KR20210102235A - 산화세륨의 나노 입자, 핵산의 분해 방법, 폴리펩티드의 분해 방법, 산화세륨의 나노 입자의 제조 방법, 산화제, 항산화제, 항곰팡이제 및 항바이러스제 - Google Patents
산화세륨의 나노 입자, 핵산의 분해 방법, 폴리펩티드의 분해 방법, 산화세륨의 나노 입자의 제조 방법, 산화제, 항산화제, 항곰팡이제 및 항바이러스제 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 신규한 산화세륨의 나노 입자를 제공하는 것, 및 당해 나노 입자의 새로운 용도를 찾아내는 것을 과제로 한다. 본 발명은 피페라진, 피리딘, 이미다졸 또는 카르바졸 등의 복소환식 아민 골격을 갖는 비닐계 폴리머 또는 폴리아미드로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자 및 당해 산화세륨의 나노 입자를 사용하는 핵산 또는 폴리펩티드를 분해하는 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 폴리머로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자, 당해 나노 입자를 사용한 핵산 또는 폴리펩티드의 분해 방법, 산화세륨의 나노 입자의 제조 방법, 산화제, 항산화제, 항곰팡이제 및 항바이러스제에 관한 것이다.
근년, 안전이나 위생 관리에 대한 의식이 높아지는 가운데, 유해 물질이나 미생물을 분해하는 항균 기술이 주목받고 있다. 예를 들어 산화티타늄은 광촉매 특성에 의해 활성 산소종을 발생시켜서 유기물을 산화 분해하는 특성을 갖고 있으며, 항균제로서의 이용 외에, 아세트알데히드나 암모니아 등의 저분자, 알레르겐, 바이러스 등의 각종 유해 물질을 분해하는 용도로의 이용도 기대되고 있다.
한편, 산화세륨의 나노 입자(나노 세리아)는 산화 작용, 항산화 작용, 항균 작용 등 다양한 특성을 가지며, 카탈라아제, 옥시다아제, 퍼옥시다아제, 수퍼옥시드 디스무타아제, 포스파타아제 등의 효소와 마찬가지 촉매 활성을 갖는 것도 알려져 있다. 또한, 산화세륨의 나노 입자는 광촉매 특성을 갖는 산화티타늄과는 다른 용도로의 이용을 기대할 수 있다.
그러나, 일반적으로 나노 입자는 응집하기 쉬운 성질이 있다. 산화세륨의 나노 입자도 응집하기 쉽기 때문에, 입자 표면을 폴리머 등으로 코팅해서 입자의 분산성을 향상시켜서 산화제나 항균제 등에 사용하는 경우가 있다.
비특허문헌 1, 2에는 표면이 폴리아크릴산이나 덱스트란으로 피복된 산화세륨의 나노 입자가 기재되어 있고, 산화 활성이나 항균 활성 등이 검토되고 있다.
또한, 비특허문헌 3에는, 폴리머 대신에 술포숙신산-비스(2-에틸헥실)나트륨으로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자가 기재되어 있고, 포스파타아제 활성에 대해서 검토되어 있다. 또한, 비특허문헌 3에는, 산화세륨의 나노 입자는 인산에스테르를 가수분해하는 포스파타아제 활성을 갖고 있지만, 핵산에 대해서는 분해할 수 없었던 것이 개시되어 있다.
A. Asati, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 2308-2312.
M. H. Kuchma, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2010, 6, 738-744.
Q. Wang, International Journal of Nanomedicine 2013, 8, 3395-3399.
본 발명자들은, 폴리머로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자를 사용하는 새로운 용도의 검토를 행하였다. 그러나, 후술하는 핵산 및 폴리펩티드의 분해 시험과 같이, 비특허문헌 1에 기재된 폴리아크릴산으로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자를 사용하여 플라스미드나 폴리펩티드의 분해를 시도한 바, 플라스미드에 대해서는, 비특허문헌 3에 있어서 보고되고 있는 결과와 마찬가지로 분해를 확인할 수 없었다. 또한, 폴리펩티드에 대해서는 분해율이 매우 낮은 것을 알 수 있다.
이들 결과로부터, 핵산이나 폴리펩티드를 높은 분해율로 분해할 수 있는 신규한 산화세륨의 나노 입자를 발견하는 것을 과제로 하여, 검토를 행하였다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 산화세륨의 나노 입자의 표면을 피복하는 폴리머에 대해서 검토했다. 그 결과, 피페라진, 피리딘, 이미다졸 또는 카르바졸의 골격을 갖는 비닐계 폴리머 또는 폴리아미드로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자가, 핵산이나 폴리펩티드를 높은 분해율로 분해 가능한 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.
본 발명은 이하와 같다.
(1) 복소환식 아민 골격을 갖는 비닐계 폴리머 또는 폴리아미드로 표면이 피복된, 산화세륨의 나노 입자.
(2) 상기 복소환식 아민 골격은 피페라진, 피리딘, 이미다졸 또는 카르바졸 중 어느 것에 의해 구성되는, (1)에 기재된 산화세륨의 나노 입자.
(3) 상기 비닐계 폴리머가, 상기 복소환식 아민 골격을 측쇄에 갖는 폴리머인 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 산화세륨의 나노 입자.
(4) 상기 폴리아미드가, 상기 복소환식 아민 골격을 주쇄에 갖는 폴리머인 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 산화세륨의 나노 입자.
(5) X선 흡수 미세 구조 스펙트럼 측정에 의해 얻어지는 Ce L3단 XANES 스펙트럼은, 5726.0 내지 5729.0eV 및 5735.0 내지 5739.0eV 사이에 극대 흡수를 갖는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 산화세륨의 나노 입자.
(6) 핵산을 포함하는 시료를 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 산화세륨의 나노 입자와 접촉시키는 것을 특징으로 하는, 핵산의 분해 방법.
(7) 폴리펩티드를 포함하는 시료를 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 산화세륨의 나노 입자와 접촉시키는 것을 특징으로 하는, 폴리펩티드의 분해 방법.
(8) 폴리머로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자의 제조 방법으로서,
공정 a: 복소환식 아민 골격을 갖는 폴리머의 용액과, 세륨(III) 이온을 포함하는 용액 또는 세륨(III)염을 혼합하여 혼합 용액을 얻는 공정, 및
공정 b: 공정 a에서 얻어진 혼합 용액에 산화제를 첨가하는 공정
을 포함하는, 산화세륨의 나노 입자의 제조 방법.
(9) (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 산화세륨의 나노 입자를 포함하는 산화제.
(10) (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 산화세륨의 나노 입자를 포함하는 항산화제.
(11) (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 산화세륨의 나노 입자를 포함하는 항곰팡이제.
(12) (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 산화세륨의 나노 입자를 포함하는 항바이러스제.
본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 사용하면, 핵산이나 폴리펩티드를 종래의 나노 입자보다 높은 분해율로 분해하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명에서 사용하는 폴리머의 구조를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명에서 사용하는 피페라진 골격을 갖는 폴리머의 구조를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 15의 항곰팡이 시험을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 15의 항곰팡이 시험의 결과를 설명하는 도면이다.
도 5는 실시예 2에서 조제한 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 Ce L3단 XANES 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 6은 비교예 1에서 조제한 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 Ce L3단 XANES 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명에서 사용하는 피페라진 골격을 갖는 폴리머의 구조를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 15의 항곰팡이 시험을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 15의 항곰팡이 시험의 결과를 설명하는 도면이다.
도 5는 실시예 2에서 조제한 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 Ce L3단 XANES 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 6은 비교예 1에서 조제한 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 Ce L3단 XANES 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
본 발명의 복소환식 아민 골격을 갖는 비닐계 폴리머 또는 폴리아미드로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자는, 본 명세서 중에서 본 발명의 산화세륨의 나노 입자라 기재하는 경우가 있다.
본 발명에서 사용하는 비닐계 폴리머 또는 폴리아미드는 도 1에 도시한 바와 같이, 피페라진, 피리딘, 이미다졸 또는 카르바졸 등의 복소환식 아민 골격 R을 주쇄(도 1의 (a)) 또는 측쇄(도 1의 (b) 및 (c))에 갖는다. 본 발명에 관한 비닐계 폴리머 또는 폴리아미드는 주쇄나 측쇄의 임의의 위치에 치환기를 갖고 있어도 되고, 피페라진, 피리딘, 이미다졸 또는 카르바졸 등의 복소환식 아민 골격의 임의의 위치에 치환기를 갖고 있어도 된다. 도 1의 (a)에 나타내는 폴리머에서는, 주쇄 중에 복소환식 아민 골격을 갖고, 측쇄 중에 치환기 R1 및 R2를 갖고 있다. 도 1의 (b)에 나타내는 폴리머에서는, 측쇄 중에 복소환식 아민 골격을 갖고, 복소환식 아민 골격의 치환기로서 치환기 R2를 갖고 있다. 도 1의 (c)에 나타내는 폴리머에서는, 측쇄 중에 복소환식 아민 골격을 갖고, 복소환식 아민 골격은 측쇄의 치환기 R1의 치환기이며, 복소환식 아민 골격의 치환기로서 치환기 R3을 갖고 있다. 도 1의 (a) 내지 (c)에 나타내는 구조는 본 발명에서 사용하는 비닐계 폴리머 또는 폴리아미드의 예시이며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서 중에서 특별히 언급하지 않는 한, 치환기는 알킬기, 아세틸기, 히드록실기, 아미노기, 시아노기, 카르복실기, 에스테르기, 알데히드기, 아미드기, 에테르기, 케톤기, 할로겐기, 술폰산기 또는 인산기이다. 치환기의 수는 단수여도 되고 복수여도 된다.
