KR20120024768A - 장쇄 글리실폴리올형 겔화제 및 겔 - Google Patents
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Abstract
[과제]
산성에서 알칼리성의 액성 범위에 있어서 소량으로 겔을 형성할 수 있는 지방족 옥시글리실폴리올로 이루어진 겔화제, 그리고 높은 환경?생체적합성 및 생분해성을 갖는 겔을 제공한다.
[해결수단]
식(1):
(식 중, R은 탄소원자수 18 내지 20의 포화 지방족기 또는 1개의 이중결합을 갖는 탄소원자수 18 내지 20의 불포화 지방족기를 나타낸다.)로 표시되는 지방족 옥시글리실폴리올 또는 그 약학적으로 사용 가능한 염으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 겔화제, 이 겔화제의 자기집합화에 의해 형성되는 자기집합체, 및, 이 겔화제 또는 자기집합체와 물, 알코올, 수용액, 알코올용액, 친수성 유기용액 또는 소수성 유기용액으로 이루어지는 겔이다.
산성에서 알칼리성의 액성 범위에 있어서 소량으로 겔을 형성할 수 있는 지방족 옥시글리실폴리올로 이루어진 겔화제, 그리고 높은 환경?생체적합성 및 생분해성을 갖는 겔을 제공한다.
[해결수단]
식(1):
(식 중, R은 탄소원자수 18 내지 20의 포화 지방족기 또는 1개의 이중결합을 갖는 탄소원자수 18 내지 20의 불포화 지방족기를 나타낸다.)로 표시되는 지방족 옥시글리실폴리올 또는 그 약학적으로 사용 가능한 염으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 겔화제, 이 겔화제의 자기집합화에 의해 형성되는 자기집합체, 및, 이 겔화제 또는 자기집합체와 물, 알코올, 수용액, 알코올용액, 친수성 유기용액 또는 소수성 유기용액으로 이루어지는 겔이다.
Description
본 발명은, 공업적으로 제조가 용이한 신규한 지방족 옥시글리실폴리올형 겔화제, 또는 이 겔화제의 자기집합화로 형성되는 자기집합체, 그리고 이 겔화제 또는 자기집합체와 각종 수용액으로 구성되는 겔에 관한 것이다.
본 발명의 지방족 옥시글리실폴리올형 겔화제는, 2번의 환류 반응으로 간단히 합성 가능한 겔화제를 말하는데, 화장품, 한천 등의 겔상 식료품이나 의약품제제 등을 비롯한 각종 겔상 기재의 제조에 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 이 겔화제로부터 얻어진 겔은, 화장품, (소프트)콘택트렌즈, 종이 기저귀, 방향제 등의 일용품 용도나, 건조지농업 용도, 크로마토그래피 등의 분석화학 용도, 의료?약학 용도, 단백질의 담지체나 세포배양 관련기재, 바이오 리액터 등의 생화학 분야 용도 등 각종 기능성 재료로서 적합하게 이용된다.
하이드로겔은 물을 매질로 하기 때문에 생체적합성이 높은 겔로서 유용하여, 종이 기저귀나 화장품, 방향제의 일용품용 용도를 비롯해, 폭넓은 분야에서 사용되고 있다.
종래형 하이드로겔로는, 아가로스(agarose) 등의 천연 고분자 겔이나, 아크릴아미드 겔 등의 고분자쇄간을 화학공유결합으로 가교한 합성 고분자겔을 들 수 있다.
최근, 하이드로겔에 물질유지성능이나 외부자극 응답성능, 나아가, 환경을 고려한 생분해성능과 같은, 각종 기능을 부여시킨 기능성 겔이 주목받고 있으며, 상기 천연 또는 합성 고분자겔에 공중합 반응 등을 이용해 기능성 분자를 결합함에 따라, 다양한 기능 발현의 시도가 이루어지고 있다.
이처럼 새로운 기능을 하이드로겔에 부여하려면, 겔의 나노구조나 그 표면구조를 상세하게 검토할 필요가 있지만, 상술한 공중합 반응을 이용한 기능성 분자의 결합방법에서는, 기능성 기의 도입률에 한계가 있다거나 정밀 분자설계가 어렵다는 문제가 있을 뿐 아니라, 미반응한 잔존물질의 안전성에 대한 문제, 더 나아가, 겔의 조제가 매우 번잡하다는 문제 등 다양한 과제를 안고 있다.
이러한 종래의 「톱다운형(top-down형)」 기능성 재료의 개발에 대하여, 물질의 최소단위인 원자나 분자를 집합시켜, 그 집합체인 초분자에 새로운 기능을 찾아내는 「보텀업형(bottom-up형)」 기능성 재료의 창제 연구가 주목을 받고 있다.
겔 분야에서도, 저분자 화합물의 자기집합화에 의한 비공유결합성 겔파이버(소위 「나노파이버상의 자기집합체」)에 의해 형성되는 새로운 겔의 개발이 진행되고 있다. 상기 「자기집합화」란, 최초 랜덤한 상태에 있는 물질(분자)군에서, 분자가 적절한 외부조건하에서 분자간의 비공유결합성 상호작용 등에 의해 자발적으로 회합함에 따라, 거대한 기능성 집합체로 성장하는 것을 의미한다.
상기 새로운 겔은, 이론적으로는 모노머의 분자설계에 의해 분자간 상호작용이나 분자집합체의 약한 비공유결합을 제어함으로써, 거시적인 겔의 구조나 기능의 제어가 가능하다는 점이 주목을 받고 있다.
단, 저분자 화합물간의 분자간 상호작용이나 비공유결합을 어떻게 제어할 것인지에 대해서는, 명확한 방법론이 발견되지 않았으며, 또한, 비공유결합성 겔의 연구는, 비교적 겔 형성이 용이하다는 점에서 유기용매 중에서의 수소결합을 이용한 자기집합체의 연구가 선행되어 있으므로, 수용액 중에서의 자기집합화 화합물(즉, 하이드로겔화제 등)은 우연한 발견 수준에 머물러 있다.
현재 보고되어 있는 비공유결합성 겔을 형성하는 하이드로겔화제는, 크게 분류하여 다음 3종류를 들 수 있다.
[ 1. 양친매성 저분자를 골격으로 갖는 것 ]
인공지질막을 모델로 한 것으로, 4급 암모늄염부를 친수부로 하고, 알킬 장쇄를 소수부로 한 계면활성제형 겔화제, 2개의 계면활성제형 분자의 친수부를 연결한 쌍계면활성제형 겔화제 등을 들 수 있다.
이러한 겔화제에 의한 하이드로겔의 일예로서, 분지형 알킬기를 소수부에 갖는 양이온성 양친매성 화합물의 분산 수용액에, 분자량 90 이상의 음이온을 첨가함으로써 형성되는 분자조직성 하이드로겔에 관한 제안이 이루어져 있다(특허문헌 1).
[ 2. 생체내 성분을 모티브로 한 골격을 갖는 것 ]
펩티드 2차구조 골격(α-헬릭스구조 또는 β-시트구조 등)에 의한 분자집합체간의 회합을 이용한 겔화제를 들 수 있다.
