KR20130022077A - 비이온성 양친성 반응성 전구체를 이용한 소수성 물질 담지능을 가진 코아 가교 양친성 고분자 나노 캡슐 및 이의 제조 방법 - Google Patents

비이온성 양친성 반응성 전구체를 이용한 소수성 물질 담지능을 가진 코아 가교 양친성 고분자 나노 캡슐 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소수성 물질을 담지할 수 있는 나노 캡슐에 관한 것으로, 하기 화학식 1의 구조의 비이온성 양친성 반응성 전구체를 이용하여 나노석출법을 통해 양친성 고분자 나노 캡슐이 제공된다.
[화학식 1]
Figure pat00016

상기 A는 소수성 세그먼트와 3개 이상의 히드록시기를 포함하는 물질로서, 상기 B의 이소시아네이트기와 반응하여 우레탄 결합이 형성되고; 상기 B는 2개 이상의 이소시아네이트기를 포함하는 물질로서, 하나의 이소시아이트기는 상기 A의 히드록시기와 반응하여 우레탄 결합이 형성되고, 다른 하나는 상기 C의 히드록시기 또는 아민기와 반응하여 우레탄 결합 또는 우레아 결합이 형성되거나, 상기 D의 히드록시기와 반응하여 우레탄 결합이 형성되고; 상기 C는 히드록시기와 알콕시실란기, 또는 아민기와 알콕시실란기를 포함하는 물질로서, 히드록시기 또는 아민기는 상기 B의 이소시아네이트기와 반응하여 우레탄 결합 또는 우레아 결합이 형성되고; 상기 D는 친수성 세그먼트와 2개 이상의 히드록시기를 포함하는 물질로서, 상기 B의 이소시아네이트기와 반응하여 우레탄 결합이 형성된다.

Description

비이온성 양친성 반응성 전구체를 이용한 소수성 물질 담지능을 가진 코아 가교 양친성 고분자 나노 캡슐 및 이의 제조 방법{Hydrophobic valuable compounds encapsulated core-crosslinked amphiphilic polymer nano-capsules prepared using nonionic amphiphilic reactive precursors and their preparation method}
본 발명은 산업적으로 유용한 소수성 물질을 고농도로 담지할 수 있는 고분자 나노 캡슐에 관한 것으로, 보다 상세히는 친수성 세그먼트와 소수성 세그먼트를 동시에 가지는 비이온성 양친성 반응성 전구체를 이용하여 약물운반체나, 화장품에 이용될 수 있는 유용한 물질이 담지된 양친성 고분자 나노 캡슐 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
나노입자(Nanoparticle)는 마이크로입자에 비하여 더 높은 세포내 흡수 등을 포함한 여러 가지 장점을 가지고 있다. 나노입자를 제조하기 위하여 에멀젼/용매 증발법, 역상(Reverse phase) 제조법, 상분리법(Coacervation)/탈용매(desolvation)법 등이 최근까지 사용되었으나, 안정성 등에서 문제가 되어 왔고 나노입자의 크기가 세포흡수에 지대한 영향을 주는 인자이므로, 나노입자의 적용성 및 세포흡수율의 개선을 위하여 안정성 있는 나노입자 제조가 요구되고 있다.
최근에는 유용 물질(Valuable Compounds)을 전달체(Delivery System)에 담아 생리활성 및 효능을 극대화하기 위하여 나노크기(Nano-Sized)의 전달체를 만들려는 연구가 활발히 진행 되고 있다. 일반적으로 유용 물질들은 외부 요인으로부터 손상되기 쉬운 낮은 안정성 때문에 생리활성(Bioactivity)이 감소하므로 효과적인 이용에 제한을 받게 된다. 즉, 빛, 산소, 수분, 온도 등과 같은 외부 요인으로 인해 추출 또는 정제된 피토케미컬(Phytochemical), 비타민(Vitamin), 항산화 물질(Anti-Oxidant), 향료, 색소 등이 변질되거나 파괴되기 쉬울 뿐만 아니라 섭취 후 장내(Gastrointestinal Track) 잔류시간(Residence Time)동안 기능이 저하된다. 그러므로 유용 물질은 캡슐화(Encapsulation)를 통하여 화학적, 생물학적 반응을 최소화하는 물리적 장벽을 제공해 줌으로써 외부 환경으로부터 보호하고 섭취 후 생체 내 원하는 곳에서 흡수, 이용될 때까지 활성이 유지되도록 하여야 한다.
