KR102314901B1 - Crosslinked magnetic agarose bead having enhanced physicochemical stability and preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에서 제공하는 가교 자성 아가로스 비드는 기존의 자성 아가로스 비드에 비해 향상된 화학적 안정성, 기계적 강도 및 열적 안정성을 가져 고압, 고온 및 매우 높거나 낮은 pH 등의 가혹 조건에서 사용이 가능하고, 자성 아가로스 비드로부터 자성 나노입자의 유출이 일어나지 않으며,
유화 액적 겔 형성법으로 제조공정이 단순하기 때문에 친화성 표지(affinity tag)에 의한 단백질 분리에 적용되는 경우 단백질의 분리 효율과 수율을 향상시킬 수 있는 친화 크로마토그래피 미디어로 활용이 가능한 효과가 있다.
The cross-linked magnetic agarose beads provided in one aspect of the present invention have improved chemical stability, mechanical strength and thermal stability compared to conventional magnetic agarose beads, so they can be used in harsh conditions such as high pressure, high temperature, and very high or low pH And, there is no leakage of magnetic nanoparticles from the magnetic agarose beads,
Since the manufacturing process is simple as an emulsion droplet gel forming method, when applied to protein separation by affinity tag, it can be used as an affinity chromatography medium that can improve protein separation efficiency and yield.

Description

물리화학적 안정성이 향상된 가교 자성 아가로스 비드 및 그의 제조 방법{Crosslinked magnetic agarose bead having enhanced physicochemical stability and preparation method thereof}Crosslinked magnetic agarose bead having enhanced physicochemical stability and preparation method thereof

본 발명은 아가로스 비드에 자성나노입자를 함입시킨 자성 아가로스 비드를 제조한 후, 자성 아가로스 비드를 두 종류의 이관능성 가교제로 차례로 반응시켜 물리화학적 안정성이 향상된 가교 자성 아가로스 비드와 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention prepares magnetic agarose beads in which magnetic nanoparticles are impregnated in agarose beads, and then reacts the magnetic agarose beads with two types of bifunctional crosslinking agents in turn to crosslinked magnetic agarose beads with improved physicochemical stability and preparation thereof it's about how

최근 단백질의 기능을 이해하려는 단백질체학(proteomics) 분야에서는 20여종의 아미노산으로부터 생합성되는 특정 단백질의 기능을 연구하기 위한 핵심기술로서 단백질 분리 및 정제의 중요성이 증대되고 있다.Recently, in the field of proteomics to understand the function of a protein, the importance of protein isolation and purification is increasing as a core technology for studying the function of a specific protein biosynthesized from 20 kinds of amino acids.

현재 단백질 분리 및 정제용 소재로서 주목을 받고 있는 자성 비드(magnetic bead)를 이용한 소재는 기존의 소재에 비해 분리의 용이성이 높고 기존의 분리법에 비해 분리 정제에 소요되는 시간을 대폭 개선하여 효율적이며 초고속 분리 정제가 가능하여 현재 high throughput system (HTS)을 통한 단백질 기능 연구에 필수적인 정제 소재로 평가되고 있다. 전세계적으로 주로 실리카 코팅된 자성 비드를 사용하는 분리 기술이 주를 이루었으나, 최근에 다공성에 의한 우수한 분리능, 단백질에 대한 우수한 결합력 및 제조의 용이성 등으로 인해 단백질 분리에 있어서 아가로스에 기반을 둔 기술이 장점을 갖는다.Materials using magnetic beads, which are currently attracting attention as materials for protein separation and purification, have higher separation ease compared to existing materials, and significantly improve the time required for separation and purification compared to conventional separation methods, making them efficient and ultra-fast. Since separation and purification are possible, it is currently evaluated as an essential purification material for protein function studies through high throughput system (HTS). Separation technology using silica-coated magnetic beads has been predominant around the world, but in recent years, agarose-based Technology has an advantage.

크로마토그래피 컬럼용 충진제로서 아가로스는 선택성이 높고, 생체적합성이 우수하고, 조작 조건이 온화하여 다양한 물질의 분리와 정제에 널리 이용되어 왔다. 아가로스는 해양성 하이드로콜로이드인 아가(agar)로부터 얻어진다. 아가와 아가로스는 3-linked β-D-갈락토피라노실(galactopyranosyl)과 4-linked 3,6-무수-α-L-갈락토피라노실 단위들로 구성된 이당류로서 아가로비오스(agarobiose)를 반복 단위로 갖는 공통적인 고분자 골격 구조를 갖는다. 아가로스와 달리 아가는 설페이트(sulfate)와 카르복실(carboxyl) 잔기를 가지기 때문에 전하를 갖는 분자들과 비특이적 흡착을 일으킬 수 있다. 아가를 알칼리성 용액에서 열을 가함으로써 전하를 갖는 그룹들이 제거될 수 있다(비특허문헌 1, Chunling Ge et al., New agar microsphere for the separation and purification of natural products, Journal of Separation Science 2014, 37, 3253-3259).As a filler for chromatography columns, agarose has been widely used for separation and purification of various substances due to its high selectivity, excellent biocompatibility, and mild operating conditions. Agarose is obtained from agar, a marine hydrocolloid. Agar agarose is a disaccharide composed of 3-linked β-D-galactopyranosyl and 4-linked 3,6-anhydro-α-L-galactopyranosyl units. It has a common polymer backbone structure with repeating units. Unlike agarose, agar can cause non-specific adsorption with charged molecules because it has sulfate and carboxyl residues. By heating agar in an alkaline solution, the charged groups can be removed (Non-Patent Document 1, Chunling Ge et al., New agar microsphere for the separation and purification of natural products, Journal of Separation Science 2014, 37, 3253-3259).

현재 단백질의 분리와 정제에 사용되는 자성 아가로스 비드가 시판되고 있으나 화학적 및 기계적 안정성이 낮아 수 회 반복 사용 시, 대상 단백질의 분리 효율이 낮아지는 단점이 있다. 또한, 시판 자성 아가로스 비드의 낮은 화학적 및 기계적 안정성 때문에 pH가 낮은 조건 또는 압력이 높은 조건에서 비드가 분해되거나, 비드가 이온화되거나, 비드로부터 자성 나노 입자가 유출되는 등의 문제가 발생하여 단백질의 분리 효율이 낮아지는 문제가 있다.Currently, magnetic agarose beads used for protein separation and purification are commercially available, but their chemical and mechanical stability is low, so that when used repeatedly several times, the separation efficiency of the target protein is lowered. In addition, due to the low chemical and mechanical stability of commercially available magnetic agarose beads, problems such as bead decomposition, ionization of beads, leakage of magnetic nanoparticles from the beads under low pH conditions or high pressure conditions, etc. There is a problem in that the separation efficiency is lowered.

가교시키지 않은 자성 아가로스 비드의 이러한 문제점을 개선하기 위해 아가로스를 가교시킨 자성 아가로스 비드가 개발되어 제품이 시판되고 있으나 안정성에 있어서 가교시키지 않은 자성 아가로스 비드에 비해 큰 차이가 없어 반복 사용 시 단백질의 분리 효율이 낮아지는 문제가 있다.To improve this problem of uncrosslinked magnetic agarose beads, magnetic agarose beads crosslinked with agarose have been developed and marketed, but there is no significant difference in stability compared to uncrosslinked magnetic agarose beads. There is a problem in that the separation efficiency of the protein is lowered.

