KR102532719B1 - Liquid chromatography column filler - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액체크로마토그래피 컬럼 충전제에 관한 것으로, 구체적으로는 당류 화합물을 정밀하고 재현성 있게 분리 및 분석할 수 있는 액체크로마토그래피 컬럼 충전제에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid chromatography column filler, and more particularly, to a liquid chromatography column filler capable of precisely and reproducibly separating and analyzing saccharide compounds.
크로마토크래피는 적절한 정지상과 이동상을 사용하여 분석 대상들이 섞여 있는 혼합물로부터 이동속도의 차이를 이용하여 각 성분들을 분리하는 기술로, 액체 크로마토그래피(Liquid chromatography)는 이동상(Mobile phase)으로 액체를 이용하는 크로마토그래피 분리 방법이다. 이때 액체 크로마토그래피의 정지상(Stationary phase) 충전재로는 다공성 분말이 주로 사용되며, 그 재질로는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2) 등이 사용되었다. 분말의 다공성 표면에 여러 리간드가 화학적으로 결합되거나 고분자 피막이 입혀진 것들이 사용되며, 여러 가지 형태의 블록 공중합 다공성 고분자 분말도 많이 사용되고 있다. 현재 가장 보편화된 충전재로는 옥타데실(Octadecyl) 리간드가 다공성 실리카 분말에 결합된 C18 정지상이 주로 사용되고 있다.Chromatography is a technique that separates each component using the difference in movement speed from a mixture in which analyte objects are mixed using appropriate stationary and mobile phases. Liquid chromatography uses a liquid as a mobile phase. It is a chromatographic separation method. At this time, porous powder is mainly used as a filler for the stationary phase of liquid chromatography, and silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), and the like are used as the material. Various ligands are chemically bonded to the porous surface of the powder or those coated with a polymer film are used, and various types of block copolymerized porous polymer powders are also widely used. Currently, as the most common filler, a C18 stationary phase in which octadecyl ligand is bonded to porous silica powder is mainly used.
그러나 당류 분자는 C18 컬럼에 잘 머무르지 않는 친유성이 낮은 화합물로서, 분리가 용이하지 않은 문제가 있으며, 특히 이성질체의 당류 분자들이 많으며 이들간 성분 분리가 용이하지 않은 한계가 있다.However, saccharide molecules are compounds with low lipophilicity that do not stay in the C18 column, and there is a problem in that separation is not easy.
본 발명의 목적은 각 성분간 분리가 용이하며, 특히 이성질체 화합물간 분리의 정밀성 및 재현성이 우수한 당류 화합물 분리용 액체 크로마토그래피 컬럼 충전제 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a filler for a liquid chromatography column for separating saccharide compounds, in which separation between components is easy, and in particular, separation between isomeric compounds is excellent in precision and reproducibility, and a manufacturing method thereof.
본 발명에 따른 액체크로마토그래피 컬럼 충전제는 탄소나노튜브-실리카 입자를 포함하는 것으로서, 상기 탄소나노튜브-실리카 입자는 실리카 입자에 결합된 아미노실란계 커플링제가 상기 탄소나노튜브의 표면 상의 카복실기와 아미드 결합하여 형성된다.The liquid chromatography column filler according to the present invention includes carbon nanotube-silica particles, wherein the aminosilane-based coupling agent bonded to the silica particles forms a carboxyl group on the surface of the carbon nanotubes and an amide. formed by combining
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 실리카 입자와 상기 탄소나노튜브의 중량비는 100: 0.05 내지 0.50 일 수 있다.In one example of the present invention, the weight ratio of the silica particles and the carbon nanotubes may be 100: 0.05 to 0.50.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 실리카 입자의 평균 입경은 1 내지 10 ㎛인 것일 수 있다.In one example of the present invention, the average particle diameter of the silica particles may be 1 to 10 ㎛.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 실리카 입자의 평균 기공크기는 1 내지 100 nm인 것일 수 있다.In one example of the present invention, the average pore size of the silica particles may be 1 to 100 nm.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 아미노실란계 커플링제는 아미노C1-C5알킬C1-C5알콕시실란을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the aminosilane-based coupling agent may include aminoC1-C5alkylC1-C5alkoxysilane.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 충전제는 이성질체의 당류 분자 분리용일 수 있다. In one example of the present invention, the filler may be used for isomer saccharide molecule separation.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 당류는 단당류, 이당류, 다당류 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the saccharide may include monosaccharide, disaccharide, polysaccharide, or a mixture thereof.
본 발명은 상술한 충전제를 포함하는 액체크로마토그래피용 컬럼을 포함한다.The present invention includes a column for liquid chromatography containing the above-described filler.
본 발명은 상술한 충전제를 포함하는 액체크로마토그래피 장치를 포함한다. The present invention includes a liquid chromatography apparatus including the above-described filler.
본 발명에 따른 액체크로마토그래피 장치는, 관형 지지체; 및 상기 관형 지지체의 내부에 장입되는 상기 충전제;를 포함한다.A liquid chromatography apparatus according to the present invention includes a tubular support; and the filler loaded into the tubular support.
