KR20080013866A - Ｐｖｐ-풀러린 복합체와 그 수용액의 제조방법 - Google Patents

Abstract

풀러린 또는 풀러린 혼합물의 방향족 탄화수소 용액과 폴리비닐피롤리돈(PVP)의 에탄올 용액을 혼합하고, 혼합 용액으로의 물의 첨가와 용매의 제거후에 풀러린 또는 풀러린 혼합물과 폴리비닐피롤리돈(PVP)의 복합체 수용액을 얻는다. 논할로겐의 조건하에서 풀러린 특성의 발현성, 안정성, 안전성이 우수한 PVP-풀러린 복합체와 그 수용액으로 한다.

풀러린

Description

ＰＶＰ-풀러린 복합체와 그 수용액의 제조방법{PROCESS FOR PRODUCING PVP-FULLERENE COMPLEX AND AQUEOUS SOLUTION THEREOF}

본 출원의 발명은 항산화 활성, 항암성, 항균성 등의 생리활성을 갖는 것으로서 주목받고 있는 풀러린류의 수용액과, 수용성 풀러린류의 새로운 제조방법에 관한 것이다.

C60, C70, 또한 보다 높은 차원의 탄소구 셀구조나 튜브구조를 갖는 풀러린은 그 화학적 수식체나 복합체, 포접체 등을 포함한 풀러린류로서 항산화 활성, 항암성, 항균성 등의 생리활성을 갖는 것으로서 주목받고 있다.

그러나, 이러한 풀러린류를 실제로 사용하고하 하는 경우, 상기와 같은 생리활성 등의 우수한 특성을 발현시키는 것이 가능하며, 또한 안정성을 양호하게 해서 이용 가능하게 하는 것은 매우 어렵고, 또한 수용성의 것으로 하는 것이나, 구체적으로 수용액을 구성하는 것도 어려운 것이 실정이었다.

이러한 상황에 있어서, 본 출원의 발명자들은 풀러린류 함유의 새로운 항산화제나 외용조성물, 그 화장품용재 등을 이미 제안하고(예를 들면 특허문헌1), 구체적으로도 수용성 풀러린류, 풀러린류의 수용액을 제안하고 있다. 그리고, 특히, 생리활성의 발현성과 안정성의 양면으로부터 풀러린 또는 풀러린 혼합물과 폴리비 닐피롤리돈(PVP)의 복합체가 주목받는 것으로서 제안되어 있다.

특허문헌1: 일본 특허출원 2004-19081호 출원

상기와 같이 주목받는 PVP-풀러린 복합체이지만, 그 제조에 대해서는 보다나은 개선이 요구되고도 있었다.

그 이유는, 지금까지의 방법에 의하면 풀러린이나 풀러린 혼합물의 용매로서 알려져 있는 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 클로로벤젠 등의 방향족 탄화수소에는 PVP(폴리비닐피롤리돈)가 거의 용해되지 않는 점에서 클로로포름, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄 등의 할로겐화 지방족 탄화수소 용매(-CHX₂기를 함유하는 용제)를 사용함으로써 혼합 용액을 조제해 왔기 때문에 이러한 할로겐화 지방족 탄화수소 용매는 그 잔류의 문제나 환경에의 부하의 문제 등이 우려되고 있었기 때문이다. 이 때문에, 할로겐화 지방족 탄화수소 용매를 사용하는 일없이 그 특성의 발현이나 안정성이 양호하며, 안전성도 우수한 PVP-풀러린 복합체, 그리고 그 수용액을 제조할 수 있는 방법의 실현이 요구되고 있었다.

그래서, 본 출원의 발명은 이상과 같은 배경으로부터 할로겐 프리의 조건하에서의 새로운 PVP-풀러린 복합체와 그 수용액의 제조방법을 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

본 출원의 발명은 상기의 과제를 해결하는 것으로서, 제1에는 풀러린 또는 풀러린 혼합물의 방향족 탄화수소 용액과 폴리비닐피롤리돈(PVP)의 에탄올 용액을 혼합하고, 혼합 용액으로의 물의 첨가와 용매의 제거후에 풀러린 또는 풀러린 혼합물과 폴리비닐피롤리돈(PVP)의 복합체 수용액을 얻는 것을 특징으로 하는 PVP-풀러린 복합체 수용액의 제조방법을 제공한다.

