KR101505333B1 - 니트로스아민 선택성인 분자 각인 중합체 및 이의 사용 방법 - Google Patents

Abstract

니트로스아민류의 성분을 특이적으로 인식하고 결합하는 분자 각인 중합체류는 예컨대 생물학적 유체로부터 니트로스아민을 분석 및 분리하는데 유용하다. 이러한 분자 각인 중합체는 또한 담배 산물 및 재료의 처리 및 제조 방법에도 유용하다.

Description

니트로스아민 선택성인 분자 각인 중합체 및 이의 사용 방법{MOLECULARLY IMPRINTED POLYMERS SELECTIVE FOR NITROSAMINES AND METHODS OF USING THE SAME}

본 발명은 분자 각인 중합체(molecularly imprinted polymer)류 및 이러한 분자 각인 중합체를 니코틴 대사산물의 생체분석(bioanalysis) 및 분리에 사용하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 담배, 담배 대치물 및 이의 유도체를 처리하여 내재된 표적 화합물의 농도를 감소시키는 데에 있어서 분자 각인 중합체를 사용하는 방법에 관한 것이다.

의학, 영양학, 환경학 및 화학 분야에서 관련 성분의 복합 혼합물에서 특정 성분을 선택 분리하는 방법의 필요성은 점점 증가하고 있다. 목적은 특정 화합물 또는 화합물들의 정량 추출, 그 농도 측정 또는 다성분 혼합물로부터 표적 화합물의 선택적 제거일 수 있다.

위생 관리가 엄격해지면서 다양한 용도에 사용되는 특정 생활 재료 유래의 유해 산물 및 대사산물에 대한 민감하고 선택적인 정량분석을 수행할 수 있는 방법이 더욱 더 필요로 되고 있다. 특히 중요한 것은, 담배계 산물의 이용과 관련된 화학적 화합물로서, 이 화합물은 원료 담배잎 자체에 본래 존재하거나 또는 흡연 과정 동안 생성되기도 한다. 이와 관련하여, 니트로소(nitroso) 함유 화합물, 예컨대 니트로스아민(nitrosamine)이 특히 중요한 것으로 간주된다.

흡연과 관련된 위험 발생을 감소시키기 위한 목적으로, 흡연성 재료의 의존 양상의 원인으로 주장된 화학 재료인 신경자극성 재료, 니코틴만을 함유하는 특정 의약품이 개발되었다.

금연 치료용 니코틴 제제 중에서 가장 널리 사용되고 있는 것은 니코틴 츄잉검이다. 이의 생산 중에 요구되는 품질 관리에는 니코틴 농도(검당 2mg 또는 4mg)의 모니터링 뿐만 아니라 1차 니코틴 산화 산물인 코티닌, 미오스민, 니코틴-시스-N-옥사이드, 니코틴-트란스-N-옥사이드 및 베타-니코티린의 모니터링이 포함된다. 또한, 노르니코틴, 아나타빈 및 아나바신의 정량도 반드시 필요하지는 않지만 바람직하다. 미국 약전(U.S.P.)에 따르면, 검 제제는 라벨에 표시된 니코틴 양의 95% 내지 110%를 함유해야 하고, 각 산화 산물의 양은 니코틴 양의 0.1%를 초과하지 않아야 한다.

이러한 궐련 대치물의 사용에도 불구하고, 니트로스아민 니코틴 대사산물은 니코틴이 체조직에 체류하는 동안에 자연 대사 과정에 의해 생체내에서 생산될 수 있다. 이 대사산물의 농도는 대부분의 분석 절차가 정량적으로 수행할 수 있는 농도 이하로 유지된다. 따라서, 이 농도 및 다른 니코틴 대사산물의 농도를 모니터링할 수 있는 방법이 매우 필요로 되고 있다. 이러한 모니터링은 그러한 의심스러운 발암재료의 농도가 극히 낮은 사람 소변 시료를 사용하여 수행하는 것이 전형적이다.

담배 또는 연기로부터 정량, 감소 또는 제거하기 위한 표적 화합물은 공지되어 있으며, 그 예로는 담배 특이 니트로스아민(TSNA)의 주요 성분 및 이의 알칼로이드 전구체, 즉 NNK, 4-(메틸니트로스아미노)-1-(3-피리딜)-1-부타논; NNA, 4-(메틸니트로스아미노)-4-(3-피리딜)부타날; NNN, N-니트로소노르니코틴; NAB, N-니트로소아나바신; NAT, N-니트로소아나타빈; NNAL, 4-(메틸니트로스아미노)-1-(3-피리딜)-1-부탄올; 이소-NNAL, 4-(메틸니트로스아미노)-4-(3-피리딜)-1-부탄올; 이소-NNAC, 4-(메틸니트로스아미노)-4-(3-피리딜)부탄산이 있다.

이러한 표적 화합물이 사람 체액에 얼마만큼 존재하는 지를 정확하게 정량하기 위하여 알칼로이드류, 특히 니트로실화된 분해 산물 및 담배 대사산물을 분석하는 방법이 개발되고 있다. 이러한 분석에 사용된 기존 크로마토그래피 분리 또는 추출 방법은 일반 집단을 선별할 때 수득되는 다수의 시료를 취급하는데 요구되는 확실성, 민감도 및 속도가 부족하다. 기존 방법에 따르면 1밀리리터당 피코그램 수준으로 보통 존재하는 니트로스아민의 저농도는 다단계 추출을 이용한 충분한 시료 제조 및 종종 분석에 앞서 피분석물의 화학적 유도체화(예컨대 질량분광분석 전의 중수소화)를 요구한다. 이러한 복잡함의 이유 중 하나는 기존 분리 재료가 당해 대사산물에 대한 항체 또는 생물학적 수용체만큼 선택적이지 않고, 오히려 분리 행동이 대사산물의 전하 또는 소수성과 같은 물리화학적 성질에 의존적이기 때문이다. 이러한 물리화학적 성질은 시료에 존재하는 다른 많은 무관련 분자도 공유할 수 있게 한다.

전형적인 절차는 시료마다 최고 수시간 또는 심지어 수일의 총 제조 시간이 걸릴 수 있는 최고 7가지 처리 단계, 예컨대 원심분리, pH 조정, 효소 처리 등을 포함할 수 있다. 이러한 다소 귀찮은 절차로 인하여 그 처리 과정 동안에 재료의 유실은 초기 시료 농도의 추정에 오차를 유도할 수 있고, 시료의 초기 농도를 얻기 위하여 직접 측정보다 최종 측정값으로부터 역추정해야 할 필요가 있을 수 있다. 따라서, 담배 특이적 니트로스아민을 분석하는 빠르고 간편한 방법은 아직 달성되지 못한 중요한 의학 분석 목표이다(예컨대, Byrd & Ogden, Journal of Mass Spectrometry, 2003, 38, 98-107 and Wu et al., Anal.Chem., 2003, 75, 4827-4832).

최근, 분자 각인법에 의해 제조된 재료(분자 각인 중합체 또는 MIP)를 이용한 소분자의 선택 인식에 대해서는 수많은 보고서가 제출되어 있다[예컨대, 문헌 Wulff, G. Angew, Chemie.Int.Ed.Engl. 1995(34) 1812 참조]. MIP는 표적 화합물과 선택적으로 결합하도록 개조된 반응성 부위를 보유한 중합체이다. 비공유적으로 제조된 분자 각인 재료는 치료 약물, 당, 뉴클레오타이드 염기 및 살충제뿐만 아니라 스테로이드 및 펩타이드 호르몬을 비롯한 다양한 소분자의 키랄성을 인식하는데 사용되었다. 이에 대한 예는 예컨대 Sellergren, B. Trends Anal.Chem. 1997 (16) 310에 기술되어 있다. 일부 각인 재료에 의해 나타나는 표적 피분석물에 대한 높은 친화도 및 선택성은 대응하는 면역 친화도(IA) 상과 비교 판단되었다. 하지만, 후자 상과는 대조적으로 MIP 재료는 직접 제조되고 대부분의 매질에서 안정하며 장시간이 지나도 재사용할 수 있다. 따라서, 크로마토그래피, 분리(연속 또는 회분식), 화학적 감지 또는 특정 분석법에 MIP 재료의 적용은 연구 중에 있다.