본 발명에 따른 액체크로마토그래피 컬럼 충전제의 제조 방법은, a) 실리카 입자의 표면 상에 아미노실란계 커플링제를 결합하는 단계; 및 b) 상기 실리카 입자에 결합된 아미노실란계 커플링제의 아민기와 탄소나노튜브의 표면 상의 카복실기를 반응시켜 결합하는 단계;를 포함한다.A method for preparing a liquid chromatography column filler according to the present invention includes the steps of a) bonding an aminosilane-based coupling agent on the surface of silica particles; and b) reacting and combining the amine group of the aminosilane-based coupling agent bonded to the silica particles with the carboxyl group on the surface of the carbon nanotube.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 표면 상에 카복실기로 기능화된 것일 수 있다.In one example of the present invention, the carbon nanotube may be functionalized with a carboxyl group on the surface.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 아미노실란계 커플링제는 아미노C1-C5알킬실란계 커플링제일 수 있다.In one example of the present invention, the aminosilane-based coupling agent may be an aminoC1-C5 alkylsilane-based coupling agent.
본 발명의 일 예에 따른 액체크로마토그래피 컬럼 충전제의 제조 방법은, 상기 a) 단계 이전에, 실리카 입자의 표면을 산처리하는 전처리 단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method of the liquid chromatography column filler according to an embodiment of the present invention may further include a pretreatment step of acid-treating the surface of the silica particles before step a).
본 발명에 따른 액체 크로마토그래피 컬럼 충전제는 당류 화합물로부터 각 성분간 분리가 용이하며, 특히 이성질체 화합물간 분리의 정밀성 및 재현성이 우수한 효과가 있다.The liquid chromatography column filler according to the present invention facilitates separation between components from saccharide compounds, and in particular, has excellent effects in precision and reproducibility of separation between isomeric compounds.
도 1은 실시예 1에서 제조된 CNT-실리카 복합체의 주사전자현미경 이미지이다.
도 2 내지 도 6은 실시예 1에서 제조된 CNT-실리카 복합체를 충전제로 사용하여, 프럭토스, 갈락토스, 말토스, 수크로스의 혼합물을 분석 대상으로 측정한 액체 크로마토그래피 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 실시예 1에서 제조된 CNT-실리카 복합체를 충전제로 사용하여 9종의 당 혼합물에 대해 측정한 액체 크로마토그래피 분석 결과를 도시한 도면이다.
도 8은 시판되는 HPLC용 컬럼을 사용하여 9종의 당 혼합물에 대해 측정한 액체 크로마토그래피 분석 결과를 도시한 도면이다.1 is a scanning electron microscope image of the CNT-silica composite prepared in Example 1.
2 to 6 show liquid chromatography analysis results obtained by measuring a mixture of fructose, galactose, maltose, and sucrose as an analysis object using the CNT-silica composite prepared in Example 1 as a filler.
FIG. 7 is a diagram showing the liquid chromatography analysis results measured for 9 sugar mixtures using the CNT-silica composite prepared in Example 1 as a filler.
8 is a diagram showing the results of liquid chromatography analysis measured for 9 sugar mixtures using commercially available HPLC columns.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 당류 분석용 액체크로마토그래피 컬럼 충전제를 상세히 설명한다.Hereinafter, a liquid chromatography column filler for saccharide analysis according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 명세서에 기재되어 있는 도면은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 상기 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다.The drawings described in this specification are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Therefore, the present invention may be embodied in other forms without being limited to the drawings presented, and the drawings may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Unless otherwise defined, the technical and scientific terms used in this specification have meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure are omitted.
본 명세서에서 사용되는 용어의 단수 형태는 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 해석될 수 있다.Singular forms of terms used in this specification may be construed as including plural forms unless otherwise indicated.
본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 %의 단위는 별다른 정의가 없는 한 중량%를 의미한다.In this specification, the unit of % used without particular notice means weight % unless otherwise defined.
본 발명에 따른 액체크로마토그래피 컬럼 충전제는 실리카 입자에 결합된 아미노실란계 커플링제가 탄소나노튜브의 표면 상의 카복실기와 아미드 결합하여 형성된 탄소나노튜브-실리카 입자를 포함한다. 이에 따라, 당류 분자들을 포함하는 혼합물로부터 성분들간 분리가 용이하며, 특히 이성질체 당류 화합물간 분리의 정밀성이 우수하고 재현성이 높은 효과가 있다. The liquid chromatography column filler according to the present invention includes carbon nanotube-silica particles formed by amide bonding of an aminosilane-based coupling agent bonded to silica particles with a carboxyl group on the surface of carbon nanotubes. Accordingly, it is easy to separate components from a mixture containing saccharide molecules, and in particular, the separation between isomeric saccharide compounds has excellent precision and high reproducibility.
상기 탄소나노튜브-실리카 입자는 탄소나노튜브-실리카 복합체로서, 탄소나노튜브에 기능화된 카복실기와 실리카 입자에 결합된 아미노실란계 커플링제가 화학적으로 결합 반응하여 형성된 것으로, 당류 분자 중 이성질체, 구체적으로 구조 이성질체 또는 부분 입체 이성질체를 포함하는 입체 이성질체인 당류 분자들간 분리 정밀성이 향상될 수 있다. The carbon nanotube-silica particles are carbon nanotube-silica composites, formed by a chemical bonding reaction between a carboxyl group functionalized on a carbon nanotube and an aminosilane-based coupling agent bonded to silica particles, and isomers of saccharide molecules, specifically Separation precision between saccharide molecules that are stereoisomers including structural isomers or diastereomers can be improved.
