KR100584086B1 - Method for fabricating biomedical superparamagnetic nanocomposite powders - Google Patents

Method for fabricating biomedical superparamagnetic nanocomposite powders Download PDF

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Abstract

본 발명은 초상자성 나노복합분말을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 초음파분무 열분해법을 이용하여 초상자성을 갖는 균일한 크기의 금속산화물나노입자를 세라믹 기지상에 균일하게 분산시킨 금속산화물/세라믹 나노복합분말을 경제적으로 제조하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 상기한 목적을 달성하기 위해 초상자성 나노복합분말의 제조 방법은 초상자성 분산상 및 세라믹 기지상 원료를 용매에 첨가 및 교반하여 용액을 마련하는 단계와, 상기 용액을 초음파 분무장치로 분무시키는 단계와, 상기 분무된 액적을 미리 가열된 챔버로 분사시키는 단계와, 상기 분사물을 열분해시키는 단계와, 상기 열분해 후 생성된 분말을 포집하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for producing a superparamagnetic nanocomposite powder, comprising a metal oxide / ceramic nanocomposite powder in which metal oxide nanoparticles of uniform size having superparamagnetism are uniformly dispersed on a ceramic matrix by using ultrasonic spray pyrolysis. It is an object of the present invention to provide a method for economically manufacturing the same. In order to achieve the above object, a method for producing a superparamagnetic nanocomposite powder is prepared by adding and stirring a superparamagnetic dispersed phase and a ceramic matrix phase raw material into a solvent to prepare a solution, spraying the solution with an ultrasonic atomizer, and Spraying the sprayed droplets into a preheated chamber; pyrolyzing the spray; and collecting the powder produced after the pyrolysis.

초음파, 초상자성, 페리자성, 블로킹 온도, 열분해법, 나노복합분말, 국부온열치료, 약물전달시스템Ultrasound, Superparamagnetic, Ferrimagnetic, Blocking Temperature, Pyrolysis, Nanocomposite Powder, Local Thermal Therapy, Drug Delivery System

Description

의료용 초상자성 나노복합분말의 제조 방법{METHOD FOR FABRICATING BIOMEDICAL SUPERPARAMAGNETIC NANOCOMPOSITE POWDERS}Manufacturing method of medical superparamagnetic nanocomposite powder {METHOD FOR FABRICATING BIOMEDICAL SUPERPARAMAGNETIC NANOCOMPOSITE POWDERS}

도1은 본 발명에 따른 초상자성 금속산화물/세라믹 나노복합분말을 제조하기 위한 초음파분무 열분해장치의 개략 구성도.1 is a schematic configuration diagram of an ultrasonic spray pyrolysis apparatus for producing a superparamagnetic metal oxide / ceramic nanocomposite powder according to the present invention.

도2는 본 발명에 따른 초상자성 금속산화물/세라믹 나노복합분말의 제조 방법의 흐름도.2 is a flow chart of a method for producing a superparamagnetic metal oxide / ceramic nanocomposite powder according to the present invention.

도3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 600℃에서 합성된 γ-Fe2O3/MgO 나노복합분말의 투과전자현미경사진.Figure 3 is a transmission electron micrograph of the γ-Fe 2 O 3 / MgO nanocomposite powder synthesized at 600 ℃ in accordance with a first embodiment of the present invention.

도4는 본 발명의 제2 실시예에 따라 800℃에서 합성된 γ-Fe2O3/MgO 나노복합분말의 투과전자현미경사진.Figure 4 is a transmission electron micrograph of γ-Fe 2 O 3 / MgO nanocomposite powder synthesized at 800 ℃ in accordance with a second embodiment of the present invention.

도5는 800℃에서 합성된 γ-Fe2O3/MgO 나노복합분말의 자기 특성을 나타내는 그래프.5 is a graph showing the magnetic properties of γ-Fe 2 O 3 / MgO nanocomposite powder synthesized at 800 ℃.

도6은 6mT의 인가자장 하에서 주파수의 변화에 따른 자기손실을 나타내는 그래프.6 is a graph showing the magnetic loss according to the change of frequency under the applied magnetic field of 6mT.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 초음파 분무기100: ultrasonic nebulizer

110: 용액 공급원110: solution source

120: 운반 기체 공급원120: carrier gas source

130: 초음파 진동자130: ultrasonic vibrator

200: 반응기200: reactor

210: 챔버210: chamber

220: 가열기220: burner

230: 온도센서230: temperature sensor

240: 온도 제어기240: temperature controller

300: 포집기300: collector

310: 포집 필터310: capture filter

320: 펌프320: pump

본 발명은 초상자성 나노복합분말을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 특히 약물전달시스템, 자기공명분석, 단백질 분리정제 및 온열치료 등의 의료용 분야에 응용되는 초상자성 금속산화물/세라믹 나노복합분말을 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a superparamagnetic nanocomposite powder, and in particular, to prepare a superparamagnetic metal oxide / ceramic nanocomposite powder applied to medical fields such as drug delivery system, magnetic resonance analysis, protein separation purification and heat treatment. It is about a method.

최근 나노복합재료에 관한 연구가 세계 각국에서 이루어지고 있다. 금속 나노입자분산 세라믹복합재료는 우수한 기계적 특성과 함께 자기적 특성을 갖는 새로 운 개념의 복합재료라고 할 수 있다. 특히 이러한 복합재료는 수십에서 수백 나노미터(nm) 오더의 니켈(Ni), 코발트(Co), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 등의 금속나노입자를 알루미나(Al2O3), 마그네시아(MgO), 실리카(SiO2) 등의 세라믹 기지상에 분산시킨 복합재료로서, 기계적 강도가 약 1.3배 개선되고, 자기적 성질의 중요한 특성 중 하나인 보자력(cohesive force)이 수십, 수백 배 이상(수 오더) 개선되었다. Recently, research on nanocomposites has been carried out around the world. Metal nanoparticle-dispersed ceramic composites are a new concept of composites with excellent mechanical and magnetic properties. In particular, these composite materials include metal nanoparticles such as nickel (Ni), cobalt (Co), tungsten (W) and titanium (Ti) in the order of tens to hundreds of nanometers (nm), and alumina (Al 2 O 3 ) and magnesia ( It is a composite material dispersed on ceramic matrix such as MgO) and silica (SiO 2 ), and the mechanical strength is improved by about 1.3 times and the cohesive force, which is one of the important properties of magnetic properties, is tens or hundreds of times or more. Order).

