KR20230049566A - 다공성 입자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 다공성 입자의 제조방법 및 그로부터 제조된 단백질 정제용 레진에 관한 것이다.
Description
본 출원은 다공성 입자의 제조방법 및 그로부터 제조된 단백질 정제용 레진에 관한 것이다.
바이오 의약품 및 재생의료 분야가 확장됨에 따라, 세포, 조직, 미생물 등을 효율적으로 분리 또는 정제할 수 있는 시스템에 대한 니즈가 커지고 있다.
종래 기술에서는 친수성 아가로오스(agarose)를 원료로 하는 정제용 레진이 주로 사용되었는데, 이러한 레진은 정제 과정 중에 버퍼에 의해 팽윤되어 강도가 저하되고, 그 결과 정제 속도나 정제효율이 낮아지는 문제를 보였다.
한편, 합성 고분자를 단백질 정제용 레진으로 사용하는 경우에는 아가로오스 보다 높은 강도가 제공되는 이점이 있지만, 합성 고분자가 낮은 구형도와 큰 입도 편차를 보이는 경우에는 분리물(또는 정제물)의 이동 경로 차이를 발생시켜 분리 효율이 낮아지는 문제가 발생한다. 그리고, 합성 고분자의 표면 성질(소수성 또는 친수성) 및 그 정도에 따라 단백질이 비특이적으로 흡착되어 정제효율이 낮아지는 문제도 있다.
본 출원의 일 목적은 입자 형상의 단백질 정제용 합성 고분자를 제공하는 것이다.
본 출원의 다른 목적은 입자의 형상 및/또는 특성이 균일한 단백질 정제용 입자를 제공하는 것이다.
본 출원의 또 다른 목적은 평탄도가 개선된 단백질 정제용 입자를 제공하는 것이다.
본 출원의 또 다른 목적은 비특이적인 흡착이 억제된 단백질 정제용 레진을 제공하는 것이다.
본 출원의 상기 목적 및 기타 그 밖의 목적은 하기 상세히 설명되는 본 출원에 의해 모두 해결될 수 있다.
본 출원에 관한 구체예에서, 본 출원은 단백질의 정제용(또는 분리용) 다공성 마이크로 입자의 제조방법 및 그로부터 제조된 다공성 마이크로 입자에 관한 것이다.
구체적으로, 본 출원의 발명자는, 후술하는 연속상과 분산상으로부터 제조된 입자의 경우, 형상이 균일하고, 그 표면의 평탄성이 우수하며, 단백질의 비특이적 흡착이 억제된 특성을 갖는다는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
본 출원에서, 「다공성 입자」란, 입자의 내부 및/또는 표면에 공극을 갖는 입자를 의미할 수 있다.
본 출원에서, 「마이크로 입자」란, 마이크로 수준의 크기(직경 또는 지름)를 갖는 입자를 의미한다. 예를 들어, 상기 마이크로 입자는, 그 형상에서 가장 긴 차원의 길이가 150 μm 이하 또는 100 μm 범위 내에 있는 입자일 수 있다.
본 출원에서, 「분산상 조성물」은, 연속상 조성물과 혼합된 후에 분산상(또는 액적)을 형성할 수 있는 조성물을 의미한다.
본 출원에서, 「연속상 조성물」은, 분산상 조성물과 혼합된 후에 연속상을 형성할 수 있는 조성물을 의미한다.
본 출원에서, 특별히 달리 정의하거나 설명하지 않는 이상, 제조 과정이 수행되는 온도(또는 각 제조 단계)나 제조된 입자가 갖는 수치 특성이 계산 또는 측정되는 온도는 상온일 수 있다. 구체적으로, 본 출원에서 「상온」이란, 특별히 가온 또는 감온되지 않은 상태의 온도로서, 예를 들어, 15 내지 30 ℃ 범위의 온도를 의미할 수 있다.
이하, 구체적으로 본 출원 발명을 설명한다.
본 출원에 관한 일례에서, 본 출원은 단백질 정제용 입자(군)의 제조방법에 관한 것이다. 상기 단백질 정제용 입자는 다공성이고, 마이크로미터 수준(예: 약 30 내지 100 μm 범위 내의 크기)의 크기를 갖는다.
상기 방법은 연속상 조성물(A) 및 분산상 조성물(B)을 혼합하고, 현탁중합을 진행하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 출원에 따른 제조방법은, 소정 조건을 만족하는 연속상 조성물(A); 및 친수성기를 갖는 중합성 단량체 및 탄소수가 12 이하인 소수성 탄화수소 포로겐(porogen)을 포함하는 분산상 조성물(B)을 혼합하고, 현탁중합을 진행하는 단계; 및 상기 현탁중합에 의해 제조된 다공성 입자를 고분자로 표면처리하는 단계를 포함한다.
상기 현탁중합을 통해 다공성 입자가 제조될 수 있다. 이때, 상기 현탁중합은 분산상 조성물과 연속상 조성물을 혼합한 후 형성된 연속상과 분산상의 계면(즉, 분산상 액적의 표면) 및/또는 분산상 내부에서 이루어질 수 있다.
본 출원의 구체예에서, 연속상 조성물은 아래 조건 1과 2를 동시에 만족한다.
[조건 1]
45 mN/m < 연속상 조성물의 표면 장력(surface tension) ≤ 54 mN/m
[조건 2]
연속상 조성물의 점도(viscosity) ≥ 2.0 cp
상기 조건 1과 관련된 표면 장력은 링 메소드(ring method)에 따라 상온에서 측정될 수 있다.
상기 조건 2와 관련된 점도는 전단속도에 따라 측정될 수 있다. 구체적으로, 상기 점도는 66 내지 264 1/s 전단 속도 범위 및 상온 조건에서 측정될 수 있다.
연속상의 표면 장력은 분산상과 연속상 간 계면 장력과 분산상의 형태나 크기에 영향을 주는데, 상술한 조건 1의 표면 장력은 분상상의 깨짐이나 분상상 크기의 지나친 감소나 증가를 방지할 수 있다. 예를 들어, 연속상의 표면 에너지가 45 mN/m 보다 더 작아질수록, 혼합시 형성되는 에멀젼의 크기가 작기 때문에 원하는 크기의 입자를 수득하기 어렵다. 그리고, 연속상의 표면 에너지가 54 mN/m를 초과하여 55 mN/m 보다 더 커질수록, 에멀젼이 형성되지 못하고 상분리가 일어나게 된다.
또한, 연속상의 점도는 현탁 중합과 관련한 교반시 분산상의 움직임에 영향을 주는데, 상술한 조건 2와 같이 적정 수준의 점도는 액적 또는 입자 간 충돌과 깨짐을 줄이고, 입자의 형상(예: 평탄성이나 표면 결함)에도 긍정적인 영향을 미친다. 예를 들어, 점도가 2 cp 보다 작은 경우, 중합 중에 (분산상으로 이루어진)액적으로부터 연속상의 물에 대하여 용해성이 있는 분산상의 중합 성분(예: 친수성기를 갖는 중합성 단량체)이 미니에멀젼 형태로 파생되면서 위성 입자(satellite particle)와 같은 부산물을 형성한다. 그리고, 이러한 과정에서 입자 표면에 결함이 생길 수 있다. 위성입자나 입자 표면의 결함은 입자의 평탄도를 저하시킨다.
결과적으로, 후술하는 실험예에서와 같이, 상기 조건 1과 조건 2를 동시에 만족하는 경우, 본 출원의 목적에 적합한 입자를 수득할 수 있다. 예를 들어, 제조된 입자 군에 포함되는 개별 입자 간 형태 및 크기의 균일성이 우수하고, 표면의 평탄도가 우수한 입자가 제공될 수 있다.
상기 조건 1에 관한 연속상의 표면 장력은 예를 들어, 46 mN/m 이상, 47 mN/m 이상, 48 mN/m 이상, 49 mN/m 이상, 50 mN/m 이상, 51 mN/m 이상, 52 mN/m 이상 또는 53 mN/m 이상일 수 있다. 그리고, 그 상한은 예를 들어, 53 mN/m 이하, 52 mN/m 이하, 51 mN/m 이하, 50 mN/m 이하, 49 mN/m 이하, 48 mN/m 이하 또는 47 mN/m 이하일 수 있다.
상기 조건 2에 관한 연속상 조성물의 점도 상한은, 본 출원이 달성하고자 하는 기술 과제에 장애가 되지 않는 이상 특별히 제한되지는 않는다. 예를 들어, 상기 연속상 조성물의 점도 상한은 10 cp 이하, 9.5 cp 이하, 9.0 cp 이하, 8.5 cp 이하, 8.0 cp 이하, 7.5 cp 이하, 7.0 cp 이하, 6.5 cp 이하, 6.0 cp 이하, 5.5 cp 이하, 5.0 cp 이하, 4.5 cp 이하, 4.0 cp 이하, 3.5 cp 이하, 3.0 cp 이하 또는 2.5 cp 이하일 수 있다.
본 출원의 구체예에 따르면, 본 출원의 기술 과제를 달성할 수 있도록 연속상의 표면장력 값과 연속상의 점도 값이 적절하게 조합될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 연속상 조성물(A)은 물(water)과 고분자 계면활성제를 포함할 수 있다.
특별히 제한되는 것은 아니나, 물은 증류수 또는 탈이온수일 수 있다.
고분자 계면활성제로는 상술한 조건 1과 2를 만족하는 것이라면 제한없이 사용될 수 있고, 예를 들어, 폴리비닐알코올(poly(vinyl alchol))(PVA) 및/또는 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone)) 등과 같은 공지된 것들이 사용될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 연속상 조성물(A)은 물과 고분자 계면활성제의 혼합물일 수 있다. 즉, 상기 연속상 조성물(A)은 물과 고분자 계면활성제만으로 이루어질 수 있다.
