KR20110112682A - 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
구조형성 주형과, 선도물질로 피페라진으로부터 제조된 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체를 세공벽 형성 물질로 이용한 반응물의 솔-젤 반응과 자기조립 방법을 이용하여 제조한 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체가 개시된다.
Description
본 발명은 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체를 새로이 합성하고, 이 새로운 전구체를 사용하여 졸-겔 반응과 자기조립 방법을 통해 세공벽에 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
더욱 상세하게, 피페라진을 이용하여 디우레아를 포함하는 유기실란 전구체를 새로이 합성하고, 이와 함께 주형으로 삼원 공중합체를 이용하여 세공벽에 디우레아를 포함하는 큰 표면적, 나노미터 크기의 세공과 규칙적인 세공 배열을 가지는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체를 단일 반응용기 내에서 합성하는 기술에 관련하며, 이 물질의 약물 전달체로서의 능력을 제시한다.
중간세공 분자체는 친수성과 소수성 부분을 가지는 단분자나 고분자 계면활성제가 수용액 상에서 자기조립하는 현상을 이용하고 세공벽을 이루는 물질로 실리카를 기본으로 하는 무기물을 이용하여 제조한다.
Asefa et al., Melde et al. 그리고 Inagaki et al. 의 세 그룹은 단분자 계면활성제를 주형으로 하고 무기물로 실리카 전구체 내에 유기물이 가교되어 있는 것을 사용하여 강 염기성 조건하에서 중간세공벽 내에 유기그룹이 포함되어 있는 중간세공 분자체를 합성하였다.
(참조문헌: (a) Inagaki, S.; Guan, S.; Fukushima, Y.; Ohsuna, T.; Terasaki, O. J. Am . Chem . Soc . 1999, 121, 9611., (b) Melde, B. J.; Holland, B. T.; Blanford, C. F.; Stein, A. Chem . Mater . 1999, 11, 3302., (c) Asefa, T.; MacLachian, M.J.; Coombs, N.; Ozin, G. A. Nature 1999, 402, 867.)
이후, 많은 연구자에 의해 여러 가지 유기물이 가교되어 있는 유기-무기 혼성 실리카 전구체(메탄, 에탄, 부탄, 에틸렌, 아세틸렌, 사이오펜, 바이사이오펜, 페닐, 바이페닐 그리고 그것들의 유도체가 가교된 트리 알콕시 실란)를 이용하여 여러 가지 세공구조(입방체, 육방체, 웜 구조)와 세공크기(2 ~ 5㎚)를 가지는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체를 합성하였다.
(참조문헌: (a) Lu, Y.; Fan, H.; Doke, N.; Loy, D. A.; Assink, R. A.; LaVan, D. A.; Brinker, C. J. J. Am . Chem . Soc . 2000, 122, 5258., (b) Dag,; Yoshina-Ishii, C.; Asefa, T.; MacLachlan, M. J.; Grondey, H.' Coombs, N.; Ozin, G. A. Adv . Funct . Mater . 2001, 11, 213., (c) Landskron, K.; Hatton, B. D.; Perovic D. D.; Ozin, G. A. Science 2003, 302, 266., (d) Kapoor, M. P.; Inagaki, S. Bull . Chem . Soc . Jpn . 2006, 79, 1463.)
상기 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체는 세공벽 내에 유기 그룹을 포함하고 있어서 순수한 실리카로 세공벽을 이루는 물질과 비교하여 소수성의 성격이 더 강하고, 더 유연한 세공벽을 가진다. 그리고 기능성을 가진 유기 그룹을 가짐으로써 다양한 응용가능성이 있다. 그 응용가능성으로는 반응의 촉매제, 선택적 흡착제, 크로마토그래피, 저유전 물질, 나노크기 물질 제조 등에 이용될 수 있다.
