KR100838157B1 - Semiconductor nanoparticle-contained film and particle, and use thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름, 고분자 입자 및 이들의 용도에 관한 것으로, 보다 상세하게, 본 발명은 소수성 또는 친수성으로 표면 개질된 반도체 나노입자와 임의적으로 생체적합성 고분자를 포함하는 고분자 필름, 고분자 입자, 및 이를 이용하여 코팅된 세포 배양용 플레이트; 상기 고분자 필름 또는 고분자 입자를 포함하는 세포 표면 또는 내부로의 반도체 나노입자의 전달이 용이한 세포 배양용 기질 또는 세포 배양용 플레이트 및 이를 이용하는 세포내로의 반도체 나노입자 전달 방법; 및 상기 고분자 필름 또는 고분자 입자를 포함하는 생체 조직으로의 반도체 나노 입자의 전달이 용이한 이식물(implant)에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer film comprising a semiconductor nanoparticle, a polymer particle and a use thereof, and more particularly, the present invention relates to a polymer film comprising a semiconductor nanoparticle surface-modified hydrophobic or hydrophilic and optionally a biocompatible polymer , Polymer particles, and cell culture plates coated therewith; A cell culture substrate or cell culture plate that facilitates delivery of semiconductor nanoparticles to the cell surface or inside including the polymer film or polymer particles, and a method for delivering semiconductor nanoparticles into cells using the same; And it relates to an implant (implant) that is easy to transfer the semiconductor nanoparticles to a living tissue comprising the polymer film or polymer particles.

Description

반도체 나노입자를 포함하는 필름, 입자 및 이들의 용도{SEMICONDUCTOR NANOPARTICLE-CONTAINED FILM AND PARTICLE, AND USE THEREOF}Films and particles comprising semiconductor nanoparticles and their use {SEMICONDUCTOR NANOPARTICLE-CONTAINED FILM AND PARTICLE, AND USE THEREOF}

도 1은 본 발명의 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름을 형광 현미경 위에서 관찰한 사진이다.1 is a photograph of a polymer film including semiconductor nanoparticles of the present invention observed under a fluorescence microscope.

도 2a 및 2b 는 본 발명의 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름과, 반도체 나노입자를 포함하지 않는 비교예 1의 순수한 고분자 필름을 생체영상장비 (in vivo imaging device)를 이용하여 관찰한 사진으로, 2a는 본 발명의 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름이고, 2b는 순수한 고분자 필름이다.2A and 2B are photographs of the polymer film including the semiconductor nanoparticles of the present invention and the pure polymer film of Comparative Example 1 not including the semiconductor nanoparticles using an in vivo imaging device. 2a is a polymer film containing the semiconductor nanoparticles of the present invention, 2b is a pure polymer film.

도 3은 본 발명의 실시예 2-10에서 제조된 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 입자를 형광 현미경 상에서 관찰한 사진이다.3 is a photograph of a polymer particle including a semiconductor nanoparticle prepared in Example 2-10 of the present invention observed under a fluorescence microscope.

도 4는 실시예 2-3에서 제조된 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름을 이용한 실시예 3-1에서의 방법으로 세포배양한 유방암 세포주 EMT-6세포를 형광 현미경으로 관찰한 사진이다.Figure 4 is a photograph of a breast cancer cell line EMT-6 cells cultured by the method of Example 3-1 using the polymer film containing the semiconductor nanoparticles prepared in Example 2-3 with a fluorescence microscope.

도 5는 실시예 2-3에서 제조된 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름을 이용한 실시예 3-2에서의 방법으로 세포배양한 섬유모세포인 NIH3T3세포를 형광 현미경으로 관찰한 사진이다. FIG. 5 is a photograph of fluorescence microscopy of NIH3T3 cells, which are fibroblasts cultured by the method of Example 3-2, using the polymer film including the semiconductor nanoparticles prepared in Example 2-3.

도 6a는 본 발명의 실시에 5에서 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름을 암세포에 인접한 생체 부위에 이식한 후 상기 암세포를 형광 현미경으로 관찰한 결과를 보여주는 것이고, 6b는 아무 처치도 하지 않은 대조군의 결과를 보여주는 것이다. Figure 6a shows a result of observing the cancer cells by fluorescence microscopy after implanting the polymer film containing semiconductor nanoparticles in the embodiment 5 of the present invention to the biological region adjacent to the cancer cells, 6b is the control of no treatment To show the results.

도 7a은 본 발명의 실시예 9-1에서 수용성 반도체 나노입자가 코팅된 플레이트 위에서 배양한 유방암 세포인 EMT-6를 형광 현미경으로 관찰한 사진이다.FIG. 7A is a photograph of observing EMT-6, a breast cancer cell cultured on a plate coated with water-soluble semiconductor nanoparticles, in Example 9-1 of the present invention under a fluorescence microscope. FIG.

도 7b는 본 발명의 비교예 3-1에서 수용성 반도체 나노입자를 포함 하지 않는 플레이트 위에서 배양한 유방암 세포인 EMT-6를 형광 현미경으로 관찰한 사진이다.FIG. 7B is a photograph of observing EMT-6, a breast cancer cell, cultured on a plate not containing water-soluble semiconductor nanoparticles in Comparative Example 3-1 of the present invention under a fluorescence microscope. FIG.

도 8은 본 발명의 실시예 9-2에서 분산된 수용성 반도체 나노입자와 유방암 세포인 EMT-6를 배양한 후 형광 현미경으로 관찰한 사진이다. FIG. 8 is a photograph taken after culturing the water-soluble semiconductor nanoparticles dispersed in Example 9-2 of the present invention and EMT-6, which is a breast cancer cell, by fluorescence microscopy.

도 9a는 본 발명의 실시예 9-3에서 소수성 반도체 나노입자가 코팅된 플레이트 위에서 배양한 유방암 세포를 형광 현미경으로 관찰한 사진이다.9a is a photograph of breast cancer cells cultured on a plate coated with hydrophobic semiconductor nanoparticles in Example 9-3 of the present invention under a fluorescence microscope.

도 9b는 본 발명의 비교예 3-2에서 소수성 반도체 나노입자를 포함하지 않는 플레이트 위에서 배양한 유방암 세포인 EMT-6를 형광 현미경으로 관찰한 사진이다.9B is a photograph of observing EMT-6, a breast cancer cell cultured on a plate not containing hydrophobic semiconductor nanoparticles, in Comparative Example 3-2 of the present invention under a fluorescence microscope.

도 10은 본 발명의 실시예 10-1에서 수용성 반도체 나노입자가 코팅된 플레이트와 나노입자를 포함하지 않는 플레이트 위에서 유방암 세포를 키운 후 세포 생존율을 나타내는 그래프이다.10 is a graph showing cell viability after growing breast cancer cells on a plate coated with water-soluble semiconductor nanoparticles and a plate not containing nanoparticles in Example 10-1 of the present invention.

도 11은 본 발명의 실시예 10-2에서 분산된 수용성 반도체 나노입자와 유방암 세포를 함께 배양한 후의 세포 생존율을 나타낸 그래프이다.11 is a graph showing cell viability after culturing the water-soluble semiconductor nanoparticles dispersed in Example 10-2 and breast cancer cells together.

도 12는 본 발명의 실시예 10-3에서 소수성 반도체 나노입자가 코팅된 플레 이트와 나노입자를 포함하지 않는 플레이트 위에서 유방암 세포를 배양한 후의 세포 생존율을 나타낸 그래프이다.12 is a graph showing cell viability after culturing breast cancer cells on a plate containing no hydrophobic semiconductor nanoparticles coated plate and nanoparticles in Example 10-3 of the present invention.

도 13a는 본 발명의 실시예 11에서 소수성 반도체 나노입자가 코팅된 플레이트에서 시간에 따른 콘택트 앵글의 변화를 나타낸 사진이다.FIG. 13A is a photograph showing a change in contact angle with time in a plate coated with hydrophobic semiconductor nanoparticles in Example 11 of the present invention. FIG.

도 13b는 본 발명의 실시예 12에서 소수성 반도체 나노입자가 코팅된 플레이트와 나노입자가 코팅되지 않는 플레이트 위에서의 콘택트 앵글의 변화를 시간과 나노입자의 코팅 정도에 따라 나타낸 그래프이다.FIG. 13B is a graph showing changes in contact angles on a plate coated with hydrophobic semiconductor nanoparticles and a plate not coated with nanoparticles according to Example 12 of the present invention, according to time and degree of coating of nanoparticles.

본 발명은 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름, 고분자 입자 및 이들의 용도에 관한 것으로, 보다 상세하게, 본 발명은 소수성 또는 친수성으로 표면 개질된 반도체 나노입자와 임의적으로 생체적합성 고분자를 포함하는 고분자 필름, 고분자 입자, 및 이를 이용하여 코팅된 세포 배양용 플레이트; 상기 고분자 필름 또는 고분자 입자를 포함하는 세포 표면 또는 내부로의 반도체 나노입자의 전달이 용이한 세포 배양용 기질 또는 세포 배양용 플레이트 및 이를 이용하는 세포내로의 반도체 나노입자 전달 방법; 및 상기 고분자 필름 또는 고분자 입자를 포함하는 생체 조직으로의 반도체 나노 입자의 전달이 용이한 이식물(implant)에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer film comprising a semiconductor nanoparticle, a polymer particle and a use thereof, and more particularly, the present invention relates to a polymer film comprising a semiconductor nanoparticle surface-modified hydrophobic or hydrophilic and optionally a biocompatible polymer , Polymer particles, and cell culture plates coated therewith; A cell culture substrate or cell culture plate that facilitates delivery of semiconductor nanoparticles to the cell surface or inside including the polymer film or polymer particles, and a method for delivering semiconductor nanoparticles into cells using the same; And it relates to an implant (implant) that is easy to transfer the semiconductor nanoparticles to a living tissue comprising the polymer film or polymer particles.