이러한 복합재료의 제조 공정으로서는 화학적인 방법을 통하여 우선 금속원이 될 금속질산염을 알코올에 녹인 다음 기지상이 될 세라믹 분말과 혼합을 시킨 후 하소/환원을 거쳐 복합분말을 제조하고, 소결을 거쳐 복합재료를 제조한다. 그러나, 이러한 나노복합재료의 연구는 소결체에 국한되어 나노복합분말 그 자체로서의 연구는 미흡하다. 또한 상자성 기지상에 초상자성 나노입자가 분산/코팅된 나노복합 입자의 제조는 거의 증착방법(PVD, CVD, MOCVD 등)으로 이루어지고 있으며, 이 또한 금속(또는 금속산화물)입자의 입자크기의 제어가 용이하지 못하여, 경제적인 문제와 함께 물성의 제어에도 한계가 있다. 특히 금속이 아닌 자성을 갖는 금속산화물을 비자성 물질로 코팅하여 약물전달시스템(DDS), 단백질분리정제, 온열치료 등에 실용화하는 연구는 세계적으로 초기단계에 있다. 또한 2차 입자 크기 제어도 응용면에서 중요하나 서브 마이크론의 영역에서 수십 마이크론 영역의 제어가 불가능하다.As a manufacturing process of such a composite material, a metal nitrate to be a metal source is first dissolved in alcohol, then mixed with a ceramic powder to be known as a base material, and then a composite powder is prepared through calcination / reduction, followed by sintering. To prepare. However, such research on nanocomposites is limited to sintered bodies, and research on nanocomposites themselves is insufficient. In addition, the production of nanocomposite particles in which superparamagnetic nanoparticles are dispersed / coated on paramagnetic substrates is almost carried out by a deposition method (PVD, CVD, MOCVD, etc.), which also controls the particle size of metal (or metal oxide) particles. It is not easy, and there is a limit to the control of physical properties as well as economic problems. In particular, research on the practical application of drug delivery system (DDS), protein separation purification, and heat treatment by coating non-metal magnetic metal oxide with nonmagnetic materials is in the early stages of the world. Secondary particle size control is also important for applications, but it is impossible to control dozens of microns in the submicron region.

한편, 초상자성 특성을 갖는 자성입자는 나노크기의 입자크기 때문에 열역학적으로 안정해 지기 위하여 서로 응집하려는 경향이 있다. 이와 같은 이유로 초상 자성 특성을 구현하기 위하여 기존에는 유기물 또는 무기물을 이용한 코팅방법이 제시되어 왔으나 이는 앞서 언급한 바와 같이 여러 가지 문제점을 갖고 있다. On the other hand, magnetic particles having superparamagnetic properties tend to aggregate with each other in order to be thermodynamically stable due to the nano-sized particle size. For this reason, a coating method using an organic material or an inorganic material has been proposed to implement the superparamagnetic property. However, as described above, there are various problems.

종래의 초상자성 분말 제조의 예를 들면, 졸-겔법을 이용한 것으로서, 금속산화물상의 출발물질로 철 질산염 또는 철 염화물을 이용하고, 기지상의 출발물질로 테오스(TEOS)를 사용하여 초상자성 γ-Fe2O3상이 SiO2상에 코팅된 초상자성 γ-Fe2O3/SiO2 복합분말의 제조 방법이 "실리카 매트릭스에 단분산된 γ-Fe2O3 나노입자의 형성"("Formation of γ-Fe2O3 isolated nanoparticles in a silica matrix," F. del Monte, M.P. Morales, D. Levy, A. Fernandez, M. Ocana, A. Roig, E.Molins, K. O'Grady, and C.J. Serna, Langmuir, Vol.13, No.14, 1997, 3627-3634)에 개시되어 있다.For example, the preparation of a conventional superparamagnetic powder, using the sol-gel method, using iron nitrate or iron chloride as the starting material on the metal oxide, and using the TEOS as the starting material on the superparamagnetic γ- Fe 2 O 3 phase SiO the portrait coating on the second magnetic γ-Fe 2 O 3 / SiO "formed of only the silica matrix dispersed γ-Fe 2 O 3 nanoparticles" 2 composite powder production method of the ( "formation of γ-Fe 2 O 3 isolated nanoparticles in a silica matrix, "F. del Monte, MP Morales, D. Levy, A. Fernandez, M. Ocana, A. Roig, E. Moolins, K. O'Grady, and CJ Serna, Langmuir, Vol. 13, No. 14, 1997, 3627-3634.

또한, 한국특허출원번호 10-2002-0048079(초상자성 산화물 입자, 이의 제조방법 및 이의 용도)에는 비자성 금속 또는 준금속 산화물 매트릭스 속에 직경 3 내지 20nm의 초상자성 금속 산화물 도메인을 함유하고, 염화물 함량이 50 내지 1000ppm인 열분해법 산화물 입자, 이의 제조방법 및 이의 용도에 대하여 개시되어 있다. 이는 초상자성 도메인의 전구체와 비자성 금속 또는 준금속 산화물 매트릭스의 전구체를 화염 속에서 공기 및/또는 산소 및 연료 가스와 혼합하고 당해 혼합물을 화염 속에서 반응시킴으로써 열분해법에 의해 산화물 입자가 생성된다.In addition, Korean Patent Application No. 10-2002-0048079 (superparamagnetic oxide particles, preparation method thereof and use thereof) contains a superparamagnetic metal oxide domain having a diameter of 3 to 20 nm in a nonmagnetic metal or metalloid oxide matrix, and contains a chloride content. Pyrolysis oxide particles having a size of 50 to 1000 ppm, a preparation method thereof, and a use thereof are disclosed. This produces oxide particles by pyrolysis by mixing the precursor of the superparamagnetic domain and the precursor of the nonmagnetic metal or metalloid oxide matrix with air and / or oxygen and fuel gas in the flame and reacting the mixture in the flame.

그러나, 이러한 종래 기술은 전구체로 염화물을 사용하고 화염을 이용한 열분해법을 사용하여 초상자성 분말을 제조하였기 때문에, γ-Fe2O3 뿐만 아니라 α- Fe2O3상도 생성되며 취득물에 다량의 염화물이 함유되어 있어 실제 의료용으로 사용하기에 적합하지 못하다. 따라서, 이러한 종래의 방법에 따라 제조된 열분해법 산화물 입자, 즉 복합분말은 입자 크기의 제어가 용이하지 못하여 균일한 크기의 입자를 얻기 어렵다. 더욱이, 이러한 종래 기술에 따른 초상자성 분말의 제조 방법들은 장시간에 걸친 열처리과정을 거치는 등 공정에 많은 시간이 소요되어 제조 비용이 상승하고, 대량 생산에도 적합하지 못하게 되는 요인이 된다.However, this conventional technique produces superparamagnetic powders using chloride as a precursor and pyrolysis using flames, so that not only γ-Fe 2 O 3 but also α-Fe 2 O 3 phase are produced and a large amount of the obtained material is obtained. It contains chloride, making it unsuitable for practical medical use. Therefore, the pyrolysis oxide particles, that is, the composite powder, prepared according to the conventional method are not easy to control the particle size, so that it is difficult to obtain particles of uniform size. In addition, the manufacturing method of the superparamagnetic powder according to the prior art takes a lot of time in the process, such as undergoing a heat treatment process for a long time increases the manufacturing cost, which is not suitable for mass production.