상기 아미노실란계 커플링제는 탄소나노튜브의 카복실기와 결합 반응할 수 있는 아민기를 가지며 실리카 입자에 결합할 수 있는 실란 화합물로서 전술한 효과를 구현할 수 있는 것이라면 크게 제한되지 않으나, 아미노C1-C5알킬C1-C5알콕시실란, 더 좋게는 아미노C1-C3알킬C1-C3알콕시실란인 것이 당류 분자 중 이성질체간 분리 정밀성이 향상될 수 있는 측면에서 바람직할 수 있다. 일 구체예에 있어, 실리카 입자에 결합되는 아미노실란계 커플링제는 카복실기를 갖는 탄소나노튜브와 잘 결합될 수 있을 정도로 도입되면 족하며, 실질적으로, 실리카 1 중량부 기준 0.05 내지 0.5 중량부의 아미노실란계 커플링제를 함유할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The aminosilane-based coupling agent is not particularly limited as long as it has an amine group capable of coupling reaction with the carboxyl group of the carbon nanotube and can bind to silica particles, and can realize the above-mentioned effect. Amino C1-C5 Alkyl C1 -C5 alkoxysilane, more preferably aminoC1-C3alkylC1-C3alkoxysilane, may be preferred in terms of improving the precision of separation between isomers in saccharide molecules. In one embodiment, the aminosilane-based coupling agent that binds to the silica particles is enough to be introduced enough to bond well with the carbon nanotubes having a carboxyl group, and substantially, 0.05 to 0.5 parts by weight of aminosilane based on 1 part by weight of silica. It may contain a based coupling agent, but is not necessarily limited thereto.
아미노C1-C5알킬실란계 커플링제의 구체적인 일 예로, 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane, APTES), 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-aminopropyltrimethoxysilane, APTMS), (3-아미노프로필)메틸디에톡시실란((3-aminopropyl)methyldiethoxysilane, APMDES) 및 비스-[3-(트리에톡시실릴)프로필]아민(bis-[3-(triethoxysilyl)propyl]amine, TESPA) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으나, 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.As a specific example of the amino C1-C5 alkylsilane coupling agent, 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS), (3-aminopropyltriethoxysilane, APTMS) Propyl) methyldiethoxysilane ((3-aminopropyl) methyldiethoxysilane, APMDES) and bis- [3- (triethoxysilyl) propyl] amine (bis- [3- (triethoxysilyl) propyl] amine, TESPA), etc. It may include one or two or more, but this is only described as a preferred example, and the present invention is not construed as being limited thereto.
상기 탄소나노튜브는 탄소나노튜브의 표면 상에 카복실기가 형성된 것으로서, 표면에 카복실기가 도입되어 기능화(표면 개질)된 탄소나노튜브일 수 있다. 탄소나노튜브는 탄소들간 sp2 결합 구조를 가지며, 흑연면(Graphite sheet)이 나노 크기 직경의 실린더 형태를 가지는 물질로, 벽을 이루고 있는 결합수에 따라 단일벽 탄소나노튜브(Single-walled carbon nanotube, SWCNT. 이중벽 탄소나노튜브(Double-walled carbon nanotube, DWCNT), 다중벽 탄소나노튜브(Multi-walled carvbon nanotube, MWCNT), 다발형 탄소나노튜브(Rope carbon nanotube)로 분류될 수 있다. 이 중 본 발명에 따른 탄소나노튜브는 카복실기로 기능화된 단일벽 탄소나노튜브(Single-walled carbon nanotube, SWCNT)인 것이 전술한 효과를 더 잘 구현할 수 있는 측면에서 바람직할 수 있다. 상기 카복실기는 커플링제의 아민기와의 결합이 잘 될 수 있을 정도로 탄소나노튜브의 표면상에 도입된 것이라면 크게 제한되지 않으며, 일 예로 0.5 내지 6 원자%(카복실기의 산소 원자 기준), 구체적으로 1 내지 3 원자%로 카복실기가 도입된 탄소나노튜브일 수 있다. 카복실기는 황산, 염산 등의 무기산으로 탄소나노튜브를 처리하여 탄소나노튜브에 도입된 것일 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다. The carbon nanotubes have carboxyl groups formed on the surface of the carbon nanotubes, and may be functionalized (surface modified) by introducing carboxyl groups to the surface. Carbon nanotubes have sp2 bonding structures between carbons, and graphite sheets have a cylindrical shape with nano-sized diameters. Depending on the number of bonds constituting the wall, single-walled carbon nanotubes SWCNTs can be classified into double-walled carbon nanotubes (DWCNTs), multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs), and rope carbon nanotubes. It may be preferable that the carbon nanotube according to the present invention is a single-walled carbon nanotube (SWCNT) functionalized with a carboxyl group in terms of better implementing the above-mentioned effects. It is not particularly limited as long as it is introduced on the surface of the carbon nanotube to the extent that it can bond well with the group, and for example, 0.5 to 6 atomic% (based on the oxygen atom of the carboxyl group), specifically 1 to 3 atomic% of the carboxyl group The carboxyl group may be introduced into the carbon nanotube by treating the carbon nanotube with an inorganic acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid, etc. However, this is only described as a preferred example, and the present invention is limited thereto. is not to be interpreted.
