KR102294475B1 - Fluorescent probe compound for the detection of malononitrile and use thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 6-다이메틸아미노-3-하이드록시-2-나프타알데하이드 구조를 포함하는 화합물을 이용하여 말로노나이트릴을 감지할 수 있는 형광 프로브 및 이의 용도에 대한 것이다. 본 발명에 의한 형광 프로브는 간단한 합성법을 통해 수득할 수 있으며, 말로노나이트릴에 대한 특이성이 높은 것을 특징으로 한다. 또한, 말로노나이트릴에 대한 높은 민감도(6.6 ppb)와 신속한 반응시간을 가지기 때문에 화합물을 이용한 환경적 활용의 폭이 넓다. 이와 더불어 인체에 높은 유해성을 가진 해당물질이 체내의 대사과정을 통해 또 다시 유해물질로 분해된다는 점에서 생체 내 환경에서의 활용가능성이 중요한데, 해당 프로브는 세포 내에서도 말로노나이트릴만을 선택적으로 감지하여 형광이 켜질 수 있다는 강점을 가지기 때문에 이와 관련된 모든 응용 연구 분야에서 가치 있게 사용될 수 있을 것으로 전망된다.The present invention relates to a fluorescent probe capable of detecting malononitrile using a compound containing a structure of 6-dimethylamino-3-hydroxy-2-naphthaaldehyde and a use thereof. The fluorescent probe according to the present invention can be obtained through a simple synthesis method, and is characterized by high specificity to malononitrile. In addition, since it has a high sensitivity (6.6 ppb) to malononitrile and a rapid reaction time, the range of environmental applications using the compound is wide. In addition, applicability in the in vivo environment is important in that the substance with high toxicity to the human body is decomposed into toxic substances again through the metabolic process in the body. Since it has the strength that fluorescence can be turned on, it is expected to be valuable in all related applied research fields.

Description

말로노나이트릴 검출용 형광 프로브 화합물 및 이의 용도{Fluorescent probe compound for the detection of malononitrile and use thereof}Fluorescent probe compound for the detection of malononitrile and use thereof

본 발명은 말로노나이트릴 검출용 형광 프로브 화합물 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a fluorescent probe compound for detection of malononitrile and uses thereof.

말로노나이트릴(malononitrile, NCCH₂CN)은 프로펜디나이트릴로도 불리며 알데히드(aldehydes)나 케톤(ketones)의 축합반응(condensation reaction)을 기반으로 하는 합성반응의 중간체로 주로 사용된다(Toxicol. Mech. Methods, 2003, 13, 241.; Pham. Res., 1995, 12, 380.; J. Heterocycl. Chem., 2007, 44, 419, Synth. Commun, 2002, 32, 3475.). 그 중에서도 말로노나이트릴의 노베나겔 축합반응(Knoevenagel condensation)은 제약에 사용되는 화합물의 중심골격(pharmaceutical core structure)이나 헤테로고리 시스템(heterocycle system), 솔바토크로믹 염색제(solvatochromic dyes) 등에 활용될 수 있기 때문에 산업적 가치를 가진다. 하지만 말로노타이트릴은 수용성의 맹독성을 가진 시안화수소(hydrogen cyanide, HCN)보다 더 유독성을 가진 것으로 알려져 있다. 또한, 말로노나이트릴은 동물의 조직 내 대사과정에서 시안화수소로 변환될 여지가 있을 뿐만 아니라 뇌 호흡(respiration of brain)을 막거나 신장(kidney) 및 간(liver), 호기성 해당과정(aerobic glycolysis)의 기능을 방해할 수 있기 때문에 이를 특이적으로 감지할 수 있는 시스템의 개발이 필요한 상황이다.Malononitrile (NCCH₂CN), also called propenedinitrile, is mainly used as an intermediate in synthetic reactions based on the condensation reaction of aldehydes or ketones (Toxicol. Mech. Methods). , 2003, 13, 241.; Pham. Res., 1995, 12, 380.; J. Heterocycl. Chem., 2007, 44, 419, Synth. Commun, 2002, 32, 3475.). Among them, Knoevenagel condensation of malononitrile is used in pharmaceutical core structures, heterocycle systems, and solvatochromic dyes. It has industrial value because it can be However, malononitrile is known to be more toxic than hydrogen cyanide (HCN), which is highly toxic in water. In addition, malononitrile has the potential to be converted to hydrogen cyanide in the metabolic process in animal tissues, as well as block respiration of brain, kidney and liver, and aerobic glycolysis. ) function, so it is necessary to develop a system that can specifically detect it.

현재까지는 시안화 이온(CN-)을 감지할 수 있다고 알려진 형광 프로브가 다수 보고된 바는 있지만 말로노나이트릴만을 선택적으로 감지하는 프로브에 대해서는 그 중요성에도 불구하고 여전히 매우 도전적인 과제로 남아있으며, 보고된 바가 없다. 특히, 말로노나이트릴을 검출하기 위한 기존의 기술이 질량 기반의 분석방법(mass-based spectrometric analysis)만 주로 알려져 있다는 점과 해당 기술의 낮은 생물학적, 환경적 응용가능성을 비롯해본다면 간편하고 신속하게 사용가능한 형광 프로브의 개발은 이 모든 단점을 개선할 수 있다는 점에서 산업적 가치를 가진다.Until now, a number of fluorescent probes known to detect cyanide ions (CN − ) have been reported, but despite their importance, probes that selectively detect only malononitrile remain a very challenging task. nothing has happened In particular, considering that the existing technology for detecting malononitrile is mainly known only for mass-based spectrometric analysis, and the low biological and environmental applicability of the technology, it can be used simply and quickly. The development of possible fluorescent probes has industrial value in that all these shortcomings can be ameliorated.

이에, 본 발명자들은 합성의 과정이 용이하고, 인체에 유독하며 체내의 대사과정에서조차 유독물질을 생산해낼 수 있는 말로노나이트릴(malononitrile)과 상호작용하여 형광을 발하고, 표적하는 물질만을 특이적으로 검출할 수 있는 형광 프로브를 개발하였다. 이 형광 프로브는 정량적으로 표적물질의 농도에 따른 형광변화를 나타내며, 생체 내외에서 간섭을 일으킬 수 있는 금속이온 및 생체분자를 뛰어넘은 말로노나이트릴 선택성을 가지기 때문에 그 활용성이 분야를 넘나들 것으로 기대된다. 또한 개발된 형광 프로브는 표적물질과의 빠른 반응시간(5분 이내)으로 환경 및 산업현장 내에서 실시간 검출 가능성을 보여주고 있으며, 나아가 생체 내의 조건에서도 이용될 수 있음을 밝힘으로써, 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have found that the process of synthesis is easy, toxic to the human body, and interacts with malononitrile, which can produce toxic substances even in the metabolic process in the body, to emit fluorescence, and only the target substance is specific A fluorescent probe that can detect This fluorescent probe quantitatively shows fluorescence changes according to the concentration of the target material, and its utility is expected to cross fields because it has malononitrile selectivity beyond metal ions and biomolecules that can cause interference in and out of the body. do. In addition, the developed fluorescent probe shows the possibility of real-time detection in the environment and industrial sites with a fast reaction time (within 5 minutes) with the target material, and furthermore, by revealing that it can be used in in vivo conditions, the present invention has been completed did.

본 발명의 목적은 양극성의 나프탈렌 구조를 갖는 6-디메틸아미노-3-하이드록시-2-나프타알데하이드 화합물을 이용하여 유독성 물질인 말로노나이트릴 선택적으로 감지하기 위한 형광 프로브 화합물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a fluorescent probe compound for selectively detecting malononitrile, a toxic substance, using a 6-dimethylamino-3-hydroxy-2-naphthaaldehyde compound having a bipolar naphthalene structure.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 형광 프로브 화합물을 포함하는 말로노나이트릴 검출 키트를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a malononitrile detection kit comprising the fluorescent probe compound.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 형광 프로브 화합물을 이용한 말로노나이트릴 검출 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for detecting malononitrile using the fluorescent probe compound.

그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은 하기 화학식 1의 화합물로 표시되는 말로노나이트릴(malononitrile) 검출용, 형광 프로브 화합물을 제공한다.The present invention provides a fluorescent probe compound for detecting malononitrile represented by the compound of Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020008291343-pat00001
Figure 112020008291343-pat00001

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 화합물은 말로노나이트릴과 노베나겔 축합반응(Knoevenagel condensation)에 의해 진행되는 6-디메틸아미노-3-히드록시-2- 나프타알데히드 (6-dimethylamon-3-hydoxy-2-naphthaldehyde)의 분자 내에 고리화 반응을 통해 들뜬 상태 분자 내 양성자 전이(ESIPT, excited-State Intramolecular Proton Transfer)를 종결시키며 이미노벤조[g]쿠마린 (iminobenzo[g]coumarin)을 생성하며 붉은색의 형광을 나타내는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the compound is 6-dimethylamino-3-hydroxy-2-naphthaaldehyde (6-dimethylamon-3) proceeded by Knoevenagel condensation with malononitrile. -Hydoxy-2-naphthaldehyde) terminates the excited-state intramolecular proton transfer (ESIPT) through intramolecular cyclization to produce iminobenzo[g]coumarin and exhibits red fluorescence.

또한, 본 발명은 상기 형광 프로브 화합물을 포함하는 말로노나이트릴 검출용 키트를 제공한다. In addition, the present invention provides a kit for detecting malononitrile containing the fluorescent probe compound.

또한, 본 발명은 상기 형광 프로브 화합물을 이용한 말로노나이트릴 검출 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for detecting malononitrile using the fluorescent probe compound.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 검출 방법은 수용액의 조건에서 수행되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the detection method is characterized in that it is performed under the conditions of an aqueous solution.

