이온교환수지 대신 실리카겔을 사용하여 반코마이신의 결정화 시간을 단축하는 실험을 수행하였다. 특히, 입자 크기가 230-400 mesh인 Silica gel 4를 사용하면 결정화 시간이 가장 빠르게 단축되었다. 그러나 실리카겔의 입자 크기가 너무 작으면(예: silica gel 5) 결정 성장이 저해되어 적절한 크기의 실리카겔 선택이 중요하다는 결과를 얻었다.
<h2>SEM 분석</h2> <p>Scanning Electron Microscope (MIRA LMH, Tescan, Czech)을 사용하여 다양한 배율에서 결정화 공정을 통하여 얻어진 반코마이신 결정 형태와 입자표면을 관찰하였다. Acceleration voltages는 \( 20 \mathrm { kV } \)로 하고 시료의 양은 약 \( 1 \mathrm { mg } \)을 사용하였다.</p> <h1>결과 및 고찰</h1> <p>반코마이신 결정화에서 표면적증가물질로 이온교환수지를 사용하면 표면적 증가가 없는 경우(control)에 비해 결정 생성에 소요되는 시간을 2배(12시간) 정도 단축시킬 수 있었다. 이는 표면적증가물질이 결정화에 필요한 표면적을 효과적으로 제공하는 요소로 작용하기 때문이다. 본 연구에서는 새로운 표면적증가물질로 실리카겔을 이용하여 반코마이신의 결정화에 소요되는 시간을 획기적으로 단축시키고자 하였다. 표면적증가물질인 실리카겔의 주요 물리적 특성(입자크기, 표면적, 기공부피, 기공지름) 변화에 따른 영향을 조사하기 위하여, 물리적 특성이 다른 8종류의 실리카겔(Table 1)을 이용하여 결정화 실험을 수행하였다. \( 0.1 \mathrm { g } / 4.5 \mathrm { ml } \)로 반코마이신을 녹인 결정화 용액에 각각의 실리카겔을 첨가하여 반코마이신을 결정화하고 여과 및 건조 후 전자현미경을 통하여 결정을 확인하였다.</p> <p>동일한 표면적 \( \left (60.75 \mathrm { m } ^ { 2 } \right ) \)에서 결정화 실험을 수행한 후 생성된 결정을 전자현미경으로 관찰한 결과를 Fig. 2A에 나타내었다. 동일한 표면적임에도 불구하고 silica gel 4와 silica gel 6의 경우 결정화 6시간, silica gel 3의 경우 결정화 9시간에서 결정이 성공적으로 생성된 반면 나머지 실리카겔에서는 결정이 생성되지 않았다. Silica gel 1-5로부터 반코마이신 결정 생성/성장은 실리카겔의 입자크기에 많이 의존함을 알 수 있었다. Silica gel 4(입자크기: 230-400 mesh)를 이용한 경우 반코마이신 결정이 가장 빨리 생성됨을 알 수 있었다. 실리카겔을 첨가한 반코마이신 결정화 공정에서 첨가한 실리카겔의 입자크기가 감소할수록(silica gel 1-4) 결정생성 시간이 감소하는 경향을 보였지만 silica gel 5는 silica gel 4보다 입자가 작음에도 불구하고 결정화 6시간에서 뚜렷한 결정이 생성되지 않았다. 이러한 현상에 대한 원인을 파악하기 위하여, silica gel 5의 경우 결정화 시간을 연장(15시간)하여 반코마이신 결정화 양상을 조사하였다. 결정화 15시간에서 반코마이신 결정이 생성 되었지만 실리카겔이 결정입자 가지 사이에 끼어 있음을 확인할 수 있었다. 즉, 너무 작은 입자크기를 가진 실리카겔은 반코마이신 결정 성장을 오히려 저해하는 원인이 됨을 알 수 있었다. 또한 입자크기를 동일하게 하고 기공지름을 달리한 실험(silica gel 4와 silica gel 6-8을 이용한 실험)에서는 silica gel 4와 silica gel 6을 사용하였을 때 가장 빨리 반코마이신 결정이 생성되었다. 즉, 반코마이신 결정화 시간 단축 측면에서 표면적 증가물질인 실리카겔의 기공지름은 40-50 A 범위가 적절함을 알 수 있었다. 표면적 증가가 없는 기존 결정화 방법과 비교해 보면 표면적증가물질(실리카겔)을 첨가한 경우 1.5-2.5배 정도 더 작은 반코마이신 입자( \(<150 \mathrm { mm } \) radius)를 얻을 수 있었다. 이러한 결과는 실리카겔 표면에서 포화도가 높아져 핵 생성 속도가 빨라지고 결정 핵 생성이 증가하며 침전물의 크기는 더 작아지는 것이다. 결정화 과정에서 임계자유에너지와 임계반경의 크기는 과포화 농도의 함수로 표시되어있는데 과포화 농도가 증가할수록 임계 자유에너지는 낮아지고 임계반경은 작아진다. 이것은 결정 핵생성의 barrier가 낮아져 쉽게 그리고 빨리 결정 핵 생성이 이루어질 수 있음을 의미한다.</p>