KR20220152157A - 신규 사이드로포어 화합물 및 이를 이용한 금속 나노입자 복합체 - Google Patents

신규 사이드로포어 화합물 및 이를 이용한 금속 나노입자 복합체 Download PDF

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KR20220152157A
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김경호
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Abstract

본 발명은 신규 사이드로포어 화합물, 이를 금속 나노입자에 접합시킨 복합체 및 이러한 복합체의 신규 용도에 관한 것이다.

Description

신규 사이드로포어 화합물 및 이를 이용한 금속 나노입자 복합체{Novel Siderophore Compounds, and Metal Nanoparticle Complex using the Same}
본 발명은 신규 사이드로포어 화합물과 이를 이용한 금속 나노입자 복합체와 그 용도에 관한 것이다.
항생제의 개발은 현대의학을 발전시키는 하나의 커다란 역사적인 사건으로서, 20세기 후반 동안 수많은 새로운 항생제가 개발되어 왔고, 여러 가지 항생제 중에 가장 적절한 항생제를 선택하여 치료가 가능하였다. 그러나, 어느 순간부터, 항생제 내성에 대한 문제가 제기되어 왔으며, 내성이 생긴 세균이 점착 확산되는 경우에는 생명을 위협하기에 이르렀다.
예를 들어, 그람 음성균인 녹농균(Pseudomonas Aeruginosa)의 경우에는 외부 세포막(outer membrane)의 변형과 포린(porin) 채널의 변형이 내성의 주요 원인으로 작용하고 있다. 이러한 변형으로 인해 베타-락탐계 항생제가 그람 음성균 안으로 들어가지 못하여 작용을 못하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 부분이 사이드로포어(siderophore)를 이용한 항생제가 있다.
세균은 생장에 필수적인 철 이온을 외부로부터 받아들여야 하는데, 이를 위해 세균은 사이드로포어를 인식하여 내부로 수송하는 수용체를 세포막에 가지고 있다. 사이드로포어에 항생제를 결합하여 항생제를 세균 내부로 주입하는 방법이 있었으나, 사이드로포어로 사용된 구조가 대부분 카테콜(Catechol)과 같은 그룹을 포함하는데, 이러한 카테콜은 카테콜-o-메틸 전이효소(COMT, catechol o-methyl transferase)에 의해 빨리 변형되어 사이드로포어로 작용하지 못하게 되어서 결국에는 세균의 사이드로포어 수용체와 결합하지 못하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 카테콜의 변형된 구조를 사용하기도 하는데, 이 경우에는 활성이 급격히 떨어지거나, 독성이 강하게 나타나게 되고, 항생제의 어느 위치에 사이드로포어 그룹을 붙이느냐에 따라 항균력은 많은 차이를 나타내어서 재현성이 부족한 문제가 있다.
특히 어떠한 항생제도 듣지 않는 다제내성을 가지는 내성 세균이 발견되었고, 이러한 내성 세균에 대해서는 항생제 주입이 무용지물이 되기에 한계가 있다.
본 발명의 일 목적은 신규의 사이드로포어 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 신규 사이드로포어 화합물과 금속 나노입자의 복합체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 복합체를 이용한 항균용 조성물과 항균 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은, 하기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 사이드로포어 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
X1은 산소 또는 질소이고,
R4는 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기, 히드록실기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 아민기, 카르복실기 및 에스테르로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나이고,
R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기, 히드록실기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 아민기, 카르복실기, 에스테르기 및 하기 화학식 2의 화학 구조로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나로서, 상기 R1 내지 R3 중 적어도 하나는 하기 화학식 2의 화학 구조이고,
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 2에서,
Figure pat00003
부분은 상기 화학식 1에 연결되는 부위이고,
X2는 -OR5 또는 -NR6R7이며,
상기 X2가 -OR5인 경우, 상기 R5는 하기 화학식 3의 화학 구조이고,
상기 X2가 -NR6R7인 경우, 상기 R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기, 히드록실기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 아민기, 카르복실기, 에스테르기 및 하기 화학식 3의 화학 구조로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나로서, 상기 R6 및 R7 중 적어도 하나는 하기 화학식 3의 화학 구조이며,
[화학식 3]
Figure pat00004
상기 화학식 3에서,
Figure pat00005
부분은 상기 화학식 2에 연결되는 부위이고,
A1은 아민기, 카르복실기 및 에스테르기로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나이고,
n은 괄호 내 구조의 반복 단위로서 1 내지 30이다.
본 발명의 다른 측면은 금속 나노입자; 및 상기 금속 나노입자의 표면에 접합된 상기 화합물;을 포함하는 사이드로포어와 금속 나노입자의 복합체를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 복합체를 포함하는, 항균용 조성물을 제공한다.
또한 본 발명의 또 다른 측면은, 미생물이 존재할 것으로 예상되는 환경에, 상기 복합체 처리하고 광을 조사하는 단계;를 포함하는, 항균 방법을 제공한다.
본 발명의 신규 사이드로포어 화합물은 친수성을 띠므로, 상기 화합물들이 접합된 본 발명의 복합체들은 유기용매뿐만 아니라 물과 같은 수용성 용매에도 쉽게 용해될 수 있고, 따라서 본 발명의 상기 복합체를 수분산된 상태로 제공할 수 있는 장점이 있다. 이는 곧 본 발명의 상기 복합체가 생체 적합성이 있어서 바이오 센서로서 적용이 가능하다는 것을 의미할 수 있다.
또한, 본 발명의 사이드로포어와 금속 나노입자의 복합체는 외부에서 조사되는 광에 의하여 미생물을 사멸시킬 수 있는바, 기존에 항생제에 내성을 가지던 미생물, 특히 다제내성 미생물의 사멸에 특히 유용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따라 금속 나노입자의 표면에 본 발명의 신규 사이드로포어 화합물이 접합된 복합체의 일부 표면을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 제조한 화학식 8의 화학 구조를 갖는 사이드로포어 화합물 1의 1H-NMR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에서 제조한 카벤 화합물의 1H-NMR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 실시예 3에서 제조된 카벤-금 나노입자 구조체의 1H-NMR 스펙트럼과 MASS 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예 3에서 제조된 카벤-금 나노입자 구조체의 TEM 사진을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에서 제조된 본 발명의 사이드로포어와 금속 나노입자의 복합체의 TEM 사진을 나타낸 것이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예 4에서 본 발명의 복합체를 처리하고 광을 조사한 전후에 걸쳐 녹농균의 사멸 여부를 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예 5에서 피부 상처를 유발하고 환부에 녹농균을 감염시킨 마우스 모델에, 본 발명의 복합체를 처리하고 광을 조사함에 따른 환부의 변화를 확인한 결과를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
1. 신규 사이드로포어 화합물
본 발명의 일 측면은 하기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00006
상기 화학식 1에 있어서, X1은 산소 또는 질소일 수 있고, 특히 상기 X는 질소일 수 있다.