본 발명에서 사용하는 비닐계 폴리머는 주쇄에 메틸렌기를 갖고 있는 폴리머이다. 예로서, 피페라진 골격을 주쇄 또는 측쇄에 갖는 비닐계 폴리머의 구조를 도 2의 (a), (b)에 나타낸다. 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 피페라진 골격을 주쇄에 갖는 경우, 주쇄의 메틸렌기와 메틸렌기 사이에 피페라진 골격을 갖는다. 피리딘, 이미다졸 또는 카르바졸 골격 등의 다른 복소환식 아민 호격을 주쇄에 갖는 경우도 도 2의 (a)와 마찬가지로, 메틸렌기와 메틸렌기 사이에 복소환식 아민 골격을 갖는다.
본 발명에서 사용하는 비닐계 폴리머의 측쇄에 피페라진 골격을 갖는 경우, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 메틸렌기의 탄소에 피페라진 골격이 직접 결합하고 있어도 되고, 알킬기, 아미노기를 개재하여 피페라진 골격이 결합하고 있어도 된다. 피리딘, 이미다졸 또는 카르바졸 골격 등의 다른 복소환식 아민 골격을 갖는 경우, 도 2의 (b)와 마찬가지로, 메틸렌기의 탄소에 피리딘, 이미다졸 또는 카르바졸 골격 등의 복소환식 아민 골격이 직접 결합하고 있어도 되고, 알킬기, 아미노기를 개재하여 결합하고 있어도 된다.
본 발명에서 사용하는 비닐계 폴리머는 측쇄에 피페라진, 피리딘, 이미다졸 또는 카르바졸 골격을 갖는 비닐계 폴리머가 바람직하다. 측쇄에 피페라진, 피리딘, 이미다졸 또는 카르바졸 골격을 갖는 비닐계 폴리머는, 비닐기를 갖는 비닐계 모노머의 중합 반응에 의해 얻어진다.
비닐계 모노머의 구체예로서는, 1-비닐피페라진, (4-비닐피페라진-1-일)메탄아민, 2-(4-비닐피페라진-1-일)에탄-1-아민, 2-비닐피페라진, (3-비닐피페라진-1-일)메탄아민, 2-(3-비닐피페라진-1-일)에탄-1-아민, (2-비닐피페라진-1-일)메탄아민, 2-(2-비닐피페라진-1-일)에탄-1-아민, 2-비닐피리딘, 3-비닐피리딘, 4-비닐피리딘, 1-비닐이미다졸, 2-비닐이미다졸, 4-비닐이미다졸, 9-비닐카르바졸 등을 들 수 있다. 또한, 상기 비닐계 모노머는 비닐기 이외의 임의의 위치에 치환기를 갖고 있어도 되고, 비닐기에는 메틸기나 시아노기를 치환기로서 갖고 있어도 된다.
본 발명에서 사용하는 비닐계 폴리머는 호모폴리머여도 되고, 2종류 이상의 비닐계 모노머를 원료로 한 코폴리머여도 된다.
본 발명에서 사용하는 비닐계 폴리머의 바람직한 구체예는, 폴리(1-비닐피페라진), 폴리((4-비닐피페라진-1-일)메탄아민), 폴리(2-(4-비닐피페라진-1-일)에탄-1-아민), 폴리(2-비닐피리딘), 폴리(3-비닐피리딘), 폴리(4-비닐피리딘), 폴리(1-비닐이미다졸), 폴리(2-비닐이미다졸), 폴리(4-비닐이미다졸), 폴리(9-비닐카르바졸)이다.
본 발명에서 사용하는 폴리아미드는 주쇄에 아미드 결합을 갖고 있는 폴리머이다. 도 2의 (c)에 나타내는 바와 같이, 피페라진 골격을 주쇄에 갖는 경우, 주쇄의 카르보닐기와 카르보닐기 사이에 피페라진 골격을 갖고, 피페라진 골격의 복소환 중의 질소와 카르보닐기가 아미드 결합을 구성하고 있다. 피리딘, 이미다졸 또는 카르바졸 골격 등의 1급 또는 2급의 아미노기를 2 이상 갖는 다른 복소환식 아민 호격을 주쇄에 갖는 경우도, 도 2의 (c)와 마찬가지로, 카르보닐기와 카르보닐기 사이에 복소환식 아민 골격을 갖는다.
본 발명에서 사용하는 폴리아미드에 피페라진 골격을 갖는 경우, 도 2의 (d)에 나타내는 바와 같이, 아미드기를 연결하는 탄소에 피페라진 골격이 직접 결합하고 있어도 되고, 알킬기, 아미노기를 개재하여 피페라진 골격이 결합하고 있어도 된다. 피리딘, 이미다졸 또는 카르바졸 골격 등의 다른 복소환식 아민 골격을 갖는 경우, 도 2의 (d)과 마찬가지로, 아미드기를 연결하는 탄소에 피리딘, 이미다졸 또는 카르바졸 골격 등의 복소환식 아민 골격이 직접 결합하고 있어도 되고, 알킬기, 아미노기를 개재하여 결합하고 있어도 된다.
본 발명에서 사용하는 폴리아미드는 피페라진 골격을 주쇄 또는 측쇄에 갖는 폴리머가 바람직하고, 도 2의 (c)에 나타내는, 피페라진 골격을 주쇄에 갖는 폴리머가 보다 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 주쇄에 피페라진 골격을 갖는 폴리아미드는, 피페라진 골격을 갖는 아민과, 디카르복실산의 중축합 반응에 의해 얻어진다.
피페라진 골격을 갖는 아민의 바람직한 예로서는, 피페라진, (아미노메틸)피페라진, (아미노에틸)피페라진, (아미노프로필)피페라진, (아미노부틸)피페라진, 1,4-비스(아미노메틸)피페라진, 1,4-비스(2-아미노에틸)피페라진, 1,4-비스(3-아미노프로필)피페라진, 1,4-비스(4-아미노부틸)피페라진 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, (아미노에틸)피페라진, 1,4-비스(3-아미노프로필)피페라진이 보다 바람직하다. 또한 이들 아민은, 아미드 결합을 형성할 수 있는 질소 이외의 임의의 위치에 치환기를 갖고 있어도 된다.
디카르복실산의 바람직한 예로서는, 1H-이미다졸-2,4-디카르복실산, 1H-이미다졸-2,5-디카르복실산, 1H-이미다졸-4,5-디카르복실산, 피리딘-2,3-디카르복실산, 피리딘-2,4-디카르복실산, 피리딘-2,5-디카르복실산, 피리딘-2,6-디카르복실산, 피리딘-3,4-디카르복실산, 피리딘-3,5-디카르복실산, 아디프산, 세바스산, 도데카디카르복실산, 테레프탈산, 이소프탈산 등을 들 수 있다. 또한, 이들 디카르복실산은, 아미드 결합을 형성할 수 있는 카르복실기 이외의 임의의 위치에 치환기를 갖고 있어도 된다.
본 발명에서 사용하는 폴리아미드는 상기의 아민과 디카르복실산의 조합으로 얻어지는 폴리아미드이면 바람직하게 사용할 수 있고, (아미노에틸)피페라진과 아디프산의 조합으로 얻어지는 폴리아미드가 특히 바람직하다.
또한, 본 발명에서 사용하는 폴리아미드는 주쇄에 폴리알킬렌글리콜의 구조를 갖고 있어도 된다. 구체적으로는, (아미노에틸)피페라진, 아디프산 및 비스(아미노프로필)폴리에틸렌글리콜의 골격을 갖는 폴리아미드를 들 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용하는 폴리아미드는 피페라진, 피리딘, 이미다졸 또는 카르바졸 등의 복소환식 아민 골격을 갖는 폴리아미드와, 그 밖의 폴리머와의 혼합물이나, 공중합체여도 된다. 이 경우, 그 밖의 폴리머의 구체예로서는, 폴리카프로아미드(나일론 6), 폴리헥사메틸렌아디파미드(나일론 66), 폴리테트라메틸렌아디파미드(나일론 46), 폴리펜타메틸렌아디파미드(나일론 56), 폴리펜타메틸렌세바카미드(나일론 510), 폴리헥사메틸렌세바카미드(나일론 610), 폴리헥사메틸렌도데카미드(나일론 612), 폴리헥사메틸렌아디파미드/폴리헥사메틸렌테레프탈아미드 코폴리머(나일론 66/6T), 폴리헥사메틸렌아디파미드/폴리헥사메틸렌테레프탈아미드/폴리헥사메틸렌이소프탈아미드 코폴리머(나일론 66/6T/6I), 폴리헥사메틸렌테레프탈아미드/폴리헥사메틸렌이소프탈아미드 코폴리머(나일론 6T/6I), 폴리크실릴렌아디파미드(나일론 XD6) 등을 들 수 있다.
본 발명에서 사용하는 비닐계 폴리머나 폴리아미드의 분자량은 3000 이상 1000000 이하이면 되고, 10000 이상 50000 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 산화세륨의 나노 입자는 Ce2O3과 CeO2의 혼합물로 구성되는 산화세륨 입자(본 명세서 중에서는 중심핵이라 기재하는 경우가 있다)를 중심으로 하여, 그의 표면이 상기 폴리머로 피복된 구조를 갖는다. 중심핵의 입경은 1㎚ 이상 100㎚ 이하 정도이면 된다. 당해 입경은 투과형 전자 현미경을 사용하여, 장축 직경, 단축 직경, 정방향 직경 중 2개 이상의 길이를 측정하고, 그의 평균값을 입경으로서 산출한다.