유리한 일 예에 있어, 실리카 입자는 아미노실란계 커플링제로 표면 개질된 상태일 수 있으며, 컬럼 충전제는 아미노실란계 커플링제로 표면개질된 실리카의 아미노기가 탄소나노튜브의 카복시기와 아미드 결합하여 복합화된 것일 수 있다. 아미노실란계 커플링제로 표면개질된 실리카, 카복시기로 개질된 탄소나노튜브 및 아미노기와 카복시기간 아미드 결합에 의한 실리카와 탄소나노튜브의 복합화에 의해, 특히 물과 극성용매의 혼합물을 이동상으로 사용하는 액체 크로마토그래피에서, 당류 분자 중 이성질체인 분자들간 분리 정밀성이 크게 향상될 수 있다.In an advantageous example, the silica particles may be in a surface-modified state with an aminosilane-based coupling agent, and the column filler is a composite of amino groups of the surface-modified silica with an aminosilane-based coupling agent and amide bonds with carboxy groups of carbon nanotubes. it could be Silica surface-modified with an aminosilane-based coupling agent, carbon nanotubes modified with a carboxy group, and silica and carbon nanotubes formed by an amide bond between an amino group and a carboxy group, especially a liquid using a mixture of water and a polar solvent as a mobile phase. In chromatography, the separation precision between isomers of saccharide molecules can be greatly improved.
일 구체예에 있어, 실리카 입자와 탄소나노튜브의 중량비는 100(실리카):0.05 내지 0.50(탄소나노튜브), 구체적으로 100 : 0.1 내지 0.3, 보다 구체적으로 100 : 0.1 내지 0.2일 수 있다. 아미드 결합에 의해 결합되는 실리카 입자와 탄소나노튜브가 상술한 중량비를 가짐으로써, 에피머를 포함하는 부분입체 이성질체 당류 또한 액체 크로마토그래피에 의해 용이 분리될 수 있다. In one embodiment, the weight ratio of silica particles and carbon nanotubes may be 100 (silica): 0.05 to 0.50 (carbon nanotubes), specifically 100: 0.1 to 0.3, and more specifically 100: 0.1 to 0.2. When the silica particles bonded by amide bonds and the carbon nanotubes have the aforementioned weight ratio, diastereomeric saccharides including epimers can also be easily separated by liquid chromatography.
상기 실리카 입자는 마이크로 단위의 사이즈를 가지는 입자일 수 있으며, 입자의 평균 입경은 당류 화합물로부터 각 성분간 분리가 용이하며, 특히 이성질체 화합물간 분리가 잘 될 수 있도록 0.5 내지 100 ㎛, 구체적으로 1 내지 30 ㎛, 바람직하게는 1 내지 10 ㎛인 것일 수 있다.The silica particles may be particles having a micro unit size, and the average particle diameter of the particles is 0.5 to 100 μm, specifically 1 to 100 μm, so that each component is easily separated from the saccharide compound, and in particular, isomer compounds are separated well. It may be 30 μm, preferably 1 to 10 μm.
상기 실리카 입자는 미세 기공을 가지는 다공성 실리카 입자인 것이 전술한 효과를 더 잘 구현할 수 있는 측면에서 바람직할 수 있으며, 예를 들어 평균 기공크기가 1 내지 100 nm인 실리카 입자가 사용되는 것이 좋을 수 있다.The silica particles may be preferably porous silica particles having fine pores in terms of better implementing the above-described effect, and for example, silica particles having an average pore size of 1 to 100 nm may be used. .
상기 실리카 입자의 형태는 구형, 막대형, 박편형 등 다양한 형태를 가질 수 있으나, 전술한 효과를 더 잘 구현할 수 있는 측면에서 구형도가 0.9 이상인 구형 입자가 바람직할 수 있다. The shape of the silica particles may have various shapes such as spherical shape, rod shape, and flake shape, but spherical particles having a sphericity of 0.9 or more may be preferable in terms of better implementing the above-described effect.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액체크로마토그래피 컬럼 충전제는 전술한 특징을 가지는 탄소나노튜브-실리카 입자를 포함함으로써, 당류 분자를 포함하는 혼합물로부터 당류 분자의 분리가 높은 정밀도로 수행되며, 특히 구조 이성질체나 입체 이성질체인 당류 분자들간의 분리가 용이한 효과가 있다. As described above, the liquid chromatography column filler according to the present invention includes carbon nanotube-silica particles having the above-described characteristics, so that sugar molecules are separated from a mixture containing sugar molecules with high precision. There is an effect of facilitating separation between isomers or stereoisomers of saccharide molecules.
당류는 단당류, 이당류, 다당류 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 대표적인 단당류는 자일리톨등과 같은 알코올계 당, 글루코스, 만노스, 갈락토스등과 같은 알도스, 프럭토스등과 같은 케토스, 또는 이들의 혼합물등을 들 수 있다. 대표적인 이당류로 수크로스, 말토스, 락토스 또는 이들의 혼합물등을 들 수 있으며, 대표적인 다당류로 라피노스등을 들 수 있으나, 본 발명이 구체 당류에 의해 한정되는 것은 아니다. 다만, 통상의 액체 크로마토그래피에서 작은 분자량의 당류 분자간 및/또는 당류 이성질체간 분리 검출이 더욱 어려움에 따라, 본 발명의 일 구체예에 따른 효과를 고려할 때, 좋게, 당류는 단당류, 이당류 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 보다 좋게는 600달톤 이하, 500달톤 이하, 또는 400 달톤 이하의 단당류, 이당류 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따른 충전제를 이용한 액체크로마토그래피에서, 피크가 겹치지 않고 서로 분리되는, 분리 검출 가능한 이성질체의 구체적인 예로, 프럭토스와 갈락토스간 분리, 말토스와 수크로스간 분리, 글루코스와 갈락토스간 분리, 프럭토스와 만노스간의 분리, 및/또는 자일리톨과 프럭토스간 분리등을 들 수 있다. Saccharides may include monosaccharides, disaccharides, polysaccharides, or mixtures thereof. Representative monosaccharides include alcohol-based sugars such as xylitol, aldoses such as glucose, mannose and galactose, ketoses such as fructose, or mixtures thereof. Representative disaccharides include sucrose, maltose, lactose, or mixtures thereof, and representative polysaccharides include raffinose, but the present invention is not limited by specific saccharides. However, considering the effect according to one embodiment of the present invention, as it is more difficult to detect the separation between small molecular weight saccharide molecules and/or between saccharide isomers in conventional liquid chromatography, preferably, saccharides are monosaccharides, disaccharides, or any of these isomers. It may be a mixture, and more preferably a monosaccharide, disaccharide or mixture thereof of less than 600 Daltons, less than 500 Daltons, or less than 400 Daltons. In liquid chromatography using a filler according to an embodiment of the present invention, specific examples of isomers that can be separated and detected in which peaks are separated from each other without overlapping, such as separation between fructose and galactose, separation between maltose and sucrose, and glucose and galactose liver separation, separation between fructose and mannose, and/or separation between xylitol and fructose, and the like.