예를 들어, α-헬릭스구조를 갖는 것(비특허문헌 1), β-시트구조를 갖는 것(비특허문헌 2)에 관한 제안이 이루어져 있다.
[ 3. 반인공형 저분자를 골격으로 갖는 것 ]
DNA염기 또는 펩티드쇄, 당쇄 등의 생체내 성분(친수부)과 알킬쇄(소수부) 등의 조합으로 이루어지며, 앞서 언급한 2개의 겔화제의 특징을 조합한 겔화제라 할 수 있다. 여기서 DNA염기, 펩티드쇄 및 당쇄는, 친수성을 높일 뿐만 아니라, 수소결합 등의 분자간 상호작용을 부여하는 역할을 하고 있다.
예를 들어, N-아세틸화된 단당류 또는 이당류의 글리코시드 구조를 갖는 당 구조 부위를 갖는 글리코시드아미노산 유도체로 이루어진 하이드로겔화제(특허문헌 2), 일반식「RCO(NHCH2CO)mOH」로 표시되는 펩티드지질과 천이금속으로부터 자기집합성을 가지고 형성되는 미세 중공섬유(특허문헌 3) 등의 제안이 이루어져 있다.
또한, <소수부-시스테인잔기(네트워크 형성시에 디설파이드 결합 형성)-글리신잔기(유연성을 부여)-인산화세린잔기-세포접착성 펩티드>라는 구조를 갖는 양친매성 펩티드가, 소수부를 핵으로 하여 β-시트형 파이버 네트워크를 형성한다는 것이 개시되어 있다(비특허문헌 3).
그리고, 케미컬 라이브러리(chemical library)를 이용해 당지질형 초분자 하이드로겔을 작성한 사례도 보고되어 있다(비특허문헌 4).
양친매성인 소수성부+디펩티드로 구성된 디펩티드 화합물도, 자기집합체를 형성할 수 있는 「보텀업형」 기능성 재료 중 하나로서 주목받고 있다. 예를 들어, 「2-(나프탈렌-2-일옥시)아세트산」+「글리실글리신이나 글리실세린 등」과 같은 특수한 지질부를 갖는 디펩티드 화합물로, 하이드로겔이 된다고 알려져 있다. 그러나, 이들 모두 산성수용액을 겔화하거나, 또는 겔화한 하이드로겔이 산성이라는 것이다(비특허문헌 5).
이에 반해, 천연으로 존재하는 지방족인 라우린산 또는 미리스트산과, 글리실글리신으로 구성된 지질펩티드 화합물은, 하이드로겔이 되지는 않고 여러 겹의 베시클(vesicle)의 내경 50-90nm 정도의 중공을 갖는 유기 나노튜브를 형성해 석출된다(예를 들어, 특허문헌 3).
또한, 양친매성 화합물 중에서도 지질글리실폴리올은 계면활성제나 유화제로서 활용되고 있지만(비특허문헌 6), 동일문헌에 기재된 지질글리실폴리올(1a~3a)이 자기집합되어 형성되는 자기집합체는, 하이드로겔을 형성할 수 없다.
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종래형 하이드로겔에 있어서는, 그 합성 고분자겔을 형성하기에 앞서, 또 경우에 따라 젤라틴(콜라겐) 등의 천연 고분자를 겔화하기에 앞서, 알데히드기를 갖는 가교제를 사용할 필요가 있다.
또한, 천연 고분자겔은 물론이고, (합성)고분자겔에 기능을 부여하려면, 고분자쇄를 화학수식하거나, 기능분자를 결합하기 위해 공중합 반응을 행할 필요가 있다.
이처럼, 종래형 하이드로겔은, 겔의 조제가 번잡하고, 미반응 가교제나 공중합 반응시 미반응 물질이 하이드로겔 내에 잔존한다는 문제도 있었다.
그리고, 지금까지 제안된 상술한 비공유결합성 겔을 형성하는 하이드로겔화제에 있어서, 상기 (1) 양친매성 저분자를 골격으로 하는 경우, 매질의 액성에 따라서는 겔을 형성하지 못하는 경우가 있다. 즉, 알칼리성 영역에서는 미셀을 형성해 유화액이 되고, 한편, 산성 영역에서는 파이버상으로 자기집합하여 하이드로겔이 얻어지지만, 생체에 안전하다고 여겨지는 중성 영역에서 하이드로겔화되는 예는 거의 보고되어 있지 않다. 또한, 4급 암모늄양이온 등(예를 들어, 특허문헌 1)의 생체환경에 대한 안전성에 불안을 남긴다는 등의 과제도 안고 있다.
또한, (2) 생체 내 성분을 모티브로 한 골격인 경우에는, 대량제조에 적합하지 않다는 생산성의 문제나, 겔 형성능이 온도나 pH에 의존한다는 과제를 안고 있다.
그리고, (3) 반인공형 저분자를 골격으로 갖는 것인 경우에는, 예를 들어, 특허문헌 2에 기재된 해당 하이드로겔화제를 구성하는 글리코시드 아미노산 유도체를 합성하는 반응스킴(도 1)을 참조하면, 독성이 높은 아지드화 나트륨을 사용하는 것이 명기되어 있고, 또 특허문헌 3에 기재된 중공섬유의 자기집합화에 있어서 천이금속(이온)의 첨가가 반드시 필요하다는 등, 생체적합성이나 환경안전성에 대한 과제를 남겨 두고 있었다.
이처럼, 지금까지 보고된 각종 비공유결합성 하이드로겔 및 그 겔을 형성하는 하이드로겔화제에 있어서는, 겔 형성능(겔구조 유지능) 또는 생체환경에 대한 안전성 등의 관점에서 한층 더 개선이 요구되고 있었다.
그리고 생체환경에 대한 안전성의 관점으로부터는, 더욱 소량의 첨가량으로 겔 형성이 가능해지는 하이드로겔화제에 대한 잠재적인 요구가 있었다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 해결하고자 하는 과제는, 화장품이나 의약제제에 이용되는 안전하고 범용성이 높은 고급알코올, 천연으로 존재하는 아미노산 그리고 폴리올을 사용하여 이루어지며, 2종류의 환류 반응에 따른 2단계 반응에 의해 저렴하고 용이하게 입수할 수 있어 공업화가 가능하고, 소량 첨가해도 겔을 형성시킬 수 있는 높은 겔화능을 갖는 지질글리신폴리올로 이루어진 겔화제를 제공하는 데에 있다.
특히, 본 발명은 산성에서부터 알칼리성까지의 넓은 액성 범위에서, 특히 중성 영역에서도, 알코올이나 유기용제가 혼합된 수용액, 또는 무기염이나 유기염이 용해된 수용액을, 극히 소량의 첨가로 겔을 형성할 수 있는 높은 겔화능을 갖는 겔화제를 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명은 산성에서부터 알칼리성까지의 넓은 액성 범위에서 안정적으로 겔 구조를 유지하고, 또한, 높은 환경?생체적합성 및 생분해성을 갖는 겔을 제공하는 데에 있다.