중심핵의 Ce2O3과 CeO2의 비율은 세륨(III)과 세륨(IV)의 비로서 산출할 수 있다. 비를 산출할 때에는, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 건조시키고, X선 광전자 분광법(XPS)에 의해 산출하면 된다. Ce2O3과 CeO2에 있어서의 세륨(III)과 세륨(IV)의 에너지 상태는 X선 흡수 미세 구조 스펙트럼 측정(X-ray Absorption Fine Structure; XAFS)에 의해 관찰할 수 있다. XAFS 스펙트럼 중, 흡수단으로부터 약 20eV의 구조가 XANES(X-ray Absorption Near Edge Structure), 흡수단으로부터 약 100eV 이상 고에너지측에 나타나는 광역 X선 흡수 미세 구조가 EXAFS(Extended X-ray Absorption Fine Structure)라고 불린다. XANES로부터 주목 원자의 가수나 구조에 관한 정보가 얻어지고, EXAFS 해석에서는 실제 스펙트럼의 푸리에 변환(FT-EXAFS/동경 분포 함수에 상당)에 의해, 시료의 국소 구조, 주목 원자 주위의 원자종, 가수, 거리에 관한 정보가 얻어진다. 산화세륨의 산화 환원 반응에 관한 세륨(III)과 세륨(IV)의 에너지 상태는 XANES 스펙트럼의 극대 흡수의 피크 위치나 피크 강도비에 반영된다.
X선 흡수 미세 구조 스펙트럼 측정에 의해 얻어지는 Ce L3단 XANES 스펙트럼은 5726.0 내지 5729.0eV 및 5735.0 내지 5739.0eV 사이에 극대 흡수를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 바람직한 입경은 표면의 폴리머층을 포함하여, 유체역학적 직경으로서 200㎚ 이하가 바람직하다. 유체역학적 직경은 본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 물, 에탄올, 피리딘 등의 임의의 용매에 용해하고, 동적 광산란을 측정해서 자기 상관 함수를 유도하여 마르쿼트법(Marquadt법)에 의해 해석하고, 개수 변환 히스토그램으로부터 평균 입경으로서 산출한다. 동적 광산란의 측정에는, 오츠카 덴시 가부시키가이샤의 ELS-Z를 사용한다.
본 발명의 산화세륨의 나노 입자는, 공정 a: 피페라진, 피리딘, 이미다졸 또는 카르바졸 등의 복소환식 아민 골격을 갖는 폴리머의 용액과, 세륨(III) 이온을 포함하는 용액 또는 세륨(III)염을 혼합하여 혼합 용액을 얻는 공정, 및 공정 b: 공정 a에서 얻어진 혼합 용액에 산화제를 첨가하는 공정을 포함하는 산화세륨의 나노 입자의 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 이하, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 제조 방법을 공정별로 설명한다.
공정 a는, 피페라진, 피리딘, 이미다졸 또는 카르바졸 등의 복소환식 아민 골격을 갖는 폴리머의 용액과, 세륨(III) 이온을 포함하는 용액 또는 세륨(III)염을 혼합하여 혼합 용액을 얻는 공정이다. 공정 a에서 사용하는 폴리머의 용액은 상기 폴리머를 임의의 용매에 용해해서 조제할 수 있다. 용매는 물 또는 물과 상용성이 있는 용매가 바람직하다. 물과 상용성이 있는 용매의 구체예로서는, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 테트라히드로푸란, 글리세롤, 에틸렌글리콜, 아세톤, 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸술폭시드(DMSO), 트리에틸아민, 피리딘 등을 들 수 있다. 폴리아미드나 폴리비닐이미다졸이면 물에 용해하는 것이 바람직하고, 폴리(4-비닐피리딘), 폴리(2-비닐피리딘)이면 80% 에탄올 수용액에 용해하는 것이 바람직하고, 폴리비닐카르바졸이면 피리딘에 용해하는 것이 바람직하다. 폴리머가 용해되기 어려운 경우, 가온이나 초음파 처리를 해서 용해해도 된다.
폴리머 용액의 농도는 질량 농도로 0.01% 이상 5% 이하가 바람직하고, 0.1% 이상 2% 이하가 보다 바람직하다.
폴리머의 용액과, 세륨(III) 이온을 포함하는 용액 또는 세륨(III)염과의 혼합 방법은, 폴리머의 용액과, 세륨(III) 이온을 포함하는 용액을 각각 조제해서 혼합해도 되고, 폴리머 용액의 용매가 물, 또는 물과 상용성이 있는 용매인 경우에는, 폴리머의 용액에 세륨(III)염을 첨가해서 혼합해도 된다. 세륨(III) 이온을 포함하는 용액은 세륨(III)염을 임의의 용매에 용해해서 조제하면 된다. 세륨(III)염에는, 예를 들어 질산세륨(III) 6수화물을 사용하면 된다.
세륨(III)염으로서 질산세륨(III) 6수화물을 사용하는 경우에는, 폴리머에 대한 질산세륨(III) 6수화물의 질량비가 0.1 이상 5.0 이하가 되도록 혼합하는 것이 바람직하다. 혼합 용액은 용액이 균일해질 때까지 5분 이상 혼합하는 것이 바람직하다.
공정 b는, 공정 a에서 얻어진 혼합 용액에 산화제를 첨가하는 공정이다. 공정 b에서 사용하는 산화제는, 질산, 질산칼륨, 차아염소산, 아염소산, 염소산, 과염소산, 할로겐, 할로겐화수소, 과망간산염, 크롬산, 니크롬산, 옥살산, 황화수소, 이산화황, 티오황산나트륨, 황산, 과산화수소 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 특히 과산화수소가 바람직하다. 첨가량은, 세륨(III) 이온에 대하여 몰 등량으로서 0.1등량 이상 10등량 이하이면 되고, 바람직하게는 1등량 이상 2등량 이하이다.
공정 a에서 얻어진 혼합 용액에 산화제를 첨가하면 세륨(III) 이온이 세륨(IV)으로 산화되고, Ce2O3과 CeO2의 혼합물로 구성되는 산화세륨 입자를 중심으로 하여, 그의 표면이 상기의 폴리머로 피복된 입자의 형성 반응이 개시된다. 폴리머와 세륨(III) 이온의 혼합 용액에 산화제를 첨가하면, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 형성 반응이 시작된다. 또한, 그 반응 시에는 용액이 황색, 주황색, 적색, 갈색 등으로 착색된다. 이것은 세륨(III) 이온이 세륨(IV)으로 변화하는 것에 의한 정색이며, 착색 정도는 산화세륨의 나노 입자의 표면에 존재하는 세륨(III)과 세륨(IV)의 비로 결정한다. 반응 종료는 색의 변화가 없어진 점에서 판단할 수 있다. 통상 30분 내지 1시간 정도에서 반응은 종료된다.
예를 들어 0.1질량%의 폴리비닐이미다졸 수용액 5㎖에 대하여, 10질량%의 질산세륨(III) 6수화물 수용액을 100㎕ 첨가해서 혼합하고, 그 후 1.2질량%의 과산화수소 수용액을 100㎕ 첨가해서 40℃로 가온하면, 용액이 처음에는 황색으로 변화되고, 그 후 서서히 황색이 진해져서 최종적으로 주황색으로 변화되어 반응이 종료된다.
본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 크기는 폴리머의 용액의 농도에 의해 조정할 수 있다. 높은 농도의 폴리머 용액을 사용하면 큰 입경의 입자가 얻어지고, 낮은 농도의 폴리머 용액을 사용하면 작은 입경의 입자가 얻어진다.
본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 크기는 그 밖에는 반응 온도로 조정할 수도 있다. 반응 온도를 폴리머의 유리 전이 온도(Tg) 이상으로 하면 큰 입경의 입자가 얻어지고, Tg 미만으로 하면 작은 입경의 입자가 얻어진다. 반응 온도는 4 내지 95℃ 사이에서 임의로 설정할 수 있다.
본 발명의 산화세륨의 나노 입자는 반응 종료 후의 용액 중에서 보존해도 되고, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 반응 종료 후의 용액으로부터 취출하고, 건조시킨 상태에서 보존해도 된다. 용액 중에서 보존하는 경우, 냉장 보존이 바람직하다. 본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 건조시키는 경우에는, 먼저 반응 종료 후의 용액을 한외 여과막으로 여과하거나, 반투명막으로 투석하거나 해서, 반응 종료 후의 용액 중에 잔존하고 있는 미반응의 산화제 및 세륨(III) 이온 그리고 여분의 폴리머를 제거하고, 증발기나 동결 건조기 등을 사용해서 건조시키면 된다.
본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 사용하면, 핵산이나 폴리펩티드를 분해할 수 있다. 예를 들어 핵산과 폴리펩티드를 주성분으로 하는 바이러스를 분해할 수 있을 가능성이 있다. 또한, 폴리펩티드를 주성분으로 하는 알레르겐을 분해할 수 있을 가능성이 있다.
본 명세서에 있어서 핵산을 분해한다는 것은, 핵산을 구성하는 뉴클레오티드쇄에 절단이 일어나는 것을 의미한다. 핵산이 분해되면, 핵산의 입체 구조가 변화되거나 핵산의 단편화가 일어나거나 한다. 예를 들어 플라스미드와 같은 환상 2가닥 핵산의 경우, 핵산이 절단되어 있지 않은 상태에서는 클로즈드 서큘러 구조, 2가닥 중 1개가 절단되면 오픈 서큘러 구조, 2가닥이 양쪽 절단되면 리니어 구조가 된다.
본 명세서에 있어서 폴리펩티드를 분해한다는 것은, 폴리펩티드쇄에 절단이 일어나는 것을 의미하고, 폴리펩티드의 입체 구조가 변화되거나 폴리펩티드의 단편화가 일어나거나 한다.
본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 사용해서 핵산이나 폴리펩티드를 분해하는 경우에는, 건조시킨 상태에서 핵산이나 폴리펩티드를 포함하는 시료와 접촉시켜도 되고, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 포함하는 용액으로 하여, 상기 반응 종료 후의 용액을 그대로 핵산이나 폴리펩티드를 포함하는 시료와 접촉시켜도 된다. 접촉의 방법으로서는, 핵산이나 폴리펩티드를 포함하는 시료가 액체인 경우에는, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자, 또는 본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 포함하는 용액을 첨가해서 혼합하면 된다. 또한, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 포함하는 용액을 안개 형태로 해서 공간에 살포하면, 바이러스 등의 공기 중에 존재하는 핵산이나 폴리펩티드를 포함하는 시료와 접촉시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 섬유, 튜브, 비즈, 고무, 필름, 플라스틱 등에 첨가제로서 반죽하여 넣거나, 이들의 표면에 도포하거나 해서, 핵산이나 폴리펩티드를 포함하는 시료와 접촉시킬 수도 있다. 본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 포함하는 용액을 조제하는 경우에는, 물이나 임의의 용액과 혼합하면 된다.