본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 초음파분무 열분해법을 이용하여 초상자성을 갖는 균일한 크기의 금속산화물나노입자를 세라믹 기지상에 균일하게 분산시킨 금속산화물/세라믹 나노복합분말을 손쉽게 제조하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, a metal oxide / ceramic nanocomposite in which metal oxide nanoparticles of uniform size having superparamagnetism are uniformly dispersed on a ceramic matrix by using ultrasonic spray pyrolysis. It is to provide a method for easily preparing a powder.

본 발명의 다른 목적은 분말의 입자크기 및 입도 분포 등을 용이하게 제어할 수 있는 금속산화물/세라믹 나노복합분말을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing a metal oxide / ceramic nanocomposite powder which can easily control the particle size and particle size distribution of the powder.

전술된 본 발명의 목적을 달성하기 위한 초상자성 나노복합분말의 제조 방법은 금속질산염을 포함하는 초상자성 분산상 및 세라믹 기지상 원료를 용매에 첨가 및 교반하여 용액을 마련하는 단계와, 상기 용액을 초음파 분무장치로 분무시키는 단계와, 상기 분무된 액적을 미리 가열된 챔버로 분사시키는 단계와, 상기 분사물을 열분해시키는 단계와, 상기 열분해 후 생성된 분말을 포집하는 단계를 포함한다. Method for producing a superparamagnetic nanocomposite powder for achieving the above object of the present invention is to prepare a solution by adding and stirring a superparamagnetic dispersed phase and ceramic matrix-based raw material containing a metal nitrate in a solvent, and ultrasonically spraying the solution Spraying with the apparatus, spraying the sprayed droplets into a preheated chamber, pyrolysing the spray, and collecting the powder produced after the pyrolysis.

상기 초상자성 분산상 원료의 금속질산염은 Fe(NO3)39H2O, Ni(NO3)26H2O, 또는 Co(NO3)26H2O를 포함할 수 있다. 한편, 상기 세라믹 기지상의 원료는 Mg(NO3)26H2O 또는 SiCl4를 포함할 수 있다. 상기 용매는 순수 또는 알코올계 용매를 포함할 수 있다. 상기 초상자성 분산상 및 세라믹 기지상 원료의 혼합비를 적정하게 조절하여 초기 분말의 크기를 조절하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 초상자성 분산상 및 세라믹 기지상 원료와 용매의 혼합비 조절로 용액의 농도 또는 상기 초음파 분무장치의 진동수를 조절하여 2차 입자인 최종분말의 크기를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 분무된 액적을 미리 가열된 챔버로 분사시키는 단계는 액적을 운반 기체를 이용하여 가열 챔버로 분사시키는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 운반 기체는 공기, 산소, 질소, 불활성 가스 또는 이 기체의 혼합 가스를 포함할 수 있다. 한편, 상기 분사물을 열분해시키는 단계의 온도는 500℃ 내지 1000℃일 수 있다. 또한, 상기 열분해 후 생성된 분말은 세라믹 기지상에 초상자성 분산상이 균일하게 분산되어 있는 분산형일 수 있으며, 이 경우 상기 생성 분말은 마이크론 이하의 크기이다.The metal nitrate of the superparamagnetic dispersed phase raw material may include Fe (NO 3 ) 3 9H 2 O, Ni (NO 3 ) 2 6H 2 O, or Co (NO 3 ) 2 6H 2 O. Meanwhile, the ceramic matrix-based raw material may include Mg (NO 3 ) 2 6H 2 O or SiCl 4 . The solvent may include a pure or alcoholic solvent. It may include adjusting the size of the initial powder by appropriately adjusting the mixing ratio of the superparamagnetic dispersed phase and the ceramic matrix phase raw material, the concentration of the solution or the ultrasonic spray by controlling the mixing ratio of the superparamagnetic dispersed phase and ceramic matrix phase raw material and the solvent Adjusting the frequency of the device may include adjusting the size of the final powder is secondary particles. Injecting the sprayed droplets into the preheated chamber may comprise spraying the droplets into a heating chamber using a carrier gas, the carrier gas being air, oxygen, nitrogen, an inert gas or a mixture of these gases. It may include a gas. On the other hand, the temperature of the step of pyrolyzing the spray may be 500 ℃ to 1000 ℃. In addition, the powder produced after the pyrolysis may be a dispersed type in which the superparamagnetic dispersed phase is uniformly dispersed on a ceramic matrix, in which case the produced powder has a size of less than micron.

전술된 본 발명의 목적을 달성하기 위한 초상자성 나노복합분말은 이상의 방법을 이용하여 제조된다.The superparamagnetic nanocomposite powder for achieving the above object of the present invention is prepared using the above method.

