초임계유체를 사용하여 생산한 insulin nanoparticles의 thermal behavior에 대한 이차원상관분광분석 = Two-Dimensional Infrared Correlation Analysis of Thermal Behavior of Insulin Nanoparticles Produced by Supercritical Fluid Precipitation

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

SEDS (solution enhanced dispersion by supercritical fluids) 공정은 좁은 입자크기 분포에 따르는 단백질 나노입자를 생산하는데 매우 흥미롭고 강력한 기술이다. 본 연구에서 SEDS 공정은 인슐린 나노입자를 생산하는데 사용되었다. ethanol (EtOH)과 dimethyl sulfoxide (DMSO)는 수용액상의 단백질 용액에서 물을 추출하는 초임계 이산화탄소를 돕는데 사용되었다. 각각의 막대형과 구형인 인슐린 나노입자는 EtOH와 DMSO 용액으로 다른 첨가제 사용 없이 성공적으로 생산되었다. 두 다른 모양의 인슐린 나노입자의 분자 구조와 열적특성을 연구하기 위해, 초임계유체로 생산한 인슐린 나노입자의 온도의존 적외선 스펙트럼 (temperature-dependent infrared (IR) spectra)에 이차원상관분광학 (two-dimensional (2D) correlation spectroscopy)을 적용하였다.
이차원상관분광학은 물리, 분석, 고분자 나노물질 및 생화학 연구에 새로운 방향을 제시할 수 있고 이들 연구에 상승효과를 제공할 수 있다. 이차원상관분광학은 온도, 압력, 농도, 등과 같은 다양한 외부 섭동 (perturbation)에 의해 변화하는 어떤 시스템의 변화를 다양한 분광학적 (적외선 (infrared, IR), 라만 (Raman), X-ray 흡수 분광학 (XAS) 등) 방법으로 관찰하여 나온 스펙트럼을 해석하는 새로운 분광분석법이다. 또한 이차원상광분광학은 PCA (principal component analysis), EMT (eigenvalue manipulation transformation)등과 같은 다양한 케모매트릭스 (chemometrics)와 결합하여 더 다양하고 유용한 정보를 얻을 수가 있다. 본 연구에서는 막대형과 구형인 인슐린 나노입자의 열적 특성을 더 잘 이해하기 위해 이차원상관분광학을 수행하였다. PCA-이차원상관분광분석법 결과 두 인슐린 나노입자의 분자 구조가 다르고, 열적 변화 또한 다른 양상을 보임을 알 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Solution enhanced dispersion by supercritical fluids (SEDS) process is a very interesting and powerful technique to produce protein nanoparticles with a narrow particle size distribution. In this study, SEDS process was applied to produce insulin nanoparticles. Ethanol (EtOH) and dimethyl sulfoxide (DMSO) were used to help the supercritical carbon dioxide to extract water from the aqueous protein solution. Rod and spherical shapes of insulin nanoparticles were successfully prepared from EtOH and DMSO solution, respectively, without using any additive. To investigate molecular structures and thermal behavior of two different shapes of insulin nanoparticles, two-dimensional (2D) correlation spectroscopy was applied to the temperature-dependent IR spectra of insulin nanoparticles produced by supercritical fluid precipitation.
Furthermore 2D correlation spectroscopy in combination with chemometrics techniques are powerful in more detail spectral analysis. Therefore, the principal component analysis based-2D (PCA2D) correlation spectroscopy with eigenvalue manipulating transformation (EMT) technique which uniformly lowers the power of a set of eigenvalues was also performed to better understand the thermal behavior of rod and spherical shapes of insulin nanoparticles. PCA2D correlation spectra showed that molecular structure and thermal behavior of two different shapes of insulin nanoparticles are different.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 = 1
• 1. 인슐린 (Human insulin) = 1
• 2. 미세입자 제조를 위한 SEDS 방법43. 이차원상관분광학의 개념 = 8
• II. 실 험 = 16
• 1. 전처리 및 분광기기 사용 = 16
• 2. = 이차원상관분석17
• III. 결과 및 고찰 = 18
• 1. 인슐린 나노입자의 온도 의존 적외선 스펙트럼 = 18
• 2. 인슐린 나노입자의 이차원상관적외선분광분석법 = 20
• 3. 케모매트릭스와 결합된 이차원상관분광학을 이용한 인슐린 나노 입자의 열적 행동에 대한 분석 = 24
• IV. 결론 = 30
• V. 참고문헌 = 31