본 출원의 구체예예서, 상기 고분자 계면활성제는 소정 범위의 중량평균분자량(average weight molecular weight: MW) 및/또는 소정 범위의 수화도(가수분해율)(hydrolyzed degree)를 가질 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 고분자 계면활성제의 중량평균분자량은 60,000 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 중량평균분자량의 하한은, 예를 들어, 65,000 이상, 70,000 이상, 80,000 이상, 85,000 이상, 90,000 이상, 95,000 이상, 100,000 이상 105,000 이상 110,000 이상 115,000 이상 120,000 이상 125,000 이상 130,000 이상 135,000 이상 140,000 이상일 수 있다. 그리고, 그 상한은 200,000 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 중량평균분자량의 상한은, 예를 들어, 190,000 이하, 185,000 이하, 180,000 이하, 175,000 이하, 170,000 이하, 165,000 이하, 160,000 이하, 155,000 이하, 150,000 이하, 145,000 이하, 140,000 이하, 135,000 이하, 130,000 이하, 125,000 이하, 120,000 이하, 115,000 이하 또는 110,000 이하일 수 있다.
상기 중량평균분자량은 후술하는 실험예에서와 같이 GPC를 이용하여 측정될 수 있다.
하나의 예시에서, 고분자 계면활성제는 80 내지 99 % 범위의 수화도를 갖는 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 수화도의 하한은 예를 들어, 81 % 이상, 82 % 이상, 83 % 이상, 84 % 이상 또는 85 % 이상일 수 있고, 그 상한은 예를 들어, 98 % 이하, 97 % 이하, 96 % 이하, 95 % 이하, 94 % 이하, 93 % 이하, 92 % 이하, 91 % 이하 또는 90 % 이하일 수 있다. 상기와 같은 수화도를 갖는 계면활성제로는 예를 들어, 폴리비닐알코올이 사용될 수 있다.
상기 수화도는 후술하는 실험예에서와 같이 1H-NMR을 이용하여 측정될 수 있다.
고분자 계면활성제가 상기 분자량 및/또는 수화도를 만족하는 경우, 연속상 조성물(A)이 상술한 조건 1과 조건 2를 만족하는데 유리하다. 구체적으로, 고분자 계면활성제의 중량평균분자량이 상기 범위를 만족하는 경우 고분자 사슬의 길이가 증가하면서 분자사슬의 엉킴이나 뭉침 역시 적정 수준에서 증가하여 상술한 연속상의 점도(조건 2)를 확보하는데 유리하다. 또한, 고분자 계면활성제가 상기 범위의 중량평균분자량을 만족하는 경우 분자간 힘이 증가하여 표면 장력이 증가하면서 상술한 연속상의 표면 장력(조건 1)을 확보하는데 유리한 것으로 생각된다. 또한, 수화도(검화도)는 물에 대한 용해도나 친수성(또는 소수성) 정도에 영향을 주는데, 상기 중량평균분자량과 수화도를 만족하는 고분자 계면활성제는 상술한 조건 1과 조건 2를 확보하고, 분산상이 안정적으로 형성되는데 유리하게 작용하는 것으로 생각된다.
하나의 예시에서, 상기 연속상 조성물(A) 중에서, 고분자 계면활성제의 농도는 1.0 % 이상일 수 있다. 예를 들어, 물과 고분자 계면활성제의 혼합물인 연속상 조성물이 사용되는 경우, 연속상 조성물 전체 중량(100 중량%)을 기준으로, 고분자 계면활성제의 함량은 1.0 중량% 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 연속상 조성물(A) 중에서 고분자 계면활성제의 농도 하한은, 1.5 중량% 이상, 2.0 중량% 이상, 2.5 중량% 이상, 3.0 중량% 이상 또는 3.5 중량% 이상일 수 있다. 그리고, 고분자 계면활성제 농도의 상한은, 4.0 % 미만, 구체적으로는 예를 들어, 3.5 % 이하, 3.0 % 이하, 2.5 % 이하, 2.0 % 이하 또는 1.5 % 이하일 수 있다. 상기 농도를 만족하는 고분자 계면활성제를 사용하는 경우, 상기 조건 1과 조건 2를 동시에 만족하는 연속상 조성물을 얻는데 유리하다.
본 출원의 구체예에서, 상기 분산상 조성물(B)은 친수성기를 갖는 중합성 단량체(b1), 즉 친수성 단량체를 포함한다. 후술하는 실험예에서 설명되는 것과 같이, 친수성기를 갖지 않는 단량체, 즉 소수성 단량체와 비교할 때, 상기 친수성기를 갖는 중합성 단량체는 그로부터 형성된 입자의 평탄도를 높이고, 그 결과로 단백질의 비특이적 흡착을 억제하는데 기여할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 분산상 조성물(B)에 포함되는 친수성기를 갖는 중합성 단량체(b1)는 탄소간 불포화 결합을 갖는 단량체로서, 에폭시기, 아미드기, 카르복실기, 알콕시기, 설포네이트, 싸이올, 아민 또는 히드록시기를 갖는 단량체일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 친수성기를 갖는 중합성 단량체(b1)는 (메타)아크릴레이트계 단량체일 수 있다. 이때, 상기 친수성기를 갖는 (메타)아크릴레이트계 단량체는 상술한 친수성기 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
특별히 제한되지는 않으나, 친수성기로서 에폭시기를 갖는 (메타)아크릴레이트계 단량체는, 글리시딜 (메타)아크릴레이트, 4,5-에폭시부틸 (메타)아크릴레이트, 또는 9,10-에폭시 스테아릴 (메타)아크릴레이트 등을 예로 들 수 있다.
특별히 제한되지 않으나, 친수성기로서 아미드기를 갖는 (메타)아크릴레이트계 단량체는, (메타)아크릴아미드 또는 N-메틸올 (메타)아크릴아미드 등을 예로 들 수 있다.
특별히 제한되지 않으나, 친수성기로서 카르복실기를 갖는 (메타)아크릴레이트계 단량체는, 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산 등을 예로 들 수 있다.
특별히 제한되지 않으나, 친수성기로서 알콕시기를 갖는 (메타)아크릴레이트계 단량체는 메톡시기 또는 에톡시기를 가질 수 있다. 예를 들어, 메톡시에틸 (메타)아크릴레이트 등이 사용될 수 있다.
특별히 제한되지는 않으나, 친수성기로서 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴레이트계 단량체는 히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 또는 히드록시부틸 (메타)아크릴레이트 등 일 수 있다.
상기 나열된 단량체 중 하나 이상의 단량체가 친수성기를 갖는 (메트)아크릴레이트 단량체로 사용될 수 있다.
본 출원의 구체예에서, 상기 분산상 조성물(B)에 포함되는 포로겐(porogen)(b2) 성분은 탄소수가 12 이하인 탄화수소일 수 있다. 예를 들어, 포로겐의 사슬 길이가 길어지는 경우와 같이, 포로겐의 탄소수가 12를 초과하는 경우에는, 입자 중합시 분산상 내에서 상분리가 지나치게 빨리 일어나기 때문에 다공성 입자가 아닌 코어-쉘 형태의 입자가 형성될 수 있다. 단백질 정제시에는 정제하고자 하는 단백질이 붙을 수 있는 리간드를 입자 표면에 붙이게 되는데, 코어쉘 형태 입자의 경우 다공성 입자 대비 리간드가 붙을 수 있는 사이트(site)가 적기 때문에, 단백질 정제에 부적합하다.
탄소수가 12 이하인 탄화수소는 상술한 친수성 단량체(b1) 대비 소수성을 갖는다.
탄소수가 12 이하인 소수성 탄화수소 포로겐(porogen)의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 포로겐 성분으로는 탄소수가 7 내지 10인 방향족 탄화수소나 탄소수가 6 내지 12인 포화 탄화수소를 들 수 있다. 탄소수가 7 내지 10인 방향족 탄화수소로는, 예를 들어, 톨루엔, 에틸벤젠, 오르토-크실렌, 메타-크실렌 및 파라-크실렌 중에서 하나 이상이 사용될 수 있다. 또한, 탄소수가 6 내지 12인 포화 탄화수소로는 예를 들어, 헥산, 헵탄 및 이소옥탄 중에서 하나 이상이 사용될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 분산상 조성물(B)은, 친수성기를 갖는 중합성 단량체 100 중량부 대비, 상기 포로겐을 30 내지 300 중량부 범위로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 포로겐의 함량은 40 중량부 이상, 50 중량부 이상, 60 중량부 이상, 70 중량부 이상, 80 중량부 이상, 90 중량부 이상, 100 중량부 이상, 110 중량부 이상, 120 중량부 이상, 130 중량부 이상, 140 중량부 이상, 150 중량부 이상, 160 중량부 이상, 170 중량부 이상, 180 중량부 이상, 190 중량부 이상 또는 200 중량부 이상일 수 있다. 그리고 그 상한은 예를 들어, 290 중량부 이하, 280 중량부 이하, 270 중량부 이하, 260 중량부 이하, 250 중량부 이하, 240 중량부 이하, 230 중량부 이하, 220 중량부 이하, 210 중량부 이하, 200 중량부 이하, 190 중량부 이하, 180 중량부 이하, 170 중량부 이하, 160 중량부 이하, 150 중량부 이하, 140 중량부 이하, 130 중량부 이하, 120 중량부 이하, 110 중량부 이하, 100 중량부 이하, 90 중량부 이하, 80 중량부 이하, 70 중량부 이하, 60 중량부 이하, 50 중량부 이하 또는 40 중량부 이하일 수 있다. 상술한 함량을 만족하는 경우, 안정적으로 에멀젼을 형성을 하고, 원하는 수준의 입자 강도와 형태 특성 등을 확보하는데 유리하다.
하나의 예시에서, 상기 분산상 조성물은 (b3) 가교제를 더 포함할 수 있다. 가교제는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사 (메타)아크릴레이트 또는 디펜타에리트리톨헥사 메타크릴레이트 등과 같은 다관능성 (메타) 아크릴레이트가 사용될 수 있다. 또는 상기 나열된 가교제 중에서 1 이상의 성분이 함께 사용될 수도 있다. 입자의 친수성 표면 형성 등을 고려할 때, 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 분산상 조성물(B)은, 친수성기를 갖는 중합성 단량체 100 중량부 대비, 상기 가교제를 80 내지 300 중량부 범위로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 가교제의 함량은 90 중량부 이상, 100 중량부 이상, 110 중량부 이상, 120 중량부 이상, 130 중량부 이상, 140 중량부 이상, 150 중량부 이상, 160 중량부 이상, 170 중량부 이상, 180 중량부 이상, 190 중량부 이상 또는 200 중량부 이상일 수 있다. 그리고 그 상한은 예를 들어, 290 중량부 이하, 280 중량부 이하, 270 중량부 이하, 260 중량부 이하, 250 중량부 이하, 240 중량부 이하, 230 중량부 이하, 220 중량부 이하, 210 중량부 이하, 200 중량부 이하 또는 190 중량부 이하일 수 있다. 상술한 함량을 만족하는 경우, 안정적으로 에멀젼을 형성을 하고, 원하는 수준의 가교를 통한 입자 강도와 형태 특성 등을 확보하는데 유리하다.