본 발명은, 제1 관점으로서, 식(1):
[화학식 1]
(식 중, R은 탄소원자수 18 내지 20의 포화 지방족기 또는 1개의 이중결합을 갖는 탄소원자수 18 내지 20의 불포화 지방족기를 나타낸다.)로 표시되는 지방족 옥시글리실폴리올 또는 그 약학적으로 사용 가능한 염으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 겔화제에 관한 것이다.
제2 관점으로서, R이 탄소원자수 18의 포화 지방족기 또는 1개의 이중결합을 갖는 탄소원자수 18의 불포화 지방족기를 나타내는, 제1 관점에 기재된 겔화제에 관한 것이다.
제3 관점으로서, R이 스테아릴기 또는 올레일기인, 제1 관점에 기재된 겔화제에 관한 것이다.
제4 관점으로서, 제1 관점 내지 제3 관점 중 어느 한 항에 기재된 겔화제의 자기집합화에 의해 형성되는 자기집합체에 관한 것이다.
제5 관점으로서, 제1 관점 내지 제3 관점 중 어느 한 항에 기재된 겔화제 또는 제4 관점에 기재된 자기집합체와, 물, 알코올, 수용액, 알코올용액, 친수성 유기용액 또는 소수성 유기용액으로 이루어지는 겔에 관한 것이다.
제6 관점으로서, 상기 알코올용액이 메탄올, 에탄올, 2-프로판올 및 i-부탄올로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 알코올 수용액인, 제5 관점에 기재된 겔에 관한 것이다.
제7 관점으로서, 상기 친수성 유기용액이, 아세톤 및 디옥산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 친수성 유기용매 용액인, 제5 관점에 기재된 겔에 관한 것이다.
제8 관점으로서, 상기 수용액이, 무기탄산염, 무기황산염, 무기인산염 및 무기인산수소염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기염, 또는 유기아민염산염 및 유기아민아세트산염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 유기염을 용해시킨 수용액인, 제5 관점에 기재된 겔에 관한 것이다.
제9 관점으로서, 상기 무기염이, 탄산칼슘, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 황산나트륨, 황산칼륨, 황산마그네슘, 인산칼륨, 인산나트륨, 인산수소이나트륨 및 인산이수소나트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기염이고, 상기 유기염이, 에틸렌디아민염산염, 에틸렌디아민사아세트산염 및 트리스하이드록시메틸아미노메탄염산염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 유기염인, 제8 관점에 기재된 겔에 관한 것이다.
제10 관점으로서, 상기 소수성 유기용액이, 식물유, 에스테르류 및 탄화수소류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 소수성 유기용매 용액인, 제5 관점에 기재된 겔에 관한 것이다.
본 발명의 겔화제는, 종래형 겔 형성시에 필요한 가교제 등을 사용하지 않고, 물, 알코올, 수용액, 알코올용액, 친수성 유기용액 등의 수성매체를 겔화시켜 겔을 형성할 수 있으므로, 미반응 가교제의 잔존 문제가 일어나지 않는다. 또한 본 발명의 겔화제는 저분자 화합물로 이루어지므로, 종래의 겔화제처럼 기능 발현을 위해 결합된 기능성 분자의 미반응 물질을 포함하지 않고, 겔을 형성할 수 있다.
나아가, 본 발명의 겔화제는, 상술한 수성매체 뿐 아니라, 오일 등의 소수성 유기용액와 같은 소수성매체의 겔 형성도 가능하게 한다.
또한, 본 발명의 겔화제는, 종래의 저분자형 겔화제와 달리, 화장품이나 의약품의 첨가제로서 이용할 수 있는 고급알코올, 폴리올 및 천연으로 존재하는 글리신으로 구성되기 때문에 생체안전성이 높을 뿐만 아니라, 2번의 환류 반응에 의해 용이하고 대량으로 합성할 수 있어, 경제적으로도 우수한 저분자형 겔화제이다.
그리고 본 발명의 겔화제는, 산성 영역에서 알칼리성 영역에 걸친 넓은 액성에서, 알코올용액, 친수성 유기용매를 혼합한 수용액, 무기염 또는 유기염이 용해된 수용액에서도 겔을 형성할 수 있다. 특히, 세포배양의 기재나 의용재료, 혹은 화장품용 재료 등에서 요구되는 높은 안전성의 관점에서 볼 때, 중성 영역에서 각종 수용액에 대해 겔 형성능을 갖는 본 발명의 겔화제는, 상기 용도에서 매우 유용하다.
또한, 본 발명의 겔화제는, 이 겔화제를 구성하는 지방족 옥시글리실폴리올을 2종류 이상 혼합해 사용하더라도, 겔화제로서의 겔 형성능을 가질 수 있다.
이에 더하여, 본 발명의 겔화제는, 상기 식(1)로 표시되는 지방족 옥시글리실폴리올 외에도, 자기집합체를 형성할 수 있는 다른 각종 펩티드, 즉, N 말단을 지방족으로 수식된 트리펩티드나 테트라펩티드를 혼합하더라도, 각각이 또는 혼합하여 자기집합체를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 겔화제는, 음이온성 계면활성제, 비이온 계면활성제, 양이온 계면활성제가 용해되는 수용액인 경우에도, 계면활성제와 혼합하여 자기집합체를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 겔화제는, 자기집합하여 형성하는 자기집합체에 저분자 화합물이 흡착 또는 자기집합체 내에 포섭되어, 저분자 화합물을 서방화(徐放化)할 수 있는 겔을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 겔화제는, 최근, BSE 감염 등으로 문제시되고 있는 동물 유래 재료(콜라겐, 젤라틴, 매트리겔(Matrigel) 등)를 사용하지 않고, 지질과 펩티드만으로 구성되는 인공 저분자 화합물이므로, 얻어진 겔에서 감염 등에 의한 문제가 발생하지 않는다. 더욱이, 아지드화나트륨 등의 반응성은 높지만 독성인 시약을 사용하지 않고 지질과 펩티드의 아미드화 반응만으로 겔화제를 제조할 수 있으므로, 안전성이 높은 겔화제로서 적합하게 이용할 수 있다.
한편, 본 발명의 겔화제는, 겔 이외의 용도로서, 예를 들면, 세포상해 보호재, 랭뮤어 단분자층(Langmuir monolayer)으로서도 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 자기집합체는, 상기 겔화제가 소수성 기를 중심으로 자기집합될 때, 그 최외측(즉, 자기집합체 표면)에 폴리올부가 위치하게 되기 때문에, 생체내로 취입될 때, 생체세포와 거절반응을 일으키기 어려우므로, 세포접착성 또한 우수하다. 따라서, 의료용 서방성 담체나 흡착제, 재생의료용 지지재(足場材) 등에 적합하게 이용할 수 있다.
상기 용도 외에도, 식품공업, 농림업, 화장품 분야, 섬유공업에서의 안정제, 분산제, 습윤제로서, 금속이나 도전성 물질을 도핑한 나노부품으로서 전자?정보 분야에서, 나아가, 필터용 재료나 도전성 재료로서도 유용하다.
그리고 본 발명의 겔은, 산성 영역에서 알칼리성 영역에 걸친 넓은 액성에서, 특히 중성조건 하에서도 안정적으로 겔 구조를 유지할 수 있으므로, 세포배양 등의 생화학용 재료나 의용재료 용도에 적합하다.