현재 이러한 목적에 가장 부합되는 나노입자로 알려진 것이 양친성 고분자 나노캡슐이다. 이러한 양친성 고분자 나노들은 화장품 뿐 아니라 우리가 쉽게 접할 수 있는 치약, 음료, 식품 등과 더불어 약물전달 및 질병진단과 같은 의약 분야, 전자재료 분야, 미용분야, 나노 바이오센서 등 우리가 알고 있는 것보다 더욱 다양한 분야에서 사용되고 있다. 나노캡슐은 글자 그대로 나노 크기(10-9 m)의 속이 비어있는 공 모양의 캡슐로 내부에 다양한 유용 물질들(Valuable Compounds)을 담지 할 수 있으며, 계면중합법, in situ 중합법, 상분리법(coacervation), 용질공확산법(Solute Co-Diffusion) 등을 통하여 제조된다.
리포좀(Liposome)은 대표적인 나노 캡슐의 한 종류로서, 양친성(Amphiphilic) 성질을 지닌 분자들이 구의 형태로 존재하는 것으로 소수성 물질 및 유용물질을 자신의 빈 공간에 포함시킬 수 있어 여러 분야에서 이용되고 있다. 그러나 이러한 리포좀의 경우 자가 조립(Self-assembly)을 통해서 형성되는 물리적 회합체이므로 쉽게 구조가 파괴되고, In-vivo에서 농도 희석으로 인해 구조가 파괴되며, 특히 혈류(Blood Stream)에서 쉽게 파괴되어서 정상 세포에 쉽게 흡착되어 정상세포에 악영향을 미치고, 담지된 약물이나 유용물질 및 염료가 정상 농도 이상으로 방출되는 단점이 있다. 또한 매우 높은 농도의 소수성 유용물질을 담지 할 수 없다는 단점이 있다.
리포좀의 단점을 해결할 수 있는 물질로 최근에는 양친성 블록 공중합체로 제조된 나노입자들이 사용되고 있다. 이러한 양친성 블록 공중합체는 소수성/친수성 블록을 동시에 가지고 있는 고분자로, 물에 분산되었을 때, 리포좀처럼 미셀과 같은 나노 입자들을 형성하며. 소수성 코아 부분에 소수성 유용물질을 담지 할 수 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 이러한 고분자 나노 캡슐에 사용되는 양친성 블록 공중합체는 매우 고가이며 합성이 매우 어렵기 때문에 상업화에는 많은 제약이 따른다.
본 발명은 소수성을 가지는 고분자 세그먼트와 친수성을 가지는 고분자 세그먼트가 화학적으로 결합되어있으며, 라디칼 중합이 가능한 반웅성 비닐기를 가진 비이온성 양친성 반응성 전구체를 합성하고, 상기 비이온성 양친성 반응성 전구체를 라디칼 중합을 시켜서, 전구체끼리 가교된 양친성 고분자를 형성시킨 다음, 전형적인 나노석출법(Nano-precipitation)을 통해서 종래 양친성 블록 공중합체 방법에 비해 보다 간단한 공정, 저비용으로 고함량의 소수성 물질 담지능을 가지는 코아 가교 나노 캡슐을 제조하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1의 구조를 가지는 비이온성 양친성 반응성 전구체를 제공한다.