이러한 단백질의 낮은 분리 효율 문제의 극복과, 가열 멸균 및 가혹 조건의 분리에서 안정성이 확보될 수 있도록 아가로스 비드의 열적 안정성을 향상시키는 기술이 필요한 실정이다.There is a need for a technique for improving the thermal stability of agarose beads so as to overcome such a problem of low separation efficiency of proteins and to ensure stability in heat sterilization and separation under severe conditions.

New agar microsphere for the separation and purification of natural products, Journal of Separation Science 2014, 37, 3253-3259New agar microsphere for the separation and purification of natural products, Journal of Separation Science 2014, 37, 3253-3259

본 발명의 일 측면에서의 목적은,An object of one aspect of the present invention is,

자성 나노입자를 함유한 아가로스 비드를, 두 가지 종류의 가교제로 순차적으로 가교시킴으로써, 가교되지 않거나 한 가지 종류의 가교제로 가교된 자성 아가로스 비드에 비해 화학적, 기계적 및 열적 안정성이 향상되고 팽윤도가 조절되는 가교 자성 아가로스 비드의 제조방법을 제공하는 것이다.By sequentially crosslinking agarose beads containing magnetic nanoparticles with two types of crosslinking agents, chemical, mechanical and thermal stability is improved and swelling degree is improved compared to magnetic agarose beads that are not crosslinked or crosslinked with one type of crosslinking agent To provide a method for producing controlled cross-linked magnetic agarose beads.

본 발명의 다른 일 측면에서의 목적은,The object of another aspect of the present invention is,

상기 제조방법으로 제조되는 가교 자성 아가로스 비드를 제공하는 것이다.It is to provide a cross-linked magnetic agarose beads prepared by the above manufacturing method.

본 발명의 또 다른 일 측면에서의 목적은,An object of another aspect of the present invention is,

상기 가교 자성 아가로스 비드에 단백질을 접촉시키는 단계를 포함하는, 단백질의 분리 및 정제방법을 제공하는 것이다.It is to provide a method for separating and purifying a protein, comprising the step of contacting the protein with the cross-linked magnetic agarose beads.

상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,

본 발명의 일 측면은,One aspect of the present invention is

아가로스 및 자성 나노입자를 포함하는 수상 용액을 준비하는 단계;preparing an aqueous solution containing agarose and magnetic nanoparticles;

계면활성제를 포함하는 오일상 용액을 준비하는 단계;preparing an oily solution containing a surfactant;

상기 오일상 용액에 수상 용액을 적하하여, W/O 에멀션 형성을 통해 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드를 제조하는 단계;preparing magnetic agarose beads containing magnetic nanoparticles by dropping an aqueous solution to the oil phase solution, and forming a W/O emulsion;

상기 제조한 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드에, 제1 가교제인 디할로알킬 알코올을 혼합하고 교반하여, 1차 가교된 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드를 제조하는 단계;preparing magnetic agarose beads containing primary crosslinked magnetic nanoparticles by mixing and stirring dihaloalkyl alcohol as a first crosslinking agent to the prepared magnetic nanoparticle-containing magnetic agarose beads;

상기 제조한 1차 가교된 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드에, 제2 가교제인 에피할로히드린을 혼합하고 교반하여, 2차 가교된 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드를 제조하는 단계;를 포함하는,Mixing and stirring the prepared first cross-linked magnetic nanoparticles-containing magnetic agarose beads with epihalohydrin, a second cross-linking agent, to prepare magnetic agarose beads containing secondary cross-linked magnetic nanoparticles; containing,

가교 자성 아가로스 비드 제조방법을 제공한다.Provided is a method for preparing crosslinked magnetic agarose beads.

본 발명의 다른 일 측면은,Another aspect of the present invention is

상기 제조방법으로 제조되는 가교 자성 아가로스 비드를 제공한다.Provided is a cross-linked magnetic agarose bead prepared by the above manufacturing method.

본 발명의 또 다른 일 측면은,Another aspect of the present invention is

상기 가교 자성 아가로스 비드에 단백질을 접촉시키는 단계를 포함하는, 단백질의 분리 및 정제방법을 제공한다.It provides a method for separating and purifying a protein, comprising the step of contacting the protein with the cross-linked magnetic agarose beads.

본 발명의 일 측면에서 제공하는 가교 자성 아가로스 비드는 기존의 자성 아가로스 비드에 비해 향상된 화학적 안정성, 기계적 강도 및 열적 안정성을 가져 고압, 고온 및 매우 높거나 낮은 pH 등의 가혹 조건에서 사용이 가능하고, 자성 아가로스 비드로부터 자성 나노입자의 유출이 일어나지 않으며,The cross-linked magnetic agarose beads provided in one aspect of the present invention have improved chemical stability, mechanical strength and thermal stability compared to conventional magnetic agarose beads, so they can be used in harsh conditions such as high pressure, high temperature, and very high or low pH And, there is no leakage of magnetic nanoparticles from the magnetic agarose beads,

유화 액적 겔 형성법으로 제조공정이 단순하기 때문에 친화성 표지(affinity tag)에 의한 단백질 분리에 적용되는 경우 단백질의 분리 효율과 수율을 향상시킬 수 있는 친화 크로마토그래피 미디어로 활용이 가능한 효과가 있다.As the emulsion droplet gel-forming method has a simple manufacturing process, when applied to protein separation by affinity tag, it can be used as an affinity chromatography medium that can improve protein separation efficiency and yield.

도 1은 MAB의 모폴로지를 나타내는 도면이다.
도 2는 MAB의 입도분포를 나타내는 도면이다.
도 3은 CL-MAB-D의 모폴로지를 나타내는 도면이다.
도 4는 CL-MAB-DE의 모폴로지를 나타내는 도면이다.
도 5는 산화철 나노입자(IONP)와 MAB의 X-선 회절패턴을 나타내는 도면이다.
도 6은 MAB, CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 7a는 MAB의 압축 하중과 신장을 나타낸 것이다.
도 7b은 CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE의 압축 하중과 신장을 나타낸 것이다.
도 8은 MAB, CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE의 팽윤도를 나타낸 것이다.
도 9는 MAB, CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE의 열중량 분석 곡선을 나타낸 것이다.
도 10은 MAB, CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE의 DSC 분석 곡선을 나타낸 것이다.
1 is a diagram showing the morphology of MAB.
2 is a diagram showing the particle size distribution of MAB.
3 is a diagram showing the morphology of CL-MAB-D.
4 is a diagram showing the morphology of CL-MAB-DE.
5 is a view showing an X-ray diffraction pattern of iron oxide nanoparticles (IONP) and MAB.
6 shows FT-IR spectra of MAB, CL-MAB-D and CL-MAB-DE.
Figure 7a shows the compressive load and elongation of the MAB.
Figure 7b shows the compressive load and elongation of CL-MAB-D and CL-MAB-DE.
Figure 8 shows the swelling degree of MAB, CL-MAB-D and CL-MAB-DE.
9 shows thermogravimetric analysis curves of MAB, CL-MAB-D and CL-MAB-DE.
Figure 10 shows the DSC analysis curves of MAB, CL-MAB-D and CL-MAB-DE.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

한편, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.On the other hand, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, the embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.

