콜라겐

Aug 01, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 6104(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

본 연구에서는 에피클로로히드린(ECH)을 가교제로 사용하여 자철석@실리카(Fe3O4@SiO2) 나노입자를 Isinglass 단백질 콜라겐(IGPC)으로 캡슐화하여 새로운 자성 유무기 하이브리드 촉매를 제조했습니다. 준비된 입자의 특성화 연구는 다양한 분석 기술, 특히 푸리에 변환 적외선(FTIR) 분석, 주사 전자 현미경(SEM), 투과 전자 현미경(TEM), 진동 시료 자기 측정법(VSM), 에너지 분산 X선 분광법을 통해 수행되었습니다. (EDS), X선 분말 회절(XRD), 열중량 분석(TGA) 및 Brunauer-Emmett-Teller(BET) 분석. XRD 결과는 각각 마그네타이트와 아이싱글라스에 기여하는 결정상과 비정질상을 보여주었습니다. 또한, TEM 이미지를 통해 코어/쉘 구조의 형성이 확인되었다. 합성된 Fe3O4@SiO2/ECH/IG는 이사틴, 말로노니트릴, CH산의 다성분 반응을 통해 스피루옥시인돌 유도체 합성에 이관능 이종 촉매로 적용되어 우수한 촉매 특성을 보여주었습니다. 이 친환경 접근 방식의 장점은 낮은 촉매 로딩, 짧은 반응 시간, 안정성 및 최소 4회 실행에 대한 재활용 가능성이었습니다.

요즘에는 이중 기능성 촉매의 사용이 친환경적이고 환경 친화적인 경로와 공정에서 화학 반응을 촉진하는 새로운 분야가 되었습니다. 환경을 보다 존중하는 새로운 접근법을 개발하기 위해 촉매 개발 전략은 이제 재생 가능한 자원에서 나오는 다당류 또는 단백질과 같은 천연 유래 폴리머를 지향하고 있으며, 종종 생체 적합성이 있고 합성 대응물보다 생분해성이 더 높습니다. 재생 가능한 천연 고분자로 제조된 바이오 기반 불균일 촉매는 생분해성, 안정성 및 재활용성과 같은 실질적인 장점으로 인해 최근 몇 년 동안 큰 주목을 받아 왔습니다. 나노입자와 생분해성 폴리머의 조합은 다양한 촉매 및 환경 응용 가능성을 갖는 나노 생체복합체를 생성할 수 있습니다1,2,3,4,5.

실리카, 수지, 실리카 복합재 및 자성 재료와 같은 천연 고분자의 고정화를 위해 풍부한 지지체가 일반적으로 사용되었습니다. Cu, Co, Fe, Ni 등의 금속을 기반으로 하는 자성 나노입자는 단백질을 고정하는 강력한 고체 지지 시스템을 제공합니다6,7,8,9,10. 그중 자철광 나노입자(Fe3O4)는 초상자성, 저독성 등 놀라운 특성을 가지고 있습니다. , 높은 비표면적, 생체 적합성 및 쉬운 분리로 인해 연구자에게 더욱 흥미로워졌습니다.

단백질의 고정화에 가장 일반적으로 사용되는 기술 중 하나는 가교입니다. 콜라겐 물질의 경우 글루타르알데히드, 이소시아네이트, 글리옥살 및 카르보디이미드와 같은 많은 가교제가 사용되었습니다11.

다당류(셀룰로오스, 키토산, 키틴, 알기네이트, 카라기난, 리그닌, 후코이단 등) 및 단백질과 같은 천연 고분자는 화학적 변환의 촉매제로 사용되어 왔습니다12,13,14,15,16,17,18. 천연 고분자로 자성 입자를 코팅하면 화학 반응을 촉진하고 쉽게 분리하기 위해 작용기를 사용할 수 있습니다19,20.

우리는 농업 및 해양 폐기물을 부가가치 소재로 전환하려는 관심을 바탕으로21,22,23 콜라겐 단백질 함량이 높은 어류 부레에서 추출한 천연 고분자인 Isinglass(IG)를 사용하여 Fe3O4@SiO2 나노입자를 캡슐화했습니다. 가교제로서 에피클로로히드린(ECH). 준비된 하이브리드 물질인 Fe3O4@SiO2/ECH/IG는 스피루옥시인돌 유도체 합성에 이관능 이종 촉매로 적용되었습니다. 산성 및 염기성 그룹을 모두 갖는 천연 폴리머 IG를 기반으로 하는 이러한 하이브리드 물질은 트리아졸24, 4H-피란 유도체25 및 스즈키 커플링26의 합성을 포함한 다양한 화학적 변환에서 매우 효과적인 촉매인 것으로 나타났습니다. IG에는 수년 동안 그 특성과 촉매 성능이 입증된 많은 아미노산이 포함되어 있습니다.