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
상기 A는 소수성 세그먼트와 3개 이상의 히드록시기를 포함하는 물질로서, 상기 B의 이소시아네이트기와 반응하여 우레탄 결합이 형성되고;
상기 B는 2개 이상의 이소시아네이트기를 포함하는 물질로서, 하나의 이소시아이트기는 상기 A의 히드록시기와 반응하여 우레탄 결합이 형성되고, 다른 하나는 상기 C의 히드록시기 또는 아민기와 반응하여 우레탄 결합 또는 우레아 결합이 형성되거나, 상기 D의 히드록시기와 반응하여 우레탄 결합이 형성되고;
상기 C는 히드록시기를 가진 아크릴레이트 또는 메타아크릴레이트로서, 히드록시기는 상기 B의 이소시아네이트기와 반응하여 우레탄 결합이 형성되고;
상기 D는 친수성 세그먼트와 2개 이상의 히드록시기를 포함하는 물질로서, 상기 B의 이소시아네이트기와 반응하여 우레탄 결합이 형성된,
비이온성 양친성 반응성 전구체를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 비이온성 양친성 반응성 전구체를 이용하여 나노석출법(Nano-precipatation)을 통해 다양한 소수성 물질을 고농도로 담지할 수 있는 코아 가교된 양친성 고분자 나노 캡슐을 제공한다.
본 발명에서 사용되는 비이온성 양친성 반응성 전구체는 종래 양친성 블록 공중합체처럼 물속에 분산되어서 미셀과 같은 나노 입자들을 형성할 뿐만 아니라 코아 부분이 가교된 형태의 양친성 고분자 나노 캡슐로 쉽게 변환될 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 양친성 고분자 나노 캡슐은 비이온성 양친성 반응성 전구체를 중합시킨 다음 나노석출법을 사용하여 제조되므로, 종래 나노 캡슐 제조를 위한 양친성 블록 공중합체 방법에 비해 매우 간단한 공정으로 달성될 수 있으며, 제조 비용도 저렴하여 상업화에서 유리한 효과가 있다.
또한, 비이온성 양친성 반응성 전구체 끼리의 가교를 통해 나노 캡슐의 코아가 가교된 형태를 가지므로 화학적, 물리적으로 안정한 구조일 뿐 아니라, 종래 양친성 블록 공중합체를 이용한 나노 캡슐의 소수성 물질 담지량(8~16 wt%)에 비해 매우 높은 담지량(9~33 wt%)을 제공하므로 산업적으로 매우 유용하게 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 비이온성 양친성 반응성 전구체의 다이어그램이다.
본 발명은 소수성 세그먼트와 친수성 세그먼트를 동시에 가지는 비이온성 양친성 반응성 전구체를 합성하고, 이러한 반응성 전구체와 개시제를 함께 다양한 유기 용매에 용해시켜서 균일한 용액을 제조한다. 제조된 용액을 전형적인 라디칼 용액 중합 공정을 통해서 비이온성 양친성 가교 고분자가 용해되어있는 용액으로 변환시킨다. 이렇게 제조된 용액에 소수성 물질들을 첨가하고 혼합한 후, 나노 석출법을 통해 높은 농도의 소수성 물질 담지능을 가진 양친성 고분자 나노 캡슐을 제조하는 데 특징이 있다.
본 발명에 따른 비이온성 양친성 반응성 전구체는 하기 화학식 1에 보이는 바와 같이 A, B, C, D의 네 종류 물질이 화학결합된 구조로, 소수성 세그먼트(A 부분)와 친수성 세그먼트(D 부분)를 동시에 가지는 일종의 아크릴레이트(C 부분) 또는 메타아크릴레이트(C 부분)이다.
[화학식 1]
Figure pat00002
도 1 은 상기 화학식 1의 물질간 결합 구조를 나타내는 다이어그램이다.
도 1 을 참조하여 상기 화학식 1을 설명하면,
상기 A는 소수성 세그먼트 및 3개 이상의 히드록시기를 가지는 물질로, 각각의 히드록시기는 이소시아네이트기와 반응하여 우레탄 결합을 형성한다. 상기 A는 바람직하게는 폴리프로필렌 트리올이고, 분자량은 바람직하게는 260 ~ 2000이고, 더욱 바람직하게는 1000이다. 분자량이 너무 작으면 소수성 특성이 감소되어 소수성 물질 담지능 및 안정성이 감소될 수 있다.