또한, 본 발명은 상기 형광 프로브 화합물을 세포 또는 조직에 처리하여 말로노나이트릴과의 반응에 의해 발생하는 형광을 측정하는 세포 또는 조직의 영상화(imaging) 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a cell or tissue imaging method for measuring the fluorescence generated by reaction with malononitrile by treating the cell or tissue with the fluorescent probe compound.

본 발명의 형광 프로브 화합물은 유독성 물질인 말로노나이트릴을 선택적으로 감지하여 형광 신호를 제공할 수 있다. 또한, 상기 형광 프로브 화합물을 이용하여 말로노나이트릴을 포함하고 있는 임의의 환경 내 분석물을 채취하여 실시간으로 분석할 수 있다.The fluorescent probe compound of the present invention can provide a fluorescent signal by selectively detecting malononitrile, a toxic substance. In addition, an analyte in an arbitrary environment containing malononitrile may be collected using the fluorescent probe compound and analyzed in real time.

특히, 본 발명의 형광 프로브 화합물은 합성의 단계가 용이하며, 양극성의 나프탈렌의 구조적 특성에 의한 들뜬 상태 분자 내 양성자 전이 현상을 가진다. 이와 같은 현상에 의해 말로노나이트릴과 특이적으로 형광이 발생하게 됨으로써, 기존의 낮은 선택성을 가지는 말로노나이트릴검출용 형광 프로브의 문제점을 극복할 수 있다.In particular, the fluorescent probe compound of the present invention is easy to synthesize and has a proton transfer phenomenon in an excited state molecule due to the structural characteristics of naphthalene having a bipolar nature. By this phenomenon, fluorescence is generated specifically with malononitrile, thereby overcoming the problem of the conventional fluorescent probe for detecting malononitrile having low selectivity.

또한, 본 발명의 형광 프로브는 수 환경 조건에서도 말로노나이트릴을 검출할 수 있고, 휴대가 간편한 검출 키트의 형태로 제작될 수 있어, 현장에서 짧은 시간 내에 말로노나이트릴을 감지할 수 있는 새로운 방법을 제공하여 여러 분야에서 유용하게 활용될 수 있다.In addition, the fluorescent probe of the present invention can detect malononitrile even in aquatic environmental conditions and can be manufactured in the form of a portable detection kit, so it is a novel method that can detect malononitrile in a short time in the field. It provides a method that can be usefully used in various fields.

도 1은 특정 용매조건 하에서 본 발명에 따른 MalP-1의 흡광도를 측정한 결과이다.
도 2는 특정 용매조건 하에서 본 발명에 따른 MalP-1의 형광강도를 측정한 결과이다.
도 3은 본 발명에 따른 MalP-1이 말로노나이트릴 감지 시 흡광 및 형광 특성을 측정한 결과이다.
도 4는 본 발명에 따른 MalP-1의 말로노나이트릴 감지 반응 메커니즘을 나타낸 것이다.
도 5는 다양한 농도의 말로노나이트릴과 반응한 본 발명에 따른 MalP-1의 흡광 및 형광 스펙트럼을 측정한 결과이다.
도 6은 각 농도에 따른 분석물에 대한 본 발명에 따른 MalP-1의 평균 형광세기를 선형의 상관관계 그래프로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 MalP-1이 가지는 말로노나이트릴에 대한 선택적 감지능력을 형광 변화를 통해 확인한 결과이다.
도 8은 각각의 pH조건(pH 4-9)에서 본 발명에 따른 MalP-1의 말로노나이트릴 감지 특성을 분석한 결과이다.
도 9는 수 환경에서 채취한 샘플에 대해 본 발명에 따른 MalP-1을 이용한 말로노나이트릴의 검출 여부를 확인한 사진이다.
도 10은 수 환경에서 채취한 샘플에서 본 발명에 따른 MalP-1의 말로노나이트릴에 대한 형광 변화를 측정한 결과이다.
도 11은 수용액 샘플에 포함된 말로노나이트릴을 단계적 희석법(serial dilution)을 통해 형광 변화를 관측한 사진이다..
도 12는 도 11의 수용액 샘플을 형광 측정한 결과로 최대 형광파장인 610 nm의 값을 그래프로 나타낸 것이다
도 13은 검출 대상 물질인 말로노나이트릴을 함유하고 있는 최루탄의 합성방법을 나타낸 것이다.
도 14는 합성한 최루탄의 생성여부를 박막크로마토그래피(thin layer chromatography, TLC)를 이용해 확인한 결과이다.
도 15는 합성한 최루탄의 생성여부를 수소 핵자기공명장치(nuclear magnetic resonance)를 이용해 확인한 결과이다.
도 16은 최루탄의 농도에 따른 MalP-1의 형광변화를 나타낸 것이다.
도 17은 본 발명에 따른 MalP-1의 생체 내 응용의 적합성 여부를 확인하기 위한 영상화 결과이다.
도 18은 본 발명에 따른 MalP-1이 생체 내에서 세포 독성을 가지는지 여부를 확인한 실험 결과이다.
1 is a result of measuring the absorbance of MalP-1 according to the present invention under specific solvent conditions.
2 is a result of measuring the fluorescence intensity of MalP-1 according to the present invention under specific solvent conditions.
3 is a result of measuring absorption and fluorescence properties when MalP-1 according to the present invention detects malononitrile.
4 shows the mechanism of malP-1 sensing reaction of malononitrile according to the present invention.
5 is a result of measuring the absorption and fluorescence spectra of MalP-1 according to the present invention reacted with malononitrile at various concentrations.
6 is a linear correlation graph showing the average fluorescence intensity of MalP-1 according to the present invention for an analyte according to each concentration.
7 is a result of confirming the selective detection ability for malononitrile of MalP-1 according to the present invention through fluorescence change.
FIG. 8 is a result of analyzing the malononitrile sensing characteristics of MalP-1 according to the present invention under each pH condition (pH 4-9).
9 is a photograph confirming whether malononitrile was detected using MalP-1 according to the present invention in a sample collected in an aquatic environment.
10 is a result of measuring the change in fluorescence of MalP-1 with respect to malononitrile according to the present invention in a sample taken in an aquatic environment.
11 is a photograph of observing a change in fluorescence through serial dilution of malononitrile contained in an aqueous solution sample.
12 is a graph showing the maximum fluorescence wavelength of 610 nm as a result of fluorescence measurement of the aqueous solution sample of FIG. 11
13 shows a method for synthesizing tear gas containing malononitrile, which is a substance to be detected.
14 is a result of confirming whether or not the synthesized tear gas is generated using thin layer chromatography (TLC).
15 is a result of confirming whether a synthesized tear gas is generated using a hydrogen nuclear magnetic resonance device.
16 shows the fluorescence change of MalP-1 according to the concentration of tear gas.
17 is an imaging result for confirming whether MalP-1 according to the present invention is suitable for in vivo application.
18 is an experimental result confirming whether MalP-1 according to the present invention has cytotoxicity in vivo.

본 발명은 하기 화학식 1의 화합물로 표시되는 말로노나이트릴(malononitrile) 검출용, 형광 프로브 화합물을 제공한다.The present invention provides a fluorescent probe compound for detecting malononitrile represented by the compound of Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020008291343-pat00002
Figure 112020008291343-pat00002

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 화합물은 말로노나이트릴과 노베나겔 축합반응에 의해 진행되는 6-디메틸아미노-3-히드록시-2-나프타알데히드의 분자 내에 고리화 반응을 들뜬 상태 분자 내 양성자 전이를 종결시키며 이미노벤조[g]쿠마린을 생성하며 붉은색의 형광을 나타낼 수 있다.In one embodiment of the present invention, the compound is an excited state molecule through a cyclization reaction in the molecule of 6-dimethylamino-3-hydroxy-2-naphthaaldehyde, which is carried out by the condensation reaction between malononitrile and Knovenagel. It terminates the internal proton transfer, produces iminobenzo[g]coumarin, and can exhibit red fluorescence.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에서 개발된 상기 화학식 1의 화합물의 말로노나이트릴 감지 메커니즘을 규명하였으며(실시예 4), 말로노나이트릴을 선택적으로 감지할 수 있음을 확인하였다(실시예 5 및 6)In one embodiment of the present invention, the detection mechanism of malononitrile of the compound of Formula 1 developed in the present invention was investigated (Example 4), and it was confirmed that malononitrile could be selectively detected (Example 4). Examples 5 and 6)

또한, 본 발명은 상기 형광 프로브 화합물을 포함하는 말로노나이트릴 검출용 키트를 제공한다. In addition, the present invention provides a kit for detecting malononitrile containing the fluorescent probe compound.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에서 개발된 상기 화학식 1의 화합물은 현장에서 사용할 수 있는 말로노나이트릴 검출용 키트로 활용될 수 있음을 확인하였다(실시예 7).In one embodiment of the present invention, it was confirmed that the compound of Formula 1 developed in the present invention can be utilized as a kit for detecting malononitrile that can be used in the field (Example 7).

또한, 본 발명은 상기 형광 프로브 화합물을 이용한 말로노나이트릴 검출 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for detecting malononitrile using the fluorescent probe compound.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 검출 방법은 액체 시료에 대하여 수행되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the detection method is performed on a liquid sample.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에서 개발된 상기 화학식 1의 화합물은 수 환경에서도 말로노나이트릴을 유효하게 검출할 수 있음을 확인하였다(실시예 7).In one embodiment of the present invention, it was confirmed that the compound of Formula 1 developed in the present invention can effectively detect malononitrile even in an aqueous environment (Example 7).