반도체 나노입자 (semiconductor nanoparticles)는 양자점 (quantum dot)이라고도 칭해지며, 특이한 물리적 성질 때문에 특정 파장에서만 강한 형광을 발광하 는 특성을 갖는 것으로, 주로 트랜지스터 및 저장 매체 등의 반도체 소자 제조에 사용되어 왔다. 최근에 와서는, 이와 같은 반도체 나노입자의 특이한 물리적 형광 특성을 이용하여, 반도체 나노입자를 세포 또는 생체의 분자수준의 변화 또는 실시간으로 일어나는 현상을 관찰하기 위한 광학영상 (Optical imaging) 분야 등의 생명과학 연구에 응용하기 위한 연구가 진행되고 있지만, 주로 콜로이드상으로 분산되는 반도체 나노입자의 표면개질에 연구가 집중되고 있다. Semiconductor nanoparticles (semiconductor nanoparticles), also called quantum dot (quantum dot), because of its unique physical properties that emit a strong fluorescence only at a specific wavelength, has been mainly used in the manufacture of semiconductor devices such as transistors and storage media. In recent years, by utilizing the unique physical fluorescence characteristics of such semiconductor nanoparticles, the life of optical nanoparticles such as optical imaging for observing changes in the molecular level of a cell or a living body or a phenomenon occurring in real time, etc. Although research is being conducted for application to scientific research, research is mainly focused on surface modification of semiconductor nanoparticles dispersed in a colloidal phase.

따라서, 반도체 나노입자의 유리한 특성을 이용하여 다양한 생명 과학 연구에 응용하기 위한 적절한 기술 개발이 요구된다.Therefore, there is a need for development of appropriate technologies for application to various life science researches using the advantageous properties of semiconductor nanoparticles.

이와 같은 요구에 부응하여, 본 발명은 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름 및 입자를 제조하는 것을 목적으로 한다. In response to such demands, the present invention aims to produce polymer films and particles containing semiconductor nanoparticles.

본 발명의 또 다른 목적은 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름 및/또는 고분자 입자를 세포배양을 위한 기질로 사용하여, 세포 표면 또는 내부로 반도체 나노입자를 전달하는 기술을 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide a technology for delivering semiconductor nanoparticles to or into a cell surface by using a polymer film and / or polymer particles containing semiconductor nanoparticles as a substrate for cell culture.

본 발명의 또 다른 목적은 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름 및/또는 고분자 입자를 생체에 이식하여, 목적하는 생체 부위로 반도체 나노입자를 전달하는 기술을 제공하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide a technique for transferring a semiconductor film to a desired biological site by implanting a polymer film and / or a polymer particle including the semiconductor nanoparticle into a living body.

본 발명의 또 다른 목적은 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름 및/또는 고분자 입자를 이용하여 세포 또는 생체부위를 분광학적인 방법으로 관찰하는 기술을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a technique for observing a cell or a biosite by a spectroscopic method using a polymer film and / or a polymer particle including semiconductor nanoparticles.

본 발명은 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름, 고분자 입자 및 이들의 용도에 관한 것으로, 보다 상세하게, 본 발명은 소수성 또는 친수성으로 표면 개질된 반도체 나노입자와 임의적으로 생체적합성 고분자를 포함하는 고분자 필름, 고분자 입자, 및 이를 이용하여 코팅된 세포 배양용 플레이트; 상기 고분자 필름 또는 고분자 입자를 포함하는 세포 표면 또는 내부로의 반도체 나노입자의 전달이 용이한 세포 배양용 기질 또는 세포 배양용 플레이트 및 이를 이용하는 세포내로의 반도체 나노입자 전달 방법; 및 상기 고분자 필름 또는 고분자 입자를 포함하는 생체 조직으로의 반도체 나노 입자의 전달이 용이한 이식물(implant)에 관한 것이다. The present invention relates to a polymer film comprising a semiconductor nanoparticle, a polymer particle and a use thereof, and more particularly, the present invention relates to a polymer film comprising a semiconductor nanoparticle surface-modified hydrophobic or hydrophilic and optionally a biocompatible polymer , Polymer particles, and cell culture plates coated therewith; A cell culture substrate or cell culture plate that facilitates delivery of semiconductor nanoparticles to the cell surface or inside including the polymer film or polymer particles, and a method for delivering semiconductor nanoparticles into cells using the same; And it relates to an implant (implant) that is easy to transfer the semiconductor nanoparticles to a living tissue comprising the polymer film or polymer particles.

우선, 본 발명은 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름, 고분자 입자 또는 반도체 나노 입자가 코팅된 플레이트를 제공한다.First, the present invention provides a polymer film, a polymer particle or a plate coated with semiconductor nanoparticles containing the semiconductor nanoparticles.

본 발명의 반도체 나노입자는 주로 CdSe, ZnSe, CdTe, PbSe/Te, InAs 및 InSe 등으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상으로 되어 있고 지름이 약 1 내지 5 nm, 바람직하게는 2 nm인 코어 부분과, 나노입자의 안정화를 위한 ZnS, CdS, PbS 및 InP 등으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상으로 코팅된 쉘 부분을 포함하는, 총 지름 약 3 내지 10 nm의 코어/쉘 구조를 갖는 것이 바람직하다. The semiconductor nanoparticle of the present invention mainly comprises at least one member selected from the group consisting of CdSe, ZnSe, CdTe, PbSe / Te, InAs and InSe, and the core part having a diameter of about 1 to 5 nm, preferably 2 nm; It is preferred to have a core / shell structure having a total diameter of about 3 to 10 nm, including a shell portion coated with at least one selected from the group consisting of ZnS, CdS, PbS, InP, and the like for stabilization of nanoparticles.

본 발명의 한 구체예에 있어서, 상기 코어/쉘 구조의 반도체 나노입자의 표면을 탄화수소로 코팅하여 사용할 수 있으며, 이 경우, 나노입자의 표면이 소수성 성질을 나타내어, 유기용매에 균일하게 가용화될 수 있다. 상기 탄화수소는 (C4-C18)로 이루어진 군 중에서 선택된 것일 수 있다. 이와 같은 소수성 반도체 나노입 자는 직접 사용되거나 클로로포름 등의 비극성 용매에 용해되어 사용될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the surface of the semiconductor nanoparticles of the core / shell structure can be used by coating with a hydrocarbon, in this case, the surface of the nanoparticles exhibit a hydrophobic property, it can be uniformly solubilized in an organic solvent. have. The hydrocarbon may be selected from the group consisting of (C4-C18). Such hydrophobic semiconductor nanoparticles may be used directly or dissolved in a nonpolar solvent such as chloroform.

통상적으로 시판되는 반도체 나노입자는 코어/쉘 구조 외부에 친수성 고분자가 코팅되어 있는 것이 대부분인데, 본 발명의 소수성 표면을 갖는 반도체 나노입자는 이러한 친수성 고분자의 코팅층 없이 탄수화물 코팅층을 형성시켜 얻어진 것일 수 있다. 또한, 대다수의 생체적합성 고분자가 유기용매에 가용화되기 때문에, 상기와 같은 소수성 표면을 갖는 반도체 나노입자를 사용하는 경우, 소수성 표면을 갖는 반도체 나노입자에 생체적합성 고분자를 추가적으로 포함하는 수용성 용액의 제조가 가능하다. Commercially available semiconductor nanoparticles are mostly coated with a hydrophilic polymer outside the core / shell structure, and semiconductor nanoparticles having a hydrophobic surface of the present invention may be obtained by forming a carbohydrate coating layer without a coating layer of the hydrophilic polymer. . In addition, since most of the biocompatible polymers are solubilized in an organic solvent, when using the semiconductor nanoparticles having a hydrophobic surface as described above, the preparation of an aqueous solution further comprising a biocompatible polymer in addition to the semiconductor nanoparticles having a hydrophobic surface It is possible.

본 발명에 따른 반도체 나노입자 또는 상기 반도체 나노 입자와 생체 적합성 고분자가 용해되어 있는 용액으로부터 반도체 나노입자와 생체적합성 고분자를 포함하는 필름, 나노입자, 마이크로입자, 파이버, 또는 3-D 스캐폴드 등의 제조하거나, 이를 적절한 기판에 코팅시켜 세포 배양용 플레이트 등을 제조하는 등의 생명공학 및 의약 분야에 다양한 용도로 사용될 수 있다.From a semiconductor nanoparticle or a solution in which the semiconductor nanoparticle and the biocompatible polymer are dissolved, a film, a nanoparticle, a microparticle, a fiber, or a 3-D scaffold containing the semiconductor nanoparticle and the biocompatible polymer, etc. It may be used for various purposes in the field of biotechnology and medicine, such as manufacturing or coating it on a suitable substrate to prepare a plate for cell culture.

