KR20100122480A - 메조포러스 물질의 제조 방법, 그에 의해 제조된 물질 및 메조포러스 물질의 용도 - Google Patents

메조포러스 물질의 제조 방법, 그에 의해 제조된 물질 및 메조포러스 물질의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 키랄 형태를 갖는 메조포러스 물질 및 국부적 표면 키랄성을 갖는 메조포러스 물질을 포함하는 메조포러스 구조를 제조하기 위한 새로운 합성에 관한 것이다. 상기 방법은 예를 들면 형광성 입자 및 엽산의 전달을 위한 조절성 약물 전달 장치의 제조에 이용될 수 있다.

Description

메조포러스 물질의 제조 방법, 그에 의해 제조된 물질 및 메조포러스 물질의 용도{METHOD FOR MANUFACTURING MESOPOROUS MATERIALS, MATERIALS SO PRODUCED AND USE OF MESOPOROUS MATERIALS}
본 발명은 키랄 형태를 갖는 메조포러스 물질 및 국부적 또는 표면 키랄성을 갖는 메조포러스 물질을 포함하는 메조포러스 구조의 제조를 위한 새로운 합성 조성물에 관한 것이다. 상기 방법은 형광 입자 및 엽산의 전달을 위한 조절성 약물 전달 장치의 제조에 이용될 수 있다.
나노스케일 차원의 높은 표면적을 갖는 물질은 활성 부위 중재 화학 반응이 중요한 역할을 수행하는 용도, 예를 들면, 비용 효율적인 방법으로 고수율을 달성하기 위해서 반응물과 촉매사이의 높은 접촉면이 필수적인 촉매 용도가 특히 주목받고 있다. 그러므로, 크기의 전 범위에 있어서, 즉, 마이크로스케일(2nm 미만), 메조스케일(2~50nm) 및 매크로스케일(50nm 초과) 에 있어서, 조직(다공성 및 형태) 특성이 제어된 증가된 비표면적을 나타내는 나노스케일의 다공성 물질의 제조에 큰 관심이 있다. 다공성 물질의 예로 결정성 제올라이트와 같은 익히 공지된 물질이 있다.
다공성 물질의 분야내에서, 표면적의 향상은 예를 들면, 단백질 분리 장치, 예컨데, 크로마토그래피 컬럼에서 흡착율을 촉진시킬 수 있다. 기공 크기의 조절은 촉매 반응에 있어서 특정 생성물에 대한 선택성을 증가시킬 수 있다. 입자 크기 또는 형상의 조절 또한 촉매 지지체의 기계적 안전성을 향상시킬 수 있다. 정렬된 무정형의 실리카 구조를 갖는 합성 메조포러스 물질의 발견을 통해, 상기 향상된 특성을 가진 구조가 가능해졌다. 메조포러스 물질은 일반적으로 메조스케일(1.5~50nm)에서 급격한 기공 크기 분포를 나타내는 실리카 또는 다른 금속 산화물 조성물을 갖는 물질을 지칭한다.
상기 방법은 US 5,098,684 에서 기재된 바와 같이 제어된 조건하에, 정렬된 미셀 시스템을 형성하는 양친매성 계면활성제 분자의 자가 조립 작용에 의존한다. 본원에서 계면활성제 미셀은 기공 템플레이트(template) 또는 템플레이트를 칭한다. 계면활성제는 미셀 구조를 형성할 수 있는 극성 및 비극성기를 갖는 분자이다. 미셀 종 주위에서의 적합한 실리카 전구체의 축합은 전하 매칭 상호작용(charge matching interaction)을 통해 안정한 혼성 유기 실리카 복합체를 생성한다. 상기 물질은 계면활성제 템플레이트의 재생을 가능하게 하는 용매 추출과 같은 루트가 이용되기도 하지만, 전형적으로는 하소(calcination)를 통해 메조포러스로 만들어진다. 계면활성제가 그의 미셀 임계 농도(CMC)를 초과하는 것은 상기 제조 루트에서의 전제조건은 아니다. 그러나, 정렬된 구조를 갖기 위해서는, 합성과정 동안, 전형적으로는 실리케이트 전구체의 가수분해 및 축합 과정 동안 어느 지점에서는 미셀이 형성되어야 한다.
미셀은 계면활성제 농도가 CMC보다 크고, 용액의 온도가 소위 크래프트(Krafft) 온도 이상인 경우에만 형성될 수 있다. 열역학적으로, 미셀은 엔트로피 및 엔탈피 사이의 상호작용의 결과로서 자발적으로 형성된다. 수중에서, 비극성기로부터 유발되는 소수성 효과는 미셀 형성을 위한 원동력이다. 대체로, CMC 이상에서, 계면활성제 분자들을 조립하는 엔트로픽 패널티(entropic penalty)는 계면활성제 단량체와 물 분자를 "혼합"하는 엔트로픽 패널티보다 낮다. 또 다른 원동력은 엔탈피, 예를 들면 계면활성제의 극성 부분(전형적으로 두부기(headgroup)로 알려짐) 사이에서 일어나는 정전기적 상호작용이다.
수많은 연구가 정렬된 메조포러스 물질들의 합성, 구조, 형태 및 조성 제어에 초점을 맞춰왔다.
US 5 102 643 에 기재된 바와 같은, 무기 메조포러스 물질의 제조는 템플레이트로서 자가 조립 양친매성 계면활성제를 이용하는 무기 단량체의 중합을 포함한다. AU2006231725 는 메조포러스 물질에 대한 다른 합성법을 기재하고 있으나, 상기 방법은 양친매성 계면활성제를 템플레이트로서 이용한다. 여기서, Yu Min Sun 등 및 그의 참고문헌은 메조포러스 실리카의 제조를 기재하고 있지만, 이 또한 계면활성제 템플레이트를 이용하는 것이 정렬된 기공 형성을 위한 요건이다. KR20070024550 은 키랄 계면활성제 템플레이트를 이용하는 키랄 형태를 갖는 메조포러스 실리카 합성을 기재하고 있다. AU2006231725 는 메조포러스 물질에 대한 다른 합성법을 기재하고 있으나 상기 방법은 템플레이트로서 양친매성 계면활성제를 이용한다.