또한, 본 발명의 겔은, 상술한 바와 같이 종래에 비해 소량의 겔화제의 첨가에 의해 얻을 수 있으므로, 생체면?환경면 중 어느 것에 있어서도 안전성이 높은 겔이라 할 수 있다.
게다가 상술한 바와 같이, 저분자 화합물인 지방족 옥시글리실폴리올로부터 얻어진 겔은, 외부환경 중에서, 예를 들면 땅속에서 사용하는 경우, 토양세균 등에 의해 용이하게 분해되고, 또, 생체내에서 사용하는 경우에는 대사효소에 의해 용이하게 분해되기 때문에, 환경?생체에 대한 부하가 적다.
도 1은 겔화제를 수성매체에 투입한 경우의 자기집합화 및 이에 이어지는 겔화의 개념도를 나타내는 도면이다.
[겔화제]
본 발명의 겔화제는, 하기 식(1)로 표시되는 구조를 갖는 지방족 옥시글리실폴리올 또는 그 약학적으로 사용 가능한 염으로 이루어지고, 상기 지방족 옥시글리실폴리올은, 지용성이 높은 장쇄를 갖는 고급알코올 유래의 부분, 글리신 유래의 부분, 그리고 폴리올(글루코노락톤) 유래의 부분으로 구성된다.
[화학식 2]
상기 식(1)에 있어서, 고급알코올 유래의 부분에 포함되는 R은 탄소원자수 18 내지 20의 포화 지방족기 또는 1개의 이중결합을 갖는 탄소원자수 18 내지 20의 포화 지방족기불포화 지방족기를 나타낸다.
바람직하게는, R은 탄소원자수 18의 포화 지방족기 또는 1개의 이중결합을 갖는 탄소원자수 18의 불포화 지방족기이고, 스테아릴기(옥타데실기) 또는 올레일기인 것이 특히 바람직하다.
[겔화제로 형성되는 자기집합체]
본 발명의 겔화제가, 물, 알코올, 수용액, 알코올용액 또는 친수성 유기용액 중에 투입되면, 식(1)에서의 글리신 유래의 부분 그리고 폴리올 유래의 부분이 수소결합에 의해 분자간 비공유결합을 형성하는 한편, 식(1)에서의 고급알코올 유래의 부분이 소수적으로 패킹되도록 자기집합화(또는, 자기조직화라고도 함)되어, 자기집합체가 형성된다.
참고로, 도 1에 본 발명의 겔화제를 구성하는 지방족 옥시글리실폴리올의 자기집합화 및 겔화의 개념도의 일예를 나타낸다(단, 본 발명에서, 모든 지방족 옥시글리실폴리올이 도 1에 나타내는 자기집합화 및 겔화의 형태를 취하고 있다고는 할 수 없다).
상기 지방족 옥시글리실폴리올 분자(a)는 소수성 부위인 고급알코올 유래의 부분을 중심으로 집합하여(b), 자기집합화에 의해 자기집합체(c)를 형성한다. 자기집합체의 형상은 한정되지 않지만, 통형상 또는 판형상의 형상을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 겔화제가, 식물유 등의 소수성 유기용액 중에 투입되면, 이번에는 반대로 상기 식(1)에서의 글리신 유래의 부분 그리고 폴리올 유래의 부분이 친수적으로 패킹되도록 자기집합화되어, 자기집합체가 형성된다.
[겔]
상기 자기집합체가 물, 알코올, 수용액, 알코올용액 또는 친수성 유기용액 등의 수성매체 중에 형성되면, 이 자기집합체가 3차원 망목구조를 형성하고(예를 들어, 도 1에서의 (d) 참조), 또한, 자기집합체 표면의 친수성 부위(글리신 유래 부분, 폴리올 유래 부분)와 수성매체간에 비공유결합을 형성하여 팽윤됨으로써, 수성매체가 겔화되어, 하이드로겔이 형성된다.
또한, 상기 자기집합체가 식물유(소수성 유기용액) 등의 소수성매체 중에 형성되면, 이 자기집합체가 마찬가지로 3차원 망목구조를 형성하고 또한, 자기집합체 표면의 소수성 부위(고급알코올 유래 부분)와 소수성매체가 소수성 상호작용에 의해 집합함에 따라, 소수성매체가 겔화되어, 겔이 형성된다.
상기 수성매체는, 겔화제의 자기집합화나 겔화를 방해하는 것이 아니면 특별히 한정되지 않지만, 바람직한 구체예로서, 물 또는 물에 무기염 또는 유기염을 용해시킨 수용액(본 명세서에서 수용액이라 칭함), 알코올 또는 물과 알코올의 혼합용액(본 명세서에서 알코올용액이라 칭함), 물과 친수성 유기용매의 혼합용액(본 명세서에서 친수성 유기용액이라 칭함)을 사용할 수 있다.
상기 알코올은, 바람직하게는 물에 자유롭게 용해되는 수용성 알코올이고, 보다 바람직하게는 탄소원자수 1 내지 6의 알코올, 다가알코올, 고급알코올, 글리세라이드류를 들 수 있다.
구체적으로는, 탄소원자수 1 내지 6의 알코올로는 메탄올, 에탄올, 2-프로판올 또는 i-부탄올 등; 다가알코올로는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등; 고급알코올로는 옥틸도데칸올, 스테아릴알코올, 올레일알코올 등; 글리세라이드류로는 트리옥타노인, 트리(카프릴카프릴산)글리세릴, 스테아린산글리세릴 등을 들 수 있다.
상기 친수성 유기용매란 알코올을 제외한 유기용매를 말하는데, 물에 임의의 비율로 용해되는 유기용매를 의미한다. 사용되는 친수성 유기용매의 예로는, 아세톤 또는 디옥산 등을 들 수 있다.
상기 무기염 또는 유기염은, 복수종을 첨가할 수도 있지만, 바람직하게는 1 또는 2종이다. 염을 2종류 첨가함으로써, 용액이 완충능을 갖게 하는 것도 바람직하다.
바람직한 무기염의 예로는 무기탄산염, 무기황산염, 무기인산염 및 무기인산수소염을 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 탄산칼슘, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 황산나트륨, 황산칼륨, 황산마그네슘, 인산칼륨, 인산나트륨, 인산수소이나트륨 또는 인산이수소나트륨이고, 더욱 바람직하게는 탄산칼슘, 황산마그네슘, 인산수소이나트륨 또는 인산이수소나트륨이다.
또한, 바람직한 유기염의 예로는, 유기아민의 염산염 혹은 유기아민아세트산염을 들 수 있다. 보다 바람직하게는 에틸렌디아민염산염, 에틸렌디아민사아세트산염, 트리스하이드록시메틸아미노메탄염산염이다.
상기 소수성매체는, 겔화제의 자기집합화나 겔화를 방해하는 것이 아니면 특별히 한정되지 않지만, 바람직한 구체예로서, 식물유, 에스테르류 및 탄화수소류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 소수성 유기용매 용액을 이용할 수 있다.