본 발명에 따른 액체크로마토그래피 컬럼 충전제는 다양한 방법으로 제조될 수 있으나, 다음과 같은 방법으로 제조되는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어 실리카 입자에 아미노실란계 커플링제를 결합한 후, 탄소나노튜브의 카복실기를 상기 커플링제에 결합 반응시키는 제1방법; 또는 탄소나노튜브의 카복실기에 아미노실란계 커플링제를 결합 반응시킨 후, 상기 커플링제를 실리카 입자에 결합시키는 제2방법;을 들 수 있으나, 상기 제1방법이 더 바람직할 수 있다. 이의 바람직한 제조 방법은, a) 실리카 입자의 표면 상에 아미노실란계 커플링제를 결합하는 단계; 및 b) 상기 실리카 입자에 결합된 아미노실란계 커플링제의 아민기와 탄소나노튜브의 표면 상의 카복실기를 반응시켜 결합하는 단계;를 포함한다.The liquid chromatography column filler according to the present invention may be prepared by various methods, but may be preferably prepared by the following method. For example, a first method of coupling a carboxyl group of a carbon nanotube to the coupling agent after coupling an aminosilane-based coupling agent to silica particles; Alternatively, a second method of coupling an aminosilane-based coupling agent to a carboxyl group of a carbon nanotube and then coupling the coupling agent to silica particles; however, the first method may be more preferable. A preferred manufacturing method thereof includes: a) bonding an aminosilane-based coupling agent on the surface of silica particles; and b) reacting and combining the amine group of the aminosilane-based coupling agent bonded to the silica particles with the carboxyl group on the surface of the carbon nanotube.
상기 a) 단계는 실리카 입자의 표면 상에 아미노실란계 커플링제를 결합시키는 단계로, 예를 들어 실리카 입자를 용매에 분산시킨 후, 아미노실란계 커플링제를 첨가하여 수행될 수 있다. 상기 용매는 실리카 입자를 분산시킬 수 있는 것이라면 다양한 것들이 사용될 수 있으며, 예컨대 톨루엔 등의 무극성 용매가 사용될 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.Step a) is a step of binding an aminosilane-based coupling agent on the surface of the silica particles, and may be performed, for example, by dispersing the silica particles in a solvent and then adding the aminosilane-based coupling agent. Various solvents may be used as long as they can disperse the silica particles, and for example, a non-polar solvent such as toluene may be used. However, this is only described as a preferred example, and the present invention is not construed as being limited thereto.
상기 b) 단계는 상기 a) 단계에서 제조된 실리카 입자와 탄소나노튜브를 결합시키는 단계로, 실리카 입자에 결합된 아미노실란계 커플링제의 아민기와 탄소나노튜브의 표면 상의 카복실기를 반응시키는 단계이다. 이의 구체적인 수단으로, 상기 a) 단계에서 제조된 실리카 입자를 물 등의 용매에 분산시킨 후, 카복실기로 기능화된 탄소나노튜브를 첨가하고 혼합하는 방법이 예시될 수 있다.Step b) is a step of combining the silica particles prepared in step a) with the carbon nanotubes, and is a step of reacting the amine groups of the aminosilane-based coupling agent bonded to the silica particles with the carboxyl groups on the surface of the carbon nanotubes. As a specific means for this, a method of dispersing the silica particles prepared in step a) in a solvent such as water, and then adding and mixing carbon nanotubes functionalized with a carboxyl group may be exemplified.
본 발명의 일 예에 따른 액체크로마토그래피 컬럼 충전제의 제조 방법은, 상기 a) 단계 이전에, 실리카 입자의 표면을 산처리하는 전처리 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 전처리가 더 수행됨으로써, 실리카 입자의 표면 상에 아미노실란계 커플링제를 더 잘 결합 반응시킬 수 있다. 상기 산처리로 염산, 질산, 황산 등의 무기산 또는 이의 수용액에 실리카 입자를 소정 시간 침지하는 수단을 예로 들 수 있다.The manufacturing method of the liquid chromatography column filler according to an embodiment of the present invention may further include a pretreatment step of acid-treating the surface of the silica particles before step a). By further performing the above pretreatment, the aminosilane-based coupling agent can be better bonded to the surface of the silica particles. As the acid treatment, a means of immersing the silica particles in an inorganic acid such as hydrochloric acid, nitric acid, or sulfuric acid or an aqueous solution thereof for a predetermined time may be exemplified.