본 발명의 산화세륨의 나노 입자로 분해 가능한 핵산은, 뉴클레오티드가 직쇄상 또는 환상으로 중합된 핵산이면 특별히 한정은 없고, 인공 핵산이어도 된다. 핵산에는, 예를 들어 RNA, DNA, RNA/DNA(키메라) 등을 들 수 있다. DNA에는, cDNA, 마이크로 DNA(miDNA), 플라스미드 DNA, 게놈 DNA, 및 합성 DNA, 셀 프리 DNA(cfDNA), ctDNA, 미토콘드리아 DNA(mtDNA) 등을 들 수 있다. 또한, RNA에는, 총(total) RNA, mRNA, rRNA, miRNA, siRNA, snoRNA, snRNA 혹은 비-코딩(non-coding) RNA, 그들의 전구체 또는 합성 RNA 등을 들 수 있다. 합성 DNA 및 합성 RNA는 소정의 염기 서열(천연형 서열 또는 비천연형 서열 중 어느 것이어도 무방하다)에 기초하여, 예를 들어 자동 핵산 합성기를 사용하여 인공적으로 조제한 것이다. 인공 핵산에는 예를 들어 LNA, BNA를 들 수 있다. 분해에 있어서는, 이들 핵산을 포함하는 임의의 시료를 사용할 수 있다.
본 발명의 산화세륨의 나노 입자로 분해 가능한 폴리펩티드는, 단백질이나, 소정의 아미노산 서열(천연형 서열 또는 비천연형 서열 중 어느 것이어도 무방하다)에 기초하여, 인공적으로 합성한 폴리펩티드 등을 들 수 있다.
또한, 주쇄에 폴리펩티드 구조를 유지한 핵산 모양의 구조를 갖는 폴리펩티드 핵산(PNA)이나, 단백질과 핵산이 주성분인 바이러스 등도 핵산 또는 폴리펩티드를 포함하는 시료로서 사용할 수 있다.
핵산이 분해된 것을 확인하는 방법에는, 아크릴아미드 겔 전기 영동, 아가로오스 겔 전기 영동 및 캐필러리 전기 영동 등의 전기 영동, 크기 배제 크로마토그래피, 질량 분석 등을 사용해서 핵산을 분석하는 방법을 들 수 있다. 핵산이 분해된 경우, 분해 전과 비교해서 대상의 밴드 농도나 피크 강도의 감소, 밴드나 피크의 소실 등을 확인할 수 있다. 또한, 분해 전과 비교하여, 작은 단편의 존재를 나타내는 신규 밴드나 피크가 출현하거나 함으로써도 확인할 수 있다. 구체적으로 환상 2가닥 핵산이 분해된 경우, 클로즈드 서큘러 구조, 오픈 서큘러 구조, 리니어 구조는 전기 영동으로 별도의 밴드로서 확인할 수 있다. 또한, 핵산이 분해에 의해 입체 구조가 변화하면, 전기 영동의 결과, 분해 전과 비교해서 밴드의 위치가 변화하는 경우도 있다.
폴리펩티드가 분해된 것은 상기의 핵산의 분해 확인과 마찬가지 방법으로 확인할 수 있다.
핵산이나 폴리펩티드의 분해율은 이하의 방법으로 분해율을 산출할 수 있다. 먼저, 핵산이나 폴리펩티드를 포함하는 시료를 본 발명의 산화세륨의 나노 입자와 접촉시킨 샘플(이후 본 명세서 중에서는, 단순히 샘플이라 기재하는 경우가 있다.)을 조제한다. 대조의 밴드에는, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자와 접촉시키지 않은 핵산이나 폴리펩티드를 포함하는 시료를 사용한다. 상기 본 발명의 산화세륨의 나노 입자와 접촉시킨 샘플과, 대조를 상기의 전기 영동, 크기 배제 크로마토그래피 등으로 분석한다. 전기 영동을 사용하는 경우에는, 대조와 샘플을 전기 영동하여 동일 위치의 밴드 농도를 확인하고, 각각 밴드의 농도를 수치화하여 대조의 밴드 농도값을 (X), 샘플의 밴드 농도값을 (Y)로 하여 (X)과 (Y)의 차를 취하고, 이 값의 (X)에 대한 비율을 분해율로 한다. 본 발명의 산화세륨의 나노 입자와, 핵산이나 폴리펩티드를 포함하는 시료를 접촉시켰을 때, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자에 핵산이나 폴리펩티드가 흡착된 경우에는, 임의의 용출액을 사용해서 핵산이나 폴리펩티드를 용출시켜서 회수하면 된다. 용출액에는, 시트르산과 시트르산나트륨을 포함하는 시트르산 완충액, 인산과 인산나트륨을 포함하는 인산 완충액, 트리스히드록시아미노메탄과 염산을 포함하는 트리스-염산 완충액에 EDTA를 첨가한 트리스-EDTA 완충액 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 산화세륨의 나노 입자는 산화제로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 산화 작용을 이용하여, 유기 합성 반응, 고분자 중합이나 반도체의 습식 에칭에 사용할 수 있다. 또한, 산화 작용을 이용하여, 산화 효소를 대신하는 물질로서 사용할 수 있다. 구체적으로는, 옥시다아제나 퍼옥시다아제의 대신으로서 항체-항원 반응이나 핵산의 하이브리다이제이션을 사용한 검출 반응이나 조직 염색에 사용하거나, 전극에 고정화함으로써 전기 화학적인 검출 반응에 사용할 수 있다. 이러한 산화제로서의 성능은 후술하는 옥시다아제 활성을 측정하는 방법이나 퍼옥시다아제 활성을 측정하는 방법 등으로 평가할 수 있다. 그 외에는, 산화 작용을 이용해서 표백제·소독제로서 오염, 냄새, 알레르겐의 분해·제거에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 표백제로서 의류, 식기, 부엌, 화장실, 세면장, 목욕탕, 의료 기구 등의 세척에 사용할 수 있다. 또한, 소독제로서 수영장, 욕조, 온천에 첨가하거나, 바디솝, 손 세정제, 소독약, 구세액, 구강 청정제 등으로서 사용할 수 있다. 이러한 산화제로서의 성능은 후술하는 유기 색소의 퇴색 반응 등으로 평가할 수 있다.
유기 색소의 퇴색 반응은 산화티타늄에 있어서의 광촉매 성능의 평가에도 사용되고, 얻어진 색소의 분해율은, 유기물을 산화 분해하는 특성의 지표로서 사용된다. 구체적으로는, 색소의 분해율은 이하와 같이 산출한다. 먼저 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 용액과, 애시드 오렌지 7(AO7) 등의 유기 색소를 혼합하고, 소정의 시간 정치한다. 대조로서, 산화세륨의 나노 입자를 포함하지 않는 AO7의 용액에 대해서도 마찬가지 처리를 행한다. 반응 후, 모든 용액의 흡수 스펙트럼을 측정한다. 해석에는 AO7의 극대 흡수 파장인 485㎚의 흡광도를 사용한다. 대조의 흡광도(Ic)와 산화세륨의 나노 입자를 포함한 용액의 흡광도(I)의 차를 취하고, 대조의 흡광도(Ic)에 대한 비율을 분해율로서 산출한다.
옥시다아제 활성은 문헌[A. Asati, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 2308-2312.]에 나타낸 바와 같은 방법으로 값을 구할 수 있다. 구체적으로는, TMBZ 등의 산화에 의해 정색하는 시약을 사용해서 희석 계열을 작성하고, 각각에 동일 농도의 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 용액을 가하여 3,3',5,5'-테트라메틸벤지딘(3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine; TMBZ)의 정색 반응을 행한다. 이 반응에 대하여 미카엘리스·멘텐식을 적응해서 옥시다아제 활성을 산출한다. 각 TMBZ 농도에 있어서의 흡광도의 경시 변화로부터 반응 속도를 산출하고, 기질에 맞는 TMBZ 농도의 역수에 대하여 반응 속도의 역수를 플롯한다. 기질 농도마다 플롯을 행하여 직선을 얻고, y 절편의 역수로부터 최대 반응 속도 Vmax를, 그 값에 직선의 기울기를 곱하여 미카엘리스·멘텐 상수 Km을 산출한다. 옥시다아제 활성을 나타내는 값으로서 최대 반응 속도 Vmax를 비교한다. 옥시다아제 활성은 TMBZ 대신에 2,2'-아지노비스(3-에틸벤조티아졸린-6-술폰산)(2,2'-Azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic Acid; AzBTS)이나 도파민과 같은 화합물을 사용해서 측정할 수도 있다.