다른 용도는 생물학적 시료 또는 복잡한 기질에 저농도로 존재하는 피분석물의 고상 추출(SPE, Mayes, A.G.; Mosbach, K. Trends Anal. Chem. 1997, 16, 321)이다. SPE는 기존 방법으로 달성할 수 없었던 농도까지 피분석물을 선택적 농축 및 제거할 수 있다. 분자 각인 고상 추출(MISPE)은 생체분석, 식품 분석 및 환경 분석에 사용되고 있다. 이러한 예에서, 피분석물의 선택적 농축 및 제거가 수득되면 후속 크로마토그래피(예, HPLC) 또는 질량분광분석식 정량분석에서 정확도 상승 및 검출 한계 저하(LOD)가 나타난다.

표적 분자 또는 표적 분자 그룹에 대한 양호한 친화도와 함께 높은 선택성으로 인하여, MIP는 식품 산업에서 식품 품질의 개량 도구로서 상당한 관심을 받고 있다. 이러한 용도에서 MIP는 식품 기질로부터 바람직하지 않은 성분을 선택 제거해야 한다. 이러한 바람직하지 않은 성분들은 종종 저농도로 존재하므로, MIP의 포화력은 일반적으로 제한 인자가 아니다.

특정하게 설계된 본 발명의 바람직한 MIP 재료는 소변과 같은 복합 기질로부터 가장 일반적인 니트로실화된 니코틴 유도체를 선택적으로 흡수하여 정량 회수할 수 있으며, 이에 따라 상기 유해 화학재료 농도의 평가 오차를 낮출 수 있다.

정량분석 외에도, 표적 화합물의 농도를 감소시켜 담배, 담배 대치물 또는 이의 혼합물을 함유하는 소비재의 유해 효과를 감소시키려는 시도도 공지되어 있다. 이러한 감소는 소비재 자체 내에서 또는 소비재 추출물과 같은 유도체에서 이루어질 수 있다. 감소는 또한 소비재의 열분해 산물, 즉 연소에 의해 수득되는 직접마시는 연기(mainstream smoke) 및 생담배 연기(sidestream smoke), 또는 연소 온도 이하의 온도로 소비재 가열 시 생성되는 에어로졸(aerosol)에서 실시될 수도 있다.

이러한 유형의 감소에 유용한 매우 잘 알려진 방법 중 하나는 소비재의 열분해 산물을 소비재 유래의 바람직하지 않은 성분을 흡착하는 필터와 접촉시키는 것이다. 대안 방법에는 미국 특허 명세서 US 5601097에 개시된 바와 같은 소비재의 용매 추출이 있다. 이 명세서에 따르면, 담배를 계면활성제 함유 용액으로 처리하여 폴리펩타이드를 추출하고, 이 용액을 분리하여 용액으로부터 계면활성제와 폴리펩타이드를 제거하고, 그 후 용액을 담배 재료와 재조합하여, 담배 재료의 단백질 함량을 감소시킨다. 국제 특허 명세서 WO 01/65954는 니트로스아민을 선택적으로 감소 또는 제거하기 위하여 초임계 이산화탄소와 같은 초임계 추출액과 담배를 접촉시키는 방법을 개시한다.

이러한 방법들은 담배 자체는 물론이고 담배 대치물, 즉 천연 담배와 특성이 유사하여 흡연, 씹기, 흡입 등의 여부에 관계없이 담배와 유사한 방식으로 소비될 수 있는 천연 또는 합성 재료에도 동일하게 적용될 수 있다.

MIP를 사용하여 담배 연기로부터 니코틴을 제거하는 시도는 문헌[Liu Y. et al., Molecularly imprinted Solid-Phase Extraction Sorbent for Removal of Nicotine from Tobacco Smoke, Analytical Letters, Vol. 36, No. 8, pp 1631-1645(2003)]에 보고되어 있다. 이 문헌에 기술된 MIP는 니코틴에 결합하도록 설계되어 있지만, 니트로스아민과 같은 더욱 독성인 니코틴 대사산물에 결합하도록 설계된 것이 아니다. 이러한 MIP가 실제로 니코틴에 선택적인지는, 데이터를 제공하는 과학적 방법에 주요 관리 점검 부재(key control-ckecking element)의 부족으로 인해 분명하지 않다.

따라서, 당해 기술분야, 특히 니코틴 및 니코틴 대사산물의 분야에서는 신규 MIP 및 이의 이용 방법이 여전히 필요한 실정이다.

대체로, 본 발명은 니트로소 함유 화합물 선택성인 분자 각인 중합체(MIP)를 제공한다.

본 발명의 바람직한 MIP는 니트로스아민, 구체적으로 TSNA 또는 흡연재의 열분해 산물의 증기상에서 발견되는 휘발성 니트로스아민에 대해 선택적이다. 본 발명의 또 다른 바람직한 MIP는 니코틴의 하나 이상의 니트로실화된 유도체 또는 담배에서 발견되는 다른 알칼로이드, 즉 노르니코틴, 아나바신 및 아나타빈에 대해 선택적이다.

본 발명의 MIP는 예를 들어 자유 라디칼 개시제를 함유하는 중합 매질 중에서 작용기성 단량체 또는 단량체들과 가교제를 니트로스아민의 구조 유사체의 존재하에 공중합하고, 그 후 주형을 MIP로부터 제거함으로써 수득할 수 있다.

본 발명은 니코틴 함유 재료 또는 장치로부터 니코틴 니트로스아민을 추출하는데 유용한 분석용 및 정제용 추출에, 크로마토그래피에, 분석용 시료 전처리에, 화학적 센서에 또는 고상 필터로서 사용되는 본 발명에 따른 분자 각인 중합체의 용도를 제공한다.

또한, 본 발명은 담배 산물을 적어도 하나의 니트로소 함유 화합물에 대해 선택적인 MIP로 처리하는, 담배 산물 중의 표적 성분의 농도를 감소시키는 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 니트로소 함유 화합물을 선택적으로 제거하기 위해 MIP를 사용하는 것을 포함하는 흡연재의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 내부에 존재하는 니트로소 함유 화합물의 농도를 감소시키기 위하여 담배 산물을 MIP로 처리하는 방법을 제공한다.

본원발명에 의해 흡연재로부터 니트로소 함유 화합물을 선택적으로 제거하고 이의 농도를 감소시킬 수 있다.

도 1은 각인 중합체의 합성 절차에 대한 개요를 도시한 것이다.
도 2는 니트로스아민 작용기 및 니코틴 관련 니트로스아민 표적의 예를 도시한 것이다.
도 3은 니트로스아민의 등입체성 유사체를 도시한 것이다.
도 4a는 아미드 및 설폰아미드계 표적 유사체의 예를 도시한 것이다.
도 4b는 NNAL 추출용 MIP의 제조를 위한 주형으로서 사용된 엔아민 표적 유사체(MPAPB)를 도시한 것이다.
도 4c는 NNAL 추출용 MIP의 제조를 위한 주형으로서 사용된 피리딘 카비놀을 도시한 것이다.
도 5a 및 도 5b는 NNAL 선택성 MIP에 의한 NNAL 회수율을 도시한 것이다.
도 6은 NNAL 0.25㎍이 첨가된 사람 소변 1ml(실선으로 표시) 및 대조용 사람 소변 1ml(굵은 선으로 표시)의 분석 후 수득되는 크로마토그램을 도시한 것이다.
도 7은 실선이 NNAL 및 니코틴 첨가된 시료를 나타내고 대시선이 NNAL 및 니코틴 첨가된 시료 1ml 적재 후 수득되는 용출물을 나타내며, 긴 대시선이 (NH₄)H₂PO₄, pH 4.5의 세척물을 나타내는, 니코틴 존재 하에 시료 분석 후 수득되는 크로마토그램의 중복을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 연기 필터를 보유한 흡연 물품의 부분 파단된 부분 횡단면의 측면도를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 또 다른 연기 필터를 보유한 흡연 물품의 도 8과 유사한 측면도를 도시한 것이다.
도 10은 실시예 6에 기술된 3가지 산물의 화학적 구조 및 비등점을 도시한 것이다.
도 11은 선택한 휘발성 니트로스아민의 화학 구조 및 비등점을 도시한 것이다.
도면에서 유사 특징부는 같은 참조번호로 나타냈다.