나아가, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.Furthermore, "including" a certain component throughout the specification means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본 발명의 일 측면은,One aspect of the present invention is

아가로스 및 자성 나노입자를 포함하는 수상 용액을 준비하는 단계;preparing an aqueous solution containing agarose and magnetic nanoparticles;

계면활성제를 포함하는 오일상 용액을 준비하는 단계;preparing an oily solution containing a surfactant;

상기 오일상 용액에 수상 용액을 적하하여, W/O 에멀션 형성을 통해 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드를 제조하는 단계;preparing magnetic agarose beads containing magnetic nanoparticles by dropping an aqueous solution to the oil phase solution, and forming a W/O emulsion;

상기 제조한 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드에, 제1 가교제인 디할로알킬 알코올을 혼합하고 교반하여, 1차 가교된 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드를 제조하는 단계;preparing magnetic agarose beads containing primary crosslinked magnetic nanoparticles by mixing and stirring dihaloalkyl alcohol as a first crosslinking agent to the prepared magnetic nanoparticle-containing magnetic agarose beads;

상기 제조한 1차 가교된 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드에, 제2 가교제인 에피할로히드린을 혼합하고 교반하여, 2차 가교된 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드를 제조하는 단계;를 포함하는,Mixing and stirring the prepared first cross-linked magnetic nanoparticles-containing magnetic agarose beads with epihalohydrin, a second cross-linking agent, to prepare magnetic agarose beads containing secondary cross-linked magnetic nanoparticles; containing,

가교 자성 아가로스 비드 제조방법을 제공한다.Provided is a method for preparing crosslinked magnetic agarose beads.

이하, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 가교 자성 아가로스 비드 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the method for producing crosslinked magnetic agarose beads provided in one aspect of the present invention will be described in detail step by step.

<1> 아가로스 및 자성 나노입자를 포함하는 수상 용액을 준비하는 단계<1> Preparing an aqueous solution containing agarose and magnetic nanoparticles

상기 수상 용액의 온도는 70 내지 95℃일 수 있고, 75 내지 95℃일 수 있고, 80 내지 95℃일 수 있고, 85 내지 95℃일 수 있고, 70 내지 90℃일 수 있고, 70 내지 85℃일 수 있고, 80 내지 90℃일 수 있고, 84 내지 86℃일 수 있고, 가장 바람직하게는 85℃의 고온일 수 있다.The temperature of the aqueous solution may be 70 to 95 ℃, 75 to 95 ℃, 80 to 95 ℃, 85 to 95 ℃, 70 to 90 ℃, 70 to 85 ℃ may be, may be 80 to 90 ℃, may be 84 to 86 ℃, most preferably may be a high temperature of 85 ℃.

상기 자성 나노입자는 평균직경이 50 내지 500 nm인 산화철 나노입자일 수 있고, 상기 산화철 나노입자는 Fe3O4 결정으로 이루어진 상자성 나노입자인 것이 바람직하다. 다른 측면에서, 상기 산화철 나노입자의 평균직경은 50 내지 500 nm일 수 있고, 100 내지 500 nm일 수 있고, 150 내지 500 nm일 수 있고, 200 내지 500 nm일 수 있고, 250 내지 500 nm일 수 있고, 300 내지 500 nm일 수 있고, 350 내지 500 nm일 수 있고, 400 내지 500 nm일 수 있고, 50 내지 450 nm일 수 있고, 50 내지 400 nm일 수 있고, 350 내지 450 nm일 수 있고, 380 내지 420 nm일 수 있고, 가장 바람직하게는 400 nm일 수 있다.The magnetic nanoparticles may be iron oxide nanoparticles having an average diameter of 50 to 500 nm, and the iron oxide nanoparticles are preferably paramagnetic nanoparticles made of Fe 3 O 4 crystals. In another aspect, the average diameter of the iron oxide nanoparticles may be 50 to 500 nm, may be 100 to 500 nm, may be 150 to 500 nm, may be 200 to 500 nm, may be 250 to 500 nm It can be 300-500 nm, 350-500 nm, 400-500 nm, 50-450 nm, 50-400 nm, 350-450 nm, It may be 380 to 420 nm, and most preferably 400 nm.

상기 자성나노입자는 산화철 나노입자에 저분자 물질 또는 고분자 물질이 코팅된 것이거나 저분자 또는 고분자 물질이 코팅되지 않은 것일 수도 있다. 코팅 물질은 올레산(oleic acid), 리놀레산(linoleic acid), 구연산(citric acid) 등과 같은 저분자 물질일 수도 있고, 폴리아크릴릭산(polyacrylic acid), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone) 등과 같은 합성 고분자나 덱스트란(dextran) 등과 같은 천연 고분자 물질일 수도 있다.The magnetic nanoparticles may be those in which iron oxide nanoparticles are coated with a low-molecular material or a high-molecular material, or may not be coated with a low-molecular or high-molecular material. The coating material may be a low-molecular material such as oleic acid, linoleic acid, or citric acid, and a synthetic polymer or dextrose such as polyacrylic acid, polyvinylpyrrolidone, etc. It may be a natural polymer material such as dextran or the like.

수상 용액에서 아가로스 농도는 0.1 내지 10 중량%일 수 있고, 1 내지 8 중량%일 수 있고, 3 내지 7.5 중량%일 수 있고, 5 내지 7 중량%일 수 있고, 5.5 내지 6.5 중량%일 수 있고, 가장 바람직하게는 6 중량%일 수 있다.The agarose concentration in the aqueous solution may be 0.1 to 10% by weight, 1 to 8% by weight, 3 to 7.5% by weight, 5 to 7% by weight, and 5.5 to 6.5% by weight. and most preferably 6% by weight.

상기 아가로스의 겔 강도는 1 중량% 수용액에서 750 내지 1500 g/cm2, 바람직하게는 1000 g/cm2 이상, 가장 바람직하게는 1200 g/cm2 이상이다.The gel strength of the agarose is 750 to 1500 g/cm 2 , preferably 1000 g/cm 2 or more, and most preferably 1200 g/cm 2 or more in a 1% by weight aqueous solution.

<2> 계면활성제를 포함하는 오일상 용액을 준비하는 단계<2> Preparing an oily solution containing a surfactant

상기 오일상 용액의 유기 용매는 사이클로헥산 및 톨루엔에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상이 바람직하다.The organic solvent of the oily solution is preferably any one or two or more selected from cyclohexane and toluene.

상기 계면활성제를 포함하는 오일상 용액에서 계면활성제는 비이온성 계면활성제인 Span 계열이 바람직하며, 오일상에서 농도는 0.1 내지 15 부피%로 포함될 수 있고, 5 내지 10 부피%로 포함될 수 있고, 7 내지 9 부피%로 포함될 수 있고, 가장 바람직하게는 8 부피%일 수 있다.In the oil phase solution containing the surfactant, the surfactant is preferably a Span series, which is a nonionic surfactant, and the concentration in the oil phase may be 0.1 to 15% by volume, 5 to 10% by volume, and 7 to It may be included in 9% by volume, most preferably 8% by volume.

<3> 상기 오일상 용액에 수상 용액을 적하하여, W/O 에멀션 형성을 통해 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드를 제조하는 단계<3> Dropping an aqueous solution to the oil phase solution to prepare magnetic nanoparticles-containing magnetic agarose beads through W/O emulsion formation

상기 자성 아가로스 비드는 산화철 나노입자와 아가로스를 고온의 탈이온수에 녹여 제조한 수상(W, water phase)과, 계면활성제를 함유한 오일상(O, oil phase)을 혼합하여 유화액을 제조한 후, 일정 속도로 교반하면서 유화액을 실온까지 서서히 냉각시켜 유화액의 액적이 겔화되면서 형성된다.The magnetic agarose beads were prepared by mixing an aqueous phase (W, water phase) prepared by dissolving iron oxide nanoparticles and agarose in high-temperature deionized water, and an oil phase (O, oil phase) containing a surfactant. Then, the emulsion is slowly cooled to room temperature while stirring at a constant speed to form droplets of the emulsion gel.

