KR20230101824A - 개질된 제올라이트를 포함하는 항바이러스 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실란 모이어티로 개질되거나 관능화된 제올라이트, 상기 실란 개질된 제올라이트를 포함하는 조성물 및 항바이러스제 및/또는 항박테리아제로서의 그의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 실란-개질된 제올라이트 및/또는 조성물로 부분적으로 또는 완전히 덮고/거나 통합된 물질 및/또는 물품, 예컨대 비제한적으로 직물, 섬유 및/또는 중합체 코팅에 관한 것이다.

Description

개질된 제올라이트를 포함하는 항바이러스 조성물

본 발명은 항바이러스 및 항박테리아 활성 둘 다를 갖는 개질된 제올라이트를 포함하는 조성물에 관한 것이다.

최근 수년간, 다양한 감염성 질환이 전세계에 걸쳐 확산되어 왔고, 위생 및 사회적 문제에 영향을 미쳤다. 특히, SARS-COV2에 의해 유발된 지난 해의 범유행성 감염 COVID-19는 근본적으로 세계의 알려진 자산을 변화시켰으며, 인류의 건강 및 경제적 상황에 대해 심각한 영향을 미쳤다.

현재까지, 코로나바이러스에 의해 유발된 공지된 중증 급성 호흡기 증후군 (SARS)에 대한 백신 또는 원인 치료는 여전히 존재하지 않고, 따라서 감염을 예방하는 것이 매우 중요하다.

COVID-19 감염, 뿐만 아니라 조류 SARS 감염은 사람이 기침, 재채기, 말하기, 가창 또는 호흡을 할 때 감염된 사람의 입 또는 코로부터 작은 액체 입자로 확산될 수 있을 뿐만 아니라 모든 종류의 오염된 표면, 물체 및 물품 (예컨대 문 손잡이, 테이블, 공용부 표면, 의류 등)을 통한 간접 접촉을 통해 바이러스와 접촉하게 될 수 있다는 것이 현재 널리 공지되어 있다. 실제로, 최근 문헌에 보고된 바와 같이, 바이러스는 표면의 유형에 따라 수시간 또는 수일 생존할 수 있다.

따라서, 감염을 예방하기 위해, 감염된 사람에 의해 빈번하게 접촉될 물품을 소독 등에 의해 계속 세정하는 것이 효과적인 것으로 간주된다.

일반 소독제, 예컨대 에탄올 및 차아염소산나트륨은 바이러스를 용이하게 제거할 수 있는 것으로 보고되었지만; 이러한 종류의 분자는 단지 일시적 효과를 나타내고, 이들은 일반적으로 시간 경과에 따라 표면 및 물품을 깨끗하게 유지할 수 없다.

또한, 은 또는 구리-기재 무기 작용제가 다년간 항미생물제로서 공지되어 왔다. 예를 들어, US4911898에는 이온 교환 반응에 의해 제공된 Ag, Cu 또는 Zn과 같은 금속 이온이 중합체의 물리적 특성의 열화 없이 일반적인 항미생물 효과를 나타내는, 제올라이트 입자를 함유하는 중합체 물품이 보고되어 있다.

또한, US4775585는 살박테리아 활성을 갖는 중합체를 수득하기 위한 중합체 내로 혼입된 금속-제올라이트의 용도를 개시하고, US4923450은 의료용 튜브의 제조를 위한 벌크 물질로의 제올라이트의 혼입을 개시한다.

추가의 가능한 접근법은 US20030118658에 보고되어 있으며, 이는 친수성 중합체로 코팅된 무기 항미생물제로서 금속 이온 (Ag, Cu 및 Zn) 교환된 제올라이트를 포함하는 높은 종횡비의 마이크로캡슐을 개시한다.

또한, EP1676582는 이온 교환된 제올라이트를 포함하는 일반적인 은 이온 담체를 포함하는, 코로나바이러스를 치료하는데 효과적인 항바이러스제를 구체적으로 개시한다.

그러나, 본 발명에 따르면, 본 발명자들은 선행 기술에 통상적으로 개시된 제올라이트가 세포와 함께 배치될 때 세포독성 효과를 갖는다는 것을 지적한다. 상기 부정적인 효과는 제올라이트-유발 세포 독성을 피하기 위해 매우 희석된 백분율로 상기 제올라이트를 사용하는 제약을 초래하고, 결과적으로 유효 항바이러스 능력을 감소시킨다.