또한, 본 발명은 상기 형광 프로브 화합물을 세포 또는 조직에 처리하여 말로노나이트릴과의 반응에 의해 발생하는 형광을 측정하는 세포 또는 조직의 영상화(imaging) 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a cell or tissue imaging method for measuring the fluorescence generated by reaction with malononitrile by treating the cell or tissue with the fluorescent probe compound.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에서 개발된 상기 화학식 1의 화합물은 세포 또는 조직의 영상화에도 유효하게 활용될 수 있음을 확인하였다(실시예 9).In one embodiment of the present invention, it was confirmed that the compound of Formula 1 developed in the present invention can be effectively utilized for imaging of cells or tissues (Example 9).

따라서, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 말로노나이트릴에 대한 높은 민감도와 빠른 반응시간을 가지기 때문에 환경적 활용이 가능하며, 특히, 주어진 환경조건 하에서 실시간으로 말로노나이트릴의 검출을 모니터링 할 수 있다는 점에서 이와 관련된 연구분야에 유용하게 활용될 수 있다.Therefore, since the compound of Formula 1 according to the present invention has high sensitivity and fast reaction time to malononitrile, it can be used in an environment, and in particular, it is possible to monitor the detection of malononitrile in real time under given environmental conditions. It can be usefully used in related research fields.

또한, 세포 또는 조직 내에서도 말로노나이트릴에 대하여 선택적인 형광 특성을 나타내므로, 이와 관련된 세포 또는 조직의 영상화에도 유용하게 활용될 수 있다.In addition, since it exhibits selective fluorescence properties with respect to malononitrile even in cells or tissues, it can be usefully used for imaging related cells or tissues.

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 examples are presented to help the understanding of the present invention. However, the following examples are only provided for easier understanding of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.

실시예 1. MalP-1의 합성 및 구조 분석Example 1. Synthesis and structural analysis of MalP-1

본 발명자들은 유독성의 말로노나이트릴을 선택적으로 감지할 수 있는 형광 프로브를 개발하고자 노력하였으며, 6-디메틸아미노-3-하이드록시-2-나프타알데히드(6-dimethylamino-3-hydroxy-2-naphthaldehyde)(하기 도식 1에서 MalP-1)가 노베나겔 축합반응을 통해 말로노나이트릴을 감지하며 수용액의 조건에서 분자내 고리화반응(inatramolecular cyclization)이 일어날 수 있는 것에 착안하여 본 발명의 형광 프로브(MalP-1)를 개발하였다.The present inventors have tried to develop a fluorescent probe that can selectively detect toxic malononitrile, and 6-dimethylamino-3-hydroxy-2-naphthaldehyde (6-dimethylamino-3-hydroxy-2-naphthaldehyde) ) (MalP-1 in Scheme 1 below) detects malononitrile through Knovenagel condensation reaction and intramolecular cyclization can occur in aqueous solution conditions, the fluorescent probe of the present invention (MalP-1) was developed.

6-디메틸아미노-3-히드록시-2-나프타알데히드는 하기 도식 1에 따라 합성할 수 있다.6-dimethylamino-3-hydroxy-2-naphthaaldehyde can be synthesized according to Scheme 1 below.

[도식 1][Scheme 1]

Figure 112020008291343-pat00003
Figure 112020008291343-pat00003

..

(1) 7-(디메틸아미노)나프탈렌-2-올(7-(dimethylamino)naphthalen-2-ol)의 합성(1) Synthesis of 7-(dimethylamino)naphthalen-2-ol (7-(dimethylamino)naphthalen-2-ol)

본 발명자들은 7-(디메틸아미노)나프탈렌-2-올)(상기 도식 1에서 화합물 2)의 합성을 수행하였다. 합성 출발 물질인 상기 도식 1에서 화합물 1(1g, 6.243 mmol, Sigma-aldrich)과 소듐 메타바이설파이트(sodium metabisulfite, Na2S2O5, 2.374 g, 12.486 mmol)가 들어있는 밀폐유리용기(sealed-tube)에 디메틸아민 수용액(dimethylamine solution, 40% in H2O, 3.95 mL, 31.215 mmol)과 물(H2O, 2.67 mL)을 첨가한 다음, 뚜껑과 테플론, 절연테이프를 이용해 용기의 입구를 막았다. 이 혼합물을 실리콘 오일 용기 상에서 150 ℃ 조건으로 약 4시간 동안 교반하였다. 반응을 종결시키기 위해 먼저 상온(25 ℃)으로 반응물의 온도를 낮춰준 후 용기를 열어 에틸 아세테이트(ethyl acetate, 100 mL), 물(100 mL) 및 포화 소금물(30 mL)을 넣고 분별 깔때기를 이용하여 유기층을 추출하였다. 유기층은 무수황산나트륨 (Na2SO4, 1 g)으로 건조하고, 흡기장비(aspirator)를 이용하여 농축하였다. 이렇게 얻어지는 옅은 갈색의 고체 화합물은 실리카겔을 이용한 컬럼 크로마토그래피(column chromatograph)를 이용하여 분리(전개 액: 20% EtOAc/Hexane)하고, 흰색의 고체 화합물(상기 도식 1에서 화합물 2, 795.7 mg, 68.07%)를 수득하였다. 생성물을 박막 크로마토그래피(TLC, thin layer chromatography, silica gel 60F-254 glass plate, Merck)로 분석하면 Rf = 0.25(20% EtOAc/Hexane - 1회 전개)의 전개 값을 갖는다. The present inventors performed the synthesis of 7-(dimethylamino)naphthalen-2-ol) (compound 2 in Scheme 1 above). In Scheme 1, the starting material for the synthesis, a sealed glass container containing compound 1 (1 g, 6.243 mmol, Sigma-aldrich) and sodium metabisulfite (Na 2 S 2 O 5 , 2.374 g, 12.486 mmol) ( dimethylamine solution (40% in H 2 O, 3.95 mL, 31.215 mmol) and water (H 2 O, 2.67 mL) were added to the sealed-tube) blocked the entrance. The mixture was stirred on a silicone oil container at 150° C. for about 4 hours. To terminate the reaction, first lower the temperature of the reactant to room temperature (25 ℃), open the container, put ethyl acetate (ethyl acetate, 100 mL), water (100 mL), and saturated brine (30 mL), and use a separatory funnel to extract the organic layer. The organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate (Na 2 SO 4 , 1 g), and concentrated using an aspirator. The pale brown solid compound thus obtained was separated using column chromatography using silica gel (eluent: 20% EtOAc/Hexane), and a white solid compound (compound 2, 795.7 mg, 68.07 in Scheme 1 above) %) was obtained. When the product is analyzed by thin layer chromatography (TLC, thin layer chromatography, silica gel 60F-254 glass plate, Merck), it has a developing value of R f = 0.25 (20% EtOAc/Hexane - one run).

1H NMR (CDCl3, 300MHz, 293K): δ 7.66-7.59(m, 2H), 7.05-7.02(m, 1H), 6.96-6.95(d, 1H), 6.85-6.82(m, 1H), 6.78-6.77(d, 1H), 5.10(s, 1H), 3.05(s, 6H). 1 H NMR (CDCl 3 , 300 MHz, 293K): δ 7.66-7.59 (m, 2H), 7.05-7.02 (m, 1H), 6.96-6.95 (d, 1H), 6.85-6.82 (m, 1H), 6.78 -6.77 (d, 1H), 5.10 (s, 1H), 3.05 (s, 6H).

13C NMR (CDCl3, 75MHz, 293K): δ153.88, 149.17, 136.24, 129.39, 128.61, 122.44, 114.22, 113.80, 108.02, 105.32, 40.91. 13 C NMR (CDCl 3 , 75 MHz, 293K): δ153.88, 149.17, 136.24, 129.39, 128.61, 122.44, 114.22, 113.80, 108.02, 105.32, 40.91.

HRMS: m/z calcd. for C12H13NO 187.0997 found 187.0999. HRMS: m/z calcd. for C 12 H 13 NO 187.0997 found 187.0999.

(2) 7-(메톡시메톡시)-N,N-디메틸나프탈렌-2-아민(7-(methoxymethoxy)-N,N-dimethylnaphthalen-2-amine)의 합성 (2) 7- (methoxymethoxy) - N, N - dimethyl naphthalene-2-amine Synthesis of (7- (methoxymethoxy) -N, N -dimethylnaphthalen-2-amine)

