Aminosilanes를 함침한 기능성 SBA-15 나노 입자의 단백질의 흡착 및 탈착 특성

Abstract

메조포러스 실리카(Mesoporous silica)는 안정적인 구조, 높은 표면적, 높은 세공 부피와 규칙적인 세공 뿐만 아니라 세공크기(2~10 nm) 조절이 가능한 특성으로 인해 많은 관심을 받아 왔다. SBA 메조포러스 물질 중 SBA-15는 뛰어난 물성으로 인해 많은 연구자들로부터 관심을 받았다. SBA-15 입자들의 형태는 합성 과정 및 특성이 모두 다르기 때문에 그 흡착 특성 및 약물 전달 시스템 응용 분야 또한 모두 다르다. 본 학위논문에서는 막대 형태의 SBA-15와 구형의 SBA-15 메조포러스 실리카 물질 합성에 중점을 두었다. SBA-15 메조포러스 실리카는 공중합 블럭(triblock)을 주형체(template)로 사용하여 2단계 합성 과정을 통해 얻었다. 아민이 함침된 메조 포러스 SBA-15를 얻기 위하여 3-aminopropyltriethoxysilane, N-2(-aminoethyl)-3-aminopropyl trimethoxy silane 과 (3-trimethoxysilylpropyl) diethylenetriamine를 SBA-15에 함침하였다. 제조된 샘플의 특성은 X선회절분석(XRD), 투과전자현미경(TEM), 주사전자현미경(SEM), FT-IR 및 BET 분석을 확인하였다. 흡착실험에 사용하기 위해 Bovine Serum Albumin (BSA), Lysozyme (LYS) 그리고 Myoglobin (MYO)의 단백질을 선정하여 흡착평형 및 속도론에 관한 흡착특성을 조사하였다. 실험 결과 함침을 하지 않은 막대 및 구형의 SBA-15 메조포러스 실리카의 경우 높은 세공 크기와 표면적으로 인해 선정한 모든 단백질에 대해 높은 흡착량을 보였다. 더불어 약물 전달 시스템에 적용하기 위해 아민 함침 유무에 따른 탈착 특성을 확인하였다. 아민이 함침된 샘플에 흡착한 단백질을 모두 쉽게 탈착시킬 수 있었다. 특히, diamine을 함침한 SBA-15 메조포러스 실리카(S2-AEAPS)는 LYS과 MYO 단백질에 대해 높은 탈착 성능을 보였다.|Mesoporous silica materials have received much attention due to their attractive features, such as stable mesoporous structure, high surface area, large pore volume, regular and adjustable nano-pore sizes (2-10 nm). Among SBA (Santa Barbara Amorphous) materials, SBA-15 attracted researchers’ attention due to its prominent properties. Based on morphology of SBA-15 particles, each has its own synthesis procedure and characteristics, results in different adsorption capacity as well as application in drug delivery system. This study focused on the synthesis of mesoporous material SBA-15 with both rod-shaped and spherical morphology. Mesoporous silica SBA-15 has been obtained via a two-step synthesis process (gel formation and subsequent hydrothermal treatment) by using a triblock copolymer as a template. Multi-amine-grafted mesoporous silicas SBA-15 were prepared by attaching 3-aminopropyltriethoxysilane, N-2(-aminoethyl)-3-aminopropyl trimethoxy silane and (3-trimethoxysilylpropyl) diethylenetriamine via post-synthesis method. The obtained mesoporous silica SBA-15 were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), fourier transform infrared (FT-IR), and BET analysis. The proteins used in adsorption experiments were Bovine Serum Albumin (BSA), Lysozyme (LYS) and Myoglobin (MYO). The protein adsorption properties such as equilibrium and kinetics were investigated. The results show that the original SBA-15 samples (R for rod-shaped and S2 for sphere) have the highest adsorption capacity for all proteins due to their largest pore size and internal surface area. Moreover, the release study of original and modified samples also were carried out to assess application for controlled drug delivery system. The adsorbed proteins can be readily desorbed on amine-modified samples. Especially, the diamine-modified sample (S2-AEAPS) has the highest release amount for two proteins, LYS and MYO.