도1에는 본 발명에 따른 초상자성 금속산화물/세라믹 나노복합분말을 제조하기 위해 사용된 초음파분무 열분해장치의 개략적인 구성이 도시되어 있다. 도1에 도시된 바와 같이, 초음파분무 열분해장치는 기본적으로 초음파분무영역(A)과 , 열 처리영역(B)과, 포집영역(C)의 세 영역으로 구분될 수 있다. 초음파분무 열분해장치의 이들 각 영역에서의 공정은 초음파 분무기(100)와, 반응기(200)와, 포집기(300)에서 각각 수행된다. 초음파 분무기(100)에는 용액 공급원(110)과 운반 기체 공급원(120)이 연결되고, 초음파 분무기(100) 하부에는 초음파 진동자(130)가 장착되어 있다. 용액 공급원(110)은 초상자성 분산상 및 세라믹 기지상 원료를 용매에 용해시킨 용액을 초음파 분무기(100) 내에 공급한다. 초음파 분무기(100)의 하부의 초음파 진동자(130)는 용액 공급원(110)으로부터 공급된 용액을 수 마이크론 크기의 액적으로 분무한다. 이와 같이 분무된 액적은 운반 기체 공급원(120)으로부터 공급된 운반 기체(carrier gas)를 이용하여 반응기(200)의 챔버(210) 내로 이동된다. 반응기(200)는 챔버(210) 내의 온도를 원하는 값으로 유지시켜 주기 위한 장치로서, 챔버 둘레에 장착된 가열기(220)와 챔버 내에 장착된 온도센서(230)와 온도 제어기(240)를 포함한다. 온도 제어기(240)는 온도센서(230)로부터 받아들인 챔버 내의 온도를 기초로 가열기(220)를 제어함으로써 챔버(210) 내의 온도를 설정된 온도로 유지시킨다. 운반 기체와 함께 반응기(200)의 챔버(210) 내에 유입된 액적은 설정된 온도에서 열분해된다. 상기 반응기(200)의 상부에는 포집 필터(310)와 펌프(320)를 포함하는 포집기(300)가 마련되어, 열분해 반응 과정에서 발생하는 다양한 가스를 외부로 방출하는 동시에 생성된 분말을 포집한다. 즉, 반응기(200)의 챔버(210) 내에서 반응이 완료된 생성 분말과 열분해 반응 과정에서 발생하는 다양한 가스는 펌프(320)에 의해 포집기(300)를 통과하게 되는 데, 이때 상기 열분해 후 생성된 분말은 포집 필터(310)에 걸려서 포집되고, 열분해 반응 과정에서 발생하는 다양한 가스는 포집 필터(310)를 통하여 외부로 방출된다.Figure 1 shows a schematic configuration of the ultrasonic spray pyrolysis apparatus used to prepare the superparamagnetic metal oxide / ceramic nanocomposite powder according to the present invention. As shown in FIG. 1, the ultrasonic spray pyrolysis apparatus may be basically divided into three regions, an ultrasonic spraying zone A, a heat treatment zone B, and a collecting zone C. FIG. The process in each of these areas of the ultrasonic spray pyrolysis apparatus is performed in the ultrasonic nebulizer 100, the reactor 200, and the collector 300, respectively. A solution source 110 and a carrier gas source 120 are connected to the ultrasonic nebulizer 100, and an ultrasonic vibrator 130 is mounted below the ultrasonic nebulizer 100. The solution source 110 supplies the ultrasonic nebulizer 100 with a solution in which superparamagnetic dispersed phase and ceramic matrix phase raw materials are dissolved in a solvent. The ultrasonic vibrator 130 at the bottom of the ultrasonic nebulizer 100 sprays the solution supplied from the solution source 110 into droplets of several microns in size. The sprayed droplets are moved into the chamber 210 of the reactor 200 by using a carrier gas supplied from the carrier gas source 120. The reactor 200 is a device for maintaining the temperature in the chamber 210 at a desired value, and includes a heater 220 mounted around the chamber, a temperature sensor 230 and a temperature controller 240 mounted in the chamber. . The temperature controller 240 maintains the temperature in the chamber 210 at the set temperature by controlling the heater 220 based on the temperature in the chamber received from the temperature sensor 230. Droplets introduced into the chamber 210 of the reactor 200 together with the carrier gas are pyrolyzed at a set temperature. A collector 300 including a collecting filter 310 and a pump 320 is provided at the top of the reactor 200 to collect various powders generated at the same time while emitting various gases generated during the pyrolysis reaction. That is, in the chamber 210 of the reactor 200, the reaction powder and the various gases generated during the pyrolysis reaction are passed through the collector 300 by the pump 320, wherein the generated powder is generated after the pyrolysis. The powder is trapped by the collecting filter 310, and various gases generated during the pyrolysis reaction are discharged to the outside through the collecting filter 310.

본 발명에 따른 초상자성 나노복합분말의 구체적인 제조 방법을 도2를 참조하여 설명하고자 한다. 우선, 초상자성 나노복합분말의 출발원료로서, 금속(또는 금속산화물) 분산상으로는 Fe(NO3)39H2O, Ni(NO3)26H 2O, Co(NO3)26H2O 등의 금속질산염이 사용되며, 세라믹 기지상으로는 Mg(NO3)26H2O, SiCl4 등이 사용된다. 이와 같이 질산염수화물뿐만 아니라 기타 순수(초순수) 또는 알코올계 용매에 녹는 모든 원료의 사용이 가능하다. 상기 초상자성 분산상 및 세라믹 기지상 원료는 적절한 비율로 초순수에 첨가하여 충분히 교반시킨다(도2의 S1). 이때, 상기 초상자성 분산상 및 세라믹 기지상 원료의 혼합비를 적정하게 조절하여 1차 자성입자의 크기를 조절할 수 있다. 즉, 기지상에 대한 분산상의 부피비는 0 ~ 50% 정도이고, 이러한 부피비가 증가할 수록 자성입자(1차 입자)의 크기도 증가한다. 또한, 상기 출발원료(초상자성 분산상 및 세라믹 기지상 원료)와 용매의 혼합비에 의한 용액의 농도를 조절함으로써 2차 입자의 크기를 조절할 수 있다. 이러한 경우, 상기 용액의 농도가 증가할 수록 2차 입자의 크기 역시 증가하게 된다. 준비된 용액은 초음파 분무 장치(진동자 주파수는 수십kHz ~ 3MHz)에서 분무된다(도2의 S2). 이때 초음파 진동자에 의해 분무된 액적은 그 진동자의 주파수 및 용액의 농도 등의 인자에 의해 크기가 결정되며, 이는 이론적으로 계산이 가능하다. 본 발명에서는 1.67MHz의 주파수를 갖는 진동자를 사용하였으며, 이 때의 액적의 크기는 약 3마이 크론미터이다. 진동 주파수가 높아지면, 액적의 크기가 작아지게 되어 생성된 2차 입자의 크기도 작아지게 된다. 분무된 액적은 설정된 온도(500 내지 1,000℃)로 미리 가열된 챔버 안으로 운반 기체에 의해 분사된다(도2의 S3). 이러한 분사물은 챔버 내에서 열분해 반응을 일으켜(도2의 S4) NOx와 H2O와 함께 세라믹 기지상에 초상자성 분산상이 균일하게 분산되어 있는 금속산화물/세라믹 나노복합분말이 생성된다. 생성된 나노복합분말은 포집되고(도2의 S5), NOx와 H2O는 외부로 방출된다. 이러한 전체 반응공정은 통상 대기압 하에서 이루어진다. A method for preparing a superparamagnetic nanocomposite powder according to the present invention will be described with reference to FIG. 2. First, as a starting material for the superparamagnetic nanocomposite powder, Fe (NO 3 ) 3 9H 2 O, Ni (NO 3 ) 2 6H 2 O, Co (NO 3 ) 2 6H 2 O, or the like as a metal (or metal oxide) dispersed phase. Metal nitrate is used, and Mg (NO 3 ) 2 6H 2 O, SiCl 4, and the like are used as the ceramic matrix. As such, all raw materials that are soluble in nitrate hydrate, as well as other pure water (ultra pure water) or alcohol solvents can be used. The superparamagnetic dispersed phase and ceramic matrix phase raw materials are added to the ultrapure water at an appropriate ratio and sufficiently stirred (S1 in Fig. 2). At this time, the size of the primary magnetic particles can be adjusted by appropriately adjusting the mixing ratio of the superparamagnetic dispersed phase and the ceramic matrix phase raw material. That is, the volume ratio of the dispersed phase to the matrix phase is about 0 to 50%, and as the volume ratio increases, the size of the magnetic particles (primary particles) also increases. In addition, the size of the secondary particles can be adjusted by adjusting the concentration of the solution by the mixing ratio of the starting materials (superparamagnetic dispersed phase and ceramic matrix phase raw materials) and the solvent. In this case, as the concentration of the solution increases, the size of the secondary particles also increases. The prepared solution is sprayed in an ultrasonic spray device (vibrator frequency of several tens kHz to 3MHz) (S2 of FIG. 2). At this time, the droplets sprayed by the ultrasonic vibrator are sized by factors such as the frequency of the vibrator and the concentration of the solution, which can be theoretically calculated. In the present invention, a vibrator having a frequency of 1.67 MHz was used, and the droplet size was about 3 microns. As the oscillation frequency increases, the size of the droplets is reduced, and the size of the secondary particles produced is also reduced. The sprayed droplets are injected by the carrier gas into the chamber previously heated to the set temperature (500 to 1,000 ° C.) (S3 in FIG. 2). This spray produces a pyrolysis reaction in the chamber (S4 in FIG. 2) to produce a metal oxide / ceramic nanocomposite powder in which the superparamagnetic dispersed phase is uniformly dispersed on the ceramic matrix together with NOx and H 2 O. The resulting nanocomposite powder is collected (S5 in FIG. 2), and NOx and H 2 O are released to the outside. This entire reaction process is usually carried out under atmospheric pressure.

