KR20200116134A - 분지형 폴리 (아미노산) 항균제 및 이의 용도 - Google Patents

분지형 폴리 (아미노산) 항균제 및 이의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분지형 폴리 (아미노산)을 포함하는 분지형 폴리 (아미노산) 항균제를 제공하고; 상기 분지형 폴리 (아미노산)은 하나의 아미노산 단위 (unit)의 단독 중합 (homopolymerization)에 의해 수득되거나 또는 2 개 이상의 아미노산 단위의 공중합 (copolymerization)에 의해 수득되고; 아미노산 단위는 하기 화학식 I로 나타낸 구조를 갖는다. 본 발명은 아미노산을 원료로 사용하고, 비독성이고, 부작용이 없으며, 녹색 및 환경적으로 친화적인 신규한 항균제이고 사용자에게 접근가능하다. 폴리 (아미노산)의 분지형 구조는 이러한 물질이 많은 활성 작용기를 가지도록 하고, 추가로 개질될 수 있게 하고, 양호한 생체적합성을 가지게 하고, 이러한 항균제의 장기간 사용 동안 약물 내성을 유발시키지 않을 것이다.
Figure pct00123

Description

분지형 폴리 (아미노산) 항균제 및 이의 용도
본 발명은 항균제의 기술 분야, 특히 분지형 폴리 (아미노산) 항균제 및 이의 용도에 관한 것이다.
항생제 (antibiotics)의 개발은 수억 명의 사람들의 생명을 구하고 인간이 박테리아 감염의 통증으로 고통 받는 것을 예방하였다. 이는 의학 (medicine)의 혁명으로 간주될 수 있다. 그러나, 소분자 항생제 (small-molecule antibiotic)의 남용 (abuse)과 함께 박테리아의 짧은 라이프 사이클 (life cycle) 및 유전자 전달 특성과 결합하여 다양한 약물 내성 (drug-resistant) 박테리아가 등장하였다. 병원성 (pathogenic) 박테리아의 확산은 사람들의 정상적인 삶을 심각하게 위협한다. 새로운 연구에 따르면 통제되지 않는 경우 슈퍼 박테리아가 2050 년까지 매년 약 1 천만 명의 사람들을 사망시킬 것이다. 약물 내성 박테리아는 전 세계 여러 나라에서 공통적인 관심사로 핫이슈가 되어 왔으며, 이는 인류 (global human) 건강, 경제 개발 및 사회적 안정에 관한 것이다.
중합체성 (polymeric) 항균제 (antimicrobial agent)는 소분자 항생제와 비교하여 음으로 하전된 세균 막에 비특이적으로 결합한 다음 세균 세포막에 삽입되어 세균 세포막을 파열시켜 박테리아를 죽인다. 따라서, 중합체성 항균제는 약물 내성을 발생시키기 어렵다. 따라서, 높은 안전성, 양호한 항균 효과, 지속성(sustainability) 및 생분해성 (biodegradability)을 갖는 항균성 중합체 물질의 개발 및 사용이 매우 중요한 주제이다.
아미노산은 재생가능한 (renewable) 자원으로, 주로 가수분해 (hydrolysis) 및 발효 (fermentation)를 통해 바이오매스 (biomass) (전분 (starch), 셀룰로오스 (cellulose) 등)를 원료 (raw material)로 합성하며 세계적인 연간 생산량 (output)은 백만 톤에 이른다. 현재 아미노산은 주로 부가가치 (added value)가 낮은 식품 및 사료 첨가제 (feed additive)로 사용된다. 부가가치가 높은 신제품을 개발하는 방법은 아미노산 산업에서 해결해야 할 시급한 문제이다. 항균제 분야에서의 분지형 폴리 (아미노산)의 적용은 아직 보고되지 않았다.
이를 고려하여, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 분지형 폴리 (아미노산) 항균제 및 이의 용도를 제공하는 것이다. 상기 항균제는 아미노산을 원료로 사용하고, 제조된 분지형 폴리 (아미노산)은 우수한 항균 성능을 갖는다.
상기 기술적 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 하나의 아미노산 단위 (unit)의 단독 중합 (homopolymerization) 또는 2 개 이상의 아미노산 단위의 공중합 (copolymerization)에 의해 수득된 분지형 폴리 (아미노산)을 포함하고,
아미노산 단위는 하기 화학식 I의 구조 또는 이의 염을 갖는 것인 분지형 폴리 (아미노산) 항균제를 제공한다:
Figure pct00001
화학식 I
상기에서,
a, b, c, d, e 및 f는 독립적으로 0 ~ 6의 정수이고, 1≤a + b + c + d + e + f≤20 (예를 들어, a + b + c + d + e + f = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20), 바람직하게는 a + b + c + d + e + f≤10이고;
T1, T2, T3, T4, T5 및 T6은 독립적으로 수소 (hydrogen), 히드록실 (hydroxyl), 머캅토 (mercapto), 아미노 (amino), 카르복실 (carboxyl), C1 ~ C18 (예를 들어, 탄소수 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 및 18) 알킬 및 이의 유도체, C6 ~ C30 (바람직하게는 탄소수 6 ~ 18) 아릴 및 이의 유도체, C3 ~ C8 (예를 들어, 탄소수 3, 4, 5, 6, 7, 8) 시클로알킬 및 이의 유도체, C2 ~ C8 (예를 들어, 탄소수 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) 알케닐 (alkenyl) 및 이의 유도체, C2 ~ C8 (예를 들어, 탄소수 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) 알키닐 (alkynyl) 및 이의 유도체, C1 ~ C8 (예를 들어, 탄소수 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) 알콕시 (alkoxy) 및 이의 유도체, C1 ~ C8 (예를 들어, 탄소수 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) 알킬티오 (alkylthio) 및 이의 유도체, 카르복실산 및 이의 유도체, 아민 및 이의 유도체, 질소 함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 산소 함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 또는 황 함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체로부터 선택된다. 선택적으로, T1, T2, T3, T4, T5 및 T6은 동시에 H가 아니다.
상기 언급된 바와 같은 화학식 I은 아미노산 단위의 일반적인 구조식이다. 분지형 폴리 (아미노산)은 2 개 이상의 아미노산 단위의 공중합, 또는 하나의 아미노산 단위의 단독 중합에 의해 수득될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 분지형 폴리 (아미노산)은 하나의 아미노산 단위의 단일 중합에 의해 수득되며, 여기서 아미노산 단위의 T1, T2, T3, T4, T5 및 T6 중 하나 이상은 히드록실, 아미노, 머캅토, 카르복실, C2 ~ C8 알케닐 및 이의 유도체, C2 ~ C8 알키닐 및 이의 유도체, C1 ~ C8 알콕시 및 이의 유도체, C1 ~ C8 알킬티오 및 이의 유도체, 카르복실산 및 유도체, 아민 및 이의 유도체, 질소-함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 산소-함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 또는 황-함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체로 구성된 군으로부터 선택된다.
본 발명의 다른 바람직한 구체예에서, 분지형 폴리 (아미노산)은 2 개 이상의 아미노산 단위의 공중합에 의해 수득되고, 여기서 하나 이상의 아미노산 단위의 T1, T2, T3, T4, T5 및 T6 중 하나 이상은 히드록실, 아미노, 머캅토, 카르복실, C2 ~ C8 알케닐 및 이의 유도체, C2 ~ C8 알키닐 및 이의 유도체, C1 ~ C8 알콕시 및 이의 유도체, C1 ~ C8 알킬티오 및 이의 유도체, 카르복실산 및 이의 유도체, 아민 및 이의 유도체, 질소-함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 산소-함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 또는 황-함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체로 구성된 군으로부터 선택된다.
분지형 폴리 (아미노산)의 수-평균 (number-average) 분자량 (molecular weight)은 약 500 g/mol-500,000 g/mol이다.
바람직하게는, 본 발명에서 중합체 (polymer)의 분자량은 겔-투과 크로마토그래피 (gel-permeation chromatograph: GPC)에 의해 측정된다. 실시예에 나타낸 바와 같이, 구체적인 측정 방법은 하기와 같다: 중합체의 분자량 (Mn) 및 이의 분포 (PDI = Mw/Mn)는 Waters 2414 간섭 굴절 검출기 (Waters 2414 interference refraction detector)가 장착된 Waters 2414 겔-투과 크로마토그래피 시스템에 의해 측정된다 (이동상: 0.2 M 아세트산/0.1 M 소듐 아세테이트, 유속: 0.6 mL/분, 온도: 35 ℃, 표준: 폴리에틸렌 글리콜). 본 발명에 따른 분지형 단독 중합 또는 공중합 아미노산은 수-평균 분자량이 약 500 g/mol-500,000 g/mol이고 및/또는 PDI가 약 1.0 내지 4.0 (예를 들어, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9 및 4.0)의 범위에 있다.
염 (salt)은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려진 아미노산 염, 바람직하게는 히드로클로리드 (hydrochloride), 술페이트 (sulfate), 포스페이트 (phosphate), 카보네이트 (carbonate) 또는 니트레이트 (nitrate)일 수 있다.
화학식 I에서, a, b, c, d, e 및 f는 독립적으로 0 ~ 6의 정수이고, 1≤a + b + c + d + e + f≤20이다.
바람직하게는, a + b + c + d + e + f≤10이다.