최근 키랄 형태를 갖는 메조포러스 물질 형성이 보고되었다. Che 등 [Nature, 2004] 은 키랄 형태를 갖는 헥사고날 메조상의 합성을 위해 키랄 네마틱(nematic)의 N-라우로일-아미노산 계면활성제 및 공동 구조 지향제(co-structure directing agent, CSDA)를 이용했다. CSDA의 역할은 전하 매칭을 통해 유기 미셀 응집체 및 무기 실리카 전구체 사이의 상호작용을 촉진하는 것이다. 상기 제조 루트는 그 후에 거의 에난티오퓨어(enantiopure) 형태를 수득하지만, 키랄 분리 및 관련 적용은 키랄성 부재인 기공 형상 및 기공 표면때문에, 효율적으로 달성되지 못했다.
라세믹 혼합물, 즉, 광학이성질체 혼합물을 분리할 수 있는 다공성 물질을 수득하고자 하는 강한 바램이 있다. 예를 들면, 전립선암의 치료로 이용되는 비스테로이드성 항-안드로겐인 비칼루타미드 약물이 그의 에난티오퓨어 형태(R-비칼루타미드)로 투여되는 경우, 안드로겐 수용체 쪽으로 향상된 활성을 나타낸다. 상기 키랄 분자의 분리, 또는 키랄 촉매를 개개의 에난티오퓨어 혼합물에 이용하는 합성을 위한 효율적인 방법을 개발하는 것이 상업적으로 주목받고 있다.
메조포러스 물질은 많이 연구되고 있으며, 수많은 다른 용도로 이용되고 있다. 생명공학적 및 약학적 부문에서, 높은 표면적과 제어된 기공 형상 구조의 조합은 활성 약물 성분의 전달을 위해 이용될 수 있는데 그렇지 않을 경우에는 복잡하고, 종종 효율적이지 않으며 값비싼 부형제가 요구된다. 다공성 구조로부터의 제어된 약물 방출은, 약물 투여 관점에서의 치료 결과를 달성하는데 요구되는 투여 횟수 및 빈도를 감소시킬 수 있고, 약물 계획 처방된 환자들에 있어서의 약물/용량 컴플라이언스의 문제를 해결할 수 있다. 추가적으로, 메조포러스 물질은 난용성 약물의 용해성을 향상시킬 수 있는 이러한 산업내에서 잠재적인 용도를 나타낸다.
지용성 항암제의 용해성은 흡수 및 제형의 관점에서 모두 주요한 문제이다.
또 다른 용도에서는, 메조포러스 물질의 기공에 효소를 캡슐화하는 것은 "불균일" 효소 촉매제의 실현을 초래하며, 여기서 촉매의 재생 및 정제는 다공성 메트릭스를 사용하는 것으로 도움을 받는다.
진단법적인 면에서는, 메조포러스 물질은 성공적으로 면역형광법 및 면역조직화학을 위한 형광단(flurophore)을 이용해 왔으며, 그에 의해 내부 기공 부피는, 예컨데 포르피린계, 플루오레세인 이소티오시아네이트 및 유도체의 분자 또는 알렉사(Alexa)형의 형광성 분자와 같은 형광성 분자로 적재될 수 있다. 이것은 정전기적으로 또는 공유 결합적으로 메조포러스 물질의 내부 벽에 부착되어, 다공성 구조로부터 침출되는 것을 막을 수 있다. 메조포러스 물질의 외부 입자 표면은 충분한 관능기 도입을 통해 생물학적 컨쥬게이트(conjugate)를 담지할 수 있다.
게다가, 다양한 신호/컨쥬게이션이 다른 스토크스 시프트(stokes shift)를 가진 형광단이 적재된 입자들의 이용을 통해 쉽게 검출될 수 있다. 상기 물질은 메조포러스 실리카 입자의 높은 적재 능력의 결과로서 민감하며 다기능적인 검출 장치를 제공한다.
메조포러스 물질은 또한 (중합체 막과 조합되어 있는 경우라도) 담수화 공장에서의 용도를 위해, 또한 관능화된 표면과 기공 형상의 조합에 의해서, 예컨데 NOX 로부터의 배기가스 및 촉매 반응으로부터 다른 유해 폐기물의 정제에 있어서 특정 기체에 대하여 선택성을 제공하는 가스 분리 장치로서 연구되고 있다.
엽산을 포함하는 메조포러스 물질은 엽산 및 다른 비타민 B 유도체 전달을 위한 건강 보조 식품으로서 이용될 수 있다. 엽산은 신경관결손(NTD)의 예방과 같이 약제로 많이 이용되고 있다. 엽산 및 다른 B 비타민은 체내에서 호모시스테인을 분해하는 것을 돕는다. 혈중 호모시스테인 수준은 식생활 및 유전적 요소에 의해 강하게 영향을 받는다. 음식으로 섭취되는 엽산 및 비타민 B-6 및 B-12 가 가장 큰 영향을 끼친다. 몇몇의 조사들에 의해 혈중 비타민 B의 수준이 높을수록, 적어도 부분적으로, 호모시스테인의 농도를 낮추는 것과 관련이 있다는 것이 발견되었다. 다른 증거들은 혈중 낮은 수준의 엽산이 치명적인 관상동맥 심장 질환 및 발작의 보다 높은 위험성과 관련이 있다는 것을 나타낸다.
엽산 및 유도체는 특정 암 유형, 예컨데, 대장암, 췌장암 및 폐경기 후의 유방암의 감소와 연관되어 왔다.
엽산 흡수 메커니즘은 난소, 뇌, 신장, 유방 및 폐의 악성종양을 포함해 많은 인간의 암에서 상향 조절된다. 엽산 수용체는 엽산에 대한 높은 친화도를 가지며, 그 결과 상향 조절된 세포에 의한 낮은 엽산 적재하의 치료제에서도 높은 흡수를 유도한다. 이러한 특성 때문에, 엽산 콘쥬게이션은 리포좀, 플라스미드 복합체, 나노입자, 고분자 미셀, 및 종양 세포의 선별적 흡수를 위한 다른 고분자 구조물을 타겟으로 하는데 널리 사용되는 전략이 되었다. 엽산은 수용체 매개 세포내 섭취작용 또는 담체에 의한 흡수 메커니즘을 통해 세포로 내재화되어야만 한다.