상기 소수성매체의 바람직한 구체예로는, 예를 들어, 올리브유, 야자유, 피마자유, 호호바유 또는 해바라기씨유 등의 식물유; 옥탄산세틸, 미리스트산이소프로필 또는 팔미트산이소프로필 등의 에스테르류; 미네랄오일 또는 수소첨가 폴리이소부텐 등의 탄화수소류를 들 수 있다.
한편, 본 발명에서는 이들 소수성매체를 총칭하여 소수성 유기용액이라 한다.
또한, 본 발명의 겔화제를 수성매체에 투입한 경우 하이드로겔 형성시의 메커니즘으로서 이하의 사항을 고려할 수 있다.
즉, 겔화제를 구성하는 지방족 옥시글리실폴리올의 하이드록시기 부위(폴리올 유래 부분)는, 산성에서 중성에 걸쳐서는 수소원자의 괴리가 없고 하이드록시기간의 수소결합을 형성하여, 자기집합화가 이루어진다. 한편, 알칼리성에서는 수소원자가 괴리되고, 그곳에서 용액 중에 존재하는 금속이온이 결합되므로, 그 금속이온을 통해 가교가 가능해져, 자기집합화가 이루어진다.
이상과 같이, 본 발명의 겔화제에 의해 중성 영역에서도 안정된 겔을 형성할 수 있다. 또한, 천연 유래 물질이나 안전성이 있는 물질을 원료로 한 저분자 화합물인 지방족 옥시글리실폴리올로 이루어진 겔화제이기 때문에, 겔화제 및 이로부터 얻어지는 겔과 함께 환경?생체내에서 분해 가능하고, 생체적합성이 높은 겔화제 및 겔을 얻을 수 있다.
그러므로, 본 발명의 겔화제 및 이로부터 얻어지는 겔은, 세포배양기재, 세포나 단백질 등의 생체분자보존재, 외용기재, 의료용 재료, 생화학용 재료, 화장품 재료, 식품용 재료, 콘택트렌즈, 종이 기저귀, 인공 액츄에이터, 건조지 농업용재 등 다양한 분야에서의 재료에 사용할 수 있다. 또한, 효소 등의 바이오 리액터 담체로서, 연구, 의료, 분석, 각종 산업에 폭넓게 이용할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 겔은 저분자 화합물(지방족 옥시글리실폴리올)에 의해 형성된 겔이므로, 상기 화합물의 설정에 따라, 예를 들어, 외부자극 응답성에 의해 졸-겔 전환하는 겔을 형성할 수 있는 등, 고분자쇄의 수식이나 공중합 반응의 실시를 필요로 하지 않고도, 다양한 기능을 용이하게 부가할 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 들어, 본 발명을 더욱 자세하게 설명하지만, 본 발명은, 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예에서 사용하는 간략 기호]
이하의 실시예에서 사용하는 간략 기호의 의미는 다음과 같다.
Gly: 글리신
Ala: 알라닌
[장쇄 글리실폴리올의 합성]
예 1: 식(1)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올(지방족 옥시글리실폴리올)의 합성
[화학식 3]
올레일알코올(20.0g, 74.5mmol), 글리신(6.2g, 82.6mmol)을 톨루엔(400mL)에 현탁시키고, p-톨루엔술폰산일수화물(23.6g, 124mmol)을 첨가하여 4시간 동안 가열 환류시켰다. 방냉 후, 감압하에서 절반 이하의 양까지 농축하고, 염화메틸렌으로 희석한 후, 포화탄산수소나트륨 수용액, 포화식염수로 순차 세정하였다.
유기층을 황산나트륨으로 건조시키고, 여과한 후, 감압하에서 농축하였다. 얻어진 잔사를 실리카겔 칼럼 크로마토그래피(실리카겔 200g, 메탄올:염화메틸렌=0:100~1:30)로 정제하여, 목적 화합물(17.9g, 55.0mmol, 수율 67%)을 갈색 액체로서 얻었다.
이렇게 해서 얻어진 화합물(17.9g, 55.0mmol)을 에탄올(350mL)에 용해하고, D-(+)-글루코노-1,5-락톤(9.8g, 55.0mmol)을 첨가하여 5시간 동안 가열 환류시켰다. 방냉 후, 실온에서 하룻밤 천천히 교반하여, 생성된 결정을 여과, 메탄올로 세정, 건조하여 식(1)로 표시되는 지방족 옥시글리실폴리올(17.5g, 34.7mmol, 수율 63%)을 백색 결정으로서 얻었다.
?1H NMR(500MHz DMSO-d6 δppm): 7.99(1H, t, J=5.8Hz 1NH Gly), 5.49(1H, d, J=5.2Hz, -OH), 5.4-5.3(2H, m, -CH=CH-), 4.54(1H, d, J=5.2Hz, -OH), 4.47(1H, d, J=5.8Hz, -OH), 4.37(1H, d, J=7.4Hz, -OH), 4.34(1H, t, J=5.5Hz, -CH2-OH), 4.08-4.01(3H, m, -CH(OH)-, -CH2O-), 3.94-3.89(2H, m, -CH(OH)-, α-CH Gly), 3.77(1H, m, α-CH Gly), 3.57(1H, m, -CH2-OH), 3.52-3.44(2H, m, -CH(OH)-×2), 3.38(1H, m, -CH2-OH),2.0-1.9(4H, m, -CH2-CH=CH-CH2-), 1.58-1.52(2H, m, -CH2-), 1.34-1.20(22H, m, -CH2-), 0.85(3H, t, J=7.1Hz, CH3)
?FT-MS +m/z calc. for C26H50O8N1 [M+H]+504. 35364, found 504. 3541
예 2: 식(2)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올(지방족 옥시글리실폴리올)의 합성
[화학식 4]
옥타데칸올(7.9g, 29.2mmol), 글리신(2.0g, 26.6mmol)을 톨루엔(80mL)에 현탁시키고, p-톨루엔술폰산일수화물(6.6g, 34.7mmol)을 첨가하여 18시간 동안 가열 환류시켰다. 방냉 후, 염화메틸렌으로 희석하고, 포화탄산수소나트륨 수용액, 포화식염수로 순차 세정한 후, 유기층을 황산나트륨으로 건조시키고, 여과한 후, 감압하에서 농축하였다. 얻어진 잔사에 4M 염산디옥산 용액(20mL)을 첨가하여, 감압하에서 농축한 후, 생성된 결정을 여과하고, 아세트산에틸로 세정하였다. 결정을 재차 염화메틸렌에 용해하고, 포화탄산수소나트륨 수용액으로 분액해서 유기층을 황산나트륨으로 건조한 후, 여과, 감압하에서의 농축을 거쳐, 목적 화합물(5.5g, 16.8mmol, 수율 63%)을 백색 고체로서 얻었다.
상기와 같은 방법을 통해 얻은 화합물(5.5g, 16.8mmol)을 에탄올(100mL)에 현탁하고, D-(+)-글루코노-1,5-락톤(3.0g, 16.8mmol)을 첨가하여 5시간 동안 가열 환류시켰다. 방냉 후, 실온에서 하룻밤 천천히 교반하여, 생성된 결정을 여과한 후, 염화메틸렌으로 세정하고, 건조하여 식(2)로 표시되는 지방족 옥시글리실폴리올(6.1g, 12.1mmol, 수율 72%)을 백색 결정으로서 얻었다.
