KR101565012B1

KR101565012B1 - 항균 조성물 및 이를 이용한 표면 항균처리 방법

Info

Publication number: KR101565012B1
Application number: KR1020130123423A
Authority: KR
Inventors: 한성환; 조은영; 권창협; 배혜림; 최상엽
Original assignee: (주)루미나노
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2015-11-02
Also published as: KR20150044256A; WO2015056984A1

Abstract

본원은 항균 조성물 및 상기 항균 조성물을 이용한 표면 항균처리 방법에 관한 것이다.

Description

항균 조성물 및 이를 이용한 표면 항균처리 방법 {ANTIBACTERIAL COMPOSITION AND SURFACE ANTIBACTERIAL TREATMENT METHOD USING THE SAME}

최근, 건강에 대한 관심이 높아짐에 따라, 섬유, 휴대용 전자기기, 건축재료, 가전제품, 필터, 포장용 자재, 식품 제조 설비, 약품 제조 설비, 의료 설비 등 다양한 분야에서, 항균성을 갖는 조성물, 소위 항균 조성물이 널리 이용되고 있다. 원래 항균제는 세균을 죽이는 것보다 세균의 증식을 억제하여 세균이 자랄 수 없는 어려운 환경을 만드는 것을 목적으로 하고 있다. 이러한 항균 조성물에 함유되는 항균제는, 안전성이 우수하고 항균작용이 장시간 유지되며, 내열성도 우수해야 한다.

항균제는 크게 나누어 유기계 항균제와 무기계 항균제의 두 가지로 나누어지며, 그 특성상 용출 타입과 접촉 타입으로 분류되는데, 일반적으로 용출 타입은 주로 항균물질을 서서히 용출시키는 방법으로 독성을 가지는 유기항균제나 금속이온을 용출시킨다.

시중에서 항균제로서 흔히 이용되는 금속 물질로는 은 (예를 들어, 질산은, 은 설파디아진 등)이 있는데, 은은 박테리아 내성을 최소한으로 발현시키는 특성을 가지므로, 은 또는 은 화합물을 포함하는 항균 조성물이 다양한 용도로 이용되고 있다. 예를 들어, 미국 특허 제2,791,518호 (Stokes et al.)에는 질산은 및 질산바륨 등을 이용하여 항균 제품을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 그러나 이러한 금속류 항균제는 섬유에 입힐 경우 접착력에 문제가 있어서 제올라이트나 인산 티타늄 화합물 등의 형태로 섬유나 고분자 표면에 도포하기도 하는데, 그 접착특성에 한계가 있을 수밖에 없다. 또한, 이들 원료가 고가일 뿐만 아니라, 일반적으로 빛에 안정적이지 않고 접촉 시 피부에 얼룩을 남기며, 장시간 사용 시 소모되는 문제점이 있다. 아울러, 유기 항균제는 용출 속도를 조절하기 어렵고 용출된 유기 항균제의 인체에 대한 독성 유무로 인하여 사용이 많이 제한되고 가격 또한 비싸다. 종합해 보건대 아직까지 항균특성을 가지는 물질의 개발이 더디며 더 나아가 이들 항균물질들을 섬유나 필름 등에 활용하는 방법이 제대로 개발되고 있지 못하다.

한편, 바이올로겐 (viologen)계 화합물은 그의 산화-환원 성질로 인하여, 전지전극, 트랜지스터 등의 소재 개발에 있어서 전자전달 매개체로서 많이 이용되고 있는 물질이다. 이러한 산화환원 특성을 활용하여 메틸바이올로겐 (1,1'-dimethyl-4,4'-bipyridylium)이라는 화합물은 식물의 성장에 관여하는 것이 알려져 있고 Paraquat이라는 상품명의 제초제로서 대규모로 사용되고 있다 [Environmental Health Perspectives, 1984, Vol. 55, pp. 37-46]. 이러한 바이올로겐계 화합물들은 제초제로서 다양한 특성을 보여주었지만 미생물 생장 저해에 관한 항균성에 대하여는 제대로 보고된 바가 없으며, 특히 섬유나 고분자 표면에 표면 항균 처리제로서 개발 보고된 바가 없다. 통상 바이올로겐계 화합물은 알킬기, 특히 메틸기를 가지는 메틸바이올로겐이 주로 사용되며 탄소수가 2 이상인 치환기를 가지는 바이올로겐계 화합물도 사용되고 있으나 그 특성에서는 큰 차이를 주지 못하고 있다. 또한, 알킬바이올로겐이 산화환원의 물리적 특성을 가지는 반면에 화학적 반응성은 거의 없기 때문에 알킬바이올로겐을 이용한 반응이나 표면 처리 등은 가능하지 않은 실정이다.

