KR102342970B1 - A method for regulating the absorption and release of functional materials using metalorganic frameworks - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속유기 구조체(metal-organic frameworks; MOF)를 이용한 기능성 물질 흡방출 조절방법에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명의 나노 내지 마이크로 단위의 크기를 가지는 금속유기 구조체는 기능성 물질의 흡수량 및 방출량을 유의적으로 조절할 수 있으므로, 상기 금속유기 구조체를 약물 전달체 또는 화장품 내 기능성 성분 담지체로 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a method for controlling absorption and emission of functional materials using metal-organic frameworks (MOF), and specifically, the metal-organic structure having a nano-to-micro unit size of the present invention controls the absorption and emission of functional materials. Since it can be significantly controlled, the metal-organic structure can be usefully used as a drug carrier or a functional ingredient carrier in cosmetics.
Description
본 발명은 나노 내지 마이크로 단위의 크기를 가지는 금속유기 구조체(metal-organic frameworks; MOF)를 이용한 미녹시딜(Minoxidil), 비타민 A(Vitamin A) 또는 비타민 C(Vitamin C)와 같은 기능성 물질의 흡방출을 조절하는 방법에 관한 것이다.The present invention provides absorption and release of functional substances such as minoxidil, vitamin A, or vitamin C using metal-organic frameworks (MOF) having a size of nano to micro units. It's about how to control it.
분자 내 기공을 갖는 나노결정 물질들은 지난 수십 년 동안 주요 연구 분야로 떠오르고 있으며, 촉매, 흡착/분리/저장, 전자, 보건, 반도체, 식품, 세제 등 다양한 분야에 응용되고 있다. Nanocrystalline materials with intramolecular pores have emerged as a major research field for the past several decades, and are being applied in various fields such as catalysts, adsorption/separation/storage, electronics, health care, semiconductors, food, and detergents.
이러한 초분자 결합체들은 흡착성능이 매우 높을 뿐만 아니라, 이의 조절이 가능하고, 활성 사이트들을 골격 내에 생성할 수 있으며, 기공의 크기가 바이오 분자들과 유사하고, 기공 대부분이 우수한 이온교환 능력이 있으며, 절연체, 반도체 및 도체 특성도 갖는다.These supramolecular conjugates not only have very high adsorption performance, but also their controllable, active sites can be created in the backbone, the pore size is similar to that of biomolecules, most of the pores have excellent ion exchange ability, and the insulator , also has semiconductor and conductor properties.
현재 기공성 물질들 중에서 금속유기 구조체(Metal Organic Framework: MOF)가 가장 주목을 받고 있는 물질이다. Among porous materials, a metal organic framework (MOF) is currently receiving the most attention.
구체적으로 MOF는 금속 클러스터와 유기 링커(organic linker, 또는 유기 다리 리간드(organic bridging ligands))가 배위결합에 의해 연결되어 3차원적인 구조를 형성하는 다공성 물질이다. 기본적으로 MOF는 매우 표면적이 넓을 뿐만 아니라 열려 있는 기공 구조를 가지고 있기 때문에 기존에 알려진 다른 다공성 물질에 비해 대량의 분자 또는 용매 등의 이동이 가능하다. 또한, 넓은 표면적을 가지는 물질로 대표되는 MOF가 가지는 뛰어난 가치 중 하나는 형성된 중심금속-유기리간드의 틀이나 성분을 바꿀 수 있을 뿐 아니라, 기공의 크기(부피)를 조절할 수 있다는 점이다. 이것은 촉매나 가스 저장체로 사용될 경우 활성자리(active site)가 많아 효율의 극대화를 가져 올 수 있다는 장점이 있다. Specifically, MOF is a porous material in which a metal cluster and an organic linker (organic linker, or organic bridging ligands) are linked by a coordination bond to form a three-dimensional structure. Basically, MOF has a very large surface area and an open pore structure, so it is possible to move a large amount of molecules or solvents compared to other known porous materials. In addition, one of the outstanding values of MOF, which is represented by a material having a large surface area, is that it can not only change the frame or composition of the formed central metal-organic ligand, but also control the size (volume) of the pores. This has the advantage that, when used as a catalyst or gas storage, there are many active sites, which can maximize efficiency.
따라서 MOF는 기체저장 및 촉매응용 분야에서 매우 중요시되고 있으며 특히 이산화탄소, 수소, 메탄 등의 가스 저장에서 뛰어난 촉매특성을 보인다고 보고되고 있다. 이러한 특성은 중심금속의 종류나 개질된 리간드의 종류, 중심금속과 리간드의 상호작용, 입자의 크기 등 다양한 인자에 의해 특성이 달라지고 있으며 최근에도 활성, 선택성, 안정성 등에 있어 뛰어난 다양한 반응의 불균일 촉매로서 MOF에 대한 연구결과들이 활발히 보고되고 있다.Therefore, MOF is very important in gas storage and catalytic applications, and it is reported that it shows excellent catalytic properties especially in the storage of gases such as carbon dioxide, hydrogen, and methane. These characteristics vary depending on various factors such as the type of central metal or modified ligand, interaction between the central metal and ligand, and particle size. As a result, research results on MOF are being actively reported.
한편, MOF 구조에 대한 연구결과들은 1950년대 말∼1960년대 초에 걸쳐서 발표되었으나, University of Melbourne의 R. Robson 등이 1989년에 3-D 구조로 무한히 연결된 폴리머 골격을 발표한데 이어, Arizona University의 Omar H. Yaghi 그룹(현재 University of California Berkely 캠퍼스)이 1995년에 MOF를 재발견하였고, 1999년에 MOF-5를 소개함으로써 이 분야 발전에 결정적 계기가 마련되었다.On the other hand, research results on the MOF structure were published in the late 1950s and early 1960s, but after R. Robson of the University of Melbourne published a polymer skeleton infinitely connected in a 3-D structure in 1989, Arizona University's The Omar H. Yaghi group (now the University of California Berkely campus) rediscovered the MOF in 1995, and the introduction of the MOF-5 in 1999 provided a decisive impetus for the development of this field.
또한, 미국특허 제5,648,508호 및 EP 0790253호는 신규한 결정질 미세 다공성 고체 조성물, 방법 및 용도에 관한 것으로서, 미세 다공성 물질은 액체 및 기체로부터의 불순물 분자 또는 이온 흡착에 유용하다는 점이 개시되어 있고, 미국특허 제6,965,026호에는 정점에 연결된 분자 빌딩 블록을 갖는 나노스케일의 다면체형 분자가 개시되어 있다.In addition, US Pat. Nos. 5,648,508 and EP 0790253 relate to novel crystalline microporous solid compositions, methods and uses, which disclose that the microporous materials are useful for adsorption of impurity molecules or ions from liquids and gases; Patent No. 6,965,026 discloses a nanoscale polyhedral molecule with molecular building blocks linked at the apex.
즉, 금속유기 구조체를 이용하여, 물질의 저장(예를 들어 가스 저장), 물질의 분리 또는 촉매작용 및 센서와 같은 다양한 분야에 적용할 수 있음은 알려져 있고, 다양한 연구가 꾸준히 연구되고 있으나, 아직까지 금속유기 구조체를 이용하여 기능성 물질의 흡방출을 조절하는 방법에 대해서는 알려진바 없다.That is, it is known that the metal-organic structure can be applied to various fields such as material storage (eg gas storage), material separation or catalysis, and sensors, and various studies are being conducted steadily, but still Until now, there is no known method for controlling absorption and emission of functional materials using a metal-organic structure.
