금속이온과 chitosan의 결합에 관한 연구

Abstract

Metal binding properties of Chitosan were studied by acid-base titration, UV absorption spectroscopy, and viscosity measurement. The acid-base titrations of Chitosan solution with metal ions revealed that Cu^(+2) binds to Chitosan with two amine to one Cu^(+2) ratio near pH 5.0 cooperatively. Studies also indicated that Cd^(+2) and Ni^(+2) ions are chelating at pH 5.8 and 6.1 respectively. The Cu^(+2)-Chitonsan complex exhibited characteristic UV Abs. peak at 265nm, and the binding parameters were determined from Scatchard type plot. The binding constant and the extinction coefficient of complex formation were 3.94 × 10^(4)(M/l)^(-1) and 3.21 × 10^(3), respectively. The D-glucosamine-Cu^(+2) complex was also studied, and K and Δε were found to be 1.1 × 10^(4)(M/l)^(-1) and 3.2 × 10^(3) respectively. The binding of other metals were also studied by decrease of Abs. peak of Cu^(+2)-Chitosan complex with addition of metal ions. The strength of binding among metal ions was Cu^(+2)>Co^(+2)>Cd^(+2)>Zn^(+2)>Mg^(+2). The binding of Cu^(+2) to Chitosan results decrease of viscosity of chitosan solution when the chitosan solution when the Chitosan concentration is low, whereas strong increase of viscosity leading to "gel" formation was observed for higher Chitosan concentration. The result was interpretated as intramolecular chelation (low Chitosan cone.) and intermolecular chelation (high Chitosan conc.). The effects of other metal ions and temp. on the viscosity of Chitosan including "gel" formation were also studied.;Chitosan에 대한 금속 이온의 결합이 산-염기 적정, UV 흡수 spectra, 점성도 측정을 통하여 연구되었다. Chitosan 용액의 산-염기 적정에서 Cu^(+2)는 Chitosan과 PH5부근에서 협동적으로 결합하여 amine기와 Cu^(+2)의 비 2:1인 착물을 형성함을 보였다. 또한 Cd^(+2) 및 Ni^(+2)은 각각 pH 5.8, pH 6.1부근에서 Chitosan과 chelation됨이 관찰되었다. Cu^(+2)-Chitosan 착물은 265nm에서 특성 흡수 peak가 나타나며 형성된 착물의 결합 상수(K)와 흡광 계수(△ε)는 각각 3.94×10^(4)(M/1)^(-), 3.21×10^(3)으로 구해진다. Chitosan의 monomer인 D-glucosamine은 Cu^(+2)와 1:1 착물을 형성하며, 이 때 K와 △ε는 각각 1.1×10^(4)(M/1)^(-1), 3.2×10^(3)으로 얻어졌다. Cu^(+2)이외의 다른 금속 이온의 결합은 금속 이온의 첨가에 따른 Chitosan-Cu^(+2)착물의 흡수 peak가 감소하는 사실로부터 연구되었다. 금속 이온간의 결합의 세기는 Cu^(+2)>Co^(+2)>Cd^(+2)>Zn^(+2)>Mg^(+2)순으로 나타났다. Cu^(+2)-Chitosan의 결합을 Chitosan 농도에 따른 점성도 변화에서 연구한 결과, Chitosan 농도가 낮을 때는 Chitosan 용액의 점성도가 감소하며, 반면에 높은 Chitosan 농도에서는 점성도가 급격히 증가하여 "gel"을 형성하게 된다. 이런 결과는 Chitosan 농도가 낮을 때는 분자내 Chelation을 하나, 높은 Chitosan 농도에서는 분자간 Chelation을 하는 것으로 해석된다. Chitosan 과 직접 결합하지 않는 염인 MgCl_(2), CaCl_(2), NaCl의 첨가가 Chitosan-Cu^(+2)용액인 gel을 촉진시키는데, 이것은 Chitosan gel의 안정화에 이온 강도가 크게 작용하는 것으로 설명하였다.