이때, 수상 용액과 오일상 용액의 혼합 부피비는 1:1 내지 40일 수 있고, 1:5 내지 20일 수 있고, 1:8 내지 15일 수 있고, 1:9 내지 12일 수 있고, 가장 바람직하게는 1:10일 수 있다. W/O 유화액에서 형성된 액적의 겔화를 위한 냉각 속도는 분당 0.1 내지 2.0℃, 바람직하게는 0.3 내지 1.2℃, 가장 바람직하게는 0.6℃이다. At this time, the mixing volume ratio of the aqueous solution and the oil phase solution may be 1:1 to 40, may be 1:5 to 20, may be 1:8 to 15, may be 1:9 to 12, most preferably For example, it may be 1:10. The cooling rate for gelation of the droplets formed in the W/O emulsion is 0.1 to 2.0°C per minute, preferably 0.3 to 1.2°C, most preferably 0.6°C.

<4> 상기 제조한 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드에, 제1 가교제인 디할로알킬 알코올을 혼합하고 교반하여, 1차 가교된 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드를 제조하는 단계 (MAB → CL-MAB-D)<4> A step of preparing magnetic agarose beads containing primary crosslinked magnetic nanoparticles by mixing and stirring dihaloalkyl alcohol as a first crosslinking agent to the prepared magnetic agarose beads containing magnetic nanoparticles (MAB → CL -MAB-D)

상기 제1 가교제인 디할로알킬 알코올은 1,3-디클로로-2-프로판올, 2,3-디클로로프로판올, 1,3-디브로모-2-프로판올 및 2,3-디브로모프로판올에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다. 가장 바람직한 것은 1,3-디클로로-2-프로판올을 1차 가교제로 사용할 경우이다.The first crosslinking agent, dihaloalkyl alcohol, is selected from 1,3-dichloro-2-propanol, 2,3-dichloropropanol, 1,3-dibromo-2-propanol and 2,3-dibromopropanol. Any one or two or more may be used. Most preferred is when 1,3-dichloro-2-propanol is used as the primary crosslinking agent.

MAB의 가교에 사용되는 촉매는 NaOH, KOH 등이 바람직하며, 가장 바람직한 것은 NaOH이다.The catalyst used for crosslinking MAB is preferably NaOH, KOH, or the like, and most preferably NaOH.

MAB의 가교에서 CL-MAB-D의 가교 형성 여부는 CL-MAB-D를 아가로스의 대표적인 용매인 DMSO에 가했을 때 가교된 자성 아가로스 비드가 용해되지 않는 것으로부터 확인이 가능하다.Whether CL-MAB-D is cross-linked in cross-linking of MAB can be confirmed from the fact that cross-linked magnetic agarose beads are not dissolved when CL-MAB-D is added to DMSO, a representative solvent of agarose.

<5> 상기 제조한 1차 가교된 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드에, 제2 가교제인 에피할로히드린을 혼합하고 교반하여, 2차 가교된 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드를 제조하는 단계 (CL-MAB-D → CL-MAB-DE)<5> Mixing and stirring the prepared first cross-linked magnetic nanoparticles-containing magnetic agarose beads with epihalohydrin, which is a second cross-linking agent, to prepare magnetic agarose beads containing secondary cross-linked magnetic nanoparticles Step (CL-MAB-D → CL-MAB-DE)

상기 제2 가교제인 에피할로히드린은 에피플루오르히드린, 에피클로로히드린, 에피브로모히드린, 에피아이오도히드린, 메틸에피클로로히드린, 메틸에피브로모히드린 및 메틸에피아이오도히드린에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다. 가장 바람직한 것은 에피클로로히드린을 사용할 경우이다.The second crosslinking agent epihalohydrin is epifluorohydrin, epichlorohydrin, epibromohydrin, epiiodohydrin, methylepichlorohydrin, methylepibromohydrin, and methylepiiodohydrin. Any one or two or more selected from may be used. Most preferred is when epichlorohydrin is used.

상기 최종 제조되는 가교 자성 아가로스 비드의 평균직경은 15 내지 300 ㎛일 수 있고, 15 내지 300 ㎛일 수 있고, 30 내지 270 ㎛일 수 있고, 50 내지 250 ㎛일 수 있고, 70 내지 200 ㎛일 수 있고, 80 내지 150 ㎛일 수 있고, 90 내지 110 ㎛일 수 있고, 100 ㎛일 수 있다.The average diameter of the finally prepared crosslinked magnetic agarose beads may be 15 to 300 μm, may be 15 to 300 μm, may be 30 to 270 μm, may be 50 to 250 μm, and may be 70 to 200 μm. It may be 80 to 150 μm, may be 90 to 110 μm, and may be 100 μm.

CL-MAB-D의 가교에 사용하는 환원제 종류로는 소듐 보로하이드라이드(sodium borohydride), 소듐 알루미늄 하이드라이드(sodium aluminium hydride), 리튬 보로하이드라이드(lithium borohydride), 수산화 나트륨 등이 바람직하며, 가장 바람직한 것은 소듐 보로하이드라이드이다.As the type of reducing agent used for crosslinking CL-MAB-D, sodium borohydride, sodium aluminum hydride, lithium borohydride, sodium hydroxide, etc. are preferable, and the most Preferred is sodium borohydride.

본 발명의 다른 측면은, Another aspect of the present invention is

상기 제조방법으로 제조되는 가교 자성 아가로스 비드를 제공한다.Provided is a cross-linked magnetic agarose bead prepared by the above manufacturing method.

본 발명의 또 다른 측면은,Another aspect of the present invention is

상기 가교 자성 아가로스 비드에 단백질을 접촉시키는 단계를 포함하는, 단백질의 분리 및 정제방법을 제공한다.It provides a method for separating and purifying a protein, comprising the step of contacting the protein with the cross-linked magnetic agarose beads.

본 발명의 일 측면에서 제공하는 가교 자성 아가로스 비드는 기존의 자성 아가로스 비드에 비해 향상된 화학적 안정성,기계적 강도 및 열적 안정성을 가져 고압, 고온 및 매우 높거나 낮은 pH 등의 가혹 조건에서 사용이 가능하고, 자성 아가로스 비드로부터 자성 나노입자의 유출이 일어나지 않으며,The cross-linked magnetic agarose beads provided in one aspect of the present invention have improved chemical stability, mechanical strength and thermal stability compared to conventional magnetic agarose beads, so that they can be used in harsh conditions such as high pressure, high temperature, and very high or low pH And, there is no leakage of magnetic nanoparticles from the magnetic agarose beads,

유화 액적 겔 형성법으로 제조공정이 단순하기 때문에 친화성 표지(affinity tag)에 의한 단백질 분리에 적용되는 경우 단백질의 분리 효율과 수율을 향상시킬 수 있는 친화 크로마토그래피 미디어로 활용이 가능한 효과가 있다.As the emulsion droplet gel-forming method has a simple manufacturing process, when applied to protein separation by affinity tag, it can be used as an affinity chromatography medium that can improve protein separation efficiency and yield.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예를 통해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through Examples and Experimental Examples.

단, 후술하는 실시예 및 실험예는 본 발명을 일 측면에서 구체적으로 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.However, the Examples and Experimental Examples described below are merely illustrative of the present invention in detail in one aspect, and the present invention is not limited thereto.