상기 B는 A와 C, A와 D를 매개하는 역할로서 2개 이상의 이소시아네이트기를 가지는 물질이다. 하나의 이소시아네이트기는 상기 A의 히드록시기와, 다른 이소시아네이트기는 상기 C 또는 D의 히드록시기와 우레탄 결합을 형성한다. 상기 B로는 트리이소시아네이트도 적용 가능하나, 바람직하게는 디이소시아네이트가 사용될 수 있다. 상기 디이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 이소포론 디이소시아네이트, 메틸렌 디이소시아네이트, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 톨리딘 디이소시아네이트 등 우레탄 합성에 사용되는 물질이면 모두 적용될 수 있다.
상기 C는 히드록시기를 가지는 아크릴레이트 또는 메타아크릴레이트로서, 히드록시기는 상기 B의 이소시아네이트기와 우레탄 결합을 형성한다. 본 발명의 나노 캡슐 제조시 아크릴레이트 또는 메타아크릴레이트의 이중결합은 아조비스부틸로니트릴 등의 중합 개시제에 의하여 중합되어 나노 캡슐의 코아가 가교된 구조가 되도록 한다.
상기 D는 수분산성을 위한 친수성 세그먼트를 가지는 데 특징이 있으며, 2개 이상의 히드록시기를 가짐으로서 상기 B의 이소시아네이트기와 우레탄 결합을 형성한다. 바람직한 물질로는 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다.
본 발명에 적용될 수 있는 A, B, C, D 의 대표 물질을 하기 표 1에 나타내었다.
물질 구조식 화학명



A
Figure pat00003
 글리세롤

m=1~50, n=0~50, p=0~50		 폴리프로필렌 트리올
















B
Figure pat00005
,
Figure pat00006
 2,4-톨루엔 디이소시아네이트,

2-6-톨루엔 디이소시아네이트
Figure pat00007
 이소포론 디이소시아네이트
Figure pat00008
 메틸렌 디이소시아네이트
Figure pat00009
 4,4'-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트
Figure pat00010
 헥사메틸렌 디이소시아네이트
Figure pat00011
 크실렌 디이소시아네이트
Figure pat00012
 톨리딘 디이소시아네이트

C
Figure pat00013
 히드록시 에틸 메타아크릴레이트

D
Figure pat00014
 폴리에틸렌 글리콜
상기 화학식 1과 같은 구조를 가지는 비이온성 양친성 반응성 전구체의 합성은 다음과 같은 공정을 통해 수행된다.
비이온성 양친성 반응성 전구체의 합성
제1단계:
질소 분위기 하에서, 소수성 세그먼트와 3개 이상의 히드록시기를 가지는 물질 A(폴리프로필렌 트리올)와, 2개 이상의 이소시아네이트기를 가지는 물질 B(디이소시아네이트)를 1:3의 반응 몰비로 하여서 45 ~ 50 ℃에서 4시간 동안 교반 반응시켜 A, B 간에 우레탄 결합을 형성시킨다.
제2단계:
상기 제1단계에서 얻어진 합성물에 히드록시기를 가지는 물질 C(하이드록시 아크릴레이트 또는 메타아크릴레이트)를 첨가하여 50 ~ 55 ℃에서 반응시켜 B, C 간에 우레탄 결합을 형성시킨다. 상기 제1 단계의 합성물과 물질 C의 반응 몰비는 1:2로 한다.
제3단계:
상기 제2단계에서 얻어진 합성물에 친수성 세그먼트와 히드록시기를 가지는 물질 D, 바람직하게는 분자량이 600 ~ 15,000인 폴리에틸렌옥시드를 1몰비로 첨가하여 교반 반응시켜 B, D 간에 우레탄 결합을 형성시켜 본 발명의 코아 가교 양친성 고분자 나노 캡슐의 전구체를 합성한다.
본 발명자는 본 발명에서 합성된 비이온성 양친성 반응성 전구체를 Nonionic Amphiphilic Reactive Oligomer의 약어로 하여 'NARO'로 명명하였다.