본 명세서에 사용된 "담배 산물"이란 용어는 담배(예, 담배 잎 또는 담배 줄기), 또는 담배 대치물, 또는 담배와 담배 대치물의 배합물을 함유하는 재료, 및 이러한 재료의 유도체, 예컨대 이 재료의 추출물, 이 재료의 열 분해에 의해 생성되는 연기 및 이 재료의 연소 온도 이하로의 가열에 의해 생성되는 에어로졸 등을 의미한다.

담배 산물이 담배 또는 담배 대치물을 함유하는 재료의 열 분해에 의해 생성된 유도체인 경우에, 분해는 통상적인 궐련에서와 같은 재료의 연소에 의해, 또는 소비자가 들이마시는 에어로졸의 생성을 위해 일부 공지된 대용 담배 산물에 사용되는 방법에 따라 연소 온도 이하의 온도로 재료를 가열함으로써 실시될 수 있다.

또는, 담배 산물은 담배 또는 담배 대치물을 함유하는 재료를 용매와 접촉시킴으로써 생성되는 유도체일 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 흡연성 재료를 용매로 추출하는 단계, 이 추출물을 이 추출물 중에 존재하는 농도를 감소시키기 위한 적어도 하나의 니트로소 화합물에 대해 선택적인 분자 각인 중합체로 처리하는 단계, 및 이와 같이 처리된 추출물을 흡연성 재료와 조합하는 단계를 포함하는 흡연용 재료의 제조방법을 제공한다.

이러한 방법에서, 흡연성 재료는 임의의 편리한 형태, 예컨대 미분(fines), 줄기(stems), 짜투리(scraps), 절단 잎몸(cut lamina), 채썬 줄기(shredded stems) 또는 이의 임의의 조합 등일 수 있다. 용매는 수성 또는 비수성 용매, 예컨대 메탄올, 에탄올 또는 초임계 유체 추출 매질, 예컨대 초임계 이산화탄소 액체일 수 있다. 추출은 담배로부터 질소 함유 화합물을 추출하는데 유리한 임의의 조건에서 수행할 수 있다.

또한, 본 발명은 담배 또는 담배 대치물과 이의 열 분해 산물로부터 적어도 하나의 니트로소 함유 화합물을 제거하는데 선택적인 분자 각인 중합체를 함유하는 흡연 물품을 제공한다.

본 발명의 흡연 물품은 임의의 통상적인 형태, 예컨대 궐련, 엽궐련 또는 소형 엽궐련일 수 있다. 구체적으로, 흡연 물품은 필터와 함께 또는 필터 없이, 경우에 따라 담배 겉싸개 안에 흡연 재료의 봉을 함유할 수 있다. 겉싸개는 종이, 담배 잎, 재생 담배 또는 담배 대치물일 수 있다. 또는, 예컨대 흡연 물품이 생담배 연기 발생량을 저하시키는 용도인 경우 또는 직접 마시는 연기 중의 열분해 산물의 농도를 저하시키는 용도인 경우에, 겉싸개는 세라믹 재료와 같은 비연소성 무기 재료로 구성될 수도 있다. 필터는 임의의 적당한 재료, 예컨대 섬유성 셀룰로스 아세테이트, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 또는 종이일 수 있다.

흡연 재료는 담배인 것이 바람직하지만, 담배를 제외한 흡연 재료(이하, "비담배 흡연 재료"라 한다)와 같은 담배 대치물일 수도 있다. 비담배 흡연 재료의 예에는 건조 및 경화된 식물 재료, 예컨대 과실 재료, 및 알긴산염으로 생산할 수 있는 것과 같은 합성 흡연 재료 및 글리세롤과 같은 에어로졸 생성 재료가 있다. 이러한 흡연 재료는 또한 담배 및 비담배 흡연 재료의 배합물을 포함할 수도 있다. 흡연 재료가 담배를 함유하는 경우에, 이 담배는 공기 경화, 불꽃 경화, 파이프 경화 또는 광경화된 잎몸 또는 줄기를 비롯한 임의의 적당한 형태, 또는 이의 배합물일 수 있고, 임의의 적당한 방법으로 가공 처리된 것일 수 있다. 예를 들어, 담배는 절단, 채썰기, 팽화 또는 재생될 수 있다. 흡연 재료는 또한 통상의 첨가제, 예컨대 개량제, 착색제, 보습제(예, 글리세롤 및 프로필렌 글리콜), 불활성 충전제(예, 초크) 및 향미제(예, 당, 감초 및 코코아) 등을 포함할 수도 있다.

본 발명은 또한 흡연보다 빨기, 씹기 또는 코 흡입을 통한 구강 또는 비측 소비용 담배에도 적용할 수 있다. 이러한 산물에는 코담배, 스누스(snus) 및 "하드(hard)" 또는 씹는 담배가 있다.

분자 각인 재료는 흡연성 재료에 포함될 수 있다. 따라서, 본 발명은 흡연성 재료의 열 분해 산물로부터 적어도 하나의 니트로소 함유 화합물을 제거하는데 선택적인 분자 각인 중합체를 함유하는 흡연 재료를 제공한다.

또는, 흡연 물품이 겉싸개 안에 흡연성 재료의 봉을 함유하는 경우에는, 그 겉싸개에 분자 각인 재료가 혼입될 수 있다. 따라서, 본 발명은 흡연 재료의 열 분해 산물로부터 표적 성분을 제거하는데 선택적인 분자 각인 중합체를 함유하는, 흡연 물품용 겉싸개 재료를 제공한다. 이러한 겉싸개는 종이와 같은 셀룰로스계 재료이거나 또는 재생 담배와 같은 담배계 재료일 수 있다.

본 발명의 바람직한 흡연 물품은 담배 봉, 겉싸개 및 흡연성 재료의 열 분해 산물로부터 적어도 하나의 니트로소 함유 화합물을 제거하는데 선택적인 분자 각인 중합체를 포함하는 필터로 구성된 궐련이다.

또한, 본 발명은 흡연 재료의 열 분해 산물로부터 적어도 하나의 니트로소 함유 화합물을 제거하는데 선택적인 분자 각인 중합체를 함유하는 연기 필터를 제공한다. 이러한 연기 필터는 흡연 물품과 별도로, 예컨대 궐련이나 엽궐련 홀더의 형태로 제조될 수도 있고, 필터 팁을 구비한 궐련 형태 등과 같이 흡연 물품에 통합되어 제조될 수도 있다.

필터 팁 형태의 연기 필터는 임의의 통상적인 구성일 수 있다. 예를 들어, 셀룰로스 아세테이트와 같은 섬유성 필터 재료의 구역을 함유하는 "달마시아"형 필터 형태일 수 있고, 여기서 분자 각인 중합체는 미립자 형태로서 상기 구역 전체에 분포될 수 있다. 또는, 필터는 "공동"형 필터 형태로서, 섬유성 필터 재료로 이루어진 두 인접 구역 사이에 분자 각인 중합체가 존재할 수 있는 다중 구역을 포함할 수 있다. 연기 필터는 또한 이온 교환 수지, 제올라이트, 실리카, 알루미나 또는 앰버라이트와 같은 다른 흡착재를 포함할 수도 있다.