또한 본 발명은 전술한 충전제를 포함하는 액체크로마토그래피 장치를 제공한다. 구체적인 일 예로, 본 발명에 따른 당류 구조 이성질체의 당류 분자 분리용 액체크로마토그래피 장치는, 관형 지지체; 및 상기 관형 지지체의 내부에 장입되는 상기 충전제;를 포함한다.In addition, the present invention provides a liquid chromatography apparatus including the above-described filler. As a specific example, the liquid chromatography apparatus for separating saccharide molecules from structural isomers of saccharides according to the present invention includes a tubular support; and the filler loaded into the tubular support.
상기 관형 지지체의 규격은 규모 및 설비 크기에 따라 적절히 제어될 수 있으며, 일 실시예로 내경이 1 내지 10 mm이고 길이가 10 내지 30 mm인 것을 들 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.The standard of the tubular support may be appropriately controlled according to scale and equipment size, and in one embodiment, an inner diameter of 1 to 10 mm and a length of 10 to 30 mm may be mentioned. However, this is only described as a preferred example, and the present invention is not construed as being limited thereto.
이와 같이, 본 발명에 따른 충전제를 포함하는 액체크로마토그래피 장치를 통해 상기 충전제를 고정상으로 하여 액체크로마토그래피를 수행함으로써, 당류 분자들을 포함하는 혼합물로부터 성분들간 분리가 용이하고, 특히 이성질체 화합물간 분리의 정밀성이 우수하고 재현성이 높은 효과가 있다. 액체크로마토그래피 방법은 공지된 엑체크로마토그래피 방법을 이용하면 무방하며, 예를 들어 액체크로마토그래피 시, 이동상 용매는 물, DMSO, 메탄올, 아세토니트릴, 테트라히드로퓨란 및 이의 혼합물 등이 사용될 수 있고, 실질적으로, 물;과 다이메틸설폭사이드(DMSO_, 메탄올, 아세토니트릴, 테트라하이드로퓨란등에서 하나 이상 선택되는 극성 용매;의 혼합물이 사용될 수 있다. 이때, 극성용매 : 물의 부피비는 1 : 0.1 내지 1의 수준, 구체적으로 1 : 0.1 내지 0.7의 수준일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나 본 발명이 이러한 이동상의 물질에 의해 한정되는 것은 아니며, 이와 달리 이동상으로 헥산, 1-클로로부탄, 메틸렌 클로라이드, 아세토니트릴 및 이의 혼합물 등이 사용될 수 있다.In this way, by performing liquid chromatography using the filler as a stationary phase through the liquid chromatography device containing the filler according to the present invention, separation between components from a mixture containing sugar molecules is easy, and in particular, separation between isomeric compounds is achieved. It has excellent precision and high reproducibility. The liquid chromatography method may use a known liquid chromatography method. For example, in liquid chromatography, water, DMSO, methanol, acetonitrile, tetrahydrofuran and mixtures thereof may be used as the mobile phase solvent, and substantially As a, a mixture of water; and dimethyl sulfoxide (DMSO_, a polar solvent selected from one or more selected from methanol, acetonitrile, tetrahydrofuran, etc.) may be used. At this time, the volume ratio of polar solvent: water is 1: 0.1 to 1 level. , Specifically, it may be at a level of 1: 0.1 to 0.7, but is not limited thereto. However, the present invention is not limited by the material of the mobile phase, and unlike the mobile phase, hexane, 1-chlorobutane, methylene chloride, aceto Nitriles and mixtures thereof and the like may be used.
액체크로마토그래피 시 측정 조건 또한 공지된 엑체크로마토그래피 방법을 이용하면 무방하다. 예를 들어 분석 대상의 농도는 3 내지 30 중량%일 수 있고, 측정 온도는 20 내지 50℃일 수 있으며, 유속은 30 내지 3000 μL/min일 수 있다. 하지만 이는 구체적인 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다. It is also possible to use a well-known liquid chromatography method for measurement conditions during liquid chromatography. For example, the concentration of the analyte may be 3 to 30% by weight, the measurement temperature may be 20 to 50 ° C, and the flow rate may be 30 to 3000 μL / min. However, this is only described as a specific example, and the present invention is not construed as being limited thereto.
이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples, but these are for explaining the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by the following examples.
<단계 1 : 실리카 <Step 1: Silica 비드의bead 표면 처리> Surface Treatment>
입자 사이즈가 3.5 ㎛인 실리카 비드 20 g을 37% 농도의 염산(HCl) 수용액 100 mL에 투입하여 24 시간 동안 전처리하고 탈이온수로 세척하였다. 이어서 세공 크기가 200 nm인 폴리카보네이트 필름을 이용하여 여과하고, 60℃오븐에서 충분히 진공 건조하여 산처리된 실리카 비드를 수득하였다. 다음으로, 상기 산처리된 실리카 비드를 톨루엔 120 mL에 투입하고 분산시켜 현탁액을 제조한 후, 상기 현탁액에 (3-아미노프로필)트리에톡시실란((3-Aminopropyl)triethoxysilane, APTES) 10 mL를 첨가하고 질소 분위기에서 48 시간 동안 교반하였다. 이어서 세공 크기가 200 nm인 셀룰로스아세테이트 필름을 이용하여 여과하고, 60℃오븐에서 충분히 진공 건조하여 아미노실란계 커플링제로 표면 처리된 실리카 비드를 수득하였다.20 g of silica beads having a particle size of 3.5 μm were added to 100 mL of a 37% hydrochloric acid (HCl) aqueous solution, pretreated for 24 hours, and washed with deionized water. Subsequently, it was filtered using a polycarbonate film having a pore size of 200 nm, and sufficiently vacuum-dried in an oven at 60° C. to obtain acid-treated silica beads. Next, the acid-treated silica beads were added to and dispersed in 120 mL of toluene to prepare a suspension, and then 10 mL of (3-Aminopropyl)triethoxysilane (APTES) was added to the suspension. was added and stirred for 48 hours under a nitrogen atmosphere. Then, it was filtered using a cellulose acetate film having a pore size of 200 nm, and sufficiently vacuum-dried in an oven at 60° C. to obtain silica beads surface-treated with an aminosilane-based coupling agent.