바람직하게는, []에서의 T1, T2, T3, T4, T5 및 T6은 작용기 (functional group)의 임의 (random) 조합을 나타낸다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, T1, T2, T3, T4, T5 및 T6은 하기 구조 중 어느 하나로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된다 (본 발명에서, "
Figure pct00002
" 또는 "
Figure pct00003
"는 도시된 기/구조가 화학식 I의 나머지 부분 (remainder)에 부착되는 지점 (attachment point)을 나타낸다):
Figure pct00004
,
Figure pct00005
,
Figure pct00006
,
Figure pct00007
,
Figure pct00008
,
Figure pct00009
,
Figure pct00010
,
Figure pct00011
,
Figure pct00012
또는 이의 염,
Figure pct00013
또는 이의 염,
Figure pct00014
,
Figure pct00015
,
Figure pct00016
,
Figure pct00017
,
Figure pct00018
,
Figure pct00019
,
Figure pct00020
,
Figure pct00021
,
Figure pct00022
,
Figure pct00023
,
Figure pct00024
,
상기에서, g는 0 내지 10의 정수 (예를 들어, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)이고; 상기에서, xx, yy 및 zz는 독립적으로 수소, C1 ~ C18 (바람직하게는 C1-C12, 보다 바람직하게는 C1-C8, 예컨대 C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 또는 C8) 알킬, C6 ~ C30 (바람직하게는 C6-C18, 보다 바람직하게는 C6-C12) 아릴, C3 ~ C18 (바람직하게는 C3-C12, 보다 바람직하게는 C3-C8) 시클로알킬, 카보닐 유도체로 구성된 군으로부터 선택되고; hh는 독립적으로 수소, 히드록실, 아미노, 할로겐, C1 ~ C18 (바람직하게는 C1-C12, 보다 바람직하게는 C1-C8, 예컨대 C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 또는 C8) 알킬, C6-C30 (바람직하게는 C6-C18, 보다 바람직하게는 C6-C12) 아릴, C3-C18 (바람직하게는 C3-C12, 보다 바람직하게는 C3-C8) 시클로알킬, 아민 및 이의 유도체, 알콕시 유도체, 알킬티오 유도체로 구성된 군으로부터 선택되고; ii, jj 및 kk는 독립적으로 수소, C1 ~ C18 (바람직하게는 C1-C12, 보다 바람직하게는 C1-C8, 예컨대 C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 또는 C8) 알킬, C6-C30 (바람직하게는 C6-C18, 보다 바람직하게는 C6-C12) 아릴, C3-C18 (바람직하게는 C3-C12, 보다 바람직하게는 C3-C8) 시클로알킬, 알콕시 및 이의 유도체로 구성된 군으로부터 선택되고; oo, pp 및 qq는 독립적으로 수소, 카르복실, 히드록실, 아미노, C1 ~ C18 (바람직하게는 C1-C12, 보다 바람직하게는 C1-C8, 예컨대 C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 또는 C8) 알킬, C6 ~ C30 (바람직하게는 C6-C18, 보다 바람직하게는 C6-C12) 아릴, C3 ~ C18 (바람직하게는 C3-C12, 보다 바람직하게는 C3-C8) 시클로알킬, 할로겐, 아민 및 이의 유도체, 알콕시 유도체, 카보닐 유도체로 구성된 군으로부터 선택되고; rr 및 tt는 독립적으로 수소, C1 ~ C18 (바람직하게는 C1-C12, 보다 바람직하게는 C1-C8, 예컨대 C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 또는 C8) 알킬, C6-C30 (바람직하게는 C6-C18, 보다 바람직하게는 C6-C12) 아릴, C3-C18 (바람직하게는 C3-C12, 보다 바람직하게는 C3-C8) 시클로알킬, 알킬티오 유도체, 알콕시 유도체, 카보닐 유도체로 구성된 군으로부터 선택되고; uu는 독립적으로 하기 화학식으로 표시되는 하나 이상의 구조로 구성된 군으로부터 선택된다: CnH2n+1-hTh (n은 0 내지 10의 정수, 예컨대 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10), CnH2n-1-hTh (n은 2 내지 10의 정수, 예컨대 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10), CnH2n-3-hTh (n은 2 내지 10의 정수, 예컨대 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10), CnH2n-7-hTh (n은 6 내지 18의 정수, 예컨대 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 또는 18), 여기서 h는 0 내지 3의 정수 (예를 들어, 0, 1, 2 또는 3)이고, T는 독립적으로 임의의 하나 이상의 할로겐 (예를 들어, 불소, 염소, 브로민 또는 요오드)으로 구성된 군으로부터 선택된다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, T1, T2, T3, T4, T5 및 T6은 독립적으로 수소, 히드록실, 머캅토, 아미노, 카르복실, C1 ~ C18 알킬 및 이의 유도체, C6 ~ C30 아릴 및 이의 유도체, C3 ~ C8 시클로알킬 및 이의 유도체, C2 ~ C8 알케닐 및 이의 유도체, C2 ~ C8 알키닐 및 이의 유도체, C1 ~ C8 알콕시 및 이의 유도체, C1 ~ C8 카르복실산 및 이의 유도체, C1 ~ C8 아민 및 이의 유도체, C2 ~ C8의 질소 함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, C2 ~ C8의 산소 함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 또는 C2 ~ C8 황 함유 헤테로 고리 기 및 이의 유도체로 구성된 군으로부터 선택되고; T1, T2, T3, T4, T5 및 T6 중 하나 이상은 히드록실, 머캅토, 아미노, 카르복실, C2 ~ C8 알케닐 및 이의 유도체, C2 ~ C8 알키닐 및 이의 유도체, C1 ~ C8 알콕시 및 이의 유도체, C1 ~ C8 카르복실산 및 이의 유도체, C1 ~ C8 아민 및 이의 유도체, C2 ~ C8 질소 함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, C2 ~ C8 산소 함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 또는 황-함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체로 구성된 군으로부터 선택된다.
상기 유도체는 바람직하게는 C1 ~ C5 알킬 치환기 (substituent), C1 ~ C5 알콕시 치환기, 할로겐, 히드록실, 머캅토, 니트로, 시아노, C5 ~ C8 아릴, C5 ~ C8 헤테로아릴, C3 ~ C5 시클로알킬, 카르복실, 아미노, 아미도 (amido) 치환기를 갖거나, 또는 임의의 하나 이상의 C 원자 (들)가 O 또는 S로 치환된다.
바람직하게는, T1, T2, T3, T4, T5 및 T6은 독립적으로 H, C1~C5 알킬 또는 C1~C5 치환된 알킬로 구성된 군으로부터 선택되고; 여기서 치환된 알킬은 바람직하게는 히드록실 치환기, 머캅토 치환기, 아릴 치환기, 헤테로아릴 치환기, 카르복실 치환기, 헤테로시클릴 치환기, 아미도 치환기, 아미노 치환기를 함유하거나, 또는 C 원자 (들)가 O 또는 S로 치환된다.
상기 아릴 치환기, 헤테로아릴 치환기 및 헤테로시클릴 치환기의 탄소 원자 수는 바람직하게는 5 ~ 12, 보다 바람직하게는 5 내지 8이다.
상기 카르복실 치환기, 아미도 치환기 및 아미노 치환기의 탄소 원자 수는 바람직하게는 1 ~ 8, 보다 바람직하게는 1 ~ 5이다.
본 발명에서, 바람직하게는, T1, T2, T3, T4, T5 및 T6의 말단 (terminal) 기는 독립적으로 카르복실, 히드록실, 아미노, 아미도, 머캅토, 구아니디노 (guanidino) 또는 N, S 또는 O-함유 헤테로시클릴로 구성된 군으로부터 선택된다. N-함유 헤테로시클릴은 바람직하게는 이미다졸릴 (imidazolyl) 또는 벤조피롤릴 (benzopyrrolyl)이다.
보다 바람직하게는, T1, T2, T3, T4, T5 및 T6은 독립적으로 하기 구조 중 어느 하나로 구성된 군으로부터 선택된다:
Figure pct00025
,
Figure pct00026
,
Figure pct00027
,
Figure pct00028
,
Figure pct00029
,
Figure pct00030
,
Figure pct00031
,
Figure pct00032
,
Figure pct00033
,
Figure pct00034
,
Figure pct00035
,
Figure pct00036
,
Figure pct00037
,
Figure pct00038
,
Figure pct00039
,
Figure pct00040
,
Figure pct00041
,
Figure pct00042
,
Figure pct00043
,
Figure pct00044
,
Figure pct00045
,
Figure pct00046
,
Figure pct00047
,
Figure pct00048
, 또는
Figure pct00049
.
상기 폴리 (아미노산)에서, T1, T2, T3, T4, T5 및 T6이 동시에 H인 경우, 수득된 폴리 (아미노산)은 선형 구조이고; 하나 이상의 아미노산 단위에서 T1, T2, T3, T4, T5 및 T6이 동시에 H가 아닌 경우, 수득된 폴리 (아미노산)은 분지형 구조이고; 및 하나 이상의 아미노산 단위가 3 이상의 관능성 (functionality)을 갖는 경우, 분지형 폴리 (아미노산)이 수득될 수 있다.
아미노산 단위는 바람직하게는 리신 (lysine), 오르니틴 (ornithine), 아르기닌 (arginine), 글루탐산 (glutamic acid), 히스티딘 (histidine), 아스파라긴 (asparagine), 글루타민 (glutamine), 세린 (serine), 트립토판 (tryptophan), 시트룰린 (citrulline), 아스파르트산 (aspartic acid), 트레오닌 (threonine), 티로신 (tyrosine), 시스테인 (cysteine), 글리신 (glycine), 알라닌 (alanine), 발린 (valine), 류신 (leucine), 이소류신 (isoleucine), 페닐알라닌 (phenylalanine), 프롤린 (proline) 및 메티오닌 (methionine) 중 임의의 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 분지형 폴리 (아미노산)은 하나의 아미노산 단위의 단독 중합에 의해 수득되며, 여기서 아미노산 단위는 3 이상의 관능성을 갖는다.
아미노산 단위는 바람직하게는 글루탐산, 리신, 아르기닌, 오르니틴, 히스티딘, 아스파르트산, 트립토판, 세린, 시트룰린, 티로신, 시스테인, 아스파라긴, 글루타민 또는 트레오닌이다. 바람직하게는, 아미노산 단위는 염기성 (basic) 아미노산이고; 보다 바람직하게는, 아미노산 단위는 리신, 아르기닌, 오르니틴 또는 히스티딘이다.
본 발명의 다른 바람직한 구체예에서, 분지형 폴리 (아미노산)은 둘 이상의 아미노산 단위의 공중합에 의해 수득되며, 여기서 공중합 단위는 적어도 3 이상의 관능성을 갖는 하나 이상의 아미노산을 함유하며; 및 3 이상의 관능성을 갖는 아미노산 단위는 아미노산 단위의 δ (0 <δ≤100 %)를 차지한다.
공중합 과정에서, 3 이상의 관능성을 갖는 아미노산 단위는 폴리 (아미노산)에 대한 분지형 구조를 제공한다.
공중합된 아미노산 단위는 바람직하게는 글루탐산, 리신, 오르니틴, 아르기닌, 히스티딘, 아스파라긴, 글루타민, 세린, 트립토판, 아스파르트산, 시트룰린, 트레오닌, 티로신 또는 시스테인이고; 바람직하게는, 아미노산 단위는 하나 이상의 염기성 아미노산 단위를 포함한다. 보다 바람직하게는, 아미노산 단위는 리신, 오르니틴, 아르기닌 및 히스티딘 중 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 특정 구체예에서, 분지형 폴리 (아미노산)은 아르기닌 및 알라닌의 공중합에 의해 수득되거나, 오르니틴 및 류신의 공중합에 의해 수득되거나, 또는 리신 및 알라닌의 공중합에 의해 수득되거나, 또는 히스티딘 및 페닐알라닌의 공중합에 의해 수득되거나, 또는 리신 및 아르기닌의 공중합에 의해 수득된다. 보다 바람직하게는, 공중합 단량체 (monomer)는 아르기닌 및 알라닌, 오르니틴 및 류신, 리신 및 알라닌, 히스티딘 및 페닐알라닌, 오르니틴 및 6-아미노헥산산 (6-aminohexanoic acid), 리신 및 아르기닌, 페닐알라닌 및 알라닌 및 리신, 아르기닌 및 세린, 아르기닌 및 글루탐산, 및 히스티딘 및 세린의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된다.
공중합된 분지형 폴리 (아미노산)에서 각각의 단량체의 몰비와 관련하여, 3 이상의 관능성을 갖는 아미노산 단위는 아미노산 단위에서 0 초과 및 100 % 이하 (δ)를 차지 (즉, 0<δ≤100 %)하는 것을 필요로 한다. 바람직하게는, 2 개의 아미노산 단위의 공중합에 의해 수득된 공중합된 아미노산과 관련하여, 2 개의 아미노산 단위의 몰비는 0.1:10 ~ 10:0.1의 범위이고; 3 개의 아미노산 단위의 공중합에 의해 수득된 공중합된 아미노산과 관련하여, 3 개의 아미노산 단위의 몰비는 0.1-10 : 0.1-10 : 0.1-10의 범위이다.
본 발명에서, 분지형 폴리 (아미노산)의 제조 방법에는 특별한 제한이 없다. 분지형 폴리 (아미노산)은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려진 방법에 따라 제조될 수 있고, 바람직하게는 하기 방법에 따라 제조될 수 있다:
아미노산을 혼합하고 불활성 (inert) 가스 대기 하에서 25 ~ 250 ℃로 1 분 ~ 96 시간 동안 반응시켜 분지형 폴리 (아미노산)을 얻는다.
