Novel Tannic Acid-Layered Double Hydroxide Nanohybrid with Antioxidant Property

Abstract

본 논문에서는 항산화 기능과 활성산소를 제거를 통한 암치료가 가능한 폴리페놀계의 탄닌산(Tannic acid, TA)을 금속이증충 수산화물(Layered Double Hydroxide, LDH)에 담지하고, 이를 이용한 항산화 특성에 관한 연구를 진행하였다. LDH를 박리화하고 이를 다시 탄닌산과 재적층 (exfoliation and restacking) 하는 방법으로 합성된 탄닌산 – 금속이중층 수산화물(TA-LDH)은 탄닌산의 하이드록실기와 금속이중층 수산화물의 하이드록실기와의 수소 결합으로 전하를 띄지 않는 중성의 탄닌산을 안정적으로 금속이중층 수산화물 층간 안에 담지 할 수 있었다. 탄닌산과 금속이중층 수산화물의 몰비(TA/LDH)를 0.00에서 0.30으로 달리하여 준비한 탄닌산 – 금속이중층 수산화물들의 층간거리(d-spacing)는 0.15의 몰비까지8.7Å에서 20.9Å으로 큰 폭으로 증가하다가 서서히 증가하여 최종적으로23.6Å의 층간거리를 가지는 것을 X선 회절 분석으로 도출하였다. 또한, UV-Vis분광학적 분석을 통하여, 탄닌산 - 금송이중층 수산화물에 담지된 탄닌산의 함량은 점차적으로 증가하다가 0.25와 0.30의 몰비에서 탄닌산의 함량이41wt%로 일정하게 유지되었다. 이는 탄닌산과 금속이중층 수산화물의 반응이 0.25의 몰비에서 평형 상태에 도달하였음을 나타내 주는 결과이다. 0.25의 몰비에서 합성된 탄닌산 – 금속이중층 수산화물에서 탄닌산이 방출되는 양을 pH = 5 와 pH 7.4 조건에서 시간별로 분석하여, pH 환경에 따른 탄닌산의 방출 특성을 확인하였다. 그 결과, 약산성 환경인 pH = 5에서의 탄닌산의 방출양이 pH = 7.4에서의 방출양보다 3 배 더 높게 방출되는 것을 확인 하였다. 또한, 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl(DPPH) 자유 라디칼의 소거능은 탄닌산 – 금속이중층 수산화물의 농도가 50 μg/ml일 때, pH 7.4 및 pH = 5조건에서 각각 58 % 및 90 %로 관측되었다. 이러한 항산화 특성을 지니는 탄닌산 – 금속이중층 수산화물의 세포 독성 실험을 Hepa-1c1c7 세포를 이용하여 진행하였고, 세포에 처리한 탄닌산 – 금속이중층 수산화물의 농도가 10 μg/mL 미만에서는 세포 독성이 매우 낮은 것을 확인하였다. 이러한 결과는 탄닌산 – 금속이중층 수산화물이 항산화 작용뿐만 아니라, 암 치료에도 적용 가능한 특성을 가진 잠재적 인 약물 전달 시스템으로 사용 가능할 것으로 기대한다.;A neutral tannic acid (TA) with the numerous phenol groups was successfully incorporated in between the two layers of layered double hydroxide (LDH) with positive charge layers due to hydrogen bonding of LDH and TA. We designed and prepared the well-ordered TA-LDHs with molar ratio of TA/LDH from 0.00 to 0.30 via exfoliation and restacking method. According to the powder X-ray diffraction data, the bottom spacing of LDH was increase from 8.7 Å to 23.6 Å after restacking-reaction of LDH and TA for 6h. A content of TA in LDH was gradually increase and then obtained same amount of TA as 41 wt% at molar ratio of 0.25 and 0.30, resulting that the restacking reaction of LDH and TA was reached the equilibrium state at a molar ratio of 0.25. The release behavior of TA-LDH with 0.25 molar ratio of TA/LDH exhibited 3-fold higher release property at pH = 5 than pH = 7.4 due to slightly acidic environment. Furthermore, the scavenging effect of TA-LDH against 1, 1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl free radical (DPPH•) at pH 7.4 and pH = 5 was determined 58 % and 90 %, respectively, at 50 μg/ml concentration, resulting that this is in good agreement with release study of TA-LDH. And it also showed very low cytotoxicity with no significant decrease in Hepa-1c1c7 cell viability at concentration below 10 μg/mL. These results imply that the novel TA-LDH can serve as a potential drug delivery system with an antioxidant property for the cancer therapy.