따라서, 제올라이트 조성물의 세포에 대한 독성 효과를 피하고, 동시에 바이러스에 대한 효과적인 작용을 갖기 위해, 본 발명에 개시된 해결책은, 구체적으로 히드록실 제올라이트 기와 실란 관능기 사이의 상호작용을 통해 관능화를 실현함으로써; 실란 모이어티로 개질된 제올라이트를 포함하는 조성물의 사용에 의존한다.

이 분야에서, WO2014084480은 물품 표면 상에 히드록실화 무기 담체-항박테리아 금속 복합체, 예를 들어 히드록실화 제올라이트-Ag 복합체를 함유하는 항박테리아 층을 형성하고, 이어서 그 위에 규소계 (IF) 내지문성 코팅 층을 제조함으로써 수득된 코팅 구조물; 및 아미노실란 기-항박테리아 금속 착물을 갖는 유기 담체, 예를 들어 아미노실란 기-Ag 착물을 갖는 EDTA를 함유하는 항박테리아 층을 형성하고, 이어서 플루오린계 (AF) 내지문성 코팅 층을 제조함으로써 수득된 대안적 코팅 구조물을 개시한다.

제올라이트를 제올라이트의 음의 표면 전하를 SMZ의 양으로 하전된 표면으로 전환시키는 계면활성제, 예컨대 헥사데실트리메틸암모늄 (HDTMA)으로 처리함으로써 생성된 계면활성제-개질된 제올라이트 (Surfactant-Modified Zeolites, SMZ)를 항미생물제로서 정의하는 US7311839에 의해 상이한 접근법이 제시된다.

그러나, 언급된 해결책은 둘 다 목적하는 항바이러스 효과를 달성하기 위해 실란 모이어티로 직접 표면 개질된 제올라이트, 즉 그의 표면 상에 알루미노-실리케이트 격자에 직접 결합된 실란 기를 갖는 제올라이트의 사용을 포함하지 않는다.

더욱이, 인용된 선행 기술에 보고된 바와 같이, 항미생물 작용을 위한 통상의 접근법은, 소정량의 금속, 예컨대 Ag, Cu 및 Zn의 사용을 포함하고, 결점으로서, 이들의 미량 및 잔류물을 최종 생성물 중에 남겨두어 바람직하지 않은 세포독성 효과를 초래할 수 있다는 것을 지적하는 것이 중요하다. 반대로, 본원에 기재된 해결책은 금속의 사용을 피하거나 감소시킬 수 있고, 그 결과로 관련 결점을 극복할 수 있다.

또한, CN110234426은 다공성 ZSM-5 제올라이트 코어를 기재로 하는 제어-방출 코어-쉘 복합체를 개시하며, 여기서 활성 성분은 코어의 마이크로세공에 지지될 수 있다. 코어는 실란 커플링제로 관능화될 수 있고, 이어서 유기 중합체와 반응하여 중합체를 실란-관능화된 제올라이트에 공유 결합시켜 중합체-코팅된 제올라이트를 생성할 수 있다. 그러나, 이러한 코어-쉘 복합체는, 일단 중합체-코팅된 제올라이트가 형성되면, 실란 커플링제의 이용가능한 관능기가 제한되기 때문에, 항바이러스제 또는 항박테리아제로서의 실제 사용에 적합하지 않다. 게다가, 커플링 전에도, ZSM-5 제올라이트 구조는 이용가능한 표면을 감소시킬 것이고, 그 결과, 실란 모이어티는 ZSM-5 제올라이트의 다공성 매트릭스에 매립될 것이고, 따라서 효과적인 항박테리아 또는 항바이러스 작용에 크게 이용가능하지는 않을 것이다.

따라서, 관련 기술분야에 이미 공지된 것들의 결점을 극복할 수 있는, 특히 세포독성 효과가 없거나 감소되는 개질된 제올라이트가 여전히 매우 필요하다.

발명의 개요

상기 강조된 결점을 극복할 수 있는 조성물을 제공하기 위해, 본 발명의 발명자들은 놀랍게도 실란 모이어티로 제올라이트를 관능화함으로써, 이렇게 수득된 개질된 제올라이트가 효과적인 항바이러스제 및/또는 항박테리아제로서 사용될 수 있다는 것을 발견하였다.

용어 항바이러스제 및/또는 항박테리아제의 사용은 일반적으로 살생물성 제품, 따라서 유해하거나 바람직하지 않은 유기체의 작용을 파괴, 저지, 방지하고자 하는 활성 물질로서 이해되어야 한다.