<실시예 1> 이중 가교 자성 아가로스 비드 (CL-MAB-DE)의 제조<Example 1> Preparation of double cross-linked magnetic agarose beads (CL-MAB-DE)

[MAB 제조]: 1.2 g의 아가로스(Sigma-Aldrich), 0.3 g의 산화철 나노입자(평균직경: 400 nm) 및 20 mL의 탈이온수를 85℃에서 30분간 250 rpm으로 자석식 교반기를 사용하여 교반하여 산화철 나노입자가 함유된 아가로스 용액을 제조하여 수상(water phase) 용액을 준비하였다. 오일상(oil phase) 용액으로 8 v/v%의 Span 85(Sigma-Aldrich)를 함유한 200 mL의 사이클로헥산(cyclohexane) (㈜대정화금) 용액이 제조되었고, 오일상을 3구 둥근 바닥 플라스크에 가한 후, 온도를 75℃로 승온시켰다. 기계식 교반기를 이용해 800 rpm으로 오일상을 교반시킨 상태에서 마이크로 피펫으로 수상을 천천히 첨가함으로써 W/O 에멀션을 제조하였다. 이때, 수상 용액:오일상 용액의 혼합 부피비는 1:10으로 조절하였다. 제조된 W/O 에멀션의 온도가 60℃로 유지되도록 하면서 기계식 교반기를 이용해 900 rpm으로 1시간 동안 W/O 에멀션을 교반시키고 나서 교반을 유지한 상태에서 용액의 온도를 실온까지 냉각시켰다. 생성된 산화철 나노입자 함유 자성 아가로스 비드(MAB)는 자석을 이용해 분리했고, 분리된 비드는 50 v/v% 에탄올/물로 세정한 후, 20 v/v% 에탄올/물에 재분산시키고, 사용 전까지 4℃에서 보관하였다.[Production of MAB]: 1.2 g of agarose (Sigma-Aldrich), 0.3 g of iron oxide nanoparticles (average diameter: 400 nm) and 20 mL of deionized water were stirred at 85° C. for 30 minutes at 250 rpm using a magnetic stirrer. Thus, an agarose solution containing iron oxide nanoparticles was prepared to prepare a water phase solution. As an oil phase solution, 200 mL of cyclohexane (Daejeong Hwageum Co., Ltd.) solution containing 8 v/v% of Span 85 (Sigma-Aldrich) was prepared, and the oil phase was formed with a three-neck round bottom. After adding to the flask, the temperature was raised to 75°C. A W/O emulsion was prepared by slowly adding the aqueous phase with a micropipette while stirring the oil phase at 800 rpm using a mechanical stirrer. At this time, the mixing volume ratio of the aqueous solution: the oil phase solution was adjusted to 1:10. While maintaining the temperature of the prepared W/O emulsion at 60° C., the W/O emulsion was stirred at 900 rpm for 1 hour using a mechanical stirrer, and then the temperature of the solution was cooled to room temperature while maintaining the stirring. The produced magnetic agarose beads (MAB) containing iron oxide nanoparticles were separated using a magnet, and the separated beads were washed with 50 v/v% ethanol/water, redispersed in 20 v/v% ethanol/water, and used It was stored at 4°C until

[1차 가교]: 1.5 g의 상기 제조된 MAB, 0.1 mL의 1,3-디클로로-2-프로판올(DCP) 및 40 mL의 0.3 M NaOH 용액을 둥근 바닥 플라스크에 가한 후, 기계식 교반기로 500 rpm에서 교반시켰다. 반응 혼합액의 온도가 50℃가 되도록 한 후 2시간 동안 반응을 진행시켰다. 반응이 완료된 후 용액의 pH가 중성이 될 때까지 DCP로 가교된 자성 아가로스 비드(CL-MAB-D)를 증류수로 세정한 후, 20 v/v% 에탄올/물에 재분산하고, 사용 전까지 4℃에서 보관하였다.[First crosslinking]: 1.5 g of the MAB prepared above, 0.1 mL of 1,3-dichloro-2-propanol (DCP) and 40 mL of 0.3 M NaOH solution were added to a round bottom flask, and then 500 rpm with a mechanical stirrer stirred in. After the temperature of the reaction mixture was set to 50° C., the reaction was allowed to proceed for 2 hours. After the reaction is complete, the magnetic agarose beads (CL-MAB-D) crosslinked with DCP are washed with distilled water until the pH of the solution becomes neutral, and then redispersed in 20 v/v% ethanol/water, until use. Stored at 4°C.

[2차 가교]: 2.0 g의 팽윤된 상기 CL-MAB-D를 반복적인 세정 과정을 통해 DMSO로 옮기고, 용액의 부피가 50 mL이 되도록 DMSO에 분산시켰다. 0.17 mL의 에피클로로히드린(ECH)를 가하고 온도를 50 ℃까지 승온시켰다. ECH:NaOH의 몰비가 1:1이 되도록 7.04 mL의 0.3 M NaOH 용액을 가한 후 반응 혼합물을 밤새 교반시켰다. 반응기의 온도를 실온으로 낮추고, 생성물을 반복적으로 침전시켜 탈이온수로 세정하였다.[Secondary crosslinking]: 2.0 g of the swollen CL-MAB-D was transferred to DMSO through a repeated washing process, and the solution was dispersed in DMSO to a volume of 50 mL. 0.17 mL of epichlorohydrin (ECH) was added, and the temperature was raised to 50 °C. After adding 7.04 mL of 0.3 M NaOH solution so that the molar ratio of ECH:NaOH becomes 1:1, the reaction mixture was stirred overnight. The temperature of the reactor was lowered to room temperature, and the product was repeatedly precipitated and washed with deionized water.

<실시예 2> DBP를 이용한 CL-MAB-DE의 제조<Example 2> Preparation of CL-MAB-DE using DBP

아가로스의 가교제로 DCP를 사용하는 대신 1,3-디브로모-2-프로판올(DBP)을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1에서 수행한 방법과 동일한 방법으로 가교 자성 아가로스 비드를 제조하였다.Cross-linked magnetic agarose beads were prepared in the same manner as in Example 1, except that 1,3-dibromo-2-propanol (DBP) was used instead of DCP as a crosslinking agent for agarose. .

<실시예 3> 50 nm 산화철 나노입자를 이용한 CL-MAB-DE의 제조<Example 3> Preparation of CL-MAB-DE using 50 nm iron oxide nanoparticles

평균직경 400 nm 크기의 산화철 나노입자를 사용하는 대신, 평균직경 50 nm 크기의 산화철 나노입자를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1에서 수행한 방법과 동일한 방법으로 CL-MAB-DE를 제조하였다.Instead of using iron oxide nanoparticles having an average diameter of 400 nm, CL-MAB-DE was prepared in the same manner as in Example 1, except that iron oxide nanoparticles having an average diameter of 50 nm were used.

<실시예 4> 톨루엔을 이용한 CL-MAB-DE의 제조<Example 4> Preparation of CL-MAB-DE using toluene

오일상으로 사이클로헥산을 사용하는 대신, 톨루엔을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1에서 수행한 방법과 동일한 방법으로 CL-MAB-DE를 제조하였다.CL-MAB-DE was prepared in the same manner as in Example 1, except that toluene was used instead of cyclohexane as an oil phase.

<실시예 5> Span 60을 이용한 CL-MAB-DE의 제조<Example 5> Preparation of CL-MAB-DE using Span 60

계면활성제로 8 v/v%의 Span 85를 사용하는 대신, 10 v/v%의 Span 60을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1에서 수행한 방법과 동일한 방법으로 CL-MAB-DE를 제조하였다.Instead of using 8 v/v% of Span 85 as a surfactant, CL-MAB-DE was prepared in the same manner as in Example 1, except that 10 v/v% of Span 60 was used. .