이에, 본 발명자들은 금속유기 구조체를 이용한 기능성 물질 흡방출의 조절방법을 개발하기 위해 노력한 결과, 금속유기 구조체의 크기를 나노 내지 마이크로 단위의 크기로 제조할 경우, 기능성 물질의 흡수량 및 방출량을 유의적으로 조절할 수 있음을 확인함으로써, 상기 제조된 금속유기 구조체를 약물 전달체 또는 화장품 내 기능성 성분 담지체 등으로 유용하게 사용할 수 있음을 밝혔으며, 이에 본 발명을 완성하였다.Accordingly, as a result of the present inventors' efforts to develop a method for controlling absorption and release of functional materials using a metal-organic structure, when the size of the metal-organic structure is manufactured to a nano-to-micro unit size, the absorption and emission amount of the functional material is significantly increased By confirming that it can be controlled by , it was revealed that the prepared metal-organic structure can be usefully used as a drug delivery system or a functional ingredient carrier in cosmetics, and thus the present invention has been completed.
본 발명의 목적은 나노 내지 마이크로 단위의 크기를 가지는 금속유기 구조체(metal-organic frameworks; MOF)를 이용한 미녹시딜(Minoxidil), 비타민 A(Vitamin A) 또는 비타민 C(Vitamin C)와 같은 기능성 물질의 흡방출을 조절하는 방법, 및 기능성 물질 서방형 방출용 금속유기 구조체를 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to absorb functional substances such as minoxidil, vitamin A or vitamin C using metal-organic frameworks (MOF) having a size of nano to micro units. To provide a method for controlling the release, and a metal-organic structure for sustained release of a functional material.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 금속유기 구조체(metal organic frameworks, MOFs)에 있어서, 상기 금속유기구조체는 링커와 금속이 결합하여 이루는 구조에 따라 조절하능한 기공크기를 가지고, 상기 금속유기 구조체의 입자크기는 1 ㎚ 내지 100 ㎛이며, 상기 기공의 크기를 조절하는 단계를 포함함으로써, 활성물질(active ingredient)의 담지 및 방출을 조절하는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, in the present invention, in metal organic frameworks (MOFs), the metal organic framework has a pore size that can be adjusted according to a structure formed by bonding a linker and a metal, and the metal organic framework The particle size is 1 nm to 100 μm, and by including the step of adjusting the size of the pores, it provides a method of controlling the loading and release of the active ingredient (active ingredient).
또한, 본 발명은 활성물질(active ingredient); 및 1 ㎚ 내지 100 ㎛의 입자크기를 갖는 금속유기 구조체(metal organic frameworks; MOFs)를 포함하는, 활성물질의 담지 및 방출용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention is an active ingredient (active ingredient); and metal organic frameworks (MOFs) having a particle size of 1 nm to 100 μm.
또한, 본 발명은 금속유기 구조체에 있어서, 상기 금속유기구조체는 링커와 금속이 결합하여 이루는 구조에 따라 조절하능한 기공크기를 가지고, 상기 금속유기 구조체의 입자크기는 1 ㎚ 내지 100 ㎛이며, 상기 기공은 각각 6.0 내지 7.5 옹스트롬(
또한, 본 발명은 금속유기 구조체에 있어서, 상기 금속유기구조체는 링커와 금속이 결합하여 이루는 구조에 따라 조절하능한 기공크기를 가지고, 상기 금속유기 구조체의 입자크기는 1 ㎚ 내지 100 ㎛이며, 상기 기공은 각각 9.0 내지 13 옹스트롬(
아울러, 본 발명은 상기 금속유기 구조체를 포함하는 약물전달체 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a drug delivery system composition comprising the metal-organic structure.
본 발명의 나노 내지 마이크로 단위의 크기를 가지는 금속유기 구조체(metal-organic frameworks; MOF)는 기능성 물질의 흡수량 및 방출량을 유의적으로 조절할 수 있으므로, 상기 금속유기 구조체를 약물 전달체 또는 화장품 내 기능성 성분 담지체로 유용하게 사용될 수 있다. Since the metal-organic frameworks (MOF) having a nano-to-micro scale size of the present invention can significantly control the absorption and release amount of functional substances, the metal-organic frameworks can be used as a drug carrier or a functional ingredient in cosmetics. It can be usefully used as a sieve.
도 1은 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-66의 SEM 사진 및 본 발명에서 사용한 MOF를 나타낸 도이다.
도 2는 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 금속유기 구조체(metal-organic frameworks; MOF)를 이용하여 미녹시딜(Minoxidil) 흡수량 및 방출량을 확인한 도이다.
도 3은 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 금속유기 구조체를 이용하여 비타민 C(Vitamin C) 흡수량 및 방출량을 확인한 도이다:
801: 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 MOF-801;
66: 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-66;
67: 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-67; 및
808: 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 MOF-808.
도 4는 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 금속유기 구조체를 이용하여 비타민 A(Vitamin A) 방출량을 확인한 도이다.
도 5는 금속유기 구조체의 입자크기에 따른 미녹시딜 흡수량 및 방출량을 확인한 도이다:
Uio-66: 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-66; 및
Single crystal Uio-66: 10 ㎛이상의 입자크기를 갖는 Uio-66.
도 6은 금속유기 구조체의 입자크기에 따른 비타민 C 흡수량을 확인한 도이다:
801: 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 MOF-801;
66: 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-66;
67: 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-67;
808: 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 MOF-808; 및
SC66: 10 ㎛이상의 입자크기를 갖는 Uio-66.1 is an SEM photograph of Uio-66 having a particle size of 1 μm or less and a diagram showing the MOF used in the present invention.
2 is a view confirming the absorption and release of minoxidil using metal-organic frameworks (MOF) having a particle size of 1 μm or less.
3 is a view confirming the absorption and release amount of vitamin C (Vitamin C) using a metal-organic structure having a particle size of 1 μm or less:
801: MOF-801 having a particle size of 1 μm or less;
66: Uio-66 having a particle size of 1 μm or less;
67: Uio-67 having a particle size of 1 μm or less; and
808: MOF-808 having a particle size of 1 μm or less.
4 is a view confirming the release amount of vitamin A (Vitamin A) using a metal-organic structure having a particle size of 1 ㎛ or less.
5 is a view confirming the absorption and release amount of minoxidil according to the particle size of the metal-organic structure:
Uio-66: Uio-66 having a particle size of 1 μm or less; and
Single crystal Uio-66: Uio-66 with a particle size of 10 μm or more.
6 is a view confirming the absorption amount of vitamin C according to the particle size of the metal-organic structure:
801: MOF-801 having a particle size of 1 μm or less;
66: Uio-66 having a particle size of 1 μm or less;
67: Uio-67 having a particle size of 1 μm or less;
808: MOF-808 having a particle size of 1 μm or less; and
SC66: Uio-66 having a particle size of 10 μm or more.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 금속유기 구조체(metal organic frameworks, MOFs)에 있어서, 상기 금속유기구조체는 링커와 금속이 결합하여 이루는 구조에 따라 조절하능한 기공크기를 가지고, 상기 금속유기 구조체의 입자크기는 1 ㎚ 내지 100 ㎛이며, 상기 기공의 크기를 조절하는 단계를 포함함으로써, 활성물질(active ingredient)의 담지 및 방출을 조절하는 방법을 제공한다.In the present invention, in metal organic frameworks (MOFs), the metal organic framework has a pore size that can be adjusted according to a structure formed by bonding a linker and a metal, and the particle size of the metal organic framework is 1 nm to It is 100 μm, and by including the step of adjusting the size of the pores, provides a method of controlling the loading and release of an active ingredient (active ingredient).
또한, 본 발명은 활성물질(active ingredient); 및 1 ㎚ 내지 100 ㎛의 입자크기를 갖는 금속유기 구조체(metal organic frameworks; MOFs)를 포함하는, 활성물질의 담지 및 방출용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention is an active ingredient (active ingredient); and metal organic frameworks (MOFs) having a particle size of 1 nm to 100 μm.
상기 MOF는 금속 이온과 유기 분자가 연결되어 형성된 골격 구조의 결정성 물질로서, 금속 클러스터들을 포함하며, 이들은 망 같은 구조를 제공하기 위해서 클러스터들 사이의 거리를 증가시키는 유기 링커(연결 리간드, 유기 다리 리간드)에 의해 주기적 방법으로 클러스터를 함께 연결시킨다.The MOF is a crystalline material having a skeletal structure formed by connecting metal ions and organic molecules, and includes metal clusters, which are organic linkers (linking ligands, organic bridges) that increase the distance between the clusters to provide a network-like structure. ligands) to link the clusters together in a periodic manner.