따라서, 본 발명은 실란 모이어티로 개질 또는 관능화된, 1 내지 30에 포함되는 규소 대 알루미늄 (Si/Al) 원자비를 갖는 제올라이트, 바람직하게는 파우자사이트 (FAU) 제올라이트, 린데(Linde) 유형 A (LTA) 제올라이트 또는 그의 혼합물에 관한 것이며, 여기서 상기 실란 모이어티는 하기 상세한 설명에서 보다 잘 정의된 바와 같다.

본 발명은 또한 상기 개질된 제올라이트 중 적어도 1종 및 임의로 1종 이상의 추가의 성분, 예컨대 비제한적으로 항바이러스제, 충전제 또는 레올로지 개질제 등을 포함하는, 바람직하게는 분산액 형태의 항바이러스 조성물에 관한 것이다.

하기 상세한 설명 및 실시예로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 따른 개질된 제올라이트 및/또는 조성물은 효과적인 항바이러스제 및/또는 항박테리아제인 것으로 입증되었다. 따라서, 본 발명은 특히, 물품의 표면을 병원체, 특히 바이러스, 보다 특히 SARS-CoV-2가 없도록 유지하기 위한, 항바이러스제 및/또는 항박테리아제로서의 상기 개질된 제올라이트 또는 조성물의 (비-치료적) 용도를 또한 지칭한다.

상기에 비추어, 본 발명의 임의의 실시양태에 따른 개질된 제올라이트 또는 그를 포함하는 조성물은, 예를 들어 사용자가 상기 언급된 물질 및/또는 물품에 만지거나 접촉함으로써 감염이 확산되는 것을 방지하도록 여러 물질 및/또는 물품에 포함될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 물질 및/또는 물품, 예컨대 비제한적으로 직물, 섬유, 중합체 코팅, 다층 구조에 관한 것이며, 여기서 상기 개질된 제올라이트 및/또는 조성물은 그의 표면 중 적어도 하나를 부분적으로 또는 완전히 덮고/거나 그 내부에 통합된다.

본 발명의 다른 이점 및 특징은 하기 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

발명의 상세한 설명

상기 예상된 바와 같이, 본 발명은 실란 관능화, 특히 실란 모이어티에 의한 표면 관능화를 특징으로 하는, 1 내지 30에 포함되는 규소 대 알루미늄 (Si/Al) 원자비를 갖는 제올라이트, 바람직하게는 파우자사이트 (FAU) 제올라이트, 린데 유형 A 제올라이트 또는 그의 혼합물에 관한 것이다.

본 발명은 또한 상기 개질된 제올라이트 중 적어도 1종을 포함하는, 바람직하게는 분산액 형태의 조성물에 관한 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 1 내지 30에 포함되는 규소 대 알루미늄 (Si/Al) 원자비를 갖는 1종 이상의 제올라이트를 포함하며, 여기서 1종 이상의 제올라이트는 실란 관능화를 특징으로 하는 것인 항바이러스 조성물을 제공하는 것이다.

상기 항바이러스 조성물은 1 내지 30에 포함되는 규소 대 알루미늄 (Si/Al) 원자비를 갖는 1종 이상의 제올라이트를 포함하며, 여기서 1종 이상의 제올라이트는 실란 모이어티 또는 실란 화합물에 의한 표면 관능화를 특징으로 한다.

바람직한 실시양태에서, 상기 Si/Al 원자비는 1 내지 15에 포함된다.

또 다른 바람직한 실시양태에서, 상기 Si/Al 원자비는 2 내지 15에 포함된다.

본 발명의 임의의 실시양태에 따르면, 제올라이트는 파우자사이트 (FAU) 제올라이트, 린데 유형 A (LTA) 제올라이트 또는 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 총 조성물 중량에 대해 1 내지 30 중량%에 포함되는 양으로 사용될 수 있다.

상기 제올라이트는, 방법 ISO 13320:2020에 따라 정의된 분석 프로토콜에 따라, X₉₀ 값을 특징으로 하는 평균 입자 크기를 나타내는 분말의 형태이며, 여기서 X₉₀은 샘플 중 입자의 90%가 부피 기준으로 0.1 μm 내지 10 μm, 바람직하게는 0.6 내지 5.0 μm에 포함되는 주어진 범위에 포함되는 구형 직경을 나타낸다.

본 발명자들은 본 발명에 따른 목표 기술적 효과를 달성하기에 특히 적합한 실란 화합물이 총 제올라이트 중량에 대해 0.5 내지 15 중량%에 포함되는 양으로 존재해야 한다는 것을 발견하였다. 즉, 실란 화합물은 제올라이트 1.0 g에 대해 mol 기준으로 0.1 * 10^-3 내지 1.0 * 10^-3, 보다 바람직하게는 0.2 내지 0.5 * 10^-3에 포함되는 양으로 존재할 수 있다.

