration of film formation was 0.22 mM, and film formation was also increased with increasing concentration. The nanofibers were formed on the bulk at a minimum concentration of 0.33 mM. The flat plane structure was observed at a concentration of 0.44 mM or more.
Figure 7 shows the effect of the number of tyrosine in the peptide on the formation of a flat plane. The relative formation rates of the planar surface were monitored at different concentrations (0.33, 0.55, 1.10, 1.65, and 2.20 mM of peptide (50 mM HEPES, pH 7.4) for each peptide with YCY, YYCYY and YYYCYYY sequences. The relative velocities were determined based on YYCYY (1.1 mM) and compared. YCY did not form a film due to the lack of pi-pi interactions. (B) shows that YYCYY effectively forms a flat plane (single flat plane) at concentrations above 1.1 mM (C) shows that YYYCYYY forms a corrugated flat plane at 1.1 mM. This is due to the pi-pi interactions due to the additional tyrosine present. This indicates that if the functional group of tyrosine is changed, the shape of the final material can be changed by controlling the pi-pi interactions.
Figure 8 shows the chemical and structural analysis results of the formed peptide films. (A) is an AFM image showing a structure in which nanosheets are stacked in layers (film formation for 20 minutes, Z range: 10 nm). (B) shows the vertical growth of the peptide film as a function of time. (C) is a result of XRD analysis after collecting the formed films as powder, and the graph in the graph is an enlarged view of the range of 13 to 56 degrees in the 2θ range. (D) represents a Raman spectrum of a monomeric peptide (black line) and a film (blue line). (*) Represent tyrosine peaks, and 503 cm -1 and 2568 cm -1 peaks represent -SS-bond and sulfhydryl group (-SH). The Raman signal was magnified in the graph in the range of 460-540 cm -1 .
9 is an AFM image of a YYACAYY film having a multilayer structure. (A) is a photograph of a film transferred from the interface to mica after 20 minutes from the start of film formation, and the edge shows a stepped shape. This indicates that the nanosheets of the single layer are continuously stacked to form a multilayered structure with a sharp edge and a flat surface indicating that the nanosheet has a well-ordered structure.
(B) shows that the formed peptide film is uniform, smooth and has a thickness of 320 nm to 365 nm. The film thickness increased with time. 80 [mu] l of peptide solution (2 mM) in silicone-treated glass was left for 30 minutes to form a flat surface, and the formed film was transferred to mica and analyzed.
10 is an AFM image of a thin film formed by a peptide of YYACAYY. The membrane has a thickness of about 1.4 nm (1.1 mM, Z range: 10 nm) and the graph in the image is the cross-sectional analysis of the red line.
Figure 11 is a TEM image of a film formed using YYACAYY peptide at different concentrations (0.11-1.1 mM). (A) is a schematic representation of the location of the sample taken at the air / water interface for TEM analysis. (B) shows images of nanostructures formed at different concentrations, taken 30 minutes after the start of film formation, showing an increase in film size with increasing concentration. The minimum amount required for film formation is about 0.22 mM. It can be seen that the thickness increases as well as the lateral expansion as the concentration increases. At 1.1 mM, the size of the film grows to cover the entire area of the grid (97 μm × 97 μm).
12 is a TEM image of coexisting nanofibers formed using a YYACAYY peptide. (A) is a schematic representation of the location of the sample taken from the bulk phase solution for TEM analysis. (B) are TEM images of the peptides at different concentrations of 0.33, 1.1, and 1.43 mM. This suggests that formation of nanofibers is preferred in the bulk phase, and film formation is preferred in the water-air interface, thereby determining the type of nanostructure formed depending on the position of the peptide. This is because at the interface, the hydrophobic tyrosine residues of the peptide are arranged on one plane due to the presence of the air phase, and the tyrosine positions are different in the bulk phase to form nanofibers. The formation of nanofibers started at a concentration of 0.33 mM and the amount of nanofibers formed as the concentration increased. When the concentration exceeded about 1.43 mM, the twisted nanofibers were tangled and coiled together in a helix form.
Fig. 13 shows the results of X-ray diffraction analysis of YYACAYY peptide. Because the film is not a single crystal and is difficult to analyze at the atomic level, it is matched with the known protein structure and calculated results according to the present invention. The large and strong peak at 13.5 Å represents the thickness of the layer, which is close to the typical thickness of 14.0 Å observed in the thinnest layer by AFM analysis. 6.8 A represents the Cα-Cα 'distance, which is the interval between the cysteine residues of the YYACAYY dimer linked by a disulfide bond (Cα-CH 2 -SS-CH 2 -Cα'), similar to the typical interval found in conventional proteins Do. The 4.8 Å spacing is similar to the distance of the face-to-edge structure in the tyrosine-tyrosine bond. The 3.4 Å spacing corresponds to the diameter of the a-helix strand in the backbone direction.
Fig. 14 shows the mechanism of nanostructure formation of a peptide having a YYACAYY sequence. (A) represents the chemical structure of YYACAYY. (B) is a result of a simulation (500-ps molecular dynamics) of the conformation of the peptide with the YYACAYY sequence. The hydrophobic phenol ring (red) and the sulfhydryl group (-SH) Is located. (C) shows the structure of the YYACAYY peptide dimer observed in two different aspects. Indicates that the plane formed by two Tyr2 and two Tyr6 is perpendicular to the plane formed by two Tyr1 and two Tyr7. (D) shows the structure of the YYACAYY peptide assembled transversely, and the four neighboring dimers are associated by tyrosine mediated pi-pi interactions, indicating that nanosheets are continuously deposited. The dotted line is an enlargement of the interaction between the hydroxyl group of the phenol group of Tyr1 and the plane of the phenol group of Tyr7. Tyr2 and Tyr6 were expressed using a ball-and-stick model. (E) is the detailed structure of the YYACAYY peptide grafted horizontally. It is the result of analyzing the geometrical structure of two dimers (YYACAYY - YYACAYY) in order to understand the mechanism of association between peptides in the film formation process. The helix structure is green, the tyrosine residue is red, and the dimer is blue. Each monomer was designated A, B, C, and D, respectively. When the first dimer (left A, B) is closely packed with the second dimer (right C.D), Tyr7 of monomer A is associated with Tyr1 of monomer C through face-to- , And this action is equally applied to Tyr1 of monomer B and Tyr7 of monomer D. Tyr2 and Tyr6 are represented by the ball-and-stick model. (F) is a nanosheet structure in which dimeric peptides associated with pi-pi interactions are successively stacked.
15 shows the results of HPLC-ESI mass spectrometry of YYACAYY monomers and films. (A) shows that the monomer (purity:> 97%) before forming the nanostructure has a peak at 8.78 min and mass data (916.5). (B) showed a new peak at 10.88 min as a result of the formation of the nanostructure by the peptide at the water / air interface, and it was confirmed by mass spectrometry (1830.5) that there was a disulfide bond in the peptide film .
16 shows the results of MALDI-TOF (matrix-assisted laser desorption / ionization time of flight) analysis for YYACAYY monomers and formed films. The appearance of a peak corresponding to the dimer at the water / air interface after film formation indicates that crosslinking was formed by the side chain of cysteine, and this peak disappeared when dithiothreitol (DTT) was added to the peptide solution. Indicating that disulfide bonds are important for the formation of peptide nanostructured films.
17 is a graph showing the time taken to form a flat surface according to the concentration of the reducing agent. After adding various amounts of β-mercaptoethanol to the YYACAYY peptide solution at a concentration of 1.1 mM, the time required to form a flat surface of 2 mm in diameter was compared. As shown in the results, the concentration-dependent increase in the time taken to form a flat plane (the result is the result of three independent experiments, bars represent the standard deviation).
18 is a graph showing the ability of the peptide nanostructure to recover self-damage. (A) shows that the process of forming a peptide nanostructure is photographed with a black-and-white photograph of a close-up camera, indicating that the damage (17 minutes) caused by the surface tension during the formation process is restored (26 minutes). (B) shows that even if part of the peptide nanostructure formed at the interface between water and air is artificially damaged, it is restored to within 10 minutes.
FIG. 19 shows that a film nanostructure formed of a peptide of the YYCYY sequence is transferred to another substrate, which is capable of forming a large-area peptide nanostructure and can be easily transferred onto another substrate.
Figure 20 shows 2D crystals formed by YYACAYY peptide and polypyrrole. (A) is the TEM image of the multilayer sheet on the carbon grid, and (B) is the AFM analysis result. The 2D sheet was prepared by adding ammonium persulfate to the pyrrole and YYACAYY peptide (1.1 mM) solution. The morphology of the resulting film was analyzed in the Height mode of the AFM. Cross-sectional area (red line) The analysis shows that the sheet is very flat and exhibits a homogeneity of 5 nm in thickness (internal graph). (C) is the HRTEM image of the edges of the stacked and folded sheets. The acceleration voltage of the TEM was 300 kV. (D) is a high-power lattice image of a single sheet, indicating that the crystal structure is highly ordered. Represents a hexagonal pattern resulting from the Fourier transform of the image (interior).
Figure 21 shows the generation of tyrosine radicals in the peptide film formed by YYACAYY induced by galvanostatic or Cu (II) in a biomimetic catalytic process and thereby promoting the oxidative polymerization process of pyrrole. a) shows the cyclic voltammetric (CV) polarization curve for the YYACAYY film on the FTO glass in 0.1 M NaCl electrolyte. A broad peak (*) with a maximum current of 0.9 V (versus NHE) was generated due to the electrochemical oxidation of tyrosine ((Tyr → Tyr)), and b) Shows the current density profile of the YACAYY peptide film (red) and the tyrosine monomer (blue) on the FTO substrate during bulk electrolysis, and after 30 minutes of electrolysis as evidenced by discoloration of the substrate (inset) Were observed; c) is a photograph of a polypyrrole / peptide film stably suspended in neutral water. Using a peptide film formed on the surface of water containing 4 mM CuCl 2 , the pyrrole polymerization reaction could be induced and the atmospheric pressure (7 mmHg ), It was confirmed that the pyrrole existing in the vapor state at the air / peptide interface warmed through the polymerization reaction. d) schematically shows the mechanism associated with the Cu (II) reduction, tyrosine radical production and pyrrole oxidation processes, which can be accomplished by addition of any oxidizing agent due to Cu (II) reduction in distilled water or by addition of a tyrosine radical Tyr) is spontaneously induced, and then pyrrole polymerization is initiated by a tyrosine radical.

본원은 자기조립이 가능한 펩타이드 나노구조체의 형성에 있어서, 특정 서열의 펩타이드가 자기조립을 통하여 다양한 환경에서 다양한 나노구조체를 신속하게 형성하며, 이러한 구조체는 매우 규칙적이고 치밀한 구조를 가지며 펩타이드 중 타이로신 잔기에 의해 화학적 전기화학적 반응을 촉진, 특히 산화환원 반응을 촉진할 수 있다는 발견에 근거한 것이다. In the formation of self-assembling peptide nanostructures, the present invention rapidly forms various nanostructures in various environments through self-assembly of peptides of a specific sequence. Such a structure has a very regular and dense structure and has a structure in the tyrosine residue To promote chemical and electrochemical reactions, in particular to promote redox reactions.

또한 본원에 따른 화학식 1의 화합물을 포함하는 펩타이드 나노구조체는 물 또는 각종 유기 무기 완충액에서 다양한 구조, 특히 대면 구조로의 제조가 용이하며, 규칙적인 구조로 인해 조절 가능한 기능성을 갖는 나노구조체 제조의 플랫폼 및 중합성 물질의 제조에 필요한 지지체 또는 주형으로서 사용될 수 있다.
Also, the peptide nanostructure comprising the compound of formula (1) according to the present invention can be easily prepared into various structures in water or various organic-inorganic buffer solutions, particularly in a face-to-face structure, And as supports or molds necessary for the production of polymeric materials.

따라서 한 양태에서 본원은 X1a-Zn-X2b의 화학식 1의 펩타이드에 의해 형성된, 산화환원 촉매능이 있는 산화환원 반응 촉진 지지체 또는 산화환원 반응 촉매능이 있는 생체모방체(mimetics)에 관한 것이다. Accordingly, in one aspect, the present invention relates to biomimetics with redox-catalyzed redox reaction-promoting scaffold or oxidation-reduction catalytic activity formed by the peptide of formula 1 of X 1 a-Zn-X 2 b .

[화학식 1][Chemical Formula 1]

X1a-Zn-X2bX 1 a-Zn-X 2 b

상기 식에서 X1 및 X2 는 각각 독립적으로, 파이-파이 상호작용이 가능한 측쇄를 갖는 D- 또는 L- 형의 천연 또는 비천연 아미노산으로, 상기 X1 및 X2 는 동일 또는 상이하며, Z는 가교결합 형성이 가능한 하전된 측쇄 또는 친핵성 측쇄를 갖는 D- 또는 L- 형의 천연 또는 비천연 아미노산 또는 그 유도체이고, a 및 b는 각각 동일하거나 상이한 1 내지 10의 정수이고, n은 1 내지 10의 정수이다. 본원에 따른 일 실시예에서 상기 n은 1이고, 상기 a 및 b는 각각 2 내지 5의 정수이고, 동일 또는 상이할 수 있다. 본원에 따른 다른 일실시예에서 상기 a 및 b는 동일한 2 내지 5 사이의 정수이다.Wherein X 1 and X 2 are each independently a D- or L-type natural or unnatural amino acid having a side chain capable of pi-phi interactions, X 1 and X 2 are the same or different, and Z is A and b are the same or different integers of 1 to 10, n is an integer of 1 to 10, and n is an integer of 1 to 10, Lt; / RTI > In one embodiment according to the present application, n is 1, and a and b are each an integer of 2 to 5, and may be the same or different. In another embodiment according to the present application, a and b are the same integer between 2 and 5.

본원에 사용된 용어 “아미노산”은 20개의 천연에서 발견되는 아미노산 및 비천연 아미노산, 생체내에서 번역 후에 변형되는 아미노산 예를 들면 포스포세린 및 포스포쓰레오닌; 및 2-아미노아디프산, 하이드록시라이신, 노르-발린, 노르-루이신과 같은 기타 희귀 아미노산; 세포 투과 또는 생체내 안정성 향상을 위해 변형된 것을 포함하며, 거울상 이성질체인 D- 및 L-형태를 모두 포함하는 것이다. As used herein, the term " amino acid " includes 20 natural and non-natural amino acids, amino acids that are modified in vivo after translation, such as phosphocerine and phosphothreonine; And other rare amino acids such as 2-amino adipic acid, hydroxy lysine, nor-valine, nor-leucine; Including those enriched for enhanced cell permeability or in vivo stability, including both enantiomeric D- and L-forms.

본원에서 사용된 용어 천연 및 비천연에서 전자는 세포, 조직 또는 생체내에서 발견되는 형태의 화합물을 칭하는 것이고, 후자는 이러한 화합물에 다양한 목적을 위해 인위적 변형이 가해진 것을 의미한다. As used herein, the term natural and non-natural refers to compounds in the form found in cells, tissues or in vivo, the latter of which means that artificial modifications have been made to these compounds for various purposes.

본원에서 사용된 용어 “펩타이드”는 원(native) 아미노산 또는 그 분해 산물, 합성 펩타이드, 재조합 방식으로 제조된 펩타이드, 펩타이드 모방체 (전형적으로 합성 펩타이드), 및 펩토이드 및 세미펩토이드와 같은 펩타이드 유사체와 세포 투과 또는 생체내 안정성 향상을 위해 변형된 것을 포함한다. 이러한 변형은 이로 제한하는 것은 아니나, N-말단 변형, C-말단 변형, CH2-NH, CH2-S, CH2-S=O, CH2-CH2와 같은 펩타이드 결합 변형, 백본 변형, 측쇄 변형을 포함한다. 펩타이드 모방체 화합물을 제조하는 방법은 기술분야에 공지된 것으로, 예를 들면 Quantitative Drug Design, C.A. Ramsden Gd., Choplin Pergamon Press (1992)에 기재된 내용을 참조할 수 있다. As used herein, the term " peptide " is intended to include both native amino acids or their degradation products, synthetic peptides, recombinantly produced peptides, peptide mimetics (typically synthetic peptides), and peptoids and semipeptides Peptide analogs and modifications to enhance cell permeability or in vivo stability. Such modifications include, but are not limited to, N-terminal modifications, C-terminal modifications, peptide bond modifications such as CH 2 -NH, CH 2 -S, CH 2 -S═O, CH 2 -CH 2 , Side chain modifications. Methods for preparing peptide mimetic compounds are well known in the art and can be found in, for example, Quantitative Drug Design, CA Ramsden Gd., Choplin Pergamon Press (1992).

본원에서 사용된 용어 “파이-파이 상호작용”이란 파이전자에 의해 형성되는 화학적 결합으로 두 개의 파이 궤도 함수가 서로 중첩되어 생기는 결합을 의미한다. 따라서, 본원의 화학식 1에는 이러한 상호작용이 가능한 잔기를 갖는 아미노산을 포함하는 것으로, 예를 들면 방향족 측쇄를 갖는 아미노산, 예를 들면 타이로신, 트립토판 또는 페닐알라닌 및 그 변형체, 유도체 또는 유사체를 포함한다. As used herein, the term " pi-pi interactions " refers to chemical bonds formed by pi electrons resulting from the superposition of two pi orbital functions. Thus, the compounds of formula (1) herein include amino acids having such interactable moieties, for example amino acids with aromatic side chains, such as tyrosine, tryptophan or phenylalanine, and variants, derivatives or analogs thereof.