불활성 가스는 바람직하게는 질소 가스 또는 아르곤 (argon) 가스이다.
반응 온도는 바람직하게는 150 ~ 200 ℃이고, 반응 시간은 바람직하게는 30 분 ~ 24 시간이고, 보다 바람직하게는 2 시간 ~ 12 시간이다.
폴리 (아미노산)의 분지형 구조는 이러한 물질이 많은 활성 작용기를 가지며, 추가로 개질될 수 있고, 양호한 생체적합성 (biocompatibility)을 가지며, 이러한 항균제의 장기간 사용 동안 약물 내성이 유발되지 않도록 한다.
본 발명은 바람직하게는 폴리 (아미노산)에 대한 하기 개질 (modification) 중 임의의 하나 이상을 포함한다:
I. 아미노기 또는 아미드의 아미노기를 하기 기로 개질:
Figure pct00050
,
Figure pct00051
,
Figure pct00052
,
Figure pct00053
,
Figure pct00054
, 또는
Figure pct00055
;
II. 히드록실 기를 -OR1 또는 -OC(=O)R2로 개질;
III. 머캅토 기를 -SR3으로 개질;
IV. 카르복실 기를 -C(=O)NHR4 또는 -C(=O)OR5로 개질;
V. 구아니딘 기를 화학식 V-1로 나타낸 기로 개질;
VI. 질소 함유 헤테로시클릴 중의 NH를 NR6으로 개질;
Figure pct00056
V-1;
상기에서, X, Y, Z 및 Q는 독립적으로 수소, C1 ~ C18 알킬 및 이의 유도체, C6 ~ C30 아릴 및 이의 유도체, C3 ~ C18 시클로알킬 및 이의 유도체, C2 ~ C18 알케닐 및 이의 유도체, C2 ~ C18 알키닐 및 이의 유도체, C1 ~ C18 알콕시 및 이의 유도체, 카르복실산 및 이의 유도체, 아민 및 이의 유도체, 질소 함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 산소 함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 또는 황-함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체로 구성된 군으로부터 선택되고;
R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 독립적으로 H, C1 ~ C18 알킬 및 이의 유도체, C6 ~ C30 아릴 및 이의 유도체, C3 ~ C18 시클로알킬 및 이의 유도체, C2 ~ C18 알케닐 및 이의 유도체, C2 ~ C18 알키닐 및 이의 유도체, C1 ~ C18 알콕시 및 이의 유도체, 카르복실산 및 이의 유도체, 아민 및 이의 유도체, 질소 함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 산소 함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 또는 황 함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체로 구성된 군으로부터 선택되고; 및 R1, R3, R5, R6는 H가 아니다.
상기 유도체는 바람직하게는 C1 ~ C5 알킬 치환기, C1 ~ C5 알콕시 치환기, 할로겐, 히드록실, 머캅토, 니트로, 시아노, C5 ~ C8 아릴, C5 ~ C8 헤테로아릴, C3 ~ C5 시클로알킬, 카르복실, 아미노, 아미도 치환기이거나 또는 임의의 하나 이상의 C 원자 (들)가 O 또는 S로 치환된다.
보다 바람직하게는, X, Y, Z 및 Q는 독립적으로 수소, C1 ~ C3 알킬, C6 ~ C8 아릴, C3 ~ C6 시클로알킬, C1 ~ C3 알콕시, C2 ~ C5 질소 함유 헤테로시클릭 기, C2 ~ C5 산소 함유 헤테로시클릭 기, 또는 C2 ~ C5 황 함유 헤테로시클릭 기로 구성된 군으로부터 선택되고;
R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 독립적으로 C1 ~ C3 알킬, C6 ~ C8 아릴, C3 ~ C6 시클로알킬, C1 ~ C3 알콕시, C2 ~ C5 질소 함유 헤테로시클릭 기, C2 ~ C5 산소 함유 헤테로시클릭 기, 또는 C2 ~ C5 황 함유 헤테로시클릭 기로 구성된 군으로부터 선택된다.
본 발명의 특정 예에서, X, Y, Z, Q, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 부틸, 이소프로필, 아세틸, 포르밀 등으로 구성된 군으로부터 선택된다.
본 발명에서, 질소 함유 헤테로시클릴의 N 원자 수에는 특별한 제한이 없으며, 이는 당해 기술분야에서 잘 알려진 질소 함유 헤테로시클릭 기일 수 있고, N 원자 수는 1 ~ 3일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. N 원자의 개질은 모든 N 원자에 대한 개질, 또는 1 또는 2 개의 N 원자에 대한 개질을 포함할 수 있다.
본 발명의 특정 예에서, 질소-함유 헤테로시클릴은 이미다졸릴이고, 이는 화학식 VI-1으로 나타낸 기로 개질된다:
Figure pct00057
VI-1;
상기 X 및 Y의 범위는 상기 언급된 것과 동일하며, 여기서 반복되지는 않을 것이다.
바람직하게는, 본 발명의 폴리 (아미노산)은 구아니디노 개질된, 4 차 (quaternary) 암모늄염 개질된, 아세틸 개질된, 에테르 기 개질된, 메틸 에스테르 개질된 또는 히드록시 개질된 폴리 (아미노산) (단독 중합 또는 공중합된 아미노산)일 수 있고, 보다 바람직하게는 구아니디노-개질된 고분지형 (hyperbranched) 폴리오르니틴, 4 차 암모늄염-개질된 고분지형 폴리오르니틴, 아세틸-개질된 고분지형 폴리리신, 구아니디노-개질된 ε-폴리리신, 구아니디노-개질된 α-폴리리신, 에테르 기-개질된 폴리 (아르기닌-세린), 메틸 에스테르-개질된 폴리 (아르기닌-글루탐산), 히드록실-개질된 폴리 (오르니틴-시스테인), 에테르 기-개질된 폴리 (히스티딘-세린), 구아니디노-개질된 폴리 (오르니틴 및 류신), 구아니디노-개질된 폴리 (리신-알라닌) 및 4 차 암모늄 염-개질된 폴리 (리신-알라닌)으로 구성된 군으로부터 선택된다.
상기 개질은 폴리 (아미노산)의 항균 성능을 개선시키고 용혈 (hemolysis) 비율 및 세포 독성 (cytotoxicity)을 감소시킬 수 있다.
본 발명에서, 적용되는 방법이 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려진 한, 상기 개질 방법에 대한 특별한 제한은 없다.
본 발명에서, 바람직하게는, 항균제는 또한 아쥬반트 (adjuvant)를 포함할 수 있으며, 아쥬반트의 양은 바람직하게는 0 ~ 99wt %이다.
본 발명에서, 아쥬반트의 유형에는 특별한 제한이 없으며, 이는 항균제에 적합하고 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려진 아쥬반트일 수 있다.
항균제에 대한 아쥬반트는 바람직하게는 [i] 무기 (inorganic) 항균제 (예: 금속, 금속 이온 및 금속 염 및 이의 산화물 (oxide)); [ii] 유기 (organic) 항균제 (예: 유기 금속, 유기 할라이드 (halide), 구아니딘, 유기 니트로 화합물, 유기 인 (organophosphorus) 및 유기 비소 (organoarsenic) 화합물, 푸란 (furan) 및 이의 유도체, 피롤 (pyrrole), 이미다졸, 아실 아닐리드 (acyl anilide), 티아졸 (thiazole) 및 이의 유도체, 및 4 차 암모늄염); [iii] 하나 이상의 항균제 (예: 천연 항균성 펩티드 (antimicrobial peptide) 및 거대분자 당류 (macromolecular saccharide)); [iv] 비독성 첨가제 (additives) 또는 담체 (carrier) (예: 글리세린, PEG, 거대분자 당류, 폴리펩티드, 플라스틱 (plastic), 세라믹 (ceramic), 유리 (glass), 인회석 (apatite), 수지 (resin), 섬유 (fiber) 및 고무 (rubber))를 포함한다.
보다 바람직하게는, 항균제에 대한 아쥬반트는 금속 Ti, Ag+, Cu2+, Fe3+, Zn2+, 4 급 암모늄 염, 할로게노아민 (halogenoamines), 폴리비구아니드 (polybiguanide), 할로겐화 페놀 (halogenated phenol), 키토산 (chitosan), 프로타민 (protamine) 및 천연 항균성 펩티드 중 하나 이상이다.
본 발명의 특정 구체예에서, 아쥬반트는 폴리헥사메틸렌 비구아니딘 (polyhexamethylene biguanidine)이다.
본 발명에서, 항균제의 제형 (dosage form)에 대한 특별한 제한은 없으며, 이는 고체, 용액, 현탁제 (suspension), 에멀젼 (emulsion), 하이드로겔 (hydrogel), 올레오겔 (oleogel), 에어로졸 (aerosol)로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 제형으로 고체 표면 상에 코팅 또는 그라프팅 (grafted)되거나, 또는 다른 물질과 블렌딩되어 (blended) 사용될 수 있다.
본 발명에서, 분지형 폴리 (아미노산)이 아쥬반트와 혼합되는 한, 항균제의 제조 방법에 대한 특별한 제한은 없다.
혼합 과정은 용매를 사용하거나 사용하지 않을 수 있다. 용매는 물 또는 유기 용매일 수 있다.
유기 용매는 바람직하게는 메탄올 (methanol), 에탄올 (ethanol), 에틸 아세테이트 (ethyl acetate), n-헵탄 (n-heptane), 디메틸 포름아미드 (dimethyl formamide), 디메틸 아세트아미드 (dimethyl acetamide), 테트라히드로푸란 (tetrahydrofuran), 클로로포름 (chloroform), 디클로로메탄 (dichloromethane), 테트라클로로메탄 (tetrachloromethane), 아세토니트릴 (acetonitrile), 석유 에테르 (petroleum ether), n-헥산 (n-hexane), 시클로헥산 (cyclohexane), 디옥산 (dioxane), 디메틸 술폭시드 (dimethyl sulfoxide), 자일렌 (xylene), 톨루엔 (toluene), 벤젠 (benzene), 클로로벤젠, 브로모벤젠, 아세톤 및 이온성 액체 (ionic liquid) 중 하나 이상이다.
본 발명에서 제공되는 상기 항균제는 단순한 제조 과정, 낮은 장비 요건 (equipment requirement), 용이한 조작 (operation), 용이한 물질 이용가능성 (material availability), 저렴한 비용, 산업상 적용가능성 (industrial application)에 대한 양호한 전망 및 미생물에 대한 광범위한 (broad-spectrum) 항균 특성을 갖는다.
본 발명은 또한 항균 분야에서의 상기 항균제의 용도를 제공한다. 항균제 범위에 대한 특별한 제한은 없으며, 이는 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려진 항균 범위일 수 있다.
항균 범위는 바람직하게는 박테리아 (bacteria), 바이러스 (virus), 진균 (fungus), 방선균 (actinomyces), 리케차 (rickettsia), 마이코플라스마 (mycoplasma), 클라미디아 (chlamydia) 및 스피로헤타 (spirochete) 중 하나 이상의 억제에서의 용도를 포함한다.
상기 항균제는 임의의 특별한 제한 없이 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려진 다양한 적용 분야에 적용될 수 있다.