이에, 본원은 항균 조성물 및 상기 항균 조성물을 이용한 표면 항균처리 방법을 제공하고자 한다.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본원의 제 1 측면은, 하기 화학식 1로서 표시되는 알킬-바이올로겐 유도체 화합물을 포함하는, 항균 조성물을 제공한다:

[화학식 1]

;

화학식 1에서, R¹ 및 R²는, 각각 독립적으로, X¹ 및 X²에 의해 각각 치환된 C_1-10 선형 또는 분지형 알킬기를 포함하는 것이고, X¹ 및 X²는, 각각 독립적으로, -NH₂, -NR³H, -NR³R⁴, -COOH, -SO₃H, -SO₂H, 및 -PR³R⁴로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하며, 여기서 R³ 및R⁴는 각각 독립적으로 C₁ _-10 알킬기임.

본원의 제 2 측면은, 상기 화학식 1로서 표시되는 알킬-바이올로겐 유도체 화합물을 포함하는 상기 항균 조성물을 기재에 도포하는 것을 포함하는, 표면 항균처리 방법을 제공한다.

본원에 의하면, 항균 성능이 우수한, 알킬-바이올로겐 유도체 화합물을 포함하는 항균 조성물 및 도포용 조성물을 제조할 수 있다. 본원에 따른 도포용 조성물은 섬유, 플라스틱, 종이, 유리, 고분자 필름, 금속 필름 등 다양한 기재에 적용시킬 수 있고, 도포 방법이 간단하기 때문에 다양한 분야에서 이용될 수 있다.

특히, 본원에 따르면, 바이올로겐의 산화환원 특성과 폴리아민의 생리활성 특성을 한 분자 내에 조합하여 바이올로겐의 특성과 아주 다른, 그리고 폴리아민과의 특성 또한 아주 다른, 새로운 개념의 항균 조성물을 제조할 수 있다. 본원에 따른 알킬-바이올로겐 유도체 화합물들은 탁월한 항균효과를 보일 뿐 아니라 균주를 사멸시키는 활성도 함께 보유한다.

도 1은, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 항균 조성물을 다양한 농도로 처리한 경우 균주의 생육이 억제됨을 비교하여 보여주는 사진이다.
도 2는, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 항균 조성물을 균주에 다양한 농도로 처리한 경우 항균활성을 보여주는 사진이다.
도 3은, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 항균 조성물을 균주에 다양한 농도로 처리한 경우 항균활성을 보이는 영역의 크기를 측정한 그래프이다.
도 4는, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 항균 조성물의 항균활성과 메틸 바이올로겐의 항균활성을 비교하여 보여주는 사진이다.
도 5a는, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 도포용 조성물의 황색 포도상구균에 대한 항균도를 나타내는 사진이다.
도 5b는, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 도포용 조성물의 폐렴균에 대한 항균도를 나타내는 사진이다.
도 6a는, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 도포용 조성물의 황색 포도상구균에 대한 항균도를 나타내는 사진이다.
도 6b는, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 도포용 조성물의 폐렴균에 대한 항균도를 나타내는 사진이다.
도 7a는, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 도포용 조성물의 황색 포도상구균에 대한 항균력을 나타내는 사진이다.
도 7b는, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 도포용 조성물의 대장균에 대한 항균력을 나타내는 사진이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.

본원 명세서 전체에서, 용어 "알킬기"는, 각각, 선형 또는 분지형의, 포화 또는 불포화 C₁ _-20 또는 C₁ _-10알킬기를 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵실, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실, 에이코사닐, 또는 이들의 가능한 모든 이성질체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

이하, 본원의 구현예를 상세히 설명하였으나, 본원이 이에 제한되지 않을 수 있다.

[화학식 1]

;

화학식 1에서,

R¹ 및 R²는, 각각 독립적으로, X¹ 및 X²에 의해 각각 치환된, 선형 또는 분지형의 C₁ _-10 알킬기를 포함하는 것이고, X¹ 및 X²는, 각각 독립적으로, -NH₂, -NR³H, -NR³R⁴, -COOH, -SO₃H, -SO₂H, 및 -PR³R⁴로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하며, 여기서 R³ 및R⁴는 각각 독립적으로 C₁ _-10 알킬기임.

본원에 따르면, 종래 제초제로서 주로 이용되고 있는 바이올로겐 유도체 화합물들 중에서도 치환된 알킬-바이올로겐 유도체 화합물이 항균제로서 적합할 뿐만 아니라, 균주의 단백질과 반응하여 균주를 사멸시키는 활성이 있고, 특히 알킬-바이올로겐기 양 말단 또는 일측 말단에 아민기를 배치함으로써 기존 알킬-바이올로겐이 가지는 산화환원 특성을 넘어서 새로운 항균 특성을 발현시킬 수 있다. 특히 양 말단에 아민기를 가지는 물질들은 특별한 생리활성 특성을 가지는데, 이는 폴리아민 (polyamines: PAs)이라 통칭하는 물질군에 속하는 폴리아민이 유기체의 성장과 사멸에 중요한 역할을 하기 때문이다. 폴리아민은 생체 내에 아주 넓게 분포되어 있어서 세포 내에서 전사 (transcription), RNA 변형 (modification), 단백질 합성 (translation), 멤브레인 안정화 (membrane stabilization), 셀 신호의 조절 (modulation of cell signaling) 등의 단계에 관여한다 [Proceedings of National Academy of Sciences: PNAS, 2013, vol 109, 6343-6347]. 본원에 따르면, 바이올로겐의 산화환원 특성과 폴리아민의 생리활성 특성을 한 분자 내에 조합하여 바이올로겐의 특성과 아주 다른, 그리고 폴리아민과의 특성 또한 아주 다른, 새로운 개념의 항균 조성물을 제조할 수 있다. 본원에 따른 알킬-바이올로겐 유도체 화합물들은 탁월한 항균효과를 보일 뿐 아니라 균주를 사멸시키는 활성도 함께 보유한다.