본 발명의 또 다른 구체예에 있어서, 상기 반도체 나노입자의 소수성의 표면을 친수성 고분자로 다시 코팅하여 지름이 약 10 nm 이하인 친수성 반도체 나노입자를 제조하여 사용할 수 있다. 상기 친수성 고분자는 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌이민, 키토산, 알긴산, 히아룰론산, 콜라겐, 헤파린으로 이루어진 군 중에서 선택된 것이 바람직하다. 이와 같이 친수성으로 개질된 반도체 나노입자는 순수한 물에 분산시키면 불안정하여 상분리가 일어나므로, 안정성을 향상시키기 위해 제조된 완충용액에 보관하는 것이 바람직하다.In another embodiment of the present invention, the hydrophobic surface of the semiconductor nanoparticles may be recoated with a hydrophilic polymer to prepare and use hydrophilic semiconductor nanoparticles having a diameter of about 10 nm or less. The hydrophilic polymer is preferably selected from the group consisting of polyethylene glycol, polyethyleneimine, chitosan, alginic acid, hyaluronic acid, collagen, heparin. Since the hydrophilic modified semiconductor nanoparticles are unstable when dispersed in pure water, phase separation occurs, it is preferable to store them in a buffer solution prepared to improve stability.

상기 추가로 포함 가능한 생체적합성 고분자는 반도체 나노입자를 안정하게 담지하면서, 반도체 나노입자의 세포 또는 조직으로의 이동을 유리하게 할 수 있는 것으로서, 폴리(L-락티드) (PLLA), 폴리 (DL-락티드) (PDLLA), 폴리(글리콜리드) (PGA), 폴리-DL-락티드/글리콜리드 공중합체 (PLGA), 키토산, 알긴산, 히아룰론산, 콜라겐, 헤파린, 덱스트란, 및 폴리(ε-카프로락톤)으로 이루어진 군 중에서 선택된 것이 바람직하다. 고분자 필름 또는 고분자 입자에 함유된 반도체 나노입자와 생체적합성 고분자의 함량비는 1:100000 내지 1:10 (반도체 나노입자 중량:생체적합성 고분자 중량)일 수 있으며, 1:10000 내지 1:100인 것이 보다 바람직하고, 1:1000인 것이 가장 바람직하다. 반도체 나노입자의 함량이 상기 범위보다 적으면, 세포 또는 조직으로 전달되는 양이 적어 형광을 관찰하기 곤란하고, 상기 범위보다 많으면, 필름 또는 입자의 형성이 용이하지 않다. The biocompatible polymer that can be additionally included is a poly (L-lactide) (PLLA), a poly (DL) that can advantageously move the semiconductor nanoparticles to cells or tissues while stably supporting the semiconductor nanoparticles. -Lactide) (PDLLA), poly (glycolide) (PGA), poly-DL-lactide / glycolide copolymer (PLGA), chitosan, alginic acid, hyaluronic acid, collagen, heparin, dextran, and poly ( ε-caprolactone) is preferably selected from the group consisting of. The content ratio of the semiconductor nanoparticle and the biocompatible polymer contained in the polymer film or the polymer particle may be 1: 100000 to 1:10 (semiconductor nanoparticle weight: biocompatible polymer weight), and the ratio is 1: 10000 to 1: 100. More preferably, it is most preferable that it is 1: 1000. If the content of the semiconductor nanoparticles is less than the above range, it is difficult to observe the fluorescence due to the small amount delivered to the cells or tissues, if more than the above range, the formation of the film or particles is not easy.

상기 생체적합성 고분자는 극성 또는 비극성 용매에 용해된 상태로 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 농도가 0.1 내지 30% (w/v)인, 수용액, 아세트산 수용액, 디메틸설폭사이드 용액, 클로로포름 용액, 디클로로메탄 용액 또는 아세톤 용액의 형태로 사용할 수 있다. The biocompatible polymer may be used in a dissolved state in a polar or nonpolar solvent. Preferably, the concentration is 0.1 to 30% (w / v), an aqueous solution, an acetic acid solution, a dimethylsulfoxide solution, a chloroform solution, and dichloromethane. It can be used in the form of a solution or acetone solution.

본 발명의 반도체 나노입자와 생체적합성 고분자를 포함하는 고분자 필름은, 소수성 또는 친수성 표면을 갖는 반도체 나노입자를 생체적합성 고분자 용액에 가용화시킨 후, 이를 필름 케스팅 하고, 용매를 완전히 제거하여 제조될 수 있으며, 두께는 10 nm 내지 2 mm 인 것이 바람직하다. 본 발명의 고분자 필름의 두께가 10 nm 보다 얇으면 필름의 취급 및 조작이 용이하지 않고, 2 mm 보다 두꺼우면 필름 내부의 반도체 나노입자의 이동이 곤란하기 때문에, 본 발명의 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름의 두께는 상기 범위인 것이 바람직하다. The polymer film including the semiconductor nanoparticles of the present invention and the biocompatible polymer may be prepared by solubilizing the semiconductor nanoparticles having a hydrophobic or hydrophilic surface in a biocompatible polymer solution, then casting the film and removing the solvent completely. , The thickness is preferably 10 nm to 2 mm. When the thickness of the polymer film of the present invention is thinner than 10 nm, the handling and operation of the film is not easy, and when the thickness of the polymer film is thicker than 2 mm, the movement of the semiconductor nanoparticles in the film is difficult. It is preferable that the thickness of a polymer film is the said range.

또한, 본 발명의 반도체 나노입자와 생체적합성 고분자를 포함하는 고분자 입자는, 소수성 또는 친수성 표면을 갖는 반도체 나노입자를 생체적합성 고분자 용액에 가용화시킨 후, 이를 에멀젼법, 입자제조기 이용법, 이온젤화 방법 등을 이용하여 입자화하여 제조될 수 있으며, 입자 지름이 100 nm 내지 10 mm 인 것이 바람직하다. In addition, the polymer particles comprising the semiconductor nanoparticles and the biocompatible polymer of the present invention, after solubilizing the semiconductor nanoparticles having a hydrophobic or hydrophilic surface in the biocompatible polymer solution, such as an emulsion method, a particle maker method, ion gelation method, etc. It can be prepared by granulation using, it is preferable that the particle diameter is 100 nm to 10 mm.

이와 같이 제조된 고분자 필름 또는 고분자 입자는 완충용액에 분산된 반도체 나노입자에 비하여 보관 안정성이 뛰어나다는 이점을 갖는다. The polymer film or polymer particles prepared as described above has an advantage of superior storage stability compared to semiconductor nanoparticles dispersed in a buffer solution.

또한, 본 발명은 소수성 또는 친수성 표면을 갖는 반도체 나노입자와 생체적합성 고분자를 포함하는 고분자 스캐폴드 또는 고분자 파이버를 제공한다. 이때 사용가능한 반도체 나노입자와 생체적합성 고분자는 상기한 바와 같다.The present invention also provides a polymer scaffold or polymer fiber comprising a semiconductor nanoparticle having a hydrophobic or hydrophilic surface and a biocompatible polymer. The semiconductor nanoparticles and the biocompatible polymer that can be used at this time are as described above.

또한, 본 발명은, 세포 배양용 기질로서, 상기의 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름 및/또는 고분자 입자를 포함하는 세포 배양용 기질을 제공한다. 또 다른 측면에 있어서, 본 발명은 적절한 기판에 상기의 반도체 나노입자가 코팅되어 있는 세포 배양용 플레이트를 제공한다. 상기 기판은 유리기판, 세포 배양 플레이트(cell culture plate), 페트리디쉬 (petri dish), T-플라스크, 챔버 슬라이드(chamber slide)로 이루어진 군 중에서 선택된 것일 수 있으며, 상기 반도체 나노 입자는 친수성의 경우 완충용액에 소수성의 경우 클로로포름을 포함하는 비극성 용매에 5nM 내지 0.1mM의 농도로 용해된 용액상태로 코팅된 것일 수 있다. 본 발명에 따른 세포 배양용 기질 또는 세포 배양용 플레이트는 배양된 세포 표면 또는 내부로 반도체 나노입자가 효과적으로 전달되는 것을 특징으로 한다. 특히, 수용성 나노 입자와 소수성 나노 입자가 코팅된 세포 배양용 플레이트에서의 세포 배양 실험 결과, 소수성 나노 입자가 코팅된 플레이트에서 배양하는 경우 세포 독성이 현저하게 감소하는 것으로 나타나, 소수성 나노입자가 코팅된 세포 배양용 플레이트가 보다 바람직한 것으로 나타났다. 또한, 플레이트에 코팅된 반도체 나노입자의 층수가 증가할수록 소수성이 증가하는 것으로 나타났는데, 세포독성을 고려하여, 플레이트에 코팅된 반도체 나노입자의 층수는 0.15 내지 9로 하는 것이 좋다. The present invention also provides a cell culture substrate comprising a polymer film and / or a polymer particle containing the semiconductor nanoparticles as the cell culture substrate. In still another aspect, the present invention provides a cell culture plate in which the semiconductor nanoparticles are coated on a suitable substrate. The substrate may be selected from the group consisting of a glass substrate, a cell culture plate, a petri dish, a T-flask, a chamber slide, and the semiconductor nanoparticles are buffered when hydrophilic. If the solution is hydrophobic, it may be coated in a solution dissolved in a concentration of 5nM to 0.1mM in a non-polar solvent containing chloroform. The cell culture substrate or cell culture plate according to the present invention is characterized in that the semiconductor nanoparticles are effectively delivered to the cultured cell surface or inside. In particular, cell culture experiments on cell culture plates coated with water-soluble nanoparticles and hydrophobic nanoparticles showed that the cytotoxicity was significantly reduced when cultured on a plate coated with hydrophobic nanoparticles. Plates for cell culture have been shown to be more preferred. In addition, the hydrophobicity increased as the number of layers of the semiconductor nanoparticles coated on the plate increases. In consideration of cytotoxicity, the number of layers of the semiconductor nanoparticles coated on the plate is preferably 0.15 to 9.