?1H NMR(500MHz DMSO-d6 δppm): 7.92(1H, t, J=5.8Hz 1NH Gly), 5.40(1H, d, J=4.9Hz, -OH), 4.46(1H, d, J=5.2Hz, -OH), 4.40(1H, d, J=5.5Hz, -OH), 4.30(1H, d, J=7.0Hz, -OH), 4.27(1H, t, J=5.5Hz, -CH2-OH), 4.08-4.02(3H, m, -CH(OH)-, -CH2O-), 3.94-3.88(2H, m, -CH(OH)-, α-CH Gly), 3.79(1H, m, α-CH Gly), 3.58(1H, m, -CH2-OH), 3.52-3.44(2H, m, -CH(OH)-×2), 3.38(1H, m, -CH2-OH), 1.60-1.54(2H, m, -CH2-), 1.35-1.20(30H, m, -CH2-), 0.86(3H, t, J=7.1Hz, CH3)
?FT-MS +m/z calc. for C26H52O8N1 [M+H]+506. 36929, found 506. 3696
예 3: 식(3)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올의 합성
[화학식 5]
스테아릴아민(200mg, 0.74mmol), N-Boc-글리신(156mg, 0.89mmol)을 염화메틸렌(4mL)에 현탁시키고, WSC(수용성카르보디이미드: 185mg, 0.96mmol), 디이소프로필에틸아민(126mL, 0.74mmol)을 첨가하여 4시간 교반하였다. 염화메틸렌으로 희석한 후, 1M 염산 수용액, 포화탄산수소나트륨 수용액, 포화식염수로 순차 세정하였다.
유기층을 황산나트륨으로 건조시키고, 여과한 후, 감압하에서 농축하였다. 얻어진 잔사를 염화메틸렌(4mL)에 용해하고, 4M 염산디옥산 용액(3mL)을 첨가하여 3시간 교반하여, 생성된 결정을 여과한 후, 염화메틸렌으로 세정하였다. 얻어진 결정을 재차 염화메틸렌에 용해하고, 포화탄산수소나트륨 수용액으로 분액하여, 유기층을 황산나트륨으로 건조한 후, 여과, 감압하에서의 농축을 거쳐, 목적 화합물(106mg, 0.32mmol, 2 단계에 대한 수율 43%)을 백색 결정으로서 얻었다.
상기와 같은 방법을 통해 얻은 화합물(100mg, 0.31mmol)을 에탄올(5mL)에 용해하고, D-(+)-글루코노-1,5-락톤(55mg, 0.31mmol)을 첨가하여 3시간 동안 가열 환류시켰다. 방냉 후, 실온에서 하룻밤 천천히 교반하여, 생성된 결정을 여과한 후, 메탄올로 세정, 건조하여 식(3)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올(110mg, 0.22mmol, 수율 70%)을 백색 결정으로서 얻었다.
?1H NMR(500MHz DMSO-d6 δppm): 7.94(1H, t, J=5.8Hz 1NH Gly),7.73(1H, t, J=5.8Hz,-NH-), 5.60(1H, d, J=4.6Hz, -OH), 4.63(1H, d, J=6.2Hz, -OH), 4.59(1H, d, J=5.5Hz, -OH), 4.54(1H, d, J=7.0Hz, -OH), 4.36(1H, t, J=5.5Hz, -CH2-OH), 4.05(1H, m, -CH(OH)-), 3.92(1H, m, -CH(OH)-), 3.73(1H, m, α-CH Gly), 3.64-3.42(4H, m, α-CH Gly, -CH2-OH, -CH(OH)-×2), 3.37(1H, m, -CH(OH)-), 3.10-2.96(2H, m, -CH2NHCO-), 1.42-1.32(2H, m, -CH2-), 1.30-1.20(30H, m, -CH2-), 0.85(3H, t, J=7.1Hz, CH3)
?FT-MS +m/z calc. for C26H53O7N2 [M+H]+505. 38528, found 505. 3856
예 4: 식(4)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올의 합성
[화학식 6]
운데칸올(304mL, 1.47mmol), 글리신(100mg, 1.33mmol)을 톨루엔(2mL)에 현탁시키고, p-톨루엔술폰산일수화물(330mg, 1.73mmol)을 첨가하여 3시간 동안 가열 환류시켰다. 방냉 후, 염화메틸렌으로 희석하고, 포화탄산수소나트륨 수용액, 포화식염수로 순차 세정한 후, 유기층을 황산나트륨으로 건조하고, 여과한 후, 감압하에서 농축하였다. 얻어진 잔사에 4M 염산디옥산 용액(3mL)을 첨가하여, 감압하에서 농축한 후, 생성된 결정을 여과해, 아세트산에틸로 세정하였다. 결정을 재차 염화메틸렌에 용해하고, 포화탄산수소나트륨 수용액으로 분액해서 유기층을 황산나트륨으로 건조하고, 여과, 감압하에서의 농축을 거쳐, 목적 화합물(259mg, 1.13mmol, 수율 85%)을 옅은 황색 액체로서 얻었다.
상기와 같은 방법을 통해 얻은 화합물(212mg, 0.92mmol)을 에탄올(4mL)에 용해하고, D-(+)-글루코노-1,5-락톤 14(165mg, 0.92mmol)를 첨가하여 3시간 동안 가열 환류시켰다. 방냉 후, 실온에서 하룻밤 천천히 교반하여, 생성된 결정을 여과, 염화메틸렌으로 세정, 건조하여 식(4)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올(268mg, 0.66mmol, 수율 71%)을 백색 결정으로서 얻었다.
?1H NMR(500MHz DMSO-d6 δppm): 8.00(1H, t, J=5.8Hz 1NH Gly), 5.49(1H, d, J=5.2Hz, -OH), 4.54(1H, d, J=5.2Hz, -OH), 4.48(1H, d, J=5.8Hz, -OH), 4.38(1H, d, J=7.3Hz, -OH), 4.34(1H, t, J=5.8Hz, -CH2-OH), 4.08-4.02(3H, m, -CH(OH)-, -CH2O-), 3.94-3.88(2H, m, -CH(OH)-, α-CHGly), 3.77(1H, m, α-CH Gly), 3.58(1H, m, -CH2-OH), 3.52-3.44(2H, m, -CH(OH)-×2), 3.38(1H, m, -CH2-OH), 1.60-1.54(2H, m, -CH2-), 1.35-1.20(16H, m, -CH2-), 0.86(3H, t, J=7.1Hz, CH3)
?FT-MS +m/z calc. for C19H38O8N1 [M+H]+408. 25974, found 408. 2589
예 5: 식(5)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올의 합성
[화학식 7]
올레일알코올(330mg, 1.23mmol), L-알라닌(100mg, 1.12mmol)을 톨루엔(4mL)에 현탁시키고, p-톨루엔술폰산일수화물(278mg, 1.46mmol)을 첨가하여 3시간 동안 가열 환류시켰다. 방냉 후, 염화메틸렌으로 희석하고, 포화탄산수소나트륨 수용액, 포화식염수로 순차 세정한 후, 유기층을 황산나트륨으로 건조하고, 여과한 후, 감압하에서 농축하였다. 얻어진 잔사를 실리카겔 칼럼 크로마토그래피(실리카겔 2g, 메탄올:염화메틸렌=0:100~1:30)로 정제하여, 목적 화합물(358mg, 1.06mmol, 수율 95%)을 갈색 시럽으로서 얻었다.