본 발명의 산화세륨의 나노 입자는 항산화제로서 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서 항산화제란, 환원성을 가지고, 지질의 과산화를 억제하거나, 활성 산소(슈퍼옥시드 이온, 히드록시 라디칼, 과산화수소 등)와 반응해서 그의 작용을 억제하는 물질을 가리킨다(표준 화학 용어 사전 제2판, 마루젠 출판). 예를 들어 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 항산화 작용을 이용하여, 유기 화학 반응에 있어서의 환원제나, 고분자 중합에 있어서의 라디칼 정지제로서 사용할 수 있다. 또한 항산화 작용을 이용하여, 화장품으로서, 과산화 지질이나 활성 산소로부터의 피부를 보호하는 것에 사용할 수 있다. 그 밖에는 항산화 작용을 이용하여, 항산화 효소를 대신하는 물질로서 사용할 수 있다. 구체적으로는 카탈라아제의 대신으로서, 과산화수소의 검출 반응이나 전극에 고정화함으로써 전기 화학적인 검출 반응에 사용할 수 있다. 또한, 식품, 반도체, 섬유, 종이 펄프 제조나, 공중 목욕탕의 살균, 배관 내의 슬라임 제거 등에서 산업 이용된 과산화수소를 중화하는 것에 사용할 수 있다. 이러한 성능은 후술하는 카탈라아제 활성 등으로 평가할 수 있다. 또한, 항산화 작용을 이용하여 산화 방지제로서 사용할 수 있다. 구체적으로는, 고무, 플라스틱, 연료, 세제, 식품, 동물 사료의 열화를 방지하기 위해서, 이들에 첨가할 수 있다. 이러한 항산화제로서의 성능은 후술하는 활성종의 스캐빈지 반응 등으로 평가할 수 있다.
또한, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자는, 항산화제로서 산화 스트레스나 염증에 관한 인간 또는 동물용의 의약품으로서 사용할 수 있다. 일반적으로, 카탈라아제 활성을 갖는 산화세륨의 나노 입자는 주입, 점적 또는 이식 등의 국소적, 경장적 또는 비경구적인 방법에 의해 피검체에 투여됨으로써, 뇌졸중, 다발성 경화증, 근위축성 측색 경화증, 허혈 재관류 상해 등의 산화 스트레스 관련 질환의 예방 및 치료에 사용할 수 있다고 되어 있다. 또한, 카탈라아제 활성을 갖는 산화세륨의 나노 입자는 캐뉼라, 카테터 또는 스텐트와 같은 의료 기구나 투석막으로 대표되는 인공 기관의 표면에 유지됨으로써, 국소적으로 또는 전신적으로 염증을 감소시킬 수 있다고 되어 있다.
활성종의 스캐빈지 반응은 문헌[Y. Xue, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 4433-4438.]에 나타낸 바와 같은 방법으로 색소 유지율로서 측정할 수 있다. 구체적으로는, 염화철(II) 수용액과 과산화수소 수용액을 혼합해서 펜톤 반응에 의해 히드록시 라디칼을 발생시킨다. 거기에 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 용액을 가하여 라디칼 소거 반응을 행한다. 이 혼합액과 메틸렌 블루 등의 유기 색소를 혼합하고, 소정의 시간 정치한다. 대조로서, 산화세륨의 나노 입자를 포함하지 않는 용액에 대해서도 마찬가지 처리를 행한다. 또한, 반응액과 동일 농도의 메틸렌 블루 용액을 기준액으로서 조제하고, 상기 용액의 흡수 스펙트럼을 측정한다. 해석에는 메틸렌 블루의 극대 흡수 파장인 664㎚의 흡광도를 사용한다. 기준액의 흡광도(I0)와 대조의 흡광도(Ic)의 차(ΔI0)와, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 포함한 용액의 흡광도(I)와 대조의 흡광도(Ic)의 차(ΔI)를 산출한다. 전자(ΔI0)에 대한 후자(ΔI)의 비율을 분해율로서 산출하고, 색소 유지율로 한다. 이 값은 라디칼 소거 성능을 나타내는 값이 된다. 색소 유지율은 메틸렌 블루 대신에 메틸 바이올렛을 사용해서 구할 수도 있다.
카탈라아제 활성은 일본특허공표 제2018-508568호 공보에 개시된 바와 같이 서모 피셔 사이언티픽사의 Amplex Red Catalase Assay Kit(A22180)를 사용하여, 프로토콜에 따라서 값을 구할 수 있다. 키트에 포함되는 반응 버퍼(Reaction Buffer)와 본 발명의 산화세륨의 나노 입자, 과산화수소 수용액을 혼합하고, 30분간 정치해서 과산화수소의 분해 반응을 행한다. 반응액을 30kD의 한외 여과막에 통과시키고, 통과 용액을 키트에 포함되는 작업 용액(Working Solution)과 혼합하고, 37℃에서 30분간 반응시킨다. 반응에 의해 생성된 레조루핀을 544㎚로 여기하고, 590㎚의 형광 강도를 측정한다. 키트에 포함되는 활성값 기지의 카탈라아제의 표품으로 작성한 검량선과 비교하여, 산화세륨의 나노 입자의 카탈라아제 활성을 산출한다. 카탈라아제 활성의 측정에는, 그 밖에 BioAssay System사의 EnzyChrom Catalase Assay Kit 등을 사용할 수도 있다.
본 발명의 산화세륨의 나노 입자는 항곰팡이제로서 사용할 수 있다. 항곰팡이제로서의 성능을 평가하는 방법으로서는, 예를 들어 곰팡이 포자 현탁액과 시험액을 혼합하고, 무기염 한천 배지나 글루코오스 함유의 무기염 한천 배지에서 배양하고, 발육 상태를 관찰하는 방법, 한천 배지에 시험액을 첨가해서 생육의 억제를 관찰하는 방법이나 생육 저지원을 측정하는 방법을 들 수 있다. 본 발명에 있어서 항곰팡이 성능은, 한천 배지에 시험액을 첨가해서 생육의 억제를 관찰하는 방법이나 생육 저지원을 측정하는 방법이 바람직하게 사용된다.
본 발명의 산화세륨의 나노 입자에 있어서 불활성화할 수 있는 곰팡이류는, 예를 들어 푸른 곰팡이(Penicillium), 누룩 곰팡이(Aspergillus), 검댕 곰팡이(Alternaria), 검은 곰팡이(Cladosporium), 흙푸른 곰팡이(Trichoderma), 흙 곰팡이(Chaetomium) 등을 들 수 있다.
항곰팡이제로서 사용하는 경우, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 섬유, 튜브, 비즈, 고무, 필름, 플라스틱 등에 첨가제로서 반죽하여 넣거나, 이들의 표면에 도포한 가공품은, 부엌 싱크대용 배수구 국화 모양 갈라짐 커버, 배수구 마개, 창 유리 고정용 패킹, 거울 고정용 패킹, 목욕탕, 세면대나 부엌의 방수 패킹, 냉장고의 도어 라이닝 패킹, 욕실용 매트, 세면기나 의자의 미끄럼 방지 고무, 호스, 샤워 헤드, 정수기에 사용되는 패킹, 정수기의 플라스틱 제품, 세탁기에 사용되는 패킹, 세탁기의 플라스틱 제품, 에어컨용 필터, 공기 청정기용 필터, 청소기용 필터, 환기 팬용 필터, 차량용 필터, 공조용 필터, 에어컨의 핀, 에어컨 분출구의 루버 등의 플라스틱 부품 그리고 송풍 팬 등, 카 에어컨의 핀, 카 에어컨 분출구의 루버 등의 플라스틱 부품 그리고 송풍 팬, 의류, 침구, 망 창문용 그물, 닭장용 그물, 모기장 등의 그물류, 벽지나 창, 블라인드, 병원 내 등의 빌딩용 내장재, 전철이나 자동차 등의 내장재, 차량용 시트, 블라인드, 의자, 소파, 바이러스를 취급하는 설비, 도어, 천장판, 바닥판, 창 등의 건장재로서 여러 분야에 이용할 수 있다.
본 발명의 산화세륨의 나노 입자는 항바이러스제로서 사용할 수 있다. 항바이러스제로서의 성능을 평가하는 방법으로서는, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 바이러스와 접촉시키고, 접촉 후의 바이러스양을 정량한다. 바이러스를 정량하는 방법으로서는, ELISA법에 의해 바이러스 항원량을 측정하는 방법, PCR에 의해 바이러스 핵산을 정량하는 방법, 플라크법에 의해 감염가를 측정하는 방법, 50% 감염량 측정법에 의해 감염가를 측정하는 방법 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서 항바이러스 성능은, 플라크법이나 50% 감염량 측정법에 의해 감염가를 측정하는 방법이 바람직하게 사용된다. 바이러스 감염가의 단위는 50% 감염량 측정법에 있어서는, 배양 세포를 대상으로 시험한 경우 TCID50(Tissue culture infectious dose 50), 부화 계란을 사용한 경우 EID50(Egg infectious dose 50), 동물에서는 LD50(Lethal dose 50)으로 표기한다. 또한, 50% 감염량 측정법에 있어서는 얻어진 데이터로부터 감염가를 산출하는 방법으로서 리드-뮌흐(Reed-Muench)법이나 베흐렌스-케이버(Behrens-Kaeber)법, 스피어만-케이버(Spearman-Karber)법 등이 있지만, 본 발명에서는 리드-뮌흐법을 사용한다. 항바이러스 성능의 판정 기준은 일반적으로, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 작용시키기 전의 감염가나 본 발명의 나노 입자를 포함하지 않는 대조에 대하여, 감염가의 대수 감소치가 2.0 이상이 되면 항바이러스 성능은 유효하다고 판정된다.