상기 화학식 1에서, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 알키닐기, 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 히드록실기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 아민기, 카르복실기, 에스테르기 또는 하기 화학식 2의 화학 구조일 수 있다.
또한, 상기 화학식 1에서, R4는 수소, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 알키닐기, 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 히드록실기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 아민기, 카르복실기, 에스테르기일 수 있다. 예컨대 상기 R4는 수소, 치환 또는 비치환된 알킬기, 히드록실기 또는 치환 또는 비치환된 알콕시기일 수 있다.
상기 알킬기는 이중결합 또는 삼중결합을 포함하지 않는 지방족 탄화수소기로서, 탄소수 1 내지 20, 1 내지 19, 1 내지 18, 1 내지 17, 1 내지 16, 1 내지 15, 1 내지 14, 1 내지 13, 1 내지 12, 1 내지 11, 1 내지 10, 예컨대 탄소수 1 내지 6, 특히 탄소수 1 내지 4인 것일 수 있고, 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 상기 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 1-메틸부틸기, 1-에틸부틸기, 펜틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, n-헥실기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, 3,3-디메틸 부틸기, 2-에틸부틸기, 헵틸기, n-헵틸기, 1-메틸헥실기, 옥틸기, n-옥틸기, tert-옥틸기, 1-메틸헵틸기, 2-에틸헥실기, 2-프로필펜틸기, n-노닐기, 2,2-디메틸헵틸기, 1-에틸프로필기, 1,1-디메틸프로필기, 이소헥실기, 4-메틸헥실기, 5-메틸헥실기, 벤질기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 알케닐기는 적어도 하나의 이중결합을 포함하는 지방족 탄화수소기로서, 탄소수 2 내지 20, 2 내지 19, 2 내지 18, 2 내지 17, 2 내지 16, 2 내지 15, 2 내지 14, 2 내지 13, 2 내지 12, 2 내지 11, 2 내지 10, 예컨대 탄소수 2 내지 6, 특히 탄소수 2 내지 4인 것일 수 있고, 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 상기 알케닐기의 구체적인 예로는 비닐기, 1-프로페닐기, 이소프로페닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 1-펜테닐기, 2-펜테닐기, 3-펜테닐기, 3-메틸-1-부테닐기, 1,3-부타디에닐기, 알릴기, 1-페닐비닐-1-일기, 2-페 닐비닐-1-일기, 2,2-디페닐비닐-1-일기, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일기, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일기, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 알키닐기는 적어도 하나의 삼중결합을 포함하는 지방족 탄화수소기로서, 탄소수 2 내지 20, 2 내지 19, 2 내지 18, 2 내지 17, 2 내지 16, 2 내지 15, 2 내지 14, 2 내지 13, 2 내지 12, 2 내지 11, 2 내지 10, 예컨대 탄소수 2 내지 6, 특히 탄소수 2 내지 4인 것일 수 있고, 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 상기 알키닐기의 구체적인 예로는 에티닐기, 프로피닐기, 부티닐기, 펜티닐기, 헥시닐기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 사이클로알킬기는 이중결합 또는 삼중결합을 포함하지 않는 고리형의 지방족 탄화수소기로서, 탄소수 3 내지 30, 3 내지 28, 3 내지 26, 3 내지 24, 3 내지 22, 3 내지 20, 3 내지 18, 3 내지 16, 3 내지 14, 3 내지 12, 3 내지 10, 예컨대 탄소수 3 내지 8, 특히 탄소수 3 내지 6인 것일 수 있고, 단환 또는 다환일 수 있다. 상기 다환은 사이클로알킬기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미하고, 여기서 다른 고리기는 사이클로알킬기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 헤테로사이클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 상기 사이클로알킬기의 구체적인 예로는 사이클로프로필기, 사이클로부틸기, 사이클로펜틸기, 3-메틸사이클로펜틸기, 2,3-디메틸사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 3-메틸사이클로헥실기, 4-메틸사이클로헥실기, 2,3-디메틸사이클로헥실기, 3,4,5-트리메틸사이클로헥실기, 4-tert-부틸사이클로헥실기, 사이클로헵틸기, 사이클로옥틸기, 사이클로노닐기, 사이클로데실기, 사이클로운데실기, 사이클로도데실기, 바이사이클로[2.2.1]헵틸기, 바이사이클로[2.2.2]옥틸기, 바이사이클로[3.2.2]노닐기; 바이사이클로[4.4.0]데실기; 바이사이클로[4.1.0]헵틸기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 헤테로사이클로알킬기는 헤테로 원자로서 O, S, Se, N 또는 Si를 포함하는 고리형의 지방족 탄화수소기로서, 탄소수 2 내지 30, 2 내지 28, 2 내지 26, 2 내지 24, 2 내지 22, 2 내지 20, 2 내지 18, 2 내지 16, 2 내지 14, 2 내지 12, 2 내지 10, 2 내지 8, 2 내지 6, 예컨대 탄소수 2 내지 5인 것일 수 있고, 단환 또는 다환일 수 있다. 상기 다환은 헤테로사이클로알킬기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미하고, 여기서 다른 고리기는 사이클로알킬기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 헤테로사이클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 상기 헤테로사이클로알킬기의 구체적인 예로는 아지리딘, 아제티딘, 피롤리딘, 피페리딘, 아제판, 아조칸, 퀴누클리딘, 피라졸리딘, 이미다졸리딘, 피페라진 (1,2-, 1,3- 및 1,4-이성질체), 옥시란, 옥세탄, 테트 라히드로푸란, 옥산(테트라히드로피란), 옥세판, 티에탄, 티올란(테트라히드로티오펜), 티안(테트라히드로티오피란), 옥사졸리딘, 이속사졸리딘, 티아졸리딘, 이소티아졸리딘, 디옥솔란, 디티올란, 모르폴린, 티오모르폴린, 디옥산, 디티안 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기는 방향족 탄화수소기로서, 탄소수 6 내지 30, 6 내지 28, 6 내지 26, 6 내지 24, 6 내지 22, 6 내지 20, 6 내지 18, 6 내지 16, 6 내지 14, 예컨대 탄소수 6 내지 12인 것일 수 있고, 단환 또는 다환일 수 있다. 상기 다환이란 아릴기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미하고, 여기서 다른 고리기란 아릴기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 사이클로알킬기, 헤테로사이클로알킬기, 헤테로아릴기 등일 수도 있다. 또한 상기 아릴기는 스피로기를 포함한다. 상기 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기, 바이페닐기, 트리페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 크라이세닐기, 페난트레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 페날 레닐기, 파이레닐기, 테트라세닐기, 펜타세닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 아세나프틸레닐기, 벤조플루오레닐기, 스피로비플루오레닐기, 2,3-디히드로-1H-인데닐기, 이들의 축합고리기 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 헤테로아릴기는 헤테로 원자로서 O, S, Se, N 또는 Si를 포함하는 방향족 탄화수소기로서, 탄소수 3 내지 30, 3 내지 28, 3 내지 26, 3 내지 24, 3 내지 22, 3 내지 20, 3 내지 18, 3 내지 16, 3 내지 14, 3 내지 12, 3 내지 10, 3 내지 8, 3 내지 6, 예컨대 탄소수 3 내지 5인 것일 수 있고, 단환 또는 다환일 수 있다. 