KR20140118294A - Graphene-based antibacterial composite and method for production thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 항균성 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산화 그래핀의 표면에 결합된 L-라이신(L-lysine)을 포함하는 그래핀 기반의 항균성 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a graphene-based antimicrobial composition comprising L-lysine bonded to the surface of oxidized graphene, and a method for producing the same.
미생물은 우리 주변 도처에 존재하고 있다. 특히, 우리가 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 전화기, 핸드폰, 바닥재, 냉장고, 에어콘, 가습기, 장난감, 벽지 및 각종 가스 킷트 등은 각종 세균류 및 곰팡이 등이 번식하기 쉬워 악취를 발생하기도 하며, 심지어는 인체에 유해한 세균이 번식하여 각종 질병을 유발하기도 하고, 병원성 대장균 O-157에 의한 식중독, 목욕탕에서 발생하는 폐렴을 일으키는 레지오넬라균 등의 심각한 사회문제를 발생하기도 한다. 따라서 이를 방지하기 위한 고기능성 항균물질이 요구되며, 현재까지 이러한 항균물질들에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.Microorganisms are all around us. Especially, various kinds of bacteria and fungi such as a telephone, a mobile phone, a flooring, a refrigerator, an air conditioner, a humidifier, a toy, a wallpaper and various gas kits which are easily accessible in everyday life, , It may cause serious diseases such as food poisoning caused by pathogenic Escherichia coli O-157 and Legionella causing pneumonia in the bathroom. Therefore, a highly functional antimicrobial substance is required to prevent this, and so far, many studies on such antimicrobial substances have been carried out.
항균물질은 크게 무기 화합물과 유기 화합물로 분류할 수 있는데, 유기 항균 물질의 단점으로는 그들의 적용분야가 제한된다는 점이다. 예를 들어, 낮은 열 저항성, 높은 생분해성 및 짧은 수명이 그것이다. Antimicrobial substances can be largely classified into inorganic compounds and organic compounds, and the disadvantage of organic antibacterial substances is that their application fields are limited. For example, low heat resistance, high biodegradability and short life span.
한편, 그래핀은 6각형으로 배열된 sp2-결합 탄소 원자들로 구성된 단원자 두께의 박판이다. 그래핀은 독특한 물리적 특성으로 인해 예컨대, 바이오센서, 바이오칩, 진단기기, 이식 가능한 의료 기기(예컨대, 인공 장기) 및 약물전달 시스템 등의 바이오의료 분야에 응용될 수 있다. 산화 그래핀 및 그 유도체들은, 생명공학에의 사용을 용이하게 하는 활성 산소 작용기들을 일정 범위 함유하고 있다. 이와 같은 산화 그래핀 및 그 유도체들의 용매, 특히 물에 대한 용해도는 생명공학 응용에 있어 굉장히 중요하다. 이러한 물질들의 용매에 대한 최대 용해도는 용매의 극성과 표면 개질의 정도에 모두 의존한다. 최근의 보고에 따르면, 산화 그래핀과 그 유도체들은 제한적인 세포독성을 가진(또는 세포독성이 없는), 인간 또는 포유류의 세포 증식을 촉진하는 우수한 생체 적합성을 가진 물질로 알려져 있다. 이러한 특성은 연구자들이 이러한 물질들을 조직 공학, 조직 이식, 외상 처치, 및 약물 전달 응용 등에 사용하도록 만들고 있다. 최근 몇몇 연구에 의하면, 산화 그래핀은 L-929 세포, 조골세포, 신장 세포 및 배아 세포 등에 대한 부착 및 증식을 촉진하는 것으로 알려졌다. 추가로, 산화 그래핀 물질들은 이미 상용화된 폴리스티렌(polystyrene) 조직배양 물질만큼 효과적으로 세포 부착 및 증식을 촉진함으로써 포유류 세포와의 조직적합성을 가지는 것으로 판명되었다.On the other hand, graphene is a thin sheet of uniform thickness consisting of sp2-bonded carbon atoms arranged in a hexagonal shape. Because of its unique physical properties, graphene can be applied to biomedical applications such as biosensors, biochips, diagnostic devices, implantable medical devices (e.g., artificial organs), and drug delivery systems. Oxidized graphene and its derivatives contain a range of active oxygen functionalities that facilitate their use in biotechnology. The solubility of such oxidized graphene and its derivatives in solvents, especially water, is of great importance in biotechnology applications. The maximum solubility of these materials in solvents depends on both the polarity of the solvent and the degree of surface modification. According to a recent report, oxidized graphene and its derivatives are known to have excellent biocompatibility to promote cellular proliferation of humans or mammals with limited cytotoxicity (or no cytotoxicity). These properties make researchers use these materials for tissue engineering, tissue transplantation, trauma treatment, and drug delivery applications. Several recent studies have shown that oxidized graphene promotes attachment and proliferation to L-929 cells, osteoblasts, kidney cells, and embryonic cells. In addition, oxidative graphene materials have been shown to have tissue compatibility with mammalian cells by promoting cell attachment and proliferation as effectively as the already commercialized polystyrene tissue culture material.