본원에서 사용된 용어 “가교결합”이란 공유결합 또는 금속에 의한 배위결합을 포함하는 것으로, 인접한 펩타이드 분자끼리의 결합에 의한 분자의 회합(association)을 유도할 수 있다. 예를 들면 아미노산 측쇄의 -SH기를 통한 이황화 결합을 포함하며, 상기 금속에 의한 배위 결합이 가능한 아미노산은 시스테인, 호모시스테인, 페니실라민, 히스티딘, 라이신, 오르니틴, 아르기닌, 아스파르트산, 글루탐산, 아스파라진, 또는 글루타민을 포함하나, 상기 이로 제한하는 것은 아니다. As used herein, the term " cross-linking " includes covalent bonds or coordination bonds with metals, which can lead to association of molecules by bonding of adjacent peptide molecules. For example, a disulfide bond through an -SH group of an amino acid side chain, and the amino acid capable of coordination bonding with the metal is selected from the group consisting of cysteine, homocysteine, penicillamine, histidine, lysine, ornithine, arginine, aspartic acid, glutamic acid, asparagine , Or glutamine, but are not limited thereto.

본원의 화학식 1의 화합물에서 Z를 중심으로 X1a 및 X2b 는 그 서열이 동일하거나, 또는 서로 좌우 대칭인 서열의 아미노산을 가지며, 이 경우 a 및 b는 동일할 수 있다. N-X1a-Zn-X2b-C, C-X1a-Zn-X2b-N 방향을 모두 포함하는 것으로, 상기 N-은 펩타이드의 아미노말단, C-는 카르복시 말단을 의미한다. In the compound of formula (I) of the present invention, X 1 a and X 2 b have an amino acid sequence of the same sequence or symmetrically symmetric with respect to Z, wherein a and b may be the same. NX 1 a-Zn-X 2 bC, and CX 1 a-Zn-X 2 bN directions, wherein N - means the amino terminus of the peptide and C - means the carboxy terminus.

본원에 따른 화학식 1의 화합물은 화합물간의 자기조립을 통한 안정적인 결합을 통하여 나노구조체를 형성할 수 있다. 특히 중앙에 -SH기를 가지는 타이로신 대칭구조에서 파이결합이 이차원구조를 가지며, 층층이 쌓여갈 수 있는 결합각을 제공해줄 수 있다 (도 13 내지 17 등 참조)The compound of formula (1) according to the present invention can form a nanostructure through stable binding through self-assembly among the compounds. In particular, in the tyrosine symmetric structure having a -SH group in the center, the pi bonds have a two-dimensional structure and can provide a bonding angle at which the layer can accumulate (see Figs. 13 to 17, etc.)

본원에 따른 나노구조체를 구성하는 화학식 1의 화합물은 동일 또는 상이한 것이 사용될 수 있다. 즉 한 가지 서열을 가진 펩타이드 또는 두 가지 이상의 서열을 갖는 펩타이드의 혼합물이 본원에 따른 펩타이드 나노구조체의 제조에 사용될 수 있다. The compounds of formula (1) constituting the nanostructure according to the present invention may be the same or different. A peptide having one sequence or a peptide having two or more sequences can be used in the preparation of the peptide nanostructure according to the present invention.

한 구현예에서 본원의 화학식 1의 펩타이드는 YYCYY, YYYCYYY, YYACAYY, YYAACAAYY, YYGCGYY, YFCFY, FYCYF, FFCFF, YYAKAYY, YYAEAYY, CYY, YY, YYY, YYYY, YKCKYY, YYECEYY, YYDCDYY, YYAHAYY, YYHYY, YYAPAYY, 또는 YYPYY 또는 그 유도체 서열을 가질 수 있으나, 본원의 특성을 갖는 나노구조체를 형성하는 기타 펩타이드 서열도 포함될 수 있는 것으로 상기 서열로 제한되는 것은 아니다. 본원 한 구현예에서 유도체는 N-말단에 아세틸기를 갖는 것을 포함하는 아실 유도체 또는 C-말단에 아미드기를 갖는 유도체를 포함한다. 상기 서열은 아미노산을 단일문자로 나타낸 것으로, 당업계에 공지되어 있으며, Y는 타이로신, C는 시스테인, A는 알라닌, P는 프롤린, K는 라이신, E는 글루탐산, D는 아스파르트산, H는 히스티딘, G는 글라이신, F는 페닐알라닌을 나타낸다. In one embodiment, the peptide of formula 1 herein is selected from the group consisting of YYCYY, YYYCYYY, YYACAYY, YYAACAAYY, YYGCGYY, YFCFY, FYCYF, FFCFF, YYAKAYY, YYAEAYY, YYYY, YYCYYY, YYYYY, YYDCDYY, YYAHAYY, YYHYY, YYAPAYY , Or YYPYY or a derivative thereof, but other peptide sequences forming a nanostructure having the characteristics of the present invention may also be included. In an embodiment of the present invention, the derivative includes an acyl derivative containing an acetyl group at the N-terminus or a derivative having an amide group at the C-terminus. Y is tyrosine, C is cysteine, A is alanine, P is proline, K is lysine, E is glutamic acid, D is aspartic acid, H is histidine, H is a single letter of amino acid, , G is glycine, and F is phenylalanine.

본원에 따른 나노구조체는 자기 조립이 가능하다. 본원에서 사용된 용어 자기 조립은 원자, 분자 또는 펩타이드와 같은 물질이 특정 환경에서 규칙적 모양의 구조를 형성하는 과정을 나타낸다. 본원에서 사용된 용어 “나노구조”란 파이버, 관형, 구형(체), 필름을 포함하는 것으로 그 직경 또는 단면이 1μm 이하, 특히 500nm, 더욱 특히 50nm 미만, 더더욱 특히 5nm미만인 것을 의미한다. 본원에 따른 일 실시예에서는 200nm 내지 1nm이다. 관형 또는 파이버의 경우, 그 길이가 1μm 이상, 특히 10nm이상, 더욱 특히 100nm이상, 더더욱 특히 500nm 이상인 것을 의미한다. The nanostructure according to the present invention can be self-assembled. As used herein, the term self-assembly refers to the process by which materials such as atoms, molecules or peptides form a regular-shaped structure in a particular environment. As used herein, the term " nanostructure " is intended to include fibers, tubular, spherical, or film, having a diameter or cross section of 1 μm or less, particularly 500 nm, more particularly less than 50 nm and even more particularly less than 5 nm. And in one embodiment according to the present application is between 200 nm and 1 nm. In the case of a tubular or fiber, it means that its length is at least 1 μm, in particular at least 10 nm, more particularly at least 100 nm, even more particularly at least 500 nm.

본원의 펩타이드는 나노구조 형성 조건에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면 동일한 서열의 2mM의 농도의 펩타이드가 계면에서는 이차원구조로 용매 안에서는 회전 또는 외부 자극(초음파) 여부에 따라 파이버 또는 구형으로 제조될 수 있다. 예를 들면 상기 필름 구조는 액체-기체 계면에서 형성되고, 상기 나노 파이버는 액체 또는 액체-액체 벌크상에서 형성된다 (도 11 및 12 참조). The peptides of the present invention can be formed into various forms depending on the conditions of nanostructure formation. For example, a peptide having a concentration of 2 mM of the same sequence can be produced in a two-dimensional structure at the interface, in a solvent, or in a fiber or spherical form depending on whether it is an external stimulus (ultrasound) or not. For example, the film structure is formed at the liquid-gas interface, and the nanofibers are formed on a liquid or liquid-liquid bulk (see FIGS. 11 and 12).

본원의 펩타이드로 형성되는 필름은 평탄면 (facet) 및 대면형(planar) 구조를 포함하는 것이다. 평탄면이란 도 1 또는 2에 나타난 바와 같이 펩타이드 용액의 표면장력을 극복하고 형성된 필름을 의미하고, 대면형이란 표면장력에 의해 유지되는 용액의 표면을 따라 형성된 필름을 의미한다. Films formed from the peptides herein include facets and planar structures. The planar surface means a film formed by overcoming the surface tension of the peptide solution as shown in Fig. 1 or 2, and the face surface means a film formed along the surface of the solution maintained by surface tension.

본원에 따른 펩타이드 나노구조체는 자기조립에 의해 용이하게 대면적으로 형성될 수 있으며, 펩타이드 단량체는 다른 펩타이드 단량체와 이황화결합, 금속 이온에 의한 배위결합, 이온결합, 수소결합, 소수성결합을 통해 구조적으로 이차원구조형태인 나노구조, 즉 면으로 성장한다. 가교결합이 가능한 아미노산은 다른 아미노산과 공유 결합을 통하여 펩타이드를 회합시키며, 더욱 견고한 평탄면을 가지는 나노구조체를 형성시킨다. 이러한 결합에 의해 단량체 펩타이드가 이량체 펩타이드를 형성하면서 이량체 펩타이드 내의 파이-파이 상호작용이 가능한 아미노산 측쇄의 결합과 면대가장자리 결합에 의하여 펩타이드가 연속적으로 축적되면서 횡적 및 수직적 확장을 통하여 견고한 나노구조체를 형성하게 된다 (도 13 내지 17 참조). 따라서 한 구현예에서 본원의 필름 형태의 나노구조체는 단층 또는 다층구조를 가진다. 한 구현예에서 단층구조의 두께는 약 1.4 nm 이며, 다층인 경우, 층의 개수에 따라 다양한 두께가 가능하며 한 구현예에서는 약 50 내지 400nm 이다 (도 8, 9 및 10 등 참조)The peptide nanostructure according to the present invention can be easily formed into a large area by self-assembly, and the peptide monomer can be structurally modified by a disulfide bond, a coordination bond by a metal ion, an ionic bond, a hydrogen bond and a hydrophobic bond with another peptide monomer It grows in a two-dimensional structure, a nanostructure, that is, a plane. Cross-linkable amino acids associate peptides through covalent bonds with other amino acids and form nanostructures with more firm planar surfaces. These bonds result in the formation of dimeric peptides, while peptide peptides are continuously accumulated due to binding of amino acid side chains capable of pi-phi interaction in the dimeric peptides and side chain edge bonds, resulting in a stable nanostructure through lateral and vertical expansion (See Figs. 13 to 17). Thus, in one embodiment, the film-form nanostructure herein has a single layer or multi-layer structure. In one embodiment, the thickness of the monolayer structure is about 1.4 nm, and if multiple layers are available, various thicknesses are possible, depending on the number of layers, in one embodiment about 50 to 400 nm (see Figures 8, 9,

본원에 따른 자기 조립 나노구조체에는 포함되는 화학식 1의 화합물은 다양할 수 있으며, 제조에 사용되는 용액의 부피, 펩타이드의 서열, 농도에 따라 나노구조체의 형성속도 또는 형성되는 구조가 달라질 수 있다 (도 5, 6, 및 7 등 참조). 본원에 따른 일 실시예에서, 자기 조립 나노구조체는 평탄면이며, 상기 화학식 1의 화합물은 약 0.1 mM 이상, 더욱 특히 약 0.1mM 내지 10mM 의 농도, 특히 약 0.2mM 내지 10mM 의 농도, 더욱 특히 약 0.22mM 로 포함된다. 본원에 따른 다른 실시예에서, 자기 조립 나노구조체는 나노파이버이며, 상기 화학식 1의 화합물은 약 0.1 mM 이상, 더욱 특히 약 0.1mM 내지 10mM 의 농도, 특히 약 0.2mM 내지 10mM 의 농도, 더욱 특히 약 0.33mM 로 포함된다.The compound of Formula 1 contained in the self-assembled nanostructure according to the present invention may vary, and the rate of formation or the structure of the nanostructure may vary depending on the volume of the solution used, the sequence of the peptide, and the concentration 5, 6, and 7). In one embodiment according to the present disclosure, the self-assembled nanostructure is a flat surface and the compound of formula 1 is used at a concentration of at least about 0.1 mM, more particularly at a concentration of about 0.1 mM to 10 mM, especially at a concentration of about 0.2 mM to 10 mM, 0.22 mM. In another embodiment according to the present application, the self-assembled nanostructure is a nanofiber, and the compound of Formula 1 is used at a concentration of at least about 0.1 mM, more particularly at a concentration of about 0.1 mM to 10 mM, especially at a concentration of about 0.2 mM to 10 mM, 0.33 mM.

본원에 따른 펩타이드에 의해 형성되는 나노구조체는 액체-기체 계면 또는 액체-액체의 벌크상에서 형성된다. 본원에 따른 액체-기체 계면을 형성하는 상기 액체는 휘발성 또는 비휘발성의 소수성 또는 친수성 용매이고, 상기 기체는 공기, 질소, 헬륨, 수소, 일산화탄소, 또는 이산화탄소 등을 포함하나 이로 제한하는 것은 아니다. 본원에 따른 액체-액체 벌크 상은 일 구현예에서 친수성과 소수성 액체 계면에서 형성되며, 상기 액체는 휘발성 또는 비휘발성의 소수성 또는 친수성 용매이다. The nanostructures formed by the peptides according to the present invention are formed on the bulk of the liquid-gas interface or liquid-liquid. The liquid forming the liquid-gas interface according to the present invention is a volatile or non-volatile hydrophobic or hydrophilic solvent and the gas includes but is not limited to air, nitrogen, helium, hydrogen, carbon monoxide, or carbon dioxide. The liquid-liquid bulk phase according to the present invention is formed in a hydrophilic and hydrophobic liquid interface in one embodiment, and the liquid is a volatile or non-volatile hydrophobic or hydrophilic solvent.

본원에 따른 나노구조체를 형성할 수 있는 다양한 용매가 사용될 수 있으며, 예를 들면 따른 상기 액체-기체 또는 액체-액체 벌크상을 구성하는 상기 휘발성 또는 비휘발성의 소수성 또는 친수성 용매는, 예를 들면 물, 알콜, 할로겐을 포함하는 탄화수소, 디메틸술폭사이드, 디메틸포름아미드, 디메틸포름아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 아세토니트릴, 테드라하이드퓨란, 디옥산, 또는 유기산을 포함하나 이로 제한하는 것은 아니다. Various solvents capable of forming the nanostructure according to the present invention can be used, and for example, the volatile or nonvolatile hydrophobic or hydrophilic solvent constituting the liquid-gas or liquid-liquid bulk phase according to the present invention can be, for example, water But are not limited to, alcohols, hydrocarbons including halogens, dimethylsulfoxide, dimethylformamide, dimethyl formacetamide, N-methylpyrrolidone, acetonitrile, tetrahydrofuran, dioxane, or organic acids .

본원의 나노구조체가 형성되는 계면은 친수성 (hydrophilic) 또는 소수성 (hydrophobic)일 수 있다. 본원의 펩타이드 화합물의 경우 양친매성을 가지고 있는 형태로, 친유성을 가지는 부분은 공기쪽으로 친수성을 가지는 부분은 수용액쪽을 향하며, 분자들이 정렬하게 된다. 본원에 따른 일 실시예에서 화학식 I의 화합물은 등전점을 포함하는 pH, 약 pH 3 내지 8, 특히 등전점 부근에서 나노구조체가 형성된다 (도 4 참조).The interface at which the nanostructure of the present invention is formed may be hydrophilic or hydrophobic. In the case of the peptide compound of the present invention, the lipophilic moiety has a lipophilic moiety, and the moiety having hydrophilicity toward the air is directed toward the aqueous solution and the molecules are aligned. In one embodiment according to the present invention, the compound of formula (I) forms a nanostructure at a pH of about 3 to 8, particularly about isoelectric point, including isoelectric point (see FIG. 4).

자연계에서는 다양한 아미노산 또는 펩타이드의 조합에 의해 철이나 구리와 같은 촉매활성이 뛰어지나 못한 금속들을 이용, 화학반응을 매우 빠른 속도로 진행시켜줄 수 있다. 지금까지는 이런 자연계의 현상들이 실제 산업에서 이용되지 못하였다. 이는 전자이동현상을 용이하게 할 수 있는 매개체가 현재까지 없었기 때문ㅇ으로, 다시 말해, 최대 이동거리가 10 나노미터밖에 되지 않는 전자 또는 라디칼을 제대로 원하는 곳까지 전달해 줄 수 있는 매개물질이 없었기 때문이다. In the natural world, a variety of amino acids or peptides can combine with each other to achieve a very rapid chemical reaction using metals that are not catalytically active, such as iron or copper. Until now, these natural phenomena have not been used in real industries. This is because there are no mediators available to facilitate the electron transfer phenomenon, that is, no mediator that can deliver electrons or radicals with a maximum travel distance of only 10 nanometers to the desired location .