다양한 종류의 나노입자를 포함할 수 있는 실리카 이외의 조성물을 갖는 금속 산화물 메조포러스 물질은 촉매 또는 촉매 지지체, 가스 포집, 물 정제, 광전류 스위칭, 염료감응형 태양전지 내 광음극, 분자 광전자 장치 또는 유전자 조합 수복과 같은 다양한 범위의 잠재적 용도를 갖는다.
본 발명의 목적은 비양친매성 및 비계면활성제 템플레이트를 포함하는 방법에 의한 정렬된 메조포러스 물질의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 비양친매성 및 비계면활성제 템플레이트인 방법에 의해 관능기가 기공의 내부 표면에 부착되어 있는 정렬된 메조포러스 물질의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 키랄 형태 및 키랄 다공성 표면을 비롯한 다양한 형태를 가질 수 있는 정렬된 메조포러스 물질의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 광학 이성질체를 분리할 수 있는 정렬된 메조포러스 물질의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 엽산 또는 엽산에 의해 운반된 분자를 함유하는 형광성 입자에 본 발명에 따라 제조된 메조포러스 물질을 이용하는 것이다.
또 다른 목적은 제어된 약물 전달, 특히 엽산 또는 엽산에 의해 운반된 분자의 제어된 전달에 본 발명에 따라 제조된 메조포러스 물질을 이용하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 1 및 2 에 기재된 방법에 의해 달성된다.
본 발명은 물질의 일부분이 남아있는 템플레이트로 및 템플레이트가 제거된 형태로 모두 적용할 수 있는 메조포러스 물질의 제조가 가능하다.
본 발명은 H-공여체 및 수용체 기를 통해 다양한 유기 분자를 형성하는 후그스틴 결합 테트라드(Hoogsteen-bonded tetrad), 펜타머(pentamer) 및 다른 초분자 구조를 형성할 수 있는 유기 분자의 이용을 기초로 한다. 상기 분자는 원주형 및 헥사고날 메조상을 형성하는 자기 조직화를 유도할 수 있으며, 이는 유기 템플레이트 및 전하 매칭을 달성하는 무기 산화물 전구체와 상호작용할 수 있는 기인 공동 구조 지향제의 보조 유무에 상관없이 무기 산화물 전구체의 가수분해 및 축합을 위한 유기 템플레이트로서 작용할 수 있다.
무기 전구체는 하나 이상의 금속 산화물 전구체, 예컨데 Si, Al, Ti, Ni, Cu, Zr, Co, Fe, Ru 또는 Rh 의 산화물 전구체일 수 있다.
본 발명의 목적을 위한 공동 구조 지향제는 차례로 알콕시실란 (또는 티타네이트, 지르코네이트 등)에 결합되며 길이가 다양할 수 있는 알킬 스페이서(프로필, 부틸, 펜틸 등)에 결합된 아민 잔기와 같은 염기성 기로 전형적으로 이루어진다.
CSDA 는 그 자체로 또는 다른 CSDA 의 혼합물로서 이용될 수 있다. CSDA 는 또한 조성물의 혼합물, 예컨데 하나는 알콕시실란으로서 공지된 기로부터 CSDA 이고 또 하나는 알콕시티타네이트의 기로부터의 CSDA 로 이루어질 수 있다. CSDA 는 공유 결합적으로 또는 정전기적으로 기공 형성 템플레이트와 상호작용할 수 있어야 한다. CSDA 는 무기 산화물 전구체와 상호작용할 수 있어야 한다.
본 발명은 프테린 또는 유사기, 예컨데 구아노신 및 유도체를 함유하는 비계면활성제 템플레이트 엽산 및/또는 유도체의 사용에 따른 급격한 기공 크기 분포를 갖는 키랄 형태 및 키랄 표면을 갖는 정렬된 메조포러스 물질의 제조를 위한 간단한 방법을 제공한다.
본 발명은 엽산 및/또는 유도체를 갖는 메조포러스 실리카 나노입자를 제조할 수 있으며, 그에 의해 다량의 상기 분자들은 한 번의 직접적인 합성 단계로 메조포러스 물질의 내부 다공성 표면에 도입될 수 있다. 또한, 수득된 유형의 형태는 직경이 다양한 섬유 또는 막대 및 구형 입자 형태의 키랄 형태를 포함할 수 있다.
상기 반응 혼합물은 압출, 딥-코팅, 스핀-코팅 또는 분무 건조될 수 있다.
도 1 은 본원에 기재된 발명의 단계 B 에서 화학 물질의 첨가를 통해 촉진된 엽산(a, b) 내 프테린 기의 자가 조립이다. 도표 (c) 는 FA 의 글루타메이트 기가 후그스틴형 상호작용 및 π-π형 스태킹의 조합을 통해 단계 B 에서의 화학 물질에 의해 복제된 키랄 구조로 배열하는 방법을 나타낸다.
도 2 는 본 발명에 따라 표로 만들어진 일부 전형적인 새로운 물질의 조성물이다.
도 3 은 청구항 1 내지 10 에서 서술된 조건하에서 제조된 물질의 저각 XRD 패턴이다. 당해 예는 헥사고날 단위 셀을 기준으로 구분될 수 있는 전형적인 XRD 피크를 가지는 메조스케일 정렬을 나타낸다.
도 4 는 템플레이트의 정렬된 적재 배열로 인해 혼합된 템플레이트 조성물이 이용된 경우에서의 시료의 고각 X-선 회절 피크이다. 적재 배열로 인한 적어도 하나 이상의 피크가 관측되는데, 이는 무기 산화물 벽에 해당하는 2 세타(theta) 의 20~25 도 사이에서 관측되는 넓은 피크와 혼돈되어서는 안 된다.