이와 같이, 최근 그래핀을 바이오 의학 분야에 이용하고자 하는 다양한 연구가 시도되고 있으나, 그래핀 자체는 항균성이 없는 것으로 알려져 있어 대장균 등의 박테리아의 번식을 억제하는 항균성 소재에의 응용이 어려운 문제가 있다.Although graphene has recently been attempted to be used in the field of biomedicine, graphene itself has been known to have no antimicrobial activity and thus it is difficult to apply it to an antimicrobial material that inhibits the growth of bacteria such as E. coli .
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 그래핀 기반의 항균성 소재 및 이러한 항균성 소재를 이용한 항균성 필름을 제공하는 것이다. Accordingly, an object to be solved by the present invention is to provide a graphene-based antimicrobial material and an antimicrobial film using such an antimicrobial material.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 항균성 조성물은 산화 그래핀과, 상기 산화 그래핀의 표면에 결합된 L-라이신(L-lysine)을 포함한다.To solve this problem, an antimicrobial composition according to an exemplary embodiment of the present invention includes an oxidized graphene and L-lysine bonded to the surface of the oxidized graphene.
예를 들어, 상기 실시예에 따른 항균성 조성물은 상기 산화 그래핀은 일부가 카르복시 기를 가지는 염에 의해 치환될 수 있다.For example, the antimicrobial composition according to the above embodiments may be substituted by a salt in which a part of the oxidized graphene has a carboxyl group.
또한 상기 카르복시기를 가지는 염은 4-카르복시 벤젠 디아조늄 염(4-carboxy benzene diazonium salt)일 수 있다.The salt having a carboxyl group may be 4-carboxybenzene diazonium salt.
본 발명의 예시적 일 실시예에 따른 항균성 조성물은 항균성 필름에 사용될 수 있으며, 이 경우 항균성 필름은 수지로 만들어진 필름; 및 상기 필름 상에 코팅된 산화 그래핀과 상기 환원된 산화 그래핀의 표면에 결합된 L-라이신(L-lysine)을 포함할 수 있다.The antimicrobial composition according to an exemplary embodiment of the present invention can be used in an antimicrobial film, wherein the antimicrobial film is a film made of resin; And L-lysine bonded to the surface of the reduced graphene graphene and the graphene oxide coated on the film.
본 발명의 예시적 일 실시예에 따른 항균성 조성물을 제조하는 방법은, 산화 그래핀을 준비하는 단계; 상기 산화 그래핀을 4-아미노벤조 산(4-aminobezoic acid) 및 질산나트륨과 반응시켜 산화그래핀-벤젠 디아조늄 염 복합체를 생성하는 단계; 및 산화그래핀-벤젠 디아조늄 염 복합체를 폴리-L-라이신(Poly L-lysine, PLL)과 반응시켜 산화그래핀-벤젠 디아조늄염-폴리 L-라이신 복합체(GO-DS-PLL 복합체)를 생성하는 단계를 포함한다.A method of preparing an antimicrobial composition according to an exemplary embodiment of the present invention comprises: preparing graphene oxide; Reacting the oxidized graphene with 4-aminobezoic acid and sodium nitrate to produce an oxidized graphene-benzene diazonium salt complex; Benzene diazonium salt-polyL-lysine complex (GO-DS-PLL complex) was prepared by reacting an oxidized graphene-benzene diazonium salt complex with poly-L-lysine .