(참조문헌: (a) Fukuoka, A.; Sakamoto, Y.; Guan, S.; Inagaki, S.; Sugimoto, N.; Fukushima, Y.; Hirahara, K.; Iijima, S.; Ichikawa, M. J. Am . Chem. Soc . 2001, 123, 3373., (b) Burleigh, M. C.; Dai, S.; Hagaman, E. W.; Lin, J. S. Chem . Mater . 2001, 13, 2537., (c) Yang, Q.; Kapoor, M. P.; Inagaki, S. J. Am . Chem . Soc. 2002, 124, 9694., (d) Yamamoto, K.; Nohara, Y.; Tatsumi, T. Chem . Lett . 2001, 648., (e) Kapoor, M. P.; Bhaumik, A.; Inagaki, S.; Kuraoka, K.; Yazawa, T. J. Mater . Chem . 2002, 12, 3078., (f) Bhaumik, A.; Kapoo, M. P.; Inagaki, S. Chem . Commun. 2003, 470., (g) Ying, J. Y.C.; Mehnert, P.; Wong, M.S. Angew . Chem ., Int . Ed . 1999, 38, 56. (h) Davis, M. E. Nature 2002, 417, 813.)
그러나, 단분자의 계면활성제를 이용한 중간세공 분자체의 세공크기는 5 ㎚ 이하의 값을 가진다. 그러므로, 세공 내에 거대분자의 도입이 어려웠다. 이러한 이유로, Frba et al.은 삼원 공중합체(EO20PO70EO20)를 주형으로 사용하고 유기-무기 혼성 실리카 전구체를 무기원으로 사용하여 강한 산성 조건 하에서 육방체 구조의 세공 배열과 6.5㎚의 세공 크기를 가지는 중간세공 분자체를 합성하였다. (참조문헌: Muth, O; Schellbach, C.; Frba, M. Chem . Commun. 2001, 2032)
또한, Matos et al.은 다른 삼원 공중합체(EO39BO47EO39)를 구조형성을 위한 주형으로 사용하고 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 {1,2-(bistriethoxysilyl)- ethane}을 무기원으로 사용하여 강한 산성 조건 하에서 입방체 구조의 세공배열 구조를 가지고 12㎚의 큰 세공 크기를 가지는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체를 합성하였다. (참조문헌: Matos, J. R.; Kruk, M.; Mercuri, L. P.; Jeroniec, M.; Asefa, T.; Cooms, N.; Ozin, G. A.; Kamiyama, T.; Terasaki, O. Chem . Mater. 2002, 14, 1903.)
하지만, 두 그룹에 의해 합성된 중간세공 분자체는 세공 크기를 확장하는 데는 성공하였지만 세공이 규칙적으로 배열되지 못하였다.
이후, Guo et al.에 의해 삼원 공중합체{P123 (EO20PO70EO20) 또는 F127 (EO106PO70EO106)}를 구조형성을 위한 주형으로 사용하고 세공벽을 형성하는 무기원으로 유기-무기 혼성 실리카 [1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 {1,2-bis(tri- ethoxysilyl)ethane})]을 사용하고 무기염으로 염화나트륨이나 황산 포타슘을 구조형성 보조제로 사용하여 강한 산성 조건 하에서 육방체 또는 입방체의 매우 규칙적인 세공 배열과 최대 9.8㎚까지의 큰 세공을 가지는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체를 합성하였다.
전술한 바와 같이, 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체를 합성하기 위하여 단분자 계면활성제나 공중합체를 구조형성을 위한 주형으로 이용하고 세공벽을 형성하는 무기물 원으로 유기 그룹이 가교되어 있는 유기-무기 혼성 실리카를 사용하여 강한 염기성 조건이나 강한 산성 조건 하에서 중간세공 분자체를 합성하였다.
이러한 강산이나 강염기의 부가는 결론적으로 시료 제조과정에서 산, 염기의 폐액을 생산하게 된다. 이러한 폐액은 환경적으로 강, 하천 등의 물을 오염시키는 원인이 될 뿐만 아니라, 합성시 유발되는 산 증기에 의해 대기와 인체에도 치명적이다.
따라서, Zhai et al.에 의해 중간세공 분자체 합성시 산이나 염기를 부가하지 않는 환경친화적인 합성법을 확립하였다. (참조문헌: Zhaia, S. -R; Park, S. S.; Park, M.; Habib Ullaha, M.; Ha, C. -S. Microporous Mesoporous Mater. 2008, 113, 47)
전술한 바와 같이, 다양한 유기 그룹이 가교된 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체가 연구되어 왔다. 그러나 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체는 유기 그룹으로 인해 열적으로 불안정하다.