사용 시, 연기는 필터를 통해 통과하고, 분자 각인 중합체는 연기로부터 표적 화합물을 선택적으로 흡착하여 보유하며, 여과된 연기가 흡연자에게 전달된다.

본 발명에 따른 연기 필터 및 흡연 물품은 사용 시 분자 각인 중합체를 연기로부터 보호하거나 연기에 대한 노출을 감소시키는 수단을 포함할 수 있다. 이는 다양한 여러 방식으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 연기 필터는 연기의 증기 상 또는 미립자 상으로부터 재료를 흡착하는 필터 부재를 포함할 수 있다. 이러한 필터 부재는 활성 탄소와 같은 일반적인 흡착제를 함유할 수 있고, 임의의 편리한 형태, 예컨대 실(thread), 입자(particle), 과립(granule), 직물(cloth) 또는 종이 등의 형태일 수 있다. 필터 부재는 또한 이온 교환 수지, 제올라이트, 실리카, 알루미나 또는 애멀라이트와 같은 선택적 흡착제일 수 있다. 촉매를 보호하는 수단은 그러한 필터 부재를 다른 조성으로 2종 이상 함유할 수 있는데, 예컨대 셀룰로스 아세테이트로 된 제1 필터 부재 및 활성 탄소로 된 제2 필터 부재를 함유할 수 있다. 연기 필터 및 흡연 물품에 복수 필터 부재의 제공에 대해서는 공지되어 있고, 필터 형태 및 이와 관련된 제작 방법은 통상적인 모든 것이 사용될 수 있다.

상세한 설명

분자 각인은 일반적으로 다음과 같은 단계로 이루어진다: (1) 표적 분자 또는 이의 구조 유사체일 수 있는 주형 화합물을 선택한 작용기성 단량체 또는 단량체들과 용액 중에서 상호작용시켜 주형-단량체 복합체를 형성시킨다; (2) 이러한 주형-단량체 복합체를 가교 단량체와 공중합시켜 주형 화합물이 혼입된 중합체 매트릭스를 수득한다; (3) 이러한 중합체 매트릭스로부터 주형 화합물을 추출하여, 표적 분자의 선택적 결합에 사용될 수 있는 MIP를 형성한다. MIP가 고체 중합체(또는 모노리스)로 제조된 경우에는, 바람직한 크기의 미립물 분획을 수득하기 위해 단계 (3) 전에 분쇄 및 체질한다. 현탁 또는 유화 중합 방법으로 제조되었을 때에는, 이 중합 과정 동안 입자 크기가 바람직한 범위로 조절될 수 있기 때문에 그러한 분쇄 및 체질이 불필요하다. 전술한 임의의 방법으로 제조된 미립자 물질은 크로마토그래피 또는 고상 추출 컬럼에 충진될 수 있고, 구조 또는 작용기가 유사한 분자를 비롯한 혼합물의 다른 성분으로부터 주형을 크로마토그래피 분리하는데 사용될 수 있다.

주형 화합물의 제거로 노출된 분자 각인 중합체 상의 반응성 부위는 표적 분자의 새 분자와 반응하기에 적당한 입체 화학 형태일 것이다. 따라서, 상기 중합체는 표적 분자의 선택적 결합에 사용될 수 있다.

현재, 가장 널리 사용되는 분자 각인 결합 부위 제조 기술은 "비공유" 경로를 통한 방법이다. 이 방법은 주형 화합물과 작용기성 단량체의 비공유적 자기조립(self-assembly)에 의한 주형-단량체 복합체 형성, 그 후 가교 단량체의 존재 하에 자유 라디칼 중합, 마지막으로 주형 화합물의 추출을 이용한다. 주형 분자와 적당한 단량체 또는 단량체들이 중합 전에 함께 공유 결합되는 공유 각인도 공지된 방법에 따라 실시할 수도 있다. 전술한 방법 중 어느 한 방법에 의해 형성된 MIP의 결합 성질은 주형 분자의 재결합을 통해 검사할 수 있다.

중합은 포로겐(porogen)이라는 세공 형성 용매의 존재 하에 수행한다. 작용기성 단량체와 주형 화합물 사이의 정전기적 상호작용을 안정시키기 위하여 포로겐은 저극성 내지 중간 극성의 비양성자성 용매 중에서 흔히 선택된다. 주형 화합물은 중합 매질에서 중간 용해성 내지 고 용해성을 나타내는 것이 이상적이며, 따라서 이러한 주형 화합물 또는 이의 구조 유사체는 상기 표준 절차를 통해 직접 사용될 수 있다.

표적 분자는 그 자체를 주형으로서 사용할 수 있지만, 표적 분자의 구조 유사체가 일반적으로 바람직한데, 그 이유는 (a) 표적 분자가 중합 조건 하에서 불안정하거나 중합을 억제할 수 있고; (b) 표적 분자가 그 합성의 복잡성이나 비용, 또는 이 둘 모두로 인해 충분한 양을 이용될 수 없으며; (c) 주형이 중합전 혼합물에서 불용성이거나 용해성이 불량할 수 있고; (d) MIP가 중합체 매트릭스의 접근이 용이하지 않은 영역에 보유된 저농도의 표적 분자에 의해 오염된 상태로 남아있을 수 있어, 사용 중에 MIP로부터 방출될 수 있으며; 및/또는 (e) 표적 피분석물(들)이 건강에 유의적인 위험을 줄 수 있어 주형(들)으로서 사용될 수 없을 수 있기 때문이다.

니트로소 화합물, 특히 이하에 기술되는 TSNA로 알려진 화합물인 경우에, 주형 화합물로서, 그 작용기성 유사체를 사용하는 것이 흔히 더 편리하다. 예를 들어, TSNA의 글루코스 유도체가 주형 화합물로서 특히 유용할 수 있다(도 2 참조).

MIP가 표적 화합물의 작용기성 유사체를 사용하여 유도되는 경우에, 작용기성 유사체는 표적 화합물과 등입체성이어야 하고, 바람직하게는 표적 화합물과 등전자성이어야 하며, 또는 강한 상호작용이 비슷할 수 있는 경우에는 표적 화합물의 부분구조를 함유할 수도 있다.

화학식 O=N-N(R₁)(R₂)을 보유한 니트로소 함유 화합물, 특히 니트로스아민은 소비자에게 유해 영향을 미치는 것으로 생각되고 있는 담배 및 담배 연기의 수많은 성분 중 하나이다.

본 발명이 적용될 수 있는 니트로소 화합물의 구체적인 1 부류는 담배에서 자연 발생하고 담배 특이적 니트로스아민(TSNA)으로 알려져 있는, 본래 담배에서 나타나는 알칼로이드류, 즉 니코틴, 노르니코틴, 아나바신 및 아나타빈으로부터 유도되는 니트로스아민 그룹이다. TSNA에는 다음이 포함된다:

4-(메틸니트로스아미노)-1-(3-피리딜)-1-부타논("NNK"):

N'-니트로소노르니코틴("NNN"):

N'-니트로소아나바신("NAB"):

N'-니트로소아나타빈("NAT"):

4-(메틸니트로스아미노)-4-(3-피리딜)부탄올("NNA"):

또한, 휘발성 니트로스아민으로 알려진 화합물 그룹은 담배 연기의 증기상에서 발견되는 것이다. 이러한 그룹에는 다음과 같은 화합물이 포함된다:

N'-니트로소디메틸아민("NDMA")

N'-니트로소디에틸아민("NDEA")

N'-니트로소에틸메틸아민("NP")

N-니트로소디에탄올아민

다른 니트로소 함유 화합물도 역시 담배 또는 담배 연기의 화학적 연구에서 동정된 바 있으며, 그 예로는 다음과 같다:

N-니트로소피롤리딘("NYPR"):

N'-니트로소메틸부틸니트로스아민("BMNA")

N'-니트로소-n-부틸아민("NBA")

및 N'-니트로소피페리딘("NIPI"):

니트로스아민의 표적화를 가능하게 하는 등입체성 유사체는 도 3에 도시했다. 도시된 분자는 모두 모체 아민의 유도체이며, 2차 아민 및 이에 대응하는 알데하이드 또는 산 클로라이드로부터 1단계만에 합성될 수 있다. 엔아민의 분자 모델(도 4B)은 당해 니트로스아민의 하나인 NNAL과 양호한 입체 상보성을 나타냈다.