제2에는 상기 방법에 있어서, 폴리비닐피롤리돈(PVP)의 중량 평균 분자량이 6,000∼1,500,000의 범위인 것을 특징으로 하는 PVP-풀러린 복합체 수용액의 제조방법을, 제3에는 폴리비닐피롤리돈(PVP)의 에탄올 용액에 있어서의 폴리비닐피롤리돈(PVP)과 에탄올(E)의 중량비(PVP/E)를 0.01∼0.5의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 PVP-풀러린 복합체 수용액의 제조방법을, 제4에는 풀러린 또는 풀러린 혼합물의 방향족 탄화수소 용매 용액(F·A)과 폴리비닐피롤리돈의 에탄올 용액(PVP·E)의 혼합에 있어서의 중량비(F·A/PVP·E)를 1.0∼3.0의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 PVP-풀러린 복합체의 제조방법을, 제5에는 PVP-풀러린 복합체의 농도를 5∼20중량%의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 PVP-풀러린 복합체 수용액의 제조방법을 제공한다.

제6에는 상기 중 어느 하나의 발명의 방법에 의해 제조된 PVP-풀러린 복합체 수용액으로부터 물을 증발 제거하는 것을 특징으로 하는 PVP-풀러린 복합체의 제조방법을 제공한다.

그리고, 제7에는 상기 제6 발명의 방법에 의해 제조된 PVP-풀러린 복합체를 물과 혼합하는 것을 특징으로 하는 PVP-풀러린 복합체 수용액의 제조방법을 제공한다.

도 1은 ESR(스핀 트래핑법(spin trapping method))에 의해 측정한 활성산소 소거효과를 예시한 도면이다.

본 출원의 발명은 상기한 바와 같은 특징을 갖는 것이지만, 이하, 그 실시형태에 대해서 설명한다.

본 출원의 제1 발명에 있어서는, PVP-풀러린 복합체 수용액의 제조방법이 제공되지만, 이 방법에 있어서는, 우선, 풀러린 또는 풀러린 혼합물의 방향족 탄화수소 용매 용액이 준비된다. 여기에서, 원료물질로서의 풀러린 또는 풀러린 혼합물에는 지금까지도 알려져 있는 C60, C70, 또한 보다 높은 차원의 탄소구 셀구조를 갖는 것이나, 카본 나노튜브, 풀러린 튜브 등의 튜브구조를 갖는 것의 각종 풀러린이나 이들의 2종이상의 것의 혼합물이 포함된다. 그리고, 이들 풀러린은 본 출원의 발명 방법의 목적, 효과를 저해하지 않는 것이면, 수산화 풀러린과 같은 수산기를 갖는 것, 그 에테르 혹은 아실화 풀러린, 그 금속염을 비롯해서 아미노기, 탄화수소기, 치환 탄화수소기 등의 각종의 치환기에 의해 수식된 풀러린이어도 좋다. 이러한 풀러린 혹은 풀러린 혼합물의 용매로서의 방향족 탄화수소로서는 각종의 것이어도 좋지만, 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 클로로벤젠 혹은 이들의 2종이상의 혼합물이 바람직한 것으로서 예시된다. 그 중에서도 톨루엔이 용매로서 양호하다.

본 출원 발명의 PVP-풀러린 복합체 그리고 그 수용액의 제조에 있어서는 풀러린 또는 풀러린 혼합물(F)과 방향족 탄화수소 용매(A)의 비율은 일반적으로는 중량비(F/A)로서 0.0005∼0.0032(max,:최대 용해도)의 범위로 하는 것이 고려된다. 보다 바람직하게는 그 범위는 0.00075∼0.00095이다. 0.0032를 넘는 풀러린 또는 풀러린 혼합물이 과잉한 경우에는 균일 용액의 생성이 어렵고, PVP 에탄올 용액과의 혼합에 의한 균일 용액의 생성이 곤란해진다. 한편, 0.0005미만의 과소한 경우에는 경제적이지 않다.

풀러린 혹은 풀러린 혼합물의 방향족 탄화수소 용매 용액은 본 출원의 발명에 있어서는 폴리비닐피롤리돈(PVP)의 에탄올 용액과 혼합된다. 이 PVP는 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 클로로벤젠 등의 방향족 탄화수소 용매에는 거의 용해되지 않는다. 그래서 지금까지는 클로로포름, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄 등의 할로겐화 지방족 탄화수소 용매에 용해시키고 있었지만, 본 출원의 발명에서는 이러한 클로로포름, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄 등의 할로겐화 지방족 탄화수소 용매(-CHX₂기를 함유하는 용제)는 일체 사용되는 일은 없다. 이것을 대신하는 것으로서 의약품 허용 용매로서 안전성이 우수한 에탄올을 사용한다.