적용 분야는 바람직하게는 식품, 화장품, 의료 제품 및 헬스케어 제품의 분야이다.
예를 들어, 이는 식품 보존제 (food preservatives), 식품 방부제 (food antistaling agent), 화장품 첨가제 (cosmetic additives), 구강세정제 (mouthwashes), 살균제 (disinfectant), 다기능 케어 솔루션 (multifunctional care solution), 점안제 (eye drop)에서의 보존제, 수영장 살균제 (swimming pool disinfectant), 치약 (toothpaste), 페이셜 클렌저 (facial cleanser), 손 소독제 (hand sanitizer), 살균제 비누 (disinfectant soap) 및 과일 및 야채 저장용 살균제 및 보존제에 사용될 수 있다.
선행 기술과 비교하여, 본 발명은 하나의 아미노산 단위의 단독 중합에 의해 수득되거나 또는 2 개 이상의 아미노산 단위의 공중합에 의해 수득된 분지형 폴리 (아미노산)을 포함하는, 분지형 폴리 (아미노산) 항균제를 제공하고; 및 아미노산 단위는 화학식 I로 표시되는 구조를 갖는다. 본 발명은 아미노산을 원료로 이용하고, 비독성이고, 부작용이 없으며, 사용자에게 허용가능한 녹색 및 환경적으로 친화적인 신규한 항균제이다. 특히, 폴리 (아미노산)의 분지형 구조는 이러한 물질이 많은 활성 작용기를 가지도록 하고, 추가로 개질될 수 있게 하고, 양호한 생체적합성을 가지게 하고, 이러한 항균제의 장기간 사용 동안 약물 내성을 유발시키지 않을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 2에서 제조된 분지형 폴리리신의 1H NMR 스펙트럼이고;
도 2는 본 발명의 실시예 10에서 제조된 분지형 폴리아르기닌의 1H NMR 스펙트럼이고; 및
도 3은 본 발명의 실시예 25에서 제조된 분지형 폴리 (아미노산)의 1H NMR 스펙트럼이다.
본 발명을 추가로 설명하기 위해, 본 발명에 의해 제공되는 분지형 폴리 (아미노산) 항균제 및 이의 용도는 실시예와 함께 하기에 상세히 설명될 것이다. 달리 명시되지 않는 한, 하기 실시예에서 사용된 반응 원료는 모두 상업적으로 이용가능한 제품이며, Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Sigma-Aldrich Chemical Reagent Co., Ltd., J&K Bailingwei Technology Co., Ltd., Shanghai McLean Biochemical Technology Co., Ltd. 또는 Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.에서 구입하였다.
하기 실시예에서, 중합체의 분자량은 겔-투과 크로마토그래피 (GPC)에 의해 측정되고, 구체적인 측정 방법은 하기와 같다: 중합체의 분자량 (Mn) 및 이의 분포 (PDI = Mw/Mn)는 Waters 2414 간섭 굴절 검출기가 장착된 Waters 2414 겔-투과 크로마토그래피 시스템에 의해 측정된다 (이동상: 0.2 M 아세트산/0.1 M 소듐 아세테이트, 유속: 0.6 mL/분, 온도: 35 ℃, 표준: 폴리에틸렌 글리콜).
실시예 1
500 mL 둥근 바닥 플라스크 (round bottom flask)에 아르기닌 100 그램 (gram)을 부가하고, 수분 분리기 (water separator)를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기 (nitrogen atmosphere)를 유지하기 위해 질소 퍼지 (nitrogen purge)를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 4 시간 동안 교반 및 가열 하에 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 메탄올에 용해시키고 디에틸 에테르 (diethyl ether) 중에 침전시켜 고분지형 폴리아르기닌 82.7 그램이 담황색 (light yellow) 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 2200 g/mol, PDI = 1.91.
실시예 2
리신 히드로클로리드 91.32 그램 및 KOH 28.05 그램을 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 250 ℃에서 1 분 동안 교반 및 가열 하에 수행하였다. 가열 정지 후, 중합체를 메탄올로 용해시키고 여과하여 염을 제거하고, 농축한 다음, 디에틸 에테르 중에 침전시켜 고분지형 폴리리신 84 그램이 담황색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 1100 g/mol, PDI = 1.81.
도 1은 합성된 분지형 폴리 (아미노산)의 1H NMR 스펙트럼을 보여준다.
실시예 3
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 세린 50 그램 및 n-헥산올 (n-hexanol) 50 mL을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 질소 대기 하에서, 반응을 190 ℃에서 10 시간 동안 교반 및 가열 하에 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 에탄올에 용해시키고, 디에틸 에테르 중에 침전시켜 담황색 고체 분말로서 고분지형 폴리세린 28.5 그램이 얻어졌다. GPC 특성: M n = 7800 g/mol, PDI = 1.71.
실시예 4
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 리신 히드로클로리드 91.32 그램, KOH 28.05 그램 및 안티몬 트리옥시드 (antimony trioxide) 10 mg을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 96 시간 동안 교반 및 가열 하에 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 메탄올에 용해시키고 여과하여 염을 제거하고, 농축한 다음, 디에틸 에테르 중에 침전시켜 담황색 고체 분말로서 고분지형 폴리리신 55.5 그램이 얻어졌다. GPC 특성: M n = 500000 g/mol, PDI = 2.36.
실시예 5
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 리신 80 그램, 리신 히드로클로리드 20 그램 및 KOH 6.14 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 100 ℃에서 10 시간 동안 교반 및 가열 하에 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 에탄올에 용해시키고 여과하여 염을 제거하고, 농축한 다음, 디에틸 에테르 중에 침전시켜 고분지형 폴리리신 68.5 그램이 갈색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 800 g/mol, PDI = 1.66.
실시예 6
시스테인 50 그램 및 DMF 100 mL를 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 질소 대기 하에서, 반응을 180 ℃에서 교반 및 가열 하에 10 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 메탄올에 용해시키고, 디에틸 에테르 중에 침전시켜 고분지형 폴리시스테인 33.5 그램이 황색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 1900 g/mol, PDI = 2.07.
실시예 7
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 글루탐산 50 그램 및 에틸렌 글리콜 100 mL을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 질소 대기 하에서, 반응을 200 ℃에서 교반 및 가열 하에 1 분 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 메탄올에 용해시키고 디에틸 에테르 중에 침전시켜 옅은 (pale) 황색 고체 분말로서 고분지형 폴리글루탐산 31.5 그램이 얻어졌다. GPC 특성: M n = 2100 g/mol, PDI = 1.86.
실시예 8
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 아르기닌 50 그램 및 에틸렌 글리콜 100 mL을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 질소 대기 하에서, 반응을 150 ℃에서 교반 및 가열 하에 96 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 메탄올에 용해시키고 에틸 아세테이트 중에 침전시켜 고분지형 폴리아르기닌 34.5 그램이 담황색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 1800 g/mol, PDI = 2.18.
실시예 9
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 리신 100 그램 및 인산 (phosphoric acid) 0.1 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 100 ℃에서 교반 및 가열 하에 96 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 메탄올에 용해시키고 디에틸 에테르 중에 침전시켜 황갈색 (tawny) 고체 분말로서 고분지형 폴리리신 78.5 그램이 얻어졌다. GPC 특성: M n = 6800 g/mol, PDI = 1.97.
실시예 10
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 아르기닌 100 그램 및 에틸렌 글리콜 200 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. N2를 30 분 동안 버블링시켰다 (bubbled). 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 170 ℃에서 교반 및 가열 하에 8 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 에틸렌 글리콜을 분리하고, 중합체를 디에틸 에테르 중에 침전시켜 고분지형 폴리아르기닌 71.2 그램이 담황색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 3100 g/mol, PDI = 1.78.
도 2는 합성된 분지형 폴리 (아미노산)의 1H NMR 스펙트럼을 나타낸다.
실시예 11
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 히스티딘 100 그램 및 에틸렌 글리콜 200 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. N2를 30 분 동안 버블링시켰다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 교반 및 가열 하에 24 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 에틸렌 글리콜을 분리하고, 중합체를 디에틸 에테르로 5 회 세척하여 고분지형 폴리히스티딘 71.2 그램이 황색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 1500 g/mol, PDI = 1.71.
실시예 12
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 오르니틴 100 그램 및 물 50 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 150 ℃에서 교반 및 가열 하에 5 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 중합체를 분쇄하여 (grounded) 고분지형 폴리리신 87 그램이 갈색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 3400 g/mol, PDI = 1.77.
실시예 13
실시예 10의 고분지형 폴리아르기닌 2 그램 및 질산은(silver nitrate) 0.2 그램을 5 mL의 물에 용해시키고, 교반 및 균일하게 분산시킨 다음, 동결 건조시켜 (freeze-dried) 고분지형 폴리아르기닌 2.18 그램 및 은 이온 (silver ion)의 혼합물이 얻어졌다.
실시예 14
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 리신 100 그램 및 물 50 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 교반 및 가열 하에 5 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 중합체를 분쇄하여 고분지형 폴리리신 87 그램이 갈색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 2400 g/mol, PDI = 1.77.
실시예 15
실시예 14의 고분지형 폴리리신 2 그램 및 키토산 (chitosan) 0.2 그램을 5 mL의 물에 용해시키고, 교반 및 균일하게 분산시킨 다음, 동결 건조시켜, 고분지형 폴리리신 2.18 그램 및 키토산의 혼합물이 얻어졌다.
실시예 16
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 시트룰린 100 그램 및 물 50 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 190 ℃에서 교반 및 가열 하에 5 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 중합체를 물로 용해시키고 2 차수 (secondary water)로 투석하여 (dialyzed) 고분지형 폴리시트룰린 57 그램이 담황색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 5700 g/mol, PDI = 1.27.
실시예 17
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 (2S,3R,4S)-α-(카르복실시클로프로필) 글리신 100 그램 및 물 50 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 교반 및 가열 하에 5 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 중합체를 분쇄하여 고분지형 폴리 (아미노산) 86.4 그램이 갈색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 7500 g/mol, PDI = 1.87.
실시예 18
5-아미노-2-히드라지노펜탄산 (5-amino-2-hydrazinopentanoic acid) (CAS: 60733-16-6) 100 그램 및 물 50 그램을 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 교반 및 가열 하에 5 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 중합체를 분쇄하여 고분지형 폴리 (아미노산) 83.4 그램이 갈색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 8400 g/mol, PDI = 1.94.
실시예 19
4-아미노-3-히드록실부탄산 (4-amino-3-hydroxylbutanoic acid) 100 그램 및 물 50 그램을 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 교반 및 가열 하에 5 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 중합체를 겔 컬럼으로 분별하여 (fractionated) 고분지형 폴리 (아미노산) 78.4 그램이 갈색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 7300 g/mol, PDI = 1.48.
실시예 20
실시예 1-19에서 제조된 고분지형 폴리 (아미노산) 36 mg을 각각 칭량하고 (weighted) 멸균 (sterile) PBS 3 mL에 용해시켜 스톡 (stock) 용액 12 mg/mL이 얻어졌다. 고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제의 항균 활성을 하기 방법에 따라 측정하고, 실험 결과의 일부를 하기 표 1에 나타내었다.
하기 실시예에서 사용된 다양한 균주 (strain)는 국립 생물 제제 관리 연구소 (National Institute for the Control of Biological Products)로부터 구입하였다.