본 발명의 산화세륨의 나노 입자에 있어서 불활성화할 수 있는 바이러스는, 예를 들어 라이노 바이러스, 폴리오 바이러스, 구제역 바이러스, 로타 바이러스, 노로 바이러스, 엔테로 바이러스, 헤파토 바이러스, 아스트로 바이러스, 사포 바이러스, E형 간염 바이러스, A형, B형, C형 인플루엔자 바이러스, 파라인플루엔자 바이러스, 멈프스 바이러스(유행성 이하선염), 홍역 바이러스, 인간 메타뉴모 바이러스, RS 바이러스, 니파 바이러스, 헨드라 바이러스, 황열 바이러스, 뎅기열 바이러스, 일본 뇌염 바이러스, 웨스트나일 바이러스, B형, C형 간염 바이러스, 동부 및 서부 말 뇌염 바이러스, 오니옹니옹 바이러스, 풍진 바이러스, 라사 바이러스, 후닌 바이러스, 마추포 바이러스, 구아나리토 바이러스, 사비아 바이러스, 크리미안 콩고 출혈열 바이러스, 모래파리열, 한타 바이러스, 신놈브레 바이러스, 광견병 바이러스, 에볼라 바이러스, 마버그 바이러스, 박쥐 리사 바이러스, 인간 T세포 백혈병 바이러스, 인간 면역 결핍 바이러스, 인간 코로나 바이러스, 사스 코로나 바이러스, 인간 파보 바이러스, 폴리오마 바이러스, 인유두종 바이러스, 아데노 바이러스, 헤르페스 바이러스, 수두 대상포진 바이러스, EB 바이러스, 사이토메갈로 바이러스, 천연두 바이러스, 원숭이 두창 바이러스, 우두 바이러스, 몰루시폭스 바이러스, 파라폭스 바이러스 등을 들 수 있다.
항바이러스제로서 사용하는 경우, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 섬유, 튜브, 비즈, 고무, 필름, 플라스틱 등에 첨가제로서 반죽하여 넣거나, 이들의 표면에 도포한 가공품은 마스크, 의료용 캡, 의료용 슈즈 커버, 에어컨용 필터, 공기 청정기용 필터, 청소기용 필터, 환기 팬용 필터, 차량용 필터, 공조용 필터, 에어컨의 핀, 에어컨 분출구의 루버 등의 플라스틱 부품 그리고 송풍 팬 등, 카 에어컨의 핀, 카 에어컨 분출구의 루버 등의 플라스틱 부품 그리고 송풍 팬, 의류, 침구, 망 창문용 그물, 닭장용 그물, 모기장 등의 그물류, 벽지나 창, 블라인드, 병원 내 등의 빌딩용 내장재, 전철이나 자동차 등의 내장재, 차량용 시트, 블라인드, 의자, 소파, 바이러스를 취급하는 설비, 도어, 천장판, 바닥판, 창 등의 건장재로서 여러 분야에 이용할 수 있다.
실시예
본 발명을 이하의 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명한다.
<재료와 방법>
폴리아크릴산나트륨, 폴리(4-비닐피리딘), 폴리(2-비닐피리딘)은 머크 가부시키가이샤로부터, 폴리(1-비닐이미다졸)과 폴리(9-비닐카르바졸)은 마루젠 세끼유 가가꾸 가부시키가이샤로부터, 질산세륨(III) 6수화물과 30질량% 과산화수소수는 후지필름 와코준야쿠 가부시키가이샤로부터 입수했다.
그 밖의 시약에 대해서는, 후지필름 와코준야쿠 가부시키가이샤, 도쿄 카세이 가부시키가이샤, 시그마-알드리치 재팬 고도 가이샤로부터 구입하고, 특별히 정제 하지 않고 그대로 사용했다.
이하의 실시예에서는, (아미노에틸)피페라진과 아디프산을 구조 단위로서 갖는 폴리머를 폴리아미드 (1), (아미노에틸)피페라진과 비스(아미노프로필)폴리에틸렌글리콜과 아디프산을 구조 단위로서 갖는 폴리머를 폴리아미드 (2)로서 각각 기재하고, 이들 폴리머는 일본특허공개 평11-166121호 공보를 참고로 조제했다.
핫 플레이트는 IKA재팬 가부시키가이샤의 IKA C-MAG HP4를 사용했다.
폴리머로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자의 유체역학적 직경의 측정에는 오츠카 덴시 가부시키가이샤의 제타 전위·입자 측정 시스템 ELS-Z를 사용하고, 세륨(III)과 세륨(IV)의 비는 PHI사의 Quantera SXM을 사용했다.
QM9414주는 NBRC(NITE Biological Resource Center)로부터 입수해서 사용했다.
(실시예 1) 폴리아미드 (1)로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자의 조제
피페라진 골격을 갖는 폴리머의 수용액으로서, 0.1질량%의 폴리아미드 (1) 수용액을 사용했다. 0.1질량%의 폴리아미드 (1) 수용액 5㎖에 대하여, 10질량%의 질산세륨(III) 6수화물 수용액을 100㎕ 첨가하고, 실온에서 5분간 교반했다. 그 후, 1.2질량%의 과산화수소 수용액을 100㎕ 첨가하고, 40℃로 가온해서 1시간 반응시켜서, 폴리아미드 (1)로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자의 황색 수용액을 얻었다. 당해 수용액을 30kD의 한외 여과막으로 정제하고, 폴리아미드 (1)로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자를 용액으로서 얻었다.
(실시예 2) 폴리아미드 (2)로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자의 조제
피페라진 골격을 갖는 폴리머의 수용액으로서, 0.1질량%의 폴리아미드 (2) 수용액을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지 조건에서 반응을 행하고, 폴리아미드 (2)로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자의 황색 수용액을 얻었다. 당해 수용액을 30kD의 한외 여과막으로 정제하고, 폴리아미드 (2)로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자를 용액으로서 얻었다.
(실시예 3) 폴리(1-비닐이미다졸)로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자의 조제
이미다졸 골격을 갖는 폴리머의 수용액으로서, 0.1질량%의 폴리(1-비닐이미다졸) 수용액을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지 조건에서 반응을 행하고, 폴리(1-비닐이미다졸)로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자의 주황색 수용액을 얻었다. 당해 수용액을 30kD의 한외 여과막으로 정제하고, 폴리(1-비닐이미다졸)로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자를 용액으로서 얻었다.
(실시예 4) 폴리(4-비닐피리딘)으로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자의 조제
피리딘 골격을 갖는 폴리머의 수용액으로서, 용매에 80용량% 에탄올 수용액을 사용한, 0.1질량%의 폴리(4-비닐피리딘)의 에탄올 수용액 5㎖을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지 조건에서 반응을 행하여, 폴리(4-비닐피리딘)으로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자의 적갈색 용액을 얻었다. 당해 에탄올 수용액에 물을 첨가해서 70용량%으로 희석하고, 30kD의 한외 여과막으로 정제하고, 원심 증발기로 용매를 제거해서 디메틸술폭시드에 재용해하여, 폴리(4-비닐피리딘)으로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자를 용액으로서 얻었다.
(실시예 5) 폴리(2-비닐피리딘)으로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자의 조제
피리딘 골격을 갖는 폴리머의 수용액으로서, 용매에 80용량% 에탄올 수용액을 사용한, 0.1질량%의 폴리(2-비닐피리딘)의 에탄올 수용액을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지 조건에서 반응을 행하여, 폴리(2-비닐피리딘)으로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자의 갈색 용액을 얻었다. 당해 용액에 물을 첨가해서 70용량%로 희석하고, 30kD의 한외 여과막으로 정제하고, 원심 증발기로 용매를 제거해서 디메틸술폭시드에 재용해하여, 폴리(2-비닐피리딘)으로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자를 용액으로서 얻었다.
(실시예 6) 폴리(9-비닐카르바졸)로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자의 조제
카르바졸 골격을 갖는 폴리머의 수용액으로서, 0.1질량%의 폴리(9-비닐카르바졸)의 피리딘 용액을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지 조건에서 반응을 행하여, 폴리(9-비닐카르바졸)로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자의 주황색 용액을 얻었다. 당해 수용액을, 10000G로 1시간 원심해서 상청을 제거하고, 디메틸술폭시드(DMSO)에 재용해하여, 폴리(9-비닐카르바졸)로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자를 용액으로서 얻었다.
(비교예 1) 폴리아크릴산으로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자의 조제
폴리머 수용액으로서 1질량%의 폴리아크릴산나트륨 수용액을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지 조건에서 반응을 행하여, 폴리아크릴산나트륨으로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자의 황색 수용액을 얻었다. 당해 수용액을 30kD의 한외 여과막으로 정제하여, 폴리아크릴산으로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자를 용액으로서 얻었다.
(비교예 2)
일본특허공표 제2018-508568호 공보를 참고로, 시트르산(CA)/에틸렌디아민2숙신산3나트륨염(EDDS)을 안정화제로 하는 산화세륨의 나노 입자를 제작했다.
(표면이 폴리머로 피복된 산화세륨의 나노 입자의 유체역학적 직경의 측정)
실시예 1 내지 6에서 조제한 폴리머로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자의 유체역학 직경을 동적 광산란(DLS)에 의해 측정했다. 측정 시의 용매는, 폴리머가 폴리아미드 (1), 폴리아미드 (2) 및 폴리(1-비닐이미다졸)인 경우에는 물, 폴리(4-비닐피리딘) 또는 폴리(2-비닐피리딘)인 경우에는 에탄올, 폴리(9-비닐카르바졸)인 경우에는 피리딘을 사용했다. 개수 환산에 의해 유체역학 직경을 얻었다. 얻어진 값을 표 1에 나타낸다.
(표면이 폴리머로 피복된 산화세륨의 나노 입자의 Ce4+/Ce3+비의 측정)
실시예 1 내지 6에서 얻어진 산화세륨의 나노 입자의 Ce3+에 대한 Ce4+의 비를 X선 광전자 분광법(XPS)에 의해 측정했다. 측정에 있어서, 여기 X선을 monocheomatic AlKα1,2선(1486.6eV), X선 직경을 200㎛, 광전자 탈출 각도를 45°로 했다. 측정에 있어서, 실시예 1 내지 3에서 조제한 산화세륨의 나노 입자는 정제후에 물로 동결 건조하고, 실시예 4 내지 6에서 조제한 산화세륨의 나노 입자는 정제 후에 원심 증발기로 건조한 것을 사용했다. 얻어진 값을 표 1에 나타낸다.