또한, 본 발명은 상기의 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름 및/또는 고분자 입자를 세포 배양용 기질로 사용하거나 이를 기판 표면에 코팅한 세포 배양용 플레이트에서 세포를 배양하고, 배양된 세포의 표면 또는 내부로 상기 반도체 나노입자를 전달하는 단계를 포함하는, 효과적인 반도체 나노입자의 세포 전달 방법을 제공한다. 본 발명의 한 구체예에 있어서, 상기 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름 또는 고분자 입자, 또는 플레이트 상에서 배양된 세포의 형광 현미경 사진을 도 4, 5, 7a, 7b, 8, 9a 및 9b에 나타내었고, 세포에 전달된 총 나노입자의 수를 고분자 필름에 함유된 나노입자의 수와 비교하여 정량한 결과 10 ~ 30 %의 나노입자가 전달된 것으로 나타났다. 이와 같이, 본 발명의 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름 상에서 배양된 세포 내로 상기 반도체 나노입자가 효과적으로 전달됨을 확인할 수 있다. In addition, the present invention is to culture the cells in a cell culture plate using the polymer film and / or polymer particles containing the semiconductor nanoparticles as a cell culture substrate or coated on the surface of the substrate, the surface of the cultured cells or It provides an effective cell delivery method of the semiconductor nanoparticles, including the step of delivering the semiconductor nanoparticles to the inside. In one embodiment of the present invention, fluorescence micrographs of cells cultured on the polymer film or polymer particles or plates comprising the semiconductor nanoparticles are shown in FIGS. 4, 5, 7a, 7b, 8, 9a and 9b. As a result of quantifying the total number of nanoparticles delivered to the cells with the number of nanoparticles contained in the polymer film, 10-30% of the nanoparticles were delivered. As such, it can be confirmed that the semiconductor nanoparticles are effectively delivered into cells cultured on the polymer film including the semiconductor nanoparticles of the present invention.

또한, 본 발명은 상기의 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름 및/또는 고분자 입자를 포함하고, 생체 조직 또는 세포로의 효과적인 반도체 나노입자의 전달이 가능한, 생체 이식용 이식물(implant)을 제공한다. The present invention also provides an implant for a living body, which includes a polymer film and / or a polymer particle including the semiconductor nanoparticles described above, and enables effective delivery of semiconductor nanoparticles to a living tissue or cell. .

또한, 본 발명은 상기의 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름 및/또는 고분자 입자를 이용하는 세포 또는 생체부위의 생체 내 또는 생체 외 분광학적 분석 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for in vivo or ex vivo spectroscopy of a cell or a living body using the polymer film and / or polymer particles comprising the semiconductor nanoparticles.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 아래에 제시되는 실시예는 어디까지나 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이지 본 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the examples set forth below are provided to aid the understanding of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.

[[ 실시예Example ]]

실시예Example 1. 반도체 나노입자의 제조 1 1. Preparation of Semiconductor Nanoparticles 1

실시예Example 1-1. 수용성 반도체 나노입자의 제조 1 1-1. Preparation of Water-Soluble Semiconductor Nanoparticles 1

미국 Quantum Dot Corporation사의 표면이 폴리에틸렌글리콜로 개질되어 있는Qtracker655 (non-targeted Quantum Dots, 입자크기 약 20 nm) 용액을 Centricon에 넣고 물로 치환하여, 완충용액 및 소혈청알부민이 제거된 반도체 나노입자 수용액을 얻었다. 얻어진 반도체 나노입자의 emission wavelength는 655 nm 였다. Quantum Dot Corporation of the United States put a solution of Qtracker655 (non-targeted Quantum Dots, particle size approximately 20 nm) modified with polyethylene glycol in Centricon and replaced with water to remove a buffer solution and a solution of semiconductor nanoparticles Got it. The emission wavelength of the obtained semiconductor nanoparticle was 655 nm.

실시예Example 1-2.  1-2. 입도가Granularity 균일한 소수성 반도체 나노입자의 제조 Preparation of Uniform Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles

문헌 (Journal of the American Chemical Society, 2003, 125 , 12567-12575; Chemistry of Materials, 2003, 15 , 2854-2860)에 따라 반도체 나노입자를 제조하였다. 즉, 입도가 균일한 직경 3.8 nm의 CdSe 코어 반도체 나노입자를 제조하고, 이 나노입자 위에 CdS 2층을 코팅하여 직경 5.2 nm의 CdSe/CdS 코어/쉘 구조를 갖 고 표면이 탄화수소(C8)로 이루어진 소수성 반도체 나노입자를 제조하였다. 정제한 나노입자를 클로로포름에 분산하여 stock solution (20mg/mL)을 만들었다. 양자효율은 약 25% 였으며, 방출 파장 (emission wavelength)은 607 nm 였다. Semiconductor nanoparticles were prepared according to the Journal of the American Chemical Society, 2003, 125 , 12567-12575; Chemistry of Materials, 2003, 15 , 2854-2860. That is, CdSe core semiconductor nanoparticles having a uniform particle size of 3.8 nm were prepared, and the CdS 2 layer was coated on the nanoparticles to have a CdSe / CdS core / shell structure having a diameter of 5.2 nm, and the surface was made of hydrocarbon (C8). Hydrophobic semiconductor nanoparticles were prepared. Purified nanoparticles were dispersed in chloroform to make a stock solution (20 mg / mL). The quantum efficiency was about 25% and the emission wavelength was 607 nm.

실시예Example 2. 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름 및 고분자 입자의 제조 2. Preparation of Polymer Film and Polymer Particle Containing Semiconductor Nanoparticles

실시예Example 2-1. 수용성 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름의 제조 1 2-1. Preparation of a polymer film containing water-soluble semiconductor nanoparticles 1

5 %(w/v) 키토산 수용액 (분자량 60,000, 2 % 아세트산 수용액) 20 ml에 실시예 1-1에서 제조된 수용성 반도체 나노입자 수용액을 0.1 ml 섞어서 균일한 반도체 나노입자/고분자 분산액을 제조하였다. 분산액 1 ml를 유리판에 떨어뜨려 0.3mm 두께로 밀어낸 후 실온에서 용매를 증발 시켜 수용성으로 개질된 반도체 나노입자를 포함하는 수용성 고분자 필름을 제조하였다. 상기 고분자 필름을 형광 분광계로 관찰한 결과 방출 파장은 565 nm 였다. A 20% aqueous solution of 5% (w / v) chitosan (molecular weight 60,000, 2% acetic acid aqueous solution) was mixed with 0.1 ml of the aqueous solution of water-soluble semiconductor nanoparticles prepared in Example 1-1 to prepare a uniform semiconductor nanoparticle / polymer dispersion. 1 ml of the dispersion was dropped on a glass plate, pushed out to a thickness of 0.3 mm, and the solvent was evaporated at room temperature to prepare a water-soluble polymer film including semiconductor nanoparticles modified with water solubility. The emission wavelength was 565 nm as a result of observing the polymer film with a fluorescence spectrometer.

실시예Example 2-2. 수용성 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름의 제조 2 2-2. Preparation of Polymer Film Containing Water-Soluble Semiconductor Nanoparticles 2

실시예 2-1에서 제조된 반도체 나노입자/고분자 분산액을 24 웰 플레이트에 각각 0.2 ml를 넣은 후 상온에서 건조하여 각 웰에 수용성 반도체 나노입자를 함유한 수용성 고분자 필름을 제조하였다. 형광현미경에서 관찰한 결과 붉은 색 형광을 발생함을 관찰하였다. 0.2 ml each of the semiconductor nanoparticles / polymer dispersion prepared in Example 2-1 was placed in a 24-well plate and dried at room temperature to prepare a water-soluble polymer film containing water-soluble semiconductor nanoparticles in each well. As a result of fluorescence microscopy, red fluorescence was observed.

실시예Example 2-3. 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 필름의 제조 1 2-3. Preparation of Polymer Film Containing Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles 1

PLLA (Polyscience, MW 300,000) 1 g을 실온에서 자석젓개를 이용해서 교반하여 클로로포름(JT Baker) 에 녹여 각각 20 ml 용액으로 만들었다 (5% (w/v)). 이와 같이 만들어진 PLLA 용액에 실시예 1-3에서 제조한 클로로포름에 분산된 소수성 반 도체 나노입자/클로로포름 용액을 0.05 mL를 첨가하여 잘 섞었다. 이와 같이 만들어진 용액 1 ml를 유리판에 떨어뜨려 0.3 mm 두께로 밀어낸 후 실온에서 용매를 증발 시켜 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 필름을 제조하였다. 필름이 형광을 나타내는 것을 형광현미경 위에서 푸른 빛을 조사할 때 붉은색의 형광을 나타내는 것을 보고 확인하였으며 그 결과를 도 1에 나타내었다. 필름을 생체영상장비 (in vivo imaging device)로 관찰한 결과, 붉은색 형광을 나타내었으며, 이를 도 2a에 나타내었다.1 g of PLLA (Polyscience, MW 300,000) was stirred at room temperature with a magnetic spoon and dissolved in chloroform (JT Baker) to make 20 ml solution (5% (w / v)), respectively. To the PLLA solution thus prepared, 0.05 mL of the hydrophobic semiconductor nanoparticle / chloroform solution dispersed in chloroform prepared in Example 1-3 was added and mixed well. 1 ml of the solution thus prepared was dropped on a glass plate, pushed to a thickness of 0.3 mm, and the solvent was evaporated at room temperature to prepare a polymer film containing hydrophobic semiconductor nanoparticles. When the film shows fluorescence, blue fluorescence under irradiation with blue light shows red fluorescence, and the results are shown in FIG. 1. Observation of the film with an in vivo imaging device revealed red fluorescence, which is shown in FIG. 2A.