그래서 Luo et al., Gao et al., 그리고 Seo et al. 등의 그룹에서 우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체를 연구하였다. 우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체는 쉽게 생산할 수 있고, 220℃ 이상에서도 열적으로 안정하다. 또한 우레아 그룹으로 인해 전도성이 향상되었으며, 많은 양의 염을 수용할 수 있는 이점을 가진다. (참조문헌: (a) Luo, Y.; Yang, P.; Lin, J. Microporous Mesoporous Mater. 2008, 111, 194., (b) Gao, L.; Wei, F.; Zhou, Y.; Fan, X. X.; Wang, Y; Zhu, J. H. Chem . Asian J. 2009, 4, 587., (c) Seo, Y. -K.; Park, S. -B.; Park, D. H. J. Solid State Chem . 2006, 179, 1285., (d) Goubert-Renaudin, S.; Schneider, R.; Walcarius, A. Tetrahedron Lett . 2007, 48, 2113., (e) Moreau, J. J. E.; Pichon, B. P.; Wong Chi Man, M.; Bied, C.; Pritzkow, H.; Bantignies, J. -L.; Dieudonn, P.; Sauvajol, J. -L. Angew. Chem . Int . Ed . 2004, 43, 203., (f) Li, J.; Qi, T.; Wang, L.; Zhou, Y.; Liu, C.; Zhang, Y. Microporous Mesoporous Mater. 2007, 103, 184.)
본 발명의 다른 목적은 디우레아를 포함한 유기-무기 혼성 실리카 전구체를 이용하여 제조된 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 구조형성 주형과, 선도물질로 피페라진으로부터 제조된 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체를 세공벽 형성 물질로 이용한 반응물의 솔-젤 반응과 자기조립 방법을 이용하여 제조한 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체가 제공된다.
바람직하게, 상기 구조형성 주형으로, 삼원 공중합체 {폴리(에틸렌 옥사이드)폴리(프로필렌옥사이드)-폴리(에틸렌 옥사이드), poly(ethylene oxide)-block- poly(propylene oxide)-block- poly(ethylene oxide)) 또는 폴리(프로필렌옥사이드)폴리(에틸렌 옥사이드)-폴리(프로필렌옥사이드)poly(propylene oxide)-block-poly (ethylene oxide)-block -poly(propylene oxide)}나, 이원 공중합체 {폴리(에틸렌 옥사이드)폴리(스타이렌), poly(ethylene oxide)-block- poly(styrene), 폴리(4-비닐피리딘)폴리(스타이렌), poly(4-vinylpyridine) poly- styrene} 중에서 선택될 수 있다.
바람직하게, 상기 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 세공의 크기는 20Å 내지 100Å이며, 더욱 바람직하게, 40Å 내지 80Å이다.
또한, 바람직하게, 상기 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 표면적은 100m2g-1 내지 2000m2g-1이며, 더욱 바람직하게, 300m2g-1 내지 1000m2g-1일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 삼원 공중합체 또는 이원 공중합체의 구조형성 주형을 증류수와 염삼의 혼합물에 용해하는 단계; 상기 혼합물에 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체와 테트라에톡시실란(TEOS)을 첨가하여 교반하는 단계; 고온고압 하에서 일정시간 처리하는 단계; 및 결과물을 필터링하고 세척한 후 진공건조하는 단계를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 제조방법이 제공된다.
바람직하게, 상기 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체는, 피페라진을 아세트니트릴에 용해하고, 질소 분위기에서 3-isocyanatopropyltriethoxysilane을 첨가하여 혼합물을 생성하고, 상기 혼합물을 질소분위기에서 교반하고 용매를 증발시킨 후, 결과물을 무수 헥산으로 반복 세척하여 생성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기의 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체에 약물을 흡착시킨 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 약물 전달체가 제공된다.
바람직하게, 상기 약물은 캠토프릴일 수 있다.
본 발명의 의하면, 쉽게 생산할 수 있고, 220℃ 이상에서도 열적으로 안정한 새로운 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체를 제공할 수 있다.