코아 가교 양친성 고분자 나노 캡슐의 제조
본 발명에 따른 코아가 가교된 양친성 고분자 나노 캡슐은 상기 비이온성 양친성 반응성 전구체(NARO)를 사용하여 나노석출법(Nano-precipatation)을 통해 제조된다. 본 발명에 따른 양친성 고분자 나노 캡슐은 수분산성을 가지면서 고함량의 소수성 물질을 담지할 수 있다. 본 발명에 따라 제조되는 나노 캡슐의 크기는 사용되는 폴리프로필렌 트리올의 분자량 또는 폴리에틸렌글리콜의 분자량을 조합하여서 다양하게 조절이 가능하다.
상기 제조된 비이온성 양친성 반응성 전구체(NARO) 100 중량부를 중합 개시제인 아조비스부틸로니트릴 0.5 ~ 1 중량부와 함께 테트라하이드록퓨란(THF), 아세톤, 에탄올과 같은 유기용매에 용해시켜 약 60℃에서 300rpm으로 약 6시간 중합 반응시켜서 양친성 가교 고분자가 용해되어 있는 용액으로 변환시킨다. 이렇게 제조된 용액에 소수성 물질을 넣고 용해시켜 균일한 혼합액이 되도록 한다. 상기 혼합액을 수용액에 서서히 적하시키면서 격렬하게 교반시키면 소수성 유용물질들이 담지된 코아 가교 양친성 고분자 나노 캡슐이 분산된 콜로이드 수용액이 제조된다.
실시예 1 내지 3
질소 분위기 하에서, 분자량이 260인 폴리프로필렌 트리올과 2,4-톨루엔 디이소시아네이트를 1:3 반응 몰비로 하여 약 45 ~ 50 ℃에서 4시간 동안 교반 반응시켰다.
상기 단계를 통해서 얻어진 합성물에 히드록시 에틸 메타아크릴레이트를 1:2 반응 몰비로 첨가하여 교반 반응시켰다.
상기 단계에서 얻어진 합성물에 분자량이 1500인 폴리에틸렌옥시드를 1 몰비로 첨가하여 교반 반응시켜 비이온성 양친성 반응성 전구체 NARO 260을 합성하였다.
상기 비이온성 양친성 반응성 전구체 NARO260 3g을 테트라하이드록퓨란(THF), 아세톤, 에탄올 각각의 유기용매 20 g에 용해시켰다.
상기 용액(중합 없음. 소수성 물질 미함유)을 수용액에 서서히 적하시키면서 격렬하게 교반시켜 비이온성 양친성 반응성 전구체(NARO)가 미셀과 유사한 나노 입자로 물에 분산된 콜로이드 용액을 제조하였다.
실시예 4 내지 6
실시예 1의 상기 비이온성 양친성 반응성 전구체 NARO260 3g을 중합 개시제인 아조비스부틸로니트릴 0.02 g와 함께 테트라하이드록퓨란(THF), 아세톤, 에탄올 각각의 유기용매 20 g에 용해시켜 약 60℃에서 300rpm으로 약 6시간 중합 반응시켜서 양친성 가교 고분자가 용해되어 있는 용액으로 변환시킨다.
상기 중합반응된 용액(소수성 물질 미함유)을 수용액에 서서히 적하시키면서 격렬하게 교반시켜 본 발명의 코아 가교 양친성 고분자 나노 캡슐이 물에 분산된 콜로이드 용액을 제조하였다.
실시예 7 내지 9
상기 실시예 1 내지 3과 동일하게 실시하되, 분자량이 1000인 폴리프로필렌 트리올을 사용하여 비이온성 양친성 반응성 전구체 NARO 1000을 합성하였다. 합성된 비이온성 양친성 반응성 전구체 NARO1000 3g을 테트라하이드록퓨란(THF), 아세톤, 에탄올 각각의 유기용매 20 g에 용해시켰다.
상기 용액(중합 없음.소수성 물질 미함유)을 수용액에 서서히 적하시키면서 격렬하게 교반시켜 비이온성 양친성 반응성 전구체(NARO)가 미셀과 유사한 나노 입자로 물에 분산된 콜로이드 용액을 제조하였다.