하나의 예시에서, 상기 분산상 조성물(B)은 개시제(b4)를 더 포함할 수 있다. 본 출원의 제조방법에 따른 입자 특성 확보에 장애가 되지 않는다면 개시제의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 유기 퍼옥사이드 개시제나 아조기 개시제와 같은 개시제가 사용될 수 있다. 구체적으로는, 벤조일 퍼옥사이드, 다이-t-아밀 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시벤조에이트, 2,5-다이메틸-2,5 다이-(t-부틸퍼옥시)헥산, 2,5-다이메틸-2,5-다이-(t-부틸퍼옥시)헥신-3 또는 다이-쿠밀 퍼옥사이드와 같은 화합물, 및 이들의 혼합물이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 개시제의 함량은 특별히 제한되지 않는다. 목적하는 입자의 특성 확보에 장애가 되지 않는 수준에서 적절한 함량만큼 개시제가 사용될 수 있다. 예를 들어, 분산상 조성물은 친수성기를 갖는 중합성 단량체(b1) 및 가교제(b3)의 중량을 합한 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 이상, 구체적으로는 0.2 중량부 이상, 0.3 중량부 이상, 0.4 중량부 이상, 0.5 중량부 이상, 0.6 중량부 이상, 0.7 중량부 이상, 0.8 중량부 이상, 0.9 중량부 이상 또는 1.0 중량부 이상의 개시제(b4)를 포함할 수 있다. 그리고, 개시제의 함량 상한은 예를 들어, 5.0 중량부 이하, 구체적으로는, 4.5 중량부 이하, 4.0 중량부 이하, 3.5 중량부 이하, 3.0 중량부 이하, 2.5 중량부 이하, 2.0 중량부 이하, 1.5 중량부 이하 또는 1.0 중량부 이하일 수 있다.
상기 현탁중합은 본 출원의 제조방법에 따른 입자 특성 확보에 장애가 되지 않는 조건에서 이루어질 수 있다. 예를 들어, 현탁 중합이 이루어지는 온도나 교반 속도 등은 당업자가 적절히 제어하여 수행될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 방법은, 현탁중합 반응 완료 이후에, 세척 단계를 더 포함할 수 있다. 세척에 의해 현탁중합물인 입자와 무관한 불순물을 제거할 수 있다. 세척 방식은 특별히 제한되지 않으며, 공지된 세척 방식이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 세척은, 알코올(예: 에탄올 포함 알코올) 및/또는 물(예: 증류수)을 포함하는 세척액에 현탁중합물을 투입하고, 교반하면서 수행될 수 있다. 특별히 제한되지는 않으나 이러한 세척은, 예를 들어 2 회 이상 반복될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 방법은, 상기 세척 이후에, 건조 단계를 더 포함할 수 있다. 건조를 통해 용매 잔류물 등을 제거할 수 있다. 건조 방식은 특별히 제한되지 않으며, 공지된 건조 방식이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 건조는 오븐을 이용하거나 상온 조건에서 이루어질 수 있다. 또한, 특별히 제한되지 않으나, 상기 건조는 진공에서 이루어질 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 방법은, 현탁중합 반응 완료 이후에, 현탁중합물을 원심분리, 세척 및 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 세척과 건조에 관한 설명은 상술한 것과 동일하다.
상기 고분자에 의한 표면처리 단계는, 친수성기를 갖는 고분자로 다공질 입자를 코팅하는 단계일 수 있다. 코팅하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 표면처리 물질인 고분자 또는 이를 포함하는 용액을 통해, 처리 대상 입자의 표면에 고분자가 흡착될 수 있도록 공지된 방법에 따라 처리할 수 있다.
하나의 예시에서, 표면처리에 사용되는 고분자는 친수성 고분자일 수 있다. 구체적으로, 히드록시기를 갖는 고분자가 표면처리에 사용될 수 있다. 이러한 고분자의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 다당류(아가로스, 덱스트란, 셀룰로스, 폴리비닐알코올, 히알루론산 및 키토산 중에서 하나 이상)일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 표면처리에 사용되는 고분자의 중량평균분자량은 150,000 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 표면처리 고분자의 중량평균분자량의 상한은 150,000 미만, 구체적으로, 100,000 이하, 50,000 이하 또는 30,000 이하일 수 있고, 구체적으로는, 예를 들어, 20,000 이하, 15,000 이하일 수 있고, 보다 구체적으로는 10,000 이하, 9000 이하, 8,000 이하, 7,000 이하, 6,000 이하, 5,000 이하 또는 4,000 이하일 수 있다. 그리고, 그 하한은 예를 들어, 1000 이상, 2000 이상, 3000 이상, 4000 이상, 5000 이상 또는 6000 이상일 수 있다.
하나의 예시에서, 다공성 입자의 중량(Wp)에 대한 표면처리된 고분자(Ws)의 중량 비율(표면처리 물질의 처리량, Ws/Wp)은 0.005 내지 1.0 범위일 수 있다. 상술한 범위 내에서 표면 처리량을 적절히 조절하여 비특이적 흡착을 억제할 수 있다. 예를 들어, 상기 다당류(예: 덱스트란)의 입자에 대한 코팅량이 높을수록 비특이적 흡착이 감소할 수 있다.
상기 설명된 방법에 따라 제조된 입자는, 단백질 정제에 적합한 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 방법에 따라 제조된 입자는 형태 및 물성이 균일하여, 컬럼 레진으로 충진시 단백질 정제에 적합하다.
하나의 예시에서, 상기 방법은 아래 [식 1]에 따라 계산되는 입자 평탄도가 0.83 이상을 만족하는 다공성 입자를 제조할 수 있다. [식 1]로 계산되는 입자 평탄도가 1에 가까울수록 입자가 구형에 가깝다는 것을 의미한다.
[식 1]
입자 평탄도 = B/A
상기 식 1에서, A는 실제 입자의 단면적로부터 계산된 입자의 반지름(=(단면적/π) 1/2)이고, B는 상기 제조된 입자의 단면에 포함될 수 있는 가장 큰 가상의 원이 갖는 반지름(B)을 의미한다.
이때, 상기 반지름(A 및 B)는 공지된 장비나 소프트 웨어(예: 광학 현미경 소프트웨어, Image J tool)를 통해 확인 또는 계산될 수 있다.
구체적으로, 상기 입자 평탄도는 예를 들어,0.84 이상, 0.85 이상, 0.86 이상, 0.87 이상, 0.88 이상, 0.89 이상, 0.90 이상, 0.91 이상, 0.92 이상, 0.93 이상, 0.94 이상 또는 0.95 이상일 수 있다. 이처럼, 본 출원에서는 상술한 조건 1과 2를 만족하는 연속상을 사용하여 현탁 중합이 이루어지기 때문에, 안정적으로 형성된 구형 액적으로부터 구형에 가까운 입자를 제조하는 것이 가능하다.
상기와 같은 입자의 평탄도는 본 출원 방법에 따라 제조된 입자 중에서 무작위로 선택된 10개 이상, 50 개 이상 또는 100개 이상의 입자에 대해 계산될 수 있고, 식 1에 의해 대표되는 평탄도 0.83 이상의 값은 선별된 개별 입자에 대해 각각 계산된 평탄도에 관한 산술평균 값일 수 있다.
참고로, 후술하는 실험에서와 같이, 본 출원에 따라 제조된 실시예의 입자(군)에서는 개별 입자 간 형태나 특성 편차가 적기 때문에 개별 입자의 평탄도와 산술평균 값으로 계산된 입자의 평탄도 사이에 작은 편차를 보였다. 반면에, 비교예의 경우에는 개별 입자 간 평탄도 편차가 크게 관찰되었다.
하나의 예시에서, 상기 방법은 아래 [식 2]에 의해 계산되는 강도 유지율(%)이 70 % 이상을 만족하는 다공성 입자를 제조할 수 있다. 이러한 강도 유지율(%)은 컬럼에 충진된 입자가 용매 또는 용액에 의해 스웰링(swelling)되는 경우를 모사한 것으로, 스웰링 조건에서도 입자의 강도가 유지될 수 있는 정도를 정량적으로 비교할 수 있게 한다.
[식 2]
강도 유지율(%)
= (습윤시 다공성 입자의 압축강도 / 건조시 다공성 입자의 압축강도) x 100
단, 상기 식 2에서, 건조시 다공성 입자의 압축강도는 80 내지 90 ℃(예: 85 ℃)에서 15 시간 내지 30 시간 동안 건조 후 상온 및 상습(상대습도 45 내지 85%) 조건에서 보관(보관 시간은 예를 들어 5분 이상 내지 수시간 또는 수십 시간 내의 임의시간일 수 있음)된 입자에 대해 측정된 강도로서, 다공성 입자의 지름이 10% 변형될 때의 압축강도를 의미한다. 그리고, 습윤시 다공성 입자의 압축강도는 상온에서 용매에 15 내지 30 시간 동안 침지된 다공성 입자에 대하여 측정된 강도로서, 입자의 지름이 10% 변형될 때의 압축강도를 의미한다. 습윤시 압축강도 측정과 관련하여, 다공성 입자가 침지되는 용매는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 물이나 알코올(예: 에탄올) 수용액을 들 수 있다. 알코올 수용액이 사용되는 경우, 알코올 농도(중량 기준)는 10 내지 40% 농도일 수 있다.
또한, 압축강도는 아래 식 2-1에 의해 계산된다.
