KR101684380B1 - Biomimetic adhesion molecule and self-assembly body produced by the same - Google Patents

Biomimetic adhesion molecule and self-assembly body produced by the same Download PDF

Info

Publication number
KR101684380B1
KR101684380B1 KR1020140164673A KR20140164673A KR101684380B1 KR 101684380 B1 KR101684380 B1 KR 101684380B1 KR 1020140164673 A KR1020140164673 A KR 1020140164673A KR 20140164673 A KR20140164673 A KR 20140164673A KR 101684380 B1 KR101684380 B1 KR 101684380B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
self
formula
assembly
biomimetic
Prior art date
Application number
KR1020140164673A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160061798A (en
Inventor
이상엽
이채명
김민철
곽진영
박상우
임영준
금창준
Original Assignee
연세대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 산학협력단 filed Critical 연세대학교 산학협력단
Priority to KR1020140164673A priority Critical patent/KR101684380B1/en
Publication of KR20160061798A publication Critical patent/KR20160061798A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101684380B1 publication Critical patent/KR101684380B1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/55Design of synthesis routes, e.g. reducing the use of auxiliary or protecting groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

본 발명은 접착성 작용기를 포함하는 생체 모방 분자 및 이를 이용하여 제조된 자기 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양 말단에 하이드록실 작용기(-OH)를 지니는 카테콜(catechol) 그룹을 가지고 있어 친수성이 우수하고 구형으로의 자기 조립성을 지니며 금속 이온과의 강한 친화력을 나타내어 무기 금속 이온의 흡착과 환원 및 약물전달체 내지 무기 재료용 주형으로 활용할 수 있는 새로이 합성된 생체 모방 양친매성(Bolaamphiphilic) 분자와 이를 이용하여 제조된 자기 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a biomimetic molecule comprising an adhesive functional group and a self assembly made using the same, and more particularly, to a catechol group having a hydroxyl group (-OH) at both terminals, Has excellent self-assembling property to spherical shape and exhibits a strong affinity with metal ions, and is capable of adsorbing and reducing inorganic metal ions, and as a template for a drug carrier or an inorganic material, a newly synthesized biologically mimicable Bolaamphiphilic molecule And a self-assembly manufactured using the same.

Description

접착성 작용기를 포함하는 생체 모방 분자 및 이를 이용하여 제조된 자기 조립체{BIOMIMETIC ADHESION MOLECULE AND SELF-ASSEMBLY BODY PRODUCED BY THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a biomimetic molecule comprising an adhesive functional group and a self-assembly made using the same. ≪ Desc / Clms Page number 1 >

본 발명은 접착성 작용기를 포함하는 생체 모방 분자 및 이를 이용하여 제조된 자기 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양 말단에 하이드록실 작용기(-OH)를 지니는 카테콜(catechol) 그룹을 가지고 있어 친수성이 우수하고 구형으로의 자기 조립성을 지니며 금속 이온과의 강한 친화력을 나타내어 무기 금속 이온의 흡착과 환원 및 약물전달체 내지 무기 재료용 주형으로 활용할 수 있는 새로이 합성된 생체 모방 양친매성(Amphiphilic) 분자와 이를 이용하여 제조된 자기 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a biomimetic molecule comprising an adhesive functional group and a self assembly made using the same, and more particularly, to a catechol group having a hydroxyl group (-OH) at both terminals, Amphiphilic molecules capable of adsorbing and reducing inorganic metal ions and as a template for drug delivery or inorganic materials, exhibiting a strong affinity with metal ions, And a self-assembly manufactured using the same.

바다에서 서식하는 홍합은 접착성을 가지는 단백질로 만들어진 섬유실(byssal thread)에 의해 돌이나 이끼, 수초 등에 붙어서 자라는 수중 생물이다. 이러한 홍합 접착 단백질은 일반적으로 실생활에서 사용되는 본드나 테이프 등이 물에 접촉하였을 때 접착성을 잃어버린 것과 달리 수중 환경에서 강한 접착력을 가지기 때문에 연구 대상으로 많은 관심을 받고 있으며, 표면에 물질이 잘 달라 붙지 않는 것으로 알려진 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)를 비롯하여 금속, 비금속, 유기 고분자, 무기 물질 등의 대부분의 표면에 모두 강한 접착력을 가지는 것으로 알려져 있어 접착 메커니즘에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Mussel living in the sea is an aquatic creature that grows on stones, mosses and aquatic plants by a byssal thread made of adhesive protein. These mussel adhesive proteins have been attracting much attention as research subjects because they have strong adhesive force in underwater environments, unlike adhesives that have been lost in contact with water such as bonds and tapes generally used in real life. It has been known that it has a strong adhesive force on most surfaces of metal, non-metal, organic polymer, and inorganic material, including polytetrafluoroethylene (PTFE) known to be unattached, and studies on adhesion mechanisms are actively conducted.

홍합의 이러한 접착 능력은 홍합 단백질의 아미노산 조성 성분분석을 통해 밝혀진 아미노산인 3,4-디하이드록시페닐알라닌(3,4-dihydroxyphenylalanin, DOPA)의 존재에서 기인하는 것으로 보고되었다. 홍합 접착 단백질 내에서는 통상적으로 단백질 성분 중 높은 비율을 차지하는 아미노산인 글리신(glycine), 아스파라긴(asparagine), 트립토판(tryptophan), 라이신(lysine)의 비율이 10 mol% 정도에 불과하고, 매우 특이적으로 높은 함량으로 DOPA가 함유되어 있는 것이 확인 되었다. 이를 통해 홍합 단백질의 특이적인 접착능력에 DOPA가 매우 중요한 역할을 수행함을 유추할 수 있다.This adhesion of mussels has been reported to result from the presence of 3,4-dihydroxyphenylalanine (3,4-dihydroxyphenylalanine, DOPA), an amino acid identified through analysis of the amino acid composition of the mussel protein. In the mussel adhesive protein, the ratio of the amino acids glycine, asparagine, tryptophan and lysine, which occupy a high percentage of protein components, is only about 10 mol% It was confirmed that DOPA was contained in a high content. This suggests that DOPA plays a very important role in the specific binding capacity of mussel proteins.

DOPA는 단백질의 구성요소인 아미노산 중 타이로신이 폴리페놀 산화제에 의해 수화된 형태로서, 친수성 표면과 매우 강한 수소 결합을 형성할 수 있으며, 방향족 물질을 포함하는 소수성 표면이나 금속 표면과도 잘 결합할 수 있다. 때문에 홍합은 유리, 금속, 플라스틱, 테플론 등 매우 다양한 형태의 표면에 접착할 수 있는 것이다.
DOPA is a form of tyrosine, an amino acid that is a component of protein, hydrated by a polyphenol oxidizing agent. It can form a very strong hydrogen bond with a hydrophilic surface and can bind to a hydrophobic surface including an aromatic material or a metal surface have. Because of this, mussels can be bonded to a wide variety of surfaces, including glass, metal, plastic, and Teflon.

한편, 양친매성 분자를 합성하여 이의 자기조립을 통해 나노 구조체를 형성하여 다양한 용도로 활용하는 나노 소재 분야에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. On the other hand, studies on nanomaterials have been actively carried out in order to synthesize amphipathic molecules and to form nanostructures through self-assembly thereof and to utilize them for various purposes.

