약물 전달 및 청정 에너지에 사용하기 위한 새롭고 고유한 공유 결합 유기 프레임워크

[아름이]

약물 전달 및 청정 에너지에 사용하기 위한 새롭고 고유한 공유 결합 유기 프레임워크
연구원들은 효율적인 가스 흡착 및 약물 전달 기능을 나타내는 고유한 'scu-c' 토폴로지로 최초의 3D COF를 개발합니다.
날짜:
2022년 12월 5일
원천:
도쿄이과대학
요약:
인류의 에너지 및 건강 문제는 고급 재료의 개발을 필요로 합니다. 이와 관련하여 그물과 같은 구조와 전례 없는 다공성을 가진 3D COF는 가능성을 보여줍니다. 그러나 사전 설계된 건물 단위에서 합성하는 것은 매우 어렵습니다. 이를 위해 연구자들은 독특한 scu-c 네트워크 구조를 가진 최초의 3D COF인 TUS-84를 개발했으며 약물 전달 및 청정 에너지 분야에서 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다.


청정 에너지와 지속 가능한 건강 솔루션을 추구하는 과정에서 고유하고 사용자 정의 가능한 특성을 가진 고급 소재가 중요한 역할을 합니다. 그 중 3차원(3D) 공유 유기 구조(COF)로 알려진 차세대 다공성 고체는 촉매, 분리, 반도체, 양성자 전도 및 생의학 분야의 잠재적인 응용으로 인해 상당한 관심을 불러일으켰습니다. 이러한 재료의 참신함은 응용뿐 아니라 합성에도 있습니다. 3D COF는 분자 빌딩 블록을 강한 공유 결합으로 연결하여 결정질의 확장된 그물 모양의 망상 3차원 구조로 연결하여 개발된 다공성 유기 물질입니다.

그러나 구성 부품 또는 "네트워크 토폴로지"의 그물과 같은 "망상" 배열로 이어지는 미리 설계된 건물 단위에서 3D COF를 합성하는 것은 여전히 ​​어려운 일입니다. 이는 3D 건물 단위의 부족과 건물 단위 간 연결의 가역성이 부적절하기 때문입니다.

최근 일본 도쿄 이과대학 이학부 응용화학과 Yuichi Negishi 교수와 도쿄이과대학 응용화학과 동료인 Saikat Das 박사, Taishu Sekine 씨, Ms. Haruna Mabuchi는 새로운 3D COF 고유의 네트워크 토폴로지를 만드는 데 처음으로 성공했습니다. "본 연구에서는 정평면의 절점(4-연결)과 정프리즘의 절점(8-연결)을 연결하여 scu-c 토폴로지(네트워크 구조)로 3차원 COF를 생성하는 데 처음으로 성공했습니다. 이 새로운 COF, 즉 TUS-84는 잘 정의된 공극이 있는 이중 상호 침투 구조를 가지고 있습니다."라고 Negishi 교수는 말합니다. 이 연구는 2022년 10월 17일자 ACS Applied Materials & Interfaces 저널 14권 42호에 게재되었습니다.

연구의 일환으로 연구원들은 DPTB-Me와 TAPP라는 서로 다른 대칭성을 가진 두 개의 유기 링커의 축합 반응을 수행하여 scu-c 그물과 같은 구성 요소 배열을 가진 3D COF를 생성했습니다. 연구팀은 합성된 3D COF의 결정 구조와 특성을 분석하기 위해 분말 X선 회절(PXRD)과 고해상도 투과전자현미경(HRTEM)을 실시했다. 연구원들은 또한 구조적 모델링과 시뮬레이션을 수행했는데, 이는 관찰된 실험적 특징과 매우 일치함을 보여주면서 더 많은 구조적 통찰력을 제공했습니다.

연구원들은 합성된 3D COF가 우수한 수소, 이산화탄소 및 메탄 흡착 특성을 가지고 있어 탄소 포집 및 청정 에너지 응용 분야에서 전망을 강화한다는 것을 추가로 입증했습니다. Negishi 교수는 "적절한 COF의 개발은 에너지 효율적인 방식으로 아르곤과 같은 희가스 및 금속 자원의 회수를 촉진합니다. 이는 자원 및 에너지 문제 개선에 기여합니다."라고 말했습니다.

이 새로운 3D COF의 금상첨화는 약물 전달 응용 분야에서의 효율성입니다. 연구팀은 일반적인 비스테로이드성 소염진통제인 이부프로펜(ibuprofen)을 사용하여 효율적인 약물 로딩 및 지속 방출 프로필을 갖춘 TUS-84의 약물 전달 능력을 공개했다. TUS-84는 5일 후 약 35%의 연장된 약물 방출 성능을 보였다. 이는 장기간에 걸쳐 지속적인 농도의 약물 전달을 용이하게 합니다. 그 결과 투약 빈도를 줄일 수 있었고, 오래 지속되는 만성 통증을 보다 일관되게 조절할 수 있었다.

이 연구 결과는 의학에서 환경 개선에 이르기까지 광범위한 분야에 걸쳐 응용할 수 있는 고유한 토폴로지를 가진 미래의 3D COF 개발을 향한 길을 열어줍니다.


출처 : https://www.sciencedaily.com/