따라서 미세적으로는 금속 클러스터 및 유기링커 간의 다양한 조합을 통해 MOF 내에 존재하는 미세기공 크기를 조절함으로써 활성물질에 대한 선택적인 흡수를 용이케 한다. Therefore, it facilitates the selective absorption of the active material by controlling the micropore size present in the MOF through various combinations between the metal cluster and the organic linker microscopically.
또한 거시적으로는 1 ㎚ 내지 100 ㎛ 범위에서 조절된 미세기공을 가지는 MOF의 입자크기 조절을 통해 활성물질의 흡수 및 방출 거리를 변화시킴으로써, MOF의 흡수량 및 방출량 조절할 수 있다.Also, macroscopically, the absorption and emission amount of the MOF can be controlled by changing the absorption and emission distance of the active material by controlling the particle size of the MOF having micropores controlled in the range of 1 nm to 100 μm.
본 발명에서 사용되는 유기 링커는 2개 이상의 금속들에 배위하는(중성 분자들과 이온들을 포함하는) 화학종을 의미하는데, 금속들 간의 간격을 형성하여 생성되는 구조물 내부에 빈 영역들 즉 기공을 형성하고, 그 크기를 조절할 수 있다.The organic linker used in the present invention refers to a chemical species that coordinates to two or more metals (including neutral molecules and ions). can be formed, and its size can be adjusted.
본 발명의 일 양태에서, 유기 링커의 예로는, 4,4'-biphenyldicarboxilic acid, benzene-1,4-dicarboxylic acid, 9,10-anthracenedicarboxylic acid, biphenyl-3,3,5,5′-tetracarboxylic acid, biphenyl-3,4’,5-tricarboxylic acid, 5-bromoisophthalic acid, 5-cyano-1,3-benzenedicarboxylic acid, 2,2-diamino-4,4’-stilbenedicarboxylic acid, 2,5-diaminoterephthalic acid, 1,1,2,2-tetra(4-carboxylphenyl)ethylene, 2,5-dihydroxyterephthalic acid, 2,2-dinitro-4,4-stilbenedicarboxylic acid, 5-ethynyl-1,3-benzenedicarboxylic acid, 2-hydroxyterephthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,2,4,5-tetrakis(4-carboxyphenyl)benzene, 4,4,4″-s-triazine-2,4,6-triyl-tribenzoic acid, 1,3,5-tricarboxybenzene, 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-N,N',N'',N'''-tetraacetic acid, 1,3,5-tris(4-carboxy[1,1′-biphenyl]-4-yl)benzene, 1,3,5-tris(4-carboxyphenyl)benzene, 1,3,5-triscarboxyphenylethynylbenzene 등을 포함한다.In one aspect of the present invention, examples of the organic linker include 4,4'-biphenyldicarboxilic acid, benzene-1,4-dicarboxylic acid, 9,10-anthracenedicarboxylic acid, biphenyl-3,3,5,5'-tetracarboxylic acid , biphenyl-3,4',5-tricarboxylic acid, 5-bromoisophthalic acid, 5-cyano-1,3-benzenedicarboxylic acid, 2,2-diamino-4,4'-stilbenedicarboxylic acid, 2,5-diaminoterephthalic acid, 1,1,2,2-tetra(4-carboxylphenyl)ethylene, 2,5-dihydroxyterephthalic acid, 2,2-dinitro-4,4-stilbenedicarboxylic acid, 5-ethynyl-1,3-benzenedicarboxylic acid, 2-hydroxyterephthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,2,4,5-tetrakis(4-carboxyphenyl)benzene, 4,4,4″-s-triazine-2,4,6-triyl-tribenzoic acid, 1,3 ,5-tricarboxybenzene, 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-N,N',N'',N'''-tetraacetic acid, 1,3,5-tris(4-carboxy[1,1′-biphenyl ]-4-yl)benzene, 1,3,5-tris(4-carboxyphenyl)benzene, 1,3,5-triscarboxyphenylethynylbenzene, and the like.
본 발명의 일 양태에서, 유기 링커는 대전된 유기 링커일 수 있으며, 대전된 유기 링커는 카르복실레이트(CO2-), 설페이트(SO3-) 등과 같은 음이온성 작용기들을 포함한다. 그리고 일반적으로, 각각의 유기 링커들은 2개 이상의 대전된 작용기들을 포함할 수 있다. 또한, 유기링커는 bidentate 리간드 또는 tridentate 리간드 일 수 있다. 따라서 유용한 유기 링커의 예는 2, 3 또는 그 이상의 카르복실레이트 그룹들을 함유할 수 있다.In one aspect of the present invention, the organic linker may be a charged organic linker, and the charged organic linker includes anionic functional groups such as carboxylate (CO 2 - ), sulfate (SO 3 - ), and the like. And in general, each organic linker may comprise two or more charged functional groups. In addition, the organic linker may be a bidentate ligand or a tridentate ligand. Thus, examples of useful organic linkers may contain 2, 3 or more carboxylate groups.
또한 본 발명의 일 양태에서, MOF에 사용된 금속 이온은 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Cd, La, W, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Al, Ga, In, Ge, Sn, Pb, Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr 및 Ba로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 금속 이온을 사용할 수 있다.In addition, in one aspect of the present invention, the metal ions used in the MOF are Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd , Cd, La, W, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Al, Ga, In, Ge, Sn, Pb, Li, Na, K, Rb, Cs , Mg, Ca, Sr, and a metal ion selected from the group consisting of Ba may be used.
또한, 본 발명의 일 양태에서, 복수의 금속 클러스터와 복수의 유기 링커가 결합되어 MOF의 골격 구조가 형성되고, 상기 유기 링커에 의해서 금속 클러스터와 금속 클러스터 사이에 기공이 생기며, 상기 기공에 활성물질이 수용될 수 있다. 유의적인 활성물질 흡방출을 위해서는 금속유기 구조체의 입자크기는 1 ㎚ 내지 100 ㎛, 1 ㎚ 내지 10㎛ 바람직하게는 10 ㎚ 내지 8 ㎛, 가장 바람직하게는 10 ㎚ 내지 5 ㎛의 입자크기를 가짐으로써, 활성물질의 흡수 및 방출량을 조절할 수 있고, 상기 입자크기가 10 ㎛를 초과할 경우에는 활성물질의 흡수량 및 방출량이 현저히 감소하므로, 약물 전달체 등으로 사용하는 것이 부적합할 수 있다. 이와 관련하여, 대한민국 등록특허 10-1846085호에는 금속-유기 골결체를 이용한 화장성 성분의 안정화 방법에 관한 것으로, MOF에 기능성 물질을 담지할 수 있음을 개시하고는 있으나, 큰 크기의 입자를 가지는 MOF를 사용함으로써, 기능성 물질의 방출이 불가능함을 알 수 있다.In addition, in one aspect of the present invention, a plurality of metal clusters and a plurality of organic linkers are combined to form a framework structure of MOF, and pores are formed between the metal clusters and the metal clusters by the organic linkers, and the active material in the pores This can be accepted. For significant active material absorption and emission, the particle size of the metal-organic structure is 1 nm to 100 μm, preferably 10 nm to 8 μm, and most preferably 10 nm to 5 μm. , the absorption and release amount of the active material can be controlled, and when the particle size exceeds 10 μm, the absorption and release amount of the active material is significantly reduced, so that it may be unsuitable for use as a drug carrier or the like. In this regard, Korean Patent Registration No. 10-1846085 relates to a method of stabilizing a cosmetic component using a metal-organic bone aggregate, and discloses that a functional material can be loaded on the MOF, but has large-sized particles. It can be seen that by using MOF, release of the functional material is not possible.