바람직한 실시양태에서, 상기 실란 모이어티 또는 실란 화합물은 (3-아미노프로필)트리메톡시실란, (3-아미노프로필)트리에톡시실란, N-트리메톡시실릴프로필-N,N,N-트리메틸암모늄 클로라이드, 옥타데실디메틸 (3-트리메톡시실릴프로필)암모늄 클로라이드, 테트라데실디메틸(3-트리메톡시실릴프로필)암모늄 클로라이드, n,n-디데실-N-메틸-N-(3-트리메톡시실릴프로필)암모늄 클로라이드, s-(트리메톡시실릴프로필)이소티오우로늄 클로라이드, 3-(트리히드록시실릴)프로필디메틸옥타데실 암모늄 클로라이드, 실세스퀴옥산 3-(디메틸옥타데실암모니오)프로필, 히드록시-종결, 클로라이드, (3-글리시독시프로필)트리메톡시실란 및 그의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.

바람직한 실시양태에 따르면, 상기 실란 모이어티 또는 실란 화합물은 3-(트리히드록시실릴) 프로필디메틸옥타데실 암모늄 클로라이드, 옥타데실디메틸 (3-트리메톡시실릴프로필) 암모늄 클로라이드 및 그의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.

본 발명의 실란 모이어티로 개질되거나 관능화된 제올라이트는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 임의의 방법에 따라 수득될 수 있다.

예를 들어, 실란 관능화된 제올라이트는 실란 화합물, 바람직하게는 상기 언급된 것들 중 1종 이상을 적합한 용매, 예를 들어 에틸시클로헥산 중에 분산 또는 가용화시키고; 이렇게 수득된 분산액 또는 용액을 제올라이트 분말, 바람직하게는 FAU 및/또는 LTA 분말 상에 첨가하고, 이어서 약 200℃에서 가열함으로써 수득될 수 있다.

따라서, 본 발명은 또한 표면 실란 관능화를 특징으로 하는, 1 내지 30에 포함되는 규소 대 알루미늄 (Si/Al) 원자비를 갖는 1종 이상의 제올라이트를 포함하는 조성물에 관한 것이며, 여기서 상기 실란 관능화는 실란 화합물, 바람직하게는 상기 언급된 것들 중 1종을 적합한 용매, 바람직하게는 에틸시클로헥산 중에 분산 또는 가용화시키고; 이렇게 수득된 분산액 또는 용액을 상기 제올라이트 상에 첨가하고, 이어서 바람직하게는 약 200℃에서 가열함으로써 수득가능하다. 상기 예상된 바와 같이, 본 발명의 임의의 실시양태에 따른 조성물은 1종 이상의 추가의 성분, 예컨대 비제한적으로 항바이러스제, 충전제 또는 레올로지 개질제 등을 추가로 포함할 수 있다.

예를 들어, 개시된 조성물은 바람직하게는 3-아이오도-2-프로피닐부틸카르바메이트 (IPBC), 비페닐-2-올, 1,2-벤즈이소티아졸-3(2H)-온 (BIT), 수산화구리(II), 산화구리(II), 질산은, 수산화칼슘, 산화칼슘, 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 붕산, 살리실산, 탄닌산, 에탄올 및 그의 혼합물 중에서 선택된 1종 이상의 추가의 항바이러스제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 1종 이상의 항바이러스제는 본 발명의 제올라이트 물체의 중량에 대해 상이한 양으로 채택되어, 최종 조성물에서 주요 항바이러스제로서 또는 아주반트로서 생성될 수 있다.

본 발명의 조성물은 분산액의 형태이거나 또는 사용될 수 있으며, 여기서 제올라이트는 하나 이상의 분산 상에 분산되고, 여기서 상기 분산 상은 용매(들), 결합제(들) 또는 그의 혼합물을 포함하거나 또는 그로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 제1의 가능한 실시양태에서, 개시된 항바이러스 조성물은 제올라이트가 바람직하게는 물, 에탄올, 이소프로판올, 펜틸 알콜, 에틸 아세테이트, 이소프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 펜틸 아세테이트, 글리콜 디아세테이트, tert-아밀 메틸 에테르, 디메틸 카르보네이트, 2-메틸테트라히드로푸란, 아세토니트릴, 디메틸 술폭시드 (DMSO) 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 용매에 분산된 분산액의 형태로 사용될 수 있다.