출발 물질로 질산염 수용액을 사용하여 NOx가 발생하나 이는 소수점 이하의 적은 농도로 사용함으로써 공정 중에 발생하는 주요 부산물은 물이기 때문에 비교적 환경친화적이라 할 수 있다. 초음파분무 열분해법에 의해 생성된 금속산화물/세라믹 나노복합분말은 약 5 내지 30nm사이의 1차 입자들이 마이크론 미만의 크기인 2차 입자를 형성하고 있다. γ-Fe2O3가 MgO 기지상에 분산된 γ-Fe2O 3/MgO의 경우 10nm 정도의 γ-Fe2O3의 입자크기에서 초상자성 특성이 나타난다. NOx is generated using an aqueous solution of nitrate as a starting material, but this is relatively environmentally friendly because the main by-product generated during the process is water because it is used in a small concentration below the decimal point. The metal oxide / ceramic nanocomposite powder produced by the ultrasonic spray pyrolysis method forms secondary particles whose primary particles between about 5 and 30 nm are smaller than microns. If the γ-Fe 2 O 3 of the γ-Fe 2 O 3 / MgO dispersed in the MgO matrix superparamagnetic properties when the particle size of 10nm amount of γ-Fe 2 O 3.

[실시예 1]Example 1

구체적인 실시예로서, 금속산화물 분산상으로 Fe(NO3)39H2O를, 세라믹 기지상으로 Mg(NO3)26H2O를 사용하였다. 이때, 세라믹 기지상으로 Mg(NO3 )26H2O를 선택한 이유는 1) 금속혼합염으로부터 하소 공정에 의해 분산 자성입자로 될 때 열역학적으로 안정하여 쉽게 초상자성/상자성 나노복합분말을 얻을 수 있고, 2) 하소 후 생 성된 MgO 및 SiO2는 표면에 OH기가 쉽게 흡착되어 표면을 쉽게 개선 할 수 있다는 장점이 있기 때문이다. 최종 생성물(Fe/MgO)의 부피비가 2:8이 되도록 칭량한 후 초순수에 0.2mol의 농도로 용해시켰다. 준비된 용액은 초음파 분무 장치(진동수 1.67 MHz)에 의해 분무되어 설정 온도(600℃)로 미리 가열된 챔버 안으로 운반기체에 의해 이동된 후 열분해 반응을 일으킨다. 이때 사용되는 운반 기체는 공기, 산소, 질소, 불활성 가스 또는 이들 가스의 둘 이상의 혼합 가스를 포함할 수 있다. 이러한 열분해 반응에 의해 NOx와 H2O가 방출되며 금속산화물/세라믹 나노복합분말이 형성되었다. 전체 반응공정은 대기압 하에서 이루어졌다.As a specific example, Fe (NO 3 ) 3 9H 2 O was used as the metal oxide dispersed phase and Mg (NO 3 ) 2 6H 2 O was used as the ceramic matrix phase. At this time, the reason why Mg (NO 3 ) 2 6H 2 O was chosen as the ceramic matrix is 1) It is thermodynamically stable when it becomes dispersed magnetic particles from the metal mixed salt by calcination process, so that superparamagnetic / paramagnetic nanocomposite powder can be easily obtained. , 2) MgO and SiO 2 generated after calcination have the advantage of easily adsorbing OH groups on the surface. The final product (Fe / MgO) was weighed to a volume ratio of 2: 8 and dissolved in ultrapure water at a concentration of 0.2 mol. The prepared solution is sprayed by an ultrasonic atomizer (frequency 1.67 MHz) and moved by a carrier gas into a chamber previously heated to a set temperature (600 ° C.) to cause a pyrolysis reaction. The carrier gas used at this time may include air, oxygen, nitrogen, an inert gas or a mixture of two or more of these gases. NOx and H 2 O were released by this pyrolysis reaction to form a metal oxide / ceramic nanocomposite powder. The whole reaction process was under atmospheric pressure.

도3은 도1의 초음파분무 열분해장치에서 본 실시예 1의 방법(합성 온도 600℃)으로 제조한 금속산화물/세라믹 나노복합분말(γ-Fe2O3/MgO)의 투과전자현미경으로 관찰한 사진이다. 도3의 사진에서 B)는 A)를 5배 확대한 사진이다. 사진에서 알 수 있는 바와 같이, 1차 입자의 크기가 5nm 이하이며, 2차 입자의 크기가 마이크론 미만의 크기인 금속산화물/세라믹 나노복합분말(γ-Fe2O3/MgO)를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.FIG. 3 is observed with a transmission electron microscope of a metal oxide / ceramic nanocomposite powder (γ-Fe 2 O 3 / MgO) prepared by the method of Example 1 (synthesis temperature 600 ° C.) in the ultrasonic spray pyrolysis apparatus of FIG. It is a photograph. In the photograph of FIG. 3, B) is a photograph enlarged by 5 times A). As can be seen in the photo, the metal oxide / ceramic nanocomposite powder (γ-Fe 2 O 3 / MgO) having a primary particle size of 5 nm or less and a secondary particle size of less than micron can be obtained. can confirm.