본원에 따른 알킬-바이올로겐 유도체 화합물들은 X¹ 및 X²에 의해 치환된 알킬기의 크기에 따라 약간의 항균성 차이가 있기는 하지만 크게 차이가 나지는 않는다. 본원의 항균 조성물은 통상 C₁ _-10 알킬기를 가지는 알킬-바이올로겐 유도체 화합물이 포함될 수 있다. 아울러, 상기 C₁ _-10 알킬기에 치환된 아민기 대신에 카르복실기, 설페이트기, 포스페이트기 등이 사용될 수 있으며, 특성상 아민기를 가진 바이올로겐 유도체 화합물보다 낮은 항균성을 보이지만 그래도 의미 있는 항균물질로 이용될 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알킬-바이올로겐 유도체 화합물은 +2의 양전하를 띠고 있는 물질로서, 하나 이상의 다양한 음이온들과 결합하여 착화합물을 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 이때, 상기 음이온은 특별히 제한되지 않는다.

예시적 구현예에서, R¹ 및 R²는, 각각 독립적으로, X¹ 또는 X²에 의해 각각 치환된 C₁ _-20 또는 C₁ _-10 선형 또는 분지형의 알킬기로서, X¹ 또는 X²에 의해 각각 치환된, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵실기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 및 이들의 이성질체들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또는, R¹ 및 R²는, 하나 이상의 탄소-탄소 이중결합을 포함하는 것일 수 있다. 아울러, R¹ 및 R²는 동일하거나, 또는 상이할 수 있다.

예시적 구현예에서, 본원에 따른 알킬-바이올로겐 유도체 화합물은, 양 말단의 치환기 X¹ 및 X²는 동일하거나, 또는 상이할 수 있다.

예시적 구현예에서, R³ 및R⁴는, 각각 독립적으로, C₁ _-20 또는 C₁ _-10 선형 또는 분지형의 알킬기로서, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵실기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 및 이들의 이성질체들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, R³ 및R⁴는 동일하거나, 또는 상이할 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 항균 조성물이 물; C₁ _-5 알코올, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 또는 펜탄올 등; 테트라하이드로퓨란; 아세톤; 디메틸포름아마이드; 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 용매를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알킬-바이올로겐 유도체 화합물은, R¹ 및 R²가 모두 트리메틸렌기 [-CH₂-CH₂-CH₂-]이고, X¹ 및 X²가 동일하게, -NH₂, -NHCH₃, -COOH, 및 -SO₃H로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알킬-바이올로겐 유도체 화합물의 농도가 약 10 M 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 화합물의 농도는, 예를 들어, 약 0.1 nM 내지 약 10 M, 약 0.1 nM 내지 약 5 M, 약 0.1 nM 내지 약 1 M, 약 0.1 nM 내지 약 0.5 M, 약 0.1 nM 내지 약 0.1 M, 약 0.1 nM 내지 약 50 mM, 약 0.1 nM 내지 약 10 mM, 약 0.1 nM 내지 약 1 mM, 약 0.1 nM 내지 약 0.1 mM, 약 0.1 nM 내지 약 50 μM, 약 0.1 nM 내지 약 10 μM, 약 0.1 nM 내지 약 1 μM, 약 0.1 nM 내지 약 0.1 μM, 약 0.1 nM 내지 약 50 nM, 약 0.1 nM 내지 약 10 nM, 약 0.1 nM 내지 약 1 nM, 약 1 nM 내지 약 10 M, 약 10 nM 내지 약 10 M, 약 50 nM 내지 약 10 M, 약 0.1 μM 내지 약 10 M, 약 1 μM 내지 약 10 M, 약 10 μM 내지 약 10 M, 약 50 μM 내지 약 10 M, 약 0.1 mM 내지 약 10 M, 약 1 mM 내지 약 10 M, 약 10 mM 내지 약 10 M, 약 50 mM 내지 약 10 M, 약 0.1 M 내지 약 10 M, 약 0.5 M 내지 약 10 M, 약 1 M 내지 약 10 M, 또는 약 5 M 내지 약 10 M일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 항균 조성물의 적용 대상 균주는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 항균 조성물은, 녹농균 (Pseudomonas aeruginosa), 황색 포도상구균 (Staphylococcus aureus), 폐렴균 (Klebsiella pneumoniae), 클레브시엘라균 (Klebsiella sp.), 대장균 (E.coli), 바실러스균 (Bacillus sp.), 스트렙토코커스 뮤탄스 (Streptococcus mutans), 칸디다균 (Candida albicans), 아스퍼질러스 나이거 (Aspergillus niger), 마이크로코커스균 (Micrococcus sp.), 스테필로코커스균 (Staphylococcus sp.), 엔테로박터균 (Enterobacter sp.), 비브리오균 (Vibrio sp.), 에드워드지엘라균 (Edwardsiella sp.), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 균주를 포함하는 것에 대해 항균 활성을 갖는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 항균 조성물이, 녹농균 (Pseudomonas aeruginosa), 황색 포도상구균 (Staphylococcus aureus), 폐렴균 (Klebsiella pneumoniae), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 균주를 포함하는 것에 대해 항균 활성을 갖는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 제 2 측면은, 하기 화학식 1로서 표시되는 알킬-바이올로겐 유도체 화합물을 포함하는 상기 본원의 제 1 측면에 따른 항균 조성물을 기재에 도포하는 것을 포함하는, 표면 항균처리 방법을 제공한다:

[화학식 1]

;

화학식 1에서,

R¹, R², X¹ 및 X²는, 상기 본원의 제 1 측면에서 정의된 바와 같음.

종래의 항균물질들은 그 특성상 용출 타입보다도 접촉 타입으로의 적용이 제한적이다. 그러나 본원에 따른 상기 화학식 1의 화합물들은 양 말단에 아민기 등을 가지고 있기 때문에 이를 이용한 친핵성 반응을 통해 플라스틱, 섬유 또는 고분자 등 다양한 기재 또는 물질의 표면에 배치시키거나 [Royal Society of Chemistry: RSC Advances, 2013, vol. 3, 2509-2519], 산화물 또는 칼코지나이드 표면에 자기조립 흡착 등의 과정을 거쳐 안정하게 고정시킬 수 있다. 이때 적용되는 고분자, 섬유, 플라스틱 등 다양한 기재 또는 물질들이 친핵성 반응이 가능한 경우 본원에 따른 항균 조성물을 그 표면에 안정하게 배치할 수 있으며, 친핵성 반응이 매우 느리거나 어려운 경우에는 상기와 같은 다양한 기재 또는 물질의 원제에 잘 배합하여 사출 성형과정을 통해 항균특성을 발현시킬 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 항균 조성물은 물; C₁ _-5 알코올, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 또는 펜탄올 등; 테트라하이드로퓨란; 아세톤; 디메틸포름아마이드; 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 용매를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

상기 항균 조성물을 기재에 도포하는 것은, 상기 항균 조성물에 상기 기재를 침지하여 상기 기재 표면을 도포하는 것일 수 있다. 이때, 상기 도포는 상기 기재의 일면에만 수행되는 것일 수 있고, 또는 양면 모두에 수행되는 것일 수 있다. 상기 기재의 일면에만 도포되도록 하는 경우, 파라핀 등의 마스킹 물질을 다른 일면에 도포하고 파라핀이 일면에 도포된 기재를 상기 용액에 침지하여 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 마스킹 물질 도포는 파라핀 외에도 당업계에서 통상적으로 사용되는 물질을 이용하여 알려진 통상적인 방법을 통하여 수행될 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 기재는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 기재는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 설폰 (PES), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 폴리에스테르 (polyester), 폴리카보네이트 (PC), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리이미드 (PI), 에틸렌비닐아세테이트 (EVA), 폴리카프로락탐 (polycaprolactame), 폴리카프로락톤 (polycaprolactone), 폴리락트산 (polylactic acid), 폴리글리콜산 (polyglycolic acid), 폴리우레탄 (polyurethane), 폴리(3-하이드록시부틸레이트-코-3-하이드록시발레이트 (poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate: PHBV), 나일론 (nylon), 폴리비닐클로라이드 (polyvinylchloride: PVC), 폴리아크릴레이트 (polyacrylate), 폴리라이신 (polylysine), 폴리사카라이드 (polysaccharide), 폴리펩타이드 (polypeptide), 폴리뉴클레오타이드 (polynucleotide), 산화폴리에틸렌 (polyethylene oxide), 폴리포스파젠 (polyphosphazene), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트 (APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트 (PPT), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤 (PETG), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트 (PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스 (TAC), 폴리아릴레이트 (PAR), 폴리다이메틸실록세인 (PDMS), 실리콘 수지, 불소 수지, 변성 에폭시 수지, 테프론, 및 이들의 공중합체; 면 (cotton); 파이버 글라스; 인듐 주석 화합물 (ITO) 필름; 및 금속 필름으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원에 따른 상기 조성물은 상기 기재의 종류 및 도포 방법에 특별히 제한 없이 사용될 수 있다.