고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제의 항균 활성을 96-웰 플레이트 방법을 통해 시험하였고, 발효에 의해 합성된 ε-폴리리신을 생성된 고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제의 항박테리아 (antibacterial) 능력 (capacity)을 평가하기 위한 대조군으로서 사용하였다. 최소 억제 농도 (minimum inhibitory concentration: MIC)는 대조군과 비교하여 미생물 성장을 90 %까지 억제하는 최저 중합체 농도로 정의된다.
접종 고리 (inoculating ring)를 갖는 한천 경사 배지 (agar slant medium)로부터 소량의 균주를 통상의 MH 배지로 픽킹하고 (picked), 균주를 회수하고 지수적 성장 (exponential growth)을 달성하기 위해 37 ℃에서 밤새 인큐베이션하였다. 미생물 용액의 농도가 106 CFU/mL가 되도록 미생물 용액을 희석시켰다. 각 웰에, 상이한 농도의 미생물 용액 175 μL 및 중합체 용액 25 μL을 부가하였다. 96-웰 플레이트를 37 ℃에서 20 시간 동안 인큐베이션하고, OD600 값을 마이크로플레이트 리더 (microplate reader)로 측정하였다.
표 1. 상이한 미생물에 대한 상이한 항균성 중합체의 MIC 값 비교
Figure pct00058
Figure pct00059
실시예 21
실시예 1-19에서 제조된 고분지형 폴리 (아미노산) 36 mg을 각각 칭량하고 멸균 PBS 3 mL에 용해시켜 스톡 용액 12 mg/mL이 얻어졌다. 고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제의 인 비트로 용혈 활성 (hemolytic activity)을 하기 방법에 따라 측정하고, 실험 결과의 일부를 하기 표 2에 나타내었다.
고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제의 인 비트로 용혈 활성을 96-웰 플레이트 방법으로 시험하고, 발효에 의해 합성된 ε-폴리리신을 생성된 고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제의 인 비트로 용혈 활성을 평가하기 위한 대조군으로서 사용하였다.
2 % (v/v) 적혈구 현탁액 (erythrocyte suspension)의 제조: 2 mL의 신선한 건강한 사람 혈액을 취하여 엔도톡신-배제 (endotoxin-free) PBS 완충 용액 10 mL으로 희석하였다. 혈액을 유리 비드 (glass bead)를 갖는 삼각 플라스크 (triangular flask)로 옮기고 10 분 동안 진탕하거나, 유리 막대 (glass rod)와 함께 교반하여 피브린을 제거하고 이를 피브린 제거 혈액 (deflbrinated blood)으로 만들었다. 피브린 제거 혈액을 20 ℃에서 10 ~ 15 분 동안 1000 ~ 1500 r/분으로 원심분리하고 (centrifuged) 상등액 (supernatant)을 제거하였다. 이어서, 침전된 적혈구를 상등액이 적색을 나타내지 않을 때까지 상기 방법에 따라 PBS 완충 용액으로 4 회 세척하였다. 수득된 적혈구를 후속 (subsequent) 실험을 위해 생리 식염수 (physiological saline)와 함께 2 % 현탁액으로 제제화하였다.
중합체를 PBS 완충 용액으로 희석하여 상이한 농도의 용액을 제조하고 96-웰 플레이트에 부가하였다. PBS 완충 용액 단독을 음성 대조군으로 사용하였고, 물에 용해된 0.2 % Triton-X-100을 인 비트로 용혈 활성 시험을 위한 양성 대조군으로 사용하였다. 세척된 적혈구 (2 % v/v, 50 μL)를 96-웰 플레이트에 부가하고, 철저히 혼합하고 인큐베이션하였다. 540 nm에서의 흡수를 마이크로플레이트 리더로 측정하였다.
표 2. 상이한 항균성 중합체의 인 비트로 용혈 활성에 대한 시험 결과
Figure pct00060
실시예 22
실시예를 동물에서 고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제의 인 비보 급성 독성을 시험하기 위해 사용하였고, 발효에 의해 합성된 ε-폴리리신을 생성된 고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제의 인 비보 급성 독성을 평가하기 위해 동물에서 대조군으로 사용하였다.
체중이 21 ± 3 그램이며 절반 수컷 (half male) 및 절반 암컷 (half female)인 마우스 100 마리 (Balb/C 마우스, Jilin University에서 구입함)를 사용하였다. 실시예 1-19에서 제조된 고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제를 각각 1 mg/mL의 용량으로 취하고, 마우스의 독성 반응을 관찰하기 위해 연속 15 일 동안 하루에 한 번 마우스에 근육 내로 (intramuscularly) 주사하였다. 실험 결과는 연속 21 일 동안 근육 내 주사한 후, 활력 (vitality)이 감소된 몇몇 마우스를 제외한 나머지는 유의한 (significant) 비정상적 반응을 보이지 않았으며 모든 마우스는 생존한 것으로 나타났다. 이는 생성된 고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제가 인 비보에서 더 낮은 독성을 갖는다는 것을 입증하였다.
실시예 23
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 아르기닌 80 그램 및 알라닌 20 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 160 ℃에서 교반 및 가열 하에 5 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 에탄올에 용해시키고 디에틸 에테르 중에 침전시켜 담황색 고체 분말로서 고분지형 폴리 (아미노산) 78.7 그램이 얻어졌다. GPC 특성: M n = 3100 g/mol, PDI = 1.76.
실시예 24
500 그램의 둥근 바닥 플라스크에 오르니틴 50 그램, 류신 50 그램 및 스칸듐 트리플루오로메틸술포네이트 (scandium trifluoromethylsulfonate) 10 mg을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 교반 및 가열 하에 2 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 중합체를 메탄올에 용해시키고 디에틸 에테르 중에 침전시켜 고분지형 폴리 (아미노산) 81.5 그램이 어두운 황색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 500 g/mol, PDI = 1.82.
실시예 25
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 리신 히드로클로리드 91.32 그램, KOH 28.05 그램 및 알라닌 20 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 교반 및 가열 하에 10 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 메탄올에 용해시키고 디에틸 에테르 중에 침전시켜 분지형 폴리 (아미노산) 75.2 그램이 담황색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 14100 g/mol, PDI = 2.72.
도 3은 합성 분지형 폴리 (아미노산)의 1H NMR 스펙트럼을 나타낸다.
실시예 26
히스티딘 90 그램, 페닐알라닌 10 그램 및 삼염화철 (ferric trichloride) 10 mg을 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 교반 및 가열 하에 2 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 물에 용해시키고 테트라히드로푸란 중에 침전시켜 담황색 고체 분말로서 고분지형 폴리 (아미노산) 79.5 그램이 얻어졌다. GPC 특성: M n = 1100 g/mol, PDI = 1.62.
실시예 27
오르니틴 80 그램을 먼저 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 190 ℃에서 교반 및 가열 하에 4 시간 동안 수행하였다. 이어서, 6-아미노헥산산 (6-aminohexanoic acid) 20 그램을 반응 시스템에 부가하고 추가로 4 시간 동안 반응시켰다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 메탄올에 용해시키고, 디에틸 에테르 중에 침전시켜, 코어-쉘 구조 (core-shell structure)를 갖는 고분지형 폴리 (아미노산) 82.3 그램이 담황색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 11100 g/mol, PDI = 1.94.
실시예 28
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 리신 히드로클로리드 91.32 그램, NaOH 20 그램 및 알라닌 20 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 교반 및 가열 하에 36 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 메탄올에 용해시키고 디에틸 에테르 중에 침전시켜 담황색 고체 분말로서 고분지형 폴리 (아미노산) 74.8 그램이 얻어졌다. GPC 특성: M n = 81100 g/mol, PDI = 3.98.
실시예 29
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 리신 히드로클로리드 91.32 그램, NaOH 20 그램 및 알라닌 20 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 100 ℃에서 교반 및 가열 하에 96 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 메탄올에 용해시키고 디에틸 에테르 중에 침전시켜 고분지형 폴리 (아미노산) 72.8 그램이 어두운 황색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 481100 g/mol, PDI = 2.21.
실시예 30
리신 히드로클로리드 91.32 그램 및 NaOH 20 그램을 먼저 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 250 ℃에서 교반 및 가열 하에 0.5 시간 동안 수행하였다. 이어서, 알라닌 20 그램을 반응 시스템에 부가하고 추가로 0.5 시간 동안 반응시켰다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 메탄올에 용해시키고 디에틸 에테르 중에 침전시켜, 코어-쉘 구조를 갖는 고분지형 폴리 (아미노산) 73.1 그램이 담황색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 1200 g/mol, PDI = 1.51.
실시예 31
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 리신 50 그램 및 아르기닌 50 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 교반 및 가열 하에 4 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 메탄올에 용해시키고 에틸 아세테이트 중에 침전시켜 분지형 폴리 (아미노산) 80.1 그램이 담황색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 3200 g/mol, PDI = 1.73.
실시예 32
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 (2S,3R,4S)-α-(카르복실시클로프로필) 글리신 80 그램 및 알라닌 20 그램을 부가하고, 용해를 위해 2 차수 80 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 교반 및 가열 하에 5 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 중합체를 분쇄하여 고분지형 폴리 (아미노산) 86.4 그램이 갈색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 5000 g/mol, PDI = 1.88.
실시예 33
5-아미노-2-히드라지노펜탄산 (CAS: 60733-16-6) 80 그램 및 알라닌 20 그램을 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 부가하고 용해를 위해 2 차수 80 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 160 ℃에서 교반 및 가열 하에 10 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 중합체를 분쇄하여 고분지형 폴리 (아미노산) 84.5 그램이 갈색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 8700 g/mol, PDI = 1.92.
실시예 34
페닐알라닌 20 그램 및 알라닌 10 그램을 먼저 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 100 ℃에서 교반 및 가열 하에 30 시간 동안 수행하였다. 이어서, 리신 히드로클로리드 70 그램 및 KOH 20 그램을 반응 시스템에 부가하고 추가로 70 시간 동안 반응시켰다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 메탄올에 용해시키고, 디에틸 에테르 중에 침전시켜, 코어-쉘 구조를 갖는 고분지형 폴리 (아미노산) 68.5 그램이 담황색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 6200 g/mol, PDI = 1.88.
실시예 35
4-아미노-3-히드록실부탄산 80 그램 및 글리신 20 그램을 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 부가하고 용해를 위해 2 차수 80 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 170 ℃에서 교반 및 가열 하에 12 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 중합체를 물에 용해시키고 테트라히드로푸란 중에 침전시켜 고분지형 폴리 (아미노산) 84.5 그램이 갈색 고체 분말로서 얻어졌다. GPC 특성: M n = 13700 g/mol, PDI = 1.72.
실시예 36
실시예 28의 고분지형 폴리 (아미노산) 2 그램 및 폴리헥사메틸렌 비구아니딘 2 그램을 5 mL의 물에 용해시키고, 교반 및 균일하게 분산시킨 다음, 동결 건조시켜 고분지형 폴리 (아미노산) 및 폴리헥사메틸렌 비구아니딘의 혼합물 4 그램이 얻어졌다.
실시예 37
실시예 24의 고분지형 폴리 (아미노산) 2 그램 및 폴리헥사메틸렌 비구아니딘 2 그램을 5 mL의 물에 용해시키고, 교반 및 균일하게 분산시킨 다음, 동결 건조시켜 고분지형 폴리 (아미노산) 및 폴리헥사메틸렌 비구아니딘의 혼합물 4 그램이 얻어졌다.