또한, 포함된 디우레아 그룹으로 인해 전도성이 향상되며, 많은 양의 염을 수용할 수 있는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체 제조과정의 개략도이다.
도 2 본 발명의 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체 제조과정의 간단한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체의 수소 핵자기공명 분광스펙트럼으로 전구체가 잘 합성되었음을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체의 탄소 핵자기공명분광 스펙트럼으로 전구체가 잘 합성되었음을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 중실리카 전구체의 적외선 분광 스펙트럼이다.
도 6은 각각 (A) 10%, (B) 20%, (C) 30%, 다른 비율의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 질소 흡-탈착 등온선과 세공 크기 분포도이다.
도 7은 각각 (A) 용매 추출 전, (B) 10%, (C) 20%, (D) 30%의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 적외선 분광 스펙트럼이다.
도 8은 디우레아의 비율이 10%인 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 실리카 핵자기공명 분광스펙트럼이다.
도 9는 디우레아의 비율이 30%인 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 탄소 핵자기공명 분광스펙트럼이다.
도 10은 디우레아의 비율이 30%인 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 열중량 분석곡선이다.
도 11은 각각 (A) 10%, (B) 20%, (C) 30%의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 주사전자현미경 사진이다.
도 12는 디우레아의 비율이 30%인 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 투과전자현미경 사진이다.
도 13은 본 발명에 따라 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체를 이용한 약물 전달체로서의 응용에 대한 개략도이다.
도 14는 본 발명에 따라 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체를 이용한 캡토프릴 약물의 시간에 따른 방출량을 나타낸다.
도 2 본 발명의 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체 제조과정의 간단한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체의 수소 핵자기공명 분광스펙트럼으로 전구체가 잘 합성되었음을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체의 탄소 핵자기공명분광 스펙트럼으로 전구체가 잘 합성되었음을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 중실리카 전구체의 적외선 분광 스펙트럼이다.
도 6은 각각 (A) 10%, (B) 20%, (C) 30%, 다른 비율의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 질소 흡-탈착 등온선과 세공 크기 분포도이다.
도 7은 각각 (A) 용매 추출 전, (B) 10%, (C) 20%, (D) 30%의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 적외선 분광 스펙트럼이다.
도 8은 디우레아의 비율이 10%인 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 실리카 핵자기공명 분광스펙트럼이다.
도 9는 디우레아의 비율이 30%인 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 탄소 핵자기공명 분광스펙트럼이다.
도 10은 디우레아의 비율이 30%인 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 열중량 분석곡선이다.
도 11은 각각 (A) 10%, (B) 20%, (C) 30%의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 주사전자현미경 사진이다.
도 12는 디우레아의 비율이 30%인 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 투과전자현미경 사진이다.
도 13은 본 발명에 따라 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체를 이용한 약물 전달체로서의 응용에 대한 개략도이다.
도 14는 본 발명에 따라 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체를 이용한 캡토프릴 약물의 시간에 따른 방출량을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예를 설명한다. 본 발명의 이해를 위해 본 발명에서 사용되는 용어는 다음과 같이 정의한다. "구조형성 주형"은 "구조를 형성하는데 사용되는 주형(template)"을 의미하고, "세공벽 형성물질"은 "미세 다공성 벽을 형성하는 물질"을 의미한다.
본 발명에 따르면, 구조형성 주형으로 삼원 공중합체나 이원 공중합체를 적용하고, 중간 세공벽을 구성하는 물질로 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체를 이용하여 산이 부가되지 않은 조건에서 반응물들의 자기 조립(self-assembly)에 의해 매우 규칙적이고 일정한 세공 크기를 가지는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체를 제조한다.
또한, 세공벽 형성물질로서 실리카 원(source), 구체적으로 테트라에톡시실란(TEOS)이 더 적용될 수 있다.
바람직하게, 유기-무기 혼성 실리카 전구체는 선도 물질로 피페라진으로부터 제조된 디우레아를 포함한다.