본원에 따른 타이로신 기반의 펩타이드 구조체는 옹스트롱 단위로 펩타이드가 자기조립되어 있어서, 전자 이동이 유리한 구조로 되어있다. 이렇게 자기 조립된 펩타이드 구조체는 라디칼 수송전달체처럼 역할을 할 수가 있다. 더욱이 와이어, 튜브, 구형, 필름 및 박막과 같은 원하는 구조형태로 제어 가능하기 때문에 다양한 분야에 응용이 가능하다. 또한 이런 타이로신 기반의 펩타이드 나노 구조체을 이용하면, 값싸고 안전한 금속들, 예를 들어 철, 구리, 아연 등과 같은 흔히 사용되는 금속의 산화환원전이를 낮춰주는 동시에 화학촉매 반응성 역시 증가시키기 때문에, 기존에 학계 또는 산업계에서 많이 사용해오던 팔라듐이나 루세늄과 같은 고가의 중금속 촉매들을 대체 할 수 있으며, 유기발광다이오드에 들어가는 필수요소인 전자전달층과 같은 전자재료로도 활용이 가능하다.The tyrosine-based peptide structure according to the present invention has a structure in which the peptide is self-assembled on the basis of ingrowth, thereby favoring electron transfer. Such self-assembled peptide constructs can act as a radical transporter. Furthermore, since it can be controlled in a desired structure such as wire, tube, sphere, film and thin film, it can be applied to various fields. Also, the use of such tyrosine-based peptide nanostructures lowers the oxidation-reduction transition of commonly used metals such as inexpensive and safe metals such as iron, copper, and zinc, as well as increases chemical catalytic reactivity, Or expensive heavy metal catalysts such as palladium and ruthenium that have been widely used in the industry, and can also be used as an electronic material such as an electron transport layer, which is an essential element for an organic light emitting diode.

본원에 따른 펩타이드 나노구조체는 지지체로서 기능하면서 화학 또는 전기화학적 반응 예를 들면 산화환원 반응을 촉진시켜, 산화환원 반응 효소 모방체로 기능할 수 있다. The peptide nanostructure according to the present invention functions as a support and functions as a redox reaction enzyme mimetic by promoting a chemical or electrochemical reaction, for example, a redox reaction.

일 구현예에서 본원에 따른 나노구조체는 산화환원 반응을 촉진시킨다. 본원에서 "촉진"의 의미는 본원에 따른 나노구조체를 사용하지 않은 경우와 비교하여, 목적하는 특정 반응의 속도가 빠르게 진행되거나 또는 가능하지 않은 반응이 가능하게 되는 것을 의미한다. 본원에서 사용된 용어 “촉매”란, 물질간의 전자 이동을 통해 전자를 잃은 쪽은 산화되며, 전자를 얻은 쪽은 환원되는 산화 환원 등의 반응에서 반응을 속도를 빠르게 유도하는 물질이다. In one embodiment, the nanostructure according to the present invention promotes a redox reaction. As used herein, the term " facilitation " means that the rate of a particular specific reaction is faster or less possible than in the case where the nanostructure according to the present invention is not used. As used herein, the term " catalyst " refers to a substance that rapidly induces a reaction in a reaction such as oxidation-reduction where the former loses electrons through the electron transfer between the substances and the latter is reduced.

또한 본원에 따른 펩타이드 나노구조체는 규칙적인 구조로 인해 “지지체”, “스캐폴드”,“플랫폼” 또는 “주형”으로 작용하여 물 또는 각종 유기 무기 완충액에서 다양한 구조, 특히 대면 구조로의 제조가 용이하며, 조절 가능한 기능성을 갖는 나노구조체 제조의 플랫폼 및 중합성 물질의 제조에 필요한 주형으로서 사용될 수 있다. The peptide nanostructures according to the present invention also function as "supports", "scaffolds", "platforms" or "templates" due to their regular structure, making them easy to manufacture in water or various organic inorganic buffers in various structures, And can be used as a platform for nanostructure fabrication with adjustable functionality and as a template for the production of polymeric materials.

본원에서 사용된 용어 “모방체”, “바이오모방체”또는 “생체모방체”는 생체내 효소의 활성을 모방하는 화합물로, 펩타이드를 포함한다. 또한 모방체는 또는 비펩타이드 또는 비펩타이드 결합에 의해 연결된 아미노산을 포함할 수 있으며, 예를 들면 파이결합 (예를 들면 Benkirane, N., et al. J. Biol. Chem., 271:33218-33224 (1996) 및 U.S. Pat. No. 5,637,677 참조) 또는 가교 결합을 들 수 있다. 본원에 따른 일구현예에서 본원에 따른 펩타이드 모방체는 필름, 나노파이버, 또는 구체를 형성할 수 있다. 또다른 구현예에서, 본원에 따른 펩타이드 모방체는 평탄면 또는 대면형을 형성할 수 있으며, 일 구현예에서, 상기 평탄면 또는 대면형은 단층 또는 다층구조를 포함하는 것이다. As used herein, the term "mimetic," "biomimetic," or "biomimetic," refers to a compound that mimics the activity of an enzyme in vivo, including peptides. The mimetics may also include amino acids linked by non-peptide or non-peptide linkages, such as pi bonds (see, for example, Benkirane, N., et al. J. Biol. Chem., 271: 33218-33224 (1996) and US Pat. No. 5,637,677) or crosslinking. In one embodiment according to the present disclosure, the peptide mimetics according to the present invention can form films, nanofibers, or spheres. In another embodiment, the peptide mimetics according to the present invention may form a planar surface or a facing surface, and in one embodiment, the planar surface or facing surface includes a single layer or a multi-layer structure.

상술한 바와 같이 본원에 따른 지지체는 산화환원 촉매능을 갖는 것으로 맥락에 따라 지지체와 모방체는 상호 교환적으로 사용된다. As described above, the support according to the present invention has redox catalytic activity, and the support and mimic are used interchangeably in accordance with the context.

본 이론으로 한정하고자 하는 것은 아니지만, 본원에 따른 지지체 또는 모방체는 전기화학적으로 생성된 타이로실 라디칼을 기본으로 한다. 또한 본 이론으로 한정하는 것은 아니지만, 본원에 따른 펩타이드 나노구조체에서 타이로실 라디칼의 생성은 photosystem II에서 나타난 바와 같이 효율적인 전자 전달에 핵심 역할을 한다. 예를 들면 타이로실 라디칼은 라이보뉴클레오타이드 리덕타제 및 갈락토스 옥시다제에서도 관찰되는 바와 같이 시트테인 잔기와의 협력도 가능하다. 클래스 I 라이보뉴클레오타이드 리덕타제는 Mn(IV) 또는 Fe(IV) 이온과 함께 다수의 타이로신 기로부터 연속적으로 라디칼을 형성하며 시스테인 잔기를 산화하여, 설프하이드릴 라디칼을 형성하여 데옥시라이보뉴클레오타이드를 라이보뉴클레오타이드로 환원시킨다. 갈락토스 옥시다제는 Cu(II) 이온에 의해 생성된 타이로실 라디칼 (Yㆍ)을 이용하여 산소를 과산화수소로 환원하며, 일차 알콜을 알데하이드로 전환한다. While not intending to be limited to this theory, the support or mimic according to the present application is based on an electrochemically generated tylosil radical. Also, though not limited to this theory, the generation of the tirosyl radicals in the peptide nanostructures according to the present invention plays a key role in efficient electron transfer as shown in photosystem II. For example, tirosyl radicals are also capable of cooperating with the citetene residues as observed in ribonucleotide reductase and galactose oxidase. The class I ribonucleotide reductase forms radicals continuously from multiple tyrosine groups with Mn (IV) or Fe (IV) ions and oxidizes the cysteine residues to form sulfhydryl radicals to form deoxyribonucleotides Reduce to the ribonucleotide. Galactose oxidase reduces oxygen to hydrogen peroxide by using a tyrosyl radical (Y ㆍ) produced by Cu (II) ion and converts primary alcohol to aldehyde.

이와 같이 타이로신의 생물학적 중요성에도 불구하고, 재료 합성 분야에서 이의 사용은 어려움에 봉착해 있다. 그 이유는 반응 매질에서 쉽게 소거(quenching)되어 잘 정의된 구조 (macroscopic 구조)를 수득하기가 어렵기 때문으로 생각된다. Thus, despite the biological importance of tyrosine, its use in the field of material synthesis is challenging. The reason is that it is difficult to obtain a well-defined structure (macroscopic structure) because it is easily quenched in the reaction medium.

따라서 매우 규칙적인 치밀한 구조를 형성하는 본원에 따른 타이로신을 포함하는 펩타이드 나노구조체는 어떠한 기저 전극과도 쉽게 접지되어 서열에 따른 규칙적 배열 상태를 체계적으로 조사할 수 있도록 해 준다.Thus, the peptide nanostructure comprising tyrosine according to the present invention, which forms a very regular dense structure, can be easily grounded with any base electrode and systematically investigate the regular arrangement according to the sequence.

일 구현예에서 본원의 펩타이드 나노구조체는 산화환원 촉매능이 있는 효소 모방 촉매 지지체 또는 스캐폴드로 작용할 수 있다. 본원에 따른 펩타이드 나노구조체는 생물학적 시스템에서 발견되는 것과 유사한 양상으로 화학반응을 촉매한다. In one embodiment, the peptide nanostructure herein can act as an enzyme-mimicking catalyst support or scaffold with redox-catalyzed ability. Peptide nanostructures according to the present invention catalyze chemical reactions in a manner similar to that found in biological systems.

일 구현예에서 본원의 펩타이드 나노구조체는 0.9 V (versus NHE)에서 순환 전압 전류 (CV) 분극 커브 실험을 통해 라디칼이 용이하게 형성되는 것으로 나타났으며 (도 21 a 참조). 일반적으로 폴리피롤은 1.0V를 초과하는 전위 또는 Fe(III) 이온과 같은 산화제를 이용하여 합성된다. 또한 0.9 V 전위를 이용한 반응에서도 느린 반응 속도로 인해 마크로한 구조의 폴리피롤 증착은 어려웠다 (도 21 b 참조). 하지만 본원에 따른 펩타이드 나노구조체 (필름)을 사용한 결과, 300sec후에 전류가 68 μA로 현저히 상승하였으며, 검은색의 폴리피롤 필름이 생성되는 것을 확인하였다. 이러한 반응에서 본원의 펩타이드 필름은 FTO 기판에서 피롤로부터 전극으로의 전자 전달을 매개하여 산화 중합반응에서 에너지장벽을 낮춘다. 다른 구현예에서는 갈락토스 옥시다제를 모방한 실험에서, 추가의 전압을 공급하지 않고도, 구리 이온의 원자가의 변화에 의해 라디칼이 생성되는 것으로 나타났다. 본원의 일구현예에 따른 YYACAYY으로 형성된 필름의 존재 중에서 피롤을 폴리피롤로 중합시, 현격이 상이한 구리이온의 활성이 관찰되었다. 펩타이드는 4 mM Cu(II) 클로라이드 용액에서 생성한 후, 피롤 증기에 노출시킨 결과 본원에 따른 펩타이드 나노구조체 상에 검은색의 폴리피롤 필름이 점진적으로 형성되었으며, 밤새 반응 후 폴리피롤과 펩타이드 나노구조체의, 독립적으로 지지 (free standing)가능한, 하이브리드 필름이 형성되었다 (도 21 c 참조). 반면 타이로신 단량체를 사용한 경우에는 염화구리(II) 용액에서 수일이 경과한 후에도 폴리피롤 필름을 형성할 수 없었다. 이러한 결과는 본원에 따른 펩타이드 필름에 의해 Cu(II) 이온이 피롤을 산화하도록 한다는 것을 나타내며, 이는 타이로실 라디칼에 의해 매개되는 전자전달이 원인일 것으로 고려된다 (도 21 d 참조). 폴리피롤 필름은 공기/펩타이드 구조체 경계면에서 형성되었으며, 이는 YYACAYY 필름을 통해 용액 중에서 전자가 증기 피롤로부터 Cu(II)로 전달되었음을 나타내는 것이다. In one embodiment, the peptide nanostructure of the present invention shows that radicals are readily formed through cyclic voltammetric (CV) polarization curve experiments at 0.9 V (versus NHE) (see FIG. 21 a). In general, polypyrrole is synthesized using an oxidizing agent such as dislocations or Fe (III) ions in excess of 1.0V. In addition, it was difficult to deposit polypyrrole having a macro structure due to a slow reaction rate even in the reaction using 0.9 V potential (see FIG. 21 b). However, as a result of using the peptide nanostructure (film) according to the present invention, it was confirmed that the current increased to 68 μA after 300 seconds, and a black polypyrrole film was produced. In this reaction, the peptide film of the present invention mediates electron transfer from the pyrrole to the electrode in the FTO substrate, thereby lowering the energy barrier in the oxidation polymerization reaction. In another embodiment, in an experiment mimicking galactose oxidase, it has been shown that radicals are produced by a change in the valence of the copper ion, without the need to supply additional voltage. When the pyrrole was polymerized with polypyrrole in the presence of a film formed of YYACAYY according to one embodiment of the present invention, the activity of copper ions with remarkably different characteristics was observed. The peptides were generated in a 4 mM Cu (II) chloride solution and then exposed to pyrrole vapor. As a result, a black polypyrrole film was gradually formed on the peptide nanostructure according to the present invention. After the overnight reaction, the polypyrrole and the peptide nanostructure, A hybrid film capable of being free-standing was formed (see Fig. 21C). On the other hand, when the tyrosine monomer was used, the polypyrrole film could not be formed even after several days in the copper (II) chloride solution. This result indicates that the Cu (II) ion causes pyrrole to be oxidized by the peptide film according to the present invention, which is considered to be the cause of the electron transfer mediated by the tyrosyl radical (see FIG. 21 d). The polypyrrole film was formed at the air / peptide structure interface, indicating that electrons were transferred from the vapor pyrrole to Cu (II) in solution through the YYACAYY film.

나아가 본원에 따른 펩타이드 나노구조체는 바이오모방체로서 다양한 산화환원 반응을 촉진 할 수 있으며, 이 경우, 관여하는 구체적 반응에 따라 공동인자(cofactor)로서 다양한 금속이 함께 사용될 수 있다. 이러한 금속은 예를 들면 금, 은, 망간, 철, 구리, 마그네슘, 아연, 코발트, 및 실리콘을 포함하나 이로 제한하는 것은 아니다. Further, the peptide nanostructure according to the present invention can promote various redox reactions as a biomimetic entity, and various metals may be used together as a cofactor depending on the specific reaction involved. Such metals include, but are not limited to, for example, gold, silver, manganese, iron, copper, magnesium, zinc, cobalt, and silicon.

본원에 따른 자기 조립 펩타이드 나노구조체는 전술한 설명 및 하기의 방법대로 제조 될 수 있으나 이로 제한하는 것은 아니다. 본원 방법을 기술함에 있어 앞서 기술한 사항과 중복되는 부분에 대하여는 기재의 복잡성을 피하기 위해 생략한다. The self-assembled peptide nanostructure according to the present invention can be produced by the above-described description and the following methods, but is not limited thereto. In describing the method of the present invention, the overlapping parts of the above description are omitted in order to avoid the complexity of the description.

앞서 기술한 바와 같이 본원에 따른 자기 조립 펩타이드 나노구조체는 다양한 용매 및/또는 기체에 의해 형성되는 계면조건, 펩타이드의 농도 및/또는 pH를 포함하는 다양한 조건에서 다양한 구조로 형성될 수 있다.(도 4 내지 12 등 참조). 본원에 따른 일 실시예에서 자기 조립 나노구조체의 형성에 유리한 조건이란 본원의 화학식 1의 화합물을 액체-기체, 또는 액체-액체 벌크 상에서 적어도 0.2mM 농도로, 예를 들면 본원의 실시예에 기술된 것과 같은 산화성 분위기에서, 상기 화학식 1의 화합물의 등전점을 포함하는 pH에서 반응하는 것을 의미한다. 등전점을 포함하는 pH란 등전점 부근의 pH로 나노구조의 형성에 사용되는 각 펩타이드의 pI를 중심으로 ±4의 pH를 의미하며, 본원에 따른 일 실시예에서 약 pH 3 내지 8이다. As described above, the self-assembled peptide nanostructure according to the present invention can be formed into various structures under various conditions including interfacial conditions formed by various solvents and / or gases, concentration of peptides, and / or pH. 4 to 12, etc.). In one embodiment according to the present disclosure, favorable conditions for the formation of the self-assembled nanostructure are those wherein the compound of formula 1 is dissolved in a liquid-gas or liquid-liquid bulk at a concentration of at least 0.2 mM, Means that the compound is reacted at a pH including the isoelectric point of the compound of formula (1) in an oxidizing atmosphere such as the above. The pH including the isoelectric point means a pH in the vicinity of the isoelectric point, which is about pH 4 with respect to the pI of each peptide used for forming the nanostructure, and is about pH 3 to 8 in one embodiment according to the present invention.