본 발명자들은 7-(메톡시메톡시)-N,N-디메틸나프탈렌-2-아민(상기 도식 1에서 화합물 3)의 합성을 수행하였다. 디메틸포름아마이드(DMF, N,N-dimethylformamide, 5 mL) 용매에 소듐 하이드라이드(sodium hydride, NaH, sodium hydride, 235 mg, 5.875 mmol)를 넣고 아르곤(argon) 풍선을 꽂아준 후, 포화 소금물과 얼음을 이용하여 -15 ℃로 온도를 낮추어 주었다. 이 혼합 용액에 상기 도식 1에서 화합물 2(1 g, 5.34 mmol)를 DMF(5 mL)에 녹인 후, 온도를 유지한 상태에서 약 5분간 서서히 한 방울씩 넣어주었다. 이 때, 수소 가스(H2 gas)가 발생하게 되는데, 이는 실리콘오일 트랩(silicon oil trap)을 거친 후 옥외로 배출시켰다. 동일한 온도에서 1시간 교반시킨 후, 트랩에서 가스 방울(H2 gas)이 더 이상 발생하지 않는 것을 확인하였다. 이어서, 클로로메틸 메틸 에터(chloromethyl methyl ether, 0.4 mL, 5.34 mmol)를 약 5분간 서서히 한 방울씩 넣어주었다. 주입이 완료되면, 온도를 상온(25 ℃)으로 바꾸어주고, 6시간을 교반시켰다. 6시간 후, 물(100 mL)를 넣어주고, 에틸 아세테이트(EtOAc, 200 mL)를 이용하여 추출하였다. 추출된 유기층은 무수황산나트륨(10 g)을 이용해 물을 건조하였다. 건조된 에틸아세테이트 유기층은 흡기장비를 이용해 농축하였다. 이렇게 얻어진 옅은 갈색의 액체 화합물은 실리카겔을 이용한 컬럼 크로마토그래피 방법을 통하여 분리(전개 액: 5% EtOAc/Hexane)해주었고, 흰색 고체의 화합물(상기 도식 1에서 화합물 3, 1336.1 mg, 87.3%)을 얻었다. 생성물은 박막 크로마토그래피로 분석하면 Rf = 0.45(20% EtOAc/Hexane - 1회 전개)의 전개 값을 갖는다. The present inventors performed the synthesis of 7-(methoxymethoxy) -N,N -dimethylnaphthalen-2-amine (compound 3 in Scheme 1 above). Sodium hydride (sodium hydride, NaH, sodium hydride, 235 mg, 5.875 mmol) is added to a dimethylformamide (DMF, N,N-dimethylformamide, 5 mL) solvent, an argon balloon is inserted, and saturated brine and The temperature was lowered to -15 °C using ice. In this mixed solution, compound 2 (1 g, 5.34 mmol) in Scheme 1 was dissolved in DMF (5 mL), and then slowly added dropwise for about 5 minutes while maintaining the temperature. At this time, hydrogen gas (H 2 gas) is generated, which is discharged to the outdoors after passing through a silicon oil trap. After stirring for 1 hour at the same temperature, it was confirmed that gas bubbles (H 2 gas) were no longer generated in the trap. Then, chloromethyl methyl ether (chloromethyl methyl ether, 0.4 mL, 5.34 mmol) was slowly added dropwise for about 5 minutes. When the injection was completed, the temperature was changed to room temperature (25° C.), and the mixture was stirred for 6 hours. After 6 hours, water (100 mL) was added, and extraction was performed using ethyl acetate (EtOAc, 200 mL). The extracted organic layer was dried with water using anhydrous sodium sulfate (10 g). The dried ethyl acetate organic layer was concentrated using a suction device. The pale brown liquid compound thus obtained was separated by column chromatography using silica gel (eluent: 5% EtOAc/Hexane), and the compound as a white solid (compound 3 in Scheme 1, 1336.1 mg, 87.3%) was obtained. got it The product has a developing value of R f = 0.45 (20% EtOAc/Hexane - one run) when analyzed by thin layer chromatography.

1H NMR (CDCl3, 300MHz, 293K): δ 7.75(d, 1H), 7.72(d, 1H), 7.40-7.39(d, 1H), 7.15-7.08(m, 2H), 6.98-6.97(d, 1H), 5.39(s, 2H), 3.69(s, 3H), 3.11(s, 6H). 1 H NMR (CDCl 3 , 300 MHz, 293K): δ 7.75 (d, 1H), 7.72 (d, 1H), 7.40-7.39 (d, 1H), 7.15-7.08 (m, 2H), 6.98-6.97 (d) , 1H), 5.39 (s, 2H), 3.69 (s, 3H), 3.11 (s, 6H).

13C NMR (CDCl3, 75MHz, 293K): δ 155.75, 149.16, 136.23, 129.11, 128.55, 123.00, 114.99, 114.58, 108.69, 105.96, 94.62, 56.07, 40.83. 13 C NMR (CDCl 3 , 75 MHz, 293K): δ 155.75, 149.16, 136.23, 129.11, 128.55, 123.00, 114.99, 114.58, 108.69, 105.96, 94.62, 56.07, 40.83.

HRMS: m/z calcd. for C14H17NO2 231.1259 found 231.1262. HRMS: m/z calcd. for C 14 H 17 NO 2 231.1259 found 231.1262.

(3) 6-(디메틸아미노)-3-(메톡시메톡시)-2-나프트알데히드(6-(dimethylamino)-3-(methoxymethoxy)-2-naphthaldehyde)의 합성(3) Synthesis of 6-(dimethylamino)-3-(methoxymethoxy)-2-naphthaldehyde (6-(dimethylamino)-3-(methoxymethoxy)-2-naphthaldehyde)

본 발명자들은 6-(디메틸아미노)-3-(메톡시메톡시)-2-나프트알데히드(상기 도식 1에서 화합물 4)의 합성을 수행하였다. 100 mL 둥근 바닥 플라스크(round-bottom flask)에 화합물 3(2.2606 g, 9.774 mmol)을 넣은 후, 아르곤 풍선을 꽂아주었다. 이어서 에틸 에터(ehthyl ether, Et2O, 50 mL)을 넣어주고, 포화된 소금물과 얼음을 이용하여 온도를 -20 ℃로 낮추었다. 온도 확인 후, 3차 부틸리튬(tert-BuLi, 8.6 mL, 14.66 mmol)을 약 30분에 걸쳐 서서히 한 방울씩 넣어주었다. 이때, 색상은 서서히 짙은 갈색으로 바뀌며, 주입이 완료되면 같은 온도에서 2시간 동안 교반시켰다. 2시간 교반 후, DMF(1.3 mL, 16.62 mmol)를 약 5분에 걸쳐 서서히 한 방울씩 넣어주었다. 주입이 완료되면 동일한 온도에서 1시간을 교반하였다. 이때 색깔은 점차 밝은 노란색으로 변하였다. 1시간 교반 후, 4N HCl(10 mL)와 1차 증류수(10 mL)를 넣어주고 10분간 교반하였다. 10분 후, 에틸 아세테이트(300 mL)와 포화 소금물(100 mL) 및 물(200 mL)를 이용하여 추출과정을 수행하였다. 추출을 통해 얻어진 유기층을 무수황산나트륨(15 g)으로 물을 건조하였고, 흡기장비를 이용하여 농축해주었다. 수득된 고체 화합물은 실리카겔을 이용한 컬럼 크로마토그래피 방법을 이용하여 분리(전개 액: 20% EtOAc/Hexane)하여 밝은 노란색 고체의 화합물(상기 도식 1에서 화합물 4, 1.27 g, 50%)을 얻었다. 생성물은 박막 크로마토그래피로 분석하면 Rf = 0.25(20% EtOAc/Hexane - 1회 전개)의 전개 값을 갖는다. The present inventors performed the synthesis of 6-(dimethylamino)-3-(methoxymethoxy)-2-naphthaldehyde (compound 4 in Scheme 1 above). After putting compound 3 (2.2606 g, 9.774 mmol) in a 100 mL round-bottom flask, an argon balloon was inserted. Then, ethyl ether (ehthyl ether, Et 2 O, 50 mL) was added, and the temperature was lowered to -20 °C using saturated brine and ice. After checking the temperature, tertiary butyl lithium (tert-BuLi, 8.6 mL, 14.66 mmol) was slowly added dropwise over about 30 minutes. At this time, the color gradually changed to dark brown, and when the injection was completed, the mixture was stirred at the same temperature for 2 hours. After stirring for 2 hours, DMF (1.3 mL, 16.62 mmol) was slowly added dropwise over about 5 minutes. When the injection was completed, the mixture was stirred for 1 hour at the same temperature. At this time, the color gradually changed to bright yellow. After stirring for 1 hour, 4N HCl (10 mL) and primary distilled water (10 mL) were added and stirred for 10 minutes. After 10 minutes, extraction was performed using ethyl acetate (300 mL), saturated brine (100 mL) and water (200 mL). The organic layer obtained through extraction was dried with water over anhydrous sodium sulfate (15 g), and concentrated using a suction device. The obtained solid compound was separated by column chromatography using silica gel (eluent: 20% EtOAc/Hexane) to obtain a light yellow solid compound (compound 4, 1.27 g, 50% in Scheme 1 above). The product has a developing value of R f = 0.25 (20% EtOAc/Hexane - one run) when analyzed by thin layer chromatography.

1H NMR (CDCl3, 300MHz, 293K): δ 10.49(s, 1H), 8.25(s, 1H), 7.75-7.73(d, 1H), 7.29-7.24(d, 1H), 7.05-7.03(dd, 1H), 6.77-6.76(d, 1H), 5.40(s, 2H), 3.59(s, 3H), 3.12(s, 6H). 1 H NMR (CDCl 3 , 300 MHz, 293K): δ 10.49(s, 1H), 8.25(s, 1H), 7.75-7.73(d, 1H), 7.29-7.24(d, 1H), 7.05-7.03(dd , 1H), 6.77-6.76 (d, 1H), 5.40 (s, 2H), 3.59 (s, 3H), 3.12 (s, 6H).

13C NMR (CDCl3, 75MHz, 293K): δ 189.61, 155.99, 150.71, 139.74, 131.16, 130.89, 122.26, 121.29, 114.76, 107.66, 104.30, 94.75, 56.39, 40.32. 13 C NMR (CDCl 3 , 75 MHz, 293K): δ 189.61, 155.99, 150.71, 139.74, 131.16, 130.89, 122.26, 121.29, 114.76, 107.66, 104.30, 94.75, 56.39, 40.32.

HRMS: m/z calcd. for C15H17NO3 259.1208 found 259.1211. HRMS: m/z calcd. for C 15 H 17 NO 3 259.1208 found 259.1211.