도 5 는 상기에 기재된 과정에서 단계 D 이후에 유도된 물질에 대한 TGA/DTG 커브이다. 3 개의 뚜렷한 분해 무게-감소 영역이 관측될 수 있다. 영역 Ⅰ (150~250℃) 은 APES 의 가수분해로부터 유도된 자유롭게 그래프팅된 또는 표면 결합된 유기알콕시실란 기와 관련이 있다. 영역 Ⅱ (250~450℃) 는 내부 표면 및 엽산의 글루타메이트 성분에 위치된 유기알콕시실란의 분해의 중첩과 관련 있을 수 있다. 영역 Ⅲ (450-800℃) 는 프테린 및 p-아미노 벤조산 분해를 나타낸다. 일반적으로 이들 값은 유리된 엽산의 분해에 대해 이전에 보고된 것보다 높은 온도에서 일어난다. 추출된 시료의 TGA/DTG 곡선으로부터 계산된 엽산의 초분자 조립에 참여한 APES 의 양은 10.40 중량%이고, 합성 조건에 따라 30 중량% 정도로 다양할 수 있다. 따라서 합성된 메조포러스 물질에서 FA 템플레이트의 전 중량%는 27.53 중량%로 계산되고 합성 조건 및 시작 반응 조성물에 따라 60 중량% 정도로 다양할 수 있다. 상기 TGA/DTG 데이터는 프테린 함유 기의 템플레이팅(templating) 작용에 대한 근거가 된다.
도 6 은 ASAP2020 Micromeritics instrument 에서 기록된 질소 흡착-탈착 등온선이다. (a) 하소 및 용매 추출 시료에서 기록된 질소 등온선은 추출된 시료에서는 존재하지 않는 작은 메조포러스 물질에 대한 전형적인 프로파일을 나타낸다. (b) 급격한 기공 크기 분포를 보여주는 추출(원) 및 하소(사각형)된 새로운 메조포러스 산화물 물질에 대한 기공 크기 분포 곡선이다.
도 7 은 도 2 에 기재된 합성 조성물 1~5 로부터 수득한 입자 형태를 나타내는 주사 전자 현미경 이미지이다. 키랄 모티브를 나타내는 막대형 입자가 뚜렷하게 보인다. 이들 입자에서 키랄 트위스트의 피치가 일정하지 않지만, 상기 키랄 모티브의 방향은 이용된 템플레이트에 의해 고정된다.
다른 형태는 구, 섬유 및 나선형 입자를 포함한다. 섬유 및 막대 입자는 합성 조건에 따라 길이가 100nm 내지 수 cm 로 다양하다.
도 8 은 청구항 1에 따라 제조된 합성 물질의 투과 전자 현미경 이미지이며, 여기서 메조포러스의 헥사고날 정렬은 이미지에서 직접 관측될 수 있지만, 또한 전자 회절을 통해서도 추론된다(a). (b)의 이미지는 전자빔에 수직인 원통형의 기공 배열을 나타낸다.
도 9 는 pH=8(Black)의 수중의 엽산의 원편광 이색성(CD) 및 흡수 스펙트럼 및 실온 및 0.5 중량%의 농도에서 기록된 상기 방법에 기재된 바와 같이 제조된 합성 메조포러스 조성물의 고체 상태 스펙트럼이다. 고체 시료의 CD 스펙트럼은 약 300nm 에서 최정점을 갖는 넓은 양(positive)의 피크를 특징으로 한다. 이는 이들 조건 하에 용액 중의 엽산의 예상 최정점으로부터의 피크 이동으로 여겨진다(280nm). 피크 모양으로부터 합성 시료가 엽산 템플레이트로부터 키랄 자국을 보유한다는 결론을 내리는 것이 가능하다.
최정점이 사실상 280nm 에서 290nm 로 이동한 흡수 스펙트럼(곡선은 비교를 쉽게 하기 위해 y-축에서 재조정됨)을 나타낸다. 이러한 피크 최정점의 이동은 메조포러스 조성물의 내부 기공 공간 내의 엽산 혼입, 및 합성 물질 내에 관능기화된 벽을 갖는 글루타메이트 잔기의 상호작용의 추가적인 증거이다.
도 10 은 1 내지 3일 사이의 기간 동안 60℃ 에서(단계 C) 및 1 내지 3일 사이의 기간 동안 100℃에서의 열수처리(단계 D)로 제조된 도 2에 기재된 바와 같은 조성물의 합성 메조포러스 물질의 형광 스펙트럼이다. 엽산과 5,10,15,20-테트라키스(4-카르복시페닐)포르피린의 조합을 이용하는 것을 포함하는 조성물의 스펙트럼을 또한 단계 A 에 기재된 유기 템플레이트를 갖는 π-π 상호작용을 통해 상호작용할 수 있는 관능성 분자의 예시로서 나타낸다.
도 11 의 (a) 그래프는 비칼루타미드의 라세믹 혼합물 및 순수 이성질체 R-비칼루타미드의 메탄올 중 용액의 원편광 이색성(CD) 스펙트럼을 나타낸다.
(b) 그래프는 비칼루타미드의 라세믹 혼합물과 함께 청구항 2~7(파랑 선)에 기재된 바와 같은 특정량의 키랄 메조포러스 물질을 혼합하여 유도된 메탄올 용액의 원편광 이색성(CD) 스펙트럼을 나타낸다. 관측된 양의 스펙트럼은 단일 이성질체 R-비칼루타미드에 속한다. 따라서 단 하나의 이성질체가 본 발명에 기재된 키랄 물질의 기공 안으로 흡착된다는 결론을 내리는 것이 가능하다. CD 스펙트럼은 국부적 키랄성의 결과로서의 광학이성질체의 키랄 분리를 나타낸다.
본 발명은 비계면활성제 비미셀(non-micellar) 템플레이트를 이용하는 정렬된 메조포러스 물질의 형성을 포함한다.
본 발명은 내부표면에 부착되어 있는 관능기 및 명확한 형태를 갖는 고도로 정렬된 메조포어를 갖는 정렬된 메조포러스 구조를 제조하는 간단한 방법을 포함한다.
본 발명은 음이온성, 양이온성, 양쪽성 또는 중합체성 계면활성제로 이루어진 기의 양친매성 분자 또는 임의의 다른 유형의 계면활성제 분자의 부재 하에 정렬된 메조포러스 물질을 제조하기 위한 간단한 방법을 포함한다.