바람직하게, 구조형성 주형으로, 삼원 공중합체 {폴리(에틸렌 옥사이드)폴리(프로필렌옥사이드)-폴리(에틸렌 옥사이드), poly(ethylene oxide)-block- poly(propylene oxide)-block- poly(ethylene oxide)) 또는 폴리(프로필렌옥사이드)폴리(에틸렌 옥사이드)-폴리(프로필렌옥사이드)poly(propylene oxide)-block-poly (ethylene oxide)-block -poly(propylene oxide)}나, 이원 공중합체 {폴리(에틸렌 옥사이드)폴리(스타이렌), poly(ethylene oxide)-block- poly(styrene), 폴리(4-비닐피리딘)폴리(스타이렌), poly(4-vinylpyridine) poly- styrene} 중에서 선택될 수 있다.
바람직하게, 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 세공의 크기는 20Å 내지 100Å이며, 더욱 바람직하게 40Å 내지 80Å이다.
또한, 바람직하게, 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 표면적은 100m2g-1 내지 2000m2g-1이고, 더욱 바람직하게 300m2g-1 내지 1000m2g-1 일 수 있다.
본 발명의 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체는 약물 전달체로 사용될 수 있으며, 바람직하게, 상기 약물은 캠토프릴일 수 있다.
실시 예 1
디우레아를
포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체의 제조
도 1은 유기-무기혼성 실리카 전구체의 제조과정을 보여주는 개략도이다.
0.086g의 피페라진(piperazine)을 20㎖의 아세트니트릴에 용해시키고, 질소 분위기에서 0.594g의 3-isocyanatopropyltriethoxysilane을 아주 천천히 첨가하여 혼합물을 생성한다.
이 혼합물을 질소 분위기의 67℃에서 24시간 동안 교반한다.
다음, 진공을 걸어 용매를 증발시킨 뒤 얻어진 생성물을 무수 헥산으로 반복하여 세척하여 디우레아(diurea)를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체를 생성한다.
실시 예 2
디우레아를
포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 제조
도 2 본 발명 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체 제조과정의 간단한 개략도이다.
1.0g의 삼원 공중합체(PEO20PPO70PEO20)를 33㎖ 증류수와 37% HCL 5㎖의 혼합물에 완전히 용해시킨다.
그 뒤, 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체와 TEOS를 각각 다른 농도로 첨가하여 35℃에서 24시간 동안 교반하고, 테프론 오토클레이브를 사용하여 24시간 동안 100℃에 위치시킨다.
상기 과정으로 얻어진 결과물을 필터하고 증류수로 세척하고, 100℃에서 12시간 동안 진공건조시켜서 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체를 생성한다.
도 3은 본 발명의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체의 수소 핵자기공명 분광스펙트럼으로 전구체가 잘 합성되었음을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체의 탄소 핵자기공명 분광스펙트럼으로 전구체가 잘 합성되었음을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 중실리카 전구체의 적외선 분광 스펙트럼이다. 3351㎝-1 N-Hst, 1624㎝-1 C=O, 1546㎝-1 N-Hamid, 1252㎝-1 Si-C, 1443㎝-1 N-C band를 확인할 수 있다.
도 6은 각각 (A) 10%, (B) 20%, (C) 30%로 서로 다른 비율의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 질소 흡-탈착 등온선과 세공 크기 분포도이다. 각각 663m2g-1, 430m2g-1, 316m2g-1의 비표면적과 각각 77Å, 62Å, 54Å의 세공 직경을 가진다.
도 7은 각각 (A) 용매 추출 전, (B) 10%, (C) 20%, (D) 30%의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 적외선 분광 스펙트럼이다. 3351㎝-1 N-Hst, 1619㎝-1 C=O, 1549㎝-1 N-Hamid, 1258㎝-1 Si-C, 1443㎝-1 N-C band를 확인할 수 있다.
도 8은 디우레아의 비율이 10%인 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 실리카 핵자기공명 분광스펙트럼이다. T2와 T3 공명은 각각 C-Si(OSi)2(OH)와 C-Si(OSi)3을 나타내며, 이는 세공벽에 유기 실리카가 도입되었음을 의미한다.
도 9는 디우레아의 비율이 30%인 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 탄소 핵자기공명 분광스펙트럼이다. 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체가 잘 합성되었음을 알 수 있다.