표적 피분석물 NNAL에 대한 적당한 주형 화합물을 설계하는 중에, 특히 흥미로운 주형으로서 피리딘 카르비놀 부분구조에 상응하지만 놀랍게도 니트로스아민 잔기가 결실된 화합물을 동정하게 되었다(도 4C). 이러한 부분구조 주형에 대해 충분한 결합 친화도와 선택성이 수득될 수 있다면, 이것은 바람직한 접근일 것이다. 실제, 이 피리딘 카르비놀 MIP에 의해 수득된 결합 친화도, 선택성 및 회수율은 더욱 복잡한 엔아민 주형을 통해 수득된 MIP보다 우수하다. 즉, 본 발명은 표적의 특정 주 특징부가 결실되지만 피리딘-메탄올 잔기를 함유하는 표적 니트로스아민과 효과적인 결합을 할 수 있는 단순한 주형을 함유하는 놀랍게 효과적인 MIP를 제공한다.

NNAL MIP 제조

작용기성 단량체 메타크릴산(MAA), 두 가교제, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(EDMA) 또는 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트(TRIM) 중 어느 하나, 및 주형으로서 두 NNAL 유사체, 4-(메틸프로펜일-1-아미노)-1-피리딘-3-일-부탄-1-올(4MPAPB, 도 4B) 및 피리딘 카르비놀(도 4C) 중 어느 하나를 사용하여 유기 및 수성 용매 환경에서 NNAL에 대해 강한 친화도 및 선택성을 모두 나타내는 2가지 다른 중합체가 수득되었다.

본 발명은 NNAL 선택성 MIP를 크로마토그래피 재료 형식으로 제조하는 단계, 컬럼 상태조정(conditioning) 단계, 소변 시료의 적용 단계, 방해 화합물의 제거 단계 및 마지막으로 NNAL 피분석물의 선택적 용출 단계를 수반하는 니코틴 유사체 NNAL의 정량적 회수를 위한 추출 방법을 제공한다.

제한이 아닌 설명을 위하여, 본 발명은 이하 다양한 실시예를 참고로 하여 더욱 상세히 기술될 것이다. 본 발명은 주형 분자, 유기계 또는 수성계에 존재하고 니코틴에서 유래하는 니트로스아민에 결합하도록 설계된 중합체 재료, 및 마지막으로 예컨대 분석용 또는 정제용 분리에, 크로마토그래피에, 분석용 시료 전처리에 및 화학적 센서 등에 사용되는 상기 재료의 용도에 관한 것이다.

다르게 기술되지 않는 한, 재료는 시중에서 입수할 수 있거나 통상의 기술로 제조할 수 있다[예컨대, B. Sellergren(Ed.) Molecularly-imprinted Polymers: Man made mimics of antibodies and their application in analytical chemistry, part of the series Techniques and Instrumentation in Analytical Chemistry, Elsevier Science, Amsterdam, Netherlands, 2001].

실시예

실시예 1: 엔아민 주형(MPAPB)의 합성

무수 톨루엔(나트륨 상에서 새로 건조한 것) 2ml를, 4-메틸아민-1-(3-피리딜)-1-부탄올(100mg)을 함유하는 바이엘에 첨가했다. 여기에 새로 건조한 분자체 500mg을 첨가했다. 이 혼합물을 N₂ 하에서 1시간 동안 교반했다. 이 혼합물에 프로피온알데하이드 100㎕를 첨가했다. 이 혼합물을 55℃에서 4시간 동안 교반했다. 반응을 1.5시간 후 HPLC로 모니터했다. 산물의 색은 톨루엔 중에서 오렌지빛 황색이었다. 톨루엔 중의 미정제 산물은 정제함이 없이 여과 후 MIP 합성에 직접 사용했다. 주형 MPAPB 수율은 약 90% 였다.

실시예 2: 주형으로서 피리딘 카르비놀을 사용한 MIP의 합성

피리딘 메탄올(97㎕)에 정제된 TRIM(염기성 알루미나 상에서 정제한 것) 3.74ml, 작용기성 단량체 MAA(1020㎕), 포로겐성 용매 톨루엔(7.1ml) 및 마지막으로 개시제 ABDV(63mg)를 첨가하고 투명한 용액이 수득될 때까지 교반했다. 이 용액을 유리 바이엘로 옮기고 5분 동안 질소로 세정한 뒤 화염 밀봉했다. 열 유도 중합을 45℃에서 24시간 동안 실시했다. 그 다음 중합체 혼합물을 70℃에서 추가 24시간 동안 경화시켰다.

미정제 MIP 재료의 가공 처리는 다음과 같이 했다: MIP를 조분쇄하고 속슬렛 팀블(Soxhlet thimble)로 옮겼다. 먼저 메탄올로 12시간, 그 다음 아세트산으로 12시간 동안 충분히 세척하여 남아 있는 임의의 주형 및 다른 미반응 단량체를 제거했다. 이러한 1차 추출 단계 후, 중합체를 진공 건조하고 분쇄 및 체질하여 크기 범위가 20 내지 90㎛인 미세 분말을 수득했다. 최종 추출 단계로서, 미분 MIP를 추출 용액으로서 포름산을 사용한 마이크로웨이브 보조 용매 추출로 40분간 처리했다. 건조 후 바로 MIP를 사용했다.

실시예 3: SPE 중의 선택적 흡착제로서의 MIP의 용도

본 발명의 일 양태로서, MIP를 생물학적 기질로부터 NNAL을 선택적 추출하기 위한 고상 추출 컬럼에 충진했다. 먼저, 적당한 SPE 컬럼(일반적으로 분석용으로 10ml 용적을 가진 컬럼)에 폴리프로필렌 프릿(frit)을 넣고, 이 위에 그 다음 MIP 25mg을 첨가하여 MIP 베드를 만든 다음, 이 MIP 베드의 표면 위에 제2 프릿을 단단히 압착시켰다. 컬럼의 상태조정은 다음과 같은 순서로 수행했다: DCM 1ml, MeOH 1ml 및 마지막으로 증류수 1ml를 MIPSPE에 첨가했다.

시료, 예컨대 소량의 피분석물을 함유하는 사람 소변(5ml)을 상기 상태조정된 MIPSPE 컬럼을 통해 통과시켰다. 이 컬럼을 그 다음 진공 처리하여 물을 제거하여 재료를 건조시켰다. 그 다음, MIP와 비특이적으로 결합되어 있을 수 있는 극성 방해 물질을 증류수 1ml로 세척하여 용출시켰다. 다시, 수분간 진공을 사용하는 건조 단계를 소위 상 전환(수성 환경에서 유기 환경으로 변화)이 일어날 수 있도록 수행했다. 이 때, 비극성 방해 물질은 톨루엔, 톨루엔:DCM(9:1) 및 톨루엔:DCM(4:1) 각각 1ml씩으로 세척하여 제거했다. NNAL의 최종 선택 용출은 DCM 각 1ml씩을 이용한 3회 용출 단계로 수행했다.