상기 다환은 헤테로아릴기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미하고, 여기서 다른 고리기란 헤테로아릴기일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 사이클로알킬기, 헤테로사이클로알킬기, 아릴기 등일 수도 있다. 상기 헤테로아릴기의 구체적인 예로는 피리딜기, 피롤릴기, 피리미딜기, 피리다지닐기, 푸라닐기, 티오펜기, 이미다졸릴기, 피라 졸릴기, 옥사졸릴기, 이속사졸릴기, 티아졸릴기, 이소티아졸릴기, 트리아졸릴기, 푸라자닐기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 디티아졸릴기, 테트라졸릴기, 파이라닐기, 티오파이라닐기, 디아지닐기, 옥사지닐기, 티아지닐 기, 디옥시닐기, 트리아지닐기, 테트라지닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 퀴나졸리닐기, 이소퀴나졸리닐기, 퀴노 졸리릴기, 나프티리딜기, 아크리디닐기, 페난트리디닐기, 이미다조피리디닐기, 디아자나프탈레닐기, 트리아자인 덴기, 인돌릴기, 인돌리지닐기, 벤조티아졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티오펜기, 벤조푸란기, 디벤조티오펜기, 디벤조푸란기, 카바졸릴기, 벤조카바졸릴기, 디벤조카바졸릴기, 페나지닐기, 디벤 조실롤기, 스피로비(디벤조실롤), 디히드로페나지닐기, 페녹사지닐기, 페난트리딜기, 이미다조피리디닐기, 티에닐기, 인돌로[2,3-a]카바졸릴기, 인돌로[2,3-b]카바졸릴기, 인돌리닐기, 10,11-디히드로-디벤조[b,f]아제핀기, 9,10-디히드로아크리디닐기, 페난트라지닐기, 페노티아티아지닐기, 프탈라지닐기, 나프틸리디닐기, 페난트롤리 닐기, 벤조[c][1,2,5]티아디아졸릴기, 5,10-디히드로디벤조[b,e][1,4]아자실리닐, 피라졸로[1,5-c]퀴나졸리닐기, 피리도[1,2-b]인다졸릴기, 피리도[1,2-a]이미다조[1,2-e]인돌리닐기, 5,11-디히 드로인데노[1,2-b]카바졸릴기 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 알콕시기는 -ORa의 화학 구조를 갖는 것으로서, 상기 Ra는 치환 또는 비치환된 알킬기일 수 있고, 상기 알킬기는 상술한 바와 같다. 상기 알콕시기의 구체적인 예로는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸 부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아민기는 -NRbRc의 화학 구조를 갖는 것으로서, 상기 Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 알키닐기, 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 히드록실기, 치환 또는 비치환된 알콕시기일 수 있다. 상기 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 사이클로알킬기, 헤테로사이클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 및 알콕시기는 상술한 바와 같다.
상기 에스테르기는 -COORd의 화학 구조를 갖는 것으로서, 상기 Rd는 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 알키닐기, 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 히드록실기, 치환 또는 비치환된 알콕시기일 수 있다. 상기 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 사이클로알킬기, 헤테로사이클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 및 알콕시기는 상술한 바와 같다.
또한, 상기 R1 내지 R3는 각각 독립적으로 하기 화학식 2의 화학 구조를 가지는 것일 수 있고, 특히 상기 R1 내지 R3 중 적어도 하나는 반드시 하기 화학식 2의 화학 구조를 가지는 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00007
상기 화학식 2에서,
Figure pat00008
부분은 상기 화학식 1에 연결되는 부위이다.
상기 화학식 2에서, X2는 -OR5 또는 -NR6R7일 수 있다.
상기 화학식 2의 X2가 -OR5인 경우, 상기 R5는 하기 화학식 3의 화학 구조이다.
[화학식 3]
Figure pat00009
상기 화학식 3에서,
Figure pat00010
부분은 상기 화학식 2에 연결되는 부위이다.
상기 화학식 3에서, A는 아민기, 카르복실기 또는 에스테르기일 수 있다. 상기 아민기, 카르복실기 및 에스테르기는 상술한 바와 같다. 예컨대, 상기 A는 아민기인 경우, 상기 아민기는 -NRbRc의 화학 구조를 갖는 것으로서, 상기 Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 알키닐기, 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 히드록실기, 치환 또는 비치환된 알콕시기일 수 있으며, 특히 상기 A는 -NH2일 수 있다.
상기 n은 괄호 내 구조의 반복 개수로서 1 내지 30, 1 내지 25, 1 내지 20, 1 내지 18, 1 내지 16, 1 내지 14, 1 내지 12, 1 내지 10, 1 내지 8, 1 내지 6, 예컨대 1 내지 5, 1 내지 4, 특히 1 내지 3일 수 있다.
상기 화학식 2의 X2가 -NR6R7인 경우, 상기 R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 알키닐기, 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 히드록실기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 아민기, 카르복실기, 에스테르기 또는 상기 화학식 3의 화학 구조일 수 있다. 상기 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 사이클로알킬기, 헤테로사이클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기 및 화학식 3의 화학 구조는 상술한 바와 같다.
특히, 상기 화학식 2의 X2가 -NR6R7인 경우, 상기 R6 및 R7 중 적어도 하나는 반드시 상기 화학식 3의 화학 구조를 가지는 것일 수 있다.
한편, 상기 '치환'이란, 상술한 작용기들 및 화학 구조들 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록실기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 술폰산기, 인산기, 상술한 알킬기, 상술한 알케닐기, 상술한 알키닐기, 상술한 사이클로알킬기, 상술한 헤테로사이클로알킬기, 상술한 아릴기, 상술한 헤테로아릴기, 상술한 알콕시기, 상술한 아민기, 상술한 카르복실기, 상술한 에스테르기 등이나 이들의 조합에서 선택된 것 등과 같은 다른 작용기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
특히, 상기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 1-1의 화학 구조를 갖는 것일 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure pat00011
상기 화학식 1-1에서, X1, X2, R1, R3, R4, A 및 n은 모두 각각 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 정의한 바와 같다.
또한, 상기 화학식 1-1의 화학 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 1-2의 화학 구조를 갖는 것일 수 있다.
[화학식 1-2]
Figure pat00012
상기 화학식 1-2에서, X1, R1, R3, R4, A 및 n은 모두 각각 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 정의한 바와 같다.
또한, 상기 화학식 1-2의 화학 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 1-3의 화학 구조를 갖는 것일 수 있다.
[화학식 1-3]
Figure pat00013
상기 화학식 1-3에서, X1, R1, R3, R4 및 n은 모두 각각 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 정의한 바와 같다.
또한, 상기 화학식 1-3의 화학 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 1-3a 또는 하기 화학식 1-3b의 화학 구조를 갖는 것일 수 있다.
[화학식 1-3a]
Figure pat00014
[화학식 1-3b]
Figure pat00015
상기 화학식 1-3a 및 화학식 1-3b에서, R1, R3, R4 및 n은 모두 각각 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 정의한 바와 같다.
또한, 상기 화학식 1-3a의 화학 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 1-3a-1의 화학 구조를 갖는 것일 수 있다.