예시적 구현예에서, 상기 항균 조성물이 물을 용매로서 포함하는 경우, 상기 항균 조성물을 기재에 도포하는 것은 약 100℃ 이하의 온도에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 물 외에 다른 용매를 사용할 경우 도포 온도는, 사용하는 용매의 끓는점 이하의 적절한 온도일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

예시적 구현예에서, 상기 항균 조성물이 상기 기재에 도포되는 두께는, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 항균 조성물의 도포막 두께는 단분자 층의 두께일 수 있고, 또는 약 1 ㎛ 이하 또는 약 100 nm 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 제 2 측면에 있어서, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면에 대해 설명한 내용은 본원의 제 2 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.

이하, 본원에 대하여 실시예를 이용하여 좀더 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예는 본원의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 본원의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1

디-(3-아미노프로필)-바이올로겐 (이하, DAPV)을 각각 1 nM, 1 μM, 1 mM, 1 M 농도가 되도록 물에 용해시켰다. 아가 플레이트에 상기 DAPV 용액을 농도별로 각각 20 ㎕씩 혼합시킨 후, 상기 다양한 농도의 DAPV 처리된 아가 플레이트에 Pseudomonas aeruginosa 균주를 도말하고 37℃의 온도에서 16 시간 동안 배양시켰다. 그 실험 결과를 도 1에 나타내었다.

도 1에 나타난 바와 같이, DAPV의 농도가 1 nM 인 경우는 균주가 배양되었지만, 1 μM 이상의 농도로 DAPV를 혼합한 아가 플레이트에서는 균주가 배양되지 않았음이 확인되었고, 이에 의하여 상기 DAPV가 항균활성이 있음을 알 수 있었다.

실시예 2

1,1'-비스(3-카르복시프로필)-4,4'-비피리딘-1,1'-디움 (HOOC-CH₂-CH₂-CH₂-N⁺C₅H₄-N⁺C₅H₄-CH₂-CH₂-CH₂-COOH (이하, DCPV)을 각각 1 nM, 1 μM, 1 mM, 1 M 농도가 되도록 물에 용해시켰다. 아가 플레이트에 상기 DCPV 용액을 농도별로 각각 20 ㎕씩 혼합시킨 후, 상기 다양한 농도의 DCPV 처리된 아가 플레이트에 Pseudomonas aeruginosa 균주를 도말하고 37℃의 온도에서 16 시간 동안 배양시켰다.

배양 결과, DCPV의 농도가 1 nM 인 경우는 균주가 배양되었지만, 1 μM 이상의 농도로 DCPV를 혼합한 아가 플레이트에서는 균주가 배양되지 않았음이 확인되었고, 이에 의하여 상기 DCPV가 항균활성이 있음을 알 수 있었다.

실시예 3

1,1'-비스(3-설포프로필)-4,4'-비피리딘-1,1'-디움 (HO₃S-CH₂-CH₂-CH₂-N⁺C₅H₄-N⁺C₅H₄-CH₂-CH₂-CH₂-SO₃H (이하, DSPV)을 각각 1 nM, 1 μM, 1 mM, 1 M 농도가 되도록 물에 용해시켰다. 아가 플레이트에 상기 DSPV 용액을 농도별로 각각 20 ㎕씩 혼합시킨 후, 상기 다양한 농도의 DSPV처리된 아가 플레이트에 Pseudomonas aeruginosa 균주를 도말하고 37℃의 온도에서 16 시간 동안 배양시켰다.

배양 결과, DSPV의 농도가 1 nM 인 경우는 균주가 배양되었지만, 1 μM 이상의 농도로 DSPV를 혼합한 아가 플레이트에서는 균주가 배양되지 않았음이 확인되었고, 이에 의하여 상기 DSPV가 항균활성이 있음을 알 수 있었다.

실시예 4

1,1'-비스(3-(메틸아미노)프로필)-4,4'-비피리딘-1,1'-디움 (CH₃NH-CH₂-CH₂-CH₂-N⁺C₅H₄-N⁺C₅H₄-CH₂-CH₂-CH₂-NHCH₃ (이하, DMAPV)을 각각 1 nM, 1 μM, 1 mM, 1 M 농도가 되도록 물에 용해시켰다. 아가 플레이트에 상기 DMAPV 용액을 농도별로 각각 20 ㎕씩 혼합시킨 후, 상기 다양한 농도의 DMAPV 처리된 아가 플레이트에 Pseudomonas aeruginosa 균주를 도말하고 37℃의 온도에서 16 시간 동안 배양시켰다.

배양 결과, DMAPV의 농도가 1 nM 인 경우는 균주가 배양되었지만, 1 μM 이상의 농도로 DMAPV를 혼합한 아가 플레이트에서는 균주가 배양되지 않았음이 확인되었고, 이에 의하여 상기 DMAPV가 항균활성이 있음을 알 수 있었다.