또한, 엽산 및 유도체 성분을 갖는 메조포러스 실리카 나노입자의 적재방법이 제공되며, 이에 의해 상기 분자들의 최대량이 한 번의 직접 합성단계로 메조포러스 입자의 내부 다공성 표면에 혼입될 수 있다. 게다가, 생성된 형태의 유형은 조정될 수 있으며, 합성 성분들 중의 한 성분에서의 다양성에 의해 키랄 형태가 형성된다.
제조된 새로운 물질은 향상된 엽산 전달 특성, 광학 특성 및 키랄 분리 특성을 나타낸다.
본 발명을 통해, 엽산을 가장 많이 적재할 가능성을 갖춘 전달 비히클은 한 번의 합성 단계로 생성되며, 따라서 우선 기공 템플레이트를 하소 또는 추출한 후, 엽산 함유물을 적재하여 메조포러스 물질을 수득할 필요가 없다.
게다가, 한 번의 합성 단계로 활성 약물 후보물질 또는 엽산 기공 템플레이트와 함께 형광단과 같은 다른 관능성 분자를 적재하는 것이 가능하다. 이것은 엽산이 그 자체 및 다른 분자들과의 π-π 형의 스태킹(stacking) 상호작용을 통해 상호작용하는 능력 때문에 가능하다. 그러므로, 엽산(또는 유도체)과의 π-π 상호작용을 통해 상호작용할 수 있는 임의의 약물은 자가-조립에 참여하며 그 자체가 템플레이트로서 작용할 수 있다. 본원에서, 상기 π-π 상호작용은 π-컨쥬게이션 시스템에서 p-오비탈이 분자 간 겹침에 의해 상호작용하는 방향족 분자들의 적층된 배열을 지칭한다.
하기 설명한 방법으로 합성에 도입되는 엽산 및 임의의 약물 성분의 방출 프로파일은 무기 다공성 매트릭스에 의해 주어진 확산 제한의 결과 상당히 감소된다.
본 발명은 H-공여체 및 수용체 기를 통해 다양한 유기 분자를 형성하는 후그스틴 결합 테트라드, 펜타머 및 다른 초분자 구조를 형성할 수 있는 유기 분자의 이용에 의존한다. 상기 분자는 자가-조직화를 유도하여 원주형 및 헥사고날 메조상을 형성할 수 있는데, 이는 유기 템플레이트 및 전하 매칭을 달성하는 무기 산화물 전구체와 상호작용할 수 있는 기인 공동 구조 지향제의 보조 유무에 상관없이, 무기 산화물 전구체의 가수분해 및 축합을 위한 유기 템플레이트로서 작용할 수 있다.
엽산은 상기 유기 템플레이트 분자의 일례이지만 다른 엽산 유도체, 예를 들어, 프테린, 카르복시프테린, 2,4-디아미노-5-브로모메틸피리미딘, N-[4-{[(2-메틸-4-아미노-5-피리미딜)메틸]아미노~벤조일]-L-글루타민산, 구아노신 모노포스페이트, N-[4-{[(2,6-디아미노-4-히드록시-5-피리미딜)메틸]아미노~-벤조일]-L-글루타민산, 5￠-tert-부틸-디메틸실릴-2￠,3￠,-디-이소프로필리덴, 구아노신의 유도체 및 다른 것들이 수소 결합 및 π-π 스태킹 상호작용을 통해 테트라머 또는 거대한 초분자 구조를 형성할 수 있는 기를 함유하는 한 사용될 수 있다.
엽산은 화학적 및 구조적으로 구아닌과 유사하며, p-아미노 벤조산을 통해 L-글루타메이트 잔기에 컨쥬게이션되는 프테린기로 이루어진다(도 1). 엽산의 L-글루타메이트 기는 8.3 의 pKa 값을 갖고, 따라서 탈양성자화되어 상기 pH 보다 높게 음으로 하전될 것이다.
본 발명에 적합한 공동 구조 지향제의 예는 알콕시실란, 알콕시티타네이트, 알콕시지르코네이트, 예를 들면: 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트, (3-글리시딜옥시프로필)트리메톡시실란, 3-아미노 프로필트리메톡시실란, [1-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필]트리메톡시실란, 1-[3-(트리메톡시실릴)-프로필] 디에틸렌트리아민, N-(2-아미노에틸)-3-아미노 프로필트리메톡시실란, N-트리메톡시실란프로필-N,N,N-트리메틸암모늄클로라이드, 3-[2-(2-아미노에틸아민)에틸아미노]프로필트리메톡시실란, 우레이도프로필트리메톡시실란, 3-이소시아나토 프로필트리에톡시실란, 3-시아노프로필트리에톡시실란 및 알릴트리메톡시실란으로 공지된 기를 포함한다.
CSDA 는 그 자체 또는 다른 CSDA 의 혼합물로서 이용될 수 있다. CSDA 는 또한 조성물의 혼합물, 예를 들어, 하나는 알콕시실란으로서 공지된 기로부터의 CSDA 이고 또 하나는 알콕시티타네이트의 기로부터의 CSDA 로 이루어질 수 있다. CSDA 는 공유 결합적으로 또는 정전기적으로 기공 형성 템플레이트와 상호작용할 수 있어야 하고, 또한 CSDA 는 무기 산화물 전구체와 상호작용할 수 있어야 한다. 이것은 정렬된 메조포러스 물질이 형성되는 경우에 있어서 필수조건으로 CSDA 의 사용을 제한한다. 테트라에틸 오르토실리케이트 및 테트라메틸 오르토실리케이트는 정렬된 메조포러스 물질의 제조에 적합한 무기 산화물 전구체의 예이지만, 다른 것들로서 티타늄(IV) 에톡시드, 티타늄(IV) 부톡시드, 티타늄(IV) 이소프로폭시드, 티타늄(IV) (트리에탄올아미나토)이소프로폭시드 용액, 알루미늄 이소프로폭시드를 포함할 수 있다. 금속염과 같은 비-알콕사이드 무기 산화물 공급원은 공동 구조 지향제와 상호작용하는 한, 추가로 이용될 수 있다.
메조포러스 물질 제조의 예는 하기의 단계를 포함한다:
(A) 적어도 하나의 금속 산화물 전구체의 가수분해를 촉진하는 매질 중에서 다른 기공 형성제의 유무에 상관없이 템플레이트를 용해하는 단계(단계 C 참조).