[화학식 1-3a-1]
Figure pat00016
상기 화학식 1-3a-1에서, R4 및 n은 모두 각각 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 정의한 바와 같다.
또한, 상기 화학식 1-3a-1의 화학 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 1-3a-2, 화학식 1-3a-3 또는 화학식 1-3a-4의 화학 구조를 가지는 것일 수 있다.
[화학식 1-3a-2]
Figure pat00017
[화학식 1-3a-3]
Figure pat00018
[화학식 1-3a-4]
Figure pat00019
상기 화학식 1-3a-2, 화학식 1-3a-3 및 화학식 1-3a-4에서, n은 각각 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 정의한 바와 같다.
또한, 상기 화학식 1-3b의 화학 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 1-3b-1의 화학 구조를 갖는 것일 수 있다.
[화학식 1-3b-1]
Figure pat00020
상기 화학식 1-3b-1에서, n은 상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 정의한 바와 같다.
한편, 상기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물은 화학식 1의 화학 구조에 존재하는 =O와 -OH가 철 이온(Fe2+ 및/또는 Fe3+)을 킬레이팅(chelating)할 수 있고, 따라서 상기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물은 사이드로포어(siderophore)로서 작용할 수 있다.
특히, 상기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물은, 소수성(hydrophobic)인 종래의 사이드로포어들과는 달리, 화합 구조 내에 존재하는 화학식 3의 부분으로 인해 기본적으로 친수성(hydrophilic)을 가진다. 그리고 상기와 같은 친수성의 정도는, 화학식 3의 n을 변경함으로써 조절할 수 있다. 따라서 상기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물은 유기용매가 아닌 물에도 잘 용해될 수 있는 장점이 있다.
2. 신규 사이드로포어와 금속 나노입자의 복합체
본 발명의 다른 측면은, 금속 나노입자 및 상기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물을 포함하는 사이드로포어와 금속 나노입자의 복합체를 제공한다.
상기 금속 나노입자는 상기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물이 고정될 지지체로서의 역할을 함과 동시에, 외부에서 조사되는 광 에너지에 의하여 플라즈몬 광열 변환을 통해 고온의 열을 발생시키는 역할을 한다.
상기 금속 나노입자를 구성하는 금속은 구리(Cu), 코발트(Co), 비스무트(Bi), 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 하프늄(Hf), 크롬(Cr), 인듐(In), 망간(Mn), 몰리브데넘(Mo), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni), 나이오븀(Nb), 납(Pb), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 레늄(Re), 로듐(Rh), 안티모니(Sb), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 바나듐(V), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 철(Fe)나 이들의 조합에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 예컨대, 상기 금속은 고온에서의 안정성의 측면에서, 금을 포함하는 것일 수 있고, 특히 금으로 이루어진 것일 수 있다.
또한, 상기 금속 나노입자는 적어도 일방향의 길이가 수 내지 수십 나노미터일 수 있고, 예컨대 평균 직경은 1㎚ 내지 99㎚, 1㎚ 내지 90㎚, 1㎚ 내지 80㎚, 1㎚ 내지 70㎚, 1㎚ 내지 60㎚, 1㎚ 내지 50㎚, 1㎚ 내지 40㎚, 1㎚ 내지 30㎚, 1㎚ 내지 20㎚, 예컨대 1㎚ 내지 15㎚, 2㎚ 내지 12㎚, 특히 3㎚ 내지 10㎚인 것일 수 있다. 상기 금속 나노입자의 평균 직경은 TEM 사진을 통해서 측정할 수 있다. 상기 금속 나노입자의 평균 직경이 상기 하한의1㎚ 미만인 경우에는 금속 나노입자의 표면에 상기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물을 도입하기 어려운 문제가 있고, 상기 상한을 초과하는 경우에는 금속 나노입자 복합체가 균일하지 못하거나, 작은 환경의 변화만으로도 금속 나노입자의 뭉침 현상이 발생할 가능성이 높아진다.
상기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물은 상기 "1. 신규 사이드로포어 화합물 " 항목에서 설명한 바와 같고, 특히 상술한 바와 같이 사이드로포어로 작용을 할 수 있는 것으로서, 상기 금속 나노입자의 표면에 접합된다. 이때, 상기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물은 화합 구조 내에 존재하는 화학식 3의 부분의 'A' 부분이 상기 금속 나노입자와의 접합에 관여할 수 있다.
상기 '접합'은 공유 결합, 이온 결합, 친수성-친수성 상호작용, 소수성-소수성 상호작용 및 착화합물 결합 등과 같은 물리적 상호작용 및 화학적 상호작용에 의한 것을 모두 포함하는 개념이다. 따라서, 상기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물은, 그 자체가 직접 또는 제3의 링커를 통해 간접적으로, 상기 금속 나노입자의 표면에, 공유 결합, 이온 결합, 친수성-친수성 상호작용, 소수성-소수성 상호작용, 착화합물 결합 등과 같은 물리적 및/또는 화학적 상호작용에 의하여 접합된 것일 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물은 친수성을 띠므로, 상기 화합물들이 접합된 본 발명의 복합체들은 유기용매뿐만 아니라 물과 같은 수용성 용매에도 쉽게 용해될 수 있고, 따라서 본 발명의 상기 복합체를 수분산된 상태로 제공할 수 있는 장점이 있다. 이는 곧 본 발명의 상기 복합체가 생체 적합성이 있어서 바이오 센서로서 적용이 가능하다는 것을 의미할 수 있다.
한편, 상기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물은 링커를 통해 금속 나노입자에 접합될 수 있고, 상기 링커는 특히 하기 화학식 4 또는 화학식 5의 화학 구조를 갖는 카벤 화합물일 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00021
[화학식 5]
Figure pat00022
상기 화학식 4 및 화학식 5에서, R8, R9, R12 및 R13은 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 알키닐기, 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기일 수 있다. 상기 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 사이클로알킬기, 헤테로사이클로알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는 상기 화학식 1 내지 화학식 3과 관련하여 상술한 바와 같다.
상기 화학식 4 및 화학식 5에서, R10, R11, R14, R15, R16 및 R17은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 알키닐기, 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기 또는 하기 화학식 6으로 표시되는 구조일 수 있다. 상기 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 사이클로알킬기, 헤테로사이클로알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는 상기 화학식 1 내지 화학식 3과 관련하여 상술한 바와 같다.
[화학식 6]
Figure pat00023
상기 화학식 6에서,
Figure pat00024
는 상기 화학식 4 또는 화학식 5에 결합되는 부위이다.
상기 화학식 6에서, m은 괄호 내 구조의 반복 개수로서 1 내지 50, 3 내지 45, 5 내지 40, 7 내지 35, 8 내지 30, 예컨대 10 내지 30일 수 있다.
상기 화학식 6에서 A4는 상기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물과의 접합에 관여하는 것일 수 있고, 특히 상기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물의 화학 구조 내에 존재하는 화학식 3의 부분의 'A' 부분과 상호작용하는 것일 수 있다. 상기 화학식 6의 A4는 질소 원자를 적어도 하나 포함하는 작용기일 수 있고, 예컨대 상기 A4는 아자이드(azide)기, 프탈이미드(phthalimide)기, 또는 아민(amine)기 등을 포함하는 것일 수 있다.
