브로민화 세트리모늄

3. 응용

브로민화 세트리모늄(CTAB)은 계면활성제의 일종으로, 다양한 분야에 응용된다.

생물학 분야에서는 DNA 추출 시 DNA의 온전성을 유지하고, 당단백질이나 다당류 같은 불순물을 제거하는 데 쓰인다.^[4][5] 세포 용해를 통해 세포 내 거대 분자를 분리하는 데도 활용된다.

의학 분야에서는 두경부암(HNC) 치료를 위한 세포 사멸 유도 항암제로서의 가능성이 연구되고 있다.^[6] ''시험관 내(in vitro)'' 및 ''생체 내(in vivo)'' 실험에서 CTAB는 암세포에 대한 세포 독성을 나타냈으며, 세계 보건 기구(WHO)는 다당류 백신 정제에 CTAB 사용을 권장한다.^[7]

단백질 전기영동 과정에서 CTAB는 당단백질 분석의 어려움을 해결하는 데 사용될 수 있다.

나노입자 합성 분야에서 CTAB는 금 나노입자의 크기와 모양을 조절하고 안정화하는 데 중요한 역할을 한다.^[8][9] 이는 촉매, 광학, 전자공학, 센서, 의학 등 다양한 분야에서 금 나노입자의 특성을 제어하는 데 기여한다.^[10]

CTAB는 중간 기공 물질 합성에도 활용된다.^[13] CTAB를 템플릿으로 사용하여 규칙적인 기공을 가진 실리카 기반 중간 기공 물질을 합성할 수 있으며, 이는 촉매 및 흡착 물질로 유용하다.

3. 1. 생물학적 응용

3. 1. 1. 의학적 응용

3. 1. 2. 단백질 전기영동

3. 1. 3. DNA 추출

3. 2. 나노입자 합성

3. 2. 1. 금 나노입자 합성

3. 2. 2. 메조포러스 물질 합성

4. 독성

세트리모늄 브로마이드는 다양한 분야에 사용되지만, 농도에 따라 독성을 나타낼 수 있다. 산타 크루즈 생명공학(Santa Cruz Biotechnology, Inc.)은 세트리모늄 브로마이드에 대한 물질 안전 보건 자료를 제공한다.^[14]

동물 실험 결과, 150g 미만의 세트리모늄 브로마이드를 섭취하면 식도 및 위장관에 화학적 화상을 유발하여 메스꺼움과 구토를 동반한 유해한 건강 영향이나 사망을 초래할 수 있다.^[15] 세트리모늄 브로마이드는 장에서 흡수가 잘 안 되고 대변으로 배설된다.^[16] 다니오 레리오(제브라피쉬)는 96시간 동안 0.3mg/L, 다프니아 마그나(물벼룩)는 48시간 동안 0.03mg/L의 세트리모늄 브로마이드 농도에 노출되었을 때 독성을 보였다.^[17]

세트리모늄 브로마이드는 다른 4급 암모늄 염과 함께 화장품에 사용되는데, 샴푸와 같은 린스 오프 타입 제품에는 최대 10% 농도로 사용될 수 있다. 리브온(leave-on) 화장품은 0.25% 이하의 농도에서만 안전한 것으로 간주된다. 임신한 쥐에게 주사했을 때 배아 독성 및 기형 유발 효과가 나타났는데, 기형 유발 효과는 10mg/kg 투여량에서, 두 효과 모두 35mg/kg 투여량에서 나타났다. 50mg/kg/일의 경구 투여량에서도 배아 독성 효과가 관찰되었다.^[16] 1년 동안 쥐에게 10mg/kg/일, 20mg/kg/일, 45mg/kg/일의 세트리모늄 브로마이드를 물에 타서 먹인 실험에서, 10mg/kg/일 및 20mg/kg/일 투여량에서는 독성 증상이 나타나지 않았지만, 가장 높은 투여량에서는 체중 감소가 나타났으며, 이는 사료 전환 효율 감소 때문으로 여겨졌다. 이 실험에서 쥐의 위장관에는 미세한 변화가 없었다.^[18]

배양된 인간 피부 HaCaT 각질 세포를 이용한 독성 시험에서, 세트리모늄 브로마이드는 10μM의 낮은 농도에서도 독성을 보였지만, 1μM 미만의 농도에서는 무독성인 것으로 나타났다.^[19]

세포 독성 메커니즘은 명확히 밝혀지지 않았지만, 몇 가지 가설이 제시되었다. U87 및 A172 교모세포종 세포를 이용한 연구에서는 세트리모늄 브로마이드가 인지질과 교환되어 세포막 재배열을 유발하거나, 미토콘드리아 막 내에서 CTA⁺와 Br^-로 해리되어 CTA⁺가 ATP 합성 효소에 결합하여 ATP 합성을 중단시켜 세포를 죽음에 이르게 할 수 있다고 제안한다.^[20]

참조

_[1] 논문 Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 1970-08-15
_[2] 논문 Cetyltrimethyl Ammonium Bromide (CTAB) DNA Miniprep for Plant DNA Isolation 2009-03-01
_[3] 논문 Ion binding and reactivity at charged aqueous interfaces 1991-12-01
_[4] 논문 Extraction of DNA suitable for PCR applications from mature leaves of Mangifera indica L
_[5] 논문 Cetyltrimethyl Ammonium Bromide (CTAB) DNA Miniprep for Plant DNA Isolation 2009-03-01
_[6] 논문 Potential Use of Cetrimonium Bromide as an Apoptosis-Promoting Anticancer Agent for Head and Neck Cancer 2009-11-01
_[7] 웹사이트 CTAB in polysaccharide (bacterial) vaccines https://novonordiskp[...] 2021-10-22
_[8] 논문 Effect of Cationic Surfactant Head Groups on Synthesis, Growth and Agglomeration Behavior of ZnS Nanoparticles 2009-07-01
_[9] 웹사이트 Surfactants: Types and uses http://www.nanoparti[...]
_[10] 논문 CTAB-Assisted Synthesis of Size- and Shape-Controlled Gold Nanoparticles in SDS Aqueous Solution 2009-09-30
_[11] 논문 Au(III)–CTAB reduction by ascorbic acid: Preparation and characterization of gold nanoparticles 2013-04-01
_[12] 논문 Synthesis and Self-Assembly of Cetyltrimethylammonium Bromide-Capped Gold Nanoparticles 2003-10-01
_[13] 논문 Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism 1992-10-22
_[14] 웹사이트 Cetyltrimethylammonium Bromide http://datasheets.sc[...] 2024-04-07
_[15] 웹사이트 Santa Cruz Biotechnology, Inc. MSDS http://datasheets.sc[...] 2011-04-23
_[16] 논문 Final Report on the Safety Assessment of Cetrimonium Chloride, Cetrimonium Bromide, and Steartrimonium Chloride 1997-05-01
_[17] 웹사이트 Sigma-Aldrich MSDS http://physics.utsa.[...] 2008-09-29
_[18] 논문 The subacute and chronic toxicity of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), a cationic surfactant, in the rat 1976-06-01
_[19] 논문 Toxicity and Environmental Risks of Nanomaterials: Challenges and Future Needs 2009-02-17
_[20] 학위논문 The source of toxicity in CTAB and CTAB-stabilized gold nanorods No Publisher Supplied
_[21] 논문 Editorial http://molpharm.aspe[...] 2009-11-01