본원에 따른 단위 펩타이드 나노구조체의 단층의 두께는 약 1.4 nm 크기이며, 시간이 지남에 따라 용액에 남아있는 단량체/이량체들이 계속 나노구조화 반응을 일으키면서 먼저 형성된 나노구조 상에 층층이 쌓여가며 두꺼워지게 된다. 이 같은 과정은 이론적인 펩타이드 나노구조체의 두께와 실험적 펩타이드 나노구조체의 두께가 일치함으로써 확인 할 수 가 있다. 따라서, 반응 시간에 따라 본원 펩타이드 나노구조체의 두께를 조절할 수 있다 (도 8 내지 10 참조)The monolayer of the unit peptide nanostructure according to the present invention has a thickness of about 1.4 nm. As the monomer / dimer remaining in the solution continues to undergo nanostructuring reaction over time, the layer is piled up on the formed nanostructure and thickened do. This process can be confirmed by matching the thickness of the theoretical peptide nanostructure with the thickness of the experimental peptide nanostructure. Therefore, the thickness of the present peptide nanostructure can be adjusted according to the reaction time (see FIGS. 8 to 10)

또한 형성되는 나노구조체의 종류도 조절이 가능하며, 이에 대하여는 앞서 언급한 바와 같다. 본원에 따른 일 실시예에서 예를 들면 상기 자기 조립 나노구조체는 필름 또는 나노파이버 구조로, 상기 필름은 액체-기체 계면에서 형성되고, 상기 나노파이버 구조는 액체 또는 액체-액체의 벌크상에서 형성된다.  It is also possible to control the type of the nanostructure to be formed, as described above. In one embodiment according to the present application, for example, the self-assembled nanostructure is a film or nanofiber structure, the film is formed at a liquid-gas interface, and the nanofiber structure is formed on a bulk of a liquid or liquid-liquid.

본원에서 액체-기체, 액체-액체 계면에서 상술한 기전에 의해 평탄면을 포함하는 견고한 나노구조체가 형성된다. 이와 관련하여 나노구조체를 보다 빠르게 형성시키기 위해, 금, 은, 구리, 아연, 철, 코발트, 망간 등을 포함하는 금속 이온과 같은 무기물을 첨가하거나, 각종 단분자 또는 고분자를 포함하는 유기물을 첨가하는 경우 펩타이드간의 결합을 증가시켜 나노구조체의 형성을 촉진하게 된다. In the present application, a rigid nanostructure comprising a planar surface is formed by the above-described mechanism at the liquid-gas, liquid-liquid interface. In this regard, in order to form the nanostructure more quickly, an inorganic substance such as a metal ion including gold, silver, copper, zinc, iron, cobalt, and manganese is added, or an organic substance including various monomolecules or polymers is added The binding between the peptides is increased to promote the formation of the nanostructure.

본 이론으로 한정하고자 하는 것은 아니나, 본원에 따른 펩타이드 나노구조체는 펩타이드 단량체의 분자구조가 안정화되면서, 친수성기를 가지는 아미노산과 소수성기를 가지는 아미노산이 서로 반대위치에 놓이게 되면서, 소수성 측쇄를 가지는 아미노산들이 공기쪽으로 향하면서 물 위로 떠오르게 된다. 이에 따라 이차원 구조를 가지는 펩타이드 나노구조체가 물과 공기의 계면에서 잘 형성되게 되는 것이다. 펩타이드 간에는 파이-파이결합, 및/또는 소수성 결합을 통해 서로 결합하게 되고, 가교결합을 통해 견고한 나노구조체를 형성시킨다. 이러한 반응이 반복되면서 이차원 구조를 가지는 펩타이드 나노구조체가 층층이 쌓여 다층 구조를 형성하게 된다 (도 13 내지 17 참조).While not intending to be limited to this theory, in the peptide nanostructure according to the present invention, as the molecular structure of the peptide monomer is stabilized, the amino acid having the hydrophilic group and the amino acid having the hydrophobic group are positioned opposite to each other, As you head toward the water, you will come to the surface. Thus, a peptide nanostructure having a two-dimensional structure is formed at the interface between water and air. Peptides are bound to each other via pi-pi bonding and / or hydrophobic bonding, and crosslinked to form a rigid nanostructure. As the reaction is repeated, a peptide nanostructure having a two-dimensional structure is stacked to form a multi-layered structure (see FIGS. 13 to 17).

또한, 계면과 계면사이에서 특히 물과 공기 사이에서 펩타이드가 평탄면을 형성시키며, 센티미터 단위의 대면적 나노구조체를 형성할 수 있다. In addition, the peptide forms a planar surface between the interface and the interface, especially between water and air, and can form a large-area nanostructure in centimeters.

나아가 본원은 또한 본원의 화합물에 의해 형성된 펩타이드 자기 조립 나노구조체를 주형으로 사용하여 전도성 고분자 필름을 제조할 수 있다 (도 20 참조). 본원에 따른 전도성 고분자 필름은 다양한 중합성 물질과 혼합된 후, 예를 들면 산화와 같은 중합과정을 거쳐 제조되며 매우 잘 정렬된 결정 구조를 가진다.
Further, the present invention can also produce a conductive polymer film using a peptide self-assembled nanostructure formed by the present compound as a template (see FIG. 20). The conductive polymer film according to the present invention is mixed with various polymerizable materials, and is produced through a polymerization process such as oxidation, for example, and has a well-ordered crystal structure.

다른 양태에서 본원은 또한 본원에 따른 화학식 1의 펩타이드 나노구조체를 포함하는 촉매를 이용한 고분자 필름의 제조 방법, 및 이에 의해 제조된 분자 필름에 관한 것이다. In another aspect, the present invention also relates to a process for preparing a polymeric film using a catalyst comprising a peptide nanostructure of Formula 1 according to the present invention, and to a molecular film produced thereby.

또한 본원에 따른 화학식 1의 펩타이드를 사용하여 형성된 나노구조체는 금, 은, 구리, 아연, 철, 코발트, 망간 등과 착물을 이룰 수가 있고, 동시에 함께 이차원구조로 정렬시킬 수가 있다. 이렇게 만들어진 금속이 첨가된 펩타이드 나노구조체의 경우 금속의 종류에 따라 도체 또는 반도체, 부도체가 될 수 있다. In addition, the nanostructure formed using the peptide of Formula 1 according to the present invention can be complexed with gold, silver, copper, zinc, iron, cobalt, manganese and the like, and can be simultaneously aligned in a two-dimensional structure. In the case of a peptide nanostructure added with such a metal, it may be a conductor, a semiconductor, or an insulator depending on the kind of the metal.

따라서 본원에 따른 고분자 필름은 제조공정에 따라 전도성, 반전도성 또는 비전도성의 성질을 가질 수 있다. Therefore, the polymer film according to the present invention may have conductivity, anti-conduction property or non-conductive property depending on the manufacturing process.

본원에 따른 고분자 필름은 최종 특성 및 용도에 따라 산화 환원 반응에 의해 중합가능한 중합성 물질로부터 제조될 수 있으며, 다양한 중합성 물질이 사용될 수 있다. 예를 들면 이로 제한하는 것은 아니나, 피롤, 아닐린, 티오펜, 또는 3,4-에틸렌디옥시티오펜 등이 사용될 수 있다. 화학식 1의 화합물과 중합성 물질은 다양한 비율로 사용될 수 있으며, 예를 들면 1:1의 몰비로 포함되나 이로 제한하는 것은 아니다. The polymer film according to the present invention can be produced from a polymerizable material that can be polymerized by a redox reaction depending on the final properties and uses, and various polymerizable materials can be used. For example, but not limited to, pyrrole, aniline, thiophene, or 3,4-ethylenedioxythiophene. The compound of formula (I) and the polymerizable material may be used in various ratios, for example, but not limited to, a molar ratio of 1: 1.

본원에 따른 일 실시예에서 본원에 따른 펩타이드 나노구조체가 타이로신을 포함하고 있는 경우 다른 개체에 전자를 잘 전달하도록 도와줄 수가 있다. 이를 통해 본 발명에 따른 펩타이드 나노구조체는 전자를 잘 전달하도록 도와주는 전자전달 박막(Electron transfer layer/film) 또는 나노구조체로 사용될 수가 있으며, 따라서 특수한 전기적 성질을 가지는 고가 금속 무기물들을 필수적으로 사용해야하는 경우와 비교하여. 비용면에서 큰 이점이 있다. 이는 개념적으로 적은 양의 금속 무기물을 사용하여도 본원에 따른 나노구조체 위에 도포한다면 기존보다 뛰어난 전기적 물성을 갖도록 할 수 있음을 나타내는 것이다. In one embodiment according to the present disclosure, when the peptide nanostructure according to the present invention comprises tyrosine, it can help to transfer electrons to other objects well. Accordingly, the peptide nanostructure according to the present invention can be used as an electron transfer layer / film or a nanostructure that helps to transfer electrons well. Therefore, when a high-priced metal inorganic material having a specific electrical property is required to be used In comparison with. There is a great advantage in cost. This means that even if a small amount of metallic inorganic material is used in conceptually, it can be provided with superior electrical properties when applied on the nanostructure according to the present invention.

더욱이 본원에 따른 펩타이드 나노구조체에서 보이는 계면 사이의 평탄면의 경우, 최근에는 세포간 융합반응에도 관여된다고 알려져 있기 때문에 생물학적 응용에 있어서 그 중요성이 매우 크다고 할 것이다. Furthermore, the flat plane between the interfaces seen in the peptide nanostructure according to the present invention is known to be involved in the intercellular fusion reaction in recent years, so that it is very important in biological applications.

또한 본 발명에 따른 펩타이드 나노구조체는 비교적 적은 생산 비용으로 편리하게 제조할 수 있는 장점이 있다. 예를 들어 인듐주석산화물(ITO), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀 생산과 달리 특별한 설비/장치 없이 물 또는 각종 유/무기 완충액에서 제조가 가능하다. 또한 금속이온을 첨가하면 견고한 나노구조체가 빠르게 형성되어, 금속 증착이 필요한 많은 재료분야에서 다양하게 응용될 수 있다.
In addition, the peptide nanostructure according to the present invention has an advantage that it can be produced conveniently at a relatively low production cost. Unlike, for example, indium tin oxide (ITO), carbon nanotube (CNT), and graphene production, it is possible to produce water or various organic / inorganic buffers without special equipment / equipment. In addition, the addition of metal ions allows rapid formation of solid nanostructures, which can be applied in many materials requiring metal deposition.

다른 양태에서 본원은 또한 본원에 따른 산화환원 반응 촉진 지지체를 이용하는 것을 특징으로 하는 산화환원 반응 촉진 방법을 제공한다. 본원에 따른 펩타이드 나노구조체에 의한 산화환원 촉진 반응은 앞서 언급한 바와 같으며, 당업자라면 본원에 기재된 사항 및 당업계의 기술을 고려하여 목적하는 구체적 반응의 종류, 참여 물질 등을 고려하여 본원에 따른 방법을 사용할 수 있을 것이다.
In another aspect, the present invention also provides a method for promoting redox reaction characterized by using a redox reaction promoting support according to the present invention. As described above, a person skilled in the art will appreciate that the peptide nanostructures according to the present invention can be used in a variety of ways depending on the kind of specific reaction desired, Method.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

[실시예][Example]

[실험재료 및 방법][Materials and Methods]

화합물compound

2-클로로트리틸 클로라이드 (CTC) (100-200 mesh, 1.26 mmol/g) 레진, 2-(1H-벤조트리아졸-1-일)-1,1,3,3-테트라메틸유로니움 헥사플루오로포스페이트 (HBTU), 하이드록시벤조트리아졸 (HOBt) 및 Fmoc-보호된 아미노산은 BeadTech (대한민국, 서울)에서 구입하였고, N,N-디아이소프로필에틸아민(DIPEA), 트리아이소프로필실란 (TIPS), 3,6-디옥사-1,8-옥탄디티올 (DODT), 4-(3,6-디메틸-1,3-벤조티아졸-3-이움-2-일)-N,N-디메틸아닐린 클로라이드 (티오플라빈티), β-멀캅토에탄올, HEPES 완충액, 유라닐 아세테이트, 및 아니솔은 Aldrich (USA)에서 구입하였다. 디클로로메탄 (DCM), N,N-디메틸포름아마이드 (DMF), 메탄올, 피페리딘, 디에틸에테르 및 트리플루오로아세트산 (TFA), 소디움 하이드록사이드 (NaOH) 및 염산 (HCl)은 대정화학 (대한민국), 과산화수소 (H2O2, 30%)는 Junsei (일본)에 구입하였다.
(100-200 mesh, 1.26 mmol / g) resin, 2- (1H-benzotriazol-1-yl) -1,1,3,3-tetramethyluronium hexafluoro (HIPt), hydroxybenzotriazole (HOBt) and Fmoc-protected amino acids were purchased from BeadTech (Seoul, Korea), and N, N-diisopropylethylamine (DIPEA), triisopropylsilane ), 3,6-dioxa-1,8-octanedithiol (DODT), 4- (3,6-dimethyl-1,3-benzothiazol- Dimethylaniline chloride (thiopurine), β-mercaptoethanol, HEPES buffer, eurosyl acetate, and anisole were purchased from Aldrich (USA). Dichloromethane (DCM), N, N-dimethylformamide (DMF), methanol, piperidine, diethyl ether and trifluoroacetic acid (TFA), sodium hydroxide (NaOH) (Korea) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 , 30%) were purchased from Junsei (Japan).

원자힘 현미경(Atomic force microscope, AFM) 분석 Atomic force microscope (AFM) analysis

펩타이드 수용액 드롭(1mM)을 실리콘으로 표면이 처리된 유리에 올려서 30분간 상온에서 방치하여 계면에서 펩타이드 이차원 구조를 형성시키고, 깨끗한 실리콘 웨이퍼 혹은 마이카 표면에 펩타이드 이차원 구조를 전사시켜 표면에 얻었다. 용매로부터 옮아온 염분을 제거하기 위해 실리콘 웨이퍼 혹은 마이카 표면에 흡착되어 있는 펩타이드 나노구조체를 증류수로 씻어주고, 10분간 말려주었다. 상세한 사진을 얻기 위해 원자힘전자현미경(Dimension 3100, Veeco Instruments, Woodbury, NY)으로 21-78 N/m의 스프링 상수값을 가지는 캔트래버 팁을 이용하여 0.5 Hz의 속도로 스캔하여 펩타이드 나노구조체를 관찰하였다.
A peptide aqueous solution drop (1 mM) was placed on a glass surface-treated glass and allowed to stand at room temperature for 30 minutes to form a peptide two-dimensional structure at the interface, and a peptide two-dimensional structure was transferred to a clean silicon wafer or mica surface to obtain a surface. To remove the salt transferred from the solvent, the peptide nanostructure adsorbed on the silicon wafer or mica surface was rinsed with distilled water and allowed to dry for 10 minutes. To obtain detailed photographs, a scanning electron microscope (Dimension 3100, Veeco Instruments, Woodbury, NY) was scanned at a rate of 0.5 Hz using a can travertip tip with a spring constant value of 21-78 N / m to obtain a peptide nanostructure Respectively.

투과전자현미경(Transmission electron microscope, TEM) 분석Transmission electron microscope (TEM) analysis

펩타이드 나노구조체 20㎕를 200 mesh 탄소가 도포된 구리 그리드위에서 떨어뜨리고, 5분간 말렸다. 필터페이퍼를 이용하여 남아있는 용매를 모두 제거하여주고, 2% 우라닐아세테이트 염색시약(Electron Microscopy Sciences)으로 펩타이드 나노구조체를 염색하였다. 이후 수분을 마저 제거하기위해 그리드를 데시케이터에 넣었다. 그리고 80 kV 투과전자현미경(JEOL, JEM-1010)을 이용하여 펩타이드 나노구조체를 확인하였다.
20 占 퐇 of the peptide nanostructure was dropped on a copper mesh coated with 200 mesh carbon and dried for 5 minutes. The remaining solvent was removed using filter paper, and the peptide nanostructure was stained with 2% Uranyl acetate dyeing reagent (Electron Microscopy Sciences). The grid was then placed in a desiccator to remove even moisture. And a peptide nanostructure was confirmed using an 80 kV transmission electron microscope (JEOL, JEM-1010).

형광 이미지 (Fluorescence imaging) 촬영 Fluorescence imaging

펩타이드 나노구조체를 티오플레빈티로 염색하여 광학현미경으로 확인하기위하여, 2 mM의 펩타이드를 90도에서 30분간 20mM의 히피스버퍼용매(pH 7.4)에 녹여주고, 250 μM의 티오플레빈티를 넣었다. 펩타이드 나노구조체를 유리표면에 떨어뜨려 계면에서 이차원구조체를 형성시키고, 깨끗한 유리표면으로 펩타이드 나노구조체를 전사시킨 후, 물을 제거하기위해 데시케이터에 2시간 동안 넣어 두었다. 형광 염색된 펩타이드 나노구조체는 형광현미경(Deltavision RT (AppliedPrecision, USA) microscope, Olympus IX70 camera)에서 430 ± 10 nm로 여기시켜 확인하였다.
In order to stain the peptide nanostructure with thiopeptide and confirm with an optical microscope, 2 mM peptide was dissolved in a 20 mM HEPES buffer solution (pH 7.4) at 90 DEG C for 30 minutes, and 250 μM of thiopurine was added thereto. The peptide nanostructure was dropped on the glass surface to form a two-dimensional structure at the interface. The peptide nanostructure was transferred to a clean glass surface and then placed in a desiccator for 2 hours to remove water. Fluorescence-stained peptide nanostructures were confirmed by excitation at 430 ± 10 nm on a fluorescence microscope (Deltavision RT (Applied Precision, USA) microscope, Olympus IX70 camera).