비교예Comparative example 1. 고분자 필름의 제조 1 1. Preparation of polymer films 1

PLLA (Polyscience, MW 300,000) 1 g을 실온에서 자석젓개를 이용해서 교반하여 클로로포름(JT Baker) 에 녹여 각각 20 ml 용액으로 만들었다 (5% (w/v)). 고분자 용액 1 ml를 유리판에 떨어뜨려 0.3 mm 두께로 밀어낸 후 실온에서 용매를 증발 시켜 고분자 필름을 제조하였다. 필름을 생체영상장비 (in vivo imaging device)로 관찰한 결과 전혀 형광을 나타내지 않았으며, 이러한 결과를 도 2b에 나타내었다.1 g of PLLA (Polyscience, MW 300,000) was stirred at room temperature with a magnetic spoon and dissolved in chloroform (JT Baker) to make 20 ml solution (5% (w / v)), respectively. 1 ml of the polymer solution was dropped on a glass plate, pushed to a thickness of 0.3 mm, and the solvent was evaporated at room temperature to prepare a polymer film. Observation of the film with an in vivo imaging device showed no fluorescence at all, and the results are shown in FIG. 2B.

실시예Example 2-4. 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 필름의 제조 2 2-4. Preparation of Polymer Film Containing Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles 2

2.5 %(w/v) PLLA (Polyscience, MW 50,000) 클로로포름 용액 10 ml에 실시예 1-2의 소수성 반도체 나노입자/클로로포름 용액을 0.05 mL를 첨가한 것을 제외하고는, 상기 실시예2-3과 같은 방법으로 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 필름을 제조하였다. 필름을 형광현미경 (Olympus)으로 관찰한 결과 붉은 색의 형광을 나타내는 것이 관찰되었다. Example 2-3, except that 0.05 mL of the hydrophobic semiconductor nanoparticles / chloroform solution of Example 1-2 was added to 10 ml of 2.5% (w / v) PLLA (Polyscience, MW 50,000) chloroform solution. In the same manner, a polymer film containing hydrophobic semiconductor nanoparticles was prepared. When the film was observed with an fluorescence microscope (Olympus), it was observed that the red fluorescence.

실시예Example 2-5. 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 필름의 제조 3 2-5. Preparation of Polymer Film Containing Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles 3

20 %(w/v) PLLA (Polyscience, MW 50,000) 클로로포름 용액 10 ml에 실시예 1-2의 소수성 반도체 나노입자/클로로포름 용액을 0.1 mL 를 첨가한 것을 제외하고는, 상기 실시예2-3과 같은 방법으로 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 필름을 제조하였다. 필름을 형광현미경 (Olympus)으로 관찰한 결과 붉은 색의 형광을 나타내는 것이 관찰되었다.Example 2-3, except that 0.1 mL of the hydrophobic semiconductor nanoparticles / chloroform solution of Example 1-2 was added to 10 ml of 20% (w / v) PLLA (Polyscience, MW 50,000) chloroform solution. In the same manner, a polymer film containing hydrophobic semiconductor nanoparticles was prepared. When the film was observed with an fluorescence microscope (Olympus), it was observed that the red fluorescence.

실시예Example 2-6. 수용성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 입자의 제조 1 2-6. Preparation of Polymer Particles Containing Water-Soluble Semiconductor Nanoparticles 1

5 %(w/v) 키토산 수용액 (분자량 60,000, 2 % 아세트산 수용액) 20 ml에 실시예 1-1에서 제조된 수용성 반도체 나노입자 수용액을 0.1 ml 섞어서 균일한 반도체 나노입자/고분자 분산액을 제조하였다. 분산액을 주사기에 넣고 16 게이지 바늘을 연결하였다. 분산액을 주사기로부터 밀어내어 액체질소에 떨어뜨린 후 동결건조하여, 수용성으로 개질된 반도체 나노입자를 함유한 수용성 고분자 입자를 제조하였다. 상기 입자의 크기는 2 마이크로미터 내지 3 mm 였다. A 20% aqueous solution of 5% (w / v) chitosan (molecular weight 60,000, 2% acetic acid aqueous solution) was mixed with 0.1 ml of the aqueous solution of water-soluble semiconductor nanoparticles prepared in Example 1-1 to prepare a uniform semiconductor nanoparticle / polymer dispersion. The dispersion was placed in a syringe and a 16 gauge needle was connected. The dispersion was pushed out of a syringe, dropped into liquid nitrogen, and lyophilized to prepare a water-soluble polymer particle containing semiconductor nanoparticles modified with water solubility. The particle size was between 2 micrometers and 3 mm.

실시예Example 2-7. 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 입자의 제조 1 2-7. Preparation of Polymer Particles Containing Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles 1

폴리-DL-락티드 [Poly(DL-lactide), Polyscience, USA] 0.10 g을 1 ml의 아세톤 (Junsei, JAPAN)에 잘 녹이고, 여기에 상기 실시예 1-2에서 제조한 클로로포름에 분산된 소수성 반도체 나노입자/클로로포름 용액을 5 mL를 첨가하여 잘 섞어 유기상을 제조하였다. 염석제로 사용될 염화마그네슘 6수화물(Sigma) 60.0 g과 안정제로 사용될 폴리비닐알콜 (Aldrich, USA) 2.0 g을 100 ml의 증류수에 잘 녹여 수용액상을 제조하였다. 이와 같이 만들어진 유기상 1 ml와 수용액상 15 ml를 30분간 호모지나이저를 이용하여 잘 섞어 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 입 자를 제조하였다. 얻어진 입자의 크기를 Zetasizer (Malvern)로 측정하여 평균 입자크기 330 nm 의 입자가 제조된 것을 확인하였다. 0.10 g of poly-DL-lactide [Poly (DL-lactide), Polyscience, USA] was dissolved in 1 ml of acetone (Junsei, JAPAN), and hydrophobic dispersed in chloroform prepared in Example 1-2 The organic phase was prepared by adding 5 mL of the semiconductor nanoparticle / chloroform solution and mixing well. 60.0 g of magnesium chloride hexahydrate (Sigma) to be used as a salting agent and 2.0 g of polyvinyl alcohol (Aldrich, USA) to be used as a stabilizer were dissolved in 100 ml of distilled water to prepare an aqueous phase. 1 ml of the organic phase and 15 ml of the aqueous phase thus prepared were mixed well using a homogenizer for 30 minutes to prepare polymer particles containing hydrophobic semiconductor nanoparticles. The size of the obtained particles was measured by Zetasizer (Malvern) to confirm that particles having an average particle size of 330 nm were produced.

실시예Example 2-8. 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 입자의 제조 2 2-8. Preparation of Polymer Particles Containing Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles 2

폴리-DL-락티드 대신 85/15폴리-DL-락티드/글리콜리드 공중합체 (PLGA, MW30,000, Polyscience, USA)를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 2-7과 같은 방법으로 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 입자를 제조하였다. 얻어진 입자의 크기를 Zetasizer (Malvern)로 측정하였으며, 입자크기 310 nm 의 입자가 제조된 것을 확인하였다. Hydrophobicity in the same manner as in Example 2-7, except that an 85/15 poly-DL-lactide / glycolide copolymer (PLGA, MW30,000, Polyscience, USA) was used instead of poly-DL-lactide Polymer particles containing semiconductor nanoparticles were prepared. The size of the obtained particles was measured by Zetasizer (Malvern), it was confirmed that the particles having a particle size of 310 nm was prepared.

실시예Example 2-9. 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 입자의 제조 3 2-9. Preparation of Polymer Particles Containing Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles 3

폴리-DL-락티드 [Poly(DL-lactide)] 대신 50/50 폴리-DL-락티드/글리콜리드 (PLGA, MW30,000, Polyscience, USA)를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 2-7과 같은 방법으로 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 입자를 제조하였다. 얻어진 입자의 크기를 Zetasizer (Malvern)로 측정하였으며, 그 결과 평균 입자 크기 310 nm의 나노입자가 제조된 것을 확인하였다. Example 2-, except that 50/50 poly-DL-lactide / glycolide (PLGA, MW30,000, Polyscience, USA) was used instead of poly-DL-lactide [Poly (DL-lactide)] A polymer particle containing hydrophobic semiconductor nanoparticles was prepared in the same manner as in 7. The particle size of the obtained particles was measured by Zetasizer (Malvern), and as a result, it was confirmed that nanoparticles having an average particle size of 310 nm were prepared.