이에 본 발명자는 특허공개공보 제2012-0044773호(2012.05.08. 공개, '생모방 분자 및 이를 포함하는 자기 조립체')를 통해 분자구조 내 펩타이드 결합을 지니고 있으며 하나의 하이드록시(-OH) 작용기를 양끝에 지니고 있어 친수성이 우수하고 구형으로의 자기 조립성을 가져 여러 응용분야에 적용 가능한 생체 모방 분자 및 이를 이용한 자기 조립체를 제안한바 있다.Accordingly, the present inventor has peptide bond in a molecular structure through a bio-mimetic molecule and a self-assembly comprising it, and discloses a single hydroxy (-OH) functional group Which is excellent in hydrophilicity and spherical self-assembly properties, and which can be applied to various fields of application, and a self-assembly using the biomimetic molecule.

그러나 이러한 종래의 양친매성의 생체 모방 분자는 친수성 성질이 다소 부족하여 자기조립 능력이 충분하지 못했으며 pH 등의 환경 조건 변화에 따라 자기조립된 구조를 유지하기가 어려웠고, 금속에의 접착성이 부족하여 일부 분야에 대해서만 제한적으로 적용 가능하였다.However, such conventional biocompatible amphipathic molecules have a somewhat lack of hydrophilic properties and thus have insufficient self-assembly ability, and it is difficult to maintain self-assembled structure due to changes in environmental conditions such as pH, And it was possible to apply it to only a limited number of fields.

특히 가장 중요한 성질인 금속 물질과의 접착성이 부족하여 금속을 부착하거나 코팅할 때 은(silver)와 같은 중간재(media) 코팅을 수반해야 하므로 무기 재료용 주형이나 조형제 등으로 활용하는데 한계가 있었으며, 친수성 표면 개질이나 세포 지지체 표면 처리 등에 적용하는데도 용이하지 않았다.Particularly, since adhesion with metal materials is insufficient, it is necessary to apply media coating such as silver when attaching or coating metal. Therefore, it is limited to be used as a mold or a molding agent for inorganic materials, It is not easy to apply to hydrophilic surface modification or cell surface treatment.

특허공개공보 제2012-0044773호(2012.05.08. 공개, '생모방 분자 및 이를 포함하는 자기 조립체')Patent Laid-Open Publication No. 2012-0044773 (Published on May 05, 2012, "Bioimpedance Molecules and Self Assemblies Comprising the Same")

Material-Independent Surface Modification Inspired by Mussel-Adhesion, Polymer Science and Technology, Vol.23, No.4, 396-406Material-Independent Surface Modification Inspired by Mussel-Adhesion, Polymer Science and Technology, Vol. 23, No. 4, 396-406 Use of the Self-Assembly of Tyrosine-Containing Bolaamphiphile Molecules as a Reactive Template for Metal Deposition, J. Kwak et al., Colloids and Surfaces B, Biointerfaces 102 (2013), 70-75Use of the Self-Assembly of Tyrosine-Containing Bolaamphiphile Molecules as a Reactive Template for Metal Deposition, J. Kwak et al., Colloids and Surfaces B, Biointerfaces 102 (2013), 70-75

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 분자 구조 내 펩타이드 결합을 포함하고 있으며 하이드록시 작용기를 양 말단에 2개씩 가지고 있어, 친수성과 자기 조립성 및 금속 물질에의 접착성이 향상된 양친매성 생체 모방 분자를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to overcome the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method for producing a peptide having a peptide bond in a molecular structure and having two hydroxy functional groups at both ends, And to provide an amphiphilic biomimetic molecule with improved adhesion.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따라 하기 화학식 1의 화합물을 제공한다.According to one embodiment of the present invention, there is provided a compound represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112014113491288-pat00001
Figure 112014113491288-pat00001

(상기 화학식 1에서 상기 X는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타내고, 상기 n은 1 내지 12의 정수를 나타낸다.)(Wherein X is independently an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 12.)

이때 상기 화학식 1에서 상기 n은 5 내지 9의 정수일 수 있으며, 상기 X는 독립적으로 탄소수 1 내지 2의 알킬렌기일 수 있고, 페닐기에 치환된 하이드록시기는 파라(para) 위치와 메타(meta) 위치에서 치환된 것이 바람직하다.In formula (1), n may be an integer of 5 to 9, X may independently be an alkylene group having 1 to 2 carbon atoms, and a hydroxy group substituted in the phenyl group may have a para position and a meta position .

바람직한 일 실시예로서 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2의 화합물일 수 있다.In one preferred embodiment, the compound of Formula 1 may be a compound of Formula 2 below.

[화학식 2](2)

Figure 112014113491288-pat00002

Figure 112014113491288-pat00002

한편, 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따라 상술한 바와 같은 화합물이 자기조립되어 형성된 자기 조립체를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a magnetic assembly formed by self-assembling a compound as described above.

이때 상기 자기 조립체는 접착성을 가지며 구형의 형상인 것이 바람직하며, pH 변화와 무관하게 구형의 형상을 유지하는 것이 더욱 바람직하다.At this time, it is preferable that the magnetic assembly has an adhesive property and a spherical shape, and it is more preferable to maintain a spherical shape regardless of pH change.

또한, 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 상술한 바와 같은 자기 조립체; 및 상기 자기 조립체의 표면에 부착되는 자성 나노 입자;를 포함하는 인체 주입용 조영제를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a magnetic assembly as described above, And magnetic nanoparticles attached to the surface of the magnetic assembly.

상기 자성 나노 입자는 망간, 철, 코발트, 구리 및 카드뮴으로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 금속 성분을 포함하는 나노 입자이거나, 탄소 나노튜브, 탄소 나노파이버 및 풀러린(fullerene)으로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 탄소 나노 성분을 포함하는 나노 입자인 것이 바람직하다.The magnetic nanoparticles may be nanoparticles containing at least one metal component selected from the group consisting of manganese, iron, cobalt, copper and cadmium, or nanoparticles selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanofibers, and fullerenes And is preferably a nanoparticle containing at least one carbon nano component.

또, 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 상술한 바와 같은 자기 조립체를 포함하고 유기 재료 및 무기재료를 포함하는 기판(substrate) 표면에 균일하게 도포되며 친수성 및 생체 호환성을 부여하기 위한 표면 처리용 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, according to another embodiment of the present invention, there is provided a magnetic assembly as described above, which is uniformly applied to a substrate surface including an organic material and an inorganic material, There is provided a composition for surface treatment for imparting compatibility.

이때 상기 기판는 폴리디메틸실록산(PDMS), 유리(glass), 실리콘 고무(Silicon rubber), 아크릴(Acrylic), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 코발트(Co), 철(Fe), 구리(Cu), 실리콘 웨이퍼(Silicon wafer) 및 실리카(SiO2)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.The substrate may be at least one of polydimethylsiloxane (PDMS), glass, silicon rubber, acrylic, polytetrafluoroethylene (PTFE), cobalt, iron, copper, , A silicon wafer (Silicon wafer), and silica (SiO 2 ).

한편, 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 하기 화학식 3의 화합물을 하기 화학식 4의 화합물의 염과 반응시킨 반응물을 수득하는 단계(S10); 수득된 반응물을 건조하는 단계(S20); 및 건조된 반응물을 탈 보호화하는 단계(S30);를 포함하는 생체 모방 분자의 제조방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a process for preparing a compound of formula (I), which comprises reacting a compound of formula (III) with a salt of a compound of formula Drying the obtained reaction product (S20); And a step (S30) of deprotecting the dried reaction product.

[화학식 3](3)

Figure 112014113491288-pat00003
Figure 112014113491288-pat00003

(상기 화학식 3에서 상기 n은 1 내지 12의 정수를 나타낸다.)(Wherein n represents an integer of 1 to 12).