실시예 5

Pseudomonas aeruginosa 균주를 37℃의 온도에서 16 시간 동안 배양하였다. 디-(3-아미노프로필)-바이올로겐 (DAPV)을 각각 1 nM, 1 μM, 1 mM, 1 M 농도가 되도록 물에 용해시켰다. 직경 1 cm 크기의 페이퍼 디스크에 상기 DAPV 용액을 농도별로 각각 20 ㎕씩 흡수시킨 후, 상기 DAPV 용액을 흡수시킨 상기 페이퍼 디스크를 상기 배양된 균주 상에 위치시켰다.

그 실험 결과를 도 2에 나타내었고, 균주 배양이 억제된 영역의 지름을 측정하여 도 3에 나타내었다.

도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, DAPV의 농도가 nM 수준인 경우에도 균주 배양이 억제됨을 보이고, 또한, 농도가 높을수록 균주 배양이 억제되는 영역이 넓어짐을 알 수 있었다.

실시예 6

디-(3-아미노프로필)-바이올로겐 (DAPV)을 각각 1 nm, 1 μM, 1 mM 농도가 되도록 물에 용해시키고, 메틸 바이올로겐 또한 각각 1 nM, 1 μM, 1 mM 농도가 되도록 물에 용해시켰다. 직경 1 cm 크기의 페이퍼 디스크에 상기 DAPV 용액 및 상기 메틸 바이올로겐 용액을 농도별로 각각 20 ㎕씩 흡수시킨 후, 상기 페이퍼 디스크를 플레이트 상에 위치시켰다. 여기에, Pseudomonas aeruginosa 균주를 도말하고 37℃의 온도에서 16 시간 동안 배양시켰다. 그 실험 결과를 도 4에 나타내었다.

도 4에 나타난 바와 같이, DAPV는 농도 1 nM 인 경우에도 그 주변에서 균주 배양이 억제됨이 관찰되었고 (B), 그 농도가 높을수록 배양 억제 영역이 넓어짐을 확인할 수 있었지만, 메틸 바이올로겐을 처리한 경우에는 항균활성을 확인할 수 없었으며, 그 농도가 증가해도 큰 차이가 나타나지 않았다 (A).

실시예 7

디-(3-아미노프로필)-바이올로겐 (DAPV)을 물에 용해시켜 1 wt% DAPV 용액을 제조하였다. 상기 DAPV 용액을 40℃로 가열한 후, 여기에 PET 필름을 침지하였다. 이때, 상기 PET 필름을 상기 DAPV 용액에 침지하고 20 분 후, 침지된 PET 필름을 꺼내어 접촉각 (Phoenicx 150, SEO Co.)을 측정하였다.

그 결과, 침지하기 전 PET 필름의 초기 접촉각이 85 도 (°)인 반면, DAPV 용액에 20 분간 침지한 PET 필름의 접촉각은 34 도로 측정되었고, DAPV 용액에 침지한 PET 필름은 강한 침수성을 보임을 알 수 있었다. 이는 DAPV가 아미노분해 (aminolysis)를 통해 PET 표면에 결합되어, PET가 성공적으로 표면 개질되었음을 증명하는 결과이다.

실험예 1: 폴리에스테르 원단을 이용한 항균도 측정

항균도 측정을 위하여, 폴리에스테르 원단을 표준포로서 이용하고 DAPV를 실시예 7에 준하여 처리한 후 여기에 균주 1 (Staphylococcus aureus ATC 6538; 황색 포도상구균) 및 균주 2 (Klebsiella pneumoniae ATCC 4352; 폐렴균)를 접종하고 KS K0639: 2011의 측정방법을 이용하여 항균도를 다음과 같이 측정하였다. 이때, 대조군은 아무것도 처리하지 않은 폴리에스테르 원단에 균주를 접종하고 18 시간 동안 동일한 조건에서 유지시킨 것이다. 그 결과를 하기 표 1과 도 5a 및 도 5b에 나타내었다.

[표 1]

표 1과 도 5a 및 도 5b에 나타난 바와 같이, 아무것도 처리하지 않은 대조군은 18 시간 후 세균수가 증가하였으나,　DAPV가 적용된 시료에서는 균주들이 사멸되어 균주 1 및 균주 2 모두 99.9%까지 현저하게 균수가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 전술한 바와 같이 알킬-바이올로겐의 살균 및 항균 작용에 의한 것이다.

실험예 2: 면 원단을 이용한 항균도 측정

항균도 측정을 위하여, 면 (cotton) 원단을 표준포로서 이용하고 DAPV를 실시예 7에 준하여 처리한 후 여기에 균주 1 (Staphylococcus aureus ATC 6538; 황색 포도상구균) 및 균주 2 (Klebsiella pneumoniae ATCC 4352; 폐렴균)를 접종하고 KS K0639: 2011의 측정방법을 이용하여 항균도를 다음과 같이 측정하였다. 이때, 대조군은 아무것도 처리하지 않은 면 원단에 균주를 접종하고 18 시간 동안 동일한 조건에서 유지시킨 것이다. 그 결과를 하기 표 2와 도 6a 및 도 6b에 나타내었다.