한편, 상기 금속유기 구조체는 1 ㎚ 내지 100 ㎛의 입자크기를 갖는 M0F-801, UiO-66, UiO-67 및 M0F-808로 이루어진 군으로 부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하고, 상기 금속유기 구조체는 시판되는 것, 제조된 것 어느 것이라도 입자크기만 1 ㎚ 내지 100 ㎛로 제한할 경우, 본 발명의 활성물질 흡수 및 방출을 모두 조절하는 효과를 나타낼 수 있다.On the other hand, the metal-organic structure is preferably any one selected from the group consisting of M0F-801, UiO-66, UiO-67 and M0F-808 having a particle size of 1 nm to 100 μm, the metal-organic structure When the particle size of either commercially available or manufactured is limited to 1 nm to 100 μm, it can exhibit the effect of controlling both absorption and release of the active material of the present invention.
상기 기공에 수용되는 물질로는 약물, 금속이온, 산화물 및 기체로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하고, 구체적으로 미녹시딜(Minoxidil), 비타민 A(Vitamin A) 또는 비타민 C(Vitamin C)일 수 있으나, 항균성 물질, 자외선 흡수 물질, 자외선 반사 물질 및 자외선 차단 물질 등 다양하게 사용될 수 있다.The material accommodated in the pores is preferably any one selected from the group consisting of drugs, metal ions, oxides and gases, and specifically, minoxidil, vitamin A, or vitamin C. However, it can be used in various ways, such as an antibacterial material, a UV absorbing material, a UV reflecting material, and a UV blocking material.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 다양한 MOF를 제조하였고(도 1 참조), 미녹시딜(Minoxidil) 흡수량 및 방출량을 확인한 결과, 미녹시딜은 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-66에서 가장 큰 흡수량을 나타내고, MOF의 기공크기가 커지거나 작아지면 흡수량이 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 방출량의 경우 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-66에서 빠른 방출 및 지속방출 특성을 나타내고, 기공크기가 가장 큰 Uio-67에서 적은 방출량을 나타내는 것을 확인하였다(도 2 참조).In a specific embodiment of the present invention, the present inventors prepared various MOFs having a particle size of 1 μm or less (see FIG. 1), and as a result of checking the absorption and release amount of Minoxidil, minoxidil had a particle size of 1 μm or less. It was confirmed that Uio-66 with Uio-66 exhibited the largest absorption, and that the absorption decreased when the pore size of the MOF was increased or decreased. In addition, in the case of emission, it was confirmed that Uio-66 having a particle size of 1 μm or less showed fast and sustained release characteristics, and Uio-67 having the largest pore size showed a small amount of emission (see FIG. 2 ).
또한, 본 발명자들은 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 다양한 MOF를 이용하여 비타민 C의 흡수량 및 방출량을 확인한 결과, 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-66에서 가장 큰 흡수량을 나타내고, MOF의 기공크기가 커지거나 작아지면 흡수량이 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 방출량의 경우, 상기 Uio-67의 경우 빠른 방출특성을 나타내나, Uio-66에서는 방출속도는 느려지지만 장기방출 특성을 나타내는 것을 확인하였고, MOF-808의 경우 방출속도가 현저히 낮아지는 것을 확인하였으며, 이는 구조 내 charge로 인한 것으로 사료된다(도 3 참조).In addition, the present inventors confirmed the absorption and release amount of vitamin C using various MOFs having a particle size of 1 μm or less. It was confirmed that the amount of absorption decreased as the value increased or decreased. In addition, in the case of the release amount, it was confirmed that the Uio-67 showed a fast release characteristic, but the Uio-66 showed a long-term release characteristic although the release rate was slow, and it was confirmed that the release rate was significantly lowered in the case of MOF-808. This is considered to be due to the charge in the structure (see FIG. 3).
또한, 본 발명자들은 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 다양한 MOF를 이용하여 비타민 A의 흡수량 및 방출량을 확인한 결과, 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 UiO-67에서 가장 흡방출이 우수한 것을 확인하였으며 기공의 크기가 점점 커질수록 방출량이 늘어나는 것을 확인하였다(도 4 참조).In addition, the present inventors confirmed the absorption and release amount of vitamin A using various MOFs having a particle size of 1 μm or less, and confirmed that UiO-67 having a particle size of 1 μm or less showed the best absorption and release. It was confirmed that the amount of emission increases as the size increases (see FIG. 4 ).
아울러, 본 발명자들은 금속유기 구조체의 크기에 따른 흡방출 변화를 확인한 결과, 금속유기 구조체의 입자 크기를 나노 내지 마이크로 단위의 크기로 조절함으로써, 기능성 물질의 흡방출을 유의적으로 조절할 수 있음을 확인하였다(도 5 및 6 참조).In addition, the present inventors confirmed the change in absorption and emission according to the size of the metal-organic structure, by adjusting the particle size of the metal-organic structure to a size of nano to micro units, it was confirmed that the absorption and emission of the functional material can be significantly controlled. (see FIGS. 5 and 6).
따라서, 본 발명의 나노 내지 마이크로 단위의 크기를 가지는 금속유기 구조체(metal-organic frameworks; MOF)는 기능성 물질의 흡수량 및 방출량을 유의적으로 조절할 수 있으므로, 상기 금속유기 구조체를 약물 전달체 또는 화장품 내 기능성 성분 담지체로 유용하게 사용될 수 있다. Therefore, the metal-organic frameworks (MOF) having a nano-to-micro unit size of the present invention can significantly control the absorption and release amount of a functional material, so that the metal-organic framework can be used as a drug delivery system or functional in cosmetics. It can be usefully used as a component carrier.
또한, 본 발명은 금속유기 구조체에 있어서, 상기 금속유기구조체는 링커와 금속이 결합하여 이루는 구조에 따라 조절하능한 기공크기를 가지고, 상기 금속유기 구조체의 입자크기는 1 ㎚ 내지 100 ㎛이며,In addition, in the present invention, in the metal-organic structure, the metal-organic structure has a pore size that can be adjusted according to the structure formed by bonding the linker and the metal, and the particle size of the metal-organic structure is 1 nm to 100 μm,
상기 기공은 각각 6.0 내지 7.5 옹스트롬(
상기 금속유기 구조체의 입자크기는 1 ㎚ 내지 10 ㎛, 바람직하게는 10 ㎚ 내지 8 ㎛, 가장 바람직하게는 10 ㎚ 내지 5 ㎛의 입자크기를 가짐으로써, 기능성 물질의 흡수 및 방출량을 조절할 수 있고, 상기 입자크기가 10 ㎛ 이상일 경우에는 기능성 물질의 흡수량 및 방출량이 현저히 감소하므로, 약물 전달체 등으로 사용하는 것이 부적합할 수 있다.The metal-organic structure has a particle size of 1 nm to 10 μm, preferably 10 nm to 8 μm, and most preferably 10 nm to 5 μm, so that absorption and emission of the functional material can be controlled, When the particle size is 10 μm or more, the absorption and release amount of the functional material is remarkably reduced, so it may be unsuitable for use as a drug carrier or the like.
또한, 상기 금속유기 구조체는 1 ㎚ 내지 100 ㎛의 입자크기를 갖는 UiO-66인 것이 바람직하다.In addition, the metal-organic structure is preferably UiO-66 having a particle size of 1 nm to 100 μm.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 다양한 MOF를 제조하였고(도 1 참조), 미녹시딜(Minoxidil) 흡수량 및 방출량을 확인한 결과, 미녹시딜은 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-66에서 가장 큰 흡수량을 나타내고, MOF의 기공크기가 커지거나 작아지면 흡수량이 줄어드는 것을 확인하였다. 또한, 방출량의 경우 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-66에서 빠른 방출 및 지속방출 특성을 나타내고, 기공크기가 가장 큰 Uio-67에서 적은 방출량을 나타내는 것을 확인하였다(도 2 참조).In a specific embodiment of the present invention, the present inventors prepared various MOFs having a particle size of 1 μm or less (see FIG. 1), and as a result of checking the absorption and release amount of Minoxidil, minoxidil had a particle size of 1 μm or less. It was confirmed that Uio-66 had the largest absorption, and the absorption decreased as the pore size of the MOF increased or decreased. In addition, in the case of emission, it was confirmed that Uio-66 having a particle size of 1 μm or less showed fast and sustained release characteristics, and Uio-67 having the largest pore size showed a small amount of emission (see FIG. 2 ).