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112014113491288-pat00004
Figure 112014113491288-pat00004

(상기 화학식 4에서 상기 X는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타내고, 상기 Y는 보호기를 나타낸다.)Wherein X represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and Y represents a protecting group.

이때, 상기 화학식 4의 화합물의 염은 p-톨루엔술폰산(p-toluenesulfonate) 염일 수 있으며, 반응물 수득단계(S10)는 카보디이미드(Carbodiimide) 화합물을 포함하는 가교제(Crosslinker) 존재 하에서 수행될 수 있고, 상기 카보디이미드 화합물은 N,N'-디사이클로헥실카보디이미드(DCC), N,N'-디이소프로필카보디이미드(DIC) 및 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카보디이미드(EDAC)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.At this time, the salt of the compound of Formula 4 may be p-toluenesulfonate salt, and the step of obtaining the reactant may be carried out in the presence of a crosslinking agent containing a carbodiimide compound , The carbodiimide compound is N, N'-dicyclohexylcarbodiimide (DCC), N, N'-diisopropylcarbodiimide (DIC) and 1-ethyl-3- (3- Carbodiimide (EDAC), and the like.

반응물 수득단계(S10)는 N-하이드록시벤조트리아졸 (hydroxybenzotriazole; HOBt) 1-하이드록시-7-아자벤조트리아졸(1-Hydroxy-7-azabenzotriazole; HOAt), 설포-N-하이드록시숙신이미드(Sulfo-NHS) 및 N-하이드록시숙신이미드(NHS)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 커플링제(Coupling agent) 존재 하에서 수행되는 것이 바람직하다.The step (S10) of obtaining the reactant is a step of reacting hydroxybenzotriazole (HOBt) 1-Hydroxy-7-azabenzotriazole (HOAt), sulfo-N-hydroxysuccin It is preferably carried out in the presence of at least one coupling agent selected from the group consisting of sulfo-NHS and N-hydroxysuccinimide (NHS).

상술한 바와 같은 본 발명의 접착성 작용기를 포함하는 생체 모방 분자 및 이를 이용하여 제조된 자기 조립체는, 친수성이 우수하고 pH 등의 환경 변화에도 일정하게 구형으로 자기 조립성을 지니고 있으며 금속 물질에 대한 접착성이 뛰어나 약물 전달체 또는 무기 재료용 주형 등 여러 응용분야에 적용될 수 있다.The biomimetic molecule comprising the adhesive functional group of the present invention as described above and the self-assembly made using the biomimetic molecule of the present invention are excellent in hydrophilicity and self-assembling in a spherical shape uniformly even in the change of the environment such as pH, It can be applied to various application fields such as drug delivery materials or molds for inorganic materials.

도 1은 합성된 본 발명의 생체 모방 분자를 적외선 분광기를 통해 분석한 결과이다.
도 2는 합성된 본 발명의 생체 모방 분자를 핵 자기 공명(NMR) 분광기로 분석한 결과이다.
도 3은 본 발명의 생체 모방 분자를 탈이온 증류수에 분산 시킨 후 시간에 따라(가장 좌측 사진 - 중앙과 우측의 사진) 입자의 형상을 확인한 전자주사 현미경(SEM) 사진이다.
도 4는 합성된 본 발명의 생체 모방 분자를 포함하는 시료를 비롯한 비교 시료에 대해 자외선-가시광선(UV-vis) 분광기를 통해 분석한 결과이다.
도 5는 본 발명의 생체 모방 분자를 이용하여 제조된 자기 조립체가 pH 환경 변화에 무관하게 구형 형상을 유지하는 모습을 촬영한 전자주사 현미경(SEM) 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 자기 조립체를 각종 성분(PDMS, SiO2, Silcon rubber, Acrylic, PTFE 등)의 기판 표면에 코팅한 후 표면에서의 액적 접촉각을 측정한 사진(좌측은 처리되지 않은 대조군 기판, 우측은 코팅된 기판)이다.
도 7은 본 발명에 따른 자기 조립체를 철(Fe) 표면에 코팅한 뒤 표면을 촬영한 전자주사 현미경(SEM) 사진이고, 도 8은 이의 3차원 이미지이다.
도 9는 본 발명에 따른 자기 조립체를 실리콘 웨이퍼(Si wafer) 표면에 코팅하기 전 실리콘 웨이퍼의 표면을 촬영한 전자사 현미경(SEM) 사진이고, 도 10은 코팅한 후의 표면 사진이다.
도 11은 아무런 처리를 하지 않은 유리기판(negative control), 폴리 도파민을 코팅한 유리기판(control_p DOPA) 및 본 발명의 자기 조립체를 코팅한 유리기판(Dopa-C7)에 대한 생체 호환성을 알아보기 위한 세포 배양 실험 사진이다.
FIG. 1 shows the result of analyzing the synthesized biomimetic molecule of the present invention through an infrared spectroscope.
FIG. 2 shows the result of analyzing the synthesized biomimetic molecule of the present invention with a nuclear magnetic resonance (NMR) spectrometer.
FIG. 3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the shape of particles of biomimetic molecules of the present invention dispersed in deionized distilled water and observed with time (leftmost photograph - center and right photograph).
FIG. 4 is a result of analyzing a comparative sample including a synthesized biomimetic molecule-containing sample according to an ultraviolet-visible (UV-vis) spectroscope.
FIG. 5 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a self-assembly manufactured using the biomimetic molecules of the present invention, which shows a spherical shape maintained regardless of pH environment change.
FIG. 6 is a photograph of the surface of a substrate of various components (PDMS, SiO2, Silicon rubber, Acrylic, PTFE, etc.) coated with a magnetic assembly according to the present invention and measuring the contact angle of droplets on the surface (left- The right side is a coated substrate).
FIG. 7 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a surface of iron (Fe) coated with a magnetic assembly according to the present invention, and FIG. 8 is a three-dimensional image thereof.
FIG. 9 is an electron microscope (SEM) photograph of a surface of a silicon wafer before coating the surface of a silicon wafer with a magnetic assembly according to the present invention, and FIG. 10 is a photograph of a surface after coating.
Fig. 11 is a graph showing the results of comparison between a glass substrate (negative control) without any treatment, a glass substrate coated with polydodamine (control_p DOPA), and a glass substrate (Dopa-C7) coated with the magnetic assembly of the present invention This is a photograph of cell culture experiment.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Prior to the description, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and should be construed in accordance with the technical concept of the present invention.

본 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.Throughout this specification, when a member is " on " another member, this includes not only when the member is in contact with another member, but also when there is another member between the two members.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including" an element, it is understood that it may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

"제 1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms "first "," second ", and the like are intended to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
In each step, the identification code is used for convenience of explanation, and the identification code does not describe the order of the steps, and each step may be performed differently from the stated order unless clearly specified in the context. have. That is, each of the steps may be performed in the same order as described, or may be performed substantially concurrently or in the reverse order.

먼저, 본 발명은 바람직한 일 실시예에 따라 하기 화학식 1의 화합물을 제공한다. 하기 화학식 1의 화합물은 본 발명에서 제안하는 생체 모방 분자로서 자기 조립체의 빌딩 블록(building block) 내지 단위체가 되는 화합물이다.First, the present invention provides a compound represented by the following formula 1 according to a preferred embodiment. The compound represented by the following formula (1) is a biomimetic molecule proposed in the present invention as a building block or monomer unit of a self-assembly.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112014113491288-pat00005
Figure 112014113491288-pat00005

상기 화학식 1에서 X는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타내고, n은 1 내지 12의 정수를 나타낼 수 있다.In Formula 1, X is independently an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 12.