[식 2-1]
압축강도(St) = 2.8P / πd2
상기 식 2-1에서, P는 입자에 가해진 하중(N)을 의미하고, d는 압축강도가 측정되는 다공성 입자의 지름(diameter)을 의미한다. 그리고, 압축강도(St)(Pa)는 다공성 입자의 지름(㎛)이 10% 변형했을 때의 압축강도로서, 예를 들어, 지름이 40 ㎛ 크기인 입자의 지름이 입자에 가해진 하중에 의해 찌그러져 36 ㎛로 변형되었을 때의 압축강도이다.
특별히 제한되지는 않으나,상기와 같은 압축강도는 공지된 방법이나 장치, 예를 들어, MCT511 장비를 이용하여 측정될 수 있다. 또한, 상기 강도와 관련한 입자의 지름 또는 직경은 인덴터 등을 통해 측정될 수 있는 것으로, 예를 들어, 측정 대상 입자의 형상 중에서 가장 긴 차원의 길이를 의미할 수 있다.
구체적으로, 상기 강도 유지율(%)은 예를 들어, 75 % 이상, 80 % 이상, 85 % 이상 또는 90 % 이상일 수 있고, 보다 구체적으로는 91 % 이상, 92 % 이상, 93 % 이상, 94 % 이상 또는 95 % 이상일 수 있다. 강도 변화율이 상기 범위 보다 낮은 경우에는 입자가 컬럼에 충진된 후 정제 대상 물질을 포함하는 용액을 흘려주었을 때, 입자가 스웰링 되면서 내구성이 떨어지게 되는 정도가 크다는 것을 의미한다.
상기와 같은 입자의 강도 유지율은 본 출원 방법에 따라 제조된 입자 중에서 무작위로 선택된 10개 이상, 50 개 이상 또는 100개 이상의 입자에 대해 계산될 수 있고, 식 2에 의해 대표되는 강도 유지율 70 % 이상의 값은 선별된 개별 입자에 대해 각각 계산된 강도 유지율에 관한 산술평균 값일 수 있다.
참고로, 후술하는 실험에서와 같이, 본 출원에 따라 제조된 실시예의 입자(군)에서는 개별 입자 간 형태나 특성 편차가 적기 때문에 개별 입자의 강도 유지율과 산술평균 값으로 계산된 입자의 강도 유지율 사이에 작은 편차를 보였다. 반면에, 비교예의 경우에는 개별 입자 간 강도 유지율 편차가 크게 관찰되었다.
하나의 예시에서, 하나의 예시에서, 상기 방법은 1.0 MPa 이상의 건조시 압축강도를 갖는 입자를 제공할 수 있다. 건조시 압축강도의 측정 또는 계산은 상술한 것과 동일하다. 구체적으로, 상기 건조시 압축강도는 80 내지 90 ℃(예: 85 ℃)에서 15 시간 내지 30 시간 동안 건조 후 상온 및 상습(상대습도 45 내지 85%) 조건에서 보관된 다공성 입자에 대해 측정된 강도로서, 다공성 입자의 지름이 10% 변형될 때의 압축강도를 의미하고, 상기 압축강도는 아래 식 2-1에 의해 계산된다.
[식 2-1]
압축강도(St) = 2.8P / πd2
상기 식 2-1에서, P는 입자에 가해진 하중(N)을 의미하고, d는 압축강도가 측정되는 다공성 입자의 지름을 의미하며, 압축강도(St)(Pa)는 다공성 입자의 지름(㎛)이 10% 변형했을 때의 압축강도이다.
예를 들어, 상기 입자의 건조시 압축강도는 1.5 MPa 이상, 2.0 MPa 이상, 2.5 MPa 이상, 3.0 MPa 이상, 3.5 MPa 이상, 4.0 MPa 이상, 4.5 MPa 이상, 5.0 MPa 이상, 5.5 MPa 이상, 6.0 MPa 이상, 6.5 MPa 이상, 7.0 MPa 이상, 7.5 MPa 이상 또는 8.0 MPa 이상일 수 있다. 입자의 강도가 상기 범위 보다 작을 경우, 컬럼 레진으로 사용하기 위하여 컬럼 내에 충진시 쉽깨 깨질 가능성이 높다. 또한, 건조시 입자의 압축강도 상한은 예를 들어, 10.0 MPa 이하, 9.5 MPa 이하, 9.0 MPa 이하, 8.5 MPa 이하, 8.0 MPa 이하, 7.5 MPa 이하, 7.0 MPa 이하, 6.5 MPa 이하, 6.0 MPa 이하, 5.5 MPa 이하, 5.0 MPa 이하, 4.5 MPa 이하, 4.0 MPa 이하, 3.5 MPa 이하 또는 3.0 MPa 이하일 수 있다. 일반적으로 입자의 강도가 높은 경우, 입자 내 기공 크기가 지나치게 작은 경우가 많기 때문에, 상기 범위를 초과하는 입자는 컬럼 레진으로 사용시 낮은 정제 효율을 보일 수 있다.
상기와 같은 입자의 강도는 본 출원 방법에 따라 제조된 입자 중에서 무작위로 선택된 10개 이상, 50 개 이상 또는 100개 이상의 입자에 대해 계산될 수 있고, 선별된 개별 입자에 대해 각각 계산된 압축강도에 관한 산술평균 값일 수 있다.
참고로, 후술하는 실험에서와 같이, 본 출원에 따라 제조된 실시예의 입자(군)에서는 개별 입자 간 형태나 특성 편차가 적기 때문에 개별 입자의 강도와 산술평균 값으로 계산된 입자의 압축강도 사이에 작은 편차를 보였다. 반면에, 비교예의 경우에는 개별 입자 간 압축강도 편차가 크게 관찰되었다.
하나의 예시에서, 상기 방법은, 그 내부 및/또는 표면에 수십 내지 수백 nm 크기의 공극이 하나 이상 형성된 다공성 입자를 제공할 수 있다. 상기 공극은 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)을 이용한 입자 분석을 통해 확인할 수 있다. 이때 공극의 크기는, (예를 들어, 입자 외부에서 입자를 바라볼 때) 입자의 표면 및/또는 단면에서 시인되는 공극의 양쪽 끝을 연결한 가장 큰 (가상의) 직선 거리일 수 있다. 분산상 액적에 관한 현탁중합 중 발생하는 포로겐(porogen)의 움직임에 따라 공극의 형상이나 분포가 달라질 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 공극이 다양한 형상이나 크기로 입자 내부에 존재할 수 있다. 상기 공극 크기는 개별 입자의 크기에 따라 달라질 수 있으나, 예를 들어, 10 내지 500 nm 범위일 수 있다.
공극과 관련하여, 본 출원의 구체예에 따라 얻어지는 다공성 입자는, 다공도(공극률 또는 기공도)가 약 10 내지 70 % 인 입자일 수 있다. 상기 입자의 다공도 하한은, 예를 들어, 15 % 이상, 20 % 이상, 25 % 이상, 30 % 이상, 35 % 이상, 40 % 이상, 45 % 이상, 50 % 이상, 55 % 이상 또는 60 % 이상일 수 있다. 상기 다공도는 수은 압입법(Mercury intrusion porosimetry, MIP)에 의해 계산될 수 있다. 상기와 같은 다공성 입자는 넓은 표면적과 넓은 리간드 부착 사이트를 제공할 수 있기 때문에, 단백질 정제에 유리하다.
하나의 예시에서, 상기 방법은, 마이크로미터 수준의 크기인 입자, 구체적으로는 그 직경이 30 내지 80 μm 범위인 입자를 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 출원의 방법은 그 크기의 하한이 30 μm 이상, 35 μm 이상, 40 μm 이상, 45 μm 이상, 50 μm 이상, 55 μm 이상, 60 μm 이상, 65 μm 이상, 70 μm 이상 또는 75 μm 이상이고, 그 상한은 예를 들어, 75 μm 이하, 70 μm 이하, 65 μm 이하, 60 μm 이하, 55 μm 이하, 50 μm 이하, 45 μm 이하, 40 μm 이하 또는 35 μm 이하인 입자를 제공할 수 있다. 단백질 정제시에는 컬럼 내부를 단백질 정제용 입자로 충진하고, 정제하고자 하는 물질을 흘려보내게 되는데, 단백질 정제용 입자의 크기가 상기 범위보다 작은 경우에는 단백질 입자와 같은 반응물이 컬럼을 통과하는 것이 어렵다. 또한, 상기 범위를 초과하는 경우, 즉, 컬럼 내에 존재하는 충진재의 크기가 너무 큰 경우에는 컬럼 내 빈 공간(입자와 입자 사이의 공간)이 많이 생기기 때문에, 정제하고자 하는 물질이 입자 표면에 부착되지 않고 컬럼을 통과할 수 있기 때문에 정제효율이 낮아질 수 있다. 이때, 상기 직경 측정시에는 후술하는 것과 같이 PSA(particle size analyzer)(Malvern社, Mastersizer 3000)가 이용될 수 있다. 또한, 상술한 직경 또는 그 범위는 부피(체적)기준 D10 내지 D90의 범위를 의미할 수 있다. 또는, 광학현미경을 통해 입자의 이차원(2D) 평면 넓이를 구하고, 평면 넓이에 관한 식(S= πr2)을 역산하여 상기 직경을 계산할 수 있다. 이때, 상기 직경은 적어도 100개 이상 입자에 계산된 값에 대한 산술평균일 수 있다.
특별히 제한되지 않으나, 상기와 같이 본 출원에 따라 제조된 입자는, 예를 들어, 단백질 정제에 사용될 수 있다.
본 출원에 관한 다른 일례에서, 본 출원은 다공성 입자에 관한 것이다.
본 출원의 구체예에서 상기 입자는 친수성기를 갖는 중합성 단량체 유래의 단위를 포함하고, 아래 식 1에 의해 계산되는 평탄도가 0.83 이상을 만족할 수 있다.
[식 1]
입자 평탄도 = B/A
상기 식 1에서, A는 제조된 입자의 단면적으로부터 계산된 입자의 반지름(=(단면적/π) 1/2)이고, B는 상기 제조된 입자의 단면에 포함될 수 있는 가장 큰 가상의 원이 갖는 반지름(B)을 의미한다.