또한, 본 발명자들은 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 다양한 MOF를 이용하여 비타민 C의 흡수량 및 방출량을 확인한 결과, 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-66에서 가장 큰 흡수량을 나타내고, MOF의 기공크기가 커지거나 작아지면 흡수량이 줄어드는 것을 확인하였다. 또한, 방출량의 경우, 상기 Uio-67의 경우 빠른 방출특성을 나타내나, Uio-66에서는 방출속도는 느려지지만 장기방출 특성을 나타내는 것을 확인하였고, MOF-808의 경우 구조 내 charge로 인해 방출속도가 현저히 낮아지는 것을 확인하였다(도 3 참조).In addition, the present inventors confirmed the absorption and release amount of vitamin C using various MOFs having a particle size of 1 μm or less. It was confirmed that the absorption amount decreased as the value increased or decreased. In addition, in the case of the emission amount, it was confirmed that the Uio-67 showed a fast emission characteristic, but the emission rate was slow in the Uio-66 but showed a long-term emission characteristic. In the case of MOF-808, the emission rate was increased due to the charge in the structure It was confirmed that it was significantly lowered (see FIG. 3 ).
따라서, 본 발명의 특정입자크기 및 기공크기를 갖는 MOF는 비타민 C 또는 미녹시딜의 흡수량이 우수하고, 지속적으로 상기 흡수된 약물을 방출하므로, 서방형 방출용 금속유기 구조체로 사용될 수 있다.Accordingly, the MOF having a specific particle size and pore size of the present invention has excellent absorption of vitamin C or minoxidil and continuously releases the absorbed drug, so it can be used as a metal-organic structure for sustained release.
또한, 본 발명은 금속유기 구조체에 있어서, 상기 금속유기구조체는 링커와 금속이 결합하여 이루는 구조에 따라 조절하능한 기공크기를 가지고, 상기 금속유기 구조체의 입자크기는 1 ㎚ 내지 100 ㎛이며, 상기 기공은 각각 9.0 내지 13 옹스트롬(
상기 금속유기 구조체의 입자크기는 1 ㎚ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 10 ㎚ 내지 8 ㎛, 가장 바람직하게는 10 ㎚ 내지 5 ㎛의 입자크기를 가짐으로써, 기능성 물질의 흡수 및 방출량을 조절할 수 있고, 상기 입자크기가 10 ㎛ 이상일 경우에는 기능성 물질의 흡수량 및 방출량이 현저히 감소하므로, 약물 전달체 등으로 사용하는 것이 부적합할 수 있다.The metal-organic structure has a particle size of 1 nm to 100 μm, preferably 10 nm to 8 μm, and most preferably 10 nm to 5 μm, so that absorption and emission of the functional material can be controlled, When the particle size is 10 μm or more, the absorption and release amount of the functional material is remarkably reduced, so it may be unsuitable for use as a drug carrier or the like.
또한, 상기 금속유기 구조체는 1 ㎚ 내지 100 ㎛의 입자크기를 갖는 UiO-67인 것이 바람직하다.In addition, the metal-organic structure is preferably UiO-67 having a particle size of 1 nm to 100 μm.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 다양한 MOF를 이용하여 비타민 A의 흡수량 및 방출량을 확인한 결과, 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-67에서 가장 흡방출이 우수한 것을 확인하였다(도 4 참조).In a specific embodiment of the present invention, the present inventors confirmed the absorption and release amount of vitamin A using various MOFs having a particle size of 1 μm or less. It was confirmed that it was excellent (see FIG. 4).
따라서, 본 발명의 특정입자크기 및 기공크기를 갖는 MOF는 비타민 A의 흡수량이 우수하고, 지속적으로 상기 흡수된 약물을 방출하므로, 서방형 방출용 금속유기 구조체로 사용될 수 있다.Therefore, the MOF having a specific particle size and pore size of the present invention has excellent absorption of vitamin A and continuously releases the absorbed drug, so it can be used as a metal-organic structure for sustained release.
아울러, 본 발명은 상기 금속유기 구조체를 포함하는 약물전달체 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a drug delivery system composition comprising the metal-organic structure.
상기 약물전달체는 화장품, 의약품 등 기능성 물질의 담지가 요구되는 분야에는 다양하게 사용될 수 있고, 구체적으로 화장료 조성물로 사용할 경우, 금속유기 구조체 내에 일예로 자외선 차단용 물질을 내포하는 경우, 피부상 도포한 후 자외선 차단 물질이 오랫동안 효율적으로 방출되므로 자외선 차단 효과를 높일 수 있다. 또한, 의약품으로 사용할 경우, 타겟부위에서 약물의 지속적인 방출(sustained release)이 필요한 환자에서, 높은 치료효과를 가질 수 있다.The drug delivery system can be used in various fields such as cosmetics and pharmaceuticals that require the loading of functional substances, and specifically, when used as a cosmetic composition, when a material for blocking ultraviolet rays is contained in the metal-organic structure as an example, applied on the skin After UV blocking material is released efficiently for a long time, the UV blocking effect can be increased. In addition, when used as a drug, it can have a high therapeutic effect in patients requiring sustained release of the drug at the target site.
한편, 상기 적용분야는 일예로 개시한 것일 뿐, 약물 또는 기능성 물질을 전달이 필요한 다양한 분야에 응용되어 적용될 수 있다. On the other hand, the field of application is only disclosed as an example, and may be applied and applied to various fields requiring delivery of drugs or functional substances.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of Examples and Experimental Examples.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following Examples and Experimental Examples.
<실시예 1> 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-66의 제조<Example 1> Preparation of Uio-66 having a particle size of 1 μm or less
리간드 부분(유기 링커 부분)과 금속 부분(클러스터 부분)을 준비하며, 적절한 크기의 반응기에서 반응을 진행하였다. 금속부분인 ZrCl4 내지 ZrOCL2, Zr Zirconium(IV) isopropoxide을 N, N'- 디메틸 포름 아미드(DMF), 알콜 및 물에 용해시킨 후, 아세트산, 개미산 및 벤조산을 추가로 투입하였다. 여기서 아세트산, 개미산 및 벤조산의 투입양이 1 ㎛이하의 입자크기를 가지는 MOF를 제조하는 주요 요소이며, 통상적으로 사용된 유기링커의 2배 이상의 양을 투입하면 1 ㎛이하의 입자크기를 얻을 수 있으나, 정확한 양은 반응기와 유기링커의 양과 온도에 따라 최적화됨이 적절하다. 리간드 부분인 terephtalic acid은 DMF에 용해한 후, 잘 분산된 리간드 용액을 금속 부분에 넣고 밀폐된 반응기를 오븐에 넣고 반응하였다. 반응 후, 상온으로 냉각시키고 원심 분리기로 고체 부분을 분리하여 사용하였다.A ligand moiety (organic linker moiety) and a metal moiety (cluster moiety) were prepared, and the reaction was carried out in a reactor of an appropriate size. Metal parts ZrCl 4 to ZrOCL 2 , Zr Zirconium(IV) isopropoxide were dissolved in N,N'-dimethylformamide (DMF), alcohol and water, and then acetic acid, formic acid and benzoic acid were additionally added. Here, the input amounts of acetic acid, formic acid and benzoic acid are the main factors for preparing MOF having a particle size of 1 μm or less, and if more than twice the amount of the conventionally used organic linker is added, a particle size of 1 μm or less can be obtained. , it is appropriate that the exact amount is optimized according to the amount and temperature of the reactive group and the organic linker. After the ligand part, terephtalic acid, was dissolved in DMF, a well-dispersed ligand solution was put into the metal part, and a sealed reactor was placed in an oven for reaction. After the reaction, it was cooled to room temperature, and the solid part was separated using a centrifuge for use.