PVP(폴리비닐피롤리돈)은 다음식

으로 나타내어지는 것이며, 본 출원의 발명에 있어서는 그 중량 평균 분자량(Mw)이 3,00∼3,000,000정도의 범위의 것, 또한 6,000∼1,500,000정도의 것이 바람직한 것으로서 고려된다. PVP는 합성된 것이어도 좋고, 시판품이어도 좋다. 이러 한 PVP와 에탄올(E)의 사용 비율로서는 중량비(PVP/E)로서 0.01∼0.5의 범위가 통상 고려된다. 보다 바람직하게는 0.125∼0.25의 범위이다. 이 중량비(PVP/E)가 0.01미만인 경우에는 반응시에 매우 높은 교반효율을 유지하는 것이 필요하기 때문에 바람직하지 못하고, 한편, 0.5를 넘는 경우에는 높은 용액 점도 때문에 반응 효율이 현저하게 감소되어 바람직하지 못하다. 또, 풀러린 또는 풀러린 혼합물의 방향족 탄화수소 용매 용액과의 혼합에 의해 균일 용액을 얻기 위해서는 용매 에탄올(E)의 함수율은 약 0.5중량% 이하로 억제하는 것이 바람직하다.

풀러린 또는 풀러린 혼합물의 방향족 탄화수소 용액(F·A)과 PVP 에탄올 용액(PVP·E)의 혼합은 통상 그 비율이 중량비(F·A/PVP·E)로서 1.0∼3.0의 범위가 고려된다. 또한 1.5∼2.0의 범위가 바람직하다. 이 중량비가 1.0미만인 경우에는 반응 효율의 감소의 이유에 의해 바람직하지 못하고, 한편, 3.0을 넘는 경우에는 용매 증류제거의 비효율성의 이유에 의해 바람직하지 못하다.

양자의 혼합은 통상 15℃∼25℃의 온도범위에 있어서 교반해서 행하는 것이 바람직하다. 이 때의 교반은 예를 들면 날개형 프로펠러에 의한 회전속도 약 400rpm의 조건에서는 12∼15시간정도 행하는 것이 고려된다.

이상과 같은 양자의 혼합에 의해 균일한 혼합 용액이 생성되게 된다.

계속해서, 본 출원의 발명에 있어서는 혼합 용액으로의 물의 첨가와 용매 제거의 공정을 실행함으로써 PVP-풀러린 복합체 수용액으로 하지만, 이들 공정에는 여러가지 수단과 순서가 채용되어도 좋다.

예를 들면 혼합 용액을 증발 처리해서 건고(乾固)시키고, 물을 첨가해서 현 탁액을 조제하고, 그 후 증발 처리해서 공비에 의해 톨루엔 등의 용매를 증류제거해서 건고시키고, 이것에 다시 물을 첨가해서 수용액으로 한다라는 공정이 실시된다. 또는, 상기 혼합 용액에 물을 첨가하고, 그 후 증발 처리해서 공비시키고, 다시 물을 첨가하도록 해도 좋다.

어느 공정에 있어서나 물의 첨가량은 최종적인 PVP-풀러린 복합체 수용액에 있어서의 PVP-풀러린 복합체의 농도가 5∼20중량%의 범위로 되도록 조정하는 것이 고려된다. 보다 바람직한 수용액 농도는 6.5∼14.5중량%의 범위이다.

수용액 농도가 5중량%미만에서는 증발 건고의 비효율성의 이유로부터 바람직하지 못하고, 한편, 20중량%를 넘는 경우에는 높은 수용액 점도로 인해 여과시에 가열해서 용해도를 증가시켜야할 필요성의 이유에 의해 바람직하지 못하다.

물론, 이러한 범위의 농도는 수용액의 용도에 따른 최종적인 수분 첨가에 의해 조정되어도 좋다.

또한 첨가하는 물의 온도는 20℃∼35℃정도의 범위로 하는 것이 바람직하다.

예를 들면 이상의 방법에 의해 제조된 본 출원의 발명의 PVP-풀러린 복합체 수용액은 이것을 증발 건고시킴으로써 고체상의 PVP-풀러린 복합체로 할 수 있고, 또한 이것을 물에 용해시켜 수용액으로 하여 여러가지 용도로 사용할 수 있다.

그래서 이하에 실시예를 나타내어 더욱 상세하게 설명한다. 물론 이하의 예에 의해 발명이 한정되는 일은 없다.

실시예

<A> C60 풀러린과 C70 풀러린을 함유하는 MIX(혼합) 풀러린(평균 분자량 744:분체) 16.0mg을 톨루엔(20㎖) 용액과, 중량 평균 분자량 60,000의 PVP 2.0g의 에탄올(10㎖) 용액을 각각 조제하고, 양자를 실온에서 혼합해서 12시간 교반했다. 이것에 의해 균일한 혼합 용액을 얻었다.

계속해서, 이 균일 혼합 용액을 증발 처리해서 건고시킨 후에 30㎖의 물을 첨가해서 현탁액으로 했다.

이 현탁액을 증발 처리하고, 공비에 의해 톨루엔을 증류제거하고, 건고시켰다. 그 후 30㎖의 물을 첨가해서 15분간의 초음파 분해(sonication)를 행했다. 이것에 의해 PVP-풀러린 복합체 수용액을 얻었다. 여과(0.80㎛ 필터)해서 최종적인 PVP-풀러린 복합체 수용액으로 했다.