실시예 10 내지 12
상기 실시예 4 내지 6과 동일하게 실시하되, 분자량이 1000인 폴리프로필렌 트리올을 사용하여 비이온성 반응성 전구체인 NARO1000 3g을 중합 개시제인 아조비스부틸로니트릴 0.02 g와 함께 테트라하이드록퓨란(THF), 아세톤, 에탄올 각각의 유기용매 20 g에 용해시켜 약 60℃에서 300rpm으로 약 6시간 중합 반응시켜서 양친성 가교 고분자가 용해되어 있는 용액으로 변환시킨다.
상기 중합반응된 용액(소수성 물질 미함유)을 수용액에 서서히 적하시키면서 격렬하게 교반시켜 본 발명의 코아 가교 양친성 고분자 나노 캡슐이 물에 분산된 콜로이드 용액을 제조하였다.본 발명의 코아 가교 양친성 고분자 나노 캡슐이 분산된 콜로이드 용액을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 12에 따른 입자 크기를 DLS(Dynamic Light Scattering)로 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 화합물명 용매 폴리프로필렌 트리올
분자량 (g/mol)		 폴리에틸렌글리콜
분자량 (g/mol)		 입자 크기(nm)
실시예 1 NARO 260-A Acetone 260 1500 42.64
실시예 2 NARO 260-E Ethanol 260 1500 68.35
실시예 3 NARO 260-T THF 260 1500 46.98
실시예 4 SP 260-A Acetone 260 1500 42.28
실시예 5 SP 260-E Ethanol 260 1500 47.69
실시예 6 SP 260-T THF 260 1500 45.59
실시예 7 NARO 1000-A Acetone 1000 1500 40.53
실시예 8 NARO 1000-E Ethanol 1000 1500 44.03
실시예 9 NARO 1000-T THF 1000 1500 35.73
실시예 10 SP 1000-A Acetone 1000 1500 41.81
실시예 11 SP 1000-E Ethanol 1000 1500 49.05
실시예 12 SP 1000-T THF 1000 1500 30.31
* 상기 화합물명에서 NARO는 본 발명에 따른 비이온성 양친성 반응성 전구체를, NARO 다음 숫자는 폴리프로필렌 트리올의 분자량을 의미하고, 숫자 뒤의 A,E,T는 사용된 유기용매의 약자이고, SP는 전구체인 NARO를 사용하여 라디칼 중합을 수행하여서 화학적으로 가교된 상태임을 나타내며, 뒤에 표기된 A,E,T는 사용된 유기용매를, 그리고 SP 뒤에 표기된 숫자는 폴리프로필렌 트리올의 분자량을 의미한다.
상기 표 2에 보이는 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 코아 가교 양친성 고분자 나노 캡슐은 물속에서 매우 안정적으로 분산되었으며, 그 크기는 나노 크기로 30 - 50 nm의 범위에 있었다. 또한, 입자 크기는 전구체 합성에 사용된 폴리프로필렌 트리올과 사용되는 용매(아세톤, 에탄올, 테트라하이드로퓨란), 중합의 여부에 따라서 변화하였다.
실시예 13 내지 42 : 소수성 물질 담지능 ( 담지량 9 wt %)
본 발명에 따라 제조된 코아 가교 양친성 고분자 나노 캡슐의 소수성 물질 담지능을 측정하기 위하여 비이온성 양친성 반응성 전구체인 상기 NARO 260과 NARO 1000을 사용하여 다음과 같은 절차로 실험을 수행하였다.
NARO260 3g을 중합 개시제인 아조비스부틸로니트릴 0.02 g와 함께 테트라하이드록퓨란(THF), 아세톤, 에탄올 각각의 유기용매 20 g에 용해시켜 약 60℃에서 300rpm으로 약 6시간 중합 반응시켰다.
상기 중합반응된 용액에 대표적인 소수성 물질인 토코페롤을 NARO 에 대해서 각각 9 wt%, 23 wt%, 33 wt% 되는 양을 첨가하여서 상온에서 혼합하였다. 약 10분간 교반하여 균일한 용액을 제조하였다. 상기 용액을 수용액에 적하하면서 격렬하게 교반시켜 침적시킴으로써 토코페롤이 담지된 코아 가교 양친성 고분자 나노 캡슐을 제조하였다.
NARO 1000도 상기와 동일한 방법으로 제조하였다.