예를 들어, 상기 산화그래핀-벤젠 디아조늄 염 복합체를 생성하는 단계는, 상기 산화 그래핀을 상온에서 황산 용액에 첨가하고 약 30분간 초음파로 처리하는 단계; 상기 산화 그래핀-황산 혼합액에 4-아미노벤조 산(4-aminobezoic acid) 및 질산나트륨을 첨가하여 약 60℃에서 1시간 정도 교반하는 단계; 상기 그래핀-황산-4-아미노벤조 산-질산나트륨 용액을 물로 희석하고 2M 농도의 수산화 나트륨(NaOH)으로 중화시키는 단계; 및 상기 희석 및 중화된 혼합물을 물과 에탄올로 세척하고 진공 오븐에서 60℃의 온도로 24시간동안 건조시켜 산화 그래핀-벤젠 디아조늄 염 복합체(GO-DS 복합체) 나노시트를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. For example, the step of forming the oxidized graphene-benzene diazonium salt complex comprises: adding the graphene oxide to the sulfuric acid solution at room temperature and ultrasonically treating the graphene-benzene diazonium salt complex for about 30 minutes; Adding 4-aminobezoic acid and sodium nitrate to the oxidized graphene-sulfuric acid mixture and stirring at about 60 ° C for about 1 hour; Diluting the graphene-sulfuric acid-4-aminobenzoic acid-sodium nitrate solution with water and neutralizing with 2M sodium hydroxide (NaOH); And washing the diluted and neutralized mixture with water and ethanol and drying in a vacuum oven at 60 DEG C for 24 hours to produce an oxidized graphene-benzene diazonium salt complex (GO-DS composite) nanosheet can do.
또한, 상기 산화그래핀-벤젠 디아조늄염-폴리 L-라이신 복합체(GO-DS-PLL 복합체)를 생성하는 단계는, 상기 건조된 산화 그래핀-벤젠 디아조늄 염 복합체(GO-DS 복합체) 나노시트(nanosheet)를, 상기 그래핀-벤젠 디아조늄 염 복합체의 4배 중량의 폴리-L-라이신(Poly L-lysine, PLL)과 함께 탈이온화된 증류수에 분산시키는 단계; 상기 그래핀-벤젠 디아조늄 염 복합체와 폴리-L-라이신의 혼합물을 4℃에서 24시간 동안 교반하고 상기 교반된 혼합물을 냉각된 100% 에탄올에 넣고 8시간 정도 4℃로 유지하여 침전을 유도하는 단계; 및 상기 침전물을 14,000rpm으로 30분간 원심분리하고, 분리된 펠릿(pellet)을 진공에서 건조시킨 뒤 상기 건조된 펠릿을 초음파에 의해 탈이온화된 증류수에 1mg/mL 농도로 분산시키는 단계를 포함할 수 있다.The step of forming the oxidized graphene-benzene diazonium salt-poly L-lysine complex (GO-DS-PLL complex) may further comprise the step of mixing the dried graphene-benzene diazonium salt complex (GO- Dispersing the nanosheet in deionized distilled water together with poly-L-lysine (PLL) four times the weight of the graphene-benzene diazonium salt complex; The mixture of graphene-benzene diazonium salt complex and poly-L-lysine was stirred at 4 ° C for 24 hours, and the stirred mixture was placed in cooled 100% ethanol and kept at 4 ° C for about 8 hours to induce precipitation step; And centrifuging the precipitate at 14,000 rpm for 30 minutes, drying the separated pellet in vacuum, and dispersing the dried pellet in deionized deionized water by ultrasonic at a concentration of 1 mg / mL have.
본 발명에 의한 그래핀 기반의 항균성 조성물은 산화 그래핀의 표면에 결합된 L-라이신(L-lysine)을 포함하는 구조에 의해 대장균 등의 박테리아의 증식을 억제하는 효과를 가진다.The graphene-based antimicrobial composition according to the present invention has an effect of inhibiting the growth of bacteria such as Escherichia coli by the structure containing L-lysine bound to the surface of the graphene oxide.
이와 같은 구조를 가지는 본 발명에 의한 그래핀 기반 항균성 조성물을 다양한 생활 용품에 도포함으로써 일상생활 영역에서 증식하는 박테리아의 양을 최소화할 수 있다.By applying the graphene-based antimicrobial composition of the present invention having such a structure to various daily necessities, the amount of bacteria that proliferate in the daily living area can be minimized.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항균성 조성물을 제조하는 방법을 개략적으로 도시한 다이어그램이다.
도 2a는 LB 배양액에 산화 그래핀을 첨가한 시료를 실험개시 후 9시간 경과된 시점에서 촬영한 사진이다.