<비교예 1> MAB의 제조<Comparative Example 1> Preparation of MAB

MAB을 DCP와 ECH로 가교시키는 단계를 수행하지 않고, 실시예 1에서 수행한 방법과 동일한 방법으로 MAB을 제조하였다.MAB was prepared in the same manner as in Example 1 without performing the step of crosslinking MAB with DCP and ECH.

<비교예 2> CL-MAB-D의 제조<Comparative Example 2> Preparation of CL-MAB-D

ECH로 아가로스 비드를 2차 가교시키는 단계를 수행하지 않고, 실시예 1에서 수행한 방법과 동일한 방법으로 CL-MAB-D를 제조하였다.CL-MAB-D was prepared in the same manner as in Example 1 without performing the step of secondary crosslinking of the agarose beads with ECH.

<실험예 1> MAB의 모폴로지 분석<Experimental Example 1> Morphology analysis of MAB

상기 실시예 1의 중간 과정에서 제조한 MAB를 광학 현미경 (Leica DMI3000 B, Leica Microsystems, Wetzlar, Germany)을 이용하여 관찰하였다. 그 결과를 도 1에 나타내었다.The MAB prepared in the intermediate process of Example 1 was observed using an optical microscope (Leica DMI3000 B, Leica Microsystems, Wetzlar, Germany). The results are shown in FIG. 1 .

도 1은 MAB의 모폴로지를 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing the morphology of MAB.

도 1에 나타낸 바와 같이, MAB는 구형의 형태를 가지며 산화철 나노입자가 비드 내에 고르게 분포했다. 여기에서 축척 막대는 100 마이크로미터(㎛)이다.As shown in FIG. 1 , MAB had a spherical shape and iron oxide nanoparticles were evenly distributed in the beads. Scale bars here are 100 micrometers (μm).

<실험예 2> MAB의 입도 분포 분석<Experimental Example 2> Analysis of particle size distribution of MAB

상기 실시예 1의 중간 과정에서 제조한 MAB들을 탈이온수에 현탁시킨 액을 분석 프로브가 담긴 탈이온수에 가하면서 입자 크기 분석기 (Microtrac 3000, Microtrac Inc., Montgomeryville, PA, USA)를 이용하여 25℃에서 입자들의 크기와 크기 분포를 측정하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다.A solution obtained by suspending the MABs prepared in the intermediate process of Example 1 in deionized water was added to deionized water containing an analytical probe at 25° C. using a particle size analyzer (Microtrac 3000, Microtrac Inc., Montgomeryville, PA, USA). The size and size distribution of the particles were measured in The results are shown in FIG. 2 .

도 2는 MAB의 입도분포를 나타내는 도면이다.2 is a diagram showing the particle size distribution of MAB.

도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예 1의 중간 과정에서 제조한 MAB는 약 15 내지 300 마이크로미터의 직경 범위를 갖는 것으로 나타났고 평균 직경은 약 100 마이크로미터(㎛)인 것으로 나타났다.As shown in FIG. 2 , the MAB prepared in the intermediate process of Example 1 was found to have a diameter range of about 15 to 300 micrometers, and an average diameter was found to be about 100 micrometers (㎛).

<실험예 3> CL-MAB-D의 모폴로지 분석<Experimental Example 3> Morphology analysis of CL-MAB-D

상기 실시예 1의 중간 과정에서 DCP로 1차 가교한 CL-MAB-D를 광학 현미경 (Leica DMI3000 B, Leica Microsystems, Wetzlar, Germany)을 이용하여 관찰하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었다.CL-MAB-D first crosslinked with DCP in the intermediate process of Example 1 was observed using an optical microscope (Leica DMI3000 B, Leica Microsystems, Wetzlar, Germany). The results are shown in FIG. 3 .

도 3은 CL-MAB-D의 모폴로지를 나타내는 도면이다.3 is a diagram showing the morphology of CL-MAB-D.

도 3에 나타낸 바와 같이, DCP로 1차 가교된 CL-MAB-D는 MAB의 형태와 차이가 없이 구형의 형태를 갖고 산화철 나노입자가 비드 내에 고르게 분포하여 DCP 가교가 아가로스 비드의 형태학적 특성에 영향을 미치지 않음을 알 수 있다. 여기에서 축척 막대는 50 마이크로미터(㎛)이다.As shown in FIG. 3, CL-MAB-D first crosslinked with DCP has a spherical shape without any difference from that of MAB, and the iron oxide nanoparticles are evenly distributed in the beads, so DCP crosslinking is the morphological characteristic of agarose beads It can be seen that there is no effect on Scale bars here are 50 micrometers (μm).

<실험예 4> CL-MAB-DE의 모폴로지 분석<Experimental Example 4> Morphology analysis of CL-MAB-DE

상기 실시예 1에서 제조한 CL-MAB-DE를 광학 현미경 (Leica DMI3000 B, Leica Microsystems, Wetzlar, Germany)을 이용하여 관찰하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다.The CL-MAB-DE prepared in Example 1 was observed using an optical microscope (Leica DMI3000 B, Leica Microsystems, Wetzlar, Germany). The results are shown in FIG. 4 .

도 4는 CL-MAB-DE의 모폴로지를 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing the morphology of CL-MAB-DE.

도 4에 나타낸 바와 같이, DCP와 ECH로 가교한 CL-MAB-DE는,As shown in Figure 4, CL-MAB-DE crosslinked with DCP and ECH,

MAB, 또는 DCP로 1차 가교된 CL-MAB-D의 형태와 유사한 구형의 형태를 갖고, 산화철 나노입자가 비드 내에 고르게 분포하여 DCP와 ECH를 이용한 이중 가교가 아가로스 비드의 형태학적 특성에 영향을 미치지 않음을 알 수 있다. 여기에서 축척 막대는 100 마이크로미터(㎛)이다.It has a spherical shape similar to that of MAB or CL-MAB-D first crosslinked with DCP, and iron oxide nanoparticles are evenly distributed in the beads, so that double crosslinking using DCP and ECH affects the morphological properties of agarose beads It can be seen that the . Scale bars here are 100 micrometers (μm).

<실험예 5> MAB의 X-선 회절 분석<Experimental Example 5> X-ray diffraction analysis of MAB

상기 실시예 1의 중간 과정에서 제조한 MAB을 진공 하에 건조시킨 후, Cu Kα 방사선(radiation)을 사용하는 X-선 파우더 회절측정기(D8 ADVANCE, Bruker AXS GmbH, Kalsruhe, Germany)를 이용하여 X-선 회절 패턴을 분석하였고, 대조시료로 각각 400 nm와 50 nm 평균직경 크기를 갖는 산화철 나노입자 (IONP)를 함께 분석하였다. 그 결과를 도 5에 나타내었다.After drying the MAB prepared in the intermediate process of Example 1 under vacuum, X-ray powder diffractometer (D8 ADVANCE, Bruker AXS GmbH, Kalsruhe, Germany) using Cu Kα radiation was used to X- The line diffraction pattern was analyzed, and iron oxide nanoparticles (IONP) having an average diameter of 400 nm and 50 nm, respectively, were analyzed as a control sample. The results are shown in FIG. 5 .

도 5는 MAB의 X-선 회절 패턴을 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating an X-ray diffraction pattern of MAB.