한편, 상기 화학식 4에서 R10 및 R11 중 적어도 하나는 반드시 상기 화학식 6의 화학 구조일 수 있고, 상기 화학식 5에서 R14 내지 R17 중 적어도 하나는 반드시 상기 화학식 6의 화학 구조일 수 있다. 또한, 상기 화학식 5의 경우, R14 내지 R17 중 서로 인접한 두 개 이상이 결합하여 탄화수소 고리를 형성할 수 있고, 이러한 경우에는 상기 탄화수소 고리를 형성하는 탄소들 중 적어도 하나에 결합된 수소가 상기 화학식 6의 화학 구조로 치환될 수 있다. 이때, 상기 "인접한" 기는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 가깝게 위치한 치환기, 또는 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 벤젠고리에서 오쏘(ortho)위치로 치환된 2개의 치환기 및 지방족 고리에서 동일 탄소에 치환된 2개의 치환기는 서로 "인접한"기로 해석될 수 있다.
상기와 같은 화학식 4 또는 화학식 5의 화학 구조를 갖는 카벤 화합물이 링커로 이용되는 경우, 본 발명의 상기 복합체는 매우 우수한 고온 안정성을 가질 수 있다. 특히, 종래 많이 이용되던 티올기의 황이 금속 나노입자와 결합하여 형성하는 금속-황 결합(예를 들어, 금-황 결합의 경우에 결합 에너지가 -14.36Kcal/mol이고, 결합 길이가 2.60Å임)에 비해, 상기와 같은 화학식 4 또는 화학식 5의 화학 구조를 갖는 카벤 화합물을 이용하여 형성되는 금속-카벤 결합(예를 들어, 금-카벤 결합의 경우에 결합 에너지가 -63.55Kcal/mol이고, 결합 길이가 2.03Å임)의 결합 세기가 더욱 강하기 때문에, 본 발명의 상기 복합체의 고온 안정성이 금속-황 결합을 이용하던 종래의 복합체들에 비해 훨씬 향상될 수 있다. 특히, 광에너지를 조사하는 경우에 표면 플라즈몬 광열 변환에 의하여 발생하는 열에너지에 의해 금속 나노입자의 주변 온도가 최고 500℃까지 상승할 수 있는데, 이러한 고온의 환경에서도 본 발명의 상기 복합체는 안정적으로 존재할 수 있다.
나아가, 상기와 같이 화학식 4 또는 화학식 5의 화학 구조를 갖는 카벤 화합물을 링커로 이용하는 경우, 상기 화학식 4 또는 화학식 5의 화학 구조 내에 존재하는 화학식 6의 부분으로 인해 본 발명의 상기 복합체의 친수성이 더욱 향상될 수 있고, 상기와 같은 복합체의 친수성의 정도는 화학식 3의 n 뿐만 아니라, 화학식 6의 m을 변경함으로써도 조절할 수 있다. 따라서 본 발명의 상기 복합체는 유기용매가 아닌 물에도 잘 용해될 수 있는 장점이 있고, 결국 본 발명의 상기 복합체의 수분산성이 더욱 향상되어, 수분산된 상태로 제공되기가 더욱 용이해지는 장점이 있다.
또한, 상기와 같이 화학식 4 또는 화학식 5의 화학 구조를 갖는 카벤 화합물을 링커로 이용하는 경우, 상기 화학식 4 또는 화학식 5의 화학 구조의 두 질소 원자 사이에 존재하는 카벤이 상기 금속 나노입자와 금속-카벤 결합을 형성하는 한편, 상기 화학식 4 또는 화학식 5의 화학 구조 내에 존재하는 화학식 6의 A4가 상기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물의 화학 구조 내에 존재하는 화학식 3의 A와 직접적으로 또는 간접적으로 상호작용하여 결합될 수 있다.
특히, 상기 화학식 6의 A4와 상기 화학식 3의 A는 에티닐기 함유 작용기 및 질소 함유 작용기를 포함하는 매개 화합물을 통해 간접적으로 결합될 수 있다. 이때, 상기 매개 화합물에 포함된 질소 함유 작용기가 상기 화학식 3의 A와 결합할 수 있고, 상기 매개 화합물에 포함된 에티닐기 함유 작용기가 상기 화학식 6의 A4와 결합할 수 있고, 특히 상기 화학식 6의 A4와 상기 에티닐기 함유 작용기가 클릭 반응을 통해 트리오졸 고리를 형성함으로써 화학적으로 결합할 수 있다.
상기 매개 화합물은 카르보닐기(C=O)를 더 포함하는 것일 수 있고, 상기 에티닐기 함유 작용기와 상기 질소 함유 작용기가 상기 카르보닐기를 통해 연결되는 구조일 수 있다. 예컨대, 상기 매개 화합물은 N-[(1R,8S,9s)-바이사이클로[6.1.0]논-4-인-9-일메틸옥시카르보닐]-1,8-디아미노-3,6-디옥사옥탄(N-[(1R,8S,9s)-Bicyclo[6.1.0]non-4-yn-9-ylmethyloxycarbonyl]-1,8-diamino-3,6-dioxaoctane)(CAS No. 1263166-93-3)(Sigma-Aldrich), (1R,8S,9s)-바이사이클로[6.1.0]논-4-인-9-일메틸 N-석신이미딜 카르보네이트((1R,8S,9s)-Bicyclo[6.1.0]non-4-yn-9-ylmethyl N-succinimidyl carbonate)(CAS No. 1516551-46-4)(Sigma-Aldrich), DBCO-Cy5(아자다이벤조사이클로옥틴-Cy5)(DBCO-Cy5(Azadibenzocyclooctyne-Cy5))(C64H86N6O11S3)(Sigma-Aldrich), 다이벤조사이클로옥틴-아민(Dibenzocyclooctyne-amine)(CAS No. 1255942-06-3)(Sigma-Aldrich), 다이벤조사이클로옥틴-S-S-N-하이드록시석신이미딜 에스터(Dibenzocyclooctyne-S-S-N-hydroxysuccinimidyl ester)(C28H27N3O6S2)(Sigma-Aldrich), 다이벤조사이클로옥틴-PEG4-애시드(Dibenzocyclooctyne-PEG4-acid)(C32H40N2O8)(Sigma-Aldrich), 다이벤조사이클로옥틴-PEG4-알코올(Dibenzocyclooctyne-PEG4-alcohol)(C29H36N2O6)(Sigma-Aldrich), 다이벤조사이클로옥틴-PEG4-비오틴 컨쥬게이트(Dibenzocyclooctyne-PEG4-biotin conjugate)(CAS No. 1255942-07-4)(Sigma-Aldrich), 다이벤조사이클로옥틴-PEG4-플루오르 545(Dibenzocyclooctyne-PEG4-Fluor 545)(C54H57N5O10)(Sigma-Aldrich), 다이벤조사이클로옥틴-PEG4-말레이미드(Dibenzocyclooctyne-PEG4-maleimide)(C36H42N4O9)(Sigma-Aldrich), 다이벤조사이클로옥틴-설포-N-하이드록시석신이미딜 에스터(Dibenzocyclooctyne-sulfo-N-hydroxysuccinimidyl ester)(C25H21N2NaO8S)(Sigma-Aldrich), 또는 설포-다이벤조사이클로옥틴-비오틴 컨쥬게이트(Sulfo-dibenzocyclooctyne-biotin conjugate)(C37H50N6O7S2)(Sigma-Aldrich) 등일 수 있고, 특히 상기 매개 화합물은 하기 화학식 7의 화학 구조를 갖는 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 7]
Figure pat00025
본 발명의 구체적인 실시예에서는 금속 나노입자에 상기 화학식 [1-3a-2]의 화학 구조를 갖는 화합물을 접합시킨 복합체를 녹농균에 처리하였을 때, 상기 복합체가 녹농균의 세포 내로 도입된 것을 확인하였고, 이로부터 상기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물이 사이드로포어로 작용함을 확인함과 동시에, 금속 나노입자와 복합체를 형성한 이후에도 여전히 그 작용을 유지하고 있음을 확인하였다.
3. 항균용 조성물
본 발명의 다른 측면은, 상기 신규 사이드로포어와 금속 나노입자의 복합체를 포함하는 항균용 조성물을 제공한다.
상기 신규 사이드로포어와 금속 나노입자의 복합체는 상기 "2. 신규 사이드로포어와 금속 나노입자의 복합체 " 항목에서 설명한 바와 같다.
상기 항균은 미생물의 생장 또는 증식을 억제하거나 미생물을 사멸시키는 활성을 의미할 수 있다.
상기 미생물은 사이드로포어 수용체를 포함하는 것이면 제한없이 해당될 수 있고, 예컨대 바이러스, 병원성 세균, 병원성 효모 또는 진균일 수 있다. 상기 병원성 세균은 동식물의 생체에 침입하여 기생하면서 병을 일으키거나 위해를 주는 모든 미생물로서, 바실러스 서브틸러스(Bacillus subtilis), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococus aureus), 스타필로코커스 에피더미스(Staphylococcus epidermis) 등의 그람 양성균이나, 대장균(Escherichia coli), 쉬겔라 디센타리에(Sigella dysentariae), 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium), 폐렴간균 (Klebsiella pneumoniae), 녹농균(Pseudomonas aeruginose), 페스트균(Yersinia pestis), 임질균(Neisseria gonorrhoeae), 클라미디아균(Chlamydia trachomatis) 등의 그람 음성균을 모두 포함하는 것일 수 있고, 특별히 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 세균은 항생제 내성 세균일 수도 있다. 또한, 상기 병원성 효모 및 진균은 병원성을 가지는 효모 및 진균으로서, 이에 제한되지는 않으나, 그 예로, 칸디다 알비칸스(Candida albicans), 아스퍼질러스 휴미거투스(Aspergillus humigatus), 사카로마이세스 세리비지에(Saccharomyces cerevisiae), 크립토코커스 네오포만스(Cryptococcus neoformans) 등을 포함할 수 있다.