상기 화학식 1에서 보이는 바와 같이 본 발명의 생체 모방 분자는 분자 구조 내 펩타이드(peptide) 결합을 지니고 있으며, 양 말단 벤젠 고리에 히드록시기(-OH)가 각각 두 개씩 결합되어 있는 형태이다.As shown in Formula 1, the biomimetic molecule of the present invention has a peptide bond in the molecular structure and two hydroxy groups (-OH) are bonded to both terminal benzene rings.

이로써, 종래의 생체 모방 분자와 비교하였을 때, 마치 홍합이 다양한 재료에 강한 접착성을 보이듯이 친수성, 생체 호환성, 무기 재료와의 접착성, 자기 조립성 등의 성질이 월등히 향상되어, 다양한 분야에 접목시킬 수 있는 유용한 합성 물질로 활용할 수 있다.As a result, compared to conventional biomimetic molecules, mussels exhibit strong adhesiveness to various materials, and properties such as hydrophilicity, biocompatibility, adhesion with inorganic materials, and self-assembly properties are greatly improved, It can be used as a useful synthetic material that can be grafted.

상기 화학식 1에서 n은 5 내지 9의 정수이고, X는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 2의 알킬렌기이며, 페닐기에 치환된 하이드록시기는 파라(para) 위치와 메타(meta) 위치에서 치환되는 것이 바람직하다.In Formula 1, n is an integer of 5 to 9, X is independently an alkylene group having 1 to 2 carbon atoms, and the hydroxy group substituted in the phenyl group is preferably substituted at the para position and the meta position Do.

최종적으로 바람직한 실시예에 따른 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2의 화합물일 수 있다.Finally, the compound of formula (1) according to the preferred embodiment may be a compound of formula (2).

[화학식 2](2)

Figure 112014113491288-pat00006
Figure 112014113491288-pat00006

화학식 2의 화합물은 홍합 접착 단백질에 다량 함유되어 홍합의 접착성에 크게 기여하는 것으로 알려진 친수성의 DOPA가 펩타이드 결합을 통해 소수성의 탄화수소 주쇄(back bone)의 양 말단에 결합된 형태의 양친매성 생체 모방 분자이다.
The compound of formula (2) is an amphipathic biomimetic molecule in which hydrophilic DOPA, which is contained in large amounts in mussel adhesive proteins and is known to greatly contribute to the adhesion of mussels, is bound to both ends of a hydrophobic hydrocarbon backbone through peptide bonds to be.

한편, 본 발명은 바람직한 다른 실시예에 따라 반응물 수득단계(S10), 건조단계(S20), 탈 보호화 단계(S30)를 포함하는 생체 모방 분자의 제조방법을 제공한다.Meanwhile, the present invention provides a method for producing a biomimetic molecule, comprising the steps of obtaining a reactant (S10), a drying step (S20), and a deprotection step (S30) according to another preferred embodiment.

반응물 수득단계(S10)에서는 하기 화학식 3의 화합물을 하기 화학식 4의 화합물의 염과 반응시킨 반응물을 수득하는 과정을 수행한다.In the step (S10) of obtaining a reactant, a step of reacting a compound of the following formula (3) with a salt of a compound of the formula (4) is performed.

[화학식 3](3)

Figure 112014113491288-pat00007
Figure 112014113491288-pat00007

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112014113491288-pat00008
Figure 112014113491288-pat00008

상기 화학식 3에서 n은 1 내지 12의 정수를 나타내며, 상기 화학식 4에서 X는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타내고, Y는 보호기를 나타낼 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 화학식 3에서 n은 5 내지 9의 정수를 나타내며, 상기 화학식 4에서 X는 탄소수 1 내지 2의 알킬렌기를 나타내고, 페닐기에 치환된 하이드록시기는 파라(para) 위치와 메타(meta) 위치에서 치환될 수 있다.In Formula 3, n represents an integer of 1 to 12, X in Formula 4 represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and Y may represent a protecting group. More preferably, n in the general formula (3) represents an integer of 5 to 9, X in the general formula (4) represents an alkylene group having 1 to 2 carbon atoms, and a hydroxy group substituted in the phenyl group has a para position and meta ) Position.

또한, 상기 화학식 4에서 보호기 Y는 벤질기인 화합물을 사용할 수 있으나, 당업계에서 카르복실기의 보호기로 알려진 메틸기, t-부틸기, 실릴기 또는 옥사졸린기 등을 제한 없이 사용할 수 있다.In the above formula (4), the protecting group Y may be a benzyl group, but a methyl group, a t-butyl group, a silyl group or an oxazoline group, which is known in the art as a protecting group of a carboxyl group, may be used without limitation.

상기 화학식 4의 화합물의 염은 p-톨루엔설포네이트 염을 사용할 수 있으나 이에 국한되지는 않는다.The salt of the compound of Formula 4 may be, but is not limited to, p-toluenesulfonate salts.

첫 번째 단계인 반응물 수득단계(S10)는 카보디이미드(Carbodiimide) 화합물을 포함하는 가교제(crosslinker) 존재 하에서 수행되는 것이 바람직하다. 카보디이미드 화합물은 N,N'-디사이클로헥실카보디이미드(DCC), N,N'-디이소프로필카보디이미드(DIC) 및 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카보디이미드(EDAC)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것이 더욱 바람직하나, 이에 제한되지 않는다.The first step (S10) of obtaining the reactants is preferably carried out in the presence of a crosslinker comprising a carbodiimide compound. The carbodiimide compound can be prepared by reacting N, N'-dicyclohexylcarbodiimide (DCC), N, N'-diisopropylcarbodiimide (DIC) and 1-ethyl-3- (3- (EDAC), but the present invention is not limited thereto.

또한, 반응물 수득단계(S10)는 부반응을 억제하여 반응 수율을 높이기 위해 추가로 N-하이드록시벤조트리아졸 (hydroxybenzotriazole; HOBt) 1-하이드록시-7-아자벤조트리아졸(1-Hydroxy-7-azabenzotriazole; HOAt), 설포-N-하이드록시숙신이미드(Sulfo-NHS) 및 N-하이드록시숙신이미드(NHS)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 커플링제(Coupling agent) 존재 하에서 수행될 수 있다.In addition, the step of obtaining the reactant (S10) may further include a step of reacting hydroxybenzotriazole (HOBt) 1-Hydroxy-7-azabenzotriazole to suppress the side reaction and increase the reaction yield. may be carried out in the presence of at least one coupling agent selected from the group consisting of azabenzotriazole (HOAt), sulfo-N-hydroxysuccinimide (Sulfo-NHS) and N-hydroxysuccinimide have.

다음으로, 두 번째 단계로서 수득된 반응물을 건조하는 단계(S20)를 수행할 수 있다. 건조 단계(S20)는 동결 건조기를 사용하여 동결 건조하는 단계(S21)와 진공 오븐에서 50 내지 90℃에서 건조하는 단계를 포함할 수 있다.Next, step (S20) of drying the reactant obtained as the second step may be performed. The drying step S20 may include a freeze-drying step (S21) using a freeze dryer and a step of drying at 50 to 90 ° C in a vacuum oven.

다음으로, 세 번째 단계로서 건조된 반응물을 탈 보호화하는 단계(S30)를 수행할 수 있다. 탈 보호화 단계(S30)는 보호기 Y를 탈 보호화하는 단계로서, 구체적으로 보호기가 메틸기 또는 t-부틸기인 경우 산 또는 염기 처리를 수행하고, 벤질기인 경우 염기성 가수분해를 수행하며, 실릴기인 경우 산 또는 염기 처리하거나 유기 금속계 반응제를 사용하고, 옥사졸린의 경우 고온의 강산을 처리하여 수행할 수 있다.
Next, as a third step, step (S30) of deprotecting the dried reactant can be performed. The deprotection step (S30) is a step of deprotecting the protecting group Y. Specifically, when the protecting group is a methyl group or a t-butyl group, acid or base treatment is carried out. When the protecting group is a benzyl group, basic hydrolysis is performed. Acid or base treatment or an organometallic reagent may be used, and in the case of oxazoline, high temperature strong acid may be used.