도 5에 나타난 바와 같이, 상기 실시예 1의 중간 과정에서 제조한 MAB이 나타내는 회절 피크는, 대조 시료인 400 nm 또는 50 nm 평균직경 크기인 IONP의 Fe3O4 결정이 나타내는 고유한 회절 피크와 일치하므로, 이로부터 IONP를 아가로스에 함입시키는 것이 IONP의 결정성에 영향을 주지 않음을 알 수 있다.As shown in FIG. 5, the diffraction peak shown by the MAB prepared in the intermediate process of Example 1 is a unique diffraction peak shown by the Fe 3 O 4 crystal of IONP having an average diameter of 400 nm or 50 nm as a control sample. Therefore, it can be seen that the incorporation of IONP into agarose does not affect the crystallinity of IONP.

<실험예 6> MAB, CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE의 FT-IR 분석<Experimental Example 6> FT-IR analysis of MAB, CL-MAB-D and CL-MAB-DE

상기 실시예 1에서 제조되는 MAB, CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE를 진공 하에 건조시킨 후, KBr 펠렛을 제조하여 FT-IR (Nicolet 5700, Nicolet사)로 분석하였다. 그 결과를 도 6에 나타내었다.After drying the MAB, CL-MAB-D and CL-MAB-DE prepared in Example 1 under vacuum, KBr pellets were prepared and analyzed by FT-IR (Nicolet 5700, Nicolet Corporation). The results are shown in FIG. 6 .

도 6은 MAB, CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸 것이다.6 shows FT-IR spectra of MAB, CL-MAB-D and CL-MAB-DE.

도 6에 나타낸 바와 같이, CL-MAB-DE와 CL-MAB-D에 있는 아가로스의 C-O-C 신축 진동을 나타내는 1037 cm-1의 특성 피크가 MAB에 비해 큰 것으로부터 아가로스의 히드록실기가 가교되어 새로운 C-O-C 결합이 생성되었음을 확인할 수 있다. As shown in Fig. 6, the characteristic peak of 1037 cm -1 indicating the COC stretching vibration of agarose in CL-MAB-DE and CL-MAB-D is larger than that of MAB, so that the hydroxyl group of agarose is crosslinked. It can be confirmed that a new COC bond is generated.

<실험예 7> MAB, CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE의 압축 강도 평가<Experimental Example 7> Evaluation of compressive strength of MAB, CL-MAB-D and CL-MAB-DE

상기 실시예 1에서 MAB, CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE를 진공 하에서 건조시킨 후, 마이크로 재료 시험기 (Instron 5848, Instron Co., Norwood, MA, USA)로 시료의 압축 강도를 평가하였다. 그 결과를 도 7에 나타내었다.After drying MAB, CL-MAB-D and CL-MAB-DE in Example 1 under vacuum, the compressive strength of the sample was evaluated with a micro material tester (Instron 5848, Instron Co., Norwood, MA, USA). . The results are shown in FIG. 7 .

도 7a는 MAB의 압축 하중과 신장을 나타낸 것이다.Figure 7a shows the compressive load and elongation of the MAB.

도 7b는 CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE의 압축 하중과 신장을 나타낸 것이다.Figure 7b shows the compressive load and elongation of CL-MAB-D and CL-MAB-DE.

도 7a, 7b에 나타낸 바와 같이, MAB은 최대 압축 하중이 1.1 N이고 최대 압축 신장이 1.2 mm이었다. CL-MAB-D는 최대 압축 하중이 3.2 N이고 최대 압축 신장은 1.1 mm이었다. 이러한 결과로부터 DCP에 의한 아가로스의 1차 가교가 MAB의 압축 신장에는 큰 영향을 미치지 않으면서 압축 하중을 약 3배 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 한편, CL-MAB-D를 ECH로 2차 가교시킨 CL-MAB-DE는 최대 압축 하중이 2.3 N 이었고 최대 압축 신장은 0.9 mm를 나타내었다.7A and 7B, MAB had a maximum compressive load of 1.1 N and a maximum compressive elongation of 1.2 mm. CL-MAB-D had a maximum compressive load of 3.2 N and a maximum compressive elongation of 1.1 mm. From these results, it was confirmed that the primary crosslinking of agarose by DCP could improve the compressive load by about 3 times without significantly affecting the compressive elongation of the MAB. On the other hand, CL-MAB-DE in which CL-MAB-D was secondarily crosslinked with ECH had a maximum compressive load of 2.3 N and a maximum compressive elongation of 0.9 mm.

<실험예 8> MAB, CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE의 팽윤도 평가<Experimental Example 8> Evaluation of swelling degree of MAB, CL-MAB-D and CL-MAB-DE

상기 실시예 1에서 제조한 CL-MAB-DE, 비교예 1에서 제조한 MAB 및 비교예 2에서 제조한 CL-MAB-D를 진공 하에 건조시킨 후, 건조무게를 측정하였다. 일정량의 탈이온수가 담긴 바이알에 각각의 비드를 가하고 일정 시간 마다 시료를 채취하여 습윤무게를 측정하였다. 다음과 같은 식에 의해 팽윤도를 구한 결과를 도 8에 나타내었다: Swelling ratio (%) = [(습윤 시료 무게 - 건조 시료 무게)/건조 시료 무게]×100.The CL-MAB-DE prepared in Example 1, the MAB prepared in Comparative Example 1, and the CL-MAB-D prepared in Comparative Example 2 were dried under vacuum, and then the dry weight was measured. Each bead was added to a vial containing a certain amount of deionized water, and samples were collected every predetermined time to measure the wet weight. The result of obtaining the swelling degree by the following formula is shown in FIG. 8: Swelling ratio (%) = [(wet sample weight - dry sample weight)/dry sample weight]×100.

도 8은 MAB, CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE의 팽윤도를 나타낸 것이다.Figure 8 shows the swelling degree of MAB, CL-MAB-D and CL-MAB-DE.

도 8에 나타낸 바와 같이, MAB는 탈이온수에 대해 높은 팽윤도를 나타내는 것에 반해, CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE는 가교로 인해 상대적으로 낮은 팽윤도를 나타내었고, CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE는 유사한 팽윤도를 나타내었다.As shown in FIG. 8 , MAB showed a high degree of swelling with respect to deionized water, whereas CL-MAB-D and CL-MAB-DE showed a relatively low degree of swelling due to crosslinking, and CL-MAB-D and CL -MAB-DE showed similar swelling degree.

<실험예 9> 아가로스, MAB, CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE의 열중량 분석 (TGA)<Experimental Example 9> Thermogravimetric analysis (TGA) of agarose, MAB, CL-MAB-D and CL-MAB-DE

상기 실시예 1에서 제조한 CL-MAB-DE, 비교예 1에서 제조한 MAB 및 비교예 2에서 제조한 CL-MAB-D를 진공 하에 건조시킨 후, TGA 결과를 도 9에 나타내었다.After drying the CL-MAB-DE prepared in Example 1, the MAB prepared in Comparative Example 1, and the CL-MAB-D prepared in Comparative Example 2 under vacuum, TGA results are shown in FIG. 9 .

도 9는 MAB, CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE의 열중량 분석 곡선을 나타낸 것이다.9 shows thermogravimetric analysis curves of MAB, CL-MAB-D and CL-MAB-DE.

도 9에 나타낸 바와 같이, 비드의 분해시작 온도는 MAB 보다 CL-MAB-D가 그리고 CL-MAB-D 보다 CL-MAB-DE가 높았다. 열에 대한 분해 거동은 MAB 보다 CL-MAB-D가 그리고 CL-MAB-D 보다 CL-MAB-DE가 완만하여 가교 정도에 따라 열분해에 대한 저항성이 높아짐을 확인하였다.As shown in FIG. 9 , the decomposition initiation temperature of beads was higher in CL-MAB-D than MAB and CL-MAB-DE than CL-MAB-D. As for the decomposition behavior to heat, CL-MAB-D was more gentle than MAB and CL-MAB-DE was more gentle than CL-MAB-D, so it was confirmed that the resistance to thermal decomposition increased according to the degree of crosslinking.