본 발명의 제2 가능한 실시양태에서, 조성물은 제올라이트가 바람직하게는 아크릴, 아크릴-스티렌, -비닐 및 알키드 공중합체, 우레탄-아크릴, 지방족-우레탄, 우레탄, 폴리에스테르, 에폭시, 실록산 및 폴리실록산, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 페놀계 수지, 폴리[에텐-코-(비닐 알콜) (EVOH), 폴리(비닐 알콜) (PVAL), 폴리(락트산-코-글리콜산) (PLGA), 폴리에틸렌 글리콜 (PEG), 폴리에틸렌 (PE), 폴리스티렌 (PS) 및 그의 공중합체, 폴리(비닐 아세테이트) (PVAC), 수계 또는 수 희석성 라텍스, 바이오폴리에스테르, 천연 중합체, 특히 키토산 및 알긴산나트륨으로서의 폴리사카라이드 중합체, 및 그의 혼합물 중에서 선택된 적어도 1종의 결합제에 분산되어 있는 분산액의 형태로 사용될 수 있거나, 또는 분산액으로 이루어질 수 있으며, 상기 결합제는 임의로 적합한 용매와 혼합된다.

상기 개시된 항바이러스 조성물은, 예를 들어 표면 코팅, 특히 표면 중합체성 코팅, 보다 특히 표면 중합체성 코팅 용액, 및/또는 조성물이 중합체성 코팅의 외부 층에 포매된 다층 구조물에 적용되거나 통합될 수 있다.

바람직한 실시양태에서, 1종 이상의 추가의 성분, 예컨대 충전제 또는 레올로지 개질제가, 바람직하게는 총 조성물 또는 분산액 중량에 대해 5 내지 50 중량%에 포함되는 양으로 상기 조성물 또는 분산액에 첨가된다.

상기 추가의 성분은, 예를 들어 히드로탈사이트, 인산지르코늄, 포르피린, 그래핀 및 다른 2차원 결정, 산화그래핀, 금속 유기 프레임워크 (MOF), 셀룰로스 및 항산화제 캡슐, 에스테르 종결된 폴리아미드, 3급 아미드 종결된 폴리아미드, 폴리에테르 폴리아미드, 폴리알킬렌옥시 종결된 폴리아미드 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

하기 비제한적 실시예로부터 명백할 바와 같이, 본 발명의 개질된 제올라이트, 뿐만 아니라 그를 포함하는 조성물은 특히 SARS-CoV-2 바이러스와 관련하여 효과적인 항바이러스제인 것으로 입증되었다.

따라서, 본 발명은 또한 특히, 물품의 표면을 병원체, 특히 바이러스, 보다 특히 SARS-CoV-2가 없도록 유지하기 위한, 항바이러스제 및/또는 항박테리아제로서 본원에 개시된 임의의 실시양태에 따른 개질된 제올라이트, 또는 그를 포함하는 조성물의 (비-치료적) 용도를 지칭한다. 상기에 비추어, 본 발명의 임의의 실시양태에 따른 개질된 제올라이트, 또는 그를 포함하는 조성물은, 예를 들어 사용자가 여러 물질 및/또는 물품을 만지거나 접촉함으로써 감염이 확산되는 것을 방지하기 위해 상기 언급된 물질 및/또는 물품 상에 적용되고/거나 그 안에 포함되거나, 통합되거나 또는 포매될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 물질 및/또는 물품, 예컨대 비제한적으로 직물, 섬유, 중합체 코팅, 다층 구조물에 관한 것이며, 여기서 상기 개질된 제올라이트 및/또는 조성물은 그의 표면 중 적어도 하나를 부분적으로 또는 완전히 덮고/거나 그 내부에 통합 또는 포매된다.

이하에서, 본 발명은 하기 비제한적 실시예를 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다. 관련 기술분야의 전문가에게 명백한, 본원에 예시된 실시양태의 변형 또는 변경은 첨부된 청구범위에 의해 포괄된다.

비교예 C1 및 C2의 이온 교환 방법

구체적으로, 0.5 μm 내지 5 μm에 포함되는 평균 크기를 갖는 15 g의 FAU 제올라이트를 암실 환경의 자기 교반기에서 24시간 동안 은 염 또는 아연 염 (예를 들어, 니트레이트 염)의 용액 중에 분산시킨 다음, 여과지 상에서 여과하고, 열 처리하여 용매 증발을 촉진시켰다.