이하 본 발명의 접착성 작용기를 포함하는 생체 모방 분자 및 이를 이용하여 제조된 자기 조립체에 대한 실시예를 살펴본다. 그러나 이는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Hereinafter, embodiments of the biocompatible molecule including the adhesive functional group of the present invention and the self-assembly produced using the same will be described. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. shall.

1. 생체 모방 분자의 합성1. Synthesis of biomimetic molecules

L-DOPA와 아젤라산(Azelaic acid)의 EDC/NHS 커플링(coupling) 반응, 염기성 가수분해(base hydrolysis) 반응 및 산 처리(acidification) 반응을 통해 본 발명의 생체 모방 분자를 합성할 수 있다.The biomimetic molecule of the present invention can be synthesized through an EDC / NHS coupling reaction, a base hydrolysis reaction and an acidification reaction of L-DOPA and azelaic acid.

구체적으로, EDC/NHS 반응에 사용되는 HOBT 0.65g과 탄소 7개가 기본 골격을 이루고 양 말단에 반응성이 좋은 카르복실산이 붙어있는 구조인 아젤라산 0.5g을 디메틸포름아마이드(DMF) 100mL에 녹였다.Specifically, 0.65 g of HOBT used in the EDC / NHS reaction and 0.5 g of azelaic acid, which is a structure having seven carbon atoms and a reactive carboxylic acid at both ends, was dissolved in 100 mL of dimethylformamide (DMF).

상기 용액을 얼음 배스(Ice bath) 내에서 교반하며, EDAC 0.92g을 클로로포름에 녹인 용액과 혼합하였다. 한 시간 반응시킨 다음에, L-티로신 벤질에스테르 p-톨루엔설포네이트 염을 메탄올에 녹인 용액을 섞어주고 바로 촉매 역할을 하는 트리에틸아민(TEA)를 0.67mL 추가하였다.The solution was stirred in an ice bath and mixed with 0.92 g EDAC in chloroform. After reacting for one hour, a solution of L-tyrosine benzyl ester p-toluenesulfonate salt in methanol was mixed, and 0.67 mL of triethylamine (TEA) serving as a catalyst was immediately added thereto.

30분을 반응시킨 뒤 하루 정도 냉장 보관하였다. 냉장 보관한 용액을 동결건조기를 이용하여 건조시키고 다시 이틀 정도 냉장 보관하였다. 냉장 보관하면 바늘 형태의 침전물이 형성되는데 이를 여과하고 불순물을 씻어내기 위해 아세톤으로 세척하였다.After 30 minutes of reaction, they were refrigerated for about one day. The refrigerated solution was dried using a freeze dryer and refrigerated for another two days. When stored in the refrigerator, a needle-shaped precipitate forms, which is then filtered and washed with acetone to wash out the impurities.

아세톤 세척이 끝난 중간체는 진공 오븐에서 70℃로 건조시켰다. 건조하여 얻어진 중간체를 다시 DMF 80mL에 녹이고 교반하며 80℃정도까지 가열하였다. 가열 후 탈 보호화 과정인 염기성 가수분해(base hydrolysis)를 위하여 0.1N NaOH 수용액을 넣고 반응을 수행하였다.The acetone-washed intermediate was dried in a vacuum oven at 70 < 0 > C. The dried intermediate was dissolved again in 80 mL of DMF and heated to 80 ° C with stirring. After heating, 0.1 N NaOH aqueous solution was added to perform base hydrolysis, which is a deprotecting process.

반응이 끝나면 상온까지 용액을 시킨 뒤에 1N HCl 수용액을 넣고 산 처리(acidification) 반응을 수행하였다. 반응이 끝난 용액을 이틀 정도 냉장 보관한 후에 동결건조기를 사용하여 건조를 시켰다.After the reaction was completed, the solution was allowed to cool to room temperature, and then an aqueous 1N HCl solution was added thereto to carry out an acidification reaction. After the reaction was completed, the solution was refrigerated for two days and then dried using a freeze dryer.

건조 직후에 침전물이 형성되는 것을 관찰하고, 상기 용액을 여과하고 불순물을 씻어내기 위해 아세톤으로 세척하였다. 아세톤으로 세척하여 얻어낸 물질을 진공 오븐에서 70℃로 건조시키면 아제라산 골격의 양끝에 카르복실산 과 L-dopa 의 작용기를 가지는 본 발명의 생체 모방 분자가 합성되었다.Immediately after drying, formation of a precipitate was observed, and the solution was filtered and washed with acetone to wash the impurities. The material obtained by washing with acetone was dried in a vacuum oven at 70 ° C to synthesize a biomimetic molecule of the present invention having a functional group of carboxylic acid and L-dopa at both ends of the azelaic acid skeleton.

도 1은 합성된 본 발명의 생체 모방 분자를 적외선 분광기를 통해 분석한 결과이다. 도 1을 참조할 때, 3200-3600 cm-1 범위로 큰 피크가 형성된 것으로부터 페놀 그룹에 결합된 하이드록실 그룹을 확인할 수 있다.FIG. 1 shows the result of analyzing the synthesized biomimetic molecule of the present invention through an infrared spectroscope. Referring to FIG. 1, a hydroxyl group bonded to a phenol group can be identified from the fact that a large peak is formed in the range of 3200 - 3600 cm -1 .

도 2는 합성된 본 발명의 생체 모방 분자를 핵 자기 공명(NMR) 분광기로 분석한 결과이다. 도 2를 참조할 때 6-7 ppm 사이의 영역에서 하이드록실 그룹(-OH)에 대한 피크가 관찰된 것을 확인할 수 있다.FIG. 2 shows the result of analyzing the synthesized biomimetic molecule of the present invention with a nuclear magnetic resonance (NMR) spectrometer. Referring to FIG. 2, it can be seen that a peak for the hydroxyl group (-OH) was observed in the region between 6-7 ppm.

일련의 분광 실험을 통해 합성된 생체 모방 분자의 화학구조가 화학식 2에 제시된 화합물의 그것과 일치하는 것을 확인할 수 있었다.
It was confirmed that the chemical structure of the biomimetic molecule synthesized through a series of spectroscopic experiments agrees with that of the compound shown in Chemical Formula 2.

2. 생체 모방 분자의 자기조립 특성2. Self-assembly characteristics of biomimetic molecules

상기 실시예 1을 통해 제조된 생체 모방 분자는 소량의 물에 녹였을 때 자기 조립을 통해 구형 입자를 형성하고 이후 원심 분리기를 이용하여 형성된 입자를 전자주사 현미경(SEM)으로 관찰하면 구형의 자기 조립체를 확인할 수 있다. 합성된 생체 모방 분자의 자기 조립체는 200-300nm의 직경을 갖는 구형의 형태를 띤다.When the biomimetic molecules prepared in Example 1 were dissolved in a small amount of water, spherical particles were formed through self-assembly, and then particles formed using a centrifugal separator were observed with a scanning electron microscope (SEM) . The self-assembly of the synthesized biomimetic molecules has a spherical shape with a diameter of 200-300 nm.

