본 연구에서는 pH 변화에 따른 양쪽성계면활성제 첨가가 리포좀 특성에 미치는 영향에 관하여 살펴보았다. 이를 위하여 아민 옥사이드(amine oxide) 양쪽성 계면활성제를 합성하고 $^1H$NMR, $^{13}C$ NMR 및 FT-IR 분석을 통하여 구조를 규명하였으며, 계면활성제의 임계 마이셀 농도(critical micelle concentration, CMC) 및 표면장력 등의 계면 물성(interfacial property)을 측정하였다. 또한 제타 전위(zeta potential) 측정을 통하여 양쪽성 계면활성제가 양이온 계면활성제(cationic surfactant)에서 음이온 계면활성제(anionic surfactant)로 작용이 전환되는 등전점(isoelectric point)을 결정하였다. 이 결과를 바탕으로 등전점을 중심으로 한 pH 변화 및 아민 옥사이드 계면활성제의 탄화수소 사슬 길이가 리포좀의 평균 입자 크기 변화 및 제타 전위 등과 같은 안정성에 미치는 영향에 살펴보았다. 또한 pH 및 계면활성제의 탄화수소 사슬 길이 변화에 따른 및 리포좀과 계면활성제의 결합 정도(binding degree) 및 리포좀 막의 가변형성(deformability) 등의 측정을 통하여 리포좀 막의 유동성(fluidity) 변화에 미치는 영향을 이해하고자 하였다.
본 연구에서는 pH 변화에 따른 양쪽성 계면활성제 첨가가 리포좀 특성에 미치는 영향에 관하여 살펴보았다. 이를 위하여 아민 옥사이드(amine oxide) 양쪽성 계면활성제를 합성하고 $^1H$ NMR, $^{13}C$ NMR 및 FT-IR 분석을 통하여 구조를 규명하였으며, 계면활성제의 임계 마이셀 농도(critical micelle concentration, CMC) 및 표면장력 등의 계면 물성(interfacial property)을 측정하였다. 또한 제타 전위(zeta potential) 측정을 통하여 양쪽성 계면활성제가 양이온 계면활성제(cationic surfactant)에서 음이온 계면활성제(anionic surfactant)로 작용이 전환되는 등전점(isoelectric point)을 결정하였다. 이 결과를 바탕으로 등전점을 중심으로 한 pH 변화 및 아민 옥사이드 계면활성제의 탄화수소 사슬 길이가 리포좀의 평균 입자 크기 변화 및 제타 전위 등과 같은 안정성에 미치는 영향에 살펴보았다. 또한 pH 및 계면활성제의 탄화수소 사슬 길이 변화에 따른 및 리포좀과 계면활성제의 결합 정도(binding degree) 및 리포좀 막의 가변형성(deformability) 등의 측정을 통하여 리포좀 막의 유동성(fluidity) 변화에 미치는 영향을 이해하고자 하였다.
In this study, zwitterionic surfactants were added to liposome systems at different pH conditions to understand the effect of surfactants on liposome characteristics. For this purpose, amine oxide surfactants having different hydrocarbon chain lengths were synthesized and the structure of the result...
In this study, zwitterionic surfactants were added to liposome systems at different pH conditions to understand the effect of surfactants on liposome characteristics. For this purpose, amine oxide surfactants having different hydrocarbon chain lengths were synthesized and the structure of the resulting product was elucidated by using $^1H$ NMR, $^{13}C$ NMR, and FT-IR. In addition, the physical properties of newly synthesized surfactants such as critical micelle concentration (CMC), surface tension and isoelectric point were measured. The stability characteristics of liposome systems including average particle sizes and zeta potentials were measured by varying pH and hydrocarbon chain lengths of an amine oxide surfactant. Effects of the pH and hydrocarbon chain length of an amine oxide surfactant on fluidity of a liposome membrane were also examined by measuring the deformability and the binding degree between the surfactant and liposome.
In this study, zwitterionic surfactants were added to liposome systems at different pH conditions to understand the effect of surfactants on liposome characteristics. For this purpose, amine oxide surfactants having different hydrocarbon chain lengths were synthesized and the structure of the resulting product was elucidated by using $^1H$ NMR, $^{13}C$ NMR, and FT-IR. In addition, the physical properties of newly synthesized surfactants such as critical micelle concentration (CMC), surface tension and isoelectric point were measured. The stability characteristics of liposome systems including average particle sizes and zeta potentials were measured by varying pH and hydrocarbon chain lengths of an amine oxide surfactant. Effects of the pH and hydrocarbon chain length of an amine oxide surfactant on fluidity of a liposome membrane were also examined by measuring the deformability and the binding degree between the surfactant and liposome.
