칼슘 카보네이트 메조포러스 구

KISTI 『글로벌동향브리핑』 2010-01-06

칼슘 카보네이트 (Calcium carbonate)는 약물 전달 시스템, 뼈 이식과 같은 바이오 의학 분야 응용에 사용될 수 있는 중요한 물질이다. 다양한 합성 방법에 대해서 많은 연구와 성과가 있었지만 보통의 마이크로, 나노 스케일을 같은 결정 단위의 제작은 여전히 문제가 되고 있다. 따라서 복잡한 구조를 갖는 칼슘 카보네이트 결정의 합성과 형태 조절은 많은 관심을 받고 있다. 많은 생물체 (연체동물, 극피동물, 산호 등)는 온화한 조건에서 나노 스케일 단위의 기관을 통해서 칼슘 카보네이트를 형성한다. 이 방법에서 유기물의 두 가지 중요한 형태 (녹는 바이오 분자와 녹지 않는 유기물) 는 사용된다. 이 유기물은 결정 핵생성과 성장이 되고 결정 모양과 사이즈를 조절하고, 최종 기계적 특성에 영향을 주는 결정의 구조를 분자 인식을 통해 조절할 수 있다. 이 방법과 유사하게 많은 표면제, 바이오 분자, double bydrophilic block copolymers (DHBCs)와 같은 것들은 in vitro 합성으로 이식되어 왔다. 유기 기능성 그룹의 영향에 대한 연구가 집중적으로 이루어졌다. 일반적으로 결정에서 유기물의 조절은 그들의 기능성 그룹에 의해 결정에 흡착되기 때문에 실제 바이오 시스템에서 이 방법은 특정한 환경에서 이루어진다. 녹지 않는 유기 기반에서 많은 알칼리 체인이 있다. 그러나 계면 환경과 비기능성 그룹인 알칼리 체인의 역할에 대해서는 연구가 많이 진행되지 않았다. 중국의 Shiwei Chen연구팀은 유기물-수성 두 가지 상 계면 시스템을 만들고, 이 시스템에서 정전기적 두 상 계면이 유기-무기물이 공존하는 것처럼 특성을 갖는 것에 대해 발표하였다 [그림 1]. 그리고 간단한 알칼리 체인이 유기 기반에서 비기능성 그룹 물질의 영향을 조사하기 위해 유기물 상으로서 사용되었다. 그것들이 유기 기반의 기능에 제한되지만, in vitro 시스템은 유기 기반의 역할에서 중요한 정보를 제공한다. 잘 정렬된 구조를 갖는 물질을 준비하게 위해 자기 정력을 할 수 있는 틀이 필요하다. 만들어진 유기 표면 (self-assembled monolayers (SAMs), Langmuir monolayers, polymers) 은 방향성의 결정과 정렬을 위한 틀로서 널리 사용된다. 본 연구에서 연구팀은 결정의 핵생성과 정렬을 조절하기 위해 유기 표면으로 hydroxyl로 처리된 SAMs를 선택하였다. SAMs는 유동성 PET (poly(ethylene terephthalate)) 기판 표면에 layer-by-layer 정전기적 자기 정렬 방법을 통해 만들어졌고, 그 기반은 두 가지 상 계면 사이에 뜰 수 있다. Maas 그룹은 액체-액체 계면에서 스테아르산의 Langmuir monolayers 하에서 칼슘 카보네이트 박막을 성장한 것에 대해 보고하였다. 액체-액체 계면과 Langmuir monolayer의 연계된 활동 하에서 막은 뭉친 스테아르산으로 안정화된 칼슘 카보네이트 나노 입자로 만들어 진다. 그러나 지금까지 여러 가지 상 계면 (주로, nonfunctional groups)과 monolayers (주로, functional groups)의 역할에 대한 연구가 없었다. 본 연구에서 PET 기판에서 SAMs는 유기 표면을 제공하고 기능성 그룹과 비기능성 그룹을 분리시킨다. 미네랄화는 유기-수성 두 가지 상 계면 사이에서 처음에 될 수 있다. 이러한 가정하에 비기능성 부분은 그들의 결정화 방향과 속도를 조절하는 역할을 할 수 있다. 따라서 유기-무기물 두 가지 상 계면과 SAMs로 구성된 시스템은 자연 현상과 유사한 방식으로 형성된다. 그들이 미네랄화에 미치는 영향과 칼슘 카보네이트의 상온에서 미네랄화에 대한 연구가 이루어졌다. 합성된 새로운 형태의 칼슘 카보네이트 마이크로 구는 SEM, IR spectra, XRD를 통해서 분석되었다. 결과적으로 나노 입자를 매개로 한 자기 정렬 방식은 기능성 물질과 나노 장치의 결합을 위해 제안되었다. hyun-121809Lang.jpg 출처 : pubs.acs.org