양친성 고분자 가교 나노입자 내 α-tocopherol의 담지능은 UV/vis를 사용하여 측정했다. Nano-precipitation을 사용한 캡슐화 공정을 완료한 후, 최종적으로 캡슐화된 물질이 함유되어 있는 분산액(9, 23, 33 wt%)에서 2g을 취하여 5g의 클로로포름(Chloroform)을 넣고 voltex mixer를 이용하여 강하게 교반 (1min * 3회) 후 하루 동안 상온에 두었다. Reference는 2g의 분산액(9, 23, 33 wt%)을 취하였을 때 함유되어 있는 토코페롤의 함량과 동일한 양을 넣고 클로로포름 5g과 교반함으로써 만들었다. 2mL의 Reference 용액을 취하여 UV 흡광도 측정 후, 분산액에서 상등액 2mL를 취하여 UV 290, 285 nm에서의 흡광도를 측정함으로써 캡슐화 수율로 환산한 후 비교하였다.
상기 제조된 토코페놀이 담지된 코아 가교 양친성 고분자 나노 캡슐의 입자 크기 및 담지능을 하기 표 3 내지 5에 나타내었다.
토코페롤 담지량 9 wt %
화합물명 담지량 (wt%) 담지능 (%) 입자 크기(nm)
실시예 13 NARO 260-A 9 - -
실시예 14 NARO 260-T 9 - -
실시예 15 SP 260-A 9 - -
실시예 16 SP 260-T 9 - -
실시예 17 NARO 1000-A 9 - 109.40
실시예 18 NARO 1000-E 9 - 160.50
실시예 19 NARO 1000-T 9 - 32.66
실시예 20 SP 1000-A 9 96.02 123.18
실시예 21 SP 1000-E 9 94.42 171.35
실시예 22 SP 1000-T 9 98.41 32.87
토코페롤 담지량 23 wt %
화합물명 담지량 (wt%) 담지능 (%) 입자 크기(nm)
실시예 23 NARO 260-A 23 - 103.95
실시예 24 NARO 260-T 23 - 482.2
실시예 25 SP 260-A 23 74.21 118.8
실시예 26 SP 260-T 23 87.37 481.2
실시예 27 NARO 1000-A 23 - 233.55
실시예 28 NARO 1000-E 23 - 68.35
실시예 29 NARO 1000-T 23 - 46.98
실시예 30 SP 1000-A 23 91.05 179.70
실시예 31 SP 1000-E 23 75.26 118.95
실시예 32 SP 1000-T 23 91.58 36.58
토코페롤 담지량 33 wt %
화합물명 담지량 (wt%) 담지능 (%) 입자 크기(nm)
실시예 33 NARO 260-A 33 - -
실시예 34 NARO 260-T 33 - -
실시예 35 SP 260-A 33 - -
실시예 36 SP 260-T 33 - -
실시예 37 NARO 1000-A 33 - -
실시예 38 NARO 1000-E 33 - -
실시예 39 NARO 1000-T 33 - 240.15
실시예 40 SP 1000-A 33 - -
실시예 41 SP 1000-E 33 - -
실시예 42 SP 1000-T 33 97.25 69.91
표 3 내지 5에 보이는 바와 같이, 상기 표 3에 보이는 바와 같이, 화학적으로 가교 되지 않은 모든 전구체(NARO 260, NARO 1000)는 소수성 물질인 토코페롤을 담지하지 못하고 구조가 파괴되어 담지능을 측정할 수 없었다.
분자량이 1000인 폴리프로필렌 트리올의 코아 가교 나노 캡슐(SP 1000)은 담지량 9 wt%, 23 wt%, 33 wt%에서 모두 우수한 담지능을 보였으며,
토코페롤 담지량이 33wt%로 매우 고함량인 경우, 비록 아세톤과 에탄올을 용매로 사용하여 제조된 코아 가교 양친성 고분자 나노 캡슐은 토코페롤을 담지하지 못하고 구조가 파괴되어 담지능 측정이 불가능한 반면, 테트라하이드로퓨란(THF)을 용매로 사용하여 제조된 코아 가교 양친성 고분자 나노 캡슐는 매우 안정하고 높은 토코페롤 담지능을 보였다.