실시예 38
실시예 23-37에서 제조된 고분지형 폴리 (아미노산) 36 mg을 각각 칭량하고 멸균 PBS 3 mL에 용해시켜 스톡 용액 12 mg/mL이 얻어졌다. 고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제의 항균 활성을 하기 방법에 따라 측정하였고, 실험 결과를 표 3-1 및 3-2에 나타내었다. 하기 실시예에 사용된 다양한 균주는 국립 생물 제제 관리 연구소로부터 구입하였다.
고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제의 항균 활성을 96-웰 플레이트 방법으로 시험하고, 발효에 의해 합성된 ε-폴리리신을 생성된 고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제의 항균 용량을 평가하기 위한 대조군으로서 사용하였다. 최소 억제 농도 (MIC)는 대조군과 비교하여 미생물 성장을 90 %까지 억제하는 최저 중합체 농도로 정의된다.
접종 고리를 갖는 한천 경사 배지로부터 소량의 균주를 통상의 M-H 배지로 픽킹하고, 균주를 회수하고 지수적 성장을 달성하기 위해 37 ℃에서 밤새 인큐베이션하였다. 미생물 용액의 농도가 106 CFU/mL가 되도록 미생물 용액을 희석시켰다. 각 웰에, 상이한 농도의 미생물 용액 175 μL 및 중합체 용액 25 μL을 부가하였다. 96-웰 플레이트를 37 ℃에서 20 시간 동안 인큐베이션하고, OD600 값을 마이크로플레이트 리더로 측정하였다.
표 3-1. 상이한 미생물에 대한 상이한 항균성 중합체의 MIC 값 비교
Figure pct00061
표 3-2. 상이한 미생물에 대한 상이한 항균성 중합체의 MIC 값 비교
Figure pct00062
실시예 39
실시예 23-37에서 제조된 고분지형 폴리 (아미노산) 36 mg을 각각 칭량하고 멸균 PBS 3 mL에 용해시켜 스톡 용액 12 mg/mL이 얻어졌다. 고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제의 인 비트로 항용혈 활성 (antihemolytic activity)을 하기 방법에 따라 측정하였고, 실험 결과를 표 4-1 및 4-2에 나타내었다.
고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제의 인 비트로 용혈 활성을 96-웰 플레이트 방법을 통해 시험하였고, 발효에 의해 합성된 ε-폴리리신을 생성된 고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제의 인 비트로 용혈 활성을 평가하기 위한 대조군으로 사용하였다.
2 % (v/v) 적혈구 현탁액의 제조: 2 mL의 신선한 건강한 사람 혈액을 취하여 엔도톡신-배제 PBS 완충 용액 10 mL로 희석하였다. 혈액을 유리 비드를 갖는 삼각 플라스크로 옮기고 10 분 동안 진탕하거나, 유리 막대와 함께 교반하여 피브린을 제거하고 이를 피브린 제거 혈액으로 만들었다. 피브린 제거 혈액을 20 ℃에서 10 ~ 15 분 동안 1000 ~ 1500 r/분으로 원심분리하고 상등액을 제거하였다. 이어서, 침전된 적혈구를 상등액이 적색을 나타내지 않을 때까지 상기 방법에 따라 PBS 완충 용액으로 4 회 세척하였다. 수득된 적혈구를 후속 실험을 위해 생리 식염수와 함께 2 % 현탁액으로 제제화하였다.
중합체를 PBS 완충 용액으로 희석하여 상이한 농도의 용액을 제조하고 96-웰 플레이트에 부가하였다. PBS 완충 용액 단독을 음성 대조군으로 사용하였고, 물에 용해된 0.2 % Triton-X-100을 인 비트로 용혈 활성 시험을 위한 양성 대조군으로 사용하였다. 세척된 적혈구 (2 % v/v, 50 μL)를 96-웰 플레이트에 부가하고, 철저히 혼합하고 인큐베이션하였다. 540 nm에서의 흡수를 마이크로플레이트 리더로 측정하였다.
표 4-1. 상이한 항균성 중합체의 인 비트로 용혈 활성에 대한 시험 결과
Figure pct00063
표 4-2. 상이한 항균성 중합체의 인 비트로 용혈 활성에 대한 시험 결과
Figure pct00064
실시예 40
본 실시예는 동물에서 고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제의 인 비보 급성 독성을 시험하기 위해 사용되었고, 발효에 의해 합성된 ε-폴리리신을 생성된 고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제의 동물에서의 인 비보 급성 독성을 평가하기 위한 대조군으로서 사용하였다.
체중이 21 ± 3 그램이며 절반 수컷 및 절반 암컷인 마우스 100 마리 (Balb/C 마우스, Jilin University에서 구입함)를 사용하였다. 실시예 23-37에서 제조된 고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제를 각각 1 mg/mL의 용량으로 취하고, 마우스의 독성 반응을 관찰하기 위해 연속 15 일 동안 하루에 한 번 마우스에 근육 내로 주사하였다. 실험 결과는 연속 15 일 동안 근육 내 주사한 후, 활력이 감소된 몇몇 마우스를 제외한 나머지는 유의한 비정상적 반응을 보이지 않았으며 모든 마우스는 생존한 것으로 나타났다. 이는 생성된 고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제가 인 비보에서 더 낮은 독성을 갖는다는 것을 입증하였다.
실시예 41
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 오르니틴 100 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 교반 및 가열 하에 4 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 메탄올에 용해시키고 디에틸 에테르 중에 침전시켜 고분지형 폴리오르니틴 82.7 그램이 얻어졌다.
실시예 42
실시예 41의 고분지형 폴리오르니틴 2 그램을 N,N-디메틸 포름아미드 (DMF) 20 mL 중에 가열 하에 용해시키고, 요오도메탄 (iodomethane) 5 그램을 부가하였다. 반응을 80 ℃에서 교반하면서 24 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 이를 실온까지 냉각시키고, 에틸 아세테이트 중에 침전시켜 4 급 암모늄염-개질된 고분지형 폴리오르니틴 2.4 그램이 얻어졌다.
실시예 43
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 리신 히드로클로리드 91.32 그램 및 NaOH 20 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 교반 및 가열 하에 6 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 중합체를 메탄올에 용해시키고 디에틸 에테르 중에 침전시켜 고분지형 폴리리신 72.8 그램이 얻어졌다.
실시예 44
실시예 43의 고분지형 폴리리신 2 그램을 5 mL의 메탄올에 용해시키고, 아세틸 클로리드를 0 ℃에서 천천히 적가 (dropwise)하였다. 시스템을 실온으로 가온하고 추가로 12 시간 동안 반응시킨 다음, 에틸 아세테이트 중에 침전시켜 아세틸-개질된 고분지형 폴리리신 2.3 그램이 얻어졌다.
실시예 45
실시예 41의 고분지형 폴리오르니틴 2 그램을 5 mL의 메탄올에 용해시키고, 메틸이소티오우레아 헤미술페이트 (methylisothiourea hemisulphate) 4.8 그램 및 트리에틸아민 5 mL을 부가하였다. 반응을 60 ℃에서 12 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 이를 실온까지 냉각시키고, 에틸 아세테이트 중에 침전시켜 구아니디노-개질된 고분지형 폴리오르니틴 2.1 그램이 얻어졌다.
실시예 46
ε-폴리리신 2 그램을 물 5 mL에 용해시키고, 1H-피라졸-1-카르복스아미딘 히드로클로리드 (1H-pyrazole-1-carboxamidine hydrochloride) 5.1 그램 및 트리에틸아민 5 mL을 부가하였다. 반응을 60 ℃에서 12 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 이를 실온까지 냉각시키고, 에틸 아세테이트 중에 침전시켜 구아니디노-개질된 ε-폴리리신 2.2 그램이 얻어졌다.
실시예 47
N-벤질옥시카르보닐리신 (N-benzyloxycarbonyllysine) 5.6 그램을 250 mL 3 구 플라스크 (three necked flask)에서 칭량하고, 테트라히드로푸란 100 mL을 부가하고 교반하고 분산시켰다. 트리포스겐 (triphosgene) 2.5 그램을 조심스럽게 칭량하고 테트라히드로푸란 30 mL에 용해시키고, 질소 보호 하에 반응 시스템에 천천히 적가하였다. 용액이 완전히 투명해질 때까지 3 시간 동안 교반하면서 시스템을 환류시켰다. 반응이 완료된 후, 미정제 (crude) 생성물이 침전되도록 다량의 n-헥산 (n-hexane)을 부가하였다. 미정제 생성물을 테트라히드로푸란-n-헥산 시스템을 사용하여 2 회 재결정화하고, 진공 하에 건조시켜 생성물 4.96 그램이 얻어졌다 (수율: 88.6 %). 용매로서 DMF 및 개시제 (initiator)로서 n-부틸아민을 사용하여 리신의 NCA 개환 (ring-opening)을 개시하여 α-폴리리신이 얻어졌다.
실시예 48
실시예 47의 α-폴리리신 2 그램을 물 5 mL에 용해시키고, 1H-피라졸-1-카르복스아미딘 히드로클로리드 5.1 그램 및 트리에틸아민 5 mL을 부가하였다. 반응을 60 ℃에서 12 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 이를 실온까지 냉각시키고, 에틸 아세테이트 중에 침전시켜 구아니디노-개질된 α-폴리리신 2.3 그램이 얻어졌다.
실시예 49
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 아르기닌 80 그램 및 세린 20 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 교반 및 가열 하에 4 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 메탄올에 용해시키고 디에틸 에테르 중에 침전시켜 분지형 폴리 (아미노산) 81.2 그램이 얻어졌다.
실시예 50
실시예 49의 폴리 (아미노산) 2 그램을 메탄올 20 mL에 용해시키고, p-톨루엔술폰산 0.5 그램을 부가하고, 시스템을 환류 하에 10 시간 동안 가열하였다. 중합체를 디에틸 에테르에 침강시켜 (settled) 에테르 기-개질된 폴리 (아미노산) 2.2 그램이 얻어졌다.
실시예 51
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 아르기닌 80 그램 및 글루탐산 20 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 교반 및 가열 하에 4 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 메탄올에 용해시키고 디에틸 에테르 중에 침전시켜 분지형 폴리 (아미노산) 80.2 그램이 얻어졌다.
실시예 52
실시예 51의 폴리 (아미노산) 2 그램을 건조 메탄올 (dry methanol) 20 mL에 용해시키고, 1-(3-디메틸아미노프로필)-3-에틸카르보디이미드 히드로클로리드 (1-(3-dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide hydrochloride: EDCI) 0.9 그램 및 4-디메틸아미노피리딘 (4-dimethylaminopyridine: DMAP) 0.1 그램을 부가하였다. 시스템을 실온에서 10 시간 동안 교반하였다. 중합체를 디에틸 에테르 중에 침전시켜 메틸 에스테르-개질된 폴리 (아미노산) 2.1 그램이 얻어졌다.
실시예 53
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 오르니틴 80 그램 및 시스테인 20 그램을 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 교반 및 가열 하에 4 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 메탄올에 용해시키고 디에틸 에테르 중에 침전시켜 분지형 폴리 (아미노산) 80.2 그램이 얻어졌다.
실시예 54
실시예 53의 폴리 (아미노산) 2 그램을 건조 DMF 20 mL에 용해시켰다. 아르곤 가스를 30 분 동안 도입하여 산소를 제거하였다. 프로피놀 (propynol) 0.9 그램 및 DMAP 0.1 그램을 부가하였다. 시스템을 실온에서 10 분 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 120 분 동안 자외선 (365 nm)의 조사 (irradiation) 하에 실온에서 반응시켰다. 이어서, 중합체를 디에틸 에테르 중에 침전시켜 히드록시-개질된 폴리 (아미노산) 2.1 그램이 얻어졌다.