용매 증발 후, 시료를 이동상에서 복원시킨 후, 다음과 같은 HPLC계에서 분석했다: 예컨대, 베타 염기성 C18 컬럼, 5㎛, 150x2.1mm + 프리컬럼 10x2.1mm를 사용하는 Merck-Hitachi(L-7000 System). 유속은 0.25ml/min이고, 주입 용량은 100㎕이며, 온도 30℃였고 검출은 UV262nm에서 실시했다. 이동상은 50mM NH₄PO₄ pH 3, 5mM 옥탄설폰산 및 20% 메탄올을 함유한다.

이러한 조건 하에서, NNAL은 약 8 내지 10분에 용출되는 분명하게 구별되는 이중 피크로서 수득되었다(NNAL 0.25㎍을 첨가한 사람 소변 시료 1ml를 무NNAL 소변과 비교한 도 6 참조). 이중 피크는 NNAL의 2가지 회전이성질체에 대응하는 것으로서 NNAL의 특징이다. NNAL의 구조로부터 피리딘 고리 상의 측쇄가 다른 형태적 상태를 보유할 수 있음을 증명했다. 바람직한 형태는 회전이성질체라 불리는 것이며, NNAL의 경우에는 2가지 주요 형태가 있다. 이러한 두 회전이성질체의 HPLC 컬럼 상에서의 체류는 다르게 나타날 것이다. 도 6에 도시한 바와 같이, NNAL 피크는 방해 물질로부터 분명하게 분리되어 있다. 따라서, 쉽고 정확하게 정량될 수 있다. NNAL의 회수율(회수된 양/적재된 양 x 100)은 생물학적 시료에 존재하는 NNAL의 초기 농도에 따라서, 일반적으로 최고 90% 이하이다. 100%에 가까운 회수율은 50pg/ml 내지 500pg/ml의 NNAL을 함유하는 시료에서 관찰되었다(도 5).

실시예 4: 니코틴 존재 하에 사용되는 SPE 중의 선택적 흡착제로서의 MIP의 용도

본 발명의 또 다른 용도는 다량의 니코틴이 존재하는 NNAL의 선택적 흡착제로서의 MIP의 용도이다. 이는 MIP 재료의 광범위한 용도 및 MIP의 선택적 성질이 특정 시료마다 미세조정될 수 있는 방식을 설명해 준다.

SPE 컬럼은 실시예 3에 기술된 바와 같이 제조했다. SPE 컬럼의 상태조정은 다음과 같은 순서에 따라 수행했다: DCM 1ml, 그 다음 MeOH 1ml, 그 다음 50mM (NH₄)H₂PO₄(pH 4.5) 1ml. 그 다음, 시료, 본 실시예에서는 소량의 피분석물을 함유하는 사람 소변 5ml를 상기 상태조정된 MIPSPE 컬럼을 통해 통과시켰다. 그 다음, 컬럼을 약한 진공(예, 10 내지 80kPa)으로 처리하여 물을 제거하여 재료를 건조했다. MIP와 비특이적으로 결합되어 있을 수 있는 극성 방해 물질은 50mM (NH₄)H₂PO₄(pH 4.5) 1ml로 세척하여 용출시켰다. 다시 약한 진공 하에 수분간 건조를 수행했다. 또한, 톨루엔, 톨루엔:DCM(9:1) 및 톨루엔:DCM(4:1)을 각각 1ml 씩 순서대로 사용하여 세척했다. NNAL의 최종 선택 용출은 DCM 각 1ml로 3단계 용출을 수행하여 실시했다.

용매 증발 후 시료를 이동상으로 복원시킨 후 실시예 3에 기술된 바와 유사한 HPLC 시스템으로 분석했다. 이 크로마토그램 예를 도 7에 도시했고, 이는 니코틴은 완충액 세척으로 제거되는 동안, NNAL은 MIP 상에 선택적으로 보유되고 있음을 보여준다.

실시예 5: MIP를 함유하는 흡연 물품

도면을 설명하면, 도 8과 9는 겉싸개(2)에 싸인 담배 봉(1)이 팁 페이퍼(4)에 의하여 연기 필터(3)에 부착되어 있는 궐련 형태의 흡연 물품을 도시한 것이다. 분명히 하기 위하여, 팁 페이퍼(4)가 겉싸개(2)로부터 이격된 것으로 표시되어 있지만, 실제는 거의 근접해있다.

도 8에서, 연기 필터(3)는 3개의 원통형 필터 부재 3a, 3b, 3c를 포함한다. 구강측 필터 단부에 있는 제1 필터 부재(3a)는 길이가 7mm이고, 이 길이를 따라 25mm 게이지 수압 강하를 보유하며, 트리아세틴 가소제 7중량%에 함침된 셀룰로스 아세테이트 토우로 구성되어 있다. 중심에 위치한 제2 필터 부재(3b)는 활성 탄소 과립 150mg을 함유하는 길이 5mm의 공동이다. 봉(1)에 인접해 있는 제3 필터 부재(3c)는 길이가 15mm이고, 이 길이를 따라 90mm 게이지 수압 강하를 나타내며, 80mg 셀룰로스 아세테이트 토우를 함유한다. 이 토우는 트리아세틴 4중량%에 함침되어 있고, 이하 실시예 6에 기술된 바와 같이 제조되고 토우 체적을 통해 "달마시안" 형식으로 균일하게 분포되어 있는, 휘발성 니트로스아민 특이성 MIP 80mg을 함유한다.

도 9에 도시된 궐련은 연기 필터(3)가 4개의 동축 원통형 필터 부재 3a, 3b, 3c 및 3d를 보유한 것을 제외하고는 도 8의 궐련과 유사하다. 구강측 궐련 단부에 있는 제1 필터 부재 3a는 길이가 5mm이고 트리아세틴 가소제 7중량%에 함침된 셀룰로스 아세테이트 토우로 구성된 것이다. 제1 필터 부재(3a)에 인접 위치한 제2 필터 부재(3b)는 길이가 5mm인 공동으로, 이하 실시예 6에 기술된 바와 같이 제조된 휘발성 니트로스아민에 특이적인 분자 각인 중합체 200mg을 함유한다. 이러한 제2 필터 부재(3b)에 인접한 제3 필터 부재(3c)는 길이가 10mm이고 트리아세틴 7wt%에 함침된 셀룰로스 아세테이트 토우를 함유한다. 제4 필터 부재(3d)는 제3 필터 부재(3c) 옆에 위치하며, 길이가 7mm이고 과립형 활성 탄소 80mg을 함유한다. 반지름면 A-A에서 팁 페이퍼(4)에 형성된 환기 구멍 링(5)은 연기가 궐련을 통해 흡입될 때 제4 필터 부재(3d)와의 경계점부터 약 3mm 전에서 제3 필터 부재(3c) 중으로 공기를 전달한다.

다음 실시예는 본 발명의 다른 양태를 상세히 설명하는 것이다.

실시예 6: 휘발성 니트로스아민의 주형 유사체

적당한 2차 아민, 예컨대 디메틸아민, 디에틸아민, 피롤리딘, 피페리딘 또는 모르폴린 2당량을 무수 에테르에 용해하고 갓 건조한 분자체(50g/몰 아민)를 첨가했다. 이 혼합물을 -5℃까지 냉각하고 교반했다. 냉각된 혼합물에 프로피온알데하이드 1 당량을 적가하고 온도를 0±5℃에서 유지시켰다. 이 혼합물을 저온조에서 하룻밤 동안 방치한 다음, 여과했다. 산물의 비등점에 따라 여과액을 감압 증류하여 약 50%의 수율로 산물을 수득했다. 예로서, 구조 및 비등점은 도 10에 도시했다(Brannock et al., J.Org.Chem., 1964, 29, 801-812).