상기 미생물에 사이드로포어 수용체가 존재하는 경우, 본 발명의 복합체는 금속 나노입자에 접합된 사이드로포어가 상기 미생물의 사이드로포어 수용체에 특이적으로 결합함으로써 미생물 내부로 도입될 수 있다. 구체적으로 본 발명의 상기 사이드로포어는 철 이온을 킬레이팅하는 성질이 있고, 본 발명의 복합체가 미생물 주변의 철 이온을 킬레이팅하면, 미생물은 상기 철 이온을 활용하기 위하여 사이드로포어 수용체를 통해 철 이온을 킬레이팅하고 있는 본 발명의 복합체를 세포 내부로 받아 들일 수 있다.
한편, 본 발명의 복합체에 외부에서 광이 조사되어, 상기 금속 나노입자에 광 에너지가 공급되면 플라즈몬 광열 변환에 의해 고온의 열이 발생한다. 상기 열은 경우에 따라 500℃ 이상의 고온일 수 있고, 상기와 같이 급속하게 발생하는 고온의 열로 인해 미생물의 세포막이나 세포벽이 파괴되어 미생물이 사멸될 수 있다. 상기와 같이 본 발명의 복합체는 고온의 열로 미생물을 파괴하는 방법으로 항균 작용을 하므로, 기존에 항생제에 내성을 가지던 미생물, 특히 다제내성을 가지는 미생물에 대해서도 효과적인 항균 활성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예에서는 금속 나노입자에 상기 화학식 [1-3a-2]의 화학 구조를 갖는 화합물을 접합시킨 복합체를 녹농균에 처리하고 광을 조사하였을 때, 녹농균의 세포 내로 유효하게 도입된 본 발명의 복합체에 의하여 녹농균의 세포막과 세포벽이 파괴되어 녹농균이 완전히 사멸하는 것을 확인하였고, 이로부터 본 발명의 복합체가 항균용 조성물의 유효성분으로 이용될 수 있음을 확인하였다.
상기 항균용 조성물에는, 본 발명의 상기 복합체 외에도, 용제, 분산제, 방부제, 그 외 첨가제 등이 포함될 수 있다. 상기 용제, 분산제, 방부제, 그 외의 첨가제는 전술한 본 발명의 복합체에 영향을 미치지 않는 것이면서 통상적으로 항균용 조성물에 이용되는 것이라면 이에 제한없이 사용될 수 있다.
상기 항균용 조성물에는 본 발명의 상기 복합체가 항균용 조성물 총 중량을 기준으로 1 내지 99 중량%의 함량, 또는 10 내지 99 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.
하나의 양태로서, 본 발명에 따른 항균 조성물은 살균 세정제 조성물의 형태로 사용될 수 있으며, 이때 상기 살균 세정제는 주방용 또는 식품용으로 사용될 수 있으나 이것으로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 살균 세정제는 그 사용 목적 및 용도에 따라 적의 선택된 첨가물을 추가로 포함할 수 있으며, 통상적으로 사용되는 살균 세정제 등 다른 유효성분이나 색소, 계면활성제, 방부제 등의 첨가제와 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명의 살균 세정제는 그 사용 목적 및 용도에 따라 분말화, 과립화, 정제화 또는 액상화하여 제조될 수 있으며, 제품화를 위하여 포장을 위해 통상의 방법을 사용할 수 있다.
또 하나의 양태로서, 본 발명에 따른 항균용 조성물은 소독제의 형태로 사용될 수 있으며, 이때 상기 소독제는 유효성분인 본 발명의 복합체를 그대로 사용하거나 적합한 농도가 되도록 피부학적 및 약리학적으로 허용되는 희석제 또는 용매로 희석하여 제조할 수 있다. 본 발명의 소독제는 생물체의 표면 바람직하게는, 포유동물의 피부, 가장 바람직하게는 인간의 피부에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 소독제는 무생물체의 표면 예를 들면, 나무, 금속, 유리, 세라믹, 플라스틱, 종이 및 천의 표면에 사용될 수 있다. 본 발명의 소독제는 침지, 면봉, 분무 및 브러싱을 포함하는 방법을 사용하여 상기 생물체 또는 무생물체의 표면에 처리할 수 있으며, 바람직하게는, 상기 소독제는 상처표면, 수술 전 피부소독, 수술기구의 소독, 도관 소독 등의 용도로 병원과 일반 가정에서 사용할 수 있다.
또 하나의 양태로서, 본 발명에 따른 항균용 조성물은 병원성 세균, 바이러스, 효모 또는 진균에 의한 감염성 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물의 형태로 사용될 수 있다.
예컨대, 상기 감염성 질환은 콜레라, 세균성 적리, 백일해, 장티푸스, 디프테리아, 페스트, 성홍열, 단독(丹毒), 패혈증, 피부화농증, 결핵, 결핵성 수막염; 세균성 식중독 등과 같은 병원성 세균에 의한 감염성 질환일 수 있고, 크립토코커스증(cryptococcosis), 칸디다증(candidasis), 피부사상균증(dermatophytosis), 표재성 피부 곰팡이증(superficial mycoses), 뇌수막염, 뇌농양, 뇌종양, 히스토플라즈마증(histoplasmosis), 뉴모시스티스 폐렴 또는 아스퍼질러스증(aspergillosis) 등과 같은 효모나 진균에 의한 감염성 질환일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 예방은 본 발명에 따른 약학적 조성물의 투여에 의해 상기 감염성 질환을 억제시키거나 발병을 지연시키는 모든 행위를 의미하고, 상기 치료는 본 발명에 따른 약학적 조성물의 투여에 의해 감염성 질환에 의한 증세가 호전되거나 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미한다.
본 발명의 약학적 조성물은 유효성분인 본 발명의 복합체 외에, 약제학적으로 포함되는 담체를 더 포함할 수 있다. 이때, 약제학적으로 허용되는 담체는 제제 시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미 세 결정성셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히 드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘 및 미네랄 오일등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물은 목적하는 방법에 따라 경구 투여하거나 비경구투여(예를 들어, 정맥 내, 피하, 복강 내 또는 국소에 적용)할 수 있으며, 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물형태, 투여경로 및 시간 에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다. 본 발명에 있어서, "약학적으로 유효한 양"은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분한 양을 의미하며, 유효용량 수 준은 환자의 질환의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치 료기간, 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 본 발 명의 약학적 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순 차적 또는 동시에 투여될 수 있으며, 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기한 요소들을 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 이는 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 약학적 조성물의 유효량은 환자의 연령, 성별, 상태, 체중, 체내에서 활성 성분의 흡수 도, 불활성율 및 배설속도, 질병종류, 병용되는 약물에 따라 달라질 수 있으며, 일반적으로는 체중 1㎏ 당 0.001 내지 150 mg, 바람직하게는 0.01 내지 100 mg을 매일 또는 격일 투여하거나 1일 1 내지 3회로 나누어 투 여할 수 있다. 그러나 투여 경로, 비만의 중증도, 성별, 체중, 연령 등에 따라서 증감될 수 있으므로 상기 투여량이 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
4. 항균 방법
본 발명의 또 다른 측면은, 본 발명의 상기 복합체를 이용한 항균 방법을 제공한다.
본 발명의 항균 방법은 미생물이 존재할 것으로 예상되는 환경에, 전술한 본 발명의 복합체를 처리하고 광을 조사하는 단계;를 포함한다.
상기 환경은 미생물이 존재할 것으로 예상되는 환경이면 무엇이든 해당될 수 있고, 특히 포유동물의 피부나, 나무, 금속, 유리, 세라믹, 플라스틱, 종이, 천 등과 같은 무생물체의 표면일 수 있으나, 이제 제한되지 않는다.