실시예 55
히스티딘 80 그램 및 세린 20 그램을 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 부가하고, 수분 분리기를 연결하였다. 최종적으로 질소 대기를 유지하기 위해 질소 퍼지를 3 회 (각각 10 분 이상 동안) 수행하였다. 반응을 180 ℃에서 교반 및 가열 하에 4 시간 동안 수행하였다. 가열 정지 후, 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 중합체를 메탄올에 용해시키고 디에틸 에테르 중에 침전시켜 분지형 폴리 (아미노산) 80.2 그램이 얻어졌다.
실시예 56
실시예 55의 폴리 (아미노산) 2 그램을 메탄올 20 mL에 용해시키고 p-톨루엔술폰산 0.5 그램을 부가하고, 시스템을 10 시간 동안 환류 하에 가열하였다. 중합체를 디에틸 에테르 중에 침전시켜 에테르 기-개질된 폴리 (아미노산) 2.2 그램이 얻어졌다.
실시예 57
실시예 41-56에서 제조된 폴리 (아미노산)을 각각 36 mg 칭량하고 멸균 PBS 3 mL에 용해시켜, 스톡 용액 12 mg/mL이 얻어졌다. 폴리 (아미노산)-계 항균제의 항균 활성을 하기 방법에 따라 측정하였고, 실험 결과의 일부를 표 5-1 및 5-2에 나타내었다.
하기 실시예에 사용된 다양한 균주는 국립 생물 제제 관리 연구소로부터 구입하였다.
고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제의 항균 활성을 96-웰 플레이트 방법을 통해 시험하고, 발효에 의해 합성된 ε-폴리리신 (M n = 4000 g/mol)을 생성된 폴리 (아미노산)-계 항균제의 항균 능력을 평가하기 위한 대조군으로 사용하였다. 최소 억제 농도 (MIC)는 대조군과 비교하여 미생물 성장을 90 %까지 억제하는 최저 중합체 농도로 정의된다.
접종 고리를 갖는 한천 경사 배지로부터 소량의 균주를 통상의 M-H 배지로 픽킹하고, 균주를 회수하고 지수적 성장을 달성하기 위해 37 ℃에서 밤새 인큐베이션하였다. 미생물 용액의 농도가 106 CFU/mL가 되도록 미생물 용액을 희석시켰다. 각 웰에, 상이한 농도의 미생물 용액 175 μL 및 중합체 용액 25 μL을 부가하였다. 96-웰 플레이트를 37 ℃에서 20 시간 동안 인큐베이션하고, OD600 값을 마이크로플레이트 리더로 측정하였다.
표 5-1. 상이한 미생물에 대한 상이한 항균성 중합체의 MIC 값 비교
Figure pct00065
표 5-2. 상이한 미생물에 대한 상이한 항균성 중합체의 MIC 값 비교
Figure pct00066
실시예 58
실시예 41-56에서 제조된 폴리 (아미노산) 36 mg을 각각 칭량하고 멸균 PBS 3 mL에 용해시켜, 스톡 용액 12 mg/mL이 얻어졌다. 폴리 (아미노산)-계 항균제의 인 비트로 용혈 활성을 하기 방법에 따라 측정하였고, 실험 결과의 일부를 표 6-1 및 6-2에 나타내었다.
폴리 (아미노산)-기반 항균제의 인 비트로 용혈 활성을 96-웰 플레이트 방법으로 시험하였고, 발효에 의해 합성된 ε-폴리리신을 생성된 폴리 (아미노산)-계 항균제의 인 비트로 용혈 활성을 평가하기 위한 대조군으로 사용하였다.
2 % (v/v) 적혈구 현탁액의 제조: 2 mL의 신선한 건강한 사람 혈액을 취하여 엔도톡신-배제 PBS 완충 용액 10 mL으로 희석하였다. 혈액을 유리 비드를 갖는 삼각 플라스크로 옮기고 10 분 동안 진탕하거나, 유리 막대와 함께 교반하여 피브린을 제거하고 이를 피브린 제거 혈액으로 만들었다. 피브린 제거 혈액을 20 ℃에서 10 ~ 15 분 동안 1000 ~ 1500 r/분으로 원심분리하고 상등액을 제거하였다. 이어서, 침전된 적혈구를 상등액이 적색을 나타내지 않을 때까지 상기 방법에 따라 PBS 완충 용액으로 4 회 세척하였다. 수득된 적혈구를 후속 실험을 위해 생리 식염수와 함께 2 % 현탁액으로 제제화하였다.
중합체를 PBS 완충 용액으로 희석하여 상이한 농도의 용액을 제조하고 96-웰 플레이트에 부가하였다. PBS 완충 용액 단독을 음성 대조군으로 사용하였고, 물에 용해된 0.2 % Triton-X-100을 인 비트로 용혈 활성 시험을 위한 양성 대조군으로 사용하였다. 세척된 적혈구 (2 % v/v, 50 μL)를 96-웰 플레이트에 부가하고, 잘 혼합하고 인큐베이션하였다. 540 nm에서의 흡수를 마이크로플레이트 리더로 측정하였다.
표 6-1. 상이한 항균성 중합체의 인 비트로 용혈 활성에 대한 시험 결과
Figure pct00067
표 6-2. 상이한 항균성 중합체의 인 비트로 용혈 활성에 대한 시험 결과
Figure pct00068
실시예 59
실시예를 동물에서 폴리 (아미노산)-계 항균제의 인 비보 급성 독성을 시험하기 위해 사용하였고, 발효에 의해 합성된 ε-폴리리신을 생성된 고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제의 동물에서의 인 비보 급성 독성을 평가하기 위해 대조군으로 사용하였다.
체중이 21 ± 3 그램이며 절반 수컷 및 절반 암컷인 100 마리의 마우스 (Balb/C 마우스, Jilin University에서 구입함)를 사용하였다. 실시예 41-56에서 제조된 폴리 (아미노산)-계 항균제를 각각 1 mg/mL의 용량으로 취하고, 마우스의 독성 반응을 관찰하기 위해 연속 15 일 동안 하루에 한 번 마우스에 근육 내로 주사하였다. 실험 결과는 연속 15 일 동안 근육 내 주사한 후, 활력이 감소된 몇몇 마우스를 제외한 나머지는 유의한 비정상적 반응을 보이지 않았으며 모든 마우스는 생존한 것으로 나타났다. 이는 생성된 고분지형 폴리 (아미노산)-계 항균제가 인 비보에서 더 낮은 독성을 갖는다는 것을 입증하였다.
실시예 60
50 mL의 스티렌 (styrene), 50 mL의 클로로메틸스티렌 (chloromethylstyrene) 및 아조디이소부티로니트릴 (azodiisobutyronitrile) (스티렌 및 클로로메틸스티렌 모두 중성 알루미나 컬럼 (neutral alumina column)의 섹션을 통과시켜 중합 억제제 (polymerization inhibitor)를 제거함)을 질소 포트 (nitrogen port), 교반기 (stirrer) 및 온도계 (thermometer)가 장착된 3 구 보틀 (three-necked bottle)에 부가하고, 교반하고, N2를 30 분 동안 버블링시켰다. 질소 대기를 유지하고, 반응을 70 ℃에서 24 시간 동안 수행하였다. 반응이 완료된 후, 시스템을 에탄올 중에 침전시켜 클로로메틸화 (chloromethylated) 폴리스티렌이 얻어졌다.
5 그램의 클로로메틸화 폴리스티렌, 실시예 14에서 제조된 0.5 그램의 고분지형 폴리리신 및 30 mL의 증류수를 반응 보틀에 부가하였다. N2를 30 분 동안 버블링시킨 후, 보틀을 밀봉하고 반응을 질소 대기 하에 10 시간 동안 120 ℃에서 수행하였다. 고체 생성물을 여과하고 다량의 증류수로 헹구어 고분지형 폴리리신-개질된 폴리스티렌 (HBPL-PS)이 얻어졌다. 항균성 시험을 위해 HBPL-PS를 고온에서 2 cm x 1.5 cm의 샘플 필름으로 압축시켰다.
에스케리키아 콜라이와 스타필로코쿠스 아우레우스를 사용하여 물질의 항균 접착 성능 (adhesion performance)을 연구하였다. 먼저, 에스케리키아 콜라이 (ATCC8739) 및 스타필로코쿠스 아우레우스 (ATCC25923)를 각각 37 ℃에서 24 시간 동안 LB 및 TSB 배지에서 배양하였다. 이어서, 박테리아 함유 배지를 2700 rmp에서 10 분 동안 원심분리 하였다. 상등액을 제거하고, 1 x 108 세포/mL의 농도로 재현탁 (resuspended)시켰다. 샘플 막을 48-웰 플레이트로 옮기고, 1 mL의 박테리아 현탁액을 각각 부가하여 1 시간 동안 부착시킨 후 배지를 흡인 (aspirated)시켰다. 그 후, 에스케리키아 콜라이 (0.5 % (wt/vol) 글루코오스 배지를 사용함) 및 스타필로코쿠스 아우레우스 (TSB 배지를 사용함)를 37 ℃에서 4 시간 동안 정적 배양 (static culture)으로 계속하였다. 박테리아에 부착된 샘플 필름을 1 mL의 신선한 멸균 PBS 용액에 넣고 1 분 동안 초음파로 (ultrasonically) 세정하여 표면으로부터 박테리아의 탈착 (desorption)을 달성하였다. 박테리아를 함유하는 PBS 용액을 특정 배수 (certain fold)로 희석시키고 고체 매질에 적용하였다. 37 ℃에서 밤새 배양한 후, 고체 배지 표면에 형성된 박테리아 콜로니 (colonies)를 계수하였다. 대조군으로서 폴리스티렌 (PS)과 비교하여, HBPL-PS 표면에서 에스케리키아 콜라이 및 스타필로코쿠스 아우레우스의 박테리아 부착이 각각 ~ 95.5 %까지 및 ~ 98.8 %까지 감소하였다.