강산 작용기성 단량체를 사용하여 엔아민을 양성자화하고, 그 결과 각인 단계 중에 필수적인 비공유 상호작용을 형성시켰다. 양전하는 질소에 부착된 탄소 원자에 존재하며, 이 구조는 이미늄 이온을 제공하는 비편재화로 인해 안정화된 구조이다. 이에 따라 산성 작용기성 단량체는 이후 휘발성 니트로스아민의 인식을 위해 정확하게 위치하게 된다. 엔아민 질소의 양성자화는 양전하가 비편재화될 기회가 없기 때문에 바람직하지 않다(Cook et al., J.Org.Chem., 1995, 60, 3169-3171).

MAA보다 더욱 강한 산성 작용기성 단량체를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 또 다른 양태는 4-비닐벤조산 또는 4-비닐 벤젠 설폰산을 작용기성 단량체로서 사용하기도 한다.

실시예 7: 주형으로서 엔아민을 사용한 MIP의 합성

바람직한 엔아민(1mmol), 산성 작용기성 단량체(4mmol), 가교 단량체(20mmol) 및 자유 라디칼 개시제(1w/w% 총 단량체)를 적당한 포로겐성 용매에 용해하여 예비중합 용액을 제조했다. 작용기성 단량체는 MAA 또는 트리플루오로메타크릴산(TFMAA) 중 하나이고, 가교제는 EDMA 또는 TRIM 중 하나이며, 자유 라디칼 개시제는 ABDV이고 포로겐성 용매는 클로로포름, 톨루엔, 아세토니트릴 또는 아세토니트릴/톨루엔(1/1 v/v) 중 하나이다. 용액을 중합 용기에 옮겨 담고 0℃로 냉각한 뒤, N₂로 5분 동안 세정한 다음, 용기를 화염 밀봉했다. 중합은 45℃에서 개시하여 이 온도에서 24시간 동안 지속했다. 그 다음, 중합체를 70℃에서 추가 24시간 동안 경화했다.

미정제 MIP 물질을 그 다음 가공처리했다. MIP는 조분쇄하고 속슬렛 팀블로 옮겨 담았다. 그 다음, (i) 메탄올로 12시간, (ii) 아세트산으로 12시간 충분히 추출하여 주형 분자와 미반응된 임의의 단량체를 제거했다. 이러한 1차 추출 단계 이후에 중합체를 진공 건조하고, 분쇄 및 체질하여 원하는 크기 범위, 예컨대 25 내지 36㎛의 입자를 제공했다. 미세하게 분쇄된 MIP를 그 다음 추출 용매로서 포름산을 이용하는 마이크로웨이브 보조 추출을 40분간 수행하는 것을 포함하는 최종 추출 단계로 처리했다. 그 다음 MIP를 24시간 동안 진공 건조했다.

또는, 표적 TSNA를 엔아민 대신에 사용할 수도 있다. 선택한 휘발성 니트로스아민의 정상 대기압에서의 비등점은 도 11에 제시한 바와 같다.

실시예 8: 담배 추출물 처리에 있어서 실시예 2 및/또는 실시예 7에 예시된 MIP 물질의 용도

실시예 2 또는 실시예 7의 방법에 따라 합성된 중합체를 고상 추출 컬럼에 넣고, 이 컬럼을 디클로로메탄(DCM), 메탄올 및 마지막으로 증류수를 통해 통과시켜 상태조정했다.

채썬 버어리종 담배 잎을 60℃에서 물로 15분 동안 추출했다. 여과하여 용액으로부터 담배를 분리한 뒤 건조했다. 용액은 상기 컬럼을 통해 통과시키고, 추출물로부터 TSNA를 흡착시켰다. 그 다음, 컬럼을 빼낸 후 용액을 막증발로 농축시키고, 이 농축물을 추출된 담배와 재조합한 뒤 공기 중에서 건조했다.

중합체에 의해 흡착된 TSNA는 DCM을 사용하여 컬럼으로부터 용출시킬 수 있다.

실시예 9: 담배 추출물의 처리에 사용되는 실시예 2 또는 실시예 7의 MIP 재료의 용도

채썬 황색종(flue-cured) 담배 잎을 60℃에서 15분 동안 물로 추출했다. 추출된 담배는 여과로 용액에서 분리한 뒤 건조했다. 용액은 실시예 2 또는 실시예 7의 MIP와 혼합했고, 그 동안 중합체는 용액으로부터 TSNA를 선택적으로 흡착한다. 그 다음, MIP를 추출물로부터 여과 또는 원심분리를 통해 기계적으로 분리했다. 용액은 증발로 농축하고, 농축물은 상기 추출된 담배와 재조합한 뒤 공기 중에서 건조했다.

MIP는 재사용하기 위해 DCM, 메탄올 및 마지막으로 탈이온수 또는 pH 4 완충액을 이용한 용출로 재생시킬 수 있다.

실시예 10: 담배 추출물의 처리에서 실시예 2 또는 실시예 7의 MIP 물질의 용도

연속 추출법을 사용하여 채썬 US 블렌드종 담배 잎을 1차 추출 챔버에 적재하고 여기에 초임계 이산화탄소를 공급했다. 담배와 접촉한 후, 이산화탄소는 실시예 2 또는 실시예 7에 기술된 바와 같이 생산한 MIP를 함유하는 2차 추출 챔버로 공급했다. 중합체와 접촉한 뒤, 이산화탄소는 다시 1차 추출 챔버로 복귀시켜 다시 담배와 접촉시켰다. 이러한 순환 과정을 담배의 TSNA 함량이 바람직한 수준까지 감소할 때까지 계속한 후, 이산화탄소는 시스템으로부터 배기시키고 담배는 1차 챔버에서 배출시켰다. 그 다음, 2차 챔버에 존재하는 MIP는 DCM, 메탄올 및 아세트산으로 재생시켰다.

실시예 11: NNAL 및 니코틴 함유 용액의 처리에서 4-메틸니트로소아미노-1-(3-피리딜)-1-부탄올(NNAL) 선택용으로 개발된 분자 각인 중합체 재료의 용도

실시예 2의 방법에 따라 합성된 중합체를 고상 추출 컬럼에 혼입시키고, 컬럼을 인산염 완충 용액을 통해 통과시켜 상태조정했다.

NNAL 및 니코틴의 표준 수용액은 pH 범위 3.0 내지 7.5에 이르는 인산염 완충액으로 제조했다. 이와 같이 완충화된 표준 용액을 컬럼을 통해 통과시키고, 그 분획을 수집하여 NNAL 및 니코틴 함량에 대해 분석했다. 완충화된 세척 용액을 컬럼을 통해 통과시키고, 그 분획을 역시 수집하여 NNAL 및 니코틴 함량에 대해 분석했다.

용액은 HPLC와 UV 검출로 분석했다. NNAL을 보유하고 니코틴을 회수하는 MIP의 최적 상태는 pH 범위 4.0 내지 4.5에서 관찰되었다. 이보다 더 낮은 pH 값에서는 니코틴은 양성자화되고 중합체와 거의 상호작용하지 않아서, 수성 완충액과 함께 통과했다.

실시예 12: NNAL 및 TSNA 함유 용액의 처리에서 4-메틸니트로스아미노-1-(3-피리딜)-1-부탄올(NNAL) 선택용으로 개발된 MIP 재료의 용도

실시예 2의 방법에 따라 합성된 중합체를 고상 추출 컬럼에 담고, 이 컬럼을 디클로로메탄(DCM), 메탄올 및 마지막으로 증류수를 통해 통과시켜 상태조정했다.

NNAL 및 TSNA(NAB, NAT, NNK 및 NNN)의 표준 수용액은 빙초산으로 pH 3이 되도록 산성화했다. 표준 용액을 컬럼을 통해 통과시킨 후, 빙초산 용액으로 3회 세척하고, 그 분획을 GC-TEA로 NNAL 및 TSNA 함량에 대해 분석했다. 디클로로메탄을 이용한 3회 세척물도 컬럼을 통해 통과시키고, 그 분획을 NNAL 및 TSNA 함량에 대해 분석했다.