<실험예 10> MAB, CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE의 시차주사열량계 (DSC) 분석<Experimental Example 10> Differential scanning calorimetry (DSC) analysis of MAB, CL-MAB-D and CL-MAB-DE

상기 실시예 1에서 제조한 CL-MAB-DE, 비교예 1에서 제조한 MAB 및 비교예 2에서 제조한 CL-MAB-D를 진공 하에 건조시킨 후, DSC 분석한 결과를 도 10에 나타내었다.After drying the CL-MAB-DE prepared in Example 1, the MAB prepared in Comparative Example 1, and the CL-MAB-D prepared in Comparative Example 2 under vacuum, the results of DSC analysis are shown in FIG. 10 .

도 10은 MAB, CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE의 DSC 분석 곡선을 나타낸 것이다.Figure 10 shows the DSC analysis curves of MAB, CL-MAB-D and CL-MAB-DE.

도 10에 나타낸 바와 같이, MAB의 용용점 온도(Tm)는 CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE와 동일하되, CL-MAB-D 및 CL-MAB-DE의 용융 시작 온도(onset temperature)는 MAB의 값에 비해 크게 상승하였다.As shown in FIG. 10 , the melting point temperature (T m ) of MAB is the same as CL-MAB-D and CL-MAB-DE, but the melting onset temperature (onset temperature) of CL-MAB-D and CL-MAB-DE ) increased significantly compared to the value of MAB.

Claims (12)

아가로스 및 자성 나노입자를 포함하는 수상 용액을 준비하는 단계;
계면활성제를 포함하는 오일상 용액을 준비하는 단계;
상기 오일상 용액에 수상 용액을 적하하여, W/O 에멀션 형성을 통해 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드를 제조하는 단계;
상기 제조한 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드에, 제1 가교제인 1,3-디클로로-2-프로판올 또는 1,3-디브로모-2-프로판올을 혼합하고 교반하여, 1차 가교된 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드를 제조하는 단계;
DMSO(Dimethyl sulfoxide) 내에서, 상기 제조한 1차 가교된 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드에, 제2 가교제인 에피할로히드린을 혼합하고 교반하여, 2차 가교된 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드를 제조하는 단계;를 포함하는,
가교 자성 아가로스 비드 제조방법이되,

상기 자성 나노입자는 평균직경이 350 내지 450 nm인 산화철 나노입자이고, 상기 산화철 나노입자는 Fe3O4 결정으로 이루어진 상자성 나노입자이고,
계면활성제를 포함하는 오일상 용액을 준비하는 단계에서, 오일상 용액의 유기 용매는 사이클로헥산 및 톨루엔에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상이며,
계면활성제를 포함하는 오일상 용액에서 계면활성제의 농도는 7 내지 9 부피%로 포함되고,
상기 오일상 용액에 수상 용액을 적하하여, W/O 에멀션 형성을 통해 자성 나노입자 함유 자성 아가로스 비드를 제조하는 단계에서, 수상 용액과 오일상 용액의 혼합 부피비는 1:9 내지 12인 것을 특징으로 하는,
가교 자성 아가로스 비드 제조방법.
preparing an aqueous solution containing agarose and magnetic nanoparticles;
preparing an oily solution containing a surfactant;
preparing magnetic agarose beads containing magnetic nanoparticles by dropping an aqueous solution to the oil phase solution, and forming a W/O emulsion;
1,3-dichloro-2-propanol or 1,3-dibromo-2-propanol, which is a first crosslinking agent, is mixed with the prepared magnetic agarose beads containing magnetic nanoparticles and stirred, and the first crosslinked magnetic nano preparing particle-containing magnetic agarose beads;
In DMSO (dimethyl sulfoxide), the prepared magnetic agarose beads containing the primary cross-linked magnetic nanoparticles were mixed with epihalohydrin, a second cross-linking agent, and stirred, and the magnetic agarose containing the secondary cross-linked magnetic nanoparticles was stirred. Including; preparing a loss bead;
A method for producing cross-linked magnetic agarose beads,

The magnetic nanoparticles are iron oxide nanoparticles having an average diameter of 350 to 450 nm, and the iron oxide nanoparticles are paramagnetic nanoparticles composed of Fe 3 O 4 crystals,
In the step of preparing the oil phase solution containing the surfactant, the organic solvent of the oil phase solution is any one or two or more selected from cyclohexane and toluene,
The concentration of the surfactant in the oil phase solution containing the surfactant is included in 7 to 9% by volume,
In the step of preparing the magnetic nanoparticle-containing magnetic agarose beads by dropping the aqueous phase solution to the oil phase solution and forming a W / O emulsion, the mixing volume ratio of the aqueous phase solution and the oil phase solution is 1:9 to 12 to do,
Method for producing crosslinked magnetic agarose beads.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 에피할로히드린은 에피플루오르히드린, 에피클로로히드린, 에피브로모히드린, 에피아이오도히드린, 메틸에피클로로히드린, 메틸에피브로모히드린 및 메틸에피아이오도히드린에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는, 가교 자성 아가로스 비드 제조방법.
According to claim 1,
The epihalohydrin is any one selected from epifluorohydrin, epichlorohydrin, epibromohydrin, epiiodohydrin, methylepichlorohydrin, methylepibromohydrin and methylepiiodohydrin A method for producing crosslinked magnetic agarose beads, characterized in that one or two or more.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
아가로스 및 자성 나노입자를 포함하는 수상 용액을 준비하는 단계에서,
수상 용액의 온도는 70 내지 95℃인 것을 특징으로 하는, 가교 자성 아가로스 비드 제조방법.
According to claim 1,
In the step of preparing an aqueous solution containing agarose and magnetic nanoparticles,
The method for producing a cross-linked magnetic agarose beads, characterized in that the temperature of the aqueous solution is 70 to 95 ℃.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제조되는 가교 자성 아가로스 비드의 평균직경은 15 내지 300 ㎛인 것을 특징으로 하는, 가교 자성 아가로스 비드 제조방법.
According to claim 1,
The method for producing cross-linked magnetic agarose beads, characterized in that the average diameter of the prepared cross-linked magnetic agarose beads is 15 to 300 ㎛.
제1항의 제조방법으로 제조되는 가교 자성 아가로스 비드.
A cross-linked magnetic agarose bead produced by the method of claim 1.
제11항의 가교 자성 아가로스 비드에 단백질을 접촉시키는 단계를 포함하는, 단백질의 분리 및 정제방법.A method for separating and purifying a protein, comprising the step of contacting the protein with the cross-linked magnetic agarose beads of claim 11 .
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103212377A (en) * 2013-04-19 2013-07-24 哈尔滨益材新材料有限公司 Preparation method of agarose immune magnetic microspheres and applications thereof
CN108250495A (en) * 2018-02-28 2018-07-06 苏州为度生物技术有限公司 Monodisperse agarose superparamagnetism method for preparing microsphere

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5371208A (en) * 1992-12-30 1994-12-06 Guest Elchrom Scientific Ltd. Preparation of cross-linked linear polysaccharide polymers as gels for electrophoresis

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103212377A (en) * 2013-04-19 2013-07-24 哈尔滨益材新材料有限公司 Preparation method of agarose immune magnetic microspheres and applications thereof
CN108250495A (en) * 2018-02-28 2018-07-06 苏州为度生物技术有限公司 Monodisperse agarose superparamagnetism method for preparing microsphere

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