*<실시예 2> 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-67의 제조 * <Example 2> Preparation of Uio-67 having a particle size of 1 μm or less
리간드 부분(유기 링커 부분)과 금속 부분(클러스터 부분)을 준비하며, 적절한 크기의 반응기에서 반응을 진행하였다. 금속부분인 ZrCl4 내지 ZrOCL2, Zr Zirconium(IV) isopropoxide을 N, N'- 디메틸 포름 아미드(DMF), 알콜 및 물에 용해시킨 후, 아세트산, 개미산 및 벤조산을 추가로 투입하였다. 여기서 아세트산, 개미산 및 벤조산의 투입양이 1 ㎛이하의 입자크기를 가지는 MOF를 제조하는 주요 요소이며, 통상적으로 사용된 유기링커의 2배 이상의 양을 투입하면 1 ㎛이하의 입자크기를 얻을 수 있으나, 정확한 양은 반응기와 유기링커의 양과 온도에 따라 최적화됨이 적절하다. 리간드 부분인 biphenyl-4,4'-dicarboxylic acid (19 mg, 0.08 mmol)은 DMF (5 mL)에 용해한 후, 잘 분산된 리간드 용액을 금속 부분에 넣고 밀폐된 반응기를 오븐에 넣고 반응하였다. 반응 후, 상온으로 냉각시키고 원심 분리기로 고체 부분을 분리하여 사용하였다.A ligand moiety (organic linker moiety) and a metal moiety (cluster moiety) were prepared, and the reaction was carried out in a reactor of an appropriate size. Metal parts ZrCl 4 to ZrOCL 2 , Zr Zirconium(IV) isopropoxide were dissolved in N,N'-dimethylformamide (DMF), alcohol and water, and then acetic acid, formic acid and benzoic acid were additionally added. Here, the input amounts of acetic acid, formic acid and benzoic acid are the main factors for preparing MOF having a particle size of 1 μm or less, and if more than twice the amount of the conventionally used organic linker is added, a particle size of 1 μm or less can be obtained. , it is appropriate that the exact amount is optimized according to the amount and temperature of the reactive group and the organic linker. After the ligand moiety, biphenyl-4,4'-dicarboxylic acid (19 mg, 0.08 mmol) was dissolved in DMF (5 mL), a well-dispersed ligand solution was put into the metal part, and a sealed reactor was placed in an oven for reaction. After the reaction, it was cooled to room temperature, and the solid part was separated using a centrifuge for use.
<실시예 3> 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 MOF-801의 제조<Example 3> Preparation of MOF-801 having a particle size of 1 μm or less
리간드 부분(유기 링커 부분)과 금속 부분(클러스터 부분)을 준비하며, 적절한 크기의 반응기에서 반응을 진행하였다. 금속부분인 ZrCl4 내지 ZrOCL2, Zr Zirconium(IV) isopropoxide을 N, N'- 디메틸 포름 아미드(DMF), 알콜 및 물에 용해시킨 후, 아세트산, 개미산 및 벤조산을 추가로 투입하였다. 여기서 아세트산, 개미산 및 벤조산의 투입양이 1 ㎛이하의 입자크기를 가지는 MOF를 제조하는 주요 요소이며, 통상적으로 사용된 유기링커의 2배 이상의 양을 투입하면 1 ㎛이하의 입자크기를 얻을 수 있으나, 정확한 양은 반응기와 유기링커의 양과 온도에 따라 최적화됨이 적절하다. 리간드 부분인 푸마르산를 투입하여 제조하였다. 잘 분산된 리간드 용액을 금속 부분에 넣고 밀폐된 반응기를 오븐에 넣고 반응하였다. 반응 후, 상온으로 냉각시키고 원심 분리기로 고체 부분을 분리하여 사용하였다.A ligand moiety (organic linker moiety) and a metal moiety (cluster moiety) were prepared, and the reaction was carried out in a reactor of an appropriate size. Metal parts ZrCl 4 to ZrOCL 2 , Zr Zirconium(IV) isopropoxide were dissolved in N,N'-dimethylformamide (DMF), alcohol and water, and then acetic acid, formic acid and benzoic acid were additionally added. Here, the input amounts of acetic acid, formic acid and benzoic acid are the main factors for preparing MOF having a particle size of 1 μm or less, and if more than twice the amount of the conventionally used organic linker is added, a particle size of 1 μm or less can be obtained. , it is appropriate that the exact amount is optimized according to the amount and temperature of the reactive group and the organic linker. It was prepared by adding fumaric acid, which is a part of the ligand. A well-dispersed ligand solution was placed on a metal part, and a sealed reactor was placed in an oven to react. After the reaction, it was cooled to room temperature, and the solid part was separated using a centrifuge for use.
<실시예 4> 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 MOF-808의 제조<Example 4> Preparation of MOF-808 having a particle size of 1 μm or less
리간드 부분(유기 링커 부분)과 금속 부분(클러스터 부분)을 준비하며, 적절한 크기의 반응기에서 반응을 진행하였다. 금속부분인 ZrCl4 내지 ZrOCL2, Zr Zirconium(IV) isopropoxide을 N, N'- 디메틸 포름 아미드(DMF), 알콜 및 물에 용해시킨 후, 아세트산, 개미산 및 벤조산을 추가로 투입하였다. 여기서 아세트산, 개미산 및 벤조산의 투입양이 1 ㎛이하의 입자크기를 가지는 MOF를 제조하는 주요 요소이며, 통상적으로 사용된 유기링커의 2배 이상의 양을 투입하면 1 ㎛이하의 입자크기를 얻을 수 있으나, 정확한 양은 반응기와 유기링커의 양과 온도에 따라 최적화됨이 적절하다. 리간드 부분인 benzene-1,3,5-tricarboxic acid를 투입하여 제조하였다. 잘 분산된 리간드 용액을 금속 부분에 넣고 밀폐된 반응기를 오븐에 넣고 반응하였다. 반응 후, 상온으로 냉각시키고 원심 분리기로 고체 부분을 분리하여 사용하였다.A ligand moiety (organic linker moiety) and a metal moiety (cluster moiety) were prepared, and the reaction was carried out in a reactor of an appropriate size. Metal parts ZrCl 4 to ZrOCL 2 , Zr Zirconium(IV) isopropoxide were dissolved in N,N'-dimethylformamide (DMF), alcohol and water, and then acetic acid, formic acid and benzoic acid were additionally added. Here, the input amounts of acetic acid, formic acid and benzoic acid are the main factors for preparing MOF having a particle size of 1 μm or less, and if more than twice the amount of the conventionally used organic linker is added, a particle size of 1 μm or less can be obtained. , it is appropriate that the exact amount is optimized according to the amount and temperature of the reactive group and the organic linker. It was prepared by adding benzene-1,3,5-tricarboxic acid, which is a ligand part. A well-dispersed ligand solution was placed on a metal part, and a sealed reactor was placed in an oven to react. After the reaction, it was cooled to room temperature, and the solid part was separated using a centrifuge for use.
<비교예 1> 10 ㎛이상의 입자크기를 갖는 Uio-66의 제조<Comparative Example 1> Preparation of Uio-66 having a particle size of 10 μm or more
리간드 부분(유기 링커 부분)과 금속 부분(클러스터 부분)을 별도로 준비하며, 20 mL 유리병(glass vial)에서 반응을 진행하였다. 금속부분인 ZrOCl28H2O을 N, N'- 디에틸 포름 아미드 DEF에 용해시킨 후, 포름산을 추가로 투입하였다. 리간드 부분인 terephtalic acid은 DEF를 투입하여 제조하였다. 잘 분산된 리간드 용액을 금속 부분에 넣고 밀폐된 약병을 135℃ 오븐에 48 시간 두었다. 반응 후, 상온으로 냉각시키고 원심 분리기 로 고체 부분을 분리한다. The ligand part (organic linker part) and the metal part (cluster part) were separately prepared, and the reaction was carried out in a 20 mL glass vial. ZrOCl 2 8H 2 O, a metal part, was dissolved in N,N'-diethyl formamide DEF, and then formic acid was further added. The ligand part, terephtalic acid, was prepared by adding DEF. The well-dispersed ligand solution was placed in a metal part and the sealed vial was placed in an oven at 135° C. for 48 hours. After the reaction, it is cooled to room temperature and the solid fraction is separated by centrifugation.