MIP는 NNAL 91%, NNK 65%를 보유했고, 다른 TSNA(구조적으로 덜 유사한)에 대해서는 약 20 내지 30%의 효율을 나타냈다.

이상의 설명은 본 발명을 단지 예증하기 위한 것이지, 제한하고자 한 것이 아니다. 본 발명의 취지와 실체를 함유하는 개시된 양태들은 당업자에 의해 변형될 수 있는 바, 본 발명은 이하 청구 범위의 영역에 속하는 모든 것과 이의 등가물을 포함하는 것으로 간주되어야 한다.

1: 담배 봉
2: 겉싸개
3: 연기 필터, 3a: 제1 필터 부재, 3b: 제2 필터 부재, 3c: 제3 필터 부재, 3d: 제4 필터 부재,
4: 팁 페이퍼

Claims (20)

1. 4-(메틸니트로스아미노)-1-(3-피리딜)-1-부타논(NNK), 4-(메틸니트로스아미노)-4-(3-피리딜)부타날(NNA), N-니트로소노르니코틴(NNN), N-니트로소아나바신(NAB), N-니트로소아나타빈(NAT), N'-니트로소디메틸아민(NDMA), N'-니트로소디에틸아민(NDEA), N'-니트로소에틸메틸아민(NP), N-니트로소디에탄올아민, N-니트로소피롤리딘(NYPR), N'-니트로소메틸부틸니트로스아민(BMNA), N'-니트로소-n-부틸아민(NBA), 4-(메틸니트로스아미노)-1-(3-피리딜)-1-부탄올(NNAL), 4-(메틸니트로스아미노)-4-(3-피리딜)-1-부탄올(이소-NNAL), 4-(메틸니트로스아미노)-4-(3-피리딜)부탄산(이소-NNAC) 및 N'-니트로소피페리딘(NIPI)으로 이루어진 그룹에서 선택되는 담배 특이적 니트로스아민(tobacco-specific nitrosamines)과 결합하는 반응성 부위를 갖는 중합체로서,
   상기 중합체는
   주형 화합물의 존재하에, 적어도 하나의 작용기성 단량체와 적어도 하나의 가교제를 공중합하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되고,
   상기 주형 화합물은 적어도 하나의 담배-특이적 니트로스아민의 부분구조를 포함하는 화합물이며,
   상기 주형 화합물은

   

   
   

   

   
   

   

   및

   

   
   로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
   상기 작용기성 단량체는 메타크릴산(MAA), 비닐벤조산, 비닐 벤젠 설폰산, 이타콘산, 및 트리플로오로메타크릴산(TFMAA)으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는,
   담배 특이적 니트로스아민과 결합하는 반응성 부위를 갖는 중합체.
2. 제1항에 있어서, 담배 특이적 니트로스아민이 니코틴, 노르니코틴, 아나바신 또는 아나타빈 유래인 것이 특징인 중합체.
3. 제1항에 있어서, 중합체가 니코틴 유래의 니트로스아민 NNAL에 대해 선택적인 것이 특징인 중합체.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 주형 화합물이 4-(메틸프로펜일-아미노)-1-피리딘-3-일-부탄-1-올 및 피리딘 카르비놀로 이루어진 그룹에서 선택되는 것이 특징인 중합체.
6. 삭제
7. 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 중합체; 및
   시료에 존재하는 니트로스아민을 검출, 정량 및 분리하는 공정 중 적어도 하나의 공정을 수행하기 위해 상기 중합체를 사용하는 것에 관한 지침서
   를 포함하는 키트.
8. 주형 화합물의 존재하에, 적어도 하나의 작용기성 단량체와 적어도 하나의 가교제를 공중합하여, 주형 화합물이 제거가능하게 결합한 반응성 부위를 갖는 중합체를 생산하는 단계; 및
   상기 주형 화합물을 중합체로부터 제거하는 단계
   를 포함하는,
   담배 특이적 니트로스아민과 결합하는 반응성 부위를 갖는 중합체의 제조방법으로서,
   상기 담배 특이적 니트로스아민은 4-(메틸니트로스아미노)-1-(3-피리딜)-1-부타논(NNK), 4-(메틸니트로스아미노)-4-(3-피리딜)부타날(NNA), N-니트로소노르니코틴(NNN), N-니트로소아나바신(NAB), N-니트로소아나타빈(NAT), N'-니트로소디메틸아민(NDMA), N'-니트로소디에틸아민(NDEA), N'-니트로소에틸메틸아민(NP), N-니트로소디에탄올아민, N-니트로소피롤리딘(NYPR), N'-니트로소메틸부틸니트로스아민(BMNA), N'-니트로소-n-부틸아민(NBA), 4-(메틸니트로스아미노)-1-(3-피리딜)-1-부탄올(NNAL), 4-(메틸니트로스아미노)-4-(3-피리딜)-1-부탄올(이소-NNAL), 4-(메틸니트로스아미노)-4-(3-피리딜)부탄산(이소-NNAC) 및 N'-니트로소피페리딘(NIPI)으로 이루어진 그룹에서 선택되고,
   상기 주형 화합물은 적어도 하나의 담배-특이적 니트로스아민의 부분구조를 포함하는 화합물이며,
   상기 주형 화합물은

   

   
   

   

   
   

   

   및

   

   
   로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
   상기 작용기성 단량체는 메타크릴산(MAA), 비닐벤조산, 비닐 벤젠 설폰산, 이타콘산, 및 트리플로오로메타크릴산(TFMAA)으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는,
   담배 특이적 니트로스아민과 결합하는 반응성 부위를 갖는 중합체의 제조방법.
9. 삭제
10. 제8항에 있어서, 가교제가 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(EDMA), 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트(TRIM) 및 펜타에리쓰리톨 테트라아크릴레이트로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것이 특징인 제조방법.
11. 삭제
12. 제8항에 있어서, 주형 화합물이 4-(메틸프로펜일-아미노)-1-피리딘-3-일-부탄-1-올 및 피리딘 카르비놀로 이루어진 그룹에서 선택되는 것이 특징인 제조방법.
13. 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 중합체와 담배 산물을 접촉시키는 단계
    를 포함하는, 담배 산물에 존재하는 하나 이상의 담배 특이적 니트로스아민의 농도를 감소시키기 위한 담배 산물의 처리 방법.
14. 제13항에 있어서, 담배 산물이 담배, 담배 대치물 또는 이의 혼합물을 함유하는 재료의 열 분해에 의해 생산된 것이 특징인 처리 방법.
15. 제13항에 있어서, 담배 산물이 재료를 이의 연소 온도 이하의 온도로 가열하여 생산된 것이 특징인 처리 방법.
16. 제13항에 있어서, 담배 산물이 재료의 연소에 의해 생산된 것이 특징인 처리 방법.
17. 제13항에 있어서, 담배 산물이 담배, 담배 대치물 또는 이의 혼합물을 함유하는 재료를 용매와 접촉시킴으로써 생산된 것이 특징인 처리 방법.
18. 담배, 담배 대치물 또는 이의 혼합물을 함유하는 담배 재료를 용매로 추출하는 단계;
    추출물을, 이 추출물에 존재하는 하나 이상의 담배 특이적 니트로스아민의 농도를 감소시키기 위하여, 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 중합체와 접촉시키는 단계; 및
    상기 접촉된 추출물을 상기 추출된 담배 재료와 조합시키는 단계
    를 포함하는 담배 재료의 제조방법.
19. 제18항에 있어서, 담배, 담배 대치물 또는 이의 혼합물을 함유하는 담배 재료를 용매와 접촉시킴으로써 담배 재료를 추출하는 것이 특징인 제조방법.
20. 삭제

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