도 3은 본 발명의 생체 모방 분자를 탈이온 증류수에 분산 시킨 후 시간에 따라(가장 좌측 사진 - 중앙과 우측의 사진) 입자의 형상을 확인한 전자주사 현미경(SEM) 사진이다.FIG. 3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the shape of particles of biomimetic molecules of the present invention dispersed in deionized distilled water and observed with time (leftmost photograph - center and right photograph).

도 3을 참조할 때, 탈이온 증류수에 분산시킨 직후에는 파우더(powder) 형태의 결정형 입자가 관찰되었으나, 점차 자기조립이 이루어지면서 구형의 자기 조립체를 형성하는 모습을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, powdery crystalline particles were observed immediately after being dispersed in the deionized distilled water. However, it can be seen that a spherical self-assembly is formed by gradually self-assembling.

한편, 도 4는 합성된 본 발명의 생체 모방 분자를 포함하는 시료를 비롯한 비교 시료에 대해 자외선-가시광선(UV-vis) 분광기를 통해 분석한 결과이다. 도 3에서 280 nm의 파장 영역대 부근에서 가장 상단에 위치한 검정색 그래프는 대조군(control)로서 도파민(Dopamine)에 대한 측정 결과이고, 순서대로 녹색 그래프는 본 발명의 생체 모방 분자를 에탄올에 녹인 용액에 대한 측정 결과이며, 붉은색 그래프는 도파 벤질에스테르(Dopa benzyl ester)에 대한 측정 결과이고, 최하단의 푸른색 그래프는 본 발명의 생체 모방 분자를 탈이온 증류수(Deionized distilled water, DDW)에 녹인 용액에 대한 측정 결과이다. 이를 통해 증류수 내에서 본 발명의 생체 모방 분자의 자기조립성을 확인할 수 있으며, 아울러 탈이온 증류수 내에서 가장 높은 것을 볼 수 있다.Meanwhile, FIG. 4 shows the result of analyzing a comparative sample including a synthesized biomimetic molecule-containing sample according to an ultraviolet-visible (UV) viscometer. In FIG. 3, a black graph located at the uppermost position in the vicinity of the wavelength range of 280 nm is a result of measurement of dopamine as a control, and in order, a green graph represents the concentration of the biomimetic molecule of the present invention dissolved in ethanol The red graph represents the measurement result for dopa benzyl ester and the lowermost blue graph represents the measurement result of the biomimetic molecule of the present invention dissolved in deionized distilled water (DDW) . The self-assembling property of the biomimetic molecule of the present invention can be confirmed in distilled water, and the highest value can be seen in the deionized distilled water.

또한, 도 5는 본 발명의 생체 모방 분자를 이용하여 제조된 자기 조립체가 pH 환경 변화에 무관하게 구형 형상을 유지하는 모습을 촬영한 전자주사 현미경(SEM) 사진이다. 도 5를 참조할 때, 염기성 조건(pH 10), 중성 조건(pH 7) 및 산성 조건(pH 4) 모든 pH 환경 조건 하에서 본 발명의 자기 조립체가 구형을 유지하는 것을 확인할 수 있다. 이로써, 체내의 환경 변화(예컨대, 소화기관과 이에 분비되는 소화액 등에 따른 pH 변화)에 무관하게 구형의 형상을 유지할 수 있어 사람의 체내로 주입되는 조영제나 약물 전달체로서 본 발명의 자기 조립체를 활용하기에 적합하다.5 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a self-assembly manufactured using the biomimetic molecule of the present invention, which shows a shape maintaining a spherical shape regardless of a change in pH environment. Referring to FIG. 5, it can be seen that the magnetic assembly of the present invention maintains its spherical shape under all pH conditions under basic conditions (pH 10), neutral conditions (pH 7), and acid conditions (pH 4). As a result, it is possible to maintain a spherical shape irrespective of changes in the environment of the body (for example, pH change due to the digestive organs and the digestive juices secreted therein), so that the self assembly of the present invention can be utilized as a contrast agent or drug delivery vehicle injected into a human body Lt; / RTI >

구체적으로 망간, 철, 코발트, 구리, 카드뮴 등의 금속 나노 입자 혹은 탄소 나노튜브, 탄소 나노파이버, 플러린 등의 탄소 나노 성분을 표면에 부착시켜 자기장에 따른 제어를 통해 조영제 혹은 약물 전달체로서의 역할을 수행할 수 있도록 처리할 수 있다.Specifically, metal nanoparticles such as manganese, iron, cobalt, copper, and cadmium or carbon nano components such as carbon nanotubes, carbon nanofibers, and fullerenes are attached to the surface to function as a contrast agent or drug delivery vehicle It can be processed so that it can be performed.

특히 표면에 금속을 부착시키는 경우 종래의 자기 조립체(예컨대, 본 발명자의 종전 출원 특허공개공보 제2012-0044773호에서 제시된 자기 조립체)의 경우에는 은(silver)와 같은 매개 물질을 코팅하는 전처리 과정이 필수적으로 수반되어야 했으나, 본 발명의 자기 조립체는 금속에의 접착성이 매우 향상되어 전처리 과정 없이도 다양한 금속을 표면에 부착시킬 수 있다.Particularly, in the case of a conventional magnetic assembly (for example, a magnetic assembly proposed by the present inventor's previous application, Patent Application Publication No. 2012-0044773), a pretreatment process of coating an intermediate material such as silver However, the self-assembly of the present invention can greatly adhere to various metals without pretreatment.

3. 본 발명의 자기 조립체를 이용한 표면 처리 (친수성, 생체 호환성)3. Surface treatment (hydrophilic property, biocompatibility) using the magnetic assembly of the present invention

도 6은 본 발명에 따른 자기 조립체를 각종 성분(PDMS, SiO2, Silcon rubber, Acrylic, PTFE 등)의 기판 표면에 코팅한 후 표면에서의 액적 접촉각을 측정한 사진(좌측은 처리되지 않은 대조군 기판, 우측은 코팅된 기판)이다. 도 6을 참조할 때, 자기 조립체를 통한 표면 처리로 인해 친수성 성질이 향상되어 액적의 접촉각이 다양한 재질의 기판 모두에 대해서 작아진 것을 확인할 수 있다.FIG. 6 is a photograph of the surface of a substrate of various components (PDMS, SiO2, Silicon rubber, Acrylic, PTFE, etc.) coated with a magnetic assembly according to the present invention and measuring the contact angle of droplets on the surface (left- The right side is a coated substrate). Referring to FIG. 6, it can be seen that the hydrophilic property is improved due to the surface treatment through the self-assembly, so that the contact angle of the droplet is reduced with respect to all substrates of various materials.

도 7은 본 발명에 따른 자기 조립체를 철(Fe) 표면에 코팅한 뒤 표면을 촬영한 전자주사 현미경(SEM) 사진이고, 도 8은 이의 3차원 이미지이다. 또한 도 9는 본 발명에 따른 자기 조립체를 실리콘 웨이퍼(Si wafer) 표면에 코팅하기 전 실리콘 웨이퍼의 표면을 촬영한 전자사 현미경(SEM) 사진이고, 도 10은 코팅한 후의 표면 사진이다.FIG. 7 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a surface of iron (Fe) coated with a magnetic assembly according to the present invention, and FIG. 8 is a three-dimensional image thereof. 9 is a scanning electron micrograph (SEM) photograph of the surface of a silicon wafer before coating the surface of a silicon wafer according to the present invention, and FIG. 10 is a photograph of the surface after coating.