도 2b는 LB 배양액에 산화 그래핀-벤젠 디오조늄 염-폴리 L-라이신 복합체(GO-DS-PLL 복합체)을 첨가한 시료를 실험개시 후 9시간 경과된 시점에서 촬영한 사진이다.
도 2c는 LB 배양액에 환원된 산화 그래핀-벤젠 디오조늄 염-폴리 L-라이신 복합체(rGO-DS-PLL 복합체)을 첨가한 시료를 실험개시 후 9시간 경과된 시점에서 촬영한 사진이다.
도 2d는 LB 배양액에 폴리 L-라이신(PLL)을 첨가한 시료를 실험개시 후 9시간 경과된 시점에서 촬영한 사진이다.
도 3은 시간에 따른 각 배양액들의 광학적 밀도(OD)를 도시한 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a method for producing an antimicrobial composition according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2A is a photograph of a sample to which graphene oxide is added to the LB culture solution at 9 hours after the start of the experiment.
FIG. 2B is a photograph of a sample to which an oxidized graphene-benzene diazonium salt-polyL-lysine complex (GO-DS-PLL complex) was added to LB culture at 9 hours after the start of the experiment.
FIG. 2C is a photograph of a sample to which an oxidized graphene-benzene diazonium salt-polyL-lysine complex (rGO-DS-PLL complex) reduced to LB culture solution was added at 9 hours after the start of the experiment.
FIG. 2D is a photograph of a sample to which poly (L-lysine) (PLL) is added to the LB culture at 9 hours after the start of the experiment.
3 is a graph showing the optical density (OD) of each culture medium with time.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprising" or "having ", and the like, are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Do not.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 항균성 조성물에 대하여 보다 상세히 설명한다.
Hereinafter, the antimicrobial composition according to one embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항균성 조성물을 제조하는 방법을 개략적으로 도시한 다이어그램이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a method for producing an antimicrobial composition according to an embodiment of the present invention. FIG.
1. 산화그래핀(GO)의 준비1. Preparation of oxidized graphene (GO)
먼저, 황산, 칼륨, 과망간산 염 및 질산나트륨을 이용하는 개량된 허머즈·오픈만 방법(Hummers and Offenman's method)에 의해 천연 흑연 파우더로부터 산화 그래핀을 획득한다.
First, oxidized graphene is obtained from natural graphite powder by an improved Hummers and Offenman's method using sulfuric acid, potassium, permanganate and sodium nitrate.
2. 산화그래핀-벤젠 디아조늄염 복합체(GO-DS 복합체) 및 환원된 산화그래핀-벤젠 디아조늄염(rGO-DS 복합체)의 제조2. Preparation of oxidized graphene-benzene diazonium salt complex (GO-DS complex) and reduced oxidized graphene-benzene diazonium salt (rGO-DS complex)
다음으로, 이전 개량된 허머즈·오픈만 방법에 의해 얻어진 산화 그래핀 또는 환원된 산화 그래핀을 상온에서 황산 용액에 첨가하고 약 30분간 초음파로 처리한다. 혼합액을 플라스크에 투입하고 4-아미노벤조 산(4-aminobezoic acid) 및 질산나트륨을 시린지를 통해 빠르게 첨가한다. 혼합액을 약 60℃에서 1시간 정도 교반한다. 이렇게 만들어진 용액은 강산성이므로, 물에 희석하고 2M 농도의 수산화 나트륨(NaOH)으로 중화시킨다. 희석 및 중화된 최종 산물을 물과 에탄올로 세척하고 진공 오븐에서 60℃의 온도로 24시간동안 건조시킨다.
Next, oxidized graphene or reduced graphene grains obtained by the previously improved Hummers open method are added to the sulfuric acid solution at room temperature and treated with ultrasonic waves for about 30 minutes. The mixture is placed in a flask and 4-aminobezoic acid and sodium nitrate are rapidly added via syringe. The mixed solution is stirred at about 60 캜 for about 1 hour. Since the solution is strongly acidic, it is diluted with water and neutralized with 2M sodium hydroxide (NaOH). The diluted and neutralized final product is washed with water and ethanol and dried in a vacuum oven at a temperature of 60 DEG C for 24 hours.