(4) 6-(디메틸아미노)-3-하이드록시-2-나프트알데히드(6-(dimethylamino)-3-hydroxy-2-naphthaldehyde)의 합성(4) Synthesis of 6-(dimethylamino)-3-hydroxy-2-naphthaldehyde (6-(dimethylamino)-3-hydroxy-2-naphthaldehyde)

본 발명자들은 6-(디메틸아미노)-3-히드록시-2-나프트알데히드(상기 도식 1에서 MalP-1)의 합성을 수행하였다. 25 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 4(195 mg, 0.75 mmol)와 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol, 10 mL), 5 M HCl (5 mL)를 넣어준 후 60 ℃에서 3시간 동안 교반시켰다. 3시간 후, 상온으로 플라스크를 식힌 후 아이소프로필 알콜은 흡기기에서 제거하고, 에틸 아세테이트(100 mL)와 물(100 mL)를 이용하여 추출과정을 수행하였다. 추출을 통해 얻어진 유기층(EtOAc)은 무수황산나트륨 (3 g)으로 유기층 내 존재하는 물을 건조하고, 흡기기를 이용하여 농축하였다. 이렇게 얻어지는 노란색의 고체 화합물은 실리카겔을 이용한 관 크로마토그래피방법을 이용하여 분리(전개 액: 20% EtOAc/Hexane)하여 노란색의 MalP-1(113 mg, 70%)을 얻었다. 생성물은 박막 크로마토그래피로 분석하면 Rf = 0.35(20% EtOAc/Hexane - 1회 전개)의 전개 값을 갖는다. We performed the synthesis of 6-(dimethylamino)-3-hydroxy-2-naphthaldehyde (MalP-1 in Scheme 1 above). Compound 4 (195 mg, 0.75 mmol), isopropyl alcohol, 10 mL), and 5 M HCl (5 mL) were added to a 25 mL round-bottom flask, followed by stirring at 60 °C for 3 hours. After 3 hours, after cooling the flask to room temperature, isopropyl alcohol was removed from the aspirator, and extraction was performed using ethyl acetate (100 mL) and water (100 mL). The organic layer (EtOAc) obtained through extraction was dried with anhydrous sodium sulfate (3 g) with water present in the organic layer, and then concentrated using an aspirator. The yellow solid compound thus obtained was separated by column chromatography using silica gel (eluent: 20% EtOAc/Hexane) to obtain yellow MalP-1 (113 mg, 70%). The product has an evolution value of R f = 0.35 (20% EtOAc/Hexane - one run) when analyzed by thin layer chromatography.

1H NMR (CDCl3, 300 MHz, 293K): δ 10.54(s, 1H), 9.89(s, 1H), 7.90(s, 1H), 7.70-7.67(d, 1H), 7.02-6.98(m, 2H), 6.66-6.65(d, 1H), 3.13(s, 6H). 1 H NMR (CDCl 3 , 300 MHz, 293K): δ 10.54(s, 1H), 9.89(s, 1H), 7.90(s, 1H), 7.70-7.67(d, 1H), 7.02-6.98(m, 2H), 6.66-6.65 (d, 1H), 3.13 (s, 6H).

13C NMR (CDCl3, 75 MHz, 293K): δ 195.26, 156.83, 151.39, 140.62, 137.75, 130.87, 120.63, 119.03, 114.18, 108.73, 103.22, 40.26. 13 C NMR (CDCl 3 , 75 MHz, 293K): δ 195.26, 156.83, 151.39, 140.62, 137.75, 130.87, 120.63, 119.03, 114.18, 108.73, 103.22, 40.26.

HRMS: m/z calcd. for C13H13NO2 215.0946 found 259.0946. HRMS: m/z calcd. for C 13 H 13 NO 2 215.0946 found 259.0946.

이때, 본 발명에서 개발된 상기 화합물을 MalP-1이라 명명하였다.At this time, the compound developed in the present invention was named MalP-1.

실시예 2. MalP-1의 흡수 및 형광 특성 확인Example 2. Confirmation of absorption and fluorescence properties of MalP-1

본 발명자들은 하기의 용매조건 하에서 MalP-1의 흡광도 및 형광강도를 측정하였다. 그 결과를 도 1 및 2에 나타내었다.The present inventors measured the absorbance and fluorescence intensity of MalP-1 under the following solvent conditions. The results are shown in FIGS. 1 and 2 .

물질의 흡광특성(absorbance)을 분석하기 위해서 흡수 분광광도계(UV/Vis spectrophotometer; Agilent Technologies Cary 8454, USA)를 사용하였고, 형광세기(fluorescence intensity)를 측정하기 위해서 형광 광도계(spectro-fluorophotometer; SHIMADZU CORP. RF-6000, Japan)를 사용하였다. 각각의 흡광 및 형광 스펙트럼을 측정할 때는 사면이 1 cm 두께를 가진 표준 석영셀(standard quartz cell; interanl volume= 0.1 cm, Hellma Analytics, Jena, Germany)인 유리 큐벳(cuvette)을 이용하였다. An absorption spectrophotometer (UV/Vis spectrophotometer; Agilent Technologies Cary 8454, USA) was used to analyze the absorbance of the material, and a spectro-fluorophotometer (SHIMADZU CORP) was used to measure the fluorescence intensity. (RF-6000, Japan) was used. When measuring each absorption and fluorescence spectrum, a standard quartz cell (interanl volume = 0.1 cm, Hellma Analytics, Jena, Germany) having a thickness of 1 cm was used in a glass cuvette.

측정에 사용된 MalP-1은 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO)에 용해된 저장액(10 mM)을 제시된 용매 내에서 최종농도가 10 uM이 되도록 희석하여, 실온의 조건에서 5분 이내에 측정하였다.MalP-1 used for the measurement was measured within 5 minutes at room temperature by diluting a stock solution (10 mM) dissolved in dimethyl sulfoxide (DMSO) to a final concentration of 10 uM in the indicated solvent. .

도 1 및 2는 용매가 증류수(deionized water, 99.9%)와 피페리딘(piperidine, 0.1%)인 조건하에서 MalP-1의 흡광 스펙트럼(도 1)과 형광 스펙트럼(도 2)을 각각 나타낸 것이다. 해당 조건하에서 MalP-1은 흡광 스펙트럼(도 1)이 390 nm에서 최고 흡광 값을 갖는 것으로 나타났고, 형광 스펙트럼(도 2)에서 MalP-1은 형광을 나타내지 않았다.1 and 2 show the absorption spectrum (FIG. 1) and the fluorescence spectrum (FIG. 2) of MalP-1 under the condition that the solvent is deionized water (99.9%) and piperidine (0.1%), respectively. Under the corresponding conditions, the absorption spectrum (FIG. 1) of MalP-1 showed the highest absorption value at 390 nm, and MalP-1 showed no fluorescence in the fluorescence spectrum (FIG. 2).

실시예 3. MalP-1의 말로노나이트릴 감지 여부 확인Example 3. Confirmation of MalP-1 detection of malononitrile

본 발명자들은 MalP-1이 말로노나이트릴을 감지여부를 확인하였다. MalP-1(10 μM)이 주어진 용매조건(99.9% 증류수, 0.1% 피페리딘)내에서 말로노나이트릴을 감지하기 전과 후에 대한 흡광 및 형광 스펙트럼을 측정하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었다. The present inventors confirmed whether MalP-1 detected malononitrile. Absorption and fluorescence spectra were measured before and after MalP-1 (10 μM) detected malononitrile in a given solvent condition (99.9% distilled water, 0.1% piperidine). The results are shown in FIG. 3 .

도 3에서 좌측은 흡광 스펙트럼을 우측은 형광 스펙트럼을 측정한 것이다. 도 3에 나타난 바와 같이, 해당조건에서 MalP-1은 말로노나이트릴(100 μM)과 5분간 실온조건에서 반응하였을 때 붉은색의 형광이 켜짐(turn-on)되는 것을 확인하였다(도 3의 우측 그래프 안쪽의 사진).In FIG. 3 , the absorption spectrum is measured on the left, and the fluorescence spectrum is measured on the right. As shown in FIG. 3 , it was confirmed that the red fluorescence was turned on when MalP-1 was reacted with malononitrile (100 μM) for 5 minutes at room temperature (see FIG. 3 ). picture inside the graph on the right).

이 결과로부터 MalP-1이 말로노나이트릴에 즉각적으로 반응할 수 있으며 반응의 전후에 확연한 형광 변화를 보임을 알 수 있다.From this result, it can be seen that MalP-1 can react immediately to malononitrile and shows a clear fluorescence change before and after the reaction.

실시예 4. MalP-1의 말로노나이트릴 감지 반응 메커니즘Example 4. MalP-1 Malononitrile Sensing Response Mechanism

본 발명자들은 MalP-1이 말로노나이트릴을 감지했을 때 생성되는 반응물을 확인하기 위하여, 고해상도 질량분석기(High resolution mass spectra; JMS-700 spctrometer, JEOL, Tokyo, Japan)로 생성된 물질의 질량을 측정하였다. The present inventors measured the mass of the material produced with a high resolution mass spectra (JMS-700 spctrometer, JEOL, Tokyo, Japan) in order to confirm the reaction product generated when MalP-1 detects malononitrile. measured.

도 4의 (a)는 유독성의 말로노나이트릴이 동물의 조직 대사과정에서 시안화수소(hydrogen cyanide)로 변환되는지에 대한 반응의 메커니즘이며, 도 4의 (b)는 MalP-1이 말로노나이트릴을 만났을 때 형광이 턴-온(turn-on)되는 간략한 메커니즘을 함께 나타낸 모식도이다.Figure 4 (a) is the mechanism of the reaction to whether toxic malononitrile is converted to hydrogen cyanide in the tissue metabolism of animals, Figure 4 (b) is MalP-1 malonite It is a schematic diagram showing a simple mechanism that fluorescence is turned on when it meets a reel.