상기 본 발명의 복합체는 상기 "2. 신규 사이드로포어와 금속 나노입자의 복합체 " 항목에서 설명한 바와 같다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 복합체는 금속 나노입자에 접합된 사이드로포어가 상기 미생물의 사이드로포어 수용체에 특이적으로 결합함으로써 미생물 내부로 도입될 수 있다. 특히, 상기 사이드로포어와 사이드로포어 수용체 간의 결합에는 철 이온이 필요할 수 있고, 상기 철 이온을 상기 환경에 존재하는 철 이온을 이용할 수 있고, 추가적으로 상기 본 발명의 복합체와 함께 또는 별개로 철 이온을 처리할 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 복합체가 처리된 환경에, 광을 조사할 수 있다. 상기 광은 본 발명의 복합체의 금속 나노입자에 광 에너지를 공급하여 플라즈몬 광열 변환을 통해 열 에너지로 전환시키는 과정으로서, 본 발명의 복합체에 광을 조사하면 열이 발산된다.
상기 광은 LED 램프, 할로겐 램프, 크세논 램프, 크립톤 램프, 백열등, 형광등, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 광원을 이용하여 조사될 수 있다. 상기 광의 조사는 조건에 따라 광을 조사하는 시간, 광원의 파장, 출력 및 세기 등을 변경하여 최적화하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광의 조사는, 750 내지 950㎚, 예컨대 800 내지 900㎚의 파장을 가진 광원을 100 내지 10000mW, 300 내지 7000mW, 예컨대 500 내지 5000mW의 빛의 출력, 100 내지 10000mA, 500 내지 8000mA, 1000 내지 5000mA, 예컨대 2000 내지 4000mA의 빛의 세기로, 1분 내지 60분, 2분 내지 50분, 3분 내지 40분, 4분 내지 35분, 예컨대 5분 내지 30분 동안 조사하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이에 의하여 한정되는 것은 아니다.
신규 사이드로포어 화합물의 제조
하기 반응식 1-1 및 반응식 1-2에 따라 하기 본 발명의 신규 사이드로포어 화합물을 제조하였다.
[반응식 1-1]
Figure pat00026
특히, 상기 반응식 1-1에서 R4가 수소, 메틸기 또는 히드록시기인 H2N-R4와, n이 2인 화합물을 이용하여, 하기 화학식 8 내지 화학식 10의 화학 구조를 갖는 사이드로포어 화합물 1 내지 3을 제조하였다.
[화학식 8]
Figure pat00027
[화학식 9]
Figure pat00028
[화학식 10]
Figure pat00029
[반응식 1-2]
Figure pat00030
특히, 상기 반응식 1-2에서 n이 2인 화합물을 이용하여, 하기 화학식 11의 화학 구조를 갖는 사이드로포어 화합물 4를 제조하였다.
[화학식 11]
Figure pat00031
상기와 같이 제조된 4종의 사이드로포어 화합물들 중, 대표적으로 화학식 8의 화학 구조를 갖는 사이드로포어 화합물 1의 1H-NMR 스펙트럼을 도 2에 나타내었다.
링커 화합물의 제조
하기 반응식 2에 따라, 4-아미노-3-니트로페놀을 Br-PEGm-Br과 반응시켜, 링커부인 카벤 화합물을 제조하였다.
[반응식 2]
Figure pat00032
특히, m이 11인 Br-PEG11-Br을 이용하여, 하기와 같은 화학식 12의 화학 구조를 갖는 카벤 화합물을 제조하였다.
[화학식 12]
Figure pat00033
상기 카벤 화합물의 1H-NMR 스펙트럼을 도 3에 나타내었다.
사이드로포어와 금속 나노입자의 복합체의 제조
카벤 화합물을 링커로 이용하여, 하기 반응식 3과 같은 반응을 통해, 본 발명의 사이드로포어 화합물을 금속 나노입자의 표면에 결합시켜, 본 발명의 사이드로포어와 금속 나노입자의 복합체를 제조하였다.
[반응식 3]
Figure pat00034
구체적으로, 먼저 상기 실시예 2에서 제조된 m이 11인 카벤 화합물을 금 나노입자의 표면에 결합시켜 카벤-금 나노입자 구조체를 제조하였다. 상기와 같이 제조된 카벤-금 나노입자 구조체의 1H-NMR 스펙트럼과 MASS 스펙트럼을 각각 도 4 및 도 5에 나타내었고, 상기 카벤-금 나노입자 구조체의 TEM 사진을 도 6에 나타내었다.
그런 다음, 상기와 같이 제조된 카벤-금 나노입자 구조체에, 상기 실시예 1에서 제조된 X1이 질소이고 R4가 메틸기이며 n이 2인 화학식 8의 화학 구조를 갖는 사이드로포어 화합물 1과 상기 화학식 7의 화학 구조를 갖는 BCN-NHS((1R,8S,9s)-Bicyclo[6.1.0]non-4-yn-9-ylmethyl N-succinimidyl carbonate) 화합물(Sigma-Aldrich, 미국)을 처리하여, '금 나노입자-카벤 화합물-사이드로포어 화합물'로 이루어진 본 발명의 사이드로포어-금속 나노입자 복합체를 제조하였다.상기와 같이 제조된 본 발명의 사이드로포어와 금속 나노입자의 복합체를 증류수에 넣고 약하게 음파처리(sonication)하여 수분산시켰고, 이의 TEM 사진을 도 7에 나타내었다.
본 발명의 사이드로포어와 금속 나노입자의 복합체의 특성 확인
[4-1] 사이드로포어 화합물의 작용이 유지되는지 여부
아미콘 튜브를 이용하여 상기 실시예 3에서와 같이 제조된 본 발명의 복합체의 수분산물에서 물을 제거하고, 본 발명의 복합체를 PSB(phosphate buffered saline)로 재분산시켰다. 그런 다음, 그람 음성균인 녹농균()(연세대학교 세브란스병원에서 제공받은 임상분리균(IRB approval number 4-2017-1179))에, 상기 재분산물을 20μg/mL의 농도로 처리하고, TEM으로 관찰하였다.
그 결과, 도 8의 (A)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 복합체가 녹농균의 세포 내부에서 관찰되었고(도면에서 검정색으로 보이는 부분이 본 발명의 복합체임), 녹농균의 세포 외부막이 형태를 잘 유지하면서 생존하고 있는 것으로 확인되었다.
상기와 같은 결과로부터 본 발명의 복합체가 상기 녹농균의 세포 표면에 존재하는 사이드로포어 수용체에 의하여 세포 내부로 도입되었음을 알 수 있다.
[4-2] 세균 사멸 효과 확인 - 1
상기 실시예 [4-1]에서 본 발명의 복합체가 세포 내부로 도입된 녹농균에, 0.5W/cm2의 LED로 808nm 파장의 근적외선을 5분 동안 조사하였다. 그런 다음, TEM으로 상기 녹농균의 변화를 관찰하였다.
그 결과, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 복합체가 도입된 후에도 세포 외부막의 형태를 잘 유지하면서 생존하는 것으로 확인되던 녹농균이(도 8의(A)), 상기와 같은 광의 조사 후에는 세포 외부막의 형태가 불균일해 질 뿐만 아니라 완전히 터지기까지 하여 녹농균이 완전히 사멸되는 것으로 확인되었다(도 8의(B)).
[4-3] 세균 사멸 효과 확인 - 2
상기 실시예 [4-1]에서와 같이 녹농균에 본 발명의 복합체를 처리하고, 녹농균만을 분리하여 상기 녹농균 내부로 도입되지 못한 복합체를 완전히 제거한 다음, 상기 실시예 [4-2]에서와 같이 LED로 광을 조사하였다. 상기와 같이 광을 조사하기 전후에 걸쳐, Live/Dead Cell Staining Kit(Live/dead backlight bacterial Viability kit Cat. L7012)를 이용하여 상기 녹농균을 염색하였고, 공초점 현미경(confocal microscope)(LSM 800)을 이용하여 형광 신호를 관찰하였다.
그 결과, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 복합체를 처리하기 전(도 9의 (A))이나, 본 발명의 복합체를 처리한 이후라도 광을 조사하기 전(도 9의 (B))에는 녹색의 형광이 관찰되어, 녹농균이 생존하고 있는 것으로 확인되었다. 그러나, 광을 조사한 이후에는 녹색의 형광은 거의 사라지고 적색의 형광이 관찰되기 시작하여(도 9의 (C)), 녹농균이 사멸되는 것으로 확인되었다(도면에서 녹색은 live cell, 적색은 dead cell을 의미한다).
인 비보( in vivo )에서 본 발명의 복합체의 항균 활성 확인
먼저, 6주령의 C57BL/6 마우스(대한바이오링크, 한국)의 등에 털을 제모하고, 피부에 펀치로 구멍을 내어 상처를 형성하여 마우스 피부 상처 모델을 제작하였다. 그런 다음, 상기 마우스의 상처 부위에 5x103CFU/ml의 녹농균 10μL를 2시간 동안 처리하여 상기 마우스를 녹농균으로 감염시키고, 상기 실시예 3에서 제조한 본 발명의 복합체를 상기 실시예 [4-1]에서와 같은 방법으로 100μg/mL의 농도로 PSB에 재분산시킨 재분산물 50μL를 상기 환부에 처리한 다음, 2.0W/cm2의 LED로 808nm 파장의 근적외선을 10분 동안 조사한 후, 시간의 경과에 따라 상기 환부의 상처 치유 과정을 관찰하였다.
그 결과, 도 10에 도시된 바와 같이, 녹농균을 감염시키고 아무런 치료를 하지 않은 군(PAE)에서는 상처 부위가 곪아서 제대로 치유가 되지 않은데 반해, 녹농균의 감염 부위에 본 발명의 복합체를 처리하고 광을 조사한 군(PAE+SID)에서는 12일 경과 후에 상처가 완전히 치유된 것으로 확인되었다.
상기와 같은 결과로부터, 본 발명의 복합체가 인 비보의 환경에서도 항균을 위한 용도로 유효함을 알 수 있다.