3. 산화그래핀-벤젠 디아조늄염-폴리 L-라이신 복합체(GO-DS-PLL 복합체) 및 환원된 산화그래핀-벤젠 디아조늄염-폴리 L-라이신 복합체(rGO-DS-PLL 복합체)의 제조3. Preparation of oxidized graphene-benzene diazonium salt-poly L-lysine complex (GO-DS-PLL complex) and reduced oxidized graphene-benzene diazonium salt-poly L-lysine complex (rGO-DS-PLL complex) Produce
건조된 산화 그래핀-벤젠 디아조늄 염 복합체(GO-DS 복합체) 및 환원된 산화 그래핀-벤젠 디아조늄 염 복합체(rGO-DS 복합체)로 구성된 나노시트(nanosheet)를, GO-DS 복합체 및 rGO-DS 복합체의 4배 중량의 폴리-L-라이신(Poly L-lysine, PLL)과 함께 탈이온화된 증류수에 분산시킨다. 그런 다음, 반응 혼합물을 4℃에서 24시간 동안 교반한다. 상기 혼합물을 냉각된 100% 에탄올에 넣고 침전을 용이하게 하도록 18시간 정도 4℃로 유지시킨다. 시인 가능한 침전물을 14,000rpm으로 30분간 원심분리하고, 분리된 펠릿(pellet)을 진공에서 건조시킨다. 건조된 펠릿을 초음파에 의해 탈이온화된 증류수에 1mg/mL 농도로 분산시킨다.
A nanosheet composed of a dried oxidized graphene-benzene diazonium salt complex (GO-DS complex) and a reduced oxidized graphene-benzene diazonium salt complex (rGO-DS complex) was mixed with GO-DS complex and rGO -DS complex with poly-L-lysine (PLL) in four times the weight of deionized water. The reaction mixture is then stirred at 4 [deg.] C for 24 hours. The mixture is cooled to 100% ethanol and maintained at 4 캜 for 18 hours to facilitate precipitation. The observable precipitate is centrifuged at 14,000 rpm for 30 minutes and the separated pellet is dried in vacuo. The dried pellets are dispersed in deionized deionized water by ultrasonic at a concentration of 1 mg / mL.
4. 산화그래핀-벤젠 디아조늄염-폴리 L-라이신 복합체(GO-DS-PLL 복합체) 및 환원된 산화그래핀-벤젠 디아조늄염-폴리 L-라이신 복합체(rGO-DS-PLL 복합체)의 항균성 검증4. Preparation of oxidized graphene-benzene diazonium salt-poly L-lysine complex (GO-DS-PLL complex) and reduced oxidized graphene-benzene diazonium salt-poly L-lysine complex (rGO-DS-PLL complex) Antimicrobial validation
GO-DS-PLL 복합체 및 rGO-DS-PLL 복합체의 박테리아 성장에 미치는 영향을 판정하기 위해 , 20mL 실험 튜브에 5mL의 LB(Luria-Bertani) 영양배지를 함유한 시료를 최종 농도 25㎍/mL의 PLL 복합체를 첨가하여 함께 배양하였다. 시료 세균으로는 대장균(E. coli bacteria)이 사용되었으며, 배양액에 0.01OD(optical density)로 주입하였다. To determine the effect of the GO-DS-PLL complex and the rGO-DS-PLL complex on bacterial growth, a sample containing 5 mL of LB (Luria-Bertani) nutrient medium in a 20 mL test tube was added to a final concentration of 25 μg / mL PLL complex were added and cultured together. E. coli bacteria were used as the sample bacterium and injected at 0.01 OD (optical density) into the culture medium.
대조군으로는 PLL 복합체를 함유하지 않은 5mL의 LB 영양배지에 0.01 OD의 대장균을 주입하여 준비하였다.As a control, 5 mL of LB nutrient medium containing no PLL complex was prepared by injecting 0.01 OD of E. coli.
상이한 복합체를 함유한 각각의 시료의 바닥의 침전물에 영향을 받지 않도록 상청액만을 다양한 시간에서 검사하여 대장균의 생장을 평가하였다. 배양 개시 후 3시간, 6시간, 9시간 및 12시간이 지난 시점에서 600nm 파장의 배양 광 흡수를 측정하여 박테리아의 생장을 평가하였다.The growth of E. coli was evaluated by examining only the supernatant at various times so as not to be affected by the sediment at the bottom of each sample containing the different complexes. At 3 hours, 6 hours, 9 hours, and 12 hours after initiation of culture, bacterial growth was measured by measuring the absorbed light at a wavelength of 600 nm.