밀링 공정 후, 샘플을 500℃에서 8시간 동안 열적으로 교환한다. 생성된 Ag 또는 Zn 교환량을 유도 결합 플라즈마 (ICP) 질량 분광측정법에 의해 평가하였다.

샘플 S1 내지 S4 및 C1의 실란 관능화 방법

제1 단계로서 제올라이트 관능화를 실현하기 위해, 실란 (3-아미노프로필)트리메톡시실란 1 g을 에틸시클로헥산 2.5 g에 분산시켰다. 이어서, 제조된 용액을 제올라이트 분말 (금속-도핑된 제올라이트 예컨대 C1, 및 금속-도핑되지 않은 제올라이트 예컨대 S1-S4, 둘 다) 5 g 상에 한 방울씩 적가한 다음, 1500 rpm에서 5분 동안 혼합하였다.

생성된 샘플을 200℃에서 밤새 열 처리한다.

생성된 실란 양을 질량 분광계와 커플링된 열 분석에 의해 평가하였다. 상세하게, 열 분석 동안 질량 변화 및 엔탈피 변화를 검출하기 위해 열중량측정 분석을 시차 주사 열량측정 및 질량 분광측정법 (TG-DSC-MS)과 결합한다. 400-550℃ 온도 범위에서, 질량 손실은 실란 양 7.4%이었다.

샘플 C3의 탄닌산 관능화 방법

탄닌산 5 g을 에틸 아세테이트 20 g 중에 분산시켰다. 이어서, 제조된 용액을 제올라이트 분말 10g 상에 한 방울씩 적가한 다음, 1500 rpm에서 5분 동안 혼합하였다.

생성된 샘플을 200℃에서 밤새 열 처리한다.

표 1. 제올라이트 샘플

이어서, 상기 샘플의 항바이러스 활성 및 그의 동시 세포독성을 하기 방법에 따라 시험하였다.

구체적으로, 각각의 샘플에 대해 200 μl의 양을 200 μl의 호흡 배지 (EARLE Mem 1%PSG + 0.5μl 트립신 TPCK) 중에 희석하고, 저 단백질 결합 시험 튜브로 옮겼다. 이어서, 동일한 부피 (200 μl)의 10^-1 SARS-CoV-2 VR10734 (바이러스 역가 10^-5)를 각각의 튜브에 첨가하고, 제올라이트 침강을 피하기 위해 진탕 하에 실온 (r.t.)에서 3시간 동안 인큐베이션하였다.

병행하여, 대조군 샘플을 제조하였다: 제1 샘플 (바이러스 대조군 VC)은 상기 기재된 조건 하에 바이러스 200 μl를 동일한 부피 (200 μl)의 호흡 배지에 첨가함으로써 제조하였다. 제2 샘플 (음성 대조군 NC)은 200 μl의 제올라이트와 200 μl의 호흡 배지를 시험관에 옮겨 동일한 조건 하에 처리함으로써 제조하였다.

그 후, 상청액을 10.000 rpm에서 15분 동안 원심분리에 의해 제올라이트로부터 분리하고, 각각의 10 μl의 7개의 샘플, 7개의 대조군 (NC) 및 바이러스 대조군 (VC) 플러스 90 μl의 호흡 배지 (1:10 제1 희석)를 96 세포 배양 마이크로플레이트의 3개 웰/샘플에 첨가하고, 10배 희석에 의해 적정한다.

그 작업 후에, 각각의 50 μl의 희석물 플러스 50 μl의 호흡 배지 플러스 3x10⁴ VERO-E6 세포/50 μl를 제조하였다. VERO-E6 세포는 아프리카 녹색 원숭이 (세르코피테쿠스 아에티오프스, Cercopithecus aethiops)의 신장 상피 세포로부터 단리된 세포의 계통이다. 상기 샘플을 33℃ 및 5% CO²에서 72시간 동안 인큐베이션한 후, 마이크로플레이트를 고정시키고, 실온에서 30분 동안 그람 염색 플러스 5% 파라포름알데히드로 염색하였다.

최종 단계로서, 마이크로플레이트를 흐르는 물에 세척하고, 상대 역가를 판독하였다: 바이러스 역가는 세포병변 효과를 갖는 최대 희석률로서 계산된다.

이어서, 바이러스 대조군 역가와 비교한 제올라이트의 바이러스 역가 감소 백분율을 계산하고, 하기 표 2에 보고하였다.