식 1과 관련한 보다 구체적인 설명 및 평탄도 수치의 구체예는 상기 본 출원 방법과 관련하여 설명한 것과 같으므로, 이를 생략한다.
하나의 예시에서, 상기 다공성 입자는 아래 식 2에 의해 계산되는 강도 유지율(%)이 70 % 이상을 만족하는 것일 수 있다.
[식 2]
강도 유지율(%)
= (습윤시 다공성 입자의 압축강도 / 건조시 다공성 입자의 압축강도) x 100
단, 상기 식 2에서, 건조시 다공성 입자의 압축강도는 80 내지 90 ℃(예: 85 ℃)에서 15 시간 내지 30 시간 동안 건조 후 상온 및 상습(상대습도 45 내지 85%) 조건에서 보관된 입자에 대해 측정된 강도로서, 다공성 입자의 지름이 10% 변형될 때의 압축강도를 의미한다. 그리고, 습윤시 다공성 입자의 압축강도는 상온에서 용매에 15 내지 30 시간 동안 침지된 다공성 입자에 대하여 측정된 강도로서, 입자의 지름이 10% 변형될 때의 압축강도를 의미한다. 이때, 압축강도는 아래 식 2-1에 의해 계산된다.
[식 2-1]
압축강도(St) = 2.8P / πd2
상기 식 2-1에서, P는 입자에 가해진 하중(N)을 의미하고, d는 압축강도가 측정되는 다공성 입자의 지름을 의미하며, 압축강도(St)(Pa)는 다공성 입자의 지름(㎛)이 10% 변형했을 때의 압축강도이다.
식 2와 관련한 보다 구체적인 설명 및 강도 유지율 수치의 구체예는 상기 본 출원 방법과 관련하여 설명한 것과 같으므로, 이를 생략한다.
하나의 예시에서, 상기 다공성 입자는 1.0 MPa 이상의 건조시 압축강도를 갖는 입자일 수 있다. 상기 건조시 압축강도는 80 내지 90 ℃(예: 85 ℃)에서 15 시간 내지 30 시간 동안 건조 후 상온 및 상습(상대습도 45 내지 85%) 조건에서 보관된 다공성 입자에 대해 측정된 강도로서, 다공성 입자의 지름이 10% 변형될 때의 압축강도를 의미하고, 상기 압축강도는 아래 식 2-1에 의해 계산된다.
[식 2-1]
압축강도(St) = 2.8P / πd2
상기 식 2-1에서, P는 입자에 가해진 하중(N)을 의미하고, d는 압축강도가 측정되는 다공성 입자의 지름을 의미하며, 압축강도(St)(Pa)는 다공성 입자의 지름(㎛)이 10% 변형했을 때의 압축강도이다.
입자의 건조시 압축강도와 관련한 보다 구체적인 설명 및 압축강도 수치의 구체예는 상기 본 출원 방법과 관련하여 설명한 것과 같으므로, 이를 생략한다.
하나의 예시에서, 상기 다공성 입자는 30 내지 80 μm 범위의 직경을 가질 수 있다. 이때 직경의 상한과 하한은 부피기준 D10 및 D90 직경일 수 있다.
입자의 크기와 관련한 보다 구체적인 설명 및 그 수치의 구체예는 상기 본 출원 방법과 관련하여 설명한 것과 같으므로, 이를 생략한다.
하나의 예시에서, 상기 다공성 입자는 공극률이 10 내지 70 % 범위일 수 있다.
입자의 공극률과 관련한 보다 구체적인 설명 및 그 수치의 구체예는 상기 본 출원 방법과 관련하여 설명한 것과 같으므로, 이를 생략한다.
본 출원의 구체예에서, 상기 다공성 입자는 상술한 방법에 의해 제조된 것일 수 있다. 그에 따라, 본 출원 다공성 입자를 형성하는 친수성기를 갖는 중합성 단량체로는 상기 방법과 관련하여 설명한 것들이 사용될 수 있다. 구체적인 설명은 상기 방법에 관하여 설명한 것으로 대체한다.
하나의 예시에서, 상기 다공성 입자는 상기 본출원 방법과 관련하여 설명된 분산상 조성물에 포함된 중합성분으로부터 제조된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 다공성 입자는, 친수성기를 갖는 중합성 단량체 및 가교제 유래의 단위를 더 포함할 수 있다. 친수성기를 갖는 중합성 단량체 및 가교제에 관한 구체예는 상기 방법과 관련하여 설명한 것과 같으므로, 이를 생략한다.
하나의 예시에서, 상기 다공성 입자는 소정의 고분자로 표면처리된 것일 수 있다. 다공성 입자를 표면처리하는데 사용되는 고분자의 종류나 그 외 특성은 상기 본 출원 방법과 관하여 설명한 것과 같으므로, 이를 생략한다.
본 출원에 따르면, 형상이 균일하고, 표면의 평탄도가 개선되었으며, 그외 입자의 특성이 균일한 다공성 입자가 제공될 수 있다. 또한, 본 출원은 비특이적인 흡착을 억제하는데 유리한 단백질 정제용 레진을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
도 1은 본 출원 입자의 특성과 관련하여 입자 평탄도 계산을 설명하기 위한 것이다. S1은 실제 입자의 단면적을 의미하고, A는 단면적(S1)으로부터의 역산((단면적/π)1/2)을 통해 계산되는 입자의 반지름(A)를 의미한다. 그리고, S2는 실제 입자의 단면에 포함되는 가장 큰 가상의 원이 갖는 단면적(S2)와 그로부터 계산되는 반지름(B)를 의미한다.
이하 발명의 구체적인 실시예를 통해 발명의 작용, 효과를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 예시로서 제시된 것으로 이에 의해 발명의 권리범위가 어떠한 의미로든 한정되는 것은 아니다.
제조예: 연속상(continuous phase)의 제조 및 특성 평가
입자 제조에 사용된 연속상 1 내지 6은 다음과 같다.
연속상 1: 0.5% 농도 PVA 수용액 (PVA 분자량 85,000 - 125,000, 가수분해율 87-89%)
연속상 2: 1.0% 농도 PVA 수용액 (PVA 분자량 85,000 - 125,000, 가수분해율 87-89%)
연속상 3: 2.0% 농도 PVA 수용액 (PVA 분자량 85,000 - 125,000, 가수분해율 87-89%)
연속상 4: 4.0% 농도 PVA 수용액 (PVA 분자량 85,000 - 125,000, 가수분해율 87-89%)
연속상 5: 1.0% 농도 PVA 수용액 (PVA 분자량 13,000 - 50,000, 가수분해율 87-89%)
연속상 6: 4.0% 농도 PVA 수용액 (PVA 분자량 13,000 - 50,000, 가수분해율 87-89%)
연속상 7: 0.4 % 농도 PVA 수용액 (PVA 분자량 85,000 - 125,000, 가수분해율 87-89%). 단, 해당 PVA 수용액은 약 5 % 농도로 NaCl을 포함한다.
이때, %로 표시된 PVA(poly(vinyl alchol))의 농도는 증류수와 PVA를 포함하는 PVA 수용액 전체 100 중량% 중에서 PVA의 중량%를 의미한다. 중량평균 분자량의 경우, 겔투과크로마토그래피(Gel permeation chromatography: GPC)를 이용하여 PVA(또는 PVP)의 중량평균분자량(표준 폴리스티렌 환산함)을 측정한 것이다. 또한, 수화도(가수분해율)는 1H-NMR을 이용하여 측정 PVA의 수화도를 측정한 것이다. 참고로, 수화(hydrolysis)가 진행되면서 에틸렌(ethylene)에 있는 수소 피크(H peak)가 감소하고, 수산기(hydroxyl group)에 있는 수소 피크가 증가한다.
상기 연속상 1 내지 6에 대한 표면장력 및 점도를 측정 결과는 표 1과 같다.
| 연속상 1 | 연속상 2 | 연속상 3 | 연속상 4 | 연속상 5 | 연속상 6 | 연속상 7 | |
| 표면장력@25°C (mN/m) | 55 | 54 | 50 | 45 | 49 | 42.5 | 71 |
| 점도@20°C (cp) | 1 | ≥2 | ~ 8.0 (약 8.0에 근접) |
22 내지 30 | 1.6 | 3 내지 6 | ≤ 1 |
입자의 제조 및 특성 비교
아래의 과정을 거쳐 입자를 수득하였다.
1. 분산상(dispersive phase)의 제조
하기 표 2 및 3에 기재된 함량 비율로 각 화합물의 혼합물을 바이알에서 교반하였다. 이후, 열 개시제인 벤조일퍼옥사이드(benzoyl peroxide, BPO)를 바이알에 추가 투입하고, 5분 정도 상온에서 교반하였다. 각 성분간 함량은 표 2 및 3에 기재하였다.
2. 현탁중합에 의한 입자 제조
오일배스(oil bath) 내에서 PVA 수용액(연속상)(40mL)을 분산상과 혼합한 후 균일 분산액이 될 때까지 교반하고, 수중 유화 에멀젼을 형성하였다. 그리고, 현탁 중합을 통하여 입자를 형성하였다. 구체적으로, 상온에서 교반하여 유화한 후, 85 내지 88 ℃ 온도 조건하에서 현탁중합을 수행하였다. 상기 중합은 질소 퍼징 하에서 실시하였다.
3. 입자 수득
반응 6 시간 후, 원심분리 (10 min)를 통해 제조된 입자를 회수하고, 에탄올 및 증류수로 5회 세척한 후 상온에서 건조하였다.
실시예와 비교예에서 사용된 구체적인 성분 및 그 함량은 아래 표 2 및 3에 기재하였다. 또한, 제조된 입자의 특성을 아래와 같이 확인하였다.
1. 입자 크기
입자를 물에 10% 농도로 분산시키고, 상온에서 PSA(particle size analyzer)(Malvern)를 이용하여 측정하였다. 아래 표 2와 3에 기재된 입자 크기의 상한값과 하한값은 부피(체적)기준 D10 및 D90 이다. 구체적으로, D10 및 D90은 부피 기준 입자크기 순서로 1 부터 100까지 오름차순으로 입자를 정렬했을 때, 10 번째와 및 90 번째에 해당하는 입자의 입도를 의미한다.