도 10은 디우레아의 비율이 30%인 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 열중량 분석곡선이다. 7% 이하의 무게 변화는 물리/화학적으로 흡착된 물과 에탄올의 증발에 기인한 것이며, 200℃와 300℃ 사이의 작은 무게 변화는 제거되지 못한 계면활성제인 삼원 공중합체의 제거에 의한 것이다.
도 11은 각각 (A) 10%, (B) 20%, (C) 30%의 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 주사전자현미경 사진이다. 10% 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 입자 크기는 1.5㎛, 20%는 3.25㎛임을 알 수 있으며, 그 이상의 함량에서는 입자가 구형이 됨을 확인할 수 있다.
도 12는 디우레아의 비율이 30%인 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 투과전자현미경 사진이다. 2-D 육방정계 구조의 균일한 채널을 가짐을 알 수 있다.
도 13은 본 발명에 따라 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체를 이용한 약물 전달체로서의 응용에 대한 개략도이다.
약물이 흡착된 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체를 투석막 내부에 위치시켜 투석막 외부로 약물이 방출되는 것을 나타낸다.
도 14는 본 발명에 따라 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체를 이용한 캡토프릴 약물의 시간에 따른 방출량을 나타낸다. 디우레아의 함량이 적을수록 약물방출 능력이 우수함을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경과 변형을 가할 수 있으며, 이러한 변경과 변형은 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 한, 본 발명에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (10)
- 구조형성 주형과, 선도물질로 피페라진으로부터 제조된 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체를 세공벽 형성 물질로 이용한 반응물의 솔-젤 반응과 자기조립 방법을 이용하여 제조한 것을 특징으로 하는 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체.
- 청구항 1에 있어서,
상기 구조형성 주형으로, 삼원 공중합체 {폴리(에틸렌 옥사이드)폴리(프로필렌옥사이드)-폴리(에틸렌 옥사이드), poly(ethylene oxide)-block- poly(propylene oxide)-block- poly(ethylene oxide)) 또는 폴리(프로필렌옥사이드)폴리(에틸렌 옥사이드)-폴리(프로필렌옥사이드)poly(propylene oxide)-block-poly (ethylene oxide)-block -poly(propylene oxide)}나, 이원 공중합체 {폴리(에틸렌 옥사이드)폴리(스타이렌), poly(ethylene oxide)-block- poly(styrene), 폴리(4-비닐피리딘)폴리(스타이렌), poly(4-vinylpyridine) poly- styrene} 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체. - 청구항 1에 있어서,
상기 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 세공의 크기는 20Å 내지 100Å인 것을 특징으로 하는 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체. - 청구항 3에 있어서,
상기 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 세공의 크기는 40Å 내지 80Å인 것을 특징으로 하는 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체. - 청구항 1에 있어서,
상기 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 표면적은 100m2g-1 내지 2000m2g-1 인 것을 특징으로 하는 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체. - 청구항 5에 있어서,
상기 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 표면적은 300m2g-1 내지 1000m2g-1 인 것을 특징으로 하는 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체. - 삼원 공중합체 또는 이원 공중합체의 구조형성 주형을 증류수와 염삼의 혼합물에 용해하는 단계;
상기 혼합물에 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체와 테트라에톡시실란(TEOS)을 첨가하여 교반하는 단계;
고온고압 하에서 일정시간 처리하는 단계; 및
결과물을 필터링하고 세척한 후 진공건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 제조방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 전구체는, 피페라진을 아세트니트릴에 용해하고, 질소 분위기에서 3-isocyanatopropyltriethoxysilane을 첨가하여 혼합물을 생성하고, 상기 혼합물을 질소분위기에서 교반하고 용매를 증발시킨 후, 결과물을 무수 헥산으로 반복 세척하여 생성하는 것을 특징으로 하는 디우레아를 포함하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체의 제조방법. - 청구항 1 내지 6 중의 어느 한 항의 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체에 약물을 흡착시킨 것을 특징으로 하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체 약물 전달체.
- 청구항 9에 있어서,
상기 약물은 캠토프릴인 것을 특징으로 하는 유기-무기 혼성 실리카 중간세공 분자체 약물 전달체.
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