도 2a 내지 2d는 각각 대조군, PLL, 및 산화그래핀 기반의 PLL복합체들을 첨가한 다양한 배양액을 실험 개시 후 9시간이 경과한 시점에서 촬영한 사진이며, 도 3은 시간에 따른 각 배양액들의 광학적 밀도(OD)를 도시한 그래프이다.FIGS. 2A to 2D are photographs taken at 9 hours after the initiation of the experiment, in which various cultures containing control, PLL, and oxidative graphene-based PLL complexes were added. FIG. 3 shows the optical density (OD).
도 2a 내지 2d 및 도 3을 참조하면, 대조군과 비교할 때 GO-PLL, rGO-PLL, GO-DS-PLL, 및 rGO-DS-PLL 복합체만이 3시간 경과 후에도 대장균이 많이 증가하지 않았으며, PLL을 함유하지 않은 복합체에서는 대장균이 상당히 많이 증가한 것으로 확인되었다. 6시간이 경과하면 rGO-PLL 및 PLL이 첨가된 시료에서는 대장균이 증가하기는 하지만, 대조군에 비해서는 낮은 증가를 보인다.As shown in FIGS. 2A to 2D and FIG. 3, only the GO-PLL, rGO-PLL, GO-DS-PLL and rGO-DS-PLL complexes did not show much increase of E. coli after 3 hours, It was confirmed that E. coli was significantly increased in the PLL-free complex. After 6 hours, E. coli was increased in rGO-PLL and PLL added samples, but it was lower than that of the control group.
GO-DS-PLL 및 rGO-DS-PLL 복합체를 함유한 배양액은 대조군에 비해서 식별 가능한 OD의 변화가 관찰되지 않았으며, 12시간이 경과한 뒤에도 광학적 밀도(OD)의 변화가 0.00~0.03의 범위에서 미미하게 변했을 뿐이다.No discernible OD changes were observed in the culture medium containing GO-DS-PLL and rGO-DS-PLL complexes, and the change in optical density (OD) was within the range of 0.00-0.03 after 12 hours It has changed only marginally.
도 3을 참조하면, GO-DS-PLL 및 rGO-DS-PLL 복합체의 대장균 억제력이 PLL 단체(單體)의 억제력보다 더 높은 것을 확인할 수 있다.
Referring to FIG. 3, it can be seen that the inhibitory ability of GO-DS-PLL and rGO-DS-PLL complexes is higher than that of PLL alone.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
DS : 벤젠 디아조늄 염 PLL : 폴리 L-라이신DS: benzene diazonium salt PLL: poly L-lysine
Claims (9)
An antimicrobial composition comprising oxidized graphene and L-lysine bonded to the surface of said oxidized graphene.
상기 산화 그래핀은 카르복시 기를 가지는 염에 의해 일부 환원된 항균성 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein said oxidized graphene is partially reduced by a salt having a carboxyl group.
상기 카르복시기를 가지는 염은 4-카르복시 벤젠 디아조늄 염(4-carboxy benzene diazonium salt)인 항균성 조성물.
3. The method of claim 2,
Wherein the salt having a carboxyl group is a 4-carboxybenzene diazonium salt.
상기 필름 상에 코팅된 산화 그래핀과 상기 환원된 산화 그래핀의 표면에 결합된 L-라이신(L-lysine)을 포함하는 항균성 조성물층
을 포함하는 항균성 필름.Films made of resin; And
An antimicrobial composition layer comprising L-lysine bonded to the surface of the reduced graphene graphene and the graphene oxide coated on the film
≪ / RTI >
상기 산화 그래핀은 카르복시 기를 가지는 염에 의해 일부 환원된 항균성 필름.
5. The method of claim 4,
Wherein the oxidized graphene is partially reduced by a salt having a carboxyl group.
상기 카르복시기를 가지는 염은 4-카르복시 벤젠 디아조늄 염(4-carboxy benzene diazonium salt)인 항균성 필름.
6. The method of claim 5,
Wherein the salt having a carboxyl group is a 4-carboxy benzene diazonium salt.