2. 입자 공극율
입자 내부 공극은 MIP(Mercury intrusion porosimetry)(Autopore V9600, micromeritics 社)방법으로 측정하였다.
3. 입자 평탄도
입자의 평탄도는 각 실시예 또는 비교예예서 제조된 입자 중에서 10 개 이상의 입자를 선별하여 측정하였다. 구체적으로, 먼저 Image J tool을 이용하여 실제 입자의 단면적을 측정하고, (단면적/π)1/2 로부터 실제 제조 입자의 반지름(A)을 계산하였다. 그리고, 상기 반지름(A)에 대하여, 상기 실제 입자의 단면에 포함될 수 있는 가장 큰 가상의 원이 갖는 반지름(B)의 비율(B/A)을 평탄도로 정의하고, 이를 계산하였다. B의 값은 공지된 광학 현미경 소프트웨어를 통해 확인 또는 계산이 가능하다.
[식 1]
입자 평탄도
= B/A
(단, A는 실제 입자의 (단면적/π) 1/2로부터 계산된 입자의 반지름이고, B는 상기 제조된 입자의 단면에 포함될 수 있는 가장 큰 가상의 원이 갖는 반지름(B)을 의미한다.)
아래 표에 기재된 입자 평탄도는 평탄도 측정을 위해 선별된 10개 이상 입자 각각의 평탄도로부터 얻어진 산술평균 값이다.
4. 입자의 강도(MPa)
입자 강도는 MCT511 장치를 이용하여 측정하였다. 구체적으로, 각각의 실시예 또는 비교예에서 제조된 입자 중에서 무작위로 10개 이상의 입자를 선별하고, 선별된 입자 각각의 건조시 압축강도 및 습윤시 압축강도를 측정하였다. 압축강도의 정의는 상술한 것과 같고, 아래 표에는 건조시 압축강도의 산술평균을 기재하였다.
5. 강도 유지율(%)
아래 식 2에 따라 강도 유지율(%)을 계산하였다. 구체적으로, 각각의 실시예 또는 비교예에서 제조된 입자 중에서 무작위로 10개 이상의 입자를 선별하고, 선별된 입자 각각에 대한 강도 유지율을 식 2에 따라 계산한 후, 그 산술평균을 아래 표에 기재하였다.
[식 2]
강도 유지율
= (습윤시 다공성 입자의 압축강도 / 건조시 다공성 입자의 압축강도) x 100
(단, 상기 식 2에서, 건조시 다공성 입자의 압축강도는 85 ℃ 오븐에서 입자를 약 16 시간 동안 건조 후 상온 및 상습(상대습도 45 내지 85%) 조건에서 보관된 입자에 대해 측정된 강도로서, 입자의 지름이 10% 변형될 때의 압축강도를 의미한다. 그리고, 습윤시 다공성 입자의 압축강도는, 상온에서 용매(물 또는 20% 농도 에탄올 용액)에 약 16 시간 동안 침지된 입자에 대해 측정된 강도로서, 입자의 지름이 10% 변형될 때의 압축강도를 의미한다. 이때, 압축강도는 상술한 것과 같이 식 2-1에 의해 계산된다.
6. 입자(베이스 레진)의 에폭시 함량(μmol/g) 분석 (Sonication-assisted titration 이용 - Anal. Methods, 2014, 6, 4257-4261)
1) 0.1g의 입자 (대조군은 DI water를 사용함)를 1 mL HCl/acetone 용액 (1/40(v/v))과 혼합하여 4분 동안 sonication을 진행한다(Jeiotech社의 UCP-02를 사용함. 상기 장비의 스펙은 Frequency 40 KHz이고, Ultrasonic power는 100W임).
2) Indicator 용액 (0.1% cresol red과 0.1% thymol blue를 1:3 부피비로 혼합 후 0.01 M NaOH를 이용해 pH를 7.0으로 맞춤)를 1)의 혼합액에 첨가한다.
3) 용액의 색이 purple-blue가 될 때까지 0.1M NaOH로 적정을 진행한다.
4) 하기 식을 이용해 epoxy 함량을 계산한다.
[식] Epoxy content (mmol)
= [V0(ml) - V(ml)] x CNaOH (mol/L)
상기 식에서,
V0 : 입자 대신 DI waver를 사용한 대조군 샘플에 추가한 NaOH 양 (mL)
V : epoxy 포함 실험군 샘플에 추가한 NaOH 양 (mL)
CNaOH : 적정에 사용된 NaOH 농도
5) 계산된 epoxy 함량을 앞서 입자의 무게(앞에 1) 항목에서 0.1g 사용)로 나누어, 입자(베이스 레진) 무게 당 에폭시 함량을 확인하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | |||
| 분 산 상 |
모노머 (함량: g) |
GMA 1g | GMA 1g | GMA 1g | GMA 1g | |
| 가교제 (함량: g) |
EGDMA 2 g | EGDMA 2 g | EGDMA 2 g | EGDMA 2 g | ||
| 포로겐(함량: g) | 톨루엔 2 g | 톨루엔 1 g | 톨루엔 0.5 g | 톨루엔 2 g | ||
| 개시제(함량: g) | BPO 0.03 g | BPO 0.03 g | BPO 0.03 g | BPO 0.03 g | ||
| 연속상 | 종류 | 연속상 2 | 연속상 2 | 연속상 2 | 연속상 3 | |
| 입자 | 크기 | 40 내지 60 um | 40 내지 60 um | 40 내지 60 um | 30 내지 50 um | |
| 공극률 | 50 내지 70 % | 30 내지 45 % | 10 내지 30 % 미만 | 30 내지 45 % | ||
| 입자 평탄도 | 0.917 | 0.894 | 0.906 | 0.836 | ||
| 입자 강도(Mpa) | 2.94 | 3.27 | 3.91 | 3.10 | ||
| 강도 유지율(%) | 91.17 | 91.74 | 92.31 | 90.32 | ||
| 에폭시 함량(μmol/g) | 1103 | 962.5 | 910.9 | 1058 | ||
| *GMA: 글리시딜메타크릴레이트(glycydyl methacrylate) *EGDMA: 에틸린글리콜디메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate) * BPO: 벤조일퍼옥사이드(Benzoyl peroxide) |
||||||
| 비교예1 | 비교예2 | 비교예3* | 비교예4 | 비교예5 | 비교예6 | 비교예7 | 비교예8 | |||
| 분 산 상 |
모노머 (함량: g) |
GMA 1g | GMA 1g | GMA 1g | GMA 1g | GMA 1g | Styrene 1g | Styrene 1g | GMA 1g | |
| 가교제 (함량: g) |
EGDMA 2 g |
EGDMA 2 g |
EGDMA 2 g |
EGDMA 2 g |
EGDMA 2 g |
EGDMA 2 g |
DVB 2 g (divinyl benzene) |
EGDMA 2 g |
||
| 포로겐(함량: g) | 톨루엔 2 g | 톨루엔 1 g | 헥사데칸 2 g |
톨루엔 2 g | 톨루엔 2 g |
톨루엔 2 g | 톨루엔 2 g | 톨루엔 2 g | ||
| 개시제(함량: g) | BPO 0.03 g |
BPO 0.03 g |
BPO 0.03 g |
BPO 0.03 g |
BPO 0.03 g |
BPO 0.03 g |
BPO 0.03 g |
BPO 0.03 g |
||
| 연속상 | 종류 | 연속상 1 | 연속상 4 | 연속상 2 | 연속상 5 | 연속상 6 | 연속상 2 | 연속상 2 | 연속상 7 | |
| 입자 | 크기 | 40 내지 60 um | 20 내지 35 um | 40 내지 60 um | 40 내지 70 um | 30 내지 50 um | 40 내지 60 um | 30 내지 60 um | 35 내지 85 um | |
| 공극률 | 30 내지 45 % | 30 내지 50 % | 30 내지 50 % | 30 내지 50 % | 30 내지 50 % | 50 내지 70 % | 50 내지 70 % | 45 내지 65 % | ||
| 입자 평탄도 | 0.799 | 0.597 | 0.883 | 0.820 | 0.627 | 0.924 | 0.899 | 0.571 | ||
| 입자 강도(Mpa) | 2.24 | 2.40 | 1.32 | 2.85 | 3.07 | 3.91 | 4.26 | 3.18 | ||
| 강도 유지율(%) | 89.28 | 89.99 | 87.58 | 92.28 | 89.58 | 93.34 | 92.18 | 92.62 | ||
| 에폭시 함량(μmol/g) | 1096 | 951.2 | 741.8 | 971.4 | 817.8 | - | - | 1142 | ||
| * 비교예 3의 경우에는 코어쉘 입자로 형성되었다. *GMA: 글리시딜메타크릴레이트(glycydyl methacrylate) *EGDMA: 에틸린글리콜디메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate) * BPO: 벤조일퍼옥사이드(Benzoyl peroxide) |
||||||||||
표면 에너지가 55 mN/m 인 연속상 1을 사용하여 제조된 비교예 1의 경우에는 그 제조 과정에서 에멀젼이 형성되지 못하고 상분리가 발생하는 것이 관찰되었다. 또한, 비교예 1 입자 제조에 사용된 연속상 1의 점도는 2cP 보다 작은데, 물을 포함하는 연속상에 대하여 용해성이 있는 모노머(예: GMA)가 중합 중에 액적으로부터 파생되면서 위성입자와 같은 부산물을 생성하고, 그 결과로 입자의 표면 평탄도가 실시예 대비 좋지 못하였다. 입자의 평탄도가 좋지 못한 경우, 입자 외곽의 표면적이 높기 때문에, 단백질의 비특이적 흡착도 역시 높게 나타난다.
비교예 2 입자 제조시에는 표면 에너지가 45 mN/m 인 연속상 4가 사용되었는데, 형성된 에멀젼의 크기가 작고, 그에 따라 원하는 크기의 중합 입자를 얻지 못하였다. 구체적으로, 표 3에서와 같이 비교예 2의 입자군의 입자 분포는 20 내지 35 ㎛ 인 것이 확인되었다. 입자의 크기가 작은 경우, 정제 물질이 컬럼을 통과하기 어렵다. 또한, 조건 1과 2를 동시에 만족하지 못하는 연속상 4 사용에 따른 결과로, 제조된 입자의 평탄도가 실시예 대비 좋지 못한 점도 확인되었다.