[표 2]

표 2와 도 6a 및 도 6b에 나타난 바와 같이, 아무것도 처리하지 않은 대조군은 18 시간 후 세균수가 증가하였으나,　DAPV가 적용된 시료에서는 균주들이 사멸되어 균주 1 및 균주 2 모두 99.9%까지 현저하게 균수가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 전술한 바와 같이 알킬-바이올로겐의 살균 및 항균 작용에 의한 것이다.

실험예 3: 항균력 측정

항균력 측정을 위하여, Stomacher 400 POLY-BAG을 표준필름으로 이용하고 DAPV를 실시예 7에 준하여 처리한 후 여기에 균주 1 (Staphylococcus aureus ATC 6538; 황색 포도상구균) 및 균주 2 (Escherichia coli ATCC 8739; 대장균)를 접종하고 항균력 (JIS Z 2801: 2010, 밀착필름법)을 다음과 같이 측정하였다. 이때, 시험균액을 35±1℃의 온도, 90%의 상대습도에서 24 시간 동안 정치 배양한 후 1 cm²당 균수를 측정하였고, 대조군은 아무것도 처리하지 않은 Stomacher 400 POLY-BAG 필름에 균주를 접종하고 24 시간 동안 동일한 조건에서 배양시킨 것이다. 그 결과를 하기 표 3과 도 7a 및 도 7b에 나타내었다.

[표 3]

표 3과 도 7a 및 도 7b에 나타난 바와 같이, 아무것도 처리하지 않은 대조군은 24 시간 후 세균수가 증가하였으나,　DAPV가 적용된 시료에서 균주들이 1 cm²당 0.63까지 현저하게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 상기 항균활성치는 2.0 log 이상이면 항균효과가 있음을 나타내는 수치로서, DAPV를 처리한 시료의 경우 균주 1 및 균주 2에서 각각 4.5, 6.3을 나타내어, 전술한 바와 같이 알킬-바이올로겐의 살균 및 항균 작용이 우수함을 확인할 수 있다.

실시예 8

디-(3-아미노프로필)-바이올로겐 (DAPV)을 물에 용해시켜 1 wt% 용액을 제조하였다. 상기 DAPV 용액을 40℃로 가열한 후, 여기에 알루미나가 코팅된 유리슬라이드를 침지하여 그 표면을 개질시켰다. 이때, 상기 유리 슬라이드를 상기 DAPV 용액에 침지하고 20 분 후, 침지된 유리 슬라이드를 꺼내어 접촉각 (contact angle)을 측정하였다. 그 결과, 표면 개질 전 알루미나가 코팅된 유리 슬라이드의 초기 접촉각이 10 도인 반면, DAPV 용액에 20 분간 침지하여 표면 개질된 유리 슬라이드의 접촉각은 39 도로 측정되었다. 침지 후 표면 개질된 유리 슬라이드의 물 접촉각은 알킬-바이올로겐이 나타내는 접촉각과 유사한 것으로서, 이러한 결과로부터 유리 슬라이드 표면에 알킬-바이올로겐이 존재함을 알 수 있었다.

실시예 9

디-(3-아미노프로필)-바이올로겐 (DAPV)을 물에 용해시켜 1 wt% 용액을 제조하였다. 상기 DAPV 용액을 40℃로 가열한 후, 여기에 Tin-doped Indiumoxide (ITO) 슬라이드를 침지하여 그 표면을 개질시켰다. 이때, 상기 ITO 슬라이드를 상기 DAPV 용액에 침지하고 20 분 후, 침지된 ITO 슬라이드를 꺼내어 접촉각 (contact angle)을 측정하였다. 그 결과, 표면 개질 전 ITO 슬라이드의 초기 접촉각이 20 도인 반면, DAPV 용액에 20 분간 침지되어 표면 개질된 ITO 슬라이드의 접촉각은 39 도 측정되었다. 침지 후 표면 개질된 ITO 슬라이드의 물 접촉각은 알킬-바이올로겐이 나타내는 접촉각과 유사한 것으로서, 이러한 결과로부터 ITO 슬라이드 표면에 알킬-바이올로겐이 존재함을 알 수 있었다.

실시예 11

수성 페인트 (제품명: 멀티플러스 다용도 수용도료, 노루페인트)에 디-(3-아미노프로필)-바이올로겐 (DAPV)이 1 wt% 포함되도록 용해시켜 스프레이 건을 이용하여 폴리스타이렌 필름 위에 도막을 형성하였다. 상기 도막에 균주 1 (Staphylococcus aureus ATC 6538; 황색 포도상구균) 및 균주 2 (Klebsiella pneumoniae ATCC 4352; 폐렴균)를 접종하고 항균력 (JIS Z 2801: 2010, 밀착필름법)을 다음과 같이 측정하였다. 이때, 시험균액을 35±1℃의 온도, 90%의 상대습도에서 24 시간 동안 정치 배양한 후 1 cm²당 균수를 측정하였고, 대조군은 아무것도 처리하지 않은 수성페인트 도막에 균주를 접종하고 24 시간 동안 동일한 조건에서 배양시킨 것이다. 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