Claims (13)

  1. 하기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 사이드로포어 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00035

    상기 화학식 1에서,
    X1은 산소 또는 질소이고,
    R4는 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기, 히드록실기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 아민기, 카르복실기 및 에스테르로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나이고,
    R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기, 히드록실기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 아민기, 카르복실기, 에스테르기 및 하기 화학식 2의 화학 구조로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나로서, 상기 R1 내지 R3 중 적어도 하나는 하기 화학식 2의 화학 구조이고,
    [화학식 2]
    Figure pat00036

    상기 화학식 2에서,
    Figure pat00037
    부분은 상기 화학식 1에 연결되는 부위이고,
    X2는 -OR5 또는 -NR6R7이며,
    상기 X2가 -OR5인 경우, 상기 R5는 하기 화학식 3의 화학 구조이고,
    상기 X2가 -NR6R7인 경우, 상기 R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기, 히드록실기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 아민기, 카르복실기, 에스테르기 및 하기 화학식 3의 화학 구조로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나로서, 상기 R6 및 R7 중 적어도 하나는 하기 화학식 3의 화학 구조이며,
    [화학식 3]
    Figure pat00038

    상기 화학식 3에서,
    Figure pat00039
    부분은 상기 화학식 2에 연결되는 부위이고,
    A1은 아민기, 카르복실기 및 에스테르기로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나이고,
    n은 괄호 내 구조의 반복 단위로서 1 내지 30이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1의 화학 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 1-3의 화학 구조를 갖는 것인, 사이드로포어 화합물:
    [화학식 1-3]
    Figure pat00040

    상기 화학식 1-3에서,
    X1, R1, R3, R4 및 n은 모두 각각 청구항 1에서 정의한 바와 같다.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 화학식 1-3의 화학 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 1-3a-1 또는 하기 화학식 1-3b-1의 화학 구조를 갖는 것인, 사이드로포어 화합물:
    [화학식 1-3a-1]
    Figure pat00041

    [화학식 1-3b-1]
    Figure pat00042

    상기 화학식 1-3a-1 및 화학식 1-3b-1에서,
    R4 및 n은 모두 각각 상기 청구항 1에서 정의한 바와 같다.
  4. 금속 나노입자; 및 상기 금속 나노입자의 표면에 접합된 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항의 사이드로포어 화합물;을 포함하는 사이드로포어와 금속 나노입자의 복합체.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 사이드로포어 화합물은 링커를 통해 금속 나노입자 복합체에 접합되는 것인, 복합체.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 링커는 하기 화학식 4 및 화학식 5 중에서 선택되는 적어도 하나의 화학 구조를 갖는 화합물로부터 유래된 카벤 화합물인 것인, 복합체:
    [화학식 4]
    Figure pat00043

    [화학식 5]
    Figure pat00044

    상기 화학식 4 및 화학식 5에 있어서,
    R8, R9, R12 및 R13은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나이고,
    R10, R11, R14, R15, R16 및 R17은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기 및 하기 화학식 6의 화학 구조로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나이거나, 또는 상기 R14 내지 R17 중 서로 인접한 두 개 이상의 치환기가 결합하여 탄화수소 고리를 형성할 수 있고,
    상기 R10 및 R11 중 적어도 하나와 상기 R14 내지 R17 중 적어도 하나는 하기 화학식 6의 화학 구조이거나, 또는 상기 R14 내지 R17 중 서로 인접한 두 개 이상의 치환기가 결합하여 탄화수소 고리를 형성하는 경우 상기 탄화수소 고리를 형성하는 탄소에 결합된 수소 중 적어도 하나는 하기 화학식 6의 화학 구조로 치환되고,
    [화학식 6]
    Figure pat00045

    상기 화학식 6에 있어서,
    Figure pat00046
    는 상기 화학식 4 또는 화학식 5에 결합되는 부위이고,
    m은 괄호 내 단위의 반복 수로 1 내지 50의 정수이고,
    A4는 질소 원자를 포함하는 작용기이다.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 금속은 구리(Cu), 코발트(Co), 비스무트(Bi), 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 하프늄(Hf), 크롬(Cr), 인-(In), 망간(Mn), 몰리브데넘(Mo), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni), 나이오븀(Nb), 납(Pb), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 레늄(Re), 로듐(Rh), 안티모니(Sb), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 바나듐(V), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 철(Fe) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 복합체.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 금속 나노입자의 평균 직경은 3 내지 10 ㎚인, 복합체
  9. 청구항 4의 복합체를 포함하는, 항균용 조성물.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 균은 그람음성균인 것인, 항균용 조성물.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 균은 녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 폐렴막대균(Klebsiella pneumonia), 살모넬라균, 대장균, 페스트균, 임질균, 및 클라미디아균으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 것인, 항균용 조성물.
  12. 미생물이 존재할 것으로 예상되는 환경에, 청구항 4의 복합체 처리하고 광을 조사하는 단계;를 포함하는, 항균 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 복합체와 함께 또는 별개로 철 이온을 추가 처리하는 것인, 항균 방법.
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