(핵산의 분해 시험)
실시예 1 내지 6 및 비교예 1에서 조제한 나노 입자의 용액을 각각 2㎎/㎖가 되도록 농도를 조정했다. 최초에, 실시예 1 내지 6에서 조제한 나노 입자의 용액 중에 포함되는 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 농도를 이하와 같이 산출했다. 질량을 측정한 커버 유리에, 실시예 1 내지 6에서 조제한 나노 입자의 용액을 적하하고, 핫 플레이트에서 가열했다. 공랭 후, 커버 유리의 질량을 한번 더 측정하고, 가열 전의 질량과의 차를 취하는 것으로, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 질량을 구했다. 이 질량을 적하한 용액량으로 나누어, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자 용액의 농도로 했다. 이 농도의 값을 기초로 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 농도를 각각 조정하고, 이하의 실험에 사용했다.
실시예 1 내지 3에서 조제한 본 발명의 산화세륨의 나노 입자 및 비교예 1에서 조제한 산화세륨의 나노 입자의 수용액 2㎕, 핵산을 포함하는 시료로서 100ng/㎕의 pUC19의 용액 0.5㎕, 및 50mM 아세트산 완충액(pH5) 2.5㎕를 가하고, 실온에서 1시간 정치하여, 핵산의 분해 반응을 행하였다.
실시예 4 내지 6에서 조제한 2㎎/㎖의 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 디메틸술폭시드 용액을 2㎕, 핵산을 포함하는 시료로서 100ng/㎕의 pUC19의 용액 0.5㎕, 및 150mM 아세트산 완충액(pH5) 0.5㎕를 가하고, 실온에서 1시간 정치하여, 핵산의 분해 반응을 행하였다.
대조로서, 물 2㎕, 100ng/㎕의 pUC19를 0.5㎕, 및 50mM 아세트산 완충액(pH5) 2.5㎕를 가하고, 실온에서 1시간 정치했다.
각각의 반응 후의 용액에, 10% SDS(도데실황산나트륨 폴리아크릴아미드; Sodium dodecylsulfate polyacrylamide)를 2㎕와 0.5M의 인산 완충액(pH7)을 3㎕ 가하여 아가로오스 겔로 전기 영동을 행하였다.
전기 영동한 아가로오스 겔을 에티듐브로마이드로 염색하고, pUC19의 밴드를 검출했다. 핵산을 포함하는 시료를 실시예 1 내지 6 및 비교예 1에 기재된 산화세륨의 나노 입자와 접촉시키면, pUC19가 절단되어 pUC19의 클로즈드 서큘러 구조의 밴드와, 오픈 서큘러 구조의 신규 밴드를 확인할 수 있었다. 한편, 대조에서는, 오픈 서큘러 구조의 밴드는 확인되지 않고, 클로즈드 서큘러 구조의 밴드만이 확인되었다.
각각의 클로즈드 서큘러 구조의 밴드 농도(Y)를 산출하여, 대조의 클로즈드 서큘러 구조의 밴드 농도(X)와의 차를 취하고, 이 값의 (X)에 대한 비율을 분해율로서 산출했다. 결과를 표 2에 나타냈다.
이들 결과로부터, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 사용하면, 높은 분해율로 핵산을 분해할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 비교예 1의 산화세륨의 나노 입자에서는, pUC19 절단은 관찰되지 않았다.
(폴리펩티드의 분해 시험)
0.2㎎/㎖가 되도록 조정한 실시예 2에서 조제한 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 수용액 3㎕, 폴리펩티드를 포함하는 시료로서 1㎎/㎖의 오브알부민(OVA) 3㎕, 및 50mM 아세트산 완충액(pH5) 6㎕를 가하고, 40℃에서 1시간 정치하여, 폴리펩티드의 분해 반응을 행하였다.
대조로서, 멸균 증류수 3㎕, 1㎎/㎖의 OVA 3㎕, 및 50mM 아세트산 완충액(pH5) 6㎕를 가하고, 40℃에서 1시간 정치하여, 폴리펩티드의 분해 반응을 행하였다.
각각의 반응 후의 용액에, NuPAGE LDS Sample Buffer(ThermoFisher사)를 4㎕ 가하고, 95℃에서 10분간 가열하고, 아크릴아미드 겔로 전기 영동을 행하였다.
전기 영동한 아크릴아미드 겔을 Oriole(Bio-RAD사)로 염색하고, OVA의 밴드를 검출했다. 폴리펩티드를 포함하는 시료를 실시예 2에 기재된 산화세륨의 나노 입자와 접촉시키면, OVA가 분해되어 밴드 농도가 저하되고, 스미어한 신규 밴드를 확인할 수 있었다. 한편, 대조에서는, 분해를 나타내는 스미어한 밴드는 확인되지 않았다.
대조의 밴드 농도(X)와, 대조와 동일한 분자량의 위치의 본 실시예 10의 밴드 농도(Y)를 각각 산출하고, (X)와 (Y)의 차를 취하고, 이 값의 (X)에 대한 비율을 분해율로서 산출했다. 결과를 표 3에 나타냈다.
비교예 1에서 조제한 산화세륨의 나노 입자에 대해서도, 마찬가지 조작 및 조건에서 폴리펩티드의 분해 반응을 행하여 분해율을 산출했다.
본 결과로부터, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 사용하면, 높은 분해율로 폴리펩티드를 분해할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 비교예 1의 산화세륨의 나노 입자에서는, 폴리펩티드의 분해는 거의 확인할 수 없었다.
(색소의 분해 시험)
2㎎/㎖가 되도록 조제한 실시예 1 내지 3에서 조제한 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 수용액 30㎕, 유기 색소를 포함하는 시료로서 0.5㎎/㎖의 애시드 오렌지 7(AO7) 60㎕ 및 증류수 1.41㎖를 가하고, 40℃에서 3시간 정치하여, 색소의 분해 반응을 행하였다. 대조로서, 산화세륨의 나노 입자를 포함하지 않는 AO7의 용액에 대해서도 마찬가지 처리를 행하였다. 반응 후의 수용액을 100㎕ 취하여 1.9㎖의 증류수로 희석하고, 흡수 스펙트럼을 측정했다. 대조의 샘플은 가열 전후에서 흡수 스펙트럼에 변화는 보이지 않았다.
해석에는 AO7의 극대 흡수 파장인 485㎚의 흡광도를 사용했다. 대조의 흡광도와 본 실시예 11의 흡광도의 차를 취하고, 대조의 485㎚의 흡광도에 대한 비율을 분해율로서 산출했다. 결과를 표 4에 나타냈다.
비교예 1에서 조제한 산화세륨의 나노 입자에 대해서도, 마찬가지 조작 및 조건에서 색소의 분해 시험을 행하여 분해율을 산출했다.
본 결과로부터, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 사용하면, 높은 분해율로 색소를 분해할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 특성에 의해 본 발명의 산화세륨의 나노 입자는 산화제로서 사용할 수 있다.
한편, 비교예 1의 산화세륨의 나노 입자에서는, 색소의 분해는 거의 확인할 수 없었다.
(옥시다아제 활성 측정)
TMBZ는 90% DMSO 수용액에 용해하고, 10, 5, 2.5, 1.25, 0.625mM의 희석 계열을 제작했다. 50mM의 시트르산 완충액(pH4) 160㎕와 각 농도의 TMBZ 용액 20㎕를 혼합하고, 96웰 플레이트에 가하였다. 거기에 2㎎/㎖가 되도록 조제한 실시예 1 내지 3에서 조제한 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 수용액을 20㎕ 가하고, 즉시 플레이트 리더에 세팅하고, TMBZ의 청색 정색에 수반되는 652㎚의 흡광도의 경시 변화를 측정했다. 측정 간격은 30초, 측정 기간은 10분으로 했다.
옥시다아제 활성의 산출에는 미카엘리스·멘텐식을 적용했다. 본 옥시다아제 활성 측정에서는, 나노 세리아의 농도 변화가 없는 것으로부터 정상 상태 근사를 행하여, 미카엘리스·멘텐 상수 Km과 최대 반응 속도 Vmax를 구했다. 미카엘리스·멘텐식의 해석에는 라인 위버 플롯(이중 역수 플롯)을 사용했다. 얻어진 결과 중, 옥시다아제 활성을 나타내는 값인 최대 반응 속도 Vmax를 표 5에 나타냈다.
비교예 1에서 조제한 산화세륨의 나노 입자에 대해서도, 마찬가지 조작 및 조건에서 옥시다아제 활성 측정을 행하여 최대 반응 속도 Vmax를 산출했다.
본 결과로부터, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자에는 높은 옥시다아제 활성이 있는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 특성에 의해 본 발명의 산화세륨의 나노 입자는 산화제로서 사용할 수 있다.
한편, 비교예 1의 산화세륨의 나노 입자에서는, 실시예 1 내지 3의 산화세륨의 나노 입자와 비교하여 옥시다아제 활성은 낮은 값이 되었다.
(카탈라아제 활성 측정)
카탈라아제 활성은 서모 피셔 사이언티픽사의 Amplex Red Catalase Assay Kit(A22180)를 사용하여, 프로토콜에 따라서 측정했다. 간결하게는, 반응 버퍼 50㎕, 16㎍/㎖의 실시예 1 내지 3에서 조제한 본 발명의 산화세륨의 나노 입자 25㎕, 40μM의 과산화수소 수용액 25㎕를 혼합하고, 30분간 정치해서 과산화수소의 분해 반응을 행하였다. 반응액을 30kD의 한외 여과막에 통과시키고, 통과 용액 100㎕를 작업 용액 50㎕와 혼합하고, 37℃에서 30분간 반응시켰다. 반응에 의해 생성된 레조루핀을 544㎚로 여기하고, 590㎚의 형광 강도를 측정했다. 활성값 기지의 카탈라아제의 표품으로 작성한 검량선과 비교하여, 산화세륨의 나노 입자의 카탈라아제 활성을 산출했다. 결과를 표 6에 나타냈다.
비교예 2에서 조제한 산화세륨의 나노 입자에 대해서도, 마찬가지 조작 및 조건에서 카탈라아제 활성 측정을 행하여 카탈라아제 활성을 산출했다.