Claims (8)

  1. 친수성 세그먼트와 소수성 세그먼트를 동시에 가지는, 하기 화학식 1의 구조로 표시되는 나노 캡슐 제조를 위한 비이온성 양친성 반응성 전구체.
    [화학식 1]
    Figure pat00015

    (상기 화학식 1에서,
    상기 A는 소수성 세그먼트와 3개 이상의 히드록시기를 포함하는 물질로서, 상기 B의 이소시아네이트기와 반응하여 우레탄 결합이 형성되고;
    상기 B는 2개 이상의 이소시아네이트기를 포함하는 물질로서, 하나의 이소시아이트기는 상기 A의 히드록시기와 반응하여 우레탄 결합이 형성되고, 다른 하나는 상기 C의 히드록시기 또는 아민기와 반응하여 우레탄 결합 또는 우레아 결합이 형성되거나, 상기 D의 히드록시기와 반응하여 우레탄 결합이 형성되고;
    상기 C는 히드록시기와 알콕시실란기, 또는 아민기와 알콕시실란기를 포함하는 물질로서, 히드록시기 또는 아민기는 상기 B의 이소시아네이트기와 반응하여 우레탄 결합 또는 우레아 결합이 형성되고;
    상기 D는 친수성 세그먼트와 2개 이상의 히드록시기를 포함하는 물질로서, 상기 B의 이소시아네이트기와 반응하여 우레탄 결합이 형성됨.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 A는 폴리프로필렌 트리올이고,
    상기 B는 디이소시아네이트이고,
    상기 C는 히드록시를 가진 아크릴레이트 또는 메타아크릴레이트이고,
    상기 D는 폴리에틸렌 글리콜인,
    나노 캡슐 제조를 위한 비이온성 양친성 반응성 전구체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 트리올은 분자량이 260 내지 2000이고,
    상기 디이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 메칠렌 디이소시아네이트, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 톨리딘 디이소시아네이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 또는 2 이상이고,
    상기 히드록시를 가진 아크릴레이트는 히드록시 에틸 아크릴레이트이고,
    상기 폴리에틸렌 글리콜의 분자량은 600 내지 15,000인,
    나노 캡슐 제조를 위한 비이온성 양친성 반응성 전구체.
  4. 질소분위기 하에서, 폴리프로필렌 트리올을 디이소시아네이트와 1:3 반응 몰비로 하여 교반 반응시키는 제1단계;
    상기 제1단계에 얻어진 물질에 히드록시 아크릴레이트 또는 히드록시 메타아크릴레이트를 1:2 반응 몰비로 더 첨가하여 교반 반응시키는 제2단계;
    상기 제2단계에서 얻어진 물질에 분자량이 600 ~ 15,000인 폴리에틸렌옥시드를 1:1 반응 몰비로 더 첨가하여 교반 반응시키는 제3단계를 포함하는,
    나노 캡슐 제조를 위한 비이온성 양친성 반응성 전구체의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제3항의 따른 비이온성 양친성 반응성 전구체를 반응개시제와 함께 유기용매에 용해시키고 중합시키는 1단계;
    상기 중합된 용액에 담지하고자 하는 소수성 물질을 첨가하고 교반시켜 균일하게 혼합하는 단계;
    상기 소수성 물질 혼합액을 수용액에 천천히 적하시키면서 격렬하게 교반시켜 침적시키는 단계를 포함하는,
    소수성 물질이 담지된 코아 가교 나노 캡슐의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 유기용매는 테트라하이드로퓨란(THF), 아세톤, 에탄올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 코아 가교 나노 캡슐의 제조 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 소수성 물질은 비이온성 양친성 반응성 전구체에 대하여 9 ~ 33 wt%인 것을 특징으로 하는 코아 가교 나노 캡슐의 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 유기용매는 테트라하이드로퓨란(THF)으로, 소수성 물질이 비이온성 양친성 반응성 전구체에 대하여 23 wt% 이상인 것을 특징으로 하는 코아 가교 나노 캡슐의 제조 방법.
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