비교예Comparative example 2. 고분자 입자의 제조 1 2. Preparation of Polymer Particles 1

폴리-DL-락티드 (Poly(DL-lactide), MW30,000, Polyscience, USA) 0.10 g을 1 ml의 아세톤 (Junsei, JAPAN)에 잘 녹여 유기상을 제조하였다. 염석제로 사용될 염화마그네슘 6수화물(Sigma) 60.0 g과 안정제로 사용될 폴리비닐알콜 (Aldrich, USA) 2.0 g을 100 ml의 증류수에 잘 녹여 수용액상을 제조하였다. 이와 같이 만들어진 1 ml의 유기상과 15 ml 의 수용액상을 30분간 잘 섞어 고분자 입자를 제조하 였다. 얻어진 입자의 크기를 Zetasizer (Malvern)로 측정하였으며, 평균크기 300 내지 500 nm 인 나노입자가 제조된 것을 확인하였다. 형광분광기로 관찰한 결과 형광을 나타내지 않았다. An organic phase was prepared by dissolving 0.10 g of poly-DL-lactide (Poly (DL-lactide), MW30,000, Polyscience, USA) in 1 ml of acetone (Junsei, JAPAN). 60.0 g of magnesium chloride hexahydrate (Sigma) to be used as a salting agent and 2.0 g of polyvinyl alcohol (Aldrich, USA) to be used as a stabilizer were dissolved in 100 ml of distilled water to prepare an aqueous phase. 1 ml of the organic phase and 15 ml of the aqueous phase thus prepared were mixed well for 30 minutes to prepare polymer particles. The size of the obtained particles was measured by Zetasizer (Malvern), it was confirmed that the nanoparticles having an average size of 300 to 500 nm was prepared. Observation with a fluorescence spectrometer showed no fluorescence.

실시예Example 2-10. 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 입자의 제조 4 2-10. Preparation of Polymer Particles Containing Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles 4

폴리-DL-락티드 (Poly(DL-lactide), MW30,000, Polyscience, USA) 0.50 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 2-7과 같은 방법으로 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 입자를 제조하였다. 얻어진 입자를 형광현미경을 이용하여 관찰한 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 크기가 약 1.5 마이크로미터인 붉은 색 형광을 띄는 입자가 제조된 것을 확인하였다. Polymer particles containing hydrophobic semiconductor nanoparticles in the same manner as in Example 2-7, except that 0.50 g of poly-DL-lactide (MW30,000, Polyscience, USA) was used. Was prepared. The result of observing the obtained particle | grains using the fluorescence microscope is shown in FIG. As shown in FIG. 3, it was confirmed that red fluorescent particles having a size of about 1.5 micrometers were prepared.

실시예Example 2-11. 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 입자의 제조 5 2-11. Preparation of Polymer Particles Containing Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles 5

폴리-DL-락티드 (Poly(DL-lactide)) 대신 85/15폴리-DL-락티드/글리콜리드 공중합체 (PLGA, MW30,000, Polyscience, USA) 0.05 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 2-10과 같은 방법으로 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 입자를 제조하였다. 얻어진 입자를 형광 현미경을 이용하여 관찰한 결과 크기가 약 1.5 마이크로미터인 붉은 색 형광을 띄는 입자가 제조된 것을 확인하였다. Except for using 0.05 g of 85/15 poly-DL-lactide / glycolide copolymer (PLGA, MW30,000, Polyscience, USA) instead of poly-DL-lactide In the same manner as in Example 2-10, polymer particles containing hydrophobic semiconductor nanoparticles were prepared. Observation of the obtained particles using a fluorescence microscope confirmed that red fluorescent particles having a size of about 1.5 micrometers were prepared.

실시예Example 2-12. 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 입자의 제조 6 2-12. Preparation of Polymer Particles Containing Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles 6

폴리-DL-락티드 (Poly(DL-lactide)) 대신 50/50 폴리-DL-락티드/글리콜리드(PLGA, MW30,000, Polyscience, USA) 0.05 g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 2-10과 같은 방법으로 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 입자를 제조하였다. 얻어진 입자를 형광 현미경을 이용하여 관찰한 결과 크기가 약 1.5 마이 크로미터인 붉은 색 형광을 띄는 입자가 제조된 것을 확인하였다.The above example, except that 0.05 g of 50/50 poly-DL-lactide / glycolide (PLGA, MW30,000, Polyscience, USA) was used instead of poly-DL-lactide Polymer particles containing hydrophobic semiconductor nanoparticles were prepared in the same manner as in 2-10. The obtained particles were observed using a fluorescence microscope to confirm that red fluorescent particles having a size of about 1.5 micrometers were prepared.

실시예Example 2-13. 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 입자의 제조 7 2-13. Preparation of Polymer Particles Containing Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles 7

폴리-DL-락티드 [Poly(DL-lactide), MW30,000, Polyscience, USA) 을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 2-7과 같은 방법으로 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 입자를 제조하였다. 얻어진 입자를 형광 현미경을 이용하여 관찰한 결과 크기가 약 1.5 마이크로미터인 붉은 색 형광을 띄는 입자가 제조된 것을 확인하였다.Polymer particles containing hydrophobic semiconductor nanoparticles were prepared in the same manner as in Example 2-7, except that poly-DL-lactide [Poly (DL-lactide), MW30,000, Polyscience, USA) was used. It was. Observation of the obtained particles using a fluorescence microscope confirmed that red fluorescent particles having a size of about 1.5 micrometers were prepared.

실시예Example 3. 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름을 이용한 세포 배양 3. Cell Culture Using Polymer Film Containing Semiconductor Nanoparticles

실시예Example 3-1. 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 필름을 이용한 세포배양 1 3-1. Cell culture using polymer film containing hydrophobic semiconductor nanoparticles 1

실시예 2-3에서 제조한 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름을 70% (v/v) 에탄올로 소독한 후, 1 x 105 개의 유방암 세포인 EMT-6 (ATCC, USA)와 섬유모세포인 NIH3T3 (ATCC, USA)를 상기 고분자 필름 위에서 37 ℃, CO2 5%로 유지되는 인큐베이터 (Forma)에서 8시간 동안 배양하였다. 상기 필름에서 세포를 떼어낸 후, LabTec (nunc, Germany) 챔버에 재분산 시키고, 37 ℃, CO2 5%로 유지되는 인큐베이터 (Forma)에서 4시간 동안 배양하였다. 세포를 고정하고 형광현미경으로 관찰한 결과를 도 4에 나타내었다. 세포에 전달된 반도체 나노입자의 수를 고분자 필름에 함유된 전체 반도체 나노입자 수와 비교하여 정량한 결과 30.8 %의 무기나노입자가 세포내부로 들어간 것이 관찰되었다. After disinfecting the polymer film containing the semiconductor nanoparticles prepared in Example 2-3 with 70% (v / v) ethanol, 1 x 10 5 breast cancer cells EMT-6 (ATCC, USA) and fibroblasts NIH3T3 (ATCC, USA) was incubated for 8 hours in an incubator (Forma) maintained at 37 ° C., 5% CO 2 on the polymer film. After removing the cells from the film, the cells were redispersed in a LabTec (nunc, Germany) chamber and incubated for 4 hours in an incubator (Forma) maintained at 37 ° C., 5% CO 2 . The cells were fixed and observed with a fluorescence microscope. As a result of quantitatively comparing the number of semiconductor nanoparticles delivered to the cell with the total number of semiconductor nanoparticles contained in the polymer film, it was observed that 30.8% of inorganic nanoparticles entered the cell.

실시예Example 3-2. 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 필름을 이용한 세포배양 2 3-2. Cell Culture Using Polymer Film Containing Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles 2

상기 실시예 2-3에서 제조된 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 필름을 이용하고, 상기 필름 위에서 4시간 동안 NIH3T3세포 (ATCC, USA)를 배양한 것을 제외하고는, 상기 실시예 3-1과 같은 방법으로 세포 배양을 수행하였다. 그 결과, 세포내로 반도체 나노입자가 효율적으로 전달된 것을 관찰할 수 있었다. 세포를 고정하고 형광현미경으로 관찰한 결과를 도 5에 나타내었다. 세포에 전달된 반도체 나노입자의 수를 고분자 필름에 함유된 전체 반도체 나노입자 수와 비교하여 정량한 결과 13.3 %의 무기나노입자가 세포내부로 들어간 것이 관찰되었다. Except for using the polymer film containing the hydrophobic semiconductor nanoparticles prepared in Example 2-3, and incubated for 4 hours on NIH3T3 cells (ATCC, USA) on the film, Example 3-1 and Cell culture was performed in the same manner. As a result, it was observed that the semiconductor nanoparticles were efficiently delivered into the cells. The cells were fixed and observed with a fluorescence microscope. The results are shown in FIG. 5. As a result of quantifying the number of semiconductor nanoparticles delivered to the cells compared to the total number of semiconductor nanoparticles contained in the polymer film, it was observed that 13.3% of inorganic nanoparticles entered the cell.

실시예Example 4. 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 필름을 세포독성 측정 4. Cytotoxicity Measurement of Polymer Film Containing Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles

상기 실시예 2-3에서 제조된 만들어진 소수성 반도체 나노입자/PLLA 필름을 지름 1cm정도의 원형으로 자른 후, 70 %(v/v) 에탄올로 소독하여 96 well-plate에 각각 하나씩 넣고, 그 위에서 5 x 103개의 유방암 세포 EMT-6 (ATCC, USA)를 각각 8, 24, 48 시간동안 배양하였다. MTT 분석(J. Immunol. Methods, 1993, 157:203-7)을 실시하여 세포독성을 측정한 결과, 세포생존율이 80 % 이상으로 나타나서, 본 발명의 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름은 세포독성이 거의 없는 것으로 나타났다. The hydrophobic semiconductor nanoparticles / PLLA films prepared in Example 2-3 were cut into circular shapes of about 1 cm in diameter, sterilized with 70% (v / v) ethanol, and placed in 96 well-plates, respectively. x 10 3 breast cancer cells EMT-6 (ATCC, USA) were incubated for 8, 24 and 48 hours, respectively. As a result of measuring cytotoxicity by MTT assay (J. Immunol. Methods, 1993, 157: 203-7), the cell viability was found to be 80% or more. This appeared to be almost absent.