표 2. 여기서 N (음성); VC (바이러스 대조군)

보고된 결과는 본 발명에 따라 제조된 샘플 S1-S4가 SARS-CoV-2 바이러스 활성의 100% 감소와 동시에 비-세포독성 효과를 나타낸다는 것을 보여준다.

반대로, 관능화 및 금속 이온 교환 둘 다를 나타내는 비교 샘플 C1-C2는 VERO-E6 세포에 대한 세포독성 효과를 나타내어, 바이러스 역가 감소의 백분율을 확립할 수 없게 한다.

비교 샘플 C3은 실란 모이어티를 사용하지 않는 일부 관능화가 세포에 대한 세포독성 효과를 유발한다는 것을 추가로 보여준다.

표 3. 실란 첨가

표 3은 실란 양의 점진적 첨가로 제조된 상이한 샘플에 대해 실행된 2가지 상이한 시험 (TGA 및 ζ-전위)의 결과를 보고한다.

TGA 시험을 180-600℃ 온도 범위에서 각각의 샘플에 대해 수행하여 제올라이트 표면 상에 그라프팅된 실란을 나타내는 질량 손실을 검출하였다. 제올라이트에 첨가된 실란 양의 증가는 제올라이트 표면 상의 그라프팅된 실란의 mol의 증가를 야기한다. 검출된 실란의 최대 mol은 샘플 4와 관련되며, 이는 제올라이트 1g에 대해 0.00074 mol이다. 3.5g 초과의 실란 (초기 0.020 mol)을 반응 혼합물에 첨가하는 것은 실란 그라프팅의 증가로 이어지지 않았다. 샘플 5의 경우, 그라프팅된 실란의 mol은 제올라이트 1g에 대해 약 0.0007 mol로 유지되지만, 반응의 수율은 감소한다.

ζ-전위 시험을 채용하여 원상태 및 실란 관능화된 제올라이트의 표면 전하를 평가하는데, 이는 나노입자 물리화학적 특징 중에서, 표면 전하가 독성에 대한 주요 인자 중 하나이기 때문이다. 상이한 조성의 나노입자 (규소-, 은-, 폴리스티렌-, 또는 탄소계 NP)에 대해 수행된 시험관내 또는 생체내 연구는 양의 제타 전위 (ζ-전위)가 음의 제타 전위에 비해 더 큰 NP 독성과 연관된다는 것을 보여주었다. 이는 일반적으로 양으로 하전된 나노입자의, 음으로 하전된 인지질 또는 막 단백질과의 정전기적 인력 상호작용을 통해 세포 막과 상호작용하는 보다 큰 능력, 및 후속적인 보다 높은 NP 세포 흡수에 기인한다 ("Density of surface charge is a more predictive factor of the toxicity of cationic carbon nanoparticles than zeta potential", Journal of Nanobiotechnology volume 19, Article number: 5 (2021)).

따라서, 입자의 표면 전하와 밀접하게 관련된 ζ-전위 분석은 원상태 제올라이트 및 실란 첨가의 경우에 대해 pH 용액 (4.4-12 범위)의 함수로서 측정된다. 제올라이트의 제타 전위 값은 매우 산성인 pH에서 그의 결정 격자의 손상 가능성으로 인해 pH 4.4로부터 그 이상에서 시험된다. 표 3에 보고된 바와 같이, 원상태 제올라이트에 대한 등전점 (pHzpc)은 가능하게는 ≤4인 것으로 확인할 수 있었다. 이는 그의 표면이 4 미만의 pH에서 양성자화 시 양성 표면 전하를 수득할 것임을 의미한다. 표면 상에 그라프팅된 실란을 갖는 모든 개질된 샘플에 대해, 전체 전하는 변하였고 5-8.5 pH 범위 내에서 양성이 되었다 (플래토). 개질된 제올라이트 샘플의 표면 전하는 부착된 실란의 mol에 엄격하게 의존성이었다. 부착된 실란의 mol이 증가함에 따라, 입자의 pHzpc는 보다 높은 값으로 이동하였다. 이는 보다 많은 실란이 고정화될수록, 시스템이 보다 넓은 pH 범위에서 양으로 하전된 (탈양성자화되지 않은) 채로 유지됨을 의미한다.