도 7 내지 도 10을 참조할 때, 본 발명의 자기 조립체는 금속, 유기 재료, 무기 재료를 포함한 다양한 재질의 기판(substrate)의 표면에 균일하게 도포되는 것을 확인할 수 있다. 이로써, 본 발명의 자기 조립체는 무기 재료와 유기 재료 간의 형태적 매개 역할을 수행할 수 있는 무기 재료용 주형으로 활용할 수 있다.Referring to FIGS. 7 to 10, it can be seen that the magnetic assembly of the present invention is uniformly applied to the surface of various substrates including metals, organic materials, and inorganic materials. As a result, the magnetic assembly of the present invention can be utilized as a template for an inorganic material capable of acting as a morphological mediator between an inorganic material and an organic material.

한편, 도 11은 아무런 처리를 하지 않은 유리기판(negative control), 폴리 도파민을 코팅한 유리기판(control_p DOPA) 및 본 발명의 자기 조립체를 코팅한 유리기판(Dopa-C7)에 대한 생체 호환성을 알아보기 위한 세포 배양 실험 사진이다.On the other hand, FIG. 11 shows the compatibility of a glass substrate (negative control) without any treatment, a glass substrate coated with polydodamine (control_p DOPA), and a glass substrate coated with the magnetic assembly of the present invention (Dopa-C7) This is a photograph of a cell culture experiment for viewing.

구체적으로, 유리기판 표면에 폴리 도파민 혹은 본 발명의 자기 조립체를 코팅한 뒤 세척 후 건조(2시간)시킨 다음(도 11의 좌측 열의 사진), 준비된 기판 표면에 세포를 6시간 동안 배양시킨 후(도 11의 중앙 열의 사진), 표면을 세척하였다.(도 11의 우측 열의 사진)Specifically, after polydopamine or the self-assembly of the present invention was coated on the surface of the glass substrate, the substrate was washed and dried (2 hours) (left column of FIG. 11) 11), and the surface was cleaned. (Photo in the right column of Fig. 11)

도 11을 참조할 때, 본 발명의 자기 조립체가 코팅된 유리 기판에 세포가 가장 균일하게 도포됨으로써 세포들이 뭉쳐지게 되어 세포가 괴사되는 것을 최소화할 수 있다는 점을 통해, 본 발명의 자기 조립체가 갖는 높은 친수성과 생체 호환성을 확인하였다. 반면에 아무런 처리도 하지 않은 유리기판의 경우 세포 코팅조차 이루어지지 못했으며, 폴리 도파민이 코팅된 유리기판의 경우에는 유리기판에의 코팅 자체도 균일하게 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 배양된 세포들이 곳곳에 뭉쳐서 괴사되는 것을 관찰할 수 있었다.Referring to FIG. 11, since the cells are most uniformly applied to the glass substrate coated with the self-assembly of the present invention, the cells are clustered to minimize the necrosis of the cells. High hydrophilicity and biocompatibility were confirmed. On the other hand, in the case of a glass substrate without any treatment, cell coating could not be achieved. In the case of a glass substrate coated with polypodamine, the coating on the glass substrate is not uniform, I could observe the necrosis of the bundle.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific embodiment and description, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention as claimed in the claims. And such modifications are within the scope of protection of the present invention.

Claims (18)

하기 화학식 1의 화합물이 자기조립되어 형성된 자기 조립체로,
상기 자기 조립체는 접착성을 갖고,
상기 자기 조립체는 pH 변화와 무관하게 구형의 형상을 유지하는 것을 특징으로 하는, 생체 모방 분자 자기 조립체.
[화학식 1]
Figure 112016107011988-pat00009

(상기 화학식 1에서 상기 X는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타내고, 상기 n은 1 내지 12의 정수를 나타낸다.)
A self assembly of a compound of the formula (1)
The magnetic assembly has an adhesive property,
Wherein the self-assembly maintains a spherical shape regardless of pH changes.
[Chemical Formula 1]
Figure 112016107011988-pat00009

(Wherein X is independently an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 12.)
제1항에 있어서,
상기 화학식 1에서 상기 n은 5 내지 9의 정수인 것을 특징으로 하는 생체 모방 분자 자기 조립체.
The method according to claim 1,
The biomimetic molecular self-assembly of claim 1, wherein n is an integer of 5 to 9.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1에서 상기 X는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 2의 알킬렌기를 나타내는 것을 특징으로 하는 생체 모방 분자 자기 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein X in Formula 1 independently represents an alkylene group having 1 to 2 carbon atoms.
제1항에 있어서,
페닐기에 치환된 하이드록시기는 파라(para) 위치와 메타(meta) 위치에서 치환된 것을 특징으로 하는생체 모방 분자 자기 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the hydroxy group substituted on the phenyl group is substituted at the para position and the meta position.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2의 화합물인 것을 특징으로 하는 생체 모방 분자 자기 조립체.
[화학식 2]
Figure 112016093755112-pat00010
The method according to claim 1,
Wherein the compound of formula (1) is a compound of formula (2).
(2)
Figure 112016093755112-pat00010
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 생체 모방 분자 자기 조립체; 및
상기 자기 조립체의 표면에 부착되는 자성 나노 입자;를 포함하는 인체 주입용 조영제.
A biomimetic molecular self-assembly according to any one of claims 1 to 5; And
And magnetic nanoparticles attached to the surface of the magnetic assembly.
제9항에 있어서,
상기 자성 나노 입자는 망간, 철, 코발트, 구리 및 카드뮴으로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 금속 성분을 포함하는 나노 입자이거나, 탄소 나노튜브, 탄소 나노파이버 및 풀러린(fullerene)으로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 탄소 나노 성분을 포함하는 나노 입자인 것을 특징으로 하는 인체 주입용 조영제.
10. The method of claim 9,
The magnetic nanoparticles may be nanoparticles containing at least one metal component selected from the group consisting of manganese, iron, cobalt, copper and cadmium, or nanoparticles selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanofibers, and fullerenes Wherein the nanoparticles are nanoparticles containing at least one carbon nano component.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 생체 모방 분자 자기 조립체를 포함하고, 무기(inorganic) 재료와 유기(organic) 재료 간의 형태적 매개 역할을 수행하기 위한 무기 재료용 주형.A mold for an inorganic material comprising the biomimetic molecular self-assembly according to any one of claims 1 to 5 and acting as a morphological mediator between an inorganic material and an organic material. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 생체 모방 분자 자기 조립체를 포함하고 유기 재료 및 무기재료를 포함하는 기판(substrate) 표면에 균일하게 도포되며 친수성 및 생체 호환성을 부여하기 위한 표면 처리용 조성물.A biomimetic molecular self-assembly according to any one of claims 1 to 5, which is uniformly applied to a substrate surface including an organic material and an inorganic material, and is used for surface treatment for imparting hydrophilicity and biocompatibility Composition. 제12항에 있어서,
상기 기판는 폴리디메틸실록산(PDMS), 유리(glass), 실리콘 고무(Silicon rubber), 아크릴(Acrylic), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 코발트(Co), 철(Fe), 구리(Cu), 실리콘 웨이퍼(Silicon wafer) 및 실리카(SiO2)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 표면 처리용 조성물.
13. The method of claim 12,
The substrate may be made of a material selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), glass, silicon rubber, acrylic, polytetrafluoroethylene (PTFE), cobalt (Co), iron (Fe) A silicon wafer, and a silica (SiO 2 ).
하기 화학식 3의 화합물과 하기 화학식 4의 화합물의 염을 반응시켜 중간 생성물을 수득하는 중간생성물 수득단계(S10);
수득된 중간 생성물을 건조하는 단계(S20); 및
건조된 중간 생성물을 탈 보호화하는 단계(S30);를 거쳐 하기 화학식 1의 생체 모방 분자를 제조한 후,
상기 생체 모방 분자를 자기조립시킴으로써, pH 변화와 무관하게 구형의 형상을 유지할 수 있는 생체 모방 분자 자기 조립체의 제조방법으로,
상기 중간생성물 수득단계(S10)는, 카보디이미드(Carbodiimide) 화합물을 포함하는 가교제(Crosslinker)와 커플링제(Coupling agent) 존재 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 생체 모방 분자 자기 조립체의 제조방법.
[화학식 3]
Figure 112016093755112-pat00011