이렇게 해서 얻어진 화합물(304mg, 0.90mmol)을 에탄올(8mL)에 용해시키고, D-(+)-글루코노-1,5-락톤(161mg, 0.90mmol)을 첨가하여 3시간 동안 가열 환류시켰다. 방냉 후, 감압하에 농축하고, 얻어진 잔사를 실리카겔 칼럼 크로마토그래피(실리카겔 6g, 메탄올:염화메틸렌=0:100~1:50~1:30)로 정제하여, 식(5)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올(116mg, 0.22mmol, 수율 25%)을 백색 결정으로서 얻었다.
?1H NMR(500MHz DMSO-d6 δppm): 7.90(1H, d, J=7.3Hz 1NH Ala), 5.39(1H, d, J=5.5Hz, -OH), 5.38-5.3(2H, m, -CH=CH-), 4.53(1H, d, J=5.2Hz, -OH), 4.44(1H, d, J=5.8Hz, -OH), 4.38-4.25(3H, m, -OH, -CH2-OH, α-CH Ala), 4.10-3.98(3H, m, -CH(OH)-, -CH2O-), 3.89(1H, m, -CH(OH)-), 3.58(1H, m, -CH2-OH), 3.52-3.44(2H, m, -CH(OH)-×2),2.0-1.9(4H, m, -CH2-CH=CH-CH2-), 1.60-1.52(2H, m, -CH2-), 1.34-1.20(25H, m, -CH2 -, CH3 Ala), 0.85(3H, t, J=7.1Hz, CH3)
* 단, -CH2-OH의 1H 부분은, 3.3ppm 물 피크 중에 포함된다.
?FT-MS +m/z calc. for C27H52O8N1 [M+H]+518. 36929, found 518. 3699
예 6: 식(6)으로 표시되는 장쇄 글리실폴리올의 합성
[화학식 8]
올레일알코올(225mg, 0.84mmol), 글리신(63mg, 0.84mmol)을 톨루엔(3mL)에 현탁시키고, p-톨루엔술폰산일수화물(211mg, 1.11mmol)을 첨가하여 5시간 동안 가열 환류시켰다. 방냉 후, 염화메틸렌으로 희석하고, 포화탄산수소나트륨 수용액, 포화식염수로 순차 세정한 후, 유기층을 황산나트륨으로 건조시키고, 여과한 후, 감압하에서 농축하였다. 얻어진 잔사를 실리카겔 칼럼 크로마토그래피(실리카겔 2g, 메탄올:염화메틸렌=0:100~1:30)로 정제하여, 목적 화합물(219mg, 0.67mmol, 수율 80%)을 갈색액체로서 얻었다.
상기와 같은 방법을 통해 얻은 화합물(219mg, 0.67mmol)을 에탄올(5mL)에 용해하고, D-글루코헵토노-1,4-락톤(140mg, 0.67mmol)을 첨가하여 4시간 동안 가열 환류시켰다. 방냉 후, 실온에서 하룻밤 천천히 교반하여, 생성된 결정을 여과한 후, 에탄올로 세정하고, 건조하여 식(6)으로 표시되는 장쇄 글리실폴리올(176mg, 0.33mmol, 수율 49%)을 백색 결정으로서 얻었다.
?1H NMR(500MHz DMSO-d6 δppm): 8.23(1H, t, J=6.1Hz 1NH Gly), 5.74(1H, d, J=6.4Hz, -OH), 5.4-5.3(2H, m, -CH=CH-), 4.79(1H, d, J=4.3Hz, -OH), 4.46(1H, d, J=5.5Hz, -OH), 4.44(1H, d, J=5.2Hz, -OH), 4.35(1H, d, J=6.7Hz, -OH), 4.32(1H, t, J=5.8Hz, -CH2-OH), 4.06-3.98(3H, m, -CH2O-, -CH(OH)-), 3.92-3.82(3H, m, -CH(OH)-, α-CH×2 Gly), 3.71(1H, m, -CH(OH)-), 3.57(1H, m, -CH2-OH), 3.52-3.44(2H, m, -CH(OH)-×2), 2.0-1.9(4H, m, -CH2-CH=CH-CH2-), 1.60-1.52(2H, m, -CH2-), 1.34-1.20(22H, m, -CH2-), 0.85(3H, t, J=7.1Hz, CH3)
* 단, -CH2-OH의 1H 부분은, 3.3ppm 물 피크 중에 포함된다.
?FT-MS +m/z calc. for C27H52O9N1 [M+H]+534. 36421, found 534. 3646
실시예 1: 순수(純水)에 의한 겔화의 평가
상기 예 1 내지 예 6에서 합성된 장쇄 글리실폴리올을 사용해, 스크류관(MARUEM No1, Maruemu Corporation 제) 중에서, 이들 장쇄 글리실폴리올의 농도가 1%, 2% 또는 5%(w/v)가 되도록 초순수(Kurita Water Industries Ltd.제)를 넣고, 히트블록 항온조(Nippon Genetics Co., Ltd.제)에서, 100℃로 가열하고, 그 후, 실온에 24시간 방치하였다. 용액의 유동성을 잃어, 스크류관을 거꾸로 해도 용액이 흘러 떨어지지 않는 상태를 「겔화(○)」로 판정하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
예 1에서 조제한 상기 식(1)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올은, 1% 및 2%농도(w/v)에서는 졸이 형성되었지만, 5%농도(w/v)에서 겔화가 확인되었다.
또한, 예 2에서 조제한 상기 식(2)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올은, 1%농도(w/v)에서는 졸이 형성되었지만, 2%농도(w/v)에서 겔화가 확인되었다.
그리고, 예 6에서 조제한 상기 식(6)으로 표시되는 장쇄 글리실폴리올은, 2%농도(w/v)에서 겔화가 확인되었다.
실시예 2: 폴리에틸렌글리콜 400(PEG 400)에 의한 겔화의 평가
상기 예 1 내지 예 6에서 합성된 장쇄 글리실폴리올을 사용하여, 스크류관(MARUEM No1, Maruemu Corporation 제) 중에서, 이들 장쇄 글리실폴리올의 농도가 0.5%, 1%, 2% 또는 5%(w/v)가 되도록 PEG 400(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.제)를 넣고, 히트블록 항온조(Nippon Genetics Co., Ltd.제)에서, 100℃로 가열하고, 그 후, 실온에 24시간 방치하였다. 용액의 유동성을 잃어, 스크류관을 거꾸로 해도 용액이 흘러 떨어지지 않는 상태를 「겔화(○)」로 판정하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
예 1에서 조제한 상기 식(1)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올은, 0.5%농도(w/v)에서는 졸이 형성되었지만, 1% 및 2%농도(w/v)에서 겔화가 확인되었다.