이 결과를 바탕으로, 등전점을 중심으로 한 pH 변화 및 아민 옥사이드 계면활성제의 탄화수소 사슬 길이가 리포좀의 평균 입자 크기변화 및 제타 전위 등과 같은 안정성에 미치는 영향에 살펴보았다. 또한 pH 및 계면활성제의 탄화수소 사슬 길이 변화에 따른 및 리포좀과 계면활성제의 결합 정도 및 리포좀 막의 가변형성 등의 측정을 통하여 리포좀 막의 유동성 변화에 미치는 영향을 이해하고자 하였다.
C NMR 및 FT-IR 분석을 통하여 구조를 규명하였으며, 계면활성제의 임계 마이셀 농도 및 표면장력 등의 계면 물성을 측정하였다. 또한 제타 전위 측정을 통하여 양쪽성 계면활성제가 양이온 계면활성제에서 음이온 계면활성제로 작용이 전환되는 등전점을 결정하였다. 이 결과를 바탕으로, 등전점을 중심으로 한 pH 변화 및 아민 옥사이드 계면활성제의 탄화수소 사슬 길이가 리포좀의 평균 입자 크기변화 및 제타 전위 등과 같은 안정성에 미치는 영향에 살펴보았다.
제안 방법
본 연구에서는 아민 옥사이드 양쪽성 계면활성제를 합성하고 1H NMR, 13C NMR 및 FT-IR 분석을 통하여 구조를 규명하였으며, 계면활성제의 임계 마이셀 농도 및 표면장력 등의 계면 물성을 측정하였다. 또한 제타 전위 측정을 통하여 양쪽성 계면활성제가 양이온 계면활성제에서 음이온 계면활성제로 작용이 전환되는 등전점을 결정하였다.
대상 데이터
TCI로부터 N,N-dimethyldodecylamine (> 95.0%), N,N-dimethyltetradecylamine (> 95.0%), N,N-dimethylhexadecylamine (> 98.0%) 등의 아민을 구입하여 dodecyl dimethyl amine oxide (C12AO), tetradecyl dimethyl amine oxide (C14AO), hexadecyl dimethyl amine oxide (C16AO) 등의 아민 옥사이드 계면활성제 합성에 각각 사용하였으며, 과산화수소(> 35.0%)와 에탄올(> 99.0%)은 Junsei와 Sigma-Aldrich로 부터 각각 구입하여 사용하였다. 시료 제조를 위하여 사용한 물은 이온 교환 시스템과 증류를 거친 3차 증류수를 사용하였으며, 수용액의 pH 조절을 위하여 사용한 0.
이론/모형
Extrusion method을 적용하여 리포좀 막의 deformability D를 측정하였으며, 그 결과를 Table 5에 나타내었다. Table 5에서 볼 수 있듯이 pH 증가에 따라 D 값은 증가함을 알 수 있다.
pH 조건 및 첨가한 계면활성제의 소수성 차이에 따른 리포좀 막의 유동성을 평가하기 위하여 extrusion법을 이용하여 deformability D(mL/min)를 측정하였다. Extrusion 실험은 Amicon stirred cell (Millipore model 8050, USA)을 이용하였으며, 여기에 4.
첨가한 계면활성제가 리포좀과 결합(binding)한 양을 결정하기 위하여 겔여과 크로마토그래피(gel permeation chromatography)와 colorimetric determination 방법을 사용하였다. 겔여과 크로마토그래피 실험에서는 세파덱스 겔(Sephadex gel G-50)을 사용하여 리포좀을 포함한 용액과 리포좀이 포함되지 않은 용액으로 분리하였다.
성능/효과
특히 pH 4의 조건에서는 계면활성제 첨가량 증가에 따라 리포좀 입자 크기가 감소하다가 다시 증가하는데, 이는 양이온을 띤 계면활성제가 음이온을 띤 리포좀 상에 위치함에 따라 표면 전하 절대값이 감소하다가 등전점을 지난 이후에는 전하 역전에 의해 리포좀 표면이 양이온을 띠게 되면서 표면 전하 값이 계속 증가하기 때문이다. 또한 모든 pH 조건에서 첨가한 아민 옥사이드 계면활성제의 탄화수소 사슬 길이가 증가할수록 리포좀 입자 크기가 감소하며, 포면 전하 변화에 미치는 영향도 크게 나타났는데, 이는 소수성이 큰 계면활성제의 첨가가 리포좀의 소수성을 증가시켜 곡률(curvature)이 큰 베시클을 형성하기 때문이다. 이러한 pH 및 계면활성제의 탄화수소 사슬 길이 변화에 따른 리포좀 막의 packing density 변화에 미치는 결과는 및 리포좀과 계면활성제의 binding degree 및 리포좀 막의 deformability 측정 결과와도 일치함을 알 수 있다.