컴퓨터 모델링 연구Computer Modeling Research

모든 펩타이드 나노구조체의 컴퓨터 예측 시뮬레이션은 디스커버리 스튜디오 프로그램 (Version 3.1, Accelrys Inc., San Diego, CA)을 통해 예측되었다. 각각의 환경은 CHARMm (Chemistry at Harvard Macromolecular Mechanics) 이라는 디스커버리 스튜디어 프로그램안의 분자거동 예측기로 측정되었다. 펩타이드 분자구조는 5~1,000도K 에서 10 ps동안 0.001 ps씩 가열 및 안정화시켰다.
Computer predictive simulation of all peptide nanostructures was predicted using the Discovery Studio program (Version 3.1, Accelrys Inc., San Diego, Calif.). Each environment was measured by a molecular behavior predictor in a Discovery Studio program called CHARMm (Chemistry at Harvard Macromolecular Mechanics). The peptide molecular structure was heated and stabilized at 0.001 ps for 10 ps at 5-1,000 ° K.

MALDI-TOF 질량 분광 분석MALDI-TOF mass spectrometry

2,5-디하이드록시벤조산 10mg을 이온이 제거된 물과 0.1% 트리플로로아세트산이 들어간 아세토니트릴이 3:7 비율로 섞인 용매 1 ml에 녹여주었다. 펩타이드 용액(1mM, 0.5 ㎕)을 말디토프 플레이트에 떨어뜨려 말려주고, 그 위에 20 mM의 디티오트레이톨(DTT)(20mM, 0.5 ㎕)과 암모니아수 (8mM,0.5 ㎕) 떨어뜨려 5분간 처리하였다. 모든 결과는 말디토프 질량분석기 (Autoflex MALDI-TOF mass spectrometer (Bruker Daltonics), Smartbeam laser, FlexControl software (Bruker Daltonics))를 통해 얻었다.
10 mg of 2,5-dihydroxybenzoic acid was dissolved in 1 ml of a solvent in which ion-free water and acetonitrile containing 0.1% trifluoroacetic acid were mixed in a ratio of 3: 7. The peptide solution (1 mM, 0.5 ㎕) was dropped on a Maltitof plate, and 20 mM dithiothreitol (DTT) (20 mM, 0.5)) and ammonia water (8 mM, 0.5 ㎕) . All results were obtained using an Autoflex MALDI-TOF mass spectrometer (Bruker Daltonics), Smartbeam laser, and FlexControl software (Bruker Daltonics).

ESI(Electrospray ionization) 질량 분광 분석Electrospray ionization (ESI) mass spectrometry

펩타이드 이차원구조체를 0.5% 아세트산이 들어간 메탄올에 녹여주고, 고성능 액체크로마토그래피 장비 (high performance liquid chromatography electrospray ionization mass spectrometry (Thermo - Finnigan LCQ deca XP MS ESI-MS), Phenomenex C4 reverse-phase column (4 μm, 100 x 3 mm)로 21분간 10-65%로 아세토니트릴의 물대비 함량을 변화해가며 분리 후 분자량을 측정하였다. The peptide two-dimensional structure was dissolved in methanol containing 0.5% acetic acid and purified by high performance liquid chromatography electrospray ionization mass spectrometry (Thermo-Finnigan LCQ deca XP MS ESI-MS), Phenomenex C4 reverse-phase column , 100 x 3 mm). The molecular weight of acetonitrile was measured by changing the water content of acetonitrile to 10-65% for 21 minutes.

X-선 회절 (XRD) 분석X-ray diffraction (XRD) analysis

타이드 나노구조체(1mM, 1ml)를 유리표면에서 공기/용액 계면에 형성시킨 후 실리콘 웨이퍼에 전사시켜 24시간동안 말려주었다. 이후 펩타이드간의 결합간 거리를 알기위하여 3˚에서 60˚까지 상온에서 반사모드를 이용하여(Rigaku, D/max2200VK)로 측정하였다.
Tide nanostructures (1 mM, 1 ml) were formed on the glass surface at the air / solution interface, transferred to a silicon wafer, and allowed to dry for 24 hours. Thereafter, the distance between the peptides was measured at 3 ° to 60 ° using a reflection mode (Rigaku, D / max 2200 VK) at room temperature.

FT-IR (Fourier transform infrared) 분광 분석 FT-IR (Fourier transform infrared) spectroscopy

펩타이드 나노구조체(1mM, 1ml)를 유리표면에서 공기/용액 계면에 형성시킨 후 실리콘 웨이퍼에 전사시켜 24시간동안 말려주었다. 이후 펩타이드 나노구조체의 화학결합상태 및 파이-파이 결합을 확인하기 위하여 적외선측정장비(Thermo Nicolet 6700 FT-IR spectrometer, attenuated total reflection (ATR) accessory)를 이용하여 300 cm-1 에서 4,000 cm-1 (resolution, 1.93 cm-1) 의 범위를 8번 반복 스캔하여 측정하였다.
Peptide nanostructures (1 mM, 1 ml) were formed on the glass surface at the air / solution interface, transferred to a silicon wafer and allowed to dry for 24 hours. After that, the peptide nanostructures were observed at 300 cm -1 to 4,000 cm -1 (with the aid of an infrared measuring device (Thermo Nicolet 6700 FT-IR spectrometer, attenuated total reflection (ATR) accessory) resolution, 1.93 cm -1 ) was measured by 8 repetitive scans.

라만 분광 분석Raman Spectroscopy

펩타이드 나노구조체(1mM, 1ml)를 유리표면에서 공기/물 계면에 형성시킨 후 금이 도포된 실리콘 웨이퍼에 전사시켜 24시간동안 건조하였다. 이후 라만분석기(Horiba Jobin-Yvon/LabRam Aramis Raman spectrometer (diode laser 785nm, power = 1mW))에서 200 cm- 1 에서 3000 cm-1의 측정 범위를 300초동안 측정하였다.
Peptide nanostructures (1 mM, 1 ml) were formed on the glass surface at the air / water interface, transferred to gold-coated silicon wafers and dried for 24 hours. The measurement range of 200 cm - 1 to 3000 cm- 1 was then measured for 300 seconds in a Raman analyzer (Horiba Jobin-Yvon / LabRam Aramis Raman spectrometer (diode laser 785 nm, power = 1 mW)).

실시예 1 펩타이드 합성Example 1 Peptide Synthesis

펩타이드는 Fmoc/tBu 법을 사용하여 2-클로로트리틸 클로라이드 (CTC) 레진 (1.26 mmol/g) 으로 합성하였다. 제1 아미노산을 탑재한 후 (0.3~0.5 mmol/g), 각 커플링 단계는 2 당량의 Fmoc-아미노산, 2 당량의 HBTU, 2 당량의 HOBt 및 4 당량의 DIPEA을 카이저 테스트가 음성이 나올 때 까지 두 시간 동안 반응시켜 수행하였다. 용매는 1:1 비의 DCM과 DMF을 사용하였다. Fmoc기는 20% 피페리딘/DMF에서 20분간 반응시켜 제거하였고, 합성된 최종 펩타이드는 93% TFA, 2% TIPS, 2% DODT 및 3% 아니솔에서 90분간 반응시켜 CTC 레진에서 절단하였다. 절단 혼합물을 이어 여과한 후, DCM 및 메탄올로 세척하고, 여과물을 진공에서 농축하였다. 수득한 잔기는 차가운(<10℃) 디에틸에테르로 침전해낸 후 원심분리하고 진공건조 하였다. 펩타이드는 필요한 경우, 역상 HPLC로 정제하였으며, MALDI TOF 및 ESI 질량 분광분석기로 확인하였다. 합성된 모든 펩타이드의 순도는 95% 이상이었다.
The peptide was synthesized with 2-chlorotrityl chloride (CTC) resin (1.26 mmol / g) using the Fmoc / tBu method. After the first amino acid was loaded (0.3-0.5 mmol / g), each coupling step consisted of 2 equivalents of Fmoc-amino acid, 2 equivalents of HBTU, 2 equivalents of HOBt and 4 equivalents of DIPEA, For two hours. The solvent was DCM and DMF in a ratio of 1: 1. The Fmoc group was removed by reaction with 20% piperidine / DMF for 20 min. The final peptide synthesized was cleaved in CTC resin by reaction with 93% TFA, 2% TIPS, 2% DODT and 3% The cut mixture was then filtered, washed with DCM and methanol, and the filtrate was concentrated in vacuo. The resulting residue was precipitated with cold (<10 ° C) diethyl ether, then centrifuged and vacuum dried. Peptides were purified, if necessary, by reversed phase HPLC and confirmed by MALDI TOF and ESI mass spectrometry. The purity of all synthesized peptides was over 95%.

1-1. Tyr-Tyr-Cys-Tyr-Tyr (YYCYY) 합성1-1. Synthesis of Tyr-Tyr-Cys-Tyr-Tyr (YYCYY)

고분자 지지체 위에 On a polymeric support 타이로신Tyrosine 도입 ( Introduction TyrTyr -- CTCCTC 레진) Resin)

기본적으로 상술한 바와 같이 펩타이드 합성을 진행하였다. 2-CTC 레진 2 g (치환율 : 1.41 mmol/g), 타이로신 유도체인 Fmoc-Tyr(tBu)-OH 459.54 mg (1mmol)과 DMF 60ml를 넣어 잘 섞어준 후 DIEA 331㎕ (2mmol)을 넣고 2시간 동안 교반하였다. 레진을 여과한 후, DMF과 MC로 레진을 3회씩 세척하였다. 그런 다음 DMF, MC, 메탄올을 이용하여 순차적으로 레진을 3회씩 세척했다. Fmoc 적정 결과 레진에 목적하는 아미노산이 도입된 것을 확인하였다.Basically, the peptide synthesis proceeded as described above. 2 mmol of 2-CTC resin (substitution ratio: 1.41 mmol / g), 459.54 mg (1 mmol) of tyrosine derivative Fmoc-Tyr (tBu) -OH and 60 ml of DMF were added and mixed well. Lt; / RTI &gt; The resin was filtered, and the resin was washed three times with DMF and MC. The resin was then washed three times with DMF, MC, and methanol sequentially. Fmoc titration revealed that the desired amino acid was introduced into the resin.

타이로신의Tyrosine 도입:  Introduction: 타이로신Tyrosine -- CTCCTC 레진과 커플링 결합 ( Coupling with resin ( TyrTyr -- TyrTyr -- CTCCTC 레진) Resin)

상기에서 얻은 레진 2 g이 들어있는 초자에 20% 피페리딘/DMF 용액 50ml을 넣은 후 30분 동안 반응시켰다. DMF, MC, 그리고 메탄올로 3회 세척한 후 카이저 테스트의 양성 결과로 Fmoc이 떨어졌는지 확인하였다. 얻어진 레진 2 g에 Fmoc-Tyr(tBu)-OH 919.08mg (2mmol), HOBt 270.2 mg (2mmol), 그리고 HBTU 758.5 mg (2mmol)을 넣은 후 DMF 60ml를 가하였다. 여기에 DIEA 662 ㎕ (4mmol)을 넣고 2시간 동안 교반하였다. 반응 후 레진을 DMF, MC, 및 메탄올로 3회 세척 후 카이저 테스트의 음성 결과로 반응 종결 여부를 확인하였다. 그런 다음 레진을 20% 피페리딘/DMF으로 30분간 처리하여 Fmoc을 제거하였다.50 ml of 20% piperidine / DMF solution was added to the supernatant containing 2 g of the resin obtained above, and the mixture was allowed to react for 30 minutes. After three washes with DMF, MC, and methanol, the positive results of the Kaiser test confirmed that the Fmoc was lost. To 2 g of the obtained resin, 919.08 mg (2 mmol) of Fmoc-Tyr (tBu) -OH, 270.2 mg (2 mmol) of HOBt and 758.5 mg (2 mmol) of HBTU were added and then 60 ml of DMF was added. 662 [mu] l (4 mmol) of DIEA was added thereto and stirred for 2 hours. After the reaction, the resin was washed three times with DMF, MC, and methanol, and the reaction was terminated by negative results of the Kaiser test. The resin was then treated with 20% piperidine / DMF for 30 minutes to remove Fmoc.

시스테인의 도입: Introduction of cysteine: 타이로신Tyrosine -- 타이로신Tyrosine -- CTCCTC 레진과과Resin Medicine 커플링 결합 ( Coupled coupling CysCys -- TyrTyr -Tyr-CTC 레진)-Tyr-CTC resin)

상기와 같은 방법으로 Fmoc-Cys(Trt)-OH 1171.4 mg (2mmol), HOBt 270.2 mg (2mmol), HBTU 758.5 mg (2mmol), 및 DIEA 662 ㎕ (4mmol)를 사용하여 시스테인을 결합시키고 세척했다. 이렇게 얻어진 레진을 위에서 기술한 바와 같이 20% 피페리딘/DMF으로 처리하여 Fmoc을 제거, 세척하였다. Cysteine was bound and washed using 1171.4 mg (2 mmol) of Fmoc-Cys (Trt) -OH, 270.2 mg (2 mmol) of HOBt, 758.5 mg (2 mmol) of HBTU and 662 μl (4 mmol) of DIEA. The resin thus obtained was treated with 20% piperidine / DMF as described above to remove and wash Fmoc.

타이로신Tyrosine -- 타이로신의Tyrosine 도입: 시스테인- Introduction: Cysteine- 타이로신Tyrosine -- 타이로신Tyrosine -- CTCCTC 레진과의 커플링 결합 ( Coupling with resin TyrTyr -- TryTry -- CysCys -- TyrTyr -- TyrTyr -- CTCCTC 레진) Resin)

상기와 같은 방법으로 Fmoc-Tyr(tBu)-OH를 순차적으로 2회 결합시킨 다음 20% 피페리딘/DMF으로 처리하여 Tyr(tBu)-Tyr(tBu)-Cys(Trt)- Tyr(tBu)-Tyr(tBu)-CTC 레진을 얻었다.(TBu) -Tyr (tBu) -Cys (Trt) -Tyr (tBu) -OH by treating with 20% piperidine / DMF in the same manner as described above, -Tyr (tBu) -CTC resin.

펩타이드를Peptides 고분자 지지체에서 분리 Separation from polymer scaffold

이어 CTC 레진으로부터 Tyr-Tyr-Cys-Tyr-Tyr을 다음과 같이 회수하였다. 레진에 트리플루오로아세테이트(trifluoroacetate) : 아니솔(anisole) : (트리아이소프로필실란(triisopropylsilane) : 옥탄디티올(3,6-dioxa-1,8-octanedithiol) (93 : 3 : 2 : 2) 용액 70ml을 넣고 1시간 동안 반응시켜 측쇄의 보호기를 모두 제거함과 동시에 펩타이드를 레진으로부터 분리하였다. 레진을 걸러내고 여액을 모은 후 레진을 MC와 메탄올로 세척하며 여액을 수집하였다. 수집한 용액을 감압 농축시키고 그 농축액에 차가운 디에틸에테르를 추가한 후 냉동실에 방치하여 침전량을 최대로 한 후, 거르고, 원심분리기를 이용하여 디에틸에테르로 4번 세척하였고, 진공 상태에서 디에틸에테르를 제거하여 흰색 고체 형태의 건조된 펩타이드를 85% 수율로 얻었다.
Tyr-Tyr-Cys-Tyr-Tyr was then recovered from the CTC resin as follows. Trifluoroacetate in resin: anisole: (triisopropylsilane: 3,6-dioxa-1,8-octanedithiol (93: 3: 2: 2) After removing the protecting group of the side chain and separating the peptide from the resin, the resin was filtered out, the resin was washed with MC and methanol, and the filtrate was collected. The reaction mixture was concentrated, the cold diethyl ether was added to the concentrate, and the residue was placed in a freezer to maximize the amount of precipitate. The precipitate was filtered, washed with diethyl ether four times using a centrifugal separator, The dried peptide in solid form was obtained in 85% yield.

1-2 1-2 TyrTyr -- TyrTyr -- AlaAla -- CysCys -- AlaAla -- TyrTyr -- TyrTyr ( ( YYACAYYYYACAYY ) 합성) synthesis

실시예 1-1에서 수득한 Tyr(tBu)-Tyr(tBu)-CTC 레진 2 g에 Fmoc-Ala-OH 622.68mg (2mmol), HOBt 270.2 mg (2mmol), 그리고 HBTU 758.5 mg (2mmol)을 넣은 후 DMF 60ml로 녹였다. 여기에 DIEA 662 ㎕ (4mmol)을 넣고 2시간 동안 교반하였다. 반응 후 레진을 DMF, MC, 및 메탄올로 3회 세척 후 카이져 테스트의 음성 결과로 반응 종결 여부를 확인하였다. 그런 다음 레진을 20% 피페리딘/DMF으로 30분간 처리하여 Fmoc을 제거하였다.622.68 mg (2 mmol) of Fmoc-Ala-OH, 270.2 mg (2 mmol) of HOBt and 758.5 mg (2 mmol) of HBTU were added to 2 g of the Tyr (tBu) -Tyr (tBu) -CTC resin obtained in Example 1-1 And dissolved in 60 ml of DMF. 662 [mu] l (4 mmol) of DIEA was added thereto and stirred for 2 hours. After the reaction, the resin was washed three times with DMF, MC, and methanol, and the reaction was terminated by the negative result of the Kaiser test. The resin was then treated with 20% piperidine / DMF for 30 minutes to remove Fmoc.