(B) 추가 화학 물질을 용해하는 것을 포함하는 단계로, 여기서 상기 화학 물질은 후그스틴형 상호작용을 통해 템플레이트 내에서 프테린 기를 조립하는 1 차 역할, 및 한편으로는 상기 템플레이트의 산의 잔기와 다른 한편으로는 축합 금속 산화물 전구체와 상호작용하는 2 차 역할을 갖는 단계.
(C) 상기 용액과 적어도 하나의 금속 산화물 전구체를 혼합하는 단계.
(D) 상기 금속 산화물 전구체의 가수분해 및 축합이 일어날 수 있는 조건하에서 예를 들면, 졸-겔 과정을 통해 혼합물을 고체화하는 단계.
(E) 다공성 물질을 형성하기 위해 용매 추출 및/또는 증발 건조 및/또는 하소에 의해 상기 용액의 적어도 일부분을 제거하는 선택적 단계.
단계 A
템플레이트 분자의 용해는 수용성 조건하에서 수행될 수 있지만, 비-수용성 용매를 배제하는 것은 아니다. 엽산의 사용에 대해 예시된 바와 같이, 템플레이트 분자와 물의 몰비(FA:H2O) 는 0.1:1 내지 0.001:1 로 다양할 수 있지만, 더 나은 구조적 정렬은 0.0015:1 내지 0.003:1 사이의 범위에서 달성된다. 상기 혼합물은 기공 형성 템플레이트가 적절한 시간하에 균질하게 혼합되도록 4℃ 내지 100℃ 사이의 온도로 교반한다.
상기 단계에서 계면활성제 또는 형태 조절제 또는 기공 팽창제, 예를 들면 아미노산 또는 상기의 혼합물과 같은 다른 공-템플레이트가 추가될 수 있지만, 이는 정렬된 다공성 물질을 달성하거나 또는 형태를 조절하는데 필수적이지 않다.
pH를 낮출 수 있는 화합물 또는 알칼리 화합물(예를 들면, 수산화나트륨)과 같은 광화제가 첨가될 수 있지만, 이는 정렬된 다공성 물질을 형성하는데 필수적이지 않다. 정렬된 메조포러스 구조를 형성하기 위한 최적의 pH 는 6~13 사이이고, 바람직하게는 8~10 사이이다. pH 는 템플레이트, CSDA, 및 무기 산화물 전구체의 선택에 따라 다를 수 있다.
템플레이트 혼합물은 또한 예를 들면, 엽산 및 디옥시구아노신-5'-모노포스페이트의 혼합물로 이용될 수 있는데, 상기 두 물질은 상호작용을 형성해 콜레스테릭 또는 헥사고날 상을 형성할 수 있다.
엽산과 상호작용할 수 있거나 또는 템플레이트, 예를 들면 활성 약학 제품 또는 형광단에 의해 운반될 수 있는 분자가 이 단계에서 추가될 수 있다.
템플레이트(예를 들면, 칼륨염) 에 의한 테트라머의 형성을 안정화하는 무기 염이 또한 이 단계에서 추가될 수 있지만 정렬된 메조포러스 물질을 형성하는데 필수적이지는 않다.
단계 B
단계 B 는 화학 물질(들)을 용액에 첨가하는 것을 포함한다. 화학 물질은 또한 pH 의 변화에 따라 템플레이트 내에 프테린 또는 유사기 사이의 후그스틴형 상호작용 형성을 촉진하거나 또는 영향을 끼칠 수 있다(도 1 참조). 상기 분자의 예는 아미노프로필 트리에톡시실란, APES 이다. APES:FA 의 비율은 0.02:1 내지 1:1 로 다양할 수 있으며, 최적 물질이 0.2:1 내지 0.8:1 사이의 다양한 비율로 성취될 수 있다. 혼합물을 물질들이 적절한 시간하에 균질하게 혼합되도록 4℃ 내지 100℃ 사이의 온도로 교반한다. 이 단계에서 첨가된 APES 의 양은 최종 생산물의 형태 및 단계 C 및 D 에 첨가된 무기 산화물 전구체의 가수분해율 및 응축률에 직접적인 영향을 끼칠 수 있다.
단계 C
용액을 적어도 하나의 금속 산화물 전구체와 혼합한다. 적합한 금속 산화물 전구체는 실리카, 알루미늄, 티타늄, 니켈, 구리, 코발트, 철, 니켈, 루테늄 및 로듐의 임의의 산화물로부터 형성될 수 있다. 규소 알콕시드 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS)는 특히 이 경우에 바람직하다. TEOS 가 이 단계에서 이용되는 경우, TEOS:H2O 의 비율은 1:100 및 1:400 사이가 바람직하다. TEOS 는 4℃ 내지 100℃ 사이의 온도에서 격렬한 교반하에 용액에 첨가되고, 적어도 10 분 동안 상기 조건을 유지하여 균질화한다.
단계 D
혼합물의 고체화는 졸-겔 전이에 의해 만들어진다. 당해 조건은 무기 산화물 전구체의 졸-겔 전이를 유도할 수 있도록 선택되어야만 한다. 이는 졸-겔 전이가 일어날 때까지 무기 산화물 전구체의 반응에 적용(가수분해 및 축합 단계)되는 그램 용액당 및 단위시간당 열에너지량을 조절해 수행될 수 있다. 처음 3 시간 동안 용액에 적용된 에너지량은 0.1 내지 10 J/분/g 용액 사이이고, 바람직하게는 0.5 및 3 J/분/g 용액 사이이다. 이는 상기 용액을 적절한 밀봉 용기에 40 내지 120℃ 사이, 바람직하게는 60 내지 80℃ 사이의 온도에서 적어도 6시간 동안 유지시켜 수행될 수 있지만, 10일 정도로 길어질 수도 있다. 상기 온도는 용기의 열전도율 및 반응 용액의 양에 따라 선택되어야만 한다. 용기 및 용액이 주변환경보다 낮은 온도를 갖는 경우, 주변환경으로부터의 열이 전도에 의해 상기 용기 및 용액으로 이동된다. 열수처리는 또한 축합을 촉진하는데 필수적일 수 있다. 이는 5 시간 내지 5 일 사이의 기간 동안 60~100℃ 사이의 온도하에 수행된다. 엽산을 이용하는 경우에 바람직한 온도는 80℃인데, 그 이유는 보다 높은 온도에서는 기공 템플레이트가 분해되기 때문이다. 열수처리는 정렬된 메조포러스 물질을 형성하는데 필수적이지 않다. 열수 단계의 시간은 보다 높은 온도에서 이용되는 경우, 줄어들 수 있다.