본 연구에서 아민 옥사이드 양쪽성 계면활성제 첨가가 리포좀 특성에 미치는 영향에 관하여 살펴본 결과, 계면활성제 첨가량 증가에 따라 리포좀 입자 크기는 감소하였다. 이는 첨가한 아민 옥사이드 계면활성제가 레시틴 친수기 사이의 정전기적 반발력을 감소시켜 리포좀막의 packing density를 증가시키기 때문이다.
이는 첨가한 아민 옥사이드 계면활성제가 레시틴 친수기 사이의 정전기적 반발력을 감소시켜 리포좀막의 packing density를 증가시키기 때문이다. 특히 pH 4의 조건에서는 계면활성제 첨가량 증가에 따라 리포좀 입자 크기가 감소하다가 다시 증가하는데, 이는 양이온을 띤 계면활성제가 음이온을 띤 리포좀 상에 위치함에 따라 표면 전하 절대값이 감소하다가 등전점을 지난 이후에는 전하 역전에 의해 리포좀 표면이 양이온을 띠게 되면서 표면 전하 값이 계속 증가하기 때문이다. 또한 모든 pH 조건에서 첨가한 아민 옥사이드 계면활성제의 탄화수소 사슬 길이가 증가할수록 리포좀 입자 크기가 감소하며, 포면 전하 변화에 미치는 영향도 크게 나타났는데, 이는 소수성이 큰 계면활성제의 첨가가 리포좀의 소수성을 증가시켜 곡률(curvature)이 큰 베시클을 형성하기 때문이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
양쪽성 계면활성제는 어떤 특성으로 인해 어떠한 분야에 적용될 수 있는가?
pH 조건에 따라 음전하 또는 양전하를 띄는 양쪽성 계면활성제(zwitterionic 혹은 amphoteric surfactant)는 피부, 눈 및 점막에 대하여 온화하며, 생분해가 높고 독성이 적으며, 강산 및 강염기 조건에서도 안정하므로 화장품, 샴푸, 목욕세제, 액체비누, 피부세정제, 화장 제거용크림 등 다양한 분야에서 적용될 수 있다[21-28]. 또한 양쪽성 계면활성제는 수용액의 pH 조건에 따라 양이온과 비이온 혹은 음이온 계면활성제로 존재할 수 있으므로 한 분자를 가지고 세정, 유연, 대전방지, 저자극성 등의 기능을 동시에 구현하는 것이 가능하다.
양쪽성 계면활성제의 수용액의 pH에 관한 특징은 무엇인가?
pH 조건에 따라 음전하 또는 양전하를 띄는 양쪽성 계면활성제(zwitterionic 혹은 amphoteric surfactant)는 피부, 눈 및 점막에 대하여 온화하며, 생분해가 높고 독성이 적으며, 강산 및 강염기 조건에서도 안정하므로 화장품, 샴푸, 목욕세제, 액체비누, 피부세정제, 화장 제거용크림 등 다양한 분야에서 적용될 수 있다[21-28]. 또한 양쪽성 계면활성제는 수용액의 pH 조건에 따라 양이온과 비이온 혹은 음이온 계면활성제로 존재할 수 있으므로 한 분자를 가지고 세정, 유연, 대전방지, 저자극성 등의 기능을 동시에 구현하는 것이 가능하다. 이러한 복합 기능을 구현하기 위해서는 양쪽성 계면활성제의 물리적 특성을 이해하는 것이 필요하며, 특히 양쪽성 계면활성제는 피부, 눈 및 점막에 대하여 온화하며, 미생물에 의해 쉽게 분해되는 성질로 화장품, 샴푸, 목욕세제 등 다양한 분야에서 적용될 수 있어, 환경과 인체에 무해하고 자극이 적으며, 생분해성을 동시에 갖춘 제품의 개발에 관심이 집중되고 있다[21-28].
계면활성제는 어떠한 분야에서 사용되고 있는가?
계면활성제(surface active agent, surfactant)는 한 분자 내에 친수기와 소수기를 동시에 가진 양친매성(amphiphilic) 화합물로서 용액의 표면장력 저하, 유화, 가용화, 분산, 기포성 등의 특성을 가진다. 이러한 성질을 이용하여 섬유 산업, 염색 산업, 피혁 산업, 제지, 화장품, 의약, 농약, 고분자, 플라스틱 관련 산업, 자동차, 페인트와 도료, 금속공업용, 토목․건축 산업, 생활용품, 세정제 등 많은 분야에서 사용되고있다[5-20]. 또한 나노기술(nanotechnology)의 중요성이 대두되면서 계면활성제의 초분자적 미세구조(molecular assembly)를 고기능성 나노 입자와 분자 자기조립 박막 제조에 응용하는 기술에 관하여 연구가 활발하게 진행되고 있다.
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