본 결과로부터, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자에는 높은 카탈라아제 활성이 있는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 특성에 의해 본 발명의 산화세륨의 나노 입자는 항산화제로서 사용할 수 있다.
한편, 비교예 2의 산화세륨의 나노 입자에서는, 실시예 1 내지 3의 산화세륨의 나노 입자와 비교하여 카탈라아제 활성은 낮은 값이 되었다.
(라디칼 소거에 의한 색소 유지 시험)
1mM의 염화철(II) 수용액 100㎕와 1mM의 과산화수소 수용액 100㎕를 혼합하고, 거기에 0.4㎎/㎖가 되도록 조제한 실시예 1 내지 3에서 조제한 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 용액 10㎕를 가하고, 실온에서 5분간 정치했다. 이 혼합액에 대하여, 100μM의 메틸렌 블루 수용액을 90㎕ 첨가하고, 25분간 실온에서 정치했다. 대조로서, 산화세륨의 나노 입자를 포함하지 않는 용액에 대해서도 마찬가지 처리를 행하였다. 또한, 100μM 메틸렌 블루 수용액 90㎕와 증류수 210㎕를 혼합한 기준액을 조제했다. 상기 용액의 흡수 스펙트럼을 측정했다.
해석에는 메틸렌 블루의 극대 흡수 파장인 664㎚의 흡광도를 사용했다. 기준 액의 흡광도(I0)와 대조의 흡광도(Ic)의 차(ΔI0)와, 실시예 1 내지 3의 흡광도(I)와 대조의 흡광도(Ic)의 차(ΔI)를 산출했다. 전자(ΔI0)에 대한 후자(ΔI)의 비율을 분해율로서 산출하고, 색소 유지율로 했다. 결과를 표 7에 나타냈다.
비교예 1에서 조제한 0.4㎎/㎖의 산화세륨의 나노 입자에 대해서도, 마찬가지 조작 및 조건에서 색소 유지 시험을 행하고, 색소 유지율을 산출했다.
본 결과로부터, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 사용하면 라디칼을 소거 할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 특성에 의해 본 발명의 산화세륨의 나노 입자는 항산화제로서 사용할 수 있다.
한편, 비교예 1의 산화세륨의 나노 입자에서는, 실시예 1 내지 3의 산화세륨의 나노 입자와 비교하여 색소 유지율은 낮은 값이 되었다.
(항곰팡이 시험)
2㎎/㎖가 되도록 실시예 2에서 조제한 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 용액을 0.45㎛의 멸균 필터를 통과시켰다. 도 3에 도시한 바와 같이, 포테이토 덱스트로오스 한천 배지(PDA 배지)를 3분할하고, 그 중 하나의 배지의 다른 분할된 배지와의 구획 영역에 산화세륨의 나노 입자의 용액을 도포하고, 클린 벤치 내에서 30분 풍건했다. 흙푸른 곰팡이(Trichoderma에 속하는 공지된 변이주인 QM9414주(NBRC31329))를 다른 하나의 분할된 배지에 식균해서 28℃에서 배양하고, 곰팡이의 육성이 본 발명의 나노 입자의 도포면에서 억제되는지를 평가했다.
결과를 도 4에 도시했다. 배양 개시 42시간 후에 곰팡이의 육성을 확인하고, 311시간 후에는 곰팡이의 육성이 본 발명의 나노 입자의 도포면에서 정지하고 있는 것이 관찰되었다.
본 결과로부터, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자에는 항곰팡이 성능이 있는 것을 확인할 수 있었다.
(바이러스 불활성화 시험)
본 시험은 일반 재단법인 키타사토 환경 과학 센터에서 실시했다. 10㎎/㎖가 되도록 조제한 실시예 2에서 조제한 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 용액 0.9㎖에 바이러스액(고양이 칼리시 바이러스, Feline calicivirus, F-9, ATCC, VR-782, 노로 바이러스 대체) 0.1㎖를 혼합하고, 1시간 작용시켰다. 그 후, PBS를 작용 정지액으로서 가하여, 바이러스에 대한 작용을 정지시켰다. 이 용액을 바이러스가 측정용 시료의 원액으로서 TCID50법으로 감염가를 측정했다.
본 발명의 산화세륨의 나노 입자를 작용시키기 전의 감염가에 대한 감염가의 대수 감소치를 표 8에 나타냈다.
또한, 비교예 1에서 조제한 산화세륨의 나노 입자의 용액에 대해서도, 마찬가지 조작 및 조건에서 바이러스 불활성화 시험을 행하여 감염가의 대수 감소치를 산출하고, 결과를 표 8에 나타냈다.
본 결과로부터, 대수 감소치가 4.0인 점에서 본 발명의 산화세륨의 나노 입자에는 99.99%의 항바이러스 활성이 있는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 비교예 1의 산화세륨의 나노 입자에서는, 대수 감소치가 -0.4인 점에서 바이러스 불활성화 성능이 낮은 값이 되었다.
(XAFS 관찰)
10㎎/㎖가 되도록 실시예 2에서 조제한 본 발명의 산화세륨의 나노 입자의 용액에 X선을 조사하고, 그의 흡수량을 계측함으로써 X선 흡수 미세 구조(X-ray Absorption Fine Structure) 스펙트럼을 측정했다. 측정 조건은, 실험 시설을 고에너지 가속기 연구 기구 방사광 과학 연구 시설(Photon Factory) BL12C, 분광기를 Si(111) 2결정 분광기, 흡수단을 Ce L3 흡수단, 검출법을 투과법, 검출기를 이온 챔버로 했다.
Ce L3단 XANES 스펙트럼을 도 5에 도시했다. 종축은, 스펙트럼의 5724.4eV를 흡수단(E0)으로 하고, E0부터 -150 내지 -30eV의 범위의 흡수의 평균값을 0, E0부터 +150 내지 +400eV의 범위의 흡수의 평균값을 1로 하여 비를 취하는 것으로 설정했다.
또한, 비교예 1에서 조제한 산화세륨의 나노 입자의 용액에 대해서도 마찬가지 조작 및 조건에서 XAFS 관찰을 행하고, 얻어진 Ce L3단 XANES 스펙트럼을 도 5에 도시했다.
본 결과로부터, 본 발명의 산화세륨의 나노 입자에는 5726.0 내지 5729.0eV 사이에 있는 5728.003eV와, 5735.0 내지 5739.0eV 사이에 있는 5736.582eV에 극대 흡수를 갖는 것을 알 수 있다.
한편, 비교예 1의 산화세륨의 나노 입자는 5725.631eV, 5736.582eV에 극대 흡수를 갖고, 5735.0 내지 5739.0eV 사이에는 극대 흡수를 갖지만, 5726.0 내지 5729.0eV 사이에는 극대 흡수를 갖지 않는 것을 알 수 있다.
(참고예 1) XAFS 관찰
나노 입자가 아닌 산화세륨의 결정, 세륨염인 탄산세륨(III), 질산세륨(III), 질산암모늄세륨(IV)을 사용한 것 이외에는, 상기의 실시예 1 내지 3에서 행한 XAFS 관찰과 마찬가지 조작 및 조건에서 XAFS 관찰을 행하고, 얻어진 Ce L3단 XANES 스펙트럼을 도 6에 나타냈다. 산화세륨의 결정은 5729.751eV, 5736.582eV에 극대 흡수를 갖고, 탄산세륨(III)은 5725.161eV에 극대 흡수를 갖고, 질산세륨(III)은 5725.316eV에 극대 흡수를 갖고, 질산암모늄세륨(IV)은 5725.796eV, 5736.105eV에 극대 흡수를 갖고, 어떤 공지된 세륨염이나 세륨 화합물에서는 5726.0 내지 5729.0eV 및 5735.0 내지 5739.0eV 사이에 극대 흡수가 없는 것을 알 수 있다.
Claims (12)
- 복소환식 아민 골격을 갖는 비닐계 폴리머 또는 폴리아미드로 표면이 피복된, 산화세륨의 나노 입자.
- 제1항에 있어서, 상기 복소환식 아민 골격은 피페라진, 피리딘, 이미다졸 또는 카르바졸 중 어느 것에 의해 구성되는, 산화세륨의 나노 입자.
- 제1항에 있어서, 상기 비닐계 폴리머가 상기 복소환식 아민 골격을 측쇄에 갖는 폴리머인, 산화세륨의 나노 입자.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리아미드가 상기 복소환식 아민 골격을 주쇄에 갖는 폴리머인, 산화세륨의 나노 입자.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, X선 흡수 미세 구조 스펙트럼 측정에 의해 얻어지는 Ce L3단 XANES 스펙트럼은 5726.0 내지 5729.0eV 및 5735.0 내지 5739.0eV 사이에 극대 흡수를 갖는, 산화세륨의 나노 입자.
- 핵산을 포함하는 시료를 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 산화세륨의 나노 입자와 접촉시키는, 핵산의 분해 방법.
- 폴리펩티드를 포함하는 시료를 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 산화세륨의 나노 입자와 접촉시키는, 폴리펩티드의 분해 방법.
- 폴리머로 표면이 피복된 산화세륨의 나노 입자의 제조 방법으로서,
공정 a: 복소환식 아민 골격을 갖는 폴리머의 용액과, 세륨(III) 이온을 포함하는 용액 또는 세륨(III)염을 혼합하여 혼합 용액을 얻는 공정, 및
공정 b: 공정 a에서 얻어진 혼합 용액에 산화제를 첨가하는 공정
을 포함하는, 산화세륨의 나노 입자의 제조 방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 산화세륨의 나노 입자를 포함하는 산화제.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 산화세륨의 나노 입자를 포함하는 항산화제.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 산화세륨의 나노 입자를 포함하는 항곰팡이제.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 산화세륨의 나노 입자를 포함하는 항바이러스제.
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