[표 4]

표 4에 나타낸 바와 같이, 아무것도 처리하지 않은 대조군은 24 시간 후 세균수가 증가하였으나,　DAPV가 적용된 페인트 도막 시료에서는 균주들이 1 cm²당 0.63까지 현저하게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 상기 항균활성치는 2.0 log 이상이면 항균효과가 있음을 나타내는 수치로서, DAPV를 처리한 시료의 경우 균주 1 및 균주 2에서 각각 4.5, 6.3을 나타내어, 전술한 바와 같이 알킬-바이올로겐을 수성 페인트에 적용할 경우에도 살균 및 항균 작용이 우수함을 확인할 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 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 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수도 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는것으로 해석되어야 한다.

Claims

하기 화학식 1로서 표시되는 알킬-바이올로겐 유도체 화합물을 포함하는, 항균 조성물:
[화학식 1]

;
화학식 1에서,
R¹ 및 R²는, 각각 독립적으로, X¹ 및 X²에 의해 각각 치환된 선형 또는 분지형 C₁ _-10 알킬기를 포함하는 것이고,
X¹ 및 X²는, 각각 독립적으로, -NH₂, -NR³H, -NR³R⁴, -COOH, -SO₃H, -SO₂H, 및 -PR³R⁴로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하며, 여기서 R³ 및R⁴는 각각 독립적으로 C₁ _-10 알킬기임.
제 1 항에 있어서,
상기 항균 조성물이 물, C₁ _-5 알코올, 테트라하이드로퓨란, 아세톤, 디메틸포름아마이드, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 용매를 포함하는 것인, 항균 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 알킬-바이올로겐 유도체 화합물의 농도가 10 M 이하인, 항균 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 항균 조성물은, 녹농균 (Pseudomonas aeruginosa), 황색 포도상구균 (Staphylococcus aureus), 폐렴균 (Klebsiella pneumoniae), 클레브시엘라균 (Klebsiella sp.), 대장균 (E.coli), 바실러스균 (Bacillus sp.), 스트렙토코커스 뮤탄스 (Streptococcus mutans), 칸디다균 (Candida albicans), 아스퍼질러스 나이거 (Aspergillus niger), 마이크로코커스균 (Micrococcus sp.), 스테필로코커스균 (Staphylococcus sp.), 엔테로박터균 (Enterobacter sp.), 비브리오균 (Vibrio sp.), 에드워드지엘라균 (Edwardsiella sp.), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 균주를 포함하는 것에 대해 항균 활성을 갖는 것인, 항균 조성물.
제 4 항에 있어서,
상기 항균 조성물이, 녹농균 (Pseudomonas aeruginosa), 황색 포도상구균 (Staphylococcus aureus), 폐렴균 (Klebsiella pneumoniae), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 균주를 포함하는 것에 대해 항균 활성을 갖는 것인, 항균 조성물.
하기 화학식 1로서 표시되는 알킬-바이올로겐 유도체 화합물을 포함하는 제 1 항에 따른 항균 조성물을 기재에 도포하는 것
을 포함하는, 표면 항균처리 방법:
[화학식 1]

;
화학식 1에서,
R¹, R², X¹ 및 X²는, 제 1 항에서 정의된 바와 같음.
제 6 항에 있어서,
상기 항균 조성물이 물, C₁ _-5 알코올, 테트라하이드로퓨란, 아세톤, 디메틸포름아마이드, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 용매를 포함하는 것인, 표면 항균처리 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 기재는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 설폰 (PES), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 폴리카보네이트 (PC), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리이미드 (PI), 에틸렌비닐아세테이트 (EVA), 폴리카프로락탐 (polycaprolactame), 폴리카프로락톤 (polycaprolactone), 폴리락트산 (polylactic acid), 폴리글리콜산 (polyglycolic acid), 폴리우레탄 (polyurethane), 폴리(3-하이드록시부틸레이트-코-3-하이드록시발레이트 (poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate; PHBV), 나일론 (nylon), 폴리비닐클로라이드 (polyvinylchloride; PVC), 폴리아크릴레이트 (polyacrylate), 폴리라이신 (polylysine), 폴리사카라이드 (polysaccharide), 폴리펩타이드 (polypeptide), 폴리뉴클레오타이드 (polynucleotide), 산화폴리에틸렌 (polyethylene oxide), 폴리포스파젠 (polyphosphazene), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트 (APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트 (PPT), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤 (PETG), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트 (PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스 (TAC), 폴리아릴레이트 (PAR), 폴리에테르이미드 (PEI), 폴리다이메틸실록세인 (PDMS), 실리콘 수지, 불소 수지, 변성 에폭시 수지, 테프론, 및 이들의 공중합체; 면 (cotton); 파이버 글라스; 및 금속 필름으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것인, 표면 항균처리 방법.