실시예Example 5. 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 필름의 생체이식 실험 5. Biotransplantation Experiment of Polymer Film Containing Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles

상기 실시예 2-3의 방법으로 만들어진 PLLA 필름을 약 가로 1.5cm, 세로 1cm 정도의 크기로 자른 후 암 (Lewis lung carcinoma)이 유도된 Balb/c 마우스 (8주령, 20 g, female) 에 암세포로부터 약 1cm정도 떨어진 등 왼쪽부위의 피하조직에 이식하였다. 72시간이 지난 후, 암 조직만을 떼어내어 4마이크로 두께의 절편을 만든 후 형광 현미경을 이용해 암조직을 관찰하여 그 결과를 도 6a 및 6b (대조군)에 나타내었다. 아무 처치도 하지 않은 대조군과 비교할 때, 반도체 나노입자가 암조직으로 이동하였음이 관찰되었다. After cutting the PLLA film produced by the method of Example 2-3 to a size of about 1.5 cm in width and 1 cm in length, cancer cells were induced in a Balb / c mouse (8 weeks old, 20 g, female) induced with Lewis lung carcinoma. It was implanted into the subcutaneous tissue of the left back about 1 cm away from. After 72 hours, only the cancer tissues were removed to make 4 micron thick sections, and then the cancer tissues were observed using a fluorescence microscope. The results are shown in FIGS. 6A and 6B (control). It was observed that the semiconductor nanoparticles migrated to cancerous tissues as compared to the control group which did not receive any treatment.

실시예Example 6. 반도체 나노입자를 포함하는 고분자  6. Polymers containing semiconductor nanoparticles 스케폴드Scaffold 및 파이버의 제조  And manufacturing of fibers

실시예Example 6-1. 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자  6-1. Polymers containing hydrophobic semiconductor nanoparticles 스케폴드의Scaffold 제조 Produce

PLLA (Polyscience, MW 300,000) 1 g을 실온에서 자석젓개를 이용해서 교반하여 클로로포름(JT Baker) 에 녹여 각각 20 ml 용액으로 만들었다 (5% (w/v)). 이와 같이 만들어진 PLLA 용액에 실시예 1-2에서 제조한 클로로포름에 분산된 소수성 반도체 나노입자/클로로포름 용액을 0.05 mL를 첨가하여 잘 섞었다. 이와 같이 만들어진 용액 1 ml에 NaCl (Sigma, USA) 50 mg을 넣은 후 10ml용량의 유리 바이알에 넣고 클로로포름을 완전히 증발시켰다. 건조된 필름을 100 ml의 물속에 넣고 10시간 이상 씻어내어 NaCl을 완전히 제거하였다. 이 필름을 동결건조하여, 다공성 스케폴드를 얻었다. 1 g of PLLA (Polyscience, MW 300,000) was stirred at room temperature with a magnetic spoon and dissolved in chloroform (JT Baker) to make 20 ml solution (5% (w / v)), respectively. To the thus prepared PLLA solution, 0.05 mL of the hydrophobic semiconductor nanoparticles / chloroform solution dispersed in chloroform prepared in Example 1-2 was added and mixed well. 50 ml of NaCl (Sigma, USA) was added to 1 ml of the solution, which was then placed in a 10 ml glass vial to completely evaporate chloroform. The dried film was placed in 100 ml of water and washed for 10 hours or more to completely remove NaCl. The film was lyophilized to obtain a porous scaffold.

실시예Example 6-2. 소수성 반도체 나노입자를 함유한 고분자 파이버의 제조 6-2. Preparation of Polymer Fibers Containing Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles

50/50 폴리-DL-락티드/글리콜리드(PLGA, MW30,000, Polyscience, USA) 1 g을 실온에서 자석젓개를 이용해서 교반하여 클로로포름(JT Baker) 에 녹여 각각 20 ml 용액으로 만들었다 (5% (w/v)). 이와 같이 만들어진 PLLA 용액에 실시예 1-2에서 제조한 클로로포름에 분산된 소수성 반도체 나노입자/클로로포름 용액을 0.05 mL를 첨가하여 잘 섞었다. 섞인 용액을 유리판 위에 부은 후, 방사하여 파이버를 제조하였다. 제조된 파이버의 두께는 약 50 mm 였다.1 g of 50/50 poly-DL-lactide / glycolide (PLGA, MW30,000, Polyscience, USA) was stirred in a chloroform (JT Baker) at room temperature using a magnetic straw to make 20 ml solution each (5 % (w / v)). To the thus prepared PLLA solution, 0.05 mL of the hydrophobic semiconductor nanoparticles / chloroform solution dispersed in chloroform prepared in Example 1-2 was added and mixed well. The mixed solution was poured onto a glass plate and then spun to prepare a fiber. The thickness of the fiber produced was about 50 mm.

실시예Example 7. 반도체 나노입자의 제조 2 7. Preparation of Semiconductor Nanoparticles 2

실시예Example 7-1. 수용성 반도체 나노입자의 제조  7-1. Preparation of Water-Soluble Semiconductor Nanoparticles

미국 Quantum Dot Corporation 사의 표면이 스트렙타비딘으로 개질되어 있는 Qdot605 ITK (입자 크기 약 20 nm, 2 μM) 용액을 centricon에 넣고 물을 이용하여 치환하여, 완충용액을 제거한 반도체 나노입자 수용액을 얻었다. 얻어진 반도체 나노입자의 방출 파장은 605 nm였다.A solution of Qdot605 ITK (particle size about 20 nm, 2 μM), whose surface of Quantum Dot Corporation was modified with streptavidin, was placed in centricon and replaced with water to obtain an aqueous solution of semiconductor nanoparticles in which the buffer solution was removed. The emission wavelength of the obtained semiconductor nanoparticle was 605 nm.

실시예Example 7-2.  7-2. 입도가Granularity 균일한 소수성 반도체 나노입자의 제조 Preparation of Uniform Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles

문헌 (Journal of the American Chemical Society, 2003, 125 , 12567-12575; Chemistry of Materials, 2003, 15 , 2854-2860)에 따라 반도체 나노입자를 제조하였다. 즉, 입도가 균일한 직경 3.8 nm의 CdSe 코어 반도체 나노입자를 제조하고, 이 나노입자 위에 CdS 2층을 코팅하여 직경 5.4 nm의 CdSe/CdS 코어/쉘 구조를 갖고 표면이 탄화수소(C8)로 이루어진 소수성 반도체 나노입자를 제조하였다. 이와 같이 제조된 나노입자를 정제하고 클로로포름에 분산하여 stock solution (20 mg/mL)을 만들었다. 양자효율은 약 22% 였으며, 방출 파장은 605 nm 였다. Semiconductor nanoparticles were prepared according to the Journal of the American Chemical Society, 2003, 125 , 12567-12575; Chemistry of Materials, 2003, 15 , 2854-2860. That is, CdSe core semiconductor nanoparticles having a uniform particle size of 3.8 nm were prepared, and the CdS 2 layer was coated on the nanoparticles to have a CdSe / CdS core / shell structure having a diameter of 5.4 nm and the surface was made of hydrocarbon (C8). Hydrophobic semiconductor nanoparticles were prepared. The nanoparticles thus prepared were purified and dispersed in chloroform to obtain a stock solution (20 mg / mL). The quantum efficiency was about 22% and the emission wavelength was 605 nm.

실시예Example 8. 반도체 나노입자가 코팅된 플레이트 제조 8. Manufacture of Plates coated with Semiconductor Nanoparticles

실시예Example 8-1. 수용성 반도체 나노입자가 코팅된 플레이트 제조  8-1. Manufacture of plate coated with water-soluble semiconductor nanoparticles

상기 실시예 7-1에서 제조된 수용성 반도체 나노입자 수용액 1.25, 5, 12.5, 및 25 μl를 각각 주사기용 필터를 이용하여 멸균된 3 차 증류수와 섞어 최종 부피가 100 μl가 되도록 희석하였다. 이와 같이 희석된 나노입자 수용액 100 μl를 24-웰 세포 배양 플레이트에 각각 옮겨 담고, 웰 표면을 상기 수용액으로 고르게 코팅한 후, 24시간 동안 진공 건조시켰다. 상기 플레이트를 형광 현미경으로 관찰한 결과, 나노입자에 의한 붉은색 형광이 나타남을 관찰하였다. 반면, 증류수만으로 실험했을 때는 형광이 전혀 관찰되지 않았다.1.25, 5, 12.5, and 25 μl of the aqueous solution of aqueous semiconductor nanoparticles prepared in Example 7-1 were mixed with sterilized tertiary distilled water using a syringe filter, respectively, and diluted to a final volume of 100 μl. 100 μl of the diluted aqueous nanoparticle solution was transferred to 24-well cell culture plates, and the well surface was evenly coated with the aqueous solution, followed by vacuum drying for 24 hours. As a result of observing the plate under a fluorescence microscope, it was observed that red fluorescence appeared by nanoparticles. On the other hand, when the experiment with distilled water alone, no fluorescence was observed.