얻어진 수용액은 투명도가 높고, 클로로포름을 용매로 한 경우에 있어서 하룻밤 실온하에 방치하면 발생되는 미량의 흑색 침전의 생성은 전혀 관찰되지 않았다.

그리고 또한 상기 수용액을 증발 건고 처리하고, 분쇄, 감압 건조(12시간)해서 PVP-풀러린 복합체 분말을 얻었다.

<B> 얻어진 PVP-풀러린 복합체 수용액(S1)에 대해서 그 활성산소 소거효과를 ESR(스핀 트래핑법)에 의해 측정했다. 클로로포름 용매를 이용하여 조제한 수용액(S2)과의 비교를 도 1에 예시했다. 도 1과 같이, 동등이상의 활성산소 소거효과가 얻어지는 것이 확인되었다.

스핀 트래핑제를 사용한 ESR 분석법(스핀 트래핑법)은 매우 반응성이 높은 불안정한 프리 라디칼을 스핀 트래핑제와 반응시키고, 생성되는 안정된 스핀 부가 체의 ESR 스펙트럼을 실온에서 측정하는 것으로, 프리 라디칼을 검출하기 위해서는 유력한 방법이다.

이 방법에서는, 과산화수소와 황산 제1철의 반응(Fenton반응)에 의해 생성되는 히드록실 라디칼을 5,5-디메틸-1-피롤린-N-옥사이드(DMPO)를 스핀 트래핑제로서 사용하고, DMPO와 히드록실 라디칼이 반응해서 생성되는 DMPO-OH의 신호를 관측한다(Control).

도 1의 세로축은 DMPO-OH와 내부 표준(MnO)의 상대값, 가로축은 PVP-풀러린 복합체 투여 농도를 나타내고 있다. Control은 발생된 DMPO-OH의 최대값(26.5)이며, 하한값(12.5)은 디메틸술폭시드(DMSO)에 의해 히드록실 라디칼(활성산소)을 완전히 보충(소거)한 경우의 값이다. 도 1과 같이, PVP-풀러린 복합체 수용액(S1), 클로로포름 용매를 이용하여 조제한 수용액(S2)에 대해서는 어느 농도에서나 히드록실 라디칼(활성산소)의 소거효과가 동등하게 얻어지는 것이 확인되었다. 특히 12.5-25μM의 농도에서 현저한 활성산소 소거효과가 관측되었다.

상기한 바와 같은 본 출원의 발명에 의해, 잔류에 의한 인체에의 영향이나 그 처분의 환경부하의 증대가 우려되는 할로겐화 지방족 탄화수소 용매를 사용하는 일없이 할로겐 프리의 조건하에 의약품 허용 용매로서의 에탄올을 이용하여 PVP-풀러린 복합체와 그 수용액의 제조가 가능하게 된다. 그리고, 제조된 PVP-풀러린 복합체는 그 생리활성 등의 특성의 발현과 함께, 안정성, 안전성이 우수한 것으로 된다.

Claims (7)

1. 풀러린 또는 풀러린 혼합물의 방향족 탄화수소 용액과 폴리비닐피롤리돈(PVP)의 에탄올 용액을 혼합하고, 혼합 용액으로의 물의 첨가와 용매의 제거후에 풀러린 또는 풀러린 혼합물과 폴리비닐피롤리돈(PVP)의 복합체 수용액을 얻는 것을 특징으로 하는 PVP-풀러린 복합체 수용액의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 폴리비닐피롤리돈(PVP)의 중량 평균 분자량이 6,000∼1,500,000의 범위인 것을 특징으로 하는 PVP-풀러린 복합체 수용액의 제조방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 폴리비닐피롤리돈(PVP)의 에탄올 용액에 있어서의 폴리비닐피롤리돈(PVP)과 에탄올(E)의 중량비(PVP/E)를 0.01∼0.5의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 PVP-풀러린 복합체 수용액의 제조방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 풀러린 또는 풀러린 혼합물의 방향족 탄화수소 용매 용액(F·A)과 폴리비닐피롤리돈의 에탄올 용액(PVP·E)의 혼합에 있어서의 중량비(F·A/PVP·E)를 1.0∼3.0의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 PVP-풀러린 복합체 수용액의 제조방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, PVP-풀러린 복합체의 농도를 5∼20중량%의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 PVP-풀러린 복합체 수용액의 제조방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 PVP-풀러린 복합체 수용액으로부터 물을 증발 제거하는 것을 특징으로 하는 PVP-풀러린 복합체의 제조방법.
7. 제 6 항에 기재된 방법에 의해 제조된 PVP-풀러린 복합체를 물과 혼합하는 것을 특징으로 하는 PVP-풀러린 복합체 수용액의 제조방법.

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