또한, 예 2에서 조제한 상기 식(2)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올은, 5%농도(w/v)에서 겔화가 확인되었다.
그리고, 예 4에서 조제한 상기 식(4)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올은, 2%농도(w/v)에서, 예 5에서 조제한 상기 식(5)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올은 5%농도(w/v)에서 각각 겔화가 확인되었다.
실시예 3: 올리브유, 에탄올, 수용액(pH=8)에 의한 겔화의 평가
상기 예 1에서 합성된 상기 식(1)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올을, 이들 농도가 스크류관(MARUEM No1, Maruemu Corporation 제) 중에서, 0.5% 또는 1%(w/v)가 되도록 올리브유(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.제), 에탄올 또는 수용액(6N 수산화나트륨(Junsei Chemical Co., Ltd.제)을 물로 희석하여 pH=8로 조정)을 넣고, 히트블록 항온조(Nippon Genetics Co., Ltd.제)에서, 100℃로 가열하고, 그 후, 실온에 2~24시간 방치하였다. 용액의 유동성을 잃어, 스크류관을 거꾸로 해도 용액이 흘러 떨어지지 않는 상태를 「겔화(○)」로 판정하였다. 얻어진 결과를 표 3에 나타낸다.
예 1에서 조제한 상기 식(1)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올은, 1%농도(w/v)인 경우에서, 올리브유, 에탄올 및 수용액(pH=8)을 매체로 했을 때 겔화가 확인되었다.
실시예 4: 에탄올, 수용액(pH=8)에 의한 겔화의 평가
상기 예 2에서 합성된 상기 식(2)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올을, 이들 농도가 스크류관(MARUEM No1, Maruemu Corporation 제) 중에서, 2% 또는 5%(w/v)가 되도록 에탄올 또는 수용액(6N 수산화나트륨(Junsei Chemical Co., Ltd.제)을 물로 희석하여 pH=8로 조정)을 넣고, 히트블록 항온조(Nippon Genetics Co., Ltd.제)에서, 100℃로 가열하고, 그 후, 실온에 2~24시간 방치하였다. 용액의 유동성을 잃어, 스크류관을 거꾸로 해도 용액이 흘러 떨어지지 않는 상태를 「겔화(○)」로 판정하였다. 얻어진 결과를 표 4에 나타낸다.
예 2에서 조제한 상기 식(2)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올은, 에탄올 및 수용액(pH=8)을 매체로 했을 때, 5%농도(w/v)인 경우 겔화가 확인되었으며, 또 수용액(pH=8)을 매체로 했을 때에는, 2%농도(w/v)인 경우에도 겔화가 확인되었다.
상기 결과에 나타내는 바와 같이, 예 1에서 조제한 상기 식(1)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올, 그리고, 예 2에서 조제한 상기 식(2)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올은, 물, PEG 400, 에탄올, 수용액(pH=8) 중 어느 것이나 겔을 형성할 수 있었다. 또한, 예 1에서 조제한 상기 식(1)로 표시되는 장쇄 글리실폴리올은 올리브유를 매체로 한 경우에도 겔을 형성할 수 있었다.
산업상 이용가능성
본 발명에 따른 겔화제 및 이로부터 얻어지는 겔은, 산성 영역에서 알칼리성 영역에 걸친 넓은 액성에서, 특히, 중성조건 하에서도 안정되게 겔 구조를 유지할 수 있고, 생체적합성이 매우 높다는 점에서, 각종 기능성 재료로서의 용도에 적합하다.
예를 들어, 상술한 넓은 액성에 적합한 관점에서 볼 때, 세정제(의료용, 생활용, 공업용 등), 졸?겔화제(화장품, 그 밖에 일용품 용도), 색소안정 용도의 겔화제, 식품용 첨가제(산성식품, 알칼리성식품, 중성식품 등) 등의 용도에 적합하다.
또한, 중성 영역에서는 세포배양기재나 피부기재 등, 생물?생화학용 재료로서, 산성 영역에서는, 위산조정제, 장용성 제제, 만복감에 따른 생분해성 항메타볼릭제 등의 의약품 제제의 기재로서, 펙틴 등을 함유하는 산성 유음료 제조시 안정제나 첨가제로서, 또는 알칼리 토양의 개량용도 등에 이용할 수 있다.
그리고, 알칼리성 영역에서는, 알칼리성 음료, 유음료 제조시에 안정제나 첨가제로서, 각종 알칼리성 효소(알칼리 프로테아제, 알칼리 셀룰라아제, 알칼리 아밀라아제, 알칼리 자일라나아제, 알칼리 펙틴산리아제 등)를 사용한 촉매반응용 용도로서, 호알칼리성균(alkalophile)의 산업 이용에서, 알칼리전지 등에 이용하는 겔화제로서, 산성토양의 개량제 용도로서, 그 밖에 바이오 리액터, 세제?비누, 화장품, 신약개발(創藥), 분석검사 등, 각종 산업에 이용하는데 있어서의 기재, 반응첨가제, 촉진제로서 이용할 수 있다.
Claims (10)
- 식(1):
[화학식 1]
(식 중, R은 탄소원자수 18 내지 20의 포화 지방족기 또는 1개의 이중결합을 갖는 탄소원자수 18 내지 20의 불포화 지방족기를 나타낸다.)
로 표시되는 지방족 옥시글리실폴리올 또는 그 약학적으로 사용 가능한 염으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 겔화제.
- 제1항에 있어서,
R이 탄소원자수 18의 포화 지방족기 또는 1개의 이중결합을 갖는 탄소원자수 18의 불포화 지방족기를 나타내는 겔화제.
- 제1항에 있어서,
R이 스테아릴기 또는 올레일기인 겔화제.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 겔화제의 자기집합화에 의해 형성되는 자기집합체.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 겔화제 또는 제4항에 기재된 자기집합체와, 물, 알코올, 수용액, 알코올용액, 친수성 유기용액 또는 소수성 유기용액으로 이루어지는 겔.
- 제5항에 있어서,
상기 알코올용액이 메탄올, 에탄올, 2-프로판올 및 i-부탄올로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 알코올 용액인 겔.
- 제5항에 있어서,
상기 친수성 유기용액이, 아세톤 및 디옥산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 친수성 유기용매 용액인 겔.
- 제5항에 있어서,
상기 수용액이, 무기탄산염, 무기황산염, 무기인산염 및 무기인산수소염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기염, 또는 유기아민염산염 및 유기아민아세트산염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 유기염을 용해시킨 수용액인 겔.
- 제8항에 있어서,
상기 무기염이, 탄산칼슘, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 황산나트륨, 황산칼륨, 황산마그네슘, 인산칼륨, 인산나트륨, 인산수소이나트륨 및 인산이수소나트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 무기염이고,
상기 유기염이, 에틸렌디아민염산염, 에틸렌디아민사아세트산염 및 트리스하이드록시메틸아미노메탄염산염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 유기염인 겔.
- 제5항에 있어서,
상기 소수성 유기용액이, 식물유, 에스테르류 및 탄화수소류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 소수성 유기용매 용액인 겔.
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