<실험예 1> 금속유기 구조체를 이용한 미녹시딜(Minoxidil) 흡수량 및 방출량 확인<Experimental Example 1> Minoxidil absorption and release amount confirmed using metal organic structure
상기 <실시예 1> 내지 <실시예 4>에서 제조한 금속유기 구조체를 각각 2.5 mM의 미녹시딜 수용액에 담지하였고, 이때 금속유기 구조체 100 mg당 10 ml의 미녹시딜 수용액을 사용하였다.The metal-organic structures prepared in <Example 1> to <Example 4> were each supported in an aqueous solution of 2.5 mM minoxidil, and in this case, 10 ml of an aqueous solution of minoxidil per 100 mg of the metal-organic structure was used.
그런 다음, 미녹시딜의 흡수량을 확인하기 위하여, 상기 제조된 혼합용액을 각각 20분간 교반한 뒤, 교반 완료 시점을 0시간으로 설정한 후, 48시간 동안 시간별 상층액을 1 ml씩 샘플링하여 HPLC 분석을 통해 미녹시딜 흡수량을 확인하였다.Then, in order to check the absorption amount of minoxidil, each of the prepared mixed solutions was stirred for 20 minutes, the stirring completion time was set to 0 hours, and 1 ml of the supernatant was sampled hourly for 48 hours to perform HPLC analysis. Through the minoxidil absorption amount was confirmed.
또한, 미녹시딜 방출량을 확인하기 위해 2.5 mM 미녹시딜 수용액을 제조하여, 상기 동일한 방법으로 MOF 100 mg를 미녹시딜 수용액 10 ml에 24시간 동안 담지하여 흡수반응을 진행하였다. 흡수반응 후, 원심분리하여 상층액을 버리고 3차 증류수를 10 ml 첨가한 후, 3차 증류수를 첨가한 시점을 0 시간으로 설정하여 48 시간 동안 시간별로 상층액을 1 ml씩 샘플링하여 HPLC 분석을 통해 미녹시딜 방출량을 확인하였다.In addition, in order to check the release amount of minoxidil, a 2.5 mM minoxidil aqueous solution was prepared, and 100 mg of MOF was loaded in 10 ml of minoxidil aqueous solution for 24 hours in the same manner as above for absorption reaction. After the absorption reaction, the supernatant was discarded by centrifugation, 10 ml of tertiary distilled water was added, and the time point at which the tertiary distilled water was added was set to 0 hours. Through the minoxidil release amount was confirmed.
그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이, 미녹시딜은 <실시예 1>에서 제조된 Uio-66에서 가장 큰 흡수량을 나타내고, MOF의 기공크기가 커지거나 작아지면 흡수량이 줄어드는 것을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 2, minoxidil exhibited the largest absorption amount in Uio-66 prepared in <Example 1>, and it was confirmed that the absorption amount decreased when the pore size of the MOF was increased or decreased.
또한, 방출량의 경우 Uio-66에서 빠른 방출 및 지속방출 특성을 나타내고, 기공크기가 가장 큰 Uio-67에서 작은 방출량을 나타내는 것을 확인하였다(도 2).In addition, in the case of the release amount, it was confirmed that Uio-66 showed fast and sustained release characteristics, and Uio-67, which had the largest pore size, showed a small amount of release (FIG. 2).
<실험예 2> 금속유기 구조체를 이용한 비타민 C 흡수량 및 방출량 확인<Experimental Example 2> Confirmation of absorption and release amount of vitamin C using metal-organic structure
상기 <실험예 1>과 동일한 방법으로 <실시예 1> 내지 <실시예 4>에서 제조한 제조한 MOF에 대해 1 mM 비타민 C 수용액에 대한 흡수량 및 방출량을 확인하였다.In the same manner as in <Experimental Example 1>, the amount of absorption and release of the MOF prepared in <Example 1> to <Example 4> in 1 mM vitamin C aqueous solution was confirmed.
그 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, 비타민 C는 <실시예 1>에서 제조된 Uio-66에서 가장 큰 흡수량을 나타내고, MOF의 기공크기가 커지거나 작아지면 흡수량이 줄어드는 것을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 3 , vitamin C exhibited the greatest absorption in Uio-66 prepared in <Example 1>, and it was confirmed that the absorption decreased when the pore size of the MOF was increased or decreased.
또한, 방출량의 경우, Uio-67의 경우 빠른 방출특성을 나타내나, Uio-66에서는 방출속도는 느려지지만 장기방출 특성을 나타내는 것을 확인하였고, MOF-808의 경우 방출속도가 현저히 낮아지는 것을 확인하였으며, 이는 구조내 charge로 인한 것으로 보인다(도 3).In addition, in the case of emission, it was confirmed that Uio-67 showed fast release characteristics, but Uio-66 showed long-term release characteristics although the release rate was slow. In the case of MOF-808, it was confirmed that the release rate was significantly lowered. , which appears to be due to the charge in the structure (Fig. 3).
<실험예 3> 금속유기 구조체를 이용한 비타민 A 흡수량 및 방출량 확인<Experimental Example 3> Confirmation of absorption and release of vitamin A using metal-organic structures
상기 <실시예 1> 내지 <실시예 4>에서 제조한 금속유기 구조체를 각각 10 mM의 비타민 A-DMSO 용액에 담지하였고, 이때 금속유기 구조체 100 mg당 2 ml의 용액을 사용하였다.The metal-organic structures prepared in <Example 1> to <Example 4> were each supported in a 10 mM vitamin A-DMSO solution, and 2 ml of the solution per 100 mg of the metal-organic structure was used.
그런 다음, 비타민 A의 흡수량을 확인하기 위하여, 상기 제조된 혼합용액을 각각 20분간 교반한 뒤, 교반 완료 시점을 0시간으로 설정한 후, 48시간 동안 시간별 상층액을 0.1 ml씩 샘플링하여 NMR 분석을 통해 비타민 A 흡수량을 확인하였다.Then, in order to confirm the absorption of vitamin A, each of the prepared mixed solutions was stirred for 20 minutes, the stirring completion time was set to 0 hours, and 0.1 ml of the supernatant was sampled hourly for 48 hours for NMR analysis The amount of vitamin A absorption was confirmed through
또한, 비타민 A의 방출량을 확인하기 위해 10 mM 비타민 A 용액을 제조하여, 상기 동일한 방법으로 MOF 100 mg를 비타민 A 용액 2 ml에 48 시간 동안 담지하여 흡수반응을 진행하였다. 흡수반응 후, 원심분리하여 상층액을 버리고 DMSO-d6를 동량 첨가한 후, DMSO-d6를 첨가한 시점을 0시간으로 설정하여 48시간 동안 시간별 상층액을 0.1 ml씩 샘플링하여 NMR 분석을 통해 비타민 A 방출량을 확인하였다. In addition, in order to check the release amount of vitamin A, a 10 mM vitamin A solution was prepared, and 100 mg of MOF was loaded in 2 ml of vitamin A solution for 48 hours in the same manner as above to proceed with absorption. After the absorption reaction, the supernatant was discarded by centrifugation, the same amount of DMSO-d6 was added, the time point at which DMSO-d6 was added was set to 0 hours, and 0.1 ml of the supernatant was sampled every hour for 48 hours, A release amount was confirmed.
그 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이 비타민 A는 <실시예 2>에서 제조한 큰 기공을 가지는 Uio-67에서 가장 흡방출이 우수한 것을 확인하였다(도 4).As a result, as shown in FIG. 4 , it was confirmed that vitamin A had the most excellent absorption and release in Uio-67 having large pores prepared in <Example 2> (FIG. 4).