상기와 같은 방법으로 Fmoc-Cys(Trt)-OH 1171.44 mg (2 mmol), HOBt 270.2 mg (2 mmol), HBTU 758.5 mg (2 mmol), 및 DIEA 662 ㎕ (4 mmol)를 사용하여 시스테인을 결합시키고 세척했다. 이렇게 얻어진 레진을 위에서 기술한바와 같이 20% 피페리딘/DMF으로 처리하여 Cys(Trt)-Ala-Tyr(tBu)-Tyr(tBu)-CTC 레진을 얻었다.Cysteine was coupled with 1171.44 mg (2 mmol) of Fmoc-Cys (Trt) -OH, 270.2 mg (2 mmol) of HOBt, 758.5 mg (2 mmol) of HBTU and 662 μl And washed. The resin thus obtained was treated with 20% piperidine / DMF as described above to obtain Cys (Trt) -Ala-Tyr (tBu) -Tyr (tBu) -CTC resin.

이어 시스테인 다음에 알라닌과 타이로신 두 개를 순차적으로 결합시켜 Tyr(tBu)-Try(tBu)-Ala-Cys(Trt)-Ala- Tyr(tBu)-Tyr(tBu)-CTC 레진을 얻었다. 여기에 실시예 1-1의 방법으로 처리하여 고분자 지지체로부터 Tyr-Tyr-Ala-Cys-Ala-Tyr-Tyr를 회수 처리하여 표제 펩타이드를 80% 수율로 얻었다.
Tyr (tBu) -Try (tBu) -Ala-Cys (Trt) -Ala-Tyr (tBu) -Tyr (tBu) -CTC resin was obtained by sequential bonding of two alanines and tyrosines. Tyr-Tyr-Ala-Cys-Ala-Tyr-Tyr was recovered from the polymer scaffold by the method of Example 1-1 to obtain the title peptide in 80% yield.

1-3 1-3 TyrTyr -- TyrTyr -- HisHis -- TyrTyr -- TyrTyr ( ( YYHYYYYHYY ) 합성) synthesis

고분자 지지체 위에 On a polymeric support 타이로신의Tyrosine 도입 ( Introduction TyrTyr -- CTCCTC 레진) Resin)

2-CTC 레진 (2-chloro trityl chloride resin; Beadtech, 한국) 2 g (Loading level : 1.41mmol/g), 타이로신 유도체인 Fmoc-Tyr(tBu)-OH 459.54 mg (1mmol)과 DMF (Dimethylformamide) 60ml를 넣어 잘 섞어준 후 DIEA (N,N-diisopropylethylamine) 331㎕ (2mmol)을 넣고 2시간 동안 교반하였다. 레진을 거르고, DMF과 MC (dichloromethane)로 레진을 3회씩 세척하였다. 그런 다음 DMF, MC, 그리고 methanol로 레진을 3회씩 세척했다. Fmoc 적정 결과 레진에 타이로신이 잘 도입된 것을 확인하였다.(Loading level: 1.41 mmol / g), 459.54 mg (1 mmol) of a tyrosine derivative Fmoc-Tyr (tBu) -OH and 60 ml of DMF (Dimethylformamide) were added to 2 ml of a 2-CTC resin (Beadtech, , And 331 DI (2 mmol) of DIEA (N, N-diisopropylethylamine) was added thereto, followed by stirring for 2 hours. The resin was filtered and the resin was washed three times with DMF and MC (dichloromethane). The resin was then washed three times with DMF, MC, and methanol. Fmoc titration indicated that the resin was well introduced with tyrosine.

타이로신의Tyrosine 도입:  Introduction: 타이로신Tyrosine -- CTCCTC 레진과 커플링 결합 ( Coupling with resin ( TyrTyr -- TyrTyr -- CTCCTC 레진) Resin)

상기에서 얻은 레진 2 g이 들어있는 초자에 20% piperidine/DMF 용액 50ml을 넣은 후 30분 동안 반응시켰다. DMF, MC, 그리고 methanol로 3회 세척한 후 Kaiser test의 positive 결과로 Fmoc이 떨어졌는지 확인하였다. 얻어진 레진 2 g에 Fmoc-Tyr(tBu)-OH 919.08mg (2mmol), HOBt (1-Hydroxybenzotriazole) 270.2 mg (2mmol), 그리고 HBTU (O-Benzotriazole-N,N,N',N'-tetramethyl-uronium-hexafluoro-phosphate) 758.5 mg (2mmol)을 넣은 후 DMF 60ml로 녹였다. 여기에 DIEA 662 ㎕ (4mmol)을 넣고 2시간 동안 교반하였다. 반응 후 레진을 DMF, MC, 및 methanol로 3회 세척 후 Kaiser test의 negative 결과로 반응 종결 여부를 확인하였다. 그런 다음 레진을 20% piperidine/DMF으로 30분간 처리하여 Fmoc을 제거하였다. 50 ml of 20% piperidine / DMF solution was added to the supernatant containing 2 g of the resin obtained above, followed by reaction for 30 minutes. After washing three times with DMF, MC, and methanol, a positive result of Kaiser test showed that Fmoc was dropped. (2 mmol) of Fmoc-Tyr (tBu) -OH, 270.2 mg (2 mmol) of HOBt (1-Hydroxybenzotriazole) uronium-hexafluoro-phosphate (758.5 mg, 2 mmol) were dissolved in 60 ml of DMF. 662 [mu] l (4 mmol) of DIEA was added thereto and stirred for 2 hours. After the reaction, the resin was washed three times with DMF, MC, and methanol, and the reaction was terminated by a negative result of the Kaiser test. The resin was then treated with 20% piperidine / DMF for 30 min to remove Fmoc.

히스티딘의 도입: Introduction of histidine: 타이로신Tyrosine -- 타이로신Tyrosine CTCCTC 레진과 커플링 결합 ( Coupling with resin ( HisHis -- TyrTyr -- TyrTyr -CTC 레진)-CTC resin)

상기와 같은 방법으로 Fmoc-His(Trt)-OH 1171.44 mg (2mmol), HOBt 270.2 mg (2mmol), HBTU 758.5 mg (2mmol), 및 DIEA 662 ㎕ (4mmol)를 사용하여 히스티딘을 결합시키고 세척했다. 이렇게 얻어진 레진을 위에서 기술한바와 같이 20% piperidine/DMF으로 처리하여 Fmoc을 제거, 세척하였다. Histidine was bound and washed using 1171.44 mg (2 mmol) of Fmoc-His (Trt) -OH, 270.2 mg (2 mmol) of HOBt, 758.5 mg (2 mmol) of HBTU and 662 μl (4 mmol) of DIEA in the same manner as above. The resin thus obtained was treated with 20% piperidine / DMF as described above to remove and wash Fmoc.

타이로신Tyrosine -- 타이로신의Tyrosine 도입: 히스티딘- Introduction: Histidine- 타이로신Tyrosine -- 타이로신Tyrosine -- CTCCTC 레진과의 커플링 결합 ( Coupling with resin TyrTyr -- TryTry -- HisHis -- TyrTyr -- TyrTyr -- CTCCTC 레진) Resin)

상기 1-2-2와 같은 방법으로 히스티딘 뒤에 타이로신 두 개를 순차적으로 결합시켰다.결합시킨 다음, 20% piperidine/DMF으로 최종 처리하여 Tyr(tBu)-Tyr(tBu)-His(Trt)-Tyr(tBu)-Tyr(tBu)-CTC 레진을 얻었다.Tyr (tBu) -His (Trt) -Tyr (tBu) -Tyr (tBu) -Tyr (tBu) -Tyr (tBu) -Tyr (tBu) -CTC resin.

펩타이드를Peptides 고분자 지지체에서 분리 Separation from polymer scaffold

상기 고분자 지지체에 트리플로로아세테이트(trifluoroacetate) : 아니솔(anisole) : (트리아이소프로필실란(triisopropylsilane) : 옥탄디티올(3,6-dioxa-1,8-octanedithiol) (46.5 : 1.5 : 1 : 1) 용액 70ml을 넣고 1시간 동안 반응시켜 측쇄의 보호기를 모두 제거함과 동시에 펩타이드를 레진으로부터 분리하였다. 레진을 거르고 거른 여액을 모은 후 레진을 MC와 methanol로 세척하며 여액을 모두 받았다. 모은 용액을 감압 농축시키고 그 농축액에 차가운 디에틸에테르를 부어 침전을 유도하였다. 그 침전 유도체를 냉동실에 방치하여 최대한 침전을 잡아내고 원심분리기를 이용하여 디에틸에테르로 4번 세척하였고, 진공 상태에서 디에틸에테르를 모두 날려 흰색 고체 형태의 건조된 펩타이드(Tyr-Tyr-His-Tyr-Tyr)를 70% 수율로 얻었다.
Anisole: (triisopropylsilane: 3,6-dioxa-1,8-octanedithiol (46.5: 1.5: 1: 1) was added to the above polymer scaffold. 1) solution was added and the reaction was carried out for 1 hour to remove all protecting groups on the side chain and the peptide was separated from the resin.After filtering the resin and collecting the filtered filtrate, the resin was washed with MC and methanol, The precipitated derivative was allowed to stand in a freezing chamber to obtain a precipitate as much as possible, washed with diethyl ether four times using a centrifugal separator, and washed with diethyl ether (Tyr-Tyr-His-Tyr-Tyr) was obtained in a yield of 70% in the form of a white solid.

실시예 2 다양한 서열의 펩타이드를 이용한 다양한 조건에서 나노구조체의 형성Example 2 Formation of Nanostructures under Various Conditions Using Peptides of Various Sequences

2-1 2-1 YYCYYYYCYY  And YYACAYYYYACAYY 펩타이드를Peptides 이용한 나노구조체 형성 Formation of nanostructures using

2-1-1 슬라이드 유리 위에서의 나노구조체 형성2-1-1 Formation of nanostructure on glass slide

상기 실시예 1에서 얻은 YYCYY 및 YYACAYY 서열의 펩타이드 0.5mg, 1mg, 1.5mg, 2mg 각각을 50mM의 포스페이트 완충액 (Phosphated buffer, pH 7.4)또는 히피스 완충액 (HEPES buffer, pH 7.4) (4-(2-hydroxyethyl)- 1-piperazine ethane sulfonic acid, pH 7.4) 1ml 에 넣고 90℃에서 용해시켰다. 이 용액을 10㎕, 20㎕, 40㎕, 60㎕, 80㎕, 100㎕ 단위로 유리표면 위에 적하한 후 항습 분위기에서 25℃로 방치시켜, 물과 공기 계면상에서 나노구조체를 형성시켰다 (도 1 및 도 2 참조).
0.5 mg, 1 mg, 1.5 mg and 2 mg of each of the peptides of the YYCYY and YYACAYY sequences obtained in Example 1 were dissolved in 50 mM phosphate buffer (pH 7.4) or HEPES buffer (pH 7.4) (4- (2 -hydroxyethyl) -1-piperazine ethane sulfonic acid, pH 7.4) and dissolved at 90 ° C. 20 μl, 40 μl, 60 μl, 80 μl, and 100 μl of this solution were dropped onto the glass surface and left at 25 ° C. in a constant humidity atmosphere to form a nanostructure on the water and air interface (FIG. 1 And Fig. 2).

2-1-2 2-1-2 페트리디쉬Petri dish (( petridishpetridish ) 위에서의 나노구조체 형성) Formation of nanostructures on top

상기 서열의 각 펩타이드 40mg 을 50mM의 포스페이트 완충액 (pH 7.4) 또는 히피스 완충액(HEPES buffer) (pH 7.4) 20ml 에 넣고 90℃에서 용해시켰다. 이후 상기 용액을 페트리디쉬에 용액을 부어 항습 분위기에서 25℃로 방치시켜 물과 대기사이에서 평탄면을 가지는 나노구조체를 페트리디쉬 전면에 형성시켰다 (도 1D 참조).
40 mg of each peptide of the above sequence was added to 20 ml of 50 mM phosphate buffer (pH 7.4) or HEPES buffer (pH 7.4) and dissolved at 90 ° C. Thereafter, the solution was poured into a Petri dish and allowed to stand at 25 ° C in a constant humidity environment to form a nanostructure having a flat surface between water and the atmosphere on the entire surface of the Petri dish (see FIG. 1D).

2-1-3 금속 이온이 2-1-3 metal ion 첨가 된Added 펩타이드Peptides 나노구조체의 제조 Manufacture of nanostructures

상기 각 펩타이드에 각각 0.5mg, 1mg, 1.5mg, 2mg에 1 당량의 염화철, 염화아연, 염화코발트, 질산화코발트, 코발트수화물, 수산화망간, 또는 수산화리튬을 첨가한 후, 50mM의 포스페이트 완충액 (pH 7.4) 또는 히피스 완충액(HEPES buffer) (pH 7.4) 1ml 를 넣고 90℃에서 용해시켰다. 이어 각 용액을 10㎕, 20㎕, 40㎕, 60㎕, 80㎕, 100㎕ 단위로 유리표면 적하한 후 항습 분위기에서 25℃로 방치시킨 결과, 물과 대기 사이에서 나노구조체가 기존보다 2배 이상 빠르게 형성 되었다.After adding 1 equivalent of iron chloride, zinc chloride, cobalt chloride, cobalt nitrate, cobalt hydrate, manganese hydroxide, or lithium hydroxide to 0.5 mg, 1 mg, 1.5 mg and 2 mg of each of the above peptides, 50 mM phosphate buffer ) Or 1 ml of HEPES buffer (pH 7.4) was added and dissolved at 90 ° C. Then, 10 μl, 20 μl, 40 μl, 60 μl, 80 μl, and 100 μl of each solution were dropped on a glass surface and allowed to stand at 25 ° C in a humidity atmosphere. As a result, Or more.

상기 결과는 아연, 철, 코발트 등의 금속이온의 첨가에 의해 이들과 펩타이드와의 상호 작용으로 인해 나노구조체의 형성이 촉진될 수 있음을 나타낸다(결과는 나타내지 않음).
The results indicate that the addition of metal ions such as zinc, iron, cobalt, etc., can promote the formation of nanostructures due to their interaction with the peptide (results not shown).

2-2 다양한 2-2 Various 펩타이드Peptides 및 유도체를 이용한 나노구조체의 형성 And Derivatives for the Formation of Nanostructures

표 1의 다양한 서열의 펩타이드를 실시예 1과 같은 방법으로 합성하였고, 이들 각 펩타이드를 최종 농도 1.1mM로 50mM의 HEPES (pH 7.4)에 용해하였다. 이어 80㎕의 각 용액에 대하여 실시예 2-1에서와 같이 나노구조체 형성 과정을 조사하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다. 하기 표 1에 나타난 바와 같이 한 개 이상의 타이로신과 한 개 이상의 친핵체인 시스테인이 결합되었을 때 대면형 및 평탄면의 견고한 나노구조체가 잘 형성되는 것을 확인하였다. 또한 타이로신 유사체인 도파를사용했을 경우에도, 표면에서 나노구조체가 형성됨을 확인하였다. The peptides of various sequences in Table 1 were synthesized in the same manner as in Example 1, and each of these peptides was dissolved in 50 mM HEPES (pH 7.4) to a final concentration of 1.1 mM. Next, for each solution of 80 占 퐇, the formation process of nanostructures was examined as in Example 2-1. The results are shown in Table 1. As shown in the following Table 1, when one or more tyrosines and one or more nucleophiles, cysteine, were bonded, it was confirmed that solid and flat solid nanostructures were well formed. Also, it was confirmed that a nanostructure was formed on the surface even when the tyrosine analog chain waveguide was used.

[표 1] [Table 1]

Figure 112013033505273-pat00001
Figure 112013033505273-pat00001

[Y : 타이로신, C: 시스테인, F: 페닐알라닌, A: 알라닌, E: 글루탐산, K: 라이신, S: 세린, DOPA (L-3'4'-dihydroxyphenylalanine): 타이로신유도체(도파), Fmoc: 플로레닐메틸옥시카보닐 클로라이드(Fluorenylmethyloxycarbonyl chloride)](Y: tyrosine, C: cysteine, F: phenylalanine, A: alanine, E: glutamic acid, K: lysine, S: serine, DOPA (tyrosine derivative) Fluorenylmethyloxycarbonyl chloride]

표 1에서 평탄면 형성은 실온에서 직경이 2mm에 도달할 때까지의 시간을 측정하였으며, 매우 빠름: 1분안에 형성, 빠름: 1분 내지 30분, 느림: 30분 내지 60분, 매우 느림: 60분 이상을 나타낸다.
In Table 1, the flat surface formation was measured at a room temperature until the diameter reached 2 mm, very fast: formation in 1 minute, fast: 1 to 30 minutes, slow: 30 to 60 minutes, very slow: 60 minutes or more.