(상기 화학식 3에서 상기 n은 1 내지 12의 정수를 나타낸다.)
[화학식 4]
Figure 112016093755112-pat00012

(상기 화학식 4에서 상기 X는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타내고, 상기 Y는 카르복실기의 보호기인 메틸기, t-부틸기, 실릴기 또는 옥사졸린기를 나타낸다.)
[화학식 1]
Figure 112016093755112-pat00024
Obtaining an intermediate product (S10) by reacting a salt of a compound of the formula (3) and a salt of a compound of the formula (4) to obtain an intermediate product;
Drying the obtained intermediate product (S20); And
(S30) of deprotecting the dried intermediate product to prepare a biomimetic molecule represented by the following formula (1)
A method of manufacturing a biomimetic molecular self-assembly capable of maintaining a spherical shape regardless of a pH change by self-assembling the biomimetic molecule,
Wherein the step (S10) of obtaining the intermediate product is performed in the presence of a crosslinking agent including a carbodiimide compound and a coupling agent.
(3)
Figure 112016093755112-pat00011

(Wherein n represents an integer of 1 to 12).
[Chemical Formula 4]
Figure 112016093755112-pat00012

Wherein X represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and Y represents a methyl group, a t-butyl group, a silyl group or an oxazoline group which is a protecting group of a carboxyl group.
[Chemical Formula 1]
Figure 112016093755112-pat00024
제14항에 있어서,
상기 화학식 4의 화합물의 염은 p-톨루엔술폰산(p-toluenesulfonate) 염인 것을 특징으로 하는 생체 모방 분자 자기 조립체의 제조방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the salt of the compound of Formula 4 is a p-toluenesulfonate salt.
삭제delete 제14항에 있어서,
상기 카보디이미드 화합물은 N,N'-디사이클로헥실카보디이미드(DCC), N,N'-디이소프로필카보디이미드(DIC) 및 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카보디이미드(EDAC)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 생체 모방 분자 자기 조립체의 제조방법.
15. The method of claim 14,
The carbodiimide compound may be selected from the group consisting of N, N'-dicyclohexylcarbodiimide (DCC), N, N'-diisopropylcarbodiimide (DIC) (EDAC). ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제14항에 있어서,
상기 커플링제는, N-하이드록시벤조트리아졸 (hydroxybenzotriazole; HOBt) 1-하이드록시-7-아자벤조트리아졸(1-Hydroxy-7-azabenzotriazole; HOAt), 설포-N-하이드록시숙신이미드(Sulfo-NHS) 및 N-하이드록시숙신이미드(NHS)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 생체 모방 분자 자기 조립체의 제조방법.
15. The method of claim 14,
The coupling agent may be selected from the group consisting of hydroxybenzotriazole (HOBt) 1-hydroxy-7-azabenzotriazole (HOAt), sulfo-N-hydroxysuccinimide Sulfosuccinimide (Sulfo-NHS), and N-hydroxysuccinimide (NHS).
KR1020140164673A 2014-11-24 2014-11-24 Biomimetic adhesion molecule and self-assembly body produced by the same KR101684380B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140164673A KR101684380B1 (en) 2014-11-24 2014-11-24 Biomimetic adhesion molecule and self-assembly body produced by the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140164673A KR101684380B1 (en) 2014-11-24 2014-11-24 Biomimetic adhesion molecule and self-assembly body produced by the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160061798A KR20160061798A (en) 2016-06-01
KR101684380B1 true KR101684380B1 (en) 2016-12-08

Family

ID=56138297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140164673A KR101684380B1 (en) 2014-11-24 2014-11-24 Biomimetic adhesion molecule and self-assembly body produced by the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101684380B1 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101102984B1 (en) * 2009-09-01 2012-01-05 연세대학교 산학협력단 Mineralization of metal magnetite particle on self-assembled bio-mimicked molecule in buffer solution
KR20120044773A (en) 2010-10-28 2012-05-08 연세대학교 산학협력단 Biomimetic molecule and self-assembly comprising the same
KR101298906B1 (en) * 2011-07-21 2013-08-20 연세대학교 산학협력단 Bio-inspired multilayer hydrogel coating with adhesive polymer-catechol conjugates

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
[논문] POLYMER(KOREA)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160061798A (en) 2016-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Hemocompatibility and anti-biofouling property improvement of poly (ethylene terephthalate) via self-polymerization of dopamine and covalent graft of zwitterionic cysteine
CA2798371C (en) Biocompatible agent for dispersing nanoparticles into an aqueous medium using mussel adhesive protein-mimetic polymer
Pranzetti et al. An electrically reversible switchable surface to control and study early bacterial adhesion dynamics in real-time
JP5008607B2 (en) Method for producing high-yield bioimaging nanoparticles by early introduction of irregular surface structures
EP2184262B1 (en) Process for production of surface-coated inorganic particles
JP4941845B2 (en) Method for producing catechol-equivalent molecules useful for surface modification
US11613464B2 (en) Modified boron nitride nanotubes and solutions thereof
KR20070113321A (en) Methods of preparing polymer nanocomposite having surface modified nanoparticles
US7449445B2 (en) Conductive peptide nanofiber and method of manufacture of the same
KR101683059B1 (en) Fluorescent and magnetic core-shell nanochain structures and preparation method thereof
Qin et al. Controllable micro/nanostructures via hierarchical self-assembly of cyclopeptides
WO2017068548A1 (en) Novel amino acid/peptide-zinc hybrid nanomaterials and process of preparation thereof
KR101684380B1 (en) Biomimetic adhesion molecule and self-assembly body produced by the same
Guo et al. Immobilization of antibody conjugated ZnS quantum dots onto poly (2, 6-dimethyl-1, 4-phenylene oxide) nanofibers with Poly (N-isopropylacrylamide) grafts as reversibly fluorescence immunoassay
Zhang et al. A surface decorated with diblock copolymer for biomolecular conjugation
KR101250613B1 (en) Amphiphilic molecule and self-assembly comprising the same
Moretti et al. Selectively positioned catechol moiety supports ultrashort self-assembling peptide hydrogel adhesion for coral restoration
Bunea et al. Silk fibroin films decorated with magnetic nanoparticles for wound healling applications
CN114761447A (en) Polymer networks of poly (pyridine- (meth) -acrylamide) derivatives crosslinked by transition metal ions and linked by polydimethylsiloxane derivatives
KR20120044773A (en) Biomimetic molecule and self-assembly comprising the same
KR102358665B1 (en) Adhesive polyethylene glycol incorporated cathechol group, method for manufacturing said adhesive polyethylene glycol and use of said adhesive polyethylene glycol
KR101657040B1 (en) Nanofibril conjugate for detection of metal ion and preparation method thereof
JP2014015370A (en) Carbon nanotube dispersant, and method of producing fluid dispersion of carbon nanotubes
KR20180124219A (en) Self assembly nanostructure of organic semiconductor and method for preparing the same
Forget et al. RGD nanodomains grafting onto titanium surface

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
R401 Registration of restoration