<실험예 4> 금속유기 구조체의 크기에 따른 흡방출 변화 확인<Experimental Example 4> Confirmation of absorption/emission change according to the size of the metal-organic structure
금속유기 구조체의 크기에 따른 흡방출 효과를 확인하기 위하여, 상기 <실시예 1>에서 제조한 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-66 및 상기 <실시예 4>에서 제조한 10 ㎛이상의 입자크기를 갖는 Uio-66(single crystal Uio-66)을 이용하여 흡방출 효과를 확인하였다.In order to confirm the absorption and emission effect according to the size of the metal-organic structure, Uio-66 having a particle size of 1 μm or less prepared in <Example 1> and a particle size of 10 μm or more prepared in <Example 4> The absorption-and-release effect was confirmed using Uio-66 (single crystal Uio-66) with
구체적으로 흡방출 측정은 2.5 mM의 미녹시딜 수용액, 1 mM의 비타민 C 수용액을 이용하여 상기 <실험예 1>과 동일한 방법을 이용하여 측정하였다.Specifically, absorption and release were measured using the same method as in <Experimental Example 1> using 2.5 mM minoxidil aqueous solution and 1 mM vitamin C aqueous solution.
그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-66는 10 ㎛이상의 입자크기를 갖는 Uio-66과 비교하여 48시간 후, 미녹시딜의 누적 흡수량이 약 3.1배 증가하였고, 누적방출량도 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-66가 약 1.6 배 증가하는 것을 확인하였다(도 5).As a result, as shown in Figure 5, Uio-66 having a particle size of 1 μm or less increased the cumulative absorption of minoxidil by about 3.1 times after 48 hours compared to Uio-66 having a particle size of 10 μm or more. It was also confirmed that the emission amount of Uio-66 having a particle size of 1 μm or less was increased by about 1.6 times (FIG. 5).
또한, 도 6에 나타낸 바와 같이 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 Uio-66는 10 ㎛이상의 입자크기를 갖는 Uio-66과 비교하여 48시간 후 현저하게 비타민 C 흡수량이 증가한 것을 확인하였다(도 6).In addition, as shown in FIG. 6 , it was confirmed that Uio-66 having a particle size of 1 μm or less significantly increased vitamin C absorption after 48 hours compared to Uio-66 having a particle size of 10 μm or more (FIG. 6) .
따라서, 본 발명은 금속유기 구조체의 입자 크기를 나노 내지 마이크로 단위의 크기로 조절함으로써, 기능성 물질의 흡방출을 유의적으로 조절할 수 있음을 확인하였다.Therefore, the present invention confirmed that by controlling the particle size of the metal-organic structure to a size of nano to micro units, it is possible to significantly control the absorption and emission of the functional material.
<실험예 5> 금속유기 구조체의 흡방출 조절 인자 확인<Experimental Example 5> Confirmation of absorption/emission control factors of metal-organic structures
상기 <실험예 1> 내지 <실험예 4>의 기능성 물질의 흡방출 조절 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다.The results of control of absorption and release of functional materials of <Experimental Example 1> to <Experimental Example 4> are shown in Table 1 below.
그 결과, 하기 [표 1]에 나타낸 바와 같이 1 ㎛이하의 입자크기를 갖는 MOF는 MOF 구조, MOF 내 기공크기 또는 기공 내 전하특성으로 인해 기능성 물질의 흡방출량을 조절할 수 있음을 확인하였다.As a result, as shown in [Table 1], it was confirmed that the MOF having a particle size of 1 μm or less can control the absorption/emission amount of the functional material due to the MOF structure, the pore size in the MOF, or the charge characteristics in the pores.
따라서, 본 발명의 금속유기 구조체는 이의의 구조, 기공크기 등의 조절을 통해 기능성 물질의 방출량 및 방출속도를 조절할 수 있으므로, 약물 또는 기능성 물질의 전달이 필요한 다양한 분야에 본 발명의 금속 유기 구조체를 약물전달체로 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, since the metal-organic structure of the present invention can control the release amount and release rate of a functional material by controlling its structure, pore size, etc., the metal-organic structure of the present invention can be used in various fields requiring drug or functional material delivery. It can be usefully used as a drug carrier.
Claims (11)
상기 금속유기구조체는 UiO-67이고,
상기 금속유기구조체의 입자크기는 10 ㎚ 내지 1 ㎛이며,
상기 금속유기구조체는 화장료 조성물에 포함되는 것이고,
상기 금속유기구조체는 링커와 금속이 결합하여 이루는 구조에 따라 조절가능한 기공 크기를 가지며,
상기 금속유기구조체는 아세트산, 개미산 및 벤조산을 투입하여 기공의 크기를 조절하는 단계를 포함하고,
상기 기공은 9.0 내지 13.0 옹스트롬(Å) 크기의 기공을 가지며, 상기 기공에 비타민 C(vitamin C) 또는 비타민 A(vitamin A)가 담지되는 것인,
활성물질(active ingredient)의 담지 및 방출을 조절하는 방법.
In metal organic frameworks (MOFs),
The metal organic structure is UiO-67,
The particle size of the metal organic structure is 10 nm to 1 μm,
The metal organic structure is to be included in the cosmetic composition,
The metal-organic structure has a pore size adjustable according to the structure formed by bonding the linker and the metal,
The metal organic structure comprises the step of adjusting the size of the pores by adding acetic acid, formic acid and benzoic acid,
The pores have pores having a size of 9.0 to 13.0 angstroms (Å), and vitamin C (vitamin C) or vitamin A (vitamin A) is supported in the pores,
A method of controlling the loading and release of an active ingredient.
상기 금속유기구조체는 UiO-67이고,
상기 금속유기구조체는 화장료 조성물에 포함되는 것이고,
상기 금속유기구조체는 링커와 금속이 결합하여 이루는 구조에 따라 조절가능한 기공크기를 가지며,
상기 금속유기구조체는 아세트산, 개미산 및 벤조산을 투입함에 따라 입자크기가 10 ㎚ 내지 1 ㎛이며,
상기 기공은 9.0 내지 13.0 옹스트롬(Å) 크기의 기공을 가지며,
상기 기공에 비타민 C(vitamin C) 또는 비타민 A(vitamin A)가 담지되는 것인, 금속유기구조체.
In the metal organic structure,
The metal organic structure is UiO-67,
The metal organic structure is to be included in the cosmetic composition,
The metal-organic structure has a pore size adjustable according to the structure formed by bonding the linker and the metal,
The metal organic structure has a particle size of 10 nm to 1 μm as acetic acid, formic acid and benzoic acid are added,
The pores have a size of 9.0 to 13.0 angstroms (Å),
Vitamin C (vitamin C) or vitamin A (vitamin A) will be supported in the pores, the metal organic structure.
아세트산, 개미산 및 벤조산을 추가로 투입하여 입자크기가 조절된 금속유기구조체를 수득하는 단계; 및
상기 수득한 금속유기구조체를 비타민 A 용액 또는 비타민 C 용액로 구성된 그룹으로부터 어느 하나의 용액에 담지하는 단계를 포함하고
상기 금속유기구조체는 UiO-67이고, 10 ㎚ 내지 1 ㎛의 입자크기를 가지며, 기공은 9.0 내지 13.0 옹스트롬(Å) 크기의 기공을 가지고, 비타민 A 또는 비타민 C 의 방출이 가능한 제5항의 금속유기 구조체(metal organic frameworks, MOFs)의 제조방법.Dissolving an organic linker and at least one metal selected from ZrCl 4 , ZrOCl 2 , and Zr(IV) isopropoxide in a solvent;
acetic acid, formic acid and benzoic acid were additionally added to obtain a metal organic structure having a controlled particle size; and
Supporting the obtained metal organic structure in any one solution from the group consisting of a vitamin A solution or a vitamin C solution,
The metal-organic structure is UiO-67, has a particle size of 10 nm to 1 μm, and the pores have a size of 9.0 to 13.0 angstroms (Å), and the metal organic structure of claim 5 capable of releasing vitamin A or vitamin C. Methods of manufacturing metal organic frameworks (MOFs).
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| Journal of Materials Chemistry B. 2018. Vol.6, pp.707-717.* |
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