실시예 5. MalP-1의 말로노나이트릴 감지 민감도 확인Example 5. Confirmation of MalP-1 detection sensitivity to malononitrile

본 발명자들은 주어진 용매조건(증류수 99.9%, 0.1% 피페리딘)에서 말로노나이트릴에 대한 MalP-1의 감지 특성 및 민감도를 평가하였다. MalP-1의 말로노나이트릴 감지 민감도를 평가하기 위하여 다양한 농도의 말로노나이트릴과 반응한 MalP-1의 형광 스펙트럼을 측정하였고, 그 결과를 도 5에 나타내었다.The present inventors evaluated the sensing properties and sensitivity of MalP-1 to malononitrile in a given solvent condition (99.9% distilled water, 0.1% piperidine). In order to evaluate the detection sensitivity of MalP-1 to malononitrile, fluorescence spectra of MalP-1 reacted with various concentrations of malononitrile were measured, and the results are shown in FIG. 5 .

구체적으로, MalP-1의 말로노나이트릴의 양에 따른 형광변화 특성 및 검출이 가능한 최소 말로노나이트릴의 농도를 확인하기 위하여, 일정 당량의 말로노나이트릴을 이용해 고농도에서의 형광변화와 저농도에서의 형광 증가량을 평가하였다. 측정에 사용된 용매는 증류수(deionized water, 99.9%)과 반응의 촉매로 사용되는 피페리딘(piperidine, 0.1%)으로, 반응은 실온(25

Figure 112020008291343-pat00004
)의 조건에서 5분이내로 고정하여 측정하였다. MalP-1은 다이메틸 설폭사이드에 녹여서 사용하였으며, 최종으로 사용되는 용매조건에서 다이메틸 설폭사이드의 양이 동일하도록하여 10 uM의 농도조건에서 분석하였다.Specifically, in order to confirm the characteristic of fluorescence change according to the amount of malononitrile in MalP-1 and the minimum detectable concentration of malononitrile, a certain equivalent of malononitrile was used to determine the fluorescence change at high concentration and low concentration. The amount of increase in fluorescence was evaluated. The solvent used for the measurement was deionized water (99.9%) and piperidine (0.1%) used as a catalyst for the reaction, and the reaction was carried out at room temperature (25
Figure 112020008291343-pat00004
) was fixed and measured within 5 minutes. MalP-1 was used by dissolving in dimethyl sulfoxide, and the amount of dimethyl sulfoxide was the same in the final solvent condition and analyzed at a concentration of 10 uM.

도 5에서 (a)와 (b)는 말로노나이트릴의 농도범위가 0-1 mM(0 uM, 10 uM, 50 uM, 100 uM, 300 uM, 500 uM, 700 uM, 1 mM)인 조건에서 MalP-1과 반응했을 때의 형광 증가 그래프와 최대 형광 파장대(610 nm)에서의 말로노나이트릴의 농도와 MalP-1의 형광세기 간의 상관관계를 각각 분석한 결과이다. 해당 스펙트럼은 표적하는 물질인 말로노나이트릴의 농도가 증가함에 따라 생성되는 물질(IBC)의 형광이 선형의 상관관계로 증가함을 보여주고 있다. 5, (a) and (b) are conditions in which the concentration range of malononitrile is 0-1 mM (0 uM, 10 uM, 50 uM, 100 uM, 300 uM, 500 uM, 700 uM, 1 mM). The graph of the increase in fluorescence when reacted with MalP-1 in , and the correlation between the concentration of malononitrile and the fluorescence intensity of MalP-1 in the maximum fluorescence wavelength band (610 nm) are respectively analyzed. The spectrum shows that the fluorescence of the produced material (IBC) increases in a linear correlation as the concentration of the target material, malononitrile, increases.

또한, 말로노나이트릴의 농도가 낮은 상태일 때도 MalP-1이 가능한 감지의 범위를 확인하고자 주어진 각 농도에 따른 분석물을 3개씩으로 정하여 분석하였고, 그에 대한 평균 형광세기를 도 6에서와 같이 선형의 상관관계 그래프로 나타내었다. In addition, even when the concentration of malononitrile is low, in order to confirm the range of detection possible by MalP-1, three analytes according to each given concentration were determined and analyzed, and the average fluorescence intensity thereof was calculated as shown in FIG. 6 . It is shown as a linear correlation graph.

이 실험과정에서 MalP-1의 농도는 10 μM로 동일하게 고정하여 분석하였고, 모든 형광세기는 25 ℃에서의 5분이내로 반응시켜 형광 광도계로 측정하였다. In the course of this experiment, the concentration of MalP-1 was fixed at 10 μM and analyzed, and all fluorescence intensities were reacted within 5 minutes at 25°C and measured with a fluorescence photometer.

그 결과, 도 6에 나타난 바와 같이 MalP-1이 말로노나이트릴에 대해 보이는 민감도가 6.6 ppb로 상당히 낮은 농도의 말로노나이트릴까지 감지 가능한 민감성을 가진다는 사실을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 6 , it was confirmed that MalP-1 had a detectable sensitivity to malononitrile at a very low concentration of 6.6 ppb.

실시예 6. MalP-1의 말로노나이트릴 선택성 및 pH 조건 내 특성 확인Example 6. MalP-1 malononitrile selectivity and characterization under pH conditions

본 발명자들은 MalP-1이 가지는 말로노나이트릴에 대한 선택적 감지능력을 반응 전과 후의 형광 변화를 통해 확인하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다.The present inventors confirmed the selective detection ability of MalP-1 for malononitrile by changing the fluorescence before and after the reaction, and the results are shown in FIG. 7 .

구체적으로, MalP-1이 말로노나이트릴을 선택적으로 감지할 수 있는지 여부를 확인하기 위해서, 반응에 영향을 줄 수 있는 각종 금속이온 및 대표적인 생체분자들을 이용하여 각 물질에 대한 MalP-1의 형광특성 변화 여부를 확인하였다. 실험에 사용된 용매는 증류수(deionized water, 99.9%)와 피페리딘(piperidine, 0.1%)으로, 각 금속이온과 생체분자들은 Sigma Aldrich(USA), Alfa Aesar(USA), TCI(Japan)사의 제품을 사용하였다. MalP-1은 10 mM의 농도로 디메틸 설폭사이드 용액에 녹여서 사용하였으며, 최종 용매 조건에서 MalP-1의 농도는 10 μM로 디메틸 설폭사이드의 양이 각 물질 별로 동일하도록 통제하였다. 화합물의 농도는 10 μM로 고정하였으며, 각 유사체들의 농도는 100 μM로 통일하여 측정하였다. 이 결과는, 최대 형광을 보이는 611 nm에서의 형광 값을 정리한 것이다. Specifically, in order to confirm whether MalP-1 can selectively detect malononitrile, fluorescence of MalP-1 for each substance using various metal ions and representative biomolecules that can affect the reaction It was checked whether the characteristics were changed. The solvents used in the experiment were deionized water (99.9%) and piperidine (0.1%), and each metal ion and biomolecules were manufactured by Sigma Aldrich (USA), Alfa Aesar (USA), TCI (Japan). product was used. MalP-1 was dissolved in a dimethyl sulfoxide solution at a concentration of 10 mM, and the concentration of MalP-1 in the final solvent condition was 10 μM and the amount of dimethyl sulfoxide was controlled so that the amount of dimethyl sulfoxide was the same for each substance. The concentration of the compound was fixed at 10 μM, and the concentration of each analog was uniformly measured at 100 μM. This result is a summary of the fluorescence values at 611 nm showing the maximum fluorescence.

도 7의 그래프의 가로축(A-X)에 표시된 금속이온과 생체분자의 종류는 다음과 같다:The types of metal ions and biomolecules indicated on the horizontal axis (A-X) of the graph of FIG. 7 are as follows:

(A) MalP-1;(A) MalP-1;

(B) MalP-1 with malononitrile;(B) MalP-1 with malononitrile;

(C) MalP-1 with NaCN; (C) MalP-1 with NaCN;

(D) MalP-1 with NaHSO3; (D) MalP-1 with NaHSO 3 ;

(E) MalP-1 with NaOH; (E) MalP-1 with NaOH;

(F) MalP-1 with NaOAc; (F) MalP-1 with NaOAc;

(G) MalP-1 with NaCl; (G) MalP-1 with NaCl;

(H) MalP-1 with NaCl(anion); (H) MalP-1 with NaCl(anion);

(I) MalP-1 with NaF;(I) MalP-1 with NaF;

(J) MalP-1 with NaI; (J) MalP-1 with NaI;

(K) MalP-1 with MgCl2; (K) MalP-1 with MgCl 2 ;

(L) MalP-1 with KCl; (L) MalP-1 with KCl;

(M) MalP-1 with CaCl2; (M) MalP-1 with CaCl 2 ;

(N) MalP-1 with FeCl3; (N) MalP-1 with FeCl 3 ;

(O) MalP-1 with NiCl2; (O) MalP-1 with NiCl 2 ;

(P) MalP-1 with CuCl2; (P) MalP-1 with CuCl 2 ;

(Q) MalP-1 with ZnCl2; (Q) MalP-1 with ZnCl 2 ;

(R) MalP-1 with CdCl2; (R) MalP-1 with CdCl 2 ;

(S) MalP-1 with glutamine; (S) MalP-1 with glutamine;

(T) MalP-1 with glutathione; (T) MalP-1 with glutathione;

(U) MalP-1 with cysteine;(U) MalP-1 with cysteine;

(V) MalP-1 with homocysteine;(V) MalP-1 with homocysteine;

(W) MalP-1 with lysine;(W) MalP-1 with lysine;

(X) MalP-1 with aspartic acid;(X) MalP-1 with aspartic acid;

도 7에 나타난 바와 같이, 각각의 금속이온과 생체분자와의 반응에서 MalP-1은 형광변화를 보이지 않았지만, B에 해당하는 말로노나이트릴과 반응하였을 때는 높은 형광세기가 측정되며 선택적으로 말로노나이트릴만을 감지함을 보였다.As shown in FIG. 7 , MalP-1 showed no fluorescence change in the reaction between each metal ion and biomolecules, but high fluorescence intensity was measured when reacted with malononitrile corresponding to B, and selectively malP-1 It was shown to detect only nitrile.