고체화 과정이 종료된 후, 생성된 물질은 단순 여과에 의해 재생될 수 있다.
다르게는, 단계 D 는 분무-건조 장치 또는 딥-코팅 장치 또는 스핀 코팅 장치를 이용해 수행될 수 있다. 이는 단계 A 동안에 에탄올과 같은 유기 용매가 첨가되는 경우, 특히 유용하다.
단계 E
이 단계는 기공 구조를 손상시키거나 또는 붕괴시키지 않고 기공으로부터 용매 및 유기 화합물을 제거하는 방법과 관련이 있다. 이 단계는 단계 B 에서 기재되어 있거나 CSDA 로 공지된 화학 물질에 상응하는 관능기화된 표면을 갖는 다공성 물질의 용매 추출(E1) 을 통한 제조를 가능하게 한다. 따라서, B에서의 경우, APES 가 이용된 다음, 용매 추출 후의 정렬된 다공성 물질의 내부 표면은 아미노프로필기를 함유할 것이다. 상기 아미노프로필기의 몰 농도는 템플레이트-화학 물질(예를 들면, FA:APES) 의 비율에 의존할 것이다.
유기 템플레이트 제거를 위한 대안적인 방법은 공기 또는 O2/N2 기체의 스트림하에 550℃에서의 정렬된 다공성 입자의 하소(E2)이다.
본 시스템을 통해 생성된 키랄 메조포러스 물질은 입자 형상 및 기공 시스템에서도 키랄 특성을 나타내지만 또한 프테린 기 및 그 유도체의 고유의 키랄 조직 때문에 내부 기공 표면내에서도 키랄 특성을 나타낸다.
게다가, 아미노프로필기(APES 가 단계 B 에서 이용된 경우)가 정전기적으로 템플레이트의 글루타메이트 기와 상호작용하고, 상기 템플레이트가 키랄성을 가지게 되기 때문에, E1 후의 아미노프로필기는 기공 방향으로 키랄 정렬을 가질 것이다. 이는 여기서 국부적 키랄성이라 명명한다. 상기 키랄 관능기의 에난티오머 순도는 단계 A 에서 이용된 템플레이트의 에난티오머 순도에 의존할 것이다.
단계 D 이후에 생성된 물질은 템플레이트, 예를 들면 FA 또는 활성 약학 제품 또는 형광단과 같은 첨가제가 당해 용도에 있어서 활성 물질인 경우에는 단계 E 없이 이용될 수 있다. 상기 물질은 단계 E1 또는 E2를 거치지 않을 경우 최종 생성물로 남을 것이다.

Claims (36)

  1. 하기의 단계를 특징으로 하는 기공의 내부 표면에 관능기가 부착되어 있는 정렬된 메조포러스 물질의 제조 방법:
    (A) 수소 결합 및 π-π 상호작용을 통해 형성되는 후그스틴-결합 초분자 구조를 형성하는 유기 분자를 포함하는 템플레이트(template)를 용해하여 용액을 형성하는 단계;
    (B) 상기 템플레이트에서 분자 기를 조립하는 주된 역할을 갖는 첨가 물질을 용해하는 단계;
    (C) 상기 용액과 하나 이상의 무기 전구체를 혼합하는 단계;
    (D) 무기 전구체의 가수분해 및 축합이 일어날 수 있는 공정에 의해 용액을 고체화하는 단계.
  2. 하기의 단계를 특징으로 하는 키랄 기공 구조를 포함하는 정렬된 메조포러스 물질의 제조 방법:
    (A) 수소 결합 및 π-π 상호작용을 통해 형성되는 후그스틴-결합 초분자 구조를 형성하는 유기 분자를 포함하는 템플레이트를 용해하여 용액을 형성하는 단계;
    (B) 상기 템플레이트에서 분자 기를 조립하는 주된 역할을 갖는 첨가 물질을 용해하는 단계;
    (C) 상기 용액과 하나 이상의 무기 전구체를 혼합하는 단계;
    (D) 무기 전구체의 가수분해 및 축합이 일어날 수 있는 공정에 의해 용액을 고체화하는 단계;
    (E) 템플레이트의 적어도 일부분을 용매 추출에 의해 제거하여 다공성 물질을 형성하는 단계.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 템플레이트의 유기 분자가 엽산을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 템플레이트의 유기 분자가 하나 이상의 엽산 유도체, 예를 들면 프테린, 카르복시프테린, 2,4-디아미노-5-브로모메틸피리미딘, N-[4-{[(2-메틸-4-아미노-5-피리미딜)메틸]아미노~벤조일]-L-글루타민산, N-[4-{[(2,6-디아미노-4-히드록시-5-피리미딜)메틸]아미노~-벤조일]-L-글루타민산, 5￠-tert-부틸-디메틸실릴-2￠,3￠,-디-이소프로필리덴, 또는 구아노신의 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 기공 형성 템플레이트와 공유 결합적 또는 정전기적 상호 작용을 할 수 있는 공동 구조 지향제(co-structure directing agent)가 단계 A에서 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 7 항에 있어서, 공동 구조 지향제가 길이가 다양하며 무기 전구체에 결합하는 알킬 스페이서에 결합된 아민 잔기와 같은 염기성 기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 무기 전구체가 Si, Al, Ti, Ni, Cu, Co, Fe, Ru 또는 Rh의 산화물과 같은 하나 이상의 금속 산화물 전구체인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 산화물 전구체가 테트라에틸 오르토실리케이트, 알루미늄 이소프로폭시드 또는 티타늄 부톡시드 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 산화물 전구체가 TEOS 및 TMOS와 같은 실리카 전구체를 포함하고, 실리카 전구체와 템플레이트의 비율이 1:0.001 내지 1:0.5 사이인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 템플레이트가 세포의 방어막을 건너갈 수 있는 약물 분자를 위한 약물 전달제를 포함하는 것을 특징으로하는, 제 1 항 및 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따라 제조되는 메조포러스 물질.