<단계 2 : <Step 2: CNTCNT -실리카 복합체 제조>-Silica composite manufacturing>
카복실기로 기능화된 탄소나노튜브(SWCNT-COOH)(P3, Carbon Solution Inc.) 25 mg을 물 100 mL가 담긴 바이알에 첨가한 후, 1 시간 동안 초음파 처리하여 CNT 용액을 제조하였다. 다음으로, 상기 CNT 용액에 상기 단계 1에서 제조된 아미노실란계 커플링제로 표면 처리된 실리카 비드 20 g을 첨가한 후, 80℃에서 12 시간 동안 300 rpm의 속도로 교반하였다. 이어서 세공 크기가 200 nm인 폴리테트라플루오로에틸렌 필름을 이용하여 여과하고, 60℃오븐에서 충분히 진공 건조하여 CNT-실리카 복합체를 수득하였다. 도 1은 실시예 1에서 제조된 CNT-실리카 복합체의 주사전자현미경 이미지이다.After adding 25 mg of carbon nanotubes functionalized with a carboxyl group (SWCNT-COOH) (P3, Carbon Solution Inc.) to a vial containing 100 mL of water, ultrasonication was performed for 1 hour to prepare a CNT solution. Next, 20 g of silica beads surface-treated with the aminosilane-based coupling agent prepared in step 1 were added to the CNT solution, followed by stirring at 80° C. for 12 hours at 300 rpm. Subsequently, it was filtered using a polytetrafluoroethylene film having a pore size of 200 nm, and sufficiently vacuum-dried in an oven at 60° C. to obtain a CNT-silica composite. 1 is a scanning electron microscope image of the CNT-silica composite prepared in Example 1.
[실험예][Experimental Example]
실시예 1에서 제조된 CNT-실리카 복합체를 충전제로 하여, 내경이 4.6 mm이고 길이가 150 mm인 관형 컬럼에 충진하였다. 구체적으로, 디클로로메탄(Dichloromethane) 및 사이클로헥산올(Cyclohexanol)이 1:1 중량비로 혼합된 슬러리에 상기 충전제를 분산시킨 후 상기 관형 컬럼에 충진시켰으며, 이때 50% 농도의 메탄올(Methanol) 수용액을 푸쉬 용매로 슬러리 펌프를 이용하여 500 kg/cm2로 가압하여 충진하였다.Using the CNT-silica composite prepared in Example 1 as a filler, a tubular column having an inner diameter of 4.6 mm and a length of 150 mm was filled. Specifically, the filler was dispersed in a slurry in which dichloromethane and cyclohexanol were mixed at a weight ratio of 1:1, and then filled in the tubular column. At this time, a 50% concentration methanol aqueous solution As a push solvent, the slurry pump was used to pressurize and fill the slurry at 500 kg/cm 2 .
그리고 분석용 샘플 및 분석 조건을 하기 표 1에 나타내었고, 그 분석 결과를 하기 표 2와 도 2 내지 도 6에 나타내었다.In addition, samples for analysis and analysis conditions are shown in Table 1 below, and the analysis results are shown in Table 2 and FIGS. 2 to 6 below.
(mg/mL)density
(mg/mL)
상기 표 2와 도 2 내지 도 6에서와 같이, 구조 이성질체인 프락토스(Fructose)와 글루코스(Glucose)의 머무름 시간과, 구조 이성질체인 수크로스(Sucrose)와 말토스(Maltose)의 머무름 시간 모두, 이성질체간 명확한 차이를 보이며 정밀하게 분리됨을 확인할 수 있다. 또한 각 분석 대상에 대하여 동일한 실험을 5회 수행한 결과, 결과 값의 재현성도 우수함을 확인할 수 있다.As shown in Table 2 and FIGS. 2 to 6, both the retention times of structural isomers, fructose and glucose, and the structural isomers, sucrose and maltose, It can be seen that the isomers show clear differences and are precisely separated. In addition, as a result of performing the
도 7은 표 1의 조건에서, 아세토니트릴 : 증류수 =15:5 (부피비), 1.0mL/min의 유속 조건 및 자일리톨, 프럭토스, 글루코스, 만노스, 갈락토스, 수크로스, 말토스, 락토스 및 라피노스가 혼합된 혼합물을 분석 대상으로 수행한 액체 크로마토그래피 분석 결과를 나타낸 것이며, 도 8은 시판되는 HPLC 컬럼(agilent, Kromasil - Classic 100 Å SIL)을 이용하여 동일 조건으로 분석한 액체 크로마토그래피 분석 결과를 나타낸 것이다. 도 7 및 도 8에서 알 수 있듯이, 종래 컬럼으로는 자일리톨과 프럭토스의 피크가 서로 겹히고, 프럭토스와 만노스 피크가 서로 겹치고, 글루코스와 갈락토스의 피크 또한 겹쳐 분리가 어려웠으나, 본 발명의 일 구체예에 따른 충전제로 충진된 컬럼을 이용하는 경우, 에피머인 만노스와 글루코스, 갈락토스와 글루코스 모두 개별 피크로 분리 검출되며, 자일리톨과 프럭토스 또한 명확한 피크 분리가 이루어져, 극히 우수한 분해능을 갖는 것을 확인할 수 있다.7 shows the conditions of Table 1, acetonitrile: distilled water = 15:5 (volume ratio), flow rate conditions of 1.0 mL / min, and xylitol, fructose, glucose, mannose, galactose, sucrose, maltose, lactose and raffinose The results of liquid chromatography analysis performed on the mixed mixture as an analysis target are shown, and FIG. 8 shows the results of liquid chromatography analysis performed under the same conditions using a commercially available HPLC column (agilent, Kromasil - Classic 100 Å SIL). will be. As can be seen in FIGS. 7 and 8, it was difficult to separate the peaks of xylitol and fructose, the peaks of fructose and mannose, and the peaks of glucose and galactose also overlapped with the conventional column. In the case of using the column filled with the filler according to the embodiment, all of the epimers, mannose and glucose, and galactose and glucose, are separated and detected as individual peaks, and xylitol and fructose are also clearly separated, confirming that they have extremely good resolution. there is.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described by specific details and limited embodiments and drawings, but this is only provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention Those skilled in the art can make various modifications and variations from these descriptions.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and it will be said that not only the claims to be described later, but also all modifications equivalent or equivalent to these claims belong to the scope of the present invention. .