Claims (16)

1. 실란 모이어티에 의한 표면 관능화 및 1 내지 15에 포함되는 규소 대 알루미늄 (Si/Al) 원자비를 갖는 1종 이상의 제올라이트를 포함하며, 1종 이상의 제올라이트는 파우자사이트 (FAU), 린데 유형 A 제올라이트 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 실란 모이어티는 (3-아미노프로필)트리메톡시실란, (3-글리시독시프로필)트리메톡시실란, 3-(트리히드록시실릴) 프로필디메틸옥타데실 암모늄 클로라이드, 옥타데실디메틸 (3-트리메톡시실릴프로필) 암모늄 클로라이드 및 그의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 항바이러스 조성물.
2. 제1항에 있어서, 실란 모이어티가 3-(트리히드록시실릴) 프로필디메틸옥타데실 암모늄 클로라이드, 옥타데실디메틸 (3-트리메톡시실릴프로필) 암모늄 클로라이드 및 그의 혼합물 중에서 선택되는 것인 항바이러스 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제올라이트가 총 조성물 중량에 대해 1 내지 30 중량%에 포함되는 양으로 사용되는 것인 항바이러스 조성물.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제올라이트가 0.1 μm 내지 10 μm에 포함되는 X₉₀ 값을 특징으로 하는 평균 입자 크기를 갖는 분말의 형태인 항바이러스 조성물.
5. 제4항에 있어서, 제올라이트가 0.6 μm 내지 5.0 μm에 포함되는 X₉₀ 값을 특징으로 하는 평균 입자 크기를 갖는 분말의 형태인 항바이러스 조성물.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 실란 모이어티가 제올라이트 1.0 g에 대하여 0.1*10^-3 내지 1.0*10^-3 mol에 포함되는 양으로 존재하는 것인 항바이러스 조성물.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 1종 이상의 추가의 항바이러스제를 추가로 포함하는 항바이러스 조성물.
8. 제7항에 있어서, 상기 추가의 항바이러스제가 3-아이오도-2-프로피닐부틸카르바메이트 (IPBC), 비페닐-2-올, 1,2-벤즈이소티아졸-3(2H)-온 (BIT), 수산화구리(II), 산화구리(II), 질산은, 수산화칼슘, 산화칼슘, 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 붕산, 살리실산, 탄닌산, 에탄올 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 항바이러스 조성물.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제올라이트가 하나 이상의 분산 상에 분산되어 있는 분산액 형태의 항바이러스 조성물.
10. 제9항에 있어서, 분산 상이 바람직하게는 물, 에탄올, 이소프로판올, 펜틸 알콜, 에틸 아세테이트, 이소프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 펜틸 아세테이트, 글리콜 디아세테이트, tert-아밀 메틸 에테르, 디메틸 카르보네이트, 2-메틸테트라히드로푸란, 아세토니트릴, 디메틸 술폭시드 (DMSO) 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 용매를 포함하는 것인 항바이러스 조성물.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 분산 상이 바람직하게는 아크릴, 아크릴-스티렌, -비닐 및 알키드 공중합체, 우레탄-아크릴, 지방족-우레탄, 우레탄, 폴리에스테르, 에폭시, 실록산 및 폴리실록산, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 페놀계 수지, 폴리[에텐-코-(비닐 알콜) (EVOH), 폴리(비닐 알콜) (PVAL), 폴리(락트산-코-글리콜산) (PLGA), 폴리에틸렌 글리콜 (PEG), 폴리에틸렌 (PE), 폴리스티렌 (PS) 및 그의 공중합체, 폴리(비닐 아세테이트) (PVAC), 수계 또는 수 희석성 라텍스, 바이오폴리에스테르, 천연 중합체, 특히 키토산 및 알긴산나트륨으로서의 폴리사카라이드 중합체, 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 결합제를 포함하는 것인 항바이러스 조성물.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 표면 중합체성 코팅 및/또는 다층 구조로 통합된 항바이러스 조성물.
13. 제12항에 있어서, 직물 또는 섬유 지지체 상에 통합되거나 코팅된 항바이러스 조성물.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 1종 이상의 충전제 또는 레올로지 개질제를, 바람직하게는 총 조성물 중량에 대해 5 내지 50 중량%에 포함되는 양으로 추가로 포함하는 항바이러스 조성물.
15. 제14항에 있어서, 상기 충전제 또는 레올로지 개질제가 히드로탈사이트, 인산지르코늄, 포르피린, 그래핀 및 다른 2차원 결정, 산화그래핀, 금속 유기 프레임워크 (MOF), 셀룰로스 및 항산화제 캡슐, 에스테르 종결된 폴리아미드, 3급 아미드 종결된 폴리아미드, 폴리에테르 폴리아미드, 폴리알킬렌옥시 종결된 폴리아미드 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 항바이러스 조성물.
16. 물품의 표면을 병원체 없이 유지하기 위한 항바이러스제로서의 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 용도.