또한, 각각의 pH조건(pH 4-9)에서 MalP-1의 말로노나이트릴 감지 특성을 분석하였으며, 그 결과를 도 8에 나타내었다.In addition, the malP-1 detection characteristics of MalP-1 were analyzed under each pH condition (pH 4-9), and the results are shown in FIG. 8 .

도 8에 나타난 바와 같이, 실험 결과 생체 내 pH조건인 pH 7.4와 알칼리성(akaline)성의 pH조건에서 반응의 생성물인 이미노벤조[g]쿠마린의 형광을 관찰할 수 있었다. 이는 MalP-1의 분자 내 고리화 반응에 의한 것으로 확인하였다.As shown in FIG. 8 , as a result of the experiment, it was possible to observe the fluorescence of iminobenzo[g]coumarin, a product of the reaction, under the in vivo pH conditions of pH 7.4 and alkaline (akaline) pH conditions. This was confirmed by the intramolecular cyclization of MalP-1.

이 같은 결과들은 MalP-1이 다른 물질에 대한 간섭을 피해서 말로노나이트릴에만 특이적으로 반응할 수 있다는 사실을 명시해주고 있다. 또한, MalP-1은 생물학적 pH조건을 포함한 여러 pH조건에서 그 반응성을 보여 생체 내, 그리고 환경조건에서 활용될 수 있는 가능성을 확인시켜주었다.These results indicate that MalP-1 can react specifically to malononitrile by avoiding interference with other substances. In addition, MalP-1 showed its reactivity under various pH conditions, including biological pH conditions, confirming the possibility that it could be utilized in vivo and in environmental conditions.

실시예 7. MalP-1을 이용한 수 환경 샘플 내 말로노나이트릴 감지 평가Example 7. Evaluation of the detection of malononitrile in aquatic samples using MalP-1

본 발명자들은 수 환경에서 채취한 샘플들을 토대로 MalP-1을 이용한 말로노나이트릴의 검출 여부를 확인하기 위하여 총 일곱 종류의 물을 이용해 해당 환경에서의 형광변화를 평가하였다.The present inventors evaluated the fluorescence change in the corresponding environment using a total of seven types of water in order to confirm whether malononitrile was detected using MalP-1 based on samples collected in an aquatic environment.

구체적으로, 수용액 샘플을 용매로 하여 총 부피가 500 μL가 되도록 MalP-1 (10 μM)과 말로노나이트릴(100 μM)의 농도를 맞춰준 다음 실온의 조건에서 약 3분 간 반응시켰다. 채취된 수용액 샘플들은 각각 바닷물(sea water), 강물(river water), 호수물(lake water), 수돗물(tap water), 상업적으로 판매되는 식수(bottled drinking water)로, 반응 전과 후의 결과는 자외선(UV light, 365 nm)조건 하에서 형광변화를 사진 촬영하여 도 9에 나타내었다. Specifically, the concentrations of MalP-1 (10 μM) and malononitrile (100 μM) were adjusted to a total volume of 500 μL using an aqueous sample as a solvent, and then reacted for about 3 minutes at room temperature. The aqueous solution samples collected were sea water, river water, lake water, tap water, and commercially sold drinking water, respectively, and the results before and after the reaction were UV (UV) water. The change in fluorescence was photographed under UV light, 365 nm) conditions, and is shown in FIG. 9 .

또한, 상기와 같이 촬영된 형광변화는 형광장비를 이용해 측정하였으며 도 10에 최대 형광파장인 610 nm 기준으로 정리하여 그래프화하였다. 도 10의 그래프의 가로축(A-G)에 표시된 수용액 샘플의 종류는 다음과 같다:In addition, the fluorescence change photographed as described above was measured using a fluorescence device, and was summarized and graphed in FIG. 10 based on the maximum fluorescence wavelength of 610 nm. The types of aqueous solution samples indicated on the horizontal axis (A-G) of the graph of FIG. 10 are as follows:

(A) MalP-1 without/with malononitrile in deionized water;(A) MalP-1 without/with malononitrile in deionized water;

(B) MalP-1 without/with malononitrile in sea water;(B) MalP-1 without/with malononitrile in sea water;

(C) MalP-1 without/with malononitrile in lake water; (C) MalP-1 without/with malononitrile in lake water;

(D) MalP-1 without/with malononitrile in river water;(D) MalP-1 without/with malononitrile in river water;

(E) MalP-1 without/with malononitrile in tap water;(E) MalP-1 without/with malononitrile in tap water;

(F) MalP-1 without/with malononitrile in bottled water1;(F) MalP-1 without/with malononitrile in bottled water1;

(G) MalP-1 without/with malononitrile in bottled water2;(G) MalP-1 without/with malononitrile in bottled water2;

또한, 도 11에 나타난 바와 같이 B-G에 해당하는 수용액 샘플은 0-200 μM 농도의 말로노나이트릴을 단계적 희석법(serial dilution)을 통해 측정한 형광변화를 사진 촬영한 결과이다. 도 12는 도 11의 수용액 샘플을 형광 측정한 결과로 최대 형광파장인 610 nm의 값을 그래프로 나타낸 것이다.In addition, as shown in FIG. 11 , the aqueous solution sample corresponding to B-G is the result of photographing the fluorescence change measured by serial dilution of malononitrile at a concentration of 0-200 μM. 12 is a graph showing the maximum fluorescence wavelength of 610 nm as a result of fluorescence measurement of the aqueous solution sample of FIG. 11 .

이러한 결과는, 도 11 및 12의 사진 및 그래프에서와 같이 MalP-1이 수 환경의 조건에서도 말로노나이트릴을 단 시간 내에 민감하고 빠르게 검출이 가능하다는 것을 보여주는 것이며, 이로써, 본 발명에 따라 개발된 MalP-1이 수 환경 조건 내에서의 활용될 수 있음을 확인할 수 있다. These results show that MalP-1 can detect malononitrile sensitively and quickly in a short time even under the conditions of an aquatic environment, as shown in the photos and graphs of FIGS. 11 and 12, and thus, developed according to the present invention It can be confirmed that MalP-1 can be utilized within aquatic environmental conditions.

실시예 8. MalP-1의 최루탄 내 미량 말로노나이트릴 검출 여부 확인Example 8. Confirmation of detection of trace malononitrile in tear gas of MalP-1

본 발명자들은 MalP-1을 이용한 말로노나이트릴의 실제 군사적, 산업적 용도에 있어서 활용가능성을 검증하였다. 구체적으로, 대량으로 합성하여 각국에서 군사적 훈련용도로 가장 많이 사용되는 최루탄(tear gas; CS riot gas)을 도 13과 같은 방법을 통해 합성하였다. 합성에 사용된 시작물질은 2-클로로벤즈알데하이드(2-chlorobenzaldehyde)로 촉매가 있는 조건 하에서 일정 당량의 말로노나이트릴과 반응하여 최루탄을 생성하게 된다. 도 14는 합성을 통해 수득 된 최루탄을 박막크로마토그래피(thin layer chromatography, TLC)를 이용해 254 nm조건에서 확인한 결과로 순수한 최루탄의 생성여부를 보여주고 있다. The present inventors verified the applicability in actual military and industrial uses of malononitrile using MalP-1. Specifically, by synthesizing in large quantities, tear gas (CS riot gas), which is the most used for military training in each country, was synthesized through the method shown in FIG. 13 . The starting material used for the synthesis is 2-chlorobenzaldehyde, which reacts with a certain amount of malononitrile under catalyst conditions to produce tear gas. FIG. 14 shows whether or not pure tear gas was produced as a result of checking the tear gas obtained through synthesis under 254 nm conditions using thin layer chromatography (TLC).

도 15는 도 13 및 14과 마찬가지로 합성한 최루탄의 생성여부를 수소 핵자기공명장치(nuclear magnetic resonance)를 이용해 확인한 결과이다. 해당 결과 내에서 미량의 말로노나이트릴이 남아있는 것을 보아 실제 공정에서 대량합성 되는 최루탄에서도 다음과 같은 특징을 보일 것이라 가정하였다. 즉, 이와 같은 논리로 합성에서 비롯된 최루탄 내의 잔여 말로노나이트릴을 감지할 수 있다면 산업적, 군사적 용도에 있어서 해당 표적물질이 제어가 가능하다고 보인다.15 is a result of confirming whether or not the synthesized tear gas is generated by using a hydrogen nuclear magnetic resonance apparatus, as in FIGS. 13 and 14 . As a trace amount of malononitrile remained in the results, it was assumed that the following characteristics would be shown even in the mass-synthesized tear gas in the actual process. In other words, if it is possible to detect residual malononitrile in tear gas from synthesis using this logic, it seems that the target material can be controlled for industrial and military uses.