  11. 템플레이트가 활성 약학 제품의 세포내 표적을 가능하게 하는 약물 전달제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제 1 항 및 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따라 제조되는 메조포러스 물질.
  12. 템플레이트가 형광단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 제 1 항 및 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따라 제조되는 메조포러스 물질.
  13. 상기 형광단이 포르피린형 분자이고 450nm 에서의 피크 최정점 및 200nm 보다 큰 스토크스 시프트(stokes-shift)로서의 형광성 스펙트럼을 갖는, 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 따라 제조되는 또는 제 12 항의 메조포러스 물질.
  14. 물질이 그 기공 안에 10 내지 70% 사이의 엽산을 포함하는 최종 조성물을 갖는 것을 특징으로 하는, 제 1 항, 제 2 항 및 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따라 제조되는 메조포러스 물질.
  15. 템플레이트가 화장품을 포함하는 것을 특징으로 하는, 제 1 항, 제 2 항 및 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따라 제조되는 메조포러스 물질.
  16. 물질이 그 내부 기공 표면 안에 10% 이상의 아미노프로필 관능기를 함유하는 최종 조성물을 갖는 것을 특징으로 하는, 제 1 항 또는 제 2 항에 따라 제조되는 메조포러스 물질.
  17. 물질이 1 내지 10nm 사이의 범위 내의 기공을 갖는 정렬된 기공 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 제 2 항에 따라 제조되는 메조포러스 물질.
  18. 제 14 항에 있어서, 물질이 헥사고날 기공 배열을 갖는, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따라 제조되는 메조포러스 물질.
  19. 정렬된 기공 구조가 2차원 또는 3차원적으로 연결된 기공을 갖는 것을 특징으로 하는, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따라 제조되는 또는 제 21 항의 메조포러스 물질.
  20. 물질이 금속 산화물 및/또는 탄소 메조포러스 물질이고, 템플레이트가 하소를 통해 또는 용매 추출을 통해 제거되는 것을 특징으로 하는, 제 2 항에 따라 제조되는 메조포러스 물질.
  21. 제 23 항에 있어서, 질소 흡착 등온선을 통해 측정된 1000m2/g 을 초과하는 표면적 및 1 내지 4nm 사이의 기공 크기 분포를 갖는, 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따라 제조되는 메조포러스 물질.
  22. 이성질체가 제 2 항에서의 방법으로부터 유도된 기공 직경의 크기 범위 안에 있는 경우, 광학이성질체의 라세믹 혼합물을 분리할 수 있는, 제 2 항에 따라 제조되는 메조포러스 물질.
  23. 2 세타의 1 내지 6도 사이의 메조스케일 피크 및 물질의 조성물의 기공 내에서의 템플레이트의 적층 거리에 해당하는 2 세타의 15도 이상의 각도에서의 적어도 하나의 회절 피크를 갖는 X-선 회절 패턴을 갖는 무기 산화물을 포함하는, 제 1 항에 따라 제조되는 메조포러스 물질.
  24. 프테린 기를 함유하는 유기 물질을 1 중량% 이상 함유하며, 제 3 항에 기재된 바와 같은 X-선 회절 패턴을 갖는 무기 산화물을 포함하는, 제 1 항에 따라 제조되는 메조포러스 물질.
  25. 템플레이트 내 테트라머 적층의 키랄 배열로 인한 300nm에서의 최정점을 나타내는 양의 피크를 갖고, 제 2 항에 있어서 미리 추출된 모재료의 원편광 이색성 스펙트럼을 특징으로 하며, 국부적 키랄성을 나타내는 내부 다공성 표면에서 1 내지 30 중량% 사이의 관능기를 포함하는 무기 산화물을 포함하는, 제 1 항 또는 제 2 항에 따라 제조되는 메조포러스 물질.
  26. 물질이 활성 약학 제품을 위한 제어된 약물 전달 장치로서 이용되는 것을 특징으로 하는, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따라 제조되는 물질의 용도.
  27. 물질이 광학이성질체의 키랄 분리를 위해 이용되는 것을 특징으로 하는, 제 2 항에 따라 제조되는 물질의 용도.
  28. 물질이 크로마토그래피 적용에서 기공 공간에 들어갈 수 있는 단백질 또는 다른 분자들을 분리/캡슐화/결합할 수 있는 것을 특징으로 하는, 제 2 항에 따라 제조되는 물질의 용도.
  29. 물질이 그 내부 기공 공간 내 또는 밖에서 금속 산화물 나노입자와 같은 활성 촉매 종 첨가의 유무에 상관없이 촉매로서 이용되는 것을 특징으로 하는, 제 2 항에 따라 제조되는 물질의 용도.
  30. 템플레이트가 면역 화학 라벨링 적용에서 형광성 표지 또는 발색단으로서 작용할 수 있는 것을 특징으로 하는, 제 1 항에 따라 제조되는 물질의 용도.
  31. 물질이 CO2 와 같은 온실 가스를 그 기공 공간 안에 잡아두어 상기 가스를 캡슐화 또는 분리하기 위해 이용되는 것을 특징으로 하는, 제 2 항에 따라 제조되는 물질의 용도.
  32. 물질이 염 및 오염물의 여과를 통한 물 정제에 이용되는 것을 특징으로 하는, 제 2 항에 따라 제조되는 물질의 용도.
  33. 물질이 10% 이상의 티타늄 산화물을 포함하고 활성 광촉매로 이용되는 것을 특징으로 하는, 제 2 항에 따라 제조되는 물질의 용도.
  34. 물질이 10% 이상의 니켈 산화물 또는 티타늄 산화물 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 경우, 연료감응형 태양전지 내 광음극으로서 이용되는 것을 특징으로 하는, 제 2 항에 따라 제조되는 물질의 용도.
  35. 아연과 조합하여 유전자 수복 추출에 이용되는, 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따라 제조되는 물질의 용도.
  36. 광전류 스위칭할 수 있고 분자 광전자 장치에서 이용될 수 있는 것을 특징으로 하는, 제 2 항 또는 제 15 항에 따라 제조되는 물질의 용도.
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