[실시예 2]Example 2

본 실시예 2에서는 상기 실시예 1에서 600℃의 열분해 온도를 800℃로 변경한 것 이외에 다른 조건은 동일하게 설정하여 γ-Fe2O3/MgO 나노복합분말을 제조하였다. In Example 2, γ-Fe 2 O 3 / MgO nanocomposite powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that the pyrolysis temperature of 600 ° C. was changed to 800 ° C.

도4는 본 실시예 2의 방법(합성 온도 800℃)으로 제조한 금속산화물/세라믹 나노복합분말(γ-Fe2O3/MgO)의 투과전자현미경으로 관찰한 사진이다. 도4의 사진에서 B)는 A)를 20배 확대한 사진이다. 사진에서 알 수 있는 바와 같이, 1차 입자의 크기가 약 10nm로 실시예 1과 비교하여 다소 커진 것을 알 수 있다. 이는 600℃에서 800℃로 합성 온도의 증가에 따라 1차 입자의 입성장이 일어난 것이다. 온도의 조절을 통해 1차 입자의 크기를 수 나노에서 수십 나노까지 조절할 수 있다. 4 is a photograph taken with a transmission electron microscope of a metal oxide / ceramic nanocomposite powder (γ-Fe 2 O 3 / MgO) prepared by the method of Example 2 (synthesis temperature 800 ° C.). In the photograph of FIG. 4, B) is a photograph enlarged by 20 times A). As can be seen from the photograph, it can be seen that the size of the primary particles is slightly larger compared to Example 1 at about 10 nm. This is because the grain growth of the primary particles occurs with the increase of the synthesis temperature from 600 ℃ to 800 ℃. By controlling the temperature, the size of the primary particles can be adjusted from several nanometers to several tens of nanometers.

도5는 본 실시예 2에서 제조된 γ-Fe2O3/MgO 나노복합분말의 초상자성 특성을 나타내는 히스테리시스(M-H) 루프이다. 도5의 A)는 상온(300K)에서 인가 자장을 -50kOe에서 50kOe까지 변화시킨 경우, SQUID(Superconducting Quantum Using Interference Device) 자력계를 이용하여 자화를 측정한 결과로 얻어진 히스테리시스 루프이다. 도5의 B)는 ZFC(Zero Field Cooled)와 FC(Field Cooled) 자화 측정을 한 것이다. 이때 ZFC 자화 측정은 자장을 가하지 않고 5K까지 샘플을 냉각시킨 후 50Oe의 약자장을 인가하며 300K까지 서서히 온도를 상승시키며 자기모멘트를 측정하였으며, FC자화측정은 샘플에 계속해서 자장을 인가하며 300K에서 5K까지 냉각시키며 자기모멘트를 측정하였다. 실시예 2에서 제조된 γ-Fe2O3/MgO 나노복합분말의 블로킹 온도는 약 125K이다. 5 is a hysteresis (MH) loop showing superparamagnetic properties of the γ-Fe 2 O 3 / MgO nanocomposite powder prepared in Example 2. FIG. FIG. 5A is a hysteresis loop obtained as a result of measuring magnetization using a superconducting quantum using interference device (SQUID) magnetometer when the applied magnetic field is changed from -50 kOe to 50 kOe at room temperature (300 K). 5B shows the measurement of ZFC (Zero Field Cooled) and FC (Field Cooled) magnetization. At this time, ZFC magnetization measured the magnetic moment by cooling the sample to 5K without applying a magnetic field and gradually increasing the temperature to 300K while applying a weak magnetic field of 50Oe, and the FC magnetization continuously applied the magnetic field to the sample at 300K. The magnetic moment was measured while cooling to 5K. The blocking temperature of the γ-Fe 2 O 3 / MgO nanocomposite powder prepared in Example 2 is about 125K.

도6은 실시예 2에서 제조된 γ-Fe2O3/MgO 나노복합분말의 발열특성을 측정한 것으로 6mT의 인가 자장 하에서 40 ~ 140 kHz로 주파수를 가하며 이때 발생하는 자 기손실을 측정한 것이다. 0.1g의 γ-Fe2O3/MgO 분말을 직경 3cm의 실린더형 유리병에 넣고 증류수를 채운 뒤, 단열재로 채워진 코일 내부에 위치시켰다. 기준시편에는 동일한 양의 증류수만을 채운 뒤 함께 코일 내부에 위치시켰고, 두 유리병 시편내부에 열전대를 삽입하여 각 시편의 발열온도를 측정한 후 그 온도차(ΔT)를 측정하였다. 이렇게 측정된 온도차를 다음의 식 1에 대입하여 주파수 변화에 따른 자기 손실(power loss)값을 계산하였다. 비교를 위해 Fe2O3분말도 위의 방법으로 자기 손실 값을 측정하였다. 6 is a measurement of the heat generation characteristics of the γ-Fe 2 O 3 / MgO nanocomposite powder prepared in Example 2 by applying a frequency at 40 ~ 140 kHz under an applied magnetic field of 6mT to measure the magnetic loss generated at this time . 0.1 g of γ-Fe 2 O 3 / MgO powder was placed in a cylindrical glass bottle having a diameter of 3 cm, filled with distilled water, and placed inside a coil filled with insulation. The standard specimen was filled with only the same amount of distilled water and placed in the coil together. Then, the thermocouple was inserted into the two glass bottle specimens to measure the exothermic temperature of each specimen, and the temperature difference (ΔT) was measured. The temperature difference thus obtained was substituted into Equation 1 below to calculate the power loss according to the frequency change. For comparison, Fe 2 O 3 powder was also measured magnetic loss value by the above method.