비교예 3에서는 코어쉘 입자가 제조되었다. 단백질 정제시에는 정제하고자 하는 단백질이 붙을 수 있는 리간드를 입자 표면에 붙이게 되는데, 코어쉘 형태 입자의 경우 다공성 입자 대비 리간드가 붙을 수 있는 사이트(site)가 적기 때문에, 단백질 정제에 부적합하다. 입자가 중합되는 과정에서 분산상 내 모노머(monomer)와 포로겐(porogen) 사이의 상분리 속도에 따라 내부에 형성되는 공극(pore)의 상태 및 형상이 달라질 수 있는데, 헥사데칸의 경우 톨루엔 대비 상분리 속도가 상당히 빠르기 때문에, 코어쉘 형상의 입자가 생성되는 것으로 보인다. 그 외에, 코어쉘 입자는 습윤시 강도 변화가 좋지 못한 것으로 확인된다.
비교예 4 입자 제조에 사용된 연속상 5의 점도는 2cP 보다 작은데, 비교예 1에서와 마찬가지로 입자의 표면 평탄도가 실시예 대비 좋지 못한 것이 확인되었다. 입자의 평탄도가 좋지 못한 것은 상술한 바와 같이, 물을 포함하는 연속상에 대한 용해도가 높은 모노머(예: GMA)가 중합 중에 액적으로부터 파생되면서 위성입자와 같은 부산물을 생성한 결과로 판단된다.
비교예 5 입자 제조에 사용된 연속상 6은 표면장력이 42.5 mN/m로 낮은 편인데, 비교예 2에서와 마찬가지로 형성된 에멀젼의 크기가 작은 편이고, 그에 따라 원하는 크기의 중합 입자를 얻지 못하였다. 구체적으로, 표 3에서와 같이 비교예 2의 입자군의 입자 분포는 30 내지 50 ㎛ 인 것이 확인되었다. 또한, 조건 1과 2를 동시에 만족하지 못하는 연속상 6 사용에 따른 결과로, 제조된 입자의 평탄도가 실시예 대비 좋지 못한 점도 확인되었다.
비교예 6과 7의 경우, 입자 표면의 평탄도, 입자 강도 및 입자 강도 변화량이 실시예와 유사한 수준으로 확인되었다. 그러나, 스티렌을 사용하여 제조된 비교예 6 과 7의 입자는, 친수성기를 갖는 GMA를 사용하여 제조된 실시예 입자 대비 표면의 소수성이 강하다. 바꾸어 말하면, 친수성의 경우, 실시예 입자(GMA 및 EGDMA 사용), 비교예 6 입자(스티렌 및 EGDMA 사용) 및 비교예 7(스티렌 및 DVB 사용) 입자 순으로 강하다. 표면의 소수성 또는 친수성 정도와 흡착 성능에 관한 설명은 아래 실험과 함께 후술한다.
비교예 8에 따라 제조된 입자 역시 평탄도가 좋지 못한 것이 확인된다. 특히, 비교예 8에서는 NaCl이 첨가되었음에도 연속상 내 현탁액(분산상)이 안정적이지 않아 제조 입자의 입도 분포가 넓고 뭉친 입자가 많이 발생하여 입자 평탄도가 낮음이 확인되었다.
표면처리된 개질 입자의 정제 효과 비교
앞서 설명된 실시예와 비교예에서 얻어진 입자를 표 4 및 5에 기재된 다당류로 표면처리하여, 개질입자를 제조하였다. 구체적으로, 입자 1 g을 pH 8의 carbonate buffer 10 mL에 분산시키고, 표면처리 물질이 표 3에 기재된 처리량만큼 표면처리될 수 있도록 18 시간 이상 상온에서 반응시켰다. 반응 후 입자는 필터링(filtering)을 통하여 회수하고, DW와 EtOH을 이용하여 입자를 수세하였다.
표면처리된 입자에 대하여 단백질 흡착도를 평가하였다. 구체적인 단백질 흡착도 평가는 아래와 같이 이루어졌다.
입자 표면의 BSA (Bovine serum albumin) 비특이적 흡착 테스트
입자를 bovine serum albumin (in PBS(Phosphate-buffered saline)) 용액에 분산하여 상온에서 16 시간 흡착시켰다. 흡착 후 상층액을 회수하고 PBS 버퍼에 입자를 3번 세척하였으며 세척액도 회수하였다. 그리고, 상온에서 2일 동안 입자를 건조하였다.
입자 표면에 흡착된 BSA 분석
BSA 흡착 시 사용된 상층액과 세척액을 PBS 버퍼에 희석하여 Pierce™ BCA Protein Assay Kit (Thermo Fisher Scientific社) reagent와 반응시킨 뒤 562 nm에서의 흡광도를 측정하였다. BSA calibration curve를 통해 계산된 상층액과 세척액 내 잔류 BSA 함량과 흡착에 사용된 입자양을 통해 입자 표면에 흡착된 BSA 함량 (mg BSA/g 입자)를 계산하였다.
| 표면처리된 개질입자 | 실시예 5 | 실시예 6 | 실시예 7 | 실시예 8 | |
| 표면처리 전 입자 (중량: 1g) | 실시예 1 | 실시예 1 | 실시예 1 | 실시예 1 | |
| 표면처리 물질 | 덱스트란(10K) | 덱스트란(10K) | 덱스트란(10K) | 히알루론산(1K) | |
| 표면처리 물질 처리량 | 0.01 g | 0.1 g | 1 g | 1 g | |
| BSA 흡착량(mg/g) | 18.1 | 14.7 | 12.6 | 16.9 | |
| * 덱스트란 10K: 중량평균분자량이 10,000인 덱스트란 * 히알루론산 1K: 중량평균분자량이 1,000인 히알루론산 |
|||||
| 표면처리된 개질입자 | 비교예 9 | 비교예 10 | 비교예 11 | 비교예 12 | 비교예 13 | 비교예 14 | |
| 표면처리 전 입자 (중량: 1g) | 실시예 1 | 비교예 5 | 비교예 6 | 비교예 5 | 실시예 1 | 실시예 1 | |
| 표면처리 물질 | - | - | - | 덱스트란(10K) | NaOH 5M | 덱스트란 (150K) |
|
| 표면처리 물질 처리량 | - | - | - | 0.01 g | - | 0.01 g | |
| BSA 흡착량(mg/g) | 23.8 | 25.2 | 36.5 | 19.8 | 32.7 | 21.5 | |
| * 덱스트란 10K: 중량평균분자량이 10,000인 덱스트란 * 덱스트란 150K: 중량평균분자량이 150,000인 덱스트란 * NaOH 5M: 몰농도가 5M인 NaOH 수용액 |
|||||||
표면처리된 실시예 5 내지 8과 달리, 표면처리가 이루어지지 않은 비교예 9 내지 11 및 13에서는 단백질의 비특이적 흡착이 높게 나타남이 확인되었다.
한편, 단백질의 비특이적 흡착은 입자가 소수성 표면을 갖는 경우에 상대적으로 높게 나타났다. 구체적으로, 표 5에서 비교예 11(소수성이 강한 비교예 6 입자 사용)과 비교예 9(친수성이 강한 실시예 1의 입자 사용)의 흡착도를 비교해보면, 친수성 잔기를 갖는 모노머(GMA)로부터 제조된 실시예 1 입자를 사용한 비교예 9가 상대적으로 소수성인 모노머(styrene)로부터 제조된 비교예 11의 경우보다 흡착도 수치가 더 낮았다(비교예 11 대비, 비교예 9에서 비특이적 흡착이 덜 발생함). 즉, 표 3을 참고하면, 비교예 6 입자는 그 평탄도가 양호한 편이고, 입자의 크기나 공극율 역시 실시예 1 등과 유사하지만, 그 표면이 소수성을 갖기 때문에 흡착도가 좋지 못하고, 따라서 정제용도에 부적합한 것이다.
또한, 입자의 평탄도가 좋지 못한 경우, 입자 외곽의 표면적이 높기 때문에, 단백질의 비특이적 흡착도 역시 높게 나타난다. 구체적으로, 표 5에서 비교예 9(평탄도가 우수한 실시예 1의 입자 사용)과 비교예 10(평탄도가 상대적으로 좋지 못한 비교예 5 입자 사용)의 흡착도를 비교해보면, 비교예 9의 경우가 비교예 10 보다 흡착도 수치가 더 낮았다(비교예 10 대비, 비교예 9에서 비특이적 흡착이 덜 발생함). 표면 개질 전 입자의 평탄도가 우수한 경우가 단백질의 비특이적 흡착을 억제할 수 있다는 것은, 표면이 친수성 고분자로 동일하게 개질된 실시예 6과 비교예 12를 비교해보더라도 확인할 수 있다.
비교예 13은 5M의 NaOH로 실시예 1의 입자를 표면처리한 것이다. 실시예 1의 입자는 poly(GMA-co-EGDMA) 입자로서, NaOH를 처리할 경우 epoxide의 가수 분해를 기대할 수 있으나, 다당류를 도입한 경우와 비교하였을 때 상대적으로 비특이적 흡착 특성이 열위인 것을 확인하였다. 즉, 단백질의 비특이적 흡착을 줄이기 위해서는 실시예 5 내지 8과 같이 고분자에 의한 표면처리가 보다 바람직하다고 볼 수 있다.
마지막으로, 비교예 14는 표면처리 물질의 분자량이 150 K 와 같이 지나치게 큰 경우, 표면 개질 효율이 낮아져 단백질의 비특이적 흡착이 개선되지 못함을 보여준다.