실시예 3 형성된 펩타이드 나노구조체의 특성 분석Example 3 Characterization of the formed peptide nanostructure

3-1 원자힘현미경 (AFM)을 이용한 나노구조체 표면 분석3-1 Surface Analysis of Nanostructures Using Atomic Force Microscopy (AFM)

상기 실시예 1에서 얻은 펩타이드 YYACAYY 및 YYCYY 각각을 50 mM HEPES pH 7.2 완충액으로 2 mM 농도로 맞춰 용해시켰다. 이 용액을 초음파 처리(20분)와 열처리(80℃, 20분)을 통하여 완전히 용해시켰다. 이 용액 100㎕를 유리표면 위에 적하하고 항습분위기에서 25℃에서 방치시킴으로써 계면상에 펩타이드 나노구조체 형성을 유도하였다. 표면을 깨끗이 처리한 운모(mica)를 펩타이드 나노구조체 위로 대어 전이시키고, 공기 중에 5분 동안 건조하였다. 준비된 샘플은 AFM으로 분석하였다 (도 8 내지 10 참조).Each of the peptides YYACAYY and YYCYY obtained in Example 1 was dissolved to a concentration of 2 mM with 50 mM HEPES pH 7.2 buffer. This solution was completely dissolved through ultrasonic treatment (20 minutes) and heat treatment (80 占 폚, 20 minutes). 100 μl of this solution was dropped onto the glass surface and allowed to stand at 25 ° C in a constant humidity atmosphere to induce peptide nanostructure formation on the interface. The surface-cleaned mica was transferred over the peptide nanostructure and allowed to dry for 5 minutes in air. The prepared samples were analyzed by AFM (see Figures 8-10).

AFM 분석을 통하여 나노구조체의 자기조립현상을 구체적으로 관찰하여, 자기조립모양, 단층간의 관계 및 한 단층의 두께 혹은 높이를 알 수 있다.Through AFM analysis, the self-assembling phenomenon of the nanostructure is specifically observed, and the self-assembly shape, the relationship between the fault layers, and the thickness or height of a single layer can be known.

도 8A는 층층이 쌓여있는 펩타이드 나노구조체의 일부분을 셀로판 테입을 이용하여 부분 제거하여 생기는 단층 및 모양을 통해 단층간의 관계를 나타내고 있으며, 도 9는 상기 도 8A와 마찬가지로 셀로판 테입으로 나노구조체의 일부분을 부분적으로 제거하여 생기는 단면을 통해 나노구조체 한 장의 두께 혹은 높이를 측정한 것을 나타낸 것이다.FIG. 8A shows a relationship between a single layer formed by partially removing a portion of a peptide nanostructure having a stacked layered structure by using a cellophane tape, and FIG. 9 is a cross-sectional view of a portion of the nanostructure as a cellophane tape And the thickness or height of a single nanostructure was measured through a section obtained by removing the nanostructure.

상기 AFM 분석결과 펩타이드 나노구조체는 자기조립 현상에서 기인한 전형적인 초분자 구조를 가지고 있음을 확인하였다. 구체적으로 YYCYY분자 단량체의 높이에 준하는 약 1.4nm의 얇은 층이 겹반복적으로 층층이 쌓여가며 계면상에 형성되어 있음을 확인하였다(도 8 내지 10 참조). 이와 같은 규칙적인 배열을 가진 얇은 층이 반복적으로 쌓임으로써 물이 공기와의 계면상에서 보이는 강한 표면장력을 이겨내고 이 나노구조체가 보이는 평평한 표면을 형성하게 된 원동력으로 판단된다.
As a result of the AFM analysis, it was confirmed that the peptide nanostructure has a typical supramolecular structure resulting from self-assembly phenomenon. Specifically, it was confirmed that a thin layer of about 1.4 nm, which corresponds to the height of the YYCYY molecular monomer, was formed on the interface with the layer repeatedly layered repeatedly (see FIGS. 8 to 10). It is believed that the repetitive stacking of thin layers with such regular arrangement is the driving force for water to overcome the strong surface tension seen at the interface with air and to form a flat surface where the nanostructure is visible.

3-2 형광염료 염색을 통한 3-2 Through fluorescent dye staining 펩타이드Peptides 나노구조체 특성분석 Characterization of nanostructures

3-2-1 나일레드 (Nile Red) 염색3-2-1 Nile Red dyeing

소수성 환경에 대하여 특이적으로 반응하는 나일레드를 이용하여 펩타이드 나노구조체를 염색하였다. 2 mg/ml (2.2mM) YYCYY, 0.2 mg/ml 나일레드를 5% DMSO를 포함한 50 mM 히피스 완충액 pH 7.2로 녹여 준비하였다. 이 용액 100㎕를 유리표면 위에 드롭 형태로 떨어뜨리고 항습분위기에서 25℃에서 방치시킴으로써 공기/물 계면상에 펩타이드 나노구조체 형성을 유도하였다. 형성된 펩타이드 나노구조체를 표면을 깨끗이 처리한 유리표면으로 전이시킨 뒤 형광현미경으로 관찰하였다(도 3A 참조).Peptide nanostructures were stained with nile red that specifically reacted to hydrophobic environments. 2 mg / ml (2.2 mM) YYCYY, 0.2 mg / ml nile red was prepared by dissolving in 50 mM Hepes buffer pH 7.2 containing 5% DMSO. 100 μl of this solution was dropped on a glass surface and allowed to stand at 25 ° C in a constant humidity atmosphere to induce peptide nanostructure formation on the air / water interface. The formed peptide nanostructure was transferred to a cleaned surface of the glass surface and observed with a fluorescence microscope (see FIG. 3A).

형광현미경으로 관찰하기 위해 사용하는 형광 발색 시약은 소수성기와 잘 결합하여 형광을 띠는 나일레드 형광 발색 시약을 사용하였다. 도 3A에 나타난 바와 같이, 형성된 나노구조체가 소수성의 성질을 가지는 한 개 이상의 타이로신을 포함하는 펩타이드임을 확인할 수가 있었다.Fluorescent coloring reagents used for fluorescence microscopy were Nile red fluorescent coloring reagents that fluoresce well and bind well to hydrophobic groups. As shown in FIG. 3A, it can be confirmed that the formed nanostructure is a peptide containing at least one tyrosine having a hydrophobic property.

3-2-2 티오플레빈티 (Thoiflavin-T, ThT) 염색3-2-2 Thioplavin-T (ThT) staining

일반적으로 펩타이드 나노구조체 사이에 삽입됨으로써 형광을 나타내는 티오플레빈티 (Thioflavin T, ThT)를 이용하여 형광분석을 실시하였다. 50 mM 히피스 완충액 pH 7.2에 용해된 1 mg/ml YYCYY를 50 μM ThT와 반응시켰다. 이 용액 100㎕를 유리표면 위에 드롭 형태로 떨어뜨리고 항습분위기에서 25℃에서 방치시킴으로써 계면상에 펩타이드 나노구조체 형성을 유도하였다. 형성된 펩타이드 나노구조체를 표면을 깨끗이 처리한 유리표면으로 전이시킨 뒤 형광현미경으로 관찰하였다(도 3 참조).In general, fluorescence analysis was performed using thioflavin T (ThT), which fluoresces by being inserted between peptide nanostructures. 1 mg / ml YYCYY dissolved in 50 mM Hepes buffer pH 7.2 was reacted with 50 μM ThT. 100 μl of this solution was dropped on a glass surface and allowed to stand at 25 ° C in a constant humidity atmosphere to induce peptide nanostructure formation on the interface. The formed peptide nanostructure was transferred to a cleaned glass surface and observed with a fluorescence microscope (see FIG. 3).

도 3B 및 C에 나타난 바와 같이, 나노구조체가 형성된 한 개 이상의 타이로신을 포함하는 펩타이드임을 확인할 수가 있었다.
As shown in FIGS. 3B and 3C, it was confirmed that the peptide was one containing at least one tyrosine in which the nanostructure was formed.

실시예 4 형성된 펩타이드 나노구조체의 자기 결점보완 특성 분석Example 4 Characterization of complementary self-defects of formed peptide nanostructures

상기 실시예 2에서 형성된 펩타이드 나노구조체에 뾰족한 핀셋을 이용하여 표면상에 결점을 만들고 분자간 자기조립에 의한 자기 결점보완 특성을 분석하였다. 제조된 펩타이드 나노구조체는 외부 자극에 의한 손상에 대하여 능동적으로 반응하여 곧바로 결점을 치유하는 능력을 가지고 있음을 확인하였다(도 18B 참조). 이는 자기복구 시스템으로 나노구조체에 일부 손상이 발생 시 즉시 자가 복구가 가능한 것을 의미한다. In the peptide nanostructure formed in Example 2, defects were formed on the surface using sharp tweezers, and self-complementary complementary properties by intermolecular self-assembly were analyzed. The prepared peptide nanostructure was found to have an ability to actively react to damage caused by external stimuli and to immediately heal the defect (see FIG. 18B). This means that the self-healing system allows for immediate self-repair of some damage to the nanostructure.

따라서 이는 스크레치 방지 나노구조체에 적합할 것이며, 또한 매우 중요한 기능을 가지는 특정 분자를 본 발명에 따른 나노구조체로 감싸게 될 경우 약물을 잘 보관함으로써 특정 약물의 보관 및 전달 시스템 분야에서도 응용이 가능하다는 것을 나타낸다.
Therefore, it will be suitable for a scratch-resistant nanostructure, and when a specific molecule having a very important function is encapsulated with the nanostructure according to the present invention, it can be applied to a storage and delivery system of a specific drug by storing the drug well .

실시예 5 형성된 펩타이드 나노구조체의 2차 기판 위로의 전이 Example 5 Transition of a formed peptide nanostructure onto a secondary substrate

계면상에 형성된 펩타이드 나노구조체의 높은 응용성을 위하여 다양한 기판 위로의 전이 기술이 필요하다. 본원에서는 실시예 2에서 얻은 펩타이드 나노구조체를 표면을 깨끗이 처리한 2차 기판 위쪽으로 찍어 옮기는 방법 외에, 보다 안정적인 나노구조체 전이를 위하여 펩타이드 용액 안쪽으로 미리 2차 기판을 위치시키고 공기 상에 노출시켜 용액 전체 부피가 줄어듬에 따라 자연스럽게 나노구조체가 2차 기판 위로 전이되는 기술을 확보하였다 (도 1 및 도 19 참조).Transition techniques on various substrates are needed for high applicability of peptide nanostructures formed on the interface. Herein, the peptide nanostructure obtained in Example 2 is transferred onto the surface of a secondary substrate which has been cleaned. In addition, a secondary substrate is previously placed inside the peptide solution for more stable nanostructure transfer, And the nano structure naturally transfers over the secondary substrate according to the reduction of the total volume (see Figs. 1 and 19).

이는 새로운 담금 도포 방식으로서 기존에 많이 사용하는 그라비아 코팅, 메이어바 코팅, 또는 스핀 코팅을 대체 할 수가 있다. 다시 말해 특정 장비가 없이 기재에 나노구조체를 도포 할 수 있음을 의미한다. 이러한 방식을 통해 고가의 코팅 장비의 사용 및 복잡한 코팅 공정상의 문제를 해결할 수가 있다.
This is a new immersion coating method that can replace gravure coating, Meyer bar coating, or spin coating, which are widely used. In other words, it means that the nanostructure can be applied to the substrate without specific equipment. In this way, the use of expensive coating equipment and the problems of complex coating processes can be solved.

실시예 6 금속 이온과 결합된 펩타이드 구조체 제조Example 6 Preparation of Peptide Structure Bonded with Metal Ion

본원에 따른 펩타이드 나노구조체는 바이오모방체로서 다양한 산화환원 반응을 촉진 할 수 있으며, 이 경우, 관여하는 구체적 반응에 따라 공동인자(cofactor)로서 다양한 금속이 함께 사용될 수 있으며, 이를 위해 금속 이온이 첨가된 펩타이드 나노 구조체가 제조될 수 있다. 본원에 따른 펩타이드 나노 구조체를 이용하면, 값싸고 안전한 금속들, 예를 들어 철, 구리, 아연 등과 같은 흔히 사용되는 금속의 산화환원전이를 낮춰주는 동시에 화학 촉매 반응성 역시 증가시키기 때문에, 기존에 널리 사용해오던 팔라듐이나 루세늄과 같은 고가의 중금속 촉매들을 대체 할 수 있다.
The peptide nanostructure according to the present invention can promote various oxidation-reduction reactions as a biomimetic material. In this case, various metals may be used together as a cofactor according to the specific reaction involved. To this end, Peptide nanostructures can be prepared. The use of the peptide nanostructures according to the present invention can reduce the oxidation-reduction transition of commonly used metals such as inexpensive and safe metals such as iron, copper, and zinc while increasing the chemical catalytic reactivity, It can replace expensive heavy metal catalysts such as palladium or ruthenium.

6-1. 금속 이온이 첨가 된 펩타이드 구조체의 제조6-1. Preparation of metal ion added peptide structure

6-1-1. 펩타이드에 아연, 철, 코발트, 구리 또는 실리콘과 같은 금속 이온의 도입6-1-1. Introduction of metal ions such as zinc, iron, cobalt, copper or silicon to the peptide

상기 실시예 1에서 얻은 펩타이드(YYCYY 또는 YYHYY) 0.5mg, 1mg, 1.5mg, 2mg에 1 당량부의 염화철, 염화아연, 염화코발트 또는 염화구리을 넣어주고, 50mM의 포스페이트 버퍼 (Phosphated buffer, pH 7.4) 또는 히피스 버퍼(HEPES buffer) (4-(2-hydroxyethyl)-1 -piperazineethanesulfonic acid, pH 7.4) 1ml 를 넣고 40℃에서 용해시켰다.
One equivalent of iron chloride, zinc chloride, cobalt chloride or copper chloride was added to 0.5 mg, 1 mg, 1.5 mg and 2 mg of the peptide (YYCYY or YYHYY) obtained in Example 1, followed by addition of 50 mM phosphate buffer (pH 7.4) 1 ml of HEPES buffer (4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazineethanesulfonic acid, pH 7.4) was added and dissolved at 40 ° C.

6-1-2. 펩타이드에 구리 이온의 도입6-1-2. Introduction of copper ion into the peptide

상기 실시예 1에서 얻은 펩타이드(YYCYY 또는 YYHYY) 0.5mg, 1mg, 1.5mg, 2mg에 1 당량부의 염화구리을 넣어주고, 50mM의 포스페이트 버퍼 (Phosphated buffer, pH 7.4) 또는 히피스 버퍼(HEPES buffer) (4-(2-hydroxyethyl)-1 -piperazineethanesulfonic acid, pH 7.4) 1ml 를 넣고 90℃에서 용해시켰다.
1 equivalent of copper chloride was added to each of 0.5 mg, 1 mg, 1.5 mg and 2 mg of the peptide (YYCYY or YYHYY) obtained in Example 1, and the mixture was diluted with 50 mM phosphate buffer (pH 7.4) or HEPES buffer 4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazineethanesulfonic acid, pH 7.4) was added and dissolved at 90 ° C.

6-1-3. 펩타이드에 기타 금속 이온의 도입6-1-3. Introduction of other metal ions to peptides

상기 실시예 1에서 얻은 펩타이드(YYCYY) 0.5mg, 1mg, 1.5mg, 2mg을 1당량부의 염화철, 염화아연, 염화코발트(질산화코발트 및 코발트수화물), 수산화망간, 수산화리튬 등을 넣어주고, 50mM의 포스페이트 버퍼 (Phosphated buffer, pH 7.4) 또는 히피스 버퍼( HEPES buffer) (4-(2-hydroxyethyl)-1 -piperazineethanesulfonic acid, pH 7.4) 1ml 을 넣고 40℃에서 용해시켰다.
1 equivalent of iron chloride, zinc chloride, cobalt chloride (cobalt nitrate and cobalt hydrate), manganese hydroxide, lithium hydroxide and the like were added to 0.5 mg, 1 mg, 1.5 mg and 2 mg of the peptide (YYCYY) obtained in Example 1, 1 ml of phosphate buffer (pH 7.4) or HEPES buffer (4- (2-hydroxyethyl) -1 -piperazineethanesulfonic acid, pH 7.4) was added and dissolved at 40 ° C.