Pi = (8·λeff·ΔTmax·VV)/r2 (식 1) P i = (8 · λ eff · ΔT max · V V) / r 2 ( Equation 1)

여기서 VV는 측정시편 유리병의 전체용적을 나타내며, r은 유리병의 내부 반경이다. λeff는 측정하는 시편 전체의 유효 열전도도로서 각 성분의 열전도도의 합을 각 성분의 분율로 나눈 값이다. 식 1에서 보이는 바와 같이 인가주파수의 증가는 자기 손실의 증가와 비례한다. 계산된 자기 손실은 도6과 같으며, 동일 주파수에서 Fe2O3분말보다 Fe2O3/MgO 분말의 자기손실이 훨씬 큰 값을 갖게 되는데, 이는 γ-Fe2O3/MgO 나노복합분말에 있어서 자성입자의 경우 10nm 정도의 입자크기를 가지며, MgO 기지상에 둘러싸여 있어 자성 입자간 상호 작용이 없이 균일하게 분산되어 있기 때문이다. 또한 MgO 기지상의 경우 열전도도가 우수하여(30 W/m·K) 생성된 열을 담아두지 않고 분체 밖으로 방출하여 다른 유기물 및 무기물 기지상(SiO2의 경 우 1.4W/m·K)보다 온열치료에 적합하다. Where V V is the total volume of the specimen glass bottle and r is the inner radius of the glass bottle. λ eff is the effective thermal conductivity of the entire specimen to be measured, which is the sum of the thermal conductivity of each component divided by the fraction of each component. As shown in Equation 1, the increase in applied frequency is proportional to the increase in magnetic loss. The calculated magnetic loss is shown in FIG. 6, and the magnetic loss of Fe 2 O 3 / MgO powder is much higher than that of Fe 2 O 3 powder at the same frequency, γ-Fe 2 O 3 / MgO nanocomposite powder In the case of the magnetic particles in the case of having a particle size of about 10nm, is surrounded on the MgO matrix and is uniformly dispersed without interaction between the magnetic particles. In addition, the MgO matrix phase has excellent thermal conductivity (30 W / m · K), which does not contain the generated heat and releases it out of the powder so that it is more thermally treated than other organic and inorganic matrix phases (1.4 W / m · K for SiO 2 ). Suitable for

초음파분무 열분해법을 사용하여 제조된 초상자성 γ-Fe2O3/MgO 나노복합분말은 자장을 걸어주어야만 자성을 띠게 되는데, 이를 이용하여 분말에 약물을 붙인 후 인체의 원하는 부위로 외부 자기장을 이용하여 이동시켜 약물반응을 일으키는 약물전달시스템에 응용이 가능하다. 비슷한 방법으로 특정 단백질과 반응하는 물질을 분말에 접합시킨 후 다양한 단백질이 섞여있는 용액에 넣어 자기장을 이용하여 외부로 분리하는 단백질 분리정제에도 이용이 가능하다. 이제까지의 암치료의 대표적인 방법으로는 방사선을 이용한 방사능요법이 있으나 이는 방사능감광제(radiosensitizer)의 사용으로 인해 부작용을 동반하게 된다. 이 때문에 온열요법이 암치료에 적용이 되기 시작했는데, 일반세포가 44℃이상에서 손상되기 시작하는데 반해 암세포는 42.5 내지 44℃사이에서 파괴되는데 착안한 치료법이다. 크게 전신온열요법과 국소온열요법으로 분류되는데 전신온열요법의 경우 부작용이 있어 국소온열요법이 적절하다. 기존의 국소온열요법은 초음파나 전자기 열 등을 이용하였기 때문에 특정부위에 적용이 어려웠으며, 이처럼 넓은 부위에 조사되는 문제점 때문에 신체의 다른 부위(정상세포)가 과다한 열에 노출되는 부작용 및 체내로의 전달이 쉽지 않다는 단점 등이 있어 그다지 큰 반응을 얻지 못했다. 본 발명에서 제조된 자성 나노복합분말에 주파수를 인가하면 열이 발생하는데, 이러한 특성을 이용하여 암치료를 위한 국소온열요법에 응용이 가능하다. 또한 본 발명에서 제시한 초상자성 나노복합분말을 이용할 경우 환부(암세포)에 직접적인 주사를 통해 정상세포에 가해지는 열을 최대한 억제할 수 있으며, 초상자성 특성을 이용하여 체내로 방출하는 것 또한 가능하다. The superparamagnetic γ-Fe 2 O 3 / MgO nanocomposite powder prepared by the ultrasonic spray pyrolysis method becomes magnetic only when the magnetic field is applied to it.The drug is attached to the powder and the external magnetic field is used as a desired part of the human body. It can be applied to drug delivery system that causes drug reaction by moving. In a similar way, it is possible to use a protein-separated tablet that attaches a substance that reacts with a specific protein to a powder, and then puts it in a solution containing various proteins to separate it using a magnetic field. Representative methods of cancer treatment so far are radiation therapy using radiation, but it is accompanied by side effects due to the use of radiosensitizer. Because of this, thermotherapy began to be applied to cancer treatment, while general cells began to be damaged at 44 ° C or higher, whereas cancer cells were designed to be destroyed between 42.5 and 44 ° C. It is classified into systemic heat therapy and local heat therapy. In the case of systemic heat therapy, local heat therapy is appropriate because of side effects. Existing local thermotherapy has been difficult to apply to specific areas because of the use of ultrasound or electromagnetic heat, and because of the problem of irradiating a large area, other parts of the body (normal cells) are exposed to excessive heat and delivered to the body. This was not easy and did not get a big response. When the frequency is applied to the magnetic nanocomposite powder prepared in the present invention, heat is generated, and this property can be applied to local thermotherapy for cancer treatment. In addition, when using the superparamagnetic nanocomposite powder proposed in the present invention, the heat applied to the normal cells can be suppressed to the maximum through direct injection into the affected area (cancer cells), and the superparamagnetic properties can be released into the body. .

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 균일한 크기의 금속산화물/세라믹 나노복합분말의 제조 방법에 의해 간단한 공정을 통하여 약물전달시스템, 단백질분리정제, 온열치료 등에 응용이 가능한 초상자성 나노복합분말을 제조할 수 있다. 특히, 본 발명에 의한 제조 방법은 초상자성 나노복합분말을 간단한 공정으로 빠르게 제조할 수 있기 때문에 제조 비용을 절감할 수 있으며, 대량 생산에 적합하다.As described above, a superparamagnetic nanocomposite powder, which can be applied to drug delivery systems, protein separation tablets, and heat treatments, can be manufactured by a simple process by the method for preparing a metal oxide / ceramic nanocomposite powder of uniform size according to the present invention. can do. In particular, the manufacturing method according to the present invention can reduce the manufacturing cost and can be suitable for mass production because the superparamagnetic nanocomposite powder can be produced quickly in a simple process.

더욱이, 선진국에서도 나노구조재료나 박막 형태에 제한되고 있는 실정에서 본 발명에 의해 초상자성 나노복합분말을 제조하게 되면 기능성 고부가가치 나노복합분말 시장에서 우위를 차지할 수 있다.Furthermore, in the advanced countries, the production of superparamagnetic nanocomposite powders according to the present invention is limited to nanostructured materials and thin film forms, thereby obtaining an advantage in the market of functional high value-added nanocomposite powders.