Claims (25)
- 하기 조건 1 및 조건 2를 동시에 만족하는 연속상 조성물(A); 및 친수성기를 갖는 중합성 단량체 및 탄소수가 12 이하인 소수성 탄화수소 포로겐(porogen)을 포함하는 분산상 조성물(B)을 혼합하고, 현탁중합반응을 진행하여 다공성 입자를 제조하는 단계; 및
상기 현탁중합에 의해 제조된 다공성 입자를 고분자로 표면처리하는 단계;
를 포함하는, 단백질 정제용 다공성 입자의 제조방법:
[조건 1]
45 mN/m < 연속상 조성물의 표면 장력(surface tension) ≤ 54 mN/m
[조건 2]
연속상 조성물의 점도(viscosity) ≥ 2.0 cp
(단, 상기 [조건 1]에서 표면 장력은 링 메쏘드(ring method)에 따라 상온에서 측정되고, 상기 [조건 2]에서 점도는 66 내지 264 1/s 전단 속도 범위 및 상온 조건에서 측정된다.)
- 제 1 항에 있어서,
상기 연속상 조성물(A)은 물(water)과 고분자 계면활성제를 포함하는,
다공성 입자의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 연속상 조성물(A)은 60,000 내지 200,000 범위의 중량평균분자량, 및 80 내지 99 % 범위의 수화도를 갖는 고분자 계면활성제를 포함하는,
다공성 입자의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 연속상 조성물(A)은, 연속상 조성물 전체 100 중량%를 기준으로, 상기 고분자 계면활성제를 1.0 중량% 이상 4.0 중량% 미만 포함하는,
다공성 입자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 친수성기를 갖는 중합성 단량체는 탄소간 불포화 결합을 갖는 단량체로서, 에폭시기, 아미드기, 카르복실기, 알콕시기, 설포네이트기, 싸이올기, 아민기 또는 히드록시기를 갖는 단량체인,
다공성 입자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 분산상 조성물(B)은, 친수성기를 갖는 중합성 단량체 100 중량부 대비, 상기 포로겐을 30 내지 300 중량부 범위로 포함하는,
다공성 입자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 분산상 조성물(B)은 가교제를 더 포함하는,
다공성 입자의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 분산상 조성물(B)은, 친수성기를 갖는 중합성 단량체 100 중량부 대비, 상기 가교제를 80 내지 300 중량부 범위로 포함하는, 다공성 입자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
히드록시기를 갖는 고분자를 상기 표면처리에 사용하는,
다공성 입자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
아가로스, 덱스트란, 셀룰로스, 폴리비닐알코올, 히알루론산 및 키토산 중에서 선택되는 하나 이상의 다당류를 상기 표면처리에 사용하는,
다공성 입자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 표면처리에 사용되는 고분자의 중량평균분자량이 150,000 미만인,
다공성 입자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
연속상 조성물(A)과 분산상 조성물(B)을 혼합한 후 전단력을 가하여 연속상 조성물(A) 내에서 분산상 조성물(B)을 액적 형태로 균질화하는 단계; 및 상기 분산상 조성물을 현탁중합하는 단계를 포함하는,
다공성 입자의 제조방법.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
아래 식 1에 의해 계산되는 평탄도가 0.83 이상을 만족하는 다공성 입자를 제조하는,
다공성 입자의 제조방법:
[식 1]
입자 평탄도 = B/A
(상기 식 1에서, A는 제조된 입자의 단면적으로부터 계산된 입자의 반지름(=(단면적/π) 1/2)이고, B는 상기 제조된 입자의 단면에 포함될 수 있는 가장 큰 가상의 원이 갖는 반지름(B)을 의미한다.)
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
아래 식 2에 의해 계산되는 강도 유지율(%)이 70 % 이상을 만족하는 다공성 입자를 제조하는,
다공성 입자의 제조방법:
[식 2]
강도 유지율(%)
= (습윤시 다공성 입자의 압축강도 / 건조시 다공성 입자의 압축강도) x 100
(단, 상기 식 2에서, 건조시 다공성 입자의 압축강도는 80 내지 90 ℃에서 15 시간 내지 30 시간 동안 건조 후 상온 및 상습(상대습도 45 내지 85%) 조건에서 보관된 입자에 대해 측정된 강도로서, 다공성 입자의 지름이 10% 변형될 때의 압축강도를 의미한다. 그리고, 습윤시 다공성 입자의 압축강도는 상온에서 용매에 15 내지 30 시간 동안 침지된 다공성 입자에 대하여 측정된 강도로서, 입자의 지름이 10% 변형될 때의 압축강도를 의미한다. 이때, 압축강도는 아래 식 2-1에 의해 계산된다.
[식 2-1]
압축강도(St) = 2.8P / πd2
상기 식 2-1에서, P는 입자에 가해진 하중(N)을 의미하고, d는 압축강도가 측정되는 다공성 입자의 지름을 의미하며, 압축강도(St)(Pa)는 다공성 입자의 지름(㎛)이 10% 변형했을 때의 압축강도이다.)
- 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
1.0 MPa 이상의 건조시 압축강도를 갖는 다공성 입자를 제조하는, 다공성 입자의 제조방법(단, 건조시 압축강도는 80 내지 90 ℃에서 15 시간 내지 30 시간 동안 건조 후 상온 및 상습(상대습도 45 내지 85%) 조건에서 보관된 다공성 입자에 대해 측정된 강도로서, 다공성 입자의 지름이 10% 변형될 때의 압축강도를 의미하고, 상기 압축강도는 아래 식 2-1에 의해 계산된다.
[식 2-1]
압축강도(St) = 2.8P / πd2
상기 식 2-1에서, P는 입자에 가해진 하중(N)을 의미하고, d는 압축강도가 측정되는 다공성 입자의 지름을 의미하며, 압축강도(St)(Pa)는 다공성 입자의 지름이 10% 변형했을 때의 압축강도이다.)
- 제 1 항에 있어서,
부피기준 D10 내지 D90 직경이 30 내지 80 μm 범위이고, 공극률이 10 내지 70 % 범위인 다공성 입자를 제조하는,
다공성 입자의 제조방법.
- 친수성기를 갖는 중합성 단량체 유래의 단위를 포함하고,
아래 식 1에 의해 계산되는 평탄도가 0.83 이상을 만족하는, 다공성 입자:
[식 1]
입자 평탄도 = B/A
(상기 식 1에서, A는 제조된 입자의 단면적으로부터 계산된 입자의 반지름(=(단면적/π) 1/2)이고, B는 상기 제조된 입자의 단면에 포함될 수 있는 가장 큰 가상의 원이 갖는 반지름(B)을 의미한다.)
- 제 17 항에 있어서,
아래 식 2에 의해 계산되는 강도 유지율(%)이 70 % 이상을 만족하는, 다공성 입자:
[식 2]
강도 유지율(%)
= (습윤시 다공성 입자의 압축강도 / 건조시 다공성 입자의 압축강도) x 100
(단, 상기 식 2에서, 건조시 다공성 입자의 압축강도는 80 내지 90 ℃에서 15 시간 내지 30 시간 동안 건조 후 상온 및 상습(상대습도 45 내지 85%) 조건에서 보관된 입자에 대해 측정된 강도로서, 다공성 입자의 지름이 10% 변형될 때의 압축강도를 의미한다. 그리고, 습윤시 다공성 입자의 압축강도는 상온에서 용매에 15 내지 30 시간 동안 침지된 다공성 입자에 대하여 측정된 강도로서, 입자의 지름이 10% 변형될 때의 압축강도를 의미한다. 이때, 압축강도는 아래 식 2-1에 의해 계산된다.
[식 2-1]
압축강도(St) = 2.8P / πd2
상기 식 2-1에서, P는 입자에 가해진 하중(N)을 의미하고, d는 압축강도가 측정되는 다공성 입자의 지름을 의미하며, 압축강도(St)(Pa)는 다공성 입자의 지름(㎛)이 10% 변형했을 때의 압축강도이다.)
- 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
1.0 MPa 이상의 건조시 압축강도를 갖는, 다공성 입자(단, 건조시 압축강도는 80 내지 90 ℃에서 15 시간 내지 30 시간 동안 건조 후 상온 및 상습(상대습도 45 내지 85%) 조건에서 보관된 다공성 입자에 대해 측정된 강도로서, 다공성 입자의 지름이 10% 변형될 때의 압축강도를 의미하고, 상기 압축강도는 아래 식 2-1에 의해 계산된다.
[식 2-1]
압축강도(St) = 2.8P / πd2
상기 식 2-1에서, P는 입자에 가해진 하중(N)을 의미하고, d는 압축강도가 측정되는 다공성 입자의 지름을 의미하며, 압축강도(St)(Pa)는 다공성 입자의 지름이 10% 변형했을 때의 압축강도이다.)
- 제 17 항에 있어서,
부피기준 D10 내지 D90 직경이 30 내지 80 μm 범위이고, 공극률이 10 내지 70 % 범위인, 다공성 입자.
- 제 17 항에 있어서,
상기 친수성기를 갖는 중합성 단량체는 탄소간 불포화 결합을 갖는 단량체로서, 에폭시기, 아미드기, 카르복실기, 알콕시기, 설포네이트기, 싸이올기, 아민기 또는 히드록시기를 갖는 단량체인,
다공성 입자.
- 제 17 항에 있어서,
가교제 유래의 단위를 더 포함하는, 다공성 입자.
- 제 17 항에 있어서,
상기 다공성 입자는 히드록시기를 갖는 고분자로 표면처리된, 다공성 입자.
- 제 17 항에 있어서,
상기 다공성 입자는 아가로스, 덱스트란, 셀룰로스, 폴리비닐알코올, 히알루론산 및 키토산 중에서 선택되는 하나 이상의 다당류로 표면처리된, 다공성 입자.
- 제 23항 또는 제 24 항에 있어서,
상기 다공성 입자를 표면처리하는 고분자는 150,000 미만의 중량평균분자량을 갖는, 다공성 입자.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210132513 | 2021-10-06 | ||
| KR20210132513 | 2021-10-06 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220127100A KR20230049566A (ko) | 2021-10-06 | 2022-10-05 | 다공성 입자 및 그 제조방법 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023234735A1 (ko) | 2022-06-03 | 2023-12-07 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 팩 |
-
2022
- 2022-10-05 KR KR1020220127100A patent/KR20230049566A/ko unknown
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023234735A1 (ko) | 2022-06-03 | 2023-12-07 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 팩 |
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