Claims (12)
상기 탄소나노튜브-실리카 입자는 실리카 입자에 결합된 아미노실란계 커플링제가 상기 탄소나노튜브의 표면 상의 카복실기와 아미드 결합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 액체크로마토그래피 컬럼 충전제.A liquid chromatography column filler for saccharide analysis containing carbon nanotube-silica particles,
The carbon nanotube-silica particles are liquid chromatography column filler, characterized in that formed by an aminosilane-based coupling agent bonded to silica particles and an amide bond with a carboxyl group on the surface of the carbon nanotubes.
상기 실리카 입자와 상기 탄소나노튜브의 중량비는 100: 0.05 내지 0.50인 것인 액체크로마토그래피 컬럼 충전제.According to claim 1,
The weight ratio of the silica particles and the carbon nanotubes is 100: 0.05 to 0.50 of the liquid chromatography column filler.
상기 실리카 입자의 평균 입경은 1 내지 10 ㎛인 것인 액체크로마토그래피 컬럼 충전제.According to claim 1,
The average particle diameter of the silica particles is 1 to 10 ㎛ liquid chromatography column filler.
상기 실리카 입자의 평균 기공크기는 1 내지 100 nm인 것인 액체크로마토그래피 컬럼 충전제.According to claim 1,
The average pore size of the silica particles is 1 to 100 nm liquid chromatography column filler.
상기 아미노실란계 커플링제는 아미노C1-C5알킬C1-C5알콕시실란을 포함하는 액체크로마토그래피 컬럼 충전제.According to claim 1,
The aminosilane-based coupling agent is a liquid chromatography column filler containing aminoC1-C5alkylC1-C5alkoxysilane.
상기 충전제는 이성질체의 당류 분자 분리용인 액체크로마토그래피 컬럼 충전제.According to claim 1,
The filler is a liquid chromatography column filler for isomer separation of saccharide molecules.
상기 당류는 단당류, 이당류, 다당류 또는 이들의 혼합물을 포함하는 액체크로마토그래피 컬럼 충전제.According to claim 6,
The saccharide is a liquid chromatography column filler comprising a monosaccharide, a disaccharide, a polysaccharide, or a mixture thereof.
상기 관형 지지체의 내부에 장입되는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 당류 분리용 액체크로마토그래피 컬럼 충전제;를 포함하는 액체크로마토그래피 장치.tubular supports; and
A liquid chromatography apparatus comprising a liquid chromatography column filler for separating saccharides according to any one of claims 1 to 6, which is loaded into the tubular support.
b) 상기 실리카 입자에 결합된 아미노실란계 커플링제의 아민기와 탄소나노튜브의 표면 상의 카복실기를 반응시켜 결합하는 단계;를 포함하는 액체크로마토그래피 컬럼 충전제의 제조 방법.a) bonding an aminosilane-based coupling agent on the surface of the silica particles; and
b) reacting and combining the amine groups of the aminosilane-based coupling agent bonded to the silica particles with the carboxyl groups on the surface of the carbon nanotubes;
상기 탄소나노튜브는 표면 상에 카복실기로 기능화된 것인 액체크로마토그래피 컬럼 충전제의 제조 방법.According to claim 9,
The carbon nanotubes are a method for producing a liquid chromatography column filler functionalized with a carboxyl group on the surface.
상기 아미노실란계 커플링제는 아미노C1-C5알킬실란계 커플링제인 것인 액체크로마토그래피 컬럼 충전제의 제조 방법.According to claim 9,
The aminosilane-based coupling agent is an aminoC1-C5alkylsilane-based coupling agent. A method for preparing a liquid chromatography column filler.
상기 a) 단계 이전에, 실리카 입자의 표면을 산처리하는 전처리 단계를 더 포함하는 액체크로마토그래피 컬럼 충전제의 제조 방법.
According to claim 9,
The method of manufacturing a liquid chromatography column filler further comprising a pretreatment step of acid-treating the surface of the silica particles before step a).
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