상기 산화 그래핀을 4-아미노벤조 산(4-aminobezoic acid) 및 질산나트륨과 반응시켜 산화그래핀-벤젠 디아조늄 염 복합체를 생성하는 단계; 및
산화그래핀-벤젠 디아조늄 염 복합체를 폴리-L-라이신(Poly L-lysine, PLL)과 반응시켜 산화그래핀-벤젠 디아조늄염-폴리 L-라이신 복합체(GO-DS-PLL 복합체)를 생성하는 단계
를 포함하는 그래핀 기반 항균성 조성물을 제조하는 방법.
Preparing graphene oxide;
Reacting the oxidized graphene with 4-aminobezoic acid and sodium nitrate to produce an oxidized graphene-benzene diazonium salt complex; And
Benzene diazonium salt complex is reacted with poly-L-lysine (PLL) to produce an oxidized graphene-benzene diazonium salt-polyL-lysine complex (GO-DS-PLL complex) Step
Based antimicrobial composition.
상기 산화 그래핀을 상온에서 황산 용액에 첨가하고 약 30분간 초음파로 처리하는 단계;
상기 산화 그래핀-황산 혼합액에 4-아미노벤조 산(4-aminobezoic acid) 및 질산나트륨을 첨가하여 약 60℃에서 1시간 정도 교반하는 단계;
상기 그래핀-황산-4-아미노벤조 산-질산나트륨 용액을 물로 희석하고 2M 농도의 수산화 나트륨(NaOH)으로 중화시키는 단계; 및
상기 희석 및 중화된 혼합물을 물과 에탄올로 세척하고 진공 오븐에서 60℃의 온도로 24시간동안 건조시켜 산화 그래핀-벤젠 디아조늄 염 복합체(GO-DS 복합체) 나노시트를 생성하는 단계
를 포함하는 그래핀 기반 항균성 조성물을 제조하는 방법.
8. The method of claim 7, wherein the step of forming the oxidized graphene-benzene diazonium salt complex comprises:
Adding the graphene oxide to a sulfuric acid solution at room temperature and ultrasonically treating the graphene for about 30 minutes;
Adding 4-aminobezoic acid and sodium nitrate to the oxidized graphene-sulfuric acid mixture and stirring at about 60 ° C for about 1 hour;
Diluting the graphene-sulfuric acid-4-aminobenzoic acid-sodium nitrate solution with water and neutralizing with 2M sodium hydroxide (NaOH); And
The diluted and neutralized mixture is washed with water and ethanol and dried in a vacuum oven at 60 DEG C for 24 hours to produce an oxidized graphene-benzene diazonium salt complex (GO-DS composite) nanosheet
Based antimicrobial composition.
상기 건조된 산화 그래핀-벤젠 디아조늄 염 복합체(GO-DS 복합체) 나노시트(nanosheet)를, 상기 그래핀-벤젠 디아조늄 염 복합체의 4배 중량의 폴리-L-라이신(Poly L-lysine, PLL)과 함께 탈이온화된 증류수에 분산시키는 단계;
상기 그래핀-벤젠 디아조늄 염 복합체와 폴리-L-라이신의 혼합물을 4℃에서 24시간 동안 교반하고 상기 교반된 혼합물을 냉각된 100% 에탄올에 넣고 8시간 정도 4℃로 유지하여 침전을 유도하는 단계; 및
상기 침전물을 14,000rpm으로 30분간 원심분리하고, 분리된 펠릿(pellet)을 진공에서 건조시킨 뒤 상기 건조된 펠릿을 초음파에 의해 탈이온화된 증류수에 1mg/mL 농도로 분산시키는 단계
를 포함하는 그래핀 기반 항균성 조성물을 제조하는 방법.9. The method of claim 8, wherein producing the oxidized graphene-benzene diazonium salt-polyL-lysine complex (GO-DS-PLL complex)
The dried graphene-benzene diazonium salt complex (GO-DS composite) nanosheet was applied to a poly-L-lysine solution of four times the weight of the graphene-benzene diazonium salt complex, PLL) to deionized distilled water;
The mixture of graphene-benzene diazonium salt complex and poly-L-lysine was stirred at 4 ° C for 24 hours, and the stirred mixture was placed in cooled 100% ethanol and kept at 4 ° C for about 8 hours to induce precipitation step; And
Centrifuging the precipitate at 14,000 rpm for 30 minutes, drying the separated pellet in vacuum, and dispersing the dried pellet in deionized deionized water by ultrasonic at a concentration of 1 mg / mL
Based antimicrobial composition.
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