실시예 7. 펩타이드 구조체를 이용한 산화환원 : 낮은 산화환원 전이확인Example 7. Oxidation-Reduction Using Peptide Structure: Low Redox Transition Confirmation

7-1. 물에서 펩타이드 구조체가 코팅된 ITO 유리기판에서의 피롤 단량체 전기중합7-1. Polymerization of pyrrole monomer on ITO glass substrate coated with peptide structure in water

상기 실시예 1에서 얻은 펩타이드(YYACAYY, YYCYY 또는 YYHYY) 0.5mg, 1mg, 1.5mg, 2mg를 50mM의 포스페이트 버퍼 (Phosphated buffer, pH 7.4) 또는 히피스 버퍼(HEPES buffer) (4-(2-hydroxyethyl)-1 -piperazineethanesulfonic acid, pH 7.4) 1ml 을 넣고 40℃에서 용해시킨 후, ITO 유리기판에 올려서 건조 시켰다. 이때 건조는 자연건조 또는 약간의 온도를 올려서 (80도 이하) 건조시켰다. 그리고 기준전극인 은전극과 함께 펩타이드가 구조체가 코팅된 ITO 유리판을 전도성 고분자 단량체중 하나인 피롤(0.5M)이 녹아있는 물에 함께 넣어주고, 총 0.9 V의 전압을 가해주었다. 이때 기준전극인 은이 1.2V의 힘을 이미 가지고 있음으로, 실질적으로는 0.78 V 만 가해주었다. 그 결과, 펩타이드 구조체가 코팅된 ITO 유리기판 위에서만, 피롤 단량체가 전도성을 가지는 폴리피롤 고분자로 까맣게 중합되는 것을 확인 할 수 있었다. 하지만 펩타이드구조체가 코팅되지 않은 ITO 유리기판에서는 0.9V를 가해 주었을 때 폴리피롤 고분자로 중합이 되지 않는 것을 확인 하였다. 0.5 mg, 1 mg, 1.5 mg and 2 mg of the peptide (YYACAYY, YYCYY or YYHYY) obtained in Example 1 were suspended in 50 mM phosphate buffer (pH 7.4) or HEPES buffer (4- (2-hydroxyethyl ) -1 -piperazineethanesulfonic acid, pH 7.4) was dissolved in the solution at 40 ° C, and the solution was placed on an ITO glass substrate and dried. At this time, the drying was naturally dried or slightly elevated (80 ° C or less) and dried. Then, ITO glass plate coated with the structure of the peptide with the silver electrode as the reference electrode was put into water containing 0.5 mol of pyrrole (0.5 M), which is one of the conductive polymer monomers, and a total voltage of 0.9 V was applied. At this time, since the reference electrode, silver, had a force of 1.2 V, practically only 0.78 V was applied. As a result, it was confirmed that only on the ITO glass substrate coated with the peptide structure, the pyrrole monomer was polymerized into a polypyrrole polymer having conductivity. On the ITO glass substrate without peptide structure, however, it was confirmed that the polymer could not be polymerized with polypyrrole polymer when 0.9 V was applied.

7-2. 펩타이드 구조체/산화환원전이가 낮은 금속이온의 피롤 단량체 중합7-2. Polymerization of pyrrole monomers of peptide structure / metal ion with low redox transition

상기 실시예 1에서 얻은 펩타이드(YYACAYY, YYCYY 또는 YYHYY) 0.5mg, 1mg, 1.5mg, 2mg를 1당량부의 염화구리를 첨가하고 50mM의 포스페이트 버퍼 (Phosphated buffer, pH 7.4) 또는 히피스 버퍼( HEPES buffer) (4-(2-hydroxyethyl)-1 -piperazineethanesulfonic acid, pH 7.4) 1ml 을 넣고 40℃에서 용해시킨 후, 페트리디쉬에 넣었다. 그리고, 염화구리만 같은 당량으로 같은 1ml 용매에 용해시킨 후, 페트리디쉬에 넣었다. 이후 뚜껑이 달리 유리통 안에 염화구리만 녹아있는 용액, 펩타이드/염화구리 용액, 그리고 피롤 단량체 용액, 이렇게 총 3개의 페트리디쉬를 함께 넣고 두고 뚜껑을 덮었다. 1시간이 지난 후, 관찰해 본 결과 펩타이드/염화구리 용액이 담긴 페트리디쉬에서 피롤 단량체들이 증기상태로 날아와 표면/계면에 까맣게 폴리피롤로 중합이 된 것을 확인 할 수 있었다. 하지만, 염화구리 용액이 담긴 페트리디쉬에서는 아무런 변화가 없었다.One equivalent of copper chloride was added to 0.5 mg, 1 mg, 1.5 mg and 2 mg of the peptide (YYACAYY, YYCYY or YYHYY) obtained in Example 1, followed by addition of 50 mM phosphate buffer (pH 7.4) or HEPES buffer ) (4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazineethanesulfonic acid, pH 7.4) was added thereto, and the mixture was dissolved at 40 占 폚 and then placed in a Petri dish. Then, only copper chloride was dissolved in the same 1 ml solvent at the same equivalent amount, and then put into a Petri dish. Then, the lid was put in a glass bottle with a solution containing only copper chloride, a peptide / copper chloride solution, and a pyrrole monomer solution. Then, a total of three petri dishes were put together and capped. After 1 hour, we observed that the pyrrole monomers flew into the vapor phase in the petri dish containing the peptide / cupric chloride solution and the polymerization was proceeded to black / polypyrrole on the surface / interface. However, there was no change in the petri dish containing the copper chloride solution.

결과는 도 21에 기재되어 있다. 본원의 펩타이드 나노구조체는 0.9 V (versus NHE)에서 순환 전압 전류 (CV) 분극 커브 실험을 통해 라디칼이 용이하게 형성되는 것으로 나타났다(도 21 a 참조). 일반적으로 폴리피롤은 1.0V를 초과하는 전위 또는 Fe(III) 이온과 같은 산화제를 이용하여 합성된다. 또한 0.9 V 전위를 이용한 반응에서도 느린 반응 속도로 인해 큰 구조의 폴리피롤 증착은 어려웠다 (도 21 b 참조). 하지만 본원에 따른 펩타이드 나노구조체 (필름)을 사용한 결과, 300초 후에 전류가 68 μA로 현저히 상승하였으며, 검은색의 폴리피롤 필름이 생성되는 것을 확인하였다. The results are shown in FIG. The peptide nanostructure of the present invention showed easy radical formation by a cyclic voltammetry (CV) polarization curve test at 0.9 V (versus NHE) (see FIG. 21 a). In general, polypyrrole is synthesized using an oxidizing agent such as dislocations or Fe (III) ions in excess of 1.0V. In addition, even with the reaction using the 0.9 V potential, the polypyrrole deposition with a large structure was difficult due to the slow reaction rate (see FIG. 21 b). However, as a result of using the peptide nanostructure (film) according to the present invention, it was confirmed that the current increased to 68 μA after 300 seconds and a black polypyrrole film was produced.

갈락토스 옥시다제를 모방한 실험으로서 추가의 전압을 공급하지 않고도, 구리 이온의 원자가의 변화에 의해 라디칼이 생성되는 것으로 나타났다. 본원에 따른 필름의 존재 하에서 피롤을 폴리피롤로 중합시, 매우 상이한 구리이온의 활성이 관찰되었다. 즉 펩타이드를 4 mM Cu(II)Cl2 용액에서 생성한 후, 피롤 증기에 노출시킨 결과 본원에 따른 펩타이드 나노구조체 상에 검은색의 폴리피롤 필름이 점진적으로 형성되었으며, 6-12 시간 반응 후 독립적으로지지 (free standing) 가능한, 폴리피롤과 펩타이드 나노구조체의 하이브리드 필름이 형성되었다 (도 21 c 참조). 반면 타이로신 단량체를 사용한 경우에는 염화구리는 수일이 경과한 후에도 폴리피롤 필름을 형성할 수 없었다. As an experiment mimicking galactose oxidase, it has been shown that radicals are produced by the change in the valence of copper ions without the need to supply additional voltage. When polymerizing pyrrole with polypyrrole in the presence of a film according to the present invention, very different activities of copper ions were observed. That is, the peptide was produced in a 4 mM Cu (II) Cl 2 solution and then exposed to pyrrole vapor. As a result, a black polypyrrole film was gradually formed on the peptide nanostructure according to the present invention. A hybrid film of free standing, polypyrrole and peptide nanostructures was formed (see Figure 21c). On the other hand, when the tyrosine monomer was used, the copper chloride could not form a polypyrrole film even after several days.

이러한 결과는 본원에 따른 펩타이드 필름에 의해 Cu(II) 이온이 피롤을 산화하도록 한다는 것을 나타내며, 이는 타이로실 라디칼에 의해 매개되는 전자전달이 원인일 것으로 고려된다 (도 21 d 참조). 폴리피롤 필름은 공기/펩타이드 구조체 경계면에서 형성되었으며, 이는 YYACAYY 필름을 통해 용액 중에서 전자가 증기 피롤로부터 Cu(II)로 전달되었음을 나타내는 것이다.
This result indicates that the Cu (II) ion causes pyrrole to be oxidized by the peptide film according to the present invention, which is considered to be the cause of the electron transfer mediated by the tyrosyl radical (see FIG. 21 d). The polypyrrole film was formed at the air / peptide structure interface, indicating that electrons were transferred from the vapor pyrrole to Cu (II) in solution through the YYACAYY film.

실시예 8 YYACAYY 펩타이드 및 폴리피롤에 의해 제조된 전도성 고분자 필름 Example 8 Conductive polymer film prepared by YYACAYY peptide and polypyrrole

피롤 (또는 아닐린, 티오펜 또는 3,4-에틸렌디옥시티오펜)과 YYACAYY펩타이드 (2 mM)를 1:1 몰비로 1ml의 50mM HEPES에서 혼합한 후에 이중 100㎕를 사용하여 실시예 2에서와 같이 나노구조체를 형성한 결과 10분후에, 용액과 공기의 계면에서 이차원 나노구조가 형성되었다. 이어 상기 공기와 용액의 계면에 형성된 피롤 함유 하이브리드 평탄면에 산화제로서 과산화황산암모늄 또는 염화철 (III) (모노머 대비 2몰 당량)을 사용하여 펩타이드 이차원구조 사이에 갇혀 있는 피롤, 아닐린, 티오펜, 또는 3,4-에틸렌디옥시티오펜 단분자를 이차원구조의 전도성 고분자로 중합하였다. 그 결과 잘 정렬된 결정 구조가 형성되었다 (도 20 참조). AFM 분석결과 두께는 5nm이며, 고배율 TEM 분석결과 a = 0.445 nm의 육각형 구조를 갖는 결정인 것으로 확인되었다 (도 20 C, D). 이러한 결과는 상기와 같은 규칙적인 배열로 인해 고분자 필름의 금속성이 증가 될 수 있음을 나타낸다.
Pyrrole (or aniline, thiophene or 3,4-ethylenedioxythiophene) and YYACAYY peptide (2 mM) were mixed in 1 ml of 50 mM HEPES at a 1: 1 molar ratio, and 100 μl of the mixture was used as in Example 2 Ten minutes after formation of the nanostructure, a two-dimensional nanostructure was formed at the interface between the solution and air. Aniline, thiophene, or pyrrole trapped between the peptide two-dimensional structures by using ammonium peroxide or iron (III) chloride (2 molar equivalents relative to the monomer) as an oxidizing agent on the pyrrole-containing hybrid flat surface formed at the interface of the air and the solution The 3,4-ethylenedioxythiophene molecule was polymerized as a conductive polymer having a two-dimensional structure. As a result, a well-ordered crystal structure was formed (see Fig. 20). As a result of AFM analysis, the thickness was 5 nm, and as a result of a high-power TEM analysis, it was confirmed that the crystal had a hexagonal structure with a = 0.445 nm (Fig. 20C, D). These results indicate that the metallicity of the polymer film can be increased due to the regular arrangement as described above.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

Claims (20)

하기 화학식 1의 구조를 갖는 펩타이드로 형성된 나노구조체를 포함하는 산화환원 반응 촉진 지지체:
[화학식 1]
X1a-Zn-X2b
상기 식에서
X1 및 X2 는 각각 독립적으로, 방향족 측쇄를 갖는 D- 또는 L- 형의 천연 또는 비천연의 페니알라닌, 트립토판 또는 타이로신이고, 상기 X1 및 X2 는 동일 또는 상이하며,
Z는 D- 또는 L- 형의 천연 또는 비천연의 공유결합 또는 금속에 의한 배위결합이 가능한 시스테인, 호모시스테인, 페니실라민, 샐레노시스테인, 히스티딘, 라이신, 오르니틴, 아스파르트산, 글루탐산, 아스파라진 또는 글루타민이고,
상기 X1a 및 X2b는 서로 그 서열이 동일하거나 또는 상기 Z를 중심으로 서로 좌우 대칭인 아미노산 서열임.
A redox reaction facilitating support comprising a nanostructure formed of a peptide having the structure of Formula 1:
[Chemical Formula 1]
X 1 a-Zn-X 2 b
In the above formula
X 1 and X 2 are each independently a natural or unnatural pennylalanine, tryptophan or tyrosine of D- or L-form having an aromatic side chain, X 1 and X 2 are the same or different,
Z is a natural or an unnatural covalent bond of a D- or L-type or a cysteine capable of coordinating with a metal, homocysteine, penicillamine, salenocysteine, histidine, lysine, ornithine, aspartic acid, glutamic acid, asparagine Or glutamine,
Wherein X 1 a and X 2 b are amino acid sequences having the same sequence or being symmetrical with respect to each other about the Z.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 n은 1이고, 상기 a 및 b는 서로 동일하며 2 내지 5의 정수인, 산화환원 반응 촉진 지지체.
2. The scaffold of claim 1, wherein n is 1, a and b are the same as each other, and are an integer of 2 to 5.
제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 YYCYY, YYYCYYY, YYACAYY, YYAACAAYY, YYGCGYY, YFCFY, FYCYF, FFCFF, YYAKAYY, YYAEAYY, YYY, YYECEYY, YYDCDYY, YYAHAYY, YYHYY, YYAPAYY 및 YYPYY 으로 구성되는 서열 또는 그 유도체로 부터 선택되는 것인, 산화환원 반응 촉진 지지체.
The compound of claim 1, wherein the compound of formula (1) is selected from the group consisting of YYCYY, YYYCYYY, YYACAYY, YYAACAAYY, YYGCGYY, YFCFY, FYCYF, FFCFF, YYAKAYY, YYAEAYY, YYY, YYECEYY, YYDCDYY, YYAHAYY, YYHYY, YYAPAYY and YYPYY &Lt; / RTI &gt; or a derivative thereof.
제 1 항에 있어서, 상기 나노구조체는 필름, 나노파이버, 또는 구체를 포함하는, 산화환원 반응 촉진 지지체.
The support for promoting a redox reaction according to claim 1, wherein the nanostructure comprises a film, a nanofiber, or a sphere.
제 1 항에 있어서, 상기 나노구조체는 평탄면 또는 대면형인, 산화환원 반응 촉진 지지체.
The scaffold of claim 1, wherein the nanostructure is a planar surface or a facing surface.
제 11 항에 있어서, 상기 평탄면 또는 대면형은 다층구조인, 산화환원 반응 촉진 지지체.
12. The scaffold of claim 11, wherein the planar surface or the facing surface has a multilayer structure.
제 1 항에 있어서, 상기 산화환원 반응은 타이로실 라디칼의 형성에 의해 활성을 나타내는 것인, 산화환원 반응 촉진 지지체.
2. The redox reaction promoting support according to claim 1, wherein the redox reaction exhibits activity by formation of a tyrosyl radical.
제 1 항에 있어서, 상기 지지체는 산화환원 반응에 공동인자로서 작용할 수 있는 금속을 추가로 포함하는 것인, 산화환원 반응 촉진 지지체.
The support for promoting a redox reaction according to claim 1, wherein the support further comprises a metal capable of acting as a cofactor in the redox reaction.
제 1 항 또는 제 8 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 산화환원 반응 촉진 지지체를 이용하는 것을 특징으로 하는 고분자 필름의 제조 방법.
A process for producing a polymer film, characterized by using an oxidation-reduction reaction promoting support according to any one of claims 1 to 8.
제 15 항에 있어서, 상기 고분자 필름은 제조 공정에 따라 전도성, 반전도성 또는 비전도성인, 고분자 필름의 제조 방법.
16. The method of claim 15, wherein the polymer film is conductive, semi-conductive or nonconductive according to a manufacturing process.
제 15 항에 있어서, 상기 고분자 필름은 중합성 물질로부터 제조된 것인, 고분자 필름의 제조방법.
16. The method of producing a polymer film according to claim 15, wherein the polymer film is made from a polymerizable substance.
제 17 항에 있어서, 상기 중합성 물질은 알킨, 알케닐, 알키닐, 폴리페놀 또는 그 유도체, 피롤, 아닐린, 티오펜, 또는 3,4-에틸렌디옥시티오펜인, 고분자 필름의 제조방법.
The method of producing a polymer film according to claim 17, wherein the polymerizable substance is alkene, alkenyl, alkynyl, polyphenol or a derivative thereof, pyrrole, aniline, thiophene or 3,4-ethylenedioxythiophene.
제 17 항에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물과 중합성 물질은 1:0.001 내지 1:100,000 의 몰비로 포함되는 것인, 고분자 필름의 제조방법.
The method of producing a polymer film according to claim 17, wherein the compound of Formula 1 and the polymerizable substance are contained in a molar ratio of 1: 0.001 to 1: 100,000.
제 1 항 또는 제 8 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 산화환원 반응 촉진 지지체를 이용하는 것을 특징으로 하는 산화환원 반응 촉진 방법. 14. A method for promoting an oxidation-reduction reaction, which comprises using an oxidation-reduction reaction promoting support according to any one of claims 1 to 8.
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