도 16은 최루탄의 농도에 따른 MalP-1의 형광변화를 나타낸 것이다. 최루탄의 양이 증가함에 따라 그에 포함된 말로노나이트릴의 양도 비례하여 증가함을 확인할 수 있다. 이 결과를 통하여, MalP-1은 최루탄에 노출되었을 때 발생할 수 있는 유해물질과 그로부터 부수적으로 생성될 수 있는 시안화물(cyanide, 청산가리)의 감지 및 유독성의 말로노나이트릴을 복합적으로 감지해낼 수 있다는 것을 확인할 수 있다.16 shows the fluorescence change of MalP-1 according to the concentration of tear gas. As the amount of tear gas increases, it can be seen that the amount of malononitrile contained therein also increases proportionally. Through this result, MalP-1 can detect harmful substances that can occur when exposed to tear gas and cyanide (cyanide) that can be produced incidentally therefrom and can detect toxic malononitrile in combination. that can be checked

실시예 9. MalP-1을 이용한 세포 내 말로노나이트릴 영상화 방법Example 9. Intracellular malononitrile imaging method using MalP-1

본 발명자들은 MalP-1을 이용해 세포 내에 존재하는 말로노나이트릴을 영상화하여 MalP-1의 생체 내 응용의 적합성 및 세포독성 여부를 확인하였다.The present inventors imaged malononitrile present in cells using MalP-1 to confirm the suitability and cytotoxicity of MalP-1 for in vivo application.

구체적으로, MalP-1이 생체 내에서 말로노나이트릴에 대한 선택성을 가지고 반응함에 따라 형광의 특성이 변화하는지 여부와, MalP-1이 말로노나이트릴을 처리한 헬라 세포(HeLa cell, cervical cancer cells)로부터 말로노나이트릴을 감지할 수 있는지 여부 및 그에 대한 영상화 방법을 확인하였다.Specifically, it was determined whether the characteristic of fluorescence changes as MalP-1 reacts with selectivity to malononitrile in vivo, and MalP-1 treated malononitrile-treated HeLa cells (cervical cancer). cells), it was confirmed whether malononitrile could be detected and an imaging method therefor.

세포 내에서도 MalP-1이 말로노나이트릴에 대한 특이성을 가지고 영상화가 가능한지 확인하기 위한 실험을 진행하였다. 본 발명자들은 대조군으로 헬라세포를 사용하였고, 이 외에 세 개의 비교군(i: MalP-1, ii: MalP-1 with malononitrile, iii: MalP-1 with malononitrile including 0.1% piperidine)을 준비하여 각각의 조건에서 영상화를 시도하였다. 실험에 사용된 MalP-1의 농도는 30 μM로 2시간 동안 37 ℃, 5% 이산화탄소(CO

Figure 112020008291343-pat00005
)조건에서 배양시켜준 다음, 말로노나이트릴(100 μM)을 처리하여 2시간 동안 추가로 배양시켜주었다. 그 결과를 도 17에 나타내었다.An experiment was conducted to determine whether MalP-1 could be imaged with specificity for malononitrile in cells. The present inventors used HeLa cells as a control. In addition, three comparative groups (i: MalP-1, ii: MalP-1 with malononitrile, iii: MalP-1 with malononitrile including 0.1% piperidine) were prepared for each condition. Attempted imaging. The concentration of MalP-1 used in the experiment was 30 μM, 37 °C, 5% carbon dioxide (CO2) for 2 hours.
Figure 112020008291343-pat00005
) conditions, and then treated with malononitrile (100 μM) and further incubated for 2 hours. The results are shown in FIG. 17 .

도 17에 나타난 바와 같이, 말로노나이트릴을 포함하지 않은 그룹에서는 전혀 형광을 보이지 않았지만 말로노나이트릴을 처리한 그룹에서는 붉은색의 형광이 켜짐을 확인할 수 있으며, 생체 내에서도 MalP-1이 말로노나이트릴에 대하여 선택성을 가짐을 확일할 수 있다. 이때, 영상화에 사용한 여기파장은 499 nm이며, 스케일바는 20 μm이다.As shown in FIG. 17 , although no fluorescence was observed in the group not containing malononitrile, it was confirmed that the red fluorescence was turned on in the group treated with malononitrile, and MalP-1 was also found in malono in vivo. It can be confirmed that it has selectivity with respect to nitrile. At this time, the excitation wavelength used for imaging is 499 nm, and the scale bar is 20 μm.

또한, MalP-1이 생체 내에서 세포 독성을 가지는지 여부를 확인하였다. 구 결과는 도 18에 나타내었다. In addition, it was confirmed whether MalP-1 had cytotoxicity in vivo. The old results are shown in FIG. 18 .

구체적으로, 세포 독성 실험은 CCK-8 assay kit(dojindo molecular technologies, Inc., CatNO: CK04-13)를 사용하여 진행하였고, 해당 사에서 제공하는 프로토콜을 따라 진행하였다. 96 well plate (SPL, 30096)에 동일한 수의 세포를 분주한 뒤, 24 시간 동안 37 ℃와 5% CO2를 유지하는 배양기(Thermo Scientific Forma Series3)에서 세포를 배양하였다. 그 다음, 배양액을 혈청이 없는 배양액으로 바꾸어 준 뒤 30분간 배양기에서 배양하였고, 이후 MalP-1을 주어진 농도별로 처리해주었다. MalP-1을 처리한 세포는 약 2시간 동안 배양기에서 추가로 배양하였다. 다음으로 배양액을 제거한 다음, 1X PBS를 이용해 1회의 세척과정을 거쳤다. 이후 혈청이 없는 배양액을 각 웰(well)에 90 μL로 분주해주었고, 10 μL의 CCK-8 용액(solution)을 각 웰에 처리해주었다. 마지막으로 2시간 동안 37 ℃와 5% CO2조건의 배양기에서 배양하여 450 nm에서 흡광 값을 측정하였다. 흡광 값은 마이크로플레이트 리더기(Microplate reader, Multiskan FC, Thermo Fisher)로 측정하였으며, 세포 독성의 백분율은 (샘플의 흡광 값 *100)/(대조군의 흡광 값)으로 계산하였다. 그 결과를 도 18에 나타내었다.Specifically, the cytotoxicity experiment was performed using the CCK-8 assay kit (dojindo molecular technologies, Inc., CatNO: CK04-13), and was performed according to the protocol provided by the company. After dispensing the same number of cells in a 96 well plate (SPL, 30096), the cells were cultured in an incubator (Thermo Scientific Forma Series3) maintained at 37 °C and 5% CO 2 for 24 hours. Then, the culture medium was changed to a serum-free culture medium and incubated in an incubator for 30 minutes, then treated with MalP-1 at a given concentration. Cells treated with MalP-1 were further cultured in an incubator for about 2 hours. Next, the culture medium was removed and washed once with 1X PBS. Afterwards, the serum-free culture medium was dispensed in 90 μL to each well, and 10 μL of CCK-8 solution was treated in each well. Finally, the absorbance value was measured at 450 nm by culturing in an incubator at 37° C. and 5% CO 2 conditions for 2 hours. The absorbance value was measured with a microplate reader (Microplate reader, Multiskan FC, Thermo Fisher), and the percentage of cytotoxicity was calculated as (absorption value of sample *100)/(absorption value of control). The results are shown in FIG. 18 .

도 18에 나타난 바와 같이, 10 μM, 25 μM, 50 μM, 100 μM, 200 μM에 해당하는 농도조건을 기준으로 각각 세포독성을 확인한 결과 100 μM에 해당하는 고농도까지도 낮은 독성을 나타냄을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 18, as a result of confirming the cytotoxicity based on the concentration conditions corresponding to 10 μM, 25 μM, 50 μM, 100 μM, and 200 μM, it can be confirmed that even high concentrations corresponding to 100 μM exhibit low toxicity. .

상기 진술한 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 이해해야만 한다. The description of the present invention stated above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. There will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (6)

하기 화학식 1의 화합물을 포함하는, 말로노나이트릴(malononitrile) 검출용 형광 프로브:
[화학식 1]
Figure 112021039508912-pat00028
A fluorescent probe for detecting malononitrile, comprising a compound of Formula 1 below:
[Formula 1]
Figure 112021039508912-pat00028
제 1 항에 있어서,
상기 화합물은 말로노나이트릴과 노베나겔 축합반응에 의해 진행되는 6-디메틸아미노-3-히드록시-2-나프타알데히드 (6-dimethylamon-3-hydoxy-2-naphthaldehyde)의 분자 내에 고리화 반응을 통해 들뜬 상태 분자 내 양성자 전이를 종결시키며 이미노벤조[g]쿠마린을 생성하며 붉은색의 형광을 나타내는 것을 특징으로 하는 형광 프로브.
The method of claim 1,
The compound is a cyclization reaction within a molecule of 6-dimethylamino-3-hydroxy-2-naphthaldehyde, which is carried out by a condensation reaction between malononitrile and Knovenagel. A fluorescent probe, characterized in that it terminates the proton transition in the excited state molecule through
하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 말로노나이트릴 검출용 키트.
[화학식 1]
Figure 112021039508912-pat00029
A kit for detecting malononitrile comprising a compound of Formula 1 below.
[Formula 1]
Figure 112021039508912-pat00029
하기 화학식 1의 화합물을 이용한 말로노나이트릴 검출 방법.
[화학식 1]
Figure 112021039508912-pat00030
A method for detecting malononitrile using a compound of Formula 1 below.
[Formula 1]
Figure 112021039508912-pat00030
제 4 항에 있어서,
상기 검출 방법은 수용액의 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 말로노나이트릴 검출 방법.
5. The method of claim 4,
The detection method is malononitrile detection method, characterized in that it is carried out under the conditions of an aqueous solution.
하기 화학식 1의 화합물을 세포 또는 조직에 처리하여 말로노나이트릴과의 반응에 의해 발생하는 형광을 측정하는 세포 또는 조직의 영상화(imaging) 방법.
[화학식 1]
Figure 112021039508912-pat00031
An imaging method of cells or tissues for measuring fluorescence generated by reaction with malononitrile by treating cells or tissues with a compound of Formula 1 below.
[Formula 1]
Figure 112021039508912-pat00031
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