이부프로펜의 용융결정화 제어 = Control of Melt Crystallization of Ibuprofen

국문 초록 (Abstract)

국문초록

이부프로펜의 용융결정화 제어

화학공학과 이동주
지도교수 김일원

이부프로펜의 용융 결정화에 있어서, 온도, 습도, 그리고 결정생성 표면이 결정화에 주는 영향에 대하여 연구하였다. 이부프로펜 (IBU: Ibuprofen) 은 비스테로이드성 소염진통제로, 상호명 브루펜으로서 널리 사용되는 약물 중 하나이다. 본 연구는 IBU와 같은 약물 결정의 비균질 핵형성 원리를 파악하고, 약물성질 개선을 위한 약물 결정화 유도시스템을 설계하기 위하여 진행하였다. 용융 결정화는 각각의 카르복실산 (COOH), 메틸 (CH3), 하이드록실 (OH) 작용기를 가진 자기조립단분자막 (SAM: self-assembled monolayer) 과 금 (Au), 알루미늄 (Al)의 5개 표면 위에 IBU를 올려놓고, Hot Stage를 이용하여 30℃∼100℃ 가열, 100℃∼30℃ 냉각으로 진행하였다. 온도가 용융결정화에 주는 영향을 확인하기 위하여, 각각의 표면에 녹아있는 IBU를 0℃, -20℃, -70℃의 냉장실과 냉동실에 보관하여, 생성되는 결정의 모양을 관찰하였다. 또, 습도가 용융결정화에 주는 영향을 확인하기 위하여, 각각의 표면에 녹아있는 IBU를 0%, 33%, 75%, 100% 의 습도에서 결정이 생성되는 시간과 결정의 모양을 관찰하였다. 위 조건에 따라 생성된 결정들을 광학현미경 (OM: Optical Microscope), 시차주사열량계 (DSC: Differential Scanning Calorimetry), X-선 회절 (XRD: X-ray Diffractometer) 방법을 사용하여 결정모양, 열적, 구조적 특성을 분석하였다. 상대습도 100% 조건에서, SAM-OH 표면에서의 평균결정생성 시간과 용융엔탈피는 43분 (⧍Hf = 144.01 J/g), 75%일 때 229.7분 (⧍Hf = 134.72 J/g), 33%일 때 463.6분 (⧍Hf = 85.97 J/g)으로 나타났다. 상대습도가 낮은 조건에서 결정화를 진행시킬 때, 결정 표면에 상관없이 용융엔탈피가 낮은 결정이 천천히 생성되었다. SAM-CH3, Al, Au, SAM-COOH 순으로 습도에 따른 결정성의 차이가 크게 나타났다. 또한 상대습도, 온도에 상관없이 Al, Au 표면에서 나뭇가지형의 결정이 생성되었고 SAM-CH3 표면에서는 구형의 결정이 SAM-COOH, SAM-OH 표면에서는 다발형의 결정이 생성되었다. 온도에 따른 결정화 실험에서 IBU의 결정화가 진행되는 온도가 0℃, -20℃에서는 결정이 생성되었지만, -70℃에서는 결정이 생성되지 않았다. IBU의 유리전이 온도보다 낮은 -70℃ 조건에서는 IBU는 분자들이 결정핵을 형성할 수 없을 만큼 거동이 느려 결정이 생성되지 않았다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

ABSTRACT

Control of Melt Crystallization of Ibuprofen

LEE, DONG-JOO
Department of Chemical Engineering
Graduate School
Soongsil University

Effects of temperature, humidity, and crystal nucleation surfaces on the melt crystallization of Ibuprofen (IBU) were studied. IBU is the one of non-steroidal anti inflammatory drugs known as trade name BrufenⓇ. This study was for understanding the fundamentals of heterogeneous crystallization of drug crystals like IBU, and for designing the drug crystallization guidance system to improve drug properties. Melt crystallization had processes as follows. IBU was placed onto each self-assembled monolayer (SAM) having carboxylic acid (COOH) group, methyl (CH3) group, hydroxyl (OH) group, and Gold (Au), Aluminium (Al) surface. IBUs on 5 surfaces were heated from 30℃ to 100℃, and were cooled to 30℃ using hot stage. In order to confirm the effects of crystallization temperature on the melt crystallization, each samples were stored at 0℃, -20℃, -70℃ refrigerators and a freezer, and crystal generation morphologies were observed. Also, IBUs placed on 5 surfaces at 30℃ were stored at 0%, 33%, 75%, and 100% humidity conditions, and their crystal nucleation rate and morphologies were observed. Optical Microscope (OM), Differential Scanning Calorimetry (DSC), X-ray Diffractometer (XRD) were utilized for analyzing the crystal shapes, morphologies, and thermal, structural characteristics.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 국문초록 ⅶ
• Abstract ⅸ
• 제 1 장 서 론 1
• 제 2 장 이론적 배경 3
• 2.1 결정화 3
• 2.1.1 결정 핵생성 3
• 2.1.2 결정화에 영향을 미치는 외부조건 5
• 2.1.3 균일 핵생성 5
• 2.1.4 비균질 핵생성 6
• 2.2 자기조립 단분자막 7
• 2.3 Avrami 식 7
• 제 3 장 실험방법 10
• 3.1 재료 10
• 3.2 자기조립 단분자막 10
• 3.3 온도에 따른 결정화 10
• 3.4 습도에 따른 결정화 11
• 3.4.1 제한된 공간에서의 결정화 11
• 제 4 장 결과 및 고찰 13
• 4.1 온도에 따른 결정화 13
• 4.2 습도에 따른 결정화 20
• 4.2.1 제한된 공간에서의 결정화 42
• 제 5 장 결 론 48
• 참고문헌 50