Claims (15)

  1. 하나의 아미노산 단위 (unit)의 단독 중합 (homopolymerization) 또는 2 개 이상의 아미노산 단위의 공중합 (copolymerization)에 의해 수득된 분지형 폴리 (아미노산)을 포함하고,
    상기 아미노산 단위는 하기 화학식 I의 구조 또는 이의 염을 갖는 것인 분지형 폴리 (아미노산) 항균제 (antimicrobial agent):
    Figure pct00069
    화학식 I;
    상기 화학식 I에서,
    a, b, c, d, e 및 f는 독립적으로 0 ~ 6의 정수이고, 1≤a + b + c + d + e + f≤20, 바람직하게는 a + b + c + d + e + f≤10이고;
    T1, T2, T3, T4, T5 및 T6은 독립적으로 수소 (hydrogen), 히드록실 (hydroxyl), 머캅토 (mercapto), 아미노 (amino), 카르복실 (carboxyl), C1 ~ C18 알킬 및 이의 유도체, C6 ~ C30 아릴 및 이의 유도체, C3 ~ C8 시클로알킬 및 이의 유도체, C2 ~ C8 알케닐 (alkenyl) 및 이의 유도체, C2 ~ C8 알키닐 (alkynyl) 및 이의 유도체, C1 ~ C8 알콕시 (alkoxy) 및 이의 유도체, C1 ~ C8 알킬티오 (alkylthio) 및 이의 유도체, 카르복실산 및 이의 유도체, 아민 및 이의 유도체, 질소 함유 헤테로시클릭 기 (nitrogen-containing heterocyclic group) 및 이의 유도체, 산소 함유 헤테로시클릭 기 (oxygen-containing heterocyclic group) 및 이의 유도체, 또는 황 함유 헤테로시클릭 기 (sulfur-containing heterocyclic group) 및 이의 유도체로 구성된 군으로부터 선택된다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 분지형 폴리 (아미노산)은 하나의 아미노산 단위의 단일 중합에 의해 수득되고, 상기 아미노산 단위의 T1, T2, T3, T4, T5 및 T6 중 하나 이상은 히드록실, 아미노, 머캅토, 카르복실, C2 ~ C8 알케닐 및 이의 유도체, C2 ~ C8 알키닐 및 이의 유도체, C1 ~ C8 알콕시 및 이의 유도체, C1 ~ C8 알킬티오 및 이의 유도체, 카르복실산 및 유도체, 아민 및 이의 유도체, 질소-함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 산소-함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 또는 황-함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 항균제.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 분지형 폴리 (아미노산)은 2 개 이상의 아미노산 단위의 공중합에 의해 수득되고, 상기 하나 이상의 아미노산 단위의 T1, T2, T3, T4, T5 및 T6 중 하나 이상은 히드록실, 아미노, 머캅토, 카르복실, C2 ~ C8 알케닐 및 이의 유도체, C2 ~ C8 알키닐 및 이의 유도체, C1 ~ C8 알콕시 및 이의 유도체, C1 ~ C8 알킬티오 및 이의 유도체, 카르복실산 및 이의 유도체, 아민 및 이의 유도체, 질소-함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 산소-함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 또는 황-함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 항균제.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, T1, T2, T3, T4, T5 및 T6은 독립적으로 하기 구조 중 어느 하나로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 항균제:
    Figure pct00070
    ,
    Figure pct00071
    ,
    Figure pct00072
    ,
    Figure pct00073
    ,
    Figure pct00074
    ,
    Figure pct00075
    ,
    Figure pct00076
    ,
    Figure pct00077
    ,
    Figure pct00078
    또는 이의 염,
    Figure pct00079
    또는 이의 염,
    Figure pct00080
    ,
    Figure pct00081
    ,
    Figure pct00082
    ,
    Figure pct00083
    ,
    Figure pct00084
    ,
    Figure pct00085
    ,
    Figure pct00086
    ,
    Figure pct00087
    ,
    Figure pct00088
    ,
    Figure pct00089
    ,
    Figure pct00090
    ,
    상기 화학식에서, g는 0 내지 10의 정수이고; 상기 화학식에서, xx, yy 및 zz는 독립적으로 수소, C1 ~ C18 알킬, C6 ~ C30 아릴, C3 ~ C18 시클로알킬, 카보닐 유도체로 구성된 군으로부터 선택되고; hh는 독립적으로 수소, 히드록실, 아미노, 할로겐 원소 (halogen elements), C1 ~ C18 알킬, C6 ~ C30 아릴, C3 ~ C18 시클로알킬, 아민 및 이의 유도체, 알콕시 유도체, 알킬티오 유도체로 구성된 군으로부터 선택되고; ii, jj 및 kk는 독립적으로 수소, C1 ~ C18 알킬, C6 ~ C30 아릴, C3 ~ C18 시클로알킬, 알콕시 및 이의 유도체로 구성된 군으로부터 선택되고; oo, pp 및 qq는 독립적으로 수소, 카르복실, 히드록실, 아미노, C1 ~ C18 알킬, C6 ~ C30 아릴, C3 ~ C18 시클로알킬, 할로겐, 아민 및 이의 유도체, 알콕시 유도체, 카보닐 유도체로 구성된 군으로부터 선택되고; rr 및 tt는 독립적으로 수소, C1 ~ C18 알킬, C6 ~ C30 아릴, C3 ~ C18 시클로알킬, 알킬티오 유도체, 알콕시 유도체, 카보닐 유도체로 구성된 군으로부터 선택되고; 및 uu는 독립적으로 하기 화학식으로 표시되는 하나 이상의 구조로 구성된 군으로부터 선택된다: CnH2n+1-hTh (n은 0 내지 10의 정수), CnH2n-1-hTh (n은 2 내지 10의 정수), CnH2n-3-hTh (n은 2 내지 10의 정수), CnH2n-7-hTh (n은 6 내지 18의 정수), 여기서 h는 0 내지 3의 정수이고, T는 독립적으로 임의의 하나 이상의 할로겐 원소로부터 선택된다.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, T1, T2, T3, T4, T5 및 T6은 독립적으로 하기 구조 중 어느 하나로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 항균제:
    Figure pct00091
    ,
    Figure pct00092
    ,
    Figure pct00093
    ,
    Figure pct00094
    ,
    Figure pct00095
    ,
    Figure pct00096
    ,
    Figure pct00097
    ,
    Figure pct00098
    ,
    Figure pct00099
    ,
    Figure pct00100
    ,
    Figure pct00101
    ,
    Figure pct00102
    ,
    Figure pct00103
    ,
    Figure pct00104
    ,
    Figure pct00105
    ,
    Figure pct00106
    ,
    Figure pct00107
    ,
    Figure pct00108
    ,
    Figure pct00109
    ,
    Figure pct00110
    ,
    Figure pct00111
    ,
    Figure pct00112
    ,
    Figure pct00113
    ,
    Figure pct00114
    , 또는
    Figure pct00115
    .
  6. 청구항 1, 2, 4 및 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분지형 폴리 (아미노산)은 하나의 아미노산 단위의 단일 중합에 의해 수득되고, 상기 아미노산 단위는 ≥ 3의 관능성 (functionality)을 갖는 것인 항균제.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 아미노산 단위는 글루탐산 (glutamic acid), 리신 (lysine), 아르기닌 (arginine), 오르니틴 (ornithine), 히스티딘 (histidine), 아스파르트산 (aspartic acid), 트립토판 (tryptophan), 세린 (serine), 시트룰린 (citrulline), 티로신 (tyrosine), 시스테인 (cysteine), 아스파라긴 (asparagine), 글루타민 (glutamine), 또는 트레오닌 (glutamine)이고, 바람직하게는 상기 아미노산 단위는 리신, 아르기닌, 오르니틴 또는 히스티딘인 것인 항균제.
  8. 청구항 1, 3, 4 및 5 중 어느 한 항에 있어서, 분지형 폴리 (아미노산)의 공중합 단위는 ≥ 3의 관능성을 갖는 하나 이상의 아미노산을 함유하고, 상기 ≥ 3의 관능성을 갖는 아미노산 단위는 총 아미노산 단위의 δ를 차지하고, 0<δ≤100 %인 것인 항균제.
  9. 청구항 8에 있어서, 3 이상의 관능성을 갖는 아미노산 단위는 글루탐산, 리신, 오르니틴, 아르기닌, 히스티딘, 아스파라긴, 글루타민, 세린, 트립토판, 아스파르트산, 시트룰린, 트레오닌, 티로신 및 시스테인 중 하나 이상이고, 바람직하게는 아미노산 단위는 리신, 오르니틴, 아르기닌 및 히스티딘 중 하나 이상을 포함하는 것인 항균제.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리 (아미노산)은 하기 개질 중 어느 하나 이상으로 개질된 것인 항균제:
    I. 아미노, 또는 아미드의 아미노 기를 하기 기로 개질:
    Figure pct00116
    ,
    Figure pct00117
    ,
    Figure pct00118
    ,
    Figure pct00119
    ,
    Figure pct00120
    , 또는
    Figure pct00121
    ;
    II. 히드록실 기를 -OR1 또는 -OC(=O)R2로 개질;
    III. 머캅토 기를 -SR3으로 개질;
    IV. 카르복실 기를 -C(=O)NHR4 또는 -C(=O)OR5로 개질;
    V. 구아니딘 기를 화학식 V-1로 나타낸 기로 개질;
    VI. 질소 함유 헤테로시클릴 중의 NH를 NR6으로 개질;
    Figure pct00122
    V-1;
    상기에서, X, Y, Z 및 Q는 독립적으로 수소, C1 ~ C18 알킬 및 이의 유도체, C6 ~ C30 아릴 및 이의 유도체, C3 ~ C18 시클로알킬 및 이의 유도체, C2 ~ C18 알케닐 및 이의 유도체, C2 ~ C18 알키닐 및 이의 유도체, C1 ~ C18 알콕시 및 이의 유도체, 카르복실산 및 이의 유도체, 아민 및 이의 유도체, 질소 함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 산소 함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 또는 황-함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체로 구성된 군으로부터 선택되고;
    R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 독립적으로 H, C1 ~ C18 알킬 및 이의 유도체, C6 ~ C30 아릴 및 이의 유도체, C3 ~ C18 시클로알킬 및 이의 유도체, C2 ~ C18 알케닐 및 이의 유도체, C2 ~ C18 알키닐 및 이의 유도체, C1 ~ C18 알콕시 및 이의 유도체, 카르복실산 및 이의 유도체, 아미노 및 이의 유도체, 질소 함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 산소 함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체, 또는 황 함유 헤테로시클릭 기 및 이의 유도체로 구성된 군으로부터 선택되고; 및 R1, R3, R5, R6는 H가 아니다.
  11. 청구항 10에 있어서, X, Y, Z 및 Q는 독립적으로 수소, C1 ~ C3 알킬, C6 ~ C8 아릴, C3 ~ C6 시클로알킬, C1 ~ C3 알콕시, C2 ~ C5 질소 함유 헤테로시클릭 기, C2 ~ C5 산소 함유 헤테로시클릭 기, 또는 C2 ~ C5 황 함유 헤테로시클릭 기로 구성된 군으로부터 선택되고; 및
    R1, R2 및 R3은 독립적으로 C1 ~ C3 알킬, C6 ~ C8 아릴, C3 ~ C6 시클로알킬, C1 ~ C3 알콕시, C2 ~ C5 질소 함유 헤테로시클릭 기, C2 ~ C5 산소 함유 헤테로시클릭 기, 또는 C2 ~ C5 황 함유 헤테로시클릭 기로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 항균제.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분지형 폴리 (아미노산)은 수-평균 (number-average) 분자량 (molecular weight)이 약 500 g/mol-500,000 g/mol의 범위인 것인 항균제.
  13. 청구항 1에 있어서, 추가로 아쥬반트 (adjuvant)를 포함하는 것인 항균제.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 항균제는 고체, 용액, 현탁제 (suspension), 에멀젼 (emulsion), 하이드로겔 (hydrogel), 올레오겔 (oleogel), 에어로졸 (aerosol)로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 제형으로 고체 표면 상에 코팅 또는 그라프팅 (grafted)되거나, 또는 다른 물질과 블렌딩되어 (blended) 사용되는 것인 항균제.
  15. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 있어서, 박테리아 (bacteria), 바이러스 (virus), 진균 (fungus), 방선균 (actinomyces), 리케차 (rickettsia), 마이코플라스마 (mycoplasma), 클라미디아 (chlamydia) 및 스피로헤타 (spirochete) 중 하나 이상에 사용하기 위한 것인 항균제.
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