한편, 본 발명에서 제시한 초음파분무 열분해법을 이용한 초상자성 나노분말의 제조는 나노크기의 자성입자를 비슷한 크기의 마그네시아 입자가 둘러싸서 결과적으로 코팅한 것과 마찬가지로 γ-Fe2O3 자성입자를 단분산시키게 된다. 또한 농도 및 온도의 조절을 통해 자성 입자의 크기를 수 nm에서 수십 nm 크기로 제어할 수 있는데, 이를 통해 다양한 자기적 특성(초상자성, 페리자성 등)을 구현할 수 있다. 또한 2차 입자는 서브 마이크론에서 수백 마이크론까지의 크기로 조절이 가능하며 이는 실용화와 다양한 응용에 있어서 조작을 용이하게 한다. On the other hand, the production of superparamagnetic nanopowders using the ultrasonic spray pyrolysis method proposed in the present invention is similarly coated with magnesia particles of similar size, and consequently coated with γ-Fe 2 O 3 magnetic particles. To be distributed. In addition, by controlling the concentration and temperature, the size of the magnetic particles can be controlled from several nm to several tens of nm in size, thereby realizing various magnetic properties (superparamagnetic, ferrimagnetic, etc.). Secondary particles can also be scaled from submicrons to hundreds of microns in size, facilitating manipulation in a variety of applications and applications.

Claims (14)

금속질산염을 포함하는 초상자성 분산상 및 세라믹 기지상 원료를 용매에 첨가 및 교반하여 용액을 마련하는 단계와,Preparing a solution by adding and stirring a superparamagnetic dispersed phase and ceramic matrix-based raw material including a metal nitrate, 상기 용액을 초음파 분무장치로 분무시키는 단계와,Spraying the solution with an ultrasonic atomizer; 상기 분무된 액적을 미리 가열된 챔버로 분사시키는 단계와, Spraying the sprayed droplets into a preheated chamber; 상기 분사물을 열분해시키는 단계와, Pyrolyzing the spray; 상기 열분해 후 생성된 분말을 포집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초상자성 나노복합분말의 제조 방법.Method for producing a superparamagnetic nanocomposite powder comprising the step of collecting the powder generated after the pyrolysis. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 금속질산염은 Fe(NO3)39H2O, Ni(NO3)26H2O, 또는 Co(NO3)26H2O를 포함하는 것을 특징으로 하는 초상자성 나노복합분말의 제조 방법.The superparamagnetic nanoparticles of claim 1, wherein the metal nitrate comprises Fe (NO 3 ) 3 9H 2 O, Ni (NO 3 ) 2 6H 2 O, or Co (NO 3 ) 2 6H 2 O. Method for producing a composite powder. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 기지상의 원료는 Mg(NO3)26H2O 또는 SiCl 4를 포함하는 것을 특징으로 하는 초상자성 나노복합분말의 제조 방법.The method of manufacturing a superparamagnetic nanocomposite powder according to claim 1, wherein the raw material on the ceramic matrix comprises Mg (NO 3 ) 2 6H 2 O or SiCl 4 . 제1항에 있어서, 상기 용매는 순수 또는 알코올계 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 초상자성 나노복합분말의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the solvent comprises a pure or alcoholic solvent. 제1항에 있어서, 상기 초상자성 분산상 및 세라믹 기지상 원료의 혼합비를 적정하게 조절하여 초기 분말의 크기를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초상자성 나노복합분말의 제조 방법.The method of manufacturing a superparamagnetic nanocomposite powder according to claim 1, comprising adjusting the size of the initial powder by appropriately adjusting the mixing ratio of the superparamagnetic dispersed phase and the ceramic matrix phase raw material. 제1항에 있어서, 상기 초상자성 분산상 및 세라믹 기지상 원료와 용매의 혼합비 조절로 용액의 농도를 조절하여 최종 분말의 크기를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초상자성 나노복합분말의 제조 방법.The superparamagnetic nanocomposite powder manufacturing method of claim 1, further comprising adjusting the size of the final powder by adjusting the concentration of the solution by controlling the mixing ratio of the superparamagnetic dispersed phase and the ceramic matrix-based raw material and the solvent. 제1항에 있어서, 상기 초음파 분무장치의 진동수를 조절하여 2차 입자인 최종분말의 크기를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초상자성 나노복합분말의 제조 방법.The method of manufacturing a superparamagnetic nanocomposite powder according to claim 1, comprising adjusting the size of the final powder which is secondary particles by adjusting the frequency of the ultrasonic atomizer. 제1항에 있어서, 상기 분무된 액적을 미리 가열된 챔버로 분사시키는 단계는 액적을 운반 기체를 이용하여 가열 챔버로 분사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초상자성 나노복합분말의 제조 방법.The method of claim 1, wherein spraying the sprayed droplets into the preheated chamber comprises spraying the droplets into the heating chamber using a carrier gas. 제9항에 있어서, 상기 운반 기체는 공기, 산소, 질소, 불활성 가스 또는 이 기체의 혼합 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 초상자성 나노복합분말의 제조 방법.The method of claim 9, wherein the carrier gas comprises air, oxygen, nitrogen, an inert gas, or a mixed gas of the gas. 제1항에 있어서, 상기 분사물을 열분해시키는 단계의 온도는 500℃ 내지 1000℃인 것을 특징으로 하는 초상자성 나노복합분말의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the temperature of the pyrolyzing the spray is 500 ° C to 1000 ° C. 제1항에 있어서, 상기 열분해 후 생성된 분말은 세라믹 기지상에 초상자성 분산상이 균일하게 분산되어 있는 분산형인 것을 특징으로 하는 초상자성 나노복합분말의 제조 방법.The method of manufacturing a superparamagnetic nanocomposite powder according to claim 1, wherein the powder produced after pyrolysis is a dispersed type in which a superparamagnetic dispersed phase is uniformly dispersed on a ceramic matrix. 제12항에 있어서, 상기 생성 분말은 마이크론 이하의 크기인 것을 특징으로 하는 초상자성 나노복합분말의 제조 방법.The method of manufacturing a superparamagnetic nanocomposite powder according to claim 12, wherein the product powder has a size of micron or less. 제1항 및 제3항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법을 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 초상자성 나노복합분말.A superparamagnetic nanocomposite powder prepared using the method according to any one of claims 1 and 3 to 13.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101309035B1 (en) * 2012-09-13 2013-09-17 부산대학교 산학협력단 Method of manufacturing polymer/carbon nanotube composite, Method of manufacturing polymer/carbon nanotube composite thin film using the same
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