실시예Example 8-2. 소수성 반도체 나노입자가 코팅된 플레이트 제조 8-2. Manufacture of plates coated with hydrophobic semiconductor nanoparticles

상기 실시예 7-2에서 제조된 소수성 반도체 나노입자 10, 25, 50, 100 및 200 μl를 덜어 각각 1.5ml의 튜브에 담은 후, 클로로포름(JT Baker)을 섞어 최종 부피가 200 μl가 되도록 희석하였다. 상기 희석된 소수성 반도체 나노입자 용액을 유리판에 떨어뜨려 고르게 퍼뜨린 후, 하루 동안 실온에서 건조시켰다. 상기에서 제조된 플레이트를 형광 분광계로 관찰한 결과, 방출 파장은 605nm였다.10, 25, 50, 100 and 200 μl of the hydrophobic semiconductor nanoparticles prepared in Example 7-2 were taken and placed in 1.5 ml tubes, respectively, and chloroform (JT Baker) was mixed and diluted to a final volume of 200 μl. . The diluted hydrophobic semiconductor nanoparticle solution was dropped on a glass plate, spread evenly, and dried at room temperature for one day. The plate produced above was observed with a fluorescence spectrometer, and the emission wavelength was 605 nm.

실시예Example 9. 반도체 나노입자가 코팅된 플레이트를 이용한 세포 배양 9. Cell culture using plate coated with semiconductor nanoparticles

실시예Example 9-1. 수용성 반도체 나노입자가 코팅된 플레이트를 이용한 세포 배양 9-1. Cell culture using plate coated with water-soluble semiconductor nanoparticles

상기 실시예 8-1에서 제조된 플레이트를 70%(v/v)에탄올로 소독한 후, PBS 로 두 번 씻어 주었다. 그 위에 2 x 104개의 유방암 세포 EMT-6 (ATCC CRL-2755, USA) 를 넣어 최종 농도가 각각 5, 20, 50 및 100 nM이 되도록 하였다. 그 다음에, 37℃, CO2 5%로 유지되는 인큐베이터 (Forma)에서 16 시간동안 배양하였다. 상기 플레이트에서 세포를 떼어낸 후, 폴리-L-라이신이 처리된 유리판 위에 상기 세 포를 떨어뜨려 인큐베이터에서 4 시간동안 배양하였다. 상기 세포를 고정하고 형광 현미경으로 관찰한 결과를 도 7a에 나타내었다. 도 7a에서 알 수 있는 바와 같이, 세포 내로 반도체 나노입자가 전달된 것을 관찰할 수 있다.The plate prepared in Example 8-1 was sterilized with 70% (v / v) ethanol, and then washed twice with PBS. 2 x 10 4 breast cancer cells EMT-6 (ATCC CRL-2755, USA) were put thereon so that the final concentrations were 5, 20, 50 and 100 nM, respectively. Then incubated for 16 hours in an incubator (Forma) maintained at 37 ° C., 5% CO 2 . After removing the cells from the plate, the cells were dropped on the glass plate treated with poly-L-lysine and incubated in the incubator for 4 hours. The cells were fixed and observed under fluorescence microscopy. As can be seen in Figure 7a, the delivery of the semiconductor nanoparticles into the cell can be observed.

실시예Example 9-2. 분산된 수용성 반도체 나노입자의 세포 배양 9-2. Cell culture of dispersed water soluble semiconductor nanoparticles

상기 실시예 7-1에서 제조된 수용성 반도체 나노입자 1.25, 5, 12.5 및 25 μl를 덜어 각각 1.5ml 튜브에 담은 후, 두 번 필터된 3차 증류수를 넣어 최종 부피가 100 μl가 되도록 희석하였다. 2 x 104개의 유방암 세포 EMT-6 (ATCC CRL-2755, USA)와 상기 희석된 반도체 나노입자 용액을 함께 넣어 최종 농도가 각각 5, 20, 50 및 100 nM가 되도록 한 후, 24 웰 플레이트에 잘 분산시켰다. 그 다음에, 37℃, CO2 5%로 유지되는 인큐베이터 (Forma)에서 16 시간동안 배양하였다. 그리고 나서, 세포를 떼어낸 후, 폴리-L-라이신이 처리된 유리판 위에 상기 세포를 떨어뜨려 인큐베이터에서 4 시간동안 배양하였다. 세포를 고정하고 형광 현미경으로 관찰한 결과를 도 8에 나타내었다. 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 세포 내로 반도체 나노입자가 전달된 것을 관찰할 수 있다. 1.25, 5, 12.5 and 25 μl of the water-soluble semiconductor nanoparticles prepared in Example 7-1 were taken and placed in a 1.5 ml tube, respectively, and the mixture was diluted twice so that the final volume was 100 μl. 2 x 10 4 breast cancer cells EMT-6 (ATCC CRL-2755, USA) were added together with the diluted semiconductor nanoparticle solution to a final concentration of 5, 20, 50 and 100 nM, respectively, and then placed in a 24-well plate. Well dispersed. Then incubated for 16 hours in an incubator (Forma) maintained at 37 ° C., 5% CO 2 . Then, after removing the cells, the cells were dropped on a glass plate treated with poly-L-lysine and incubated for 4 hours in an incubator. The cells were fixed and observed under fluorescence microscopy. As can be seen in Figure 8, it can be observed that the semiconductor nanoparticles are delivered into the cell.

실시예Example 9-3. 소수성 반도체 나노입자가 코팅된 플레이트를 이용한 세포 배양 9-3. Cell culture using plates coated with hydrophobic semiconductor nanoparticles

상기 실시예 8-2에서 제조된 플레이트를 70 %(v/v)에탄올로 소독한 후, PBS 버퍼로 두 번 씻어 주었다. 그 위에 1 x 105개의 유방암 세포 EMT-6 (ATCC CRL-2755, USA)를 떨어뜨려 최종 농도가 각각 29, 72.5, 145, 290 및 580 nM이 되도록 한 후, 37℃, CO2 5%로 유지되는 인큐베이터 (Forma)에서 16 시간동안 배양하였다. 상기 플레이트에서 세포를 떼어낸 후, 폴리-L-라이신이 처리된 유리판 위에 상기 세포를 떨어뜨려 인큐베이터에서 4시간동안 배양하였다. 세포를 고정하고 형광 현미경으로 관찰한 결과를 도 9a에 나타내었다. 도 9a에서 알 수 있는 바와 같이, 세포 내로 반도체 나노입자가 효율적으로 전달된 것을 관찰할 수 있다. The plate prepared in Example 8-2 was sterilized with 70% (v / v) ethanol and then washed twice with PBS buffer. Drop 1 x 10 5 breast cancer cells EMT-6 (ATCC CRL-2755, USA) on top of them to a final concentration of 29, 72.5, 145, 290 and 580 nM, respectively, and then at 37 ° C., 5% CO 2 . Incubated for 16 hours in a maintained incubator (Forma). After removing the cells from the plate, the cells were dropped on a glass plate treated with poly-L-lysine and incubated for 4 hours in an incubator. The cells were fixed and observed under a fluorescence microscope. The results are shown in FIG. 9A. As can be seen in Figure 9a, it can be observed that the semiconductor nanoparticles are efficiently delivered into the cell.

비교예Comparative example 3. 반도체 나노입자를 포함하지 않는 플레이트의 세포 배양 3. Cell Culture of Plates Not Containing Semiconductor Nanoparticles

비교예Comparative example 3-1. 소수성 반도체 나노입자를 포함하지 않는 플레이트 제조 3-1. Plate Preparation Without Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles

200 μl의 클로로포름을 덜어 유리판에 떨어뜨려 고르게 편 후, 하루동안 실온에서 건조하였다. 상기 플레이트를 형광 분광계로 관찰한 결과, 전혀 형광을 나타내지 않았다.200 μl of chloroform was taken out, dropped on a glass plate, flattened, and dried at room temperature for one day. The plate was observed with a fluorescence spectrometer to show no fluorescence at all.

비교예Comparative example 3-2. 수용성 반도체 나노입자를 포함하지 않는 플레이트를 이용한 세포 배양 3-2. Cell culture using plates containing no water soluble semiconductor nanoparticles

상기 비교예 3-1에서 제조한 플레이트를 70% (v/v)에탄올로 소독한 후 버퍼로 두 번 씻어 주었다. 그 위에 2 x 104개의 유방암 세포인 EMT-6 (ATCC CRL-2755, USA)를 인큐베이터에서 16시간 동안 배양하였다. 상기 플레이트에 세포를 떼어낸 후, 폴리-L-라이신이 처리된 유리판 위에 상기 세포를 떨어뜨려 인큐베이터에서 4시간동안 배양하였다. 세포를 고정하고 형광 현미경으로 관찰한 결과를 도 7b에 나타내었다. 도 7b에서 알 수 있는 바와 같이, 형광을 나타내는 세포가 관찰되지 않는다.The plate prepared in Comparative Example 3-1 was sterilized with 70% (v / v) ethanol and washed twice with buffer. On top of that, 2 x 10 4 breast cancer cells, EMT-6 (ATCC CRL-2755, USA), were incubated for 16 hours in an incubator. After removing the cells to the plate, the cells were dropped on a glass plate treated with poly-L-lysine and incubated for 4 hours in an incubator. The cells were fixed and observed under a fluorescence microscope. The results are shown in FIG. 7B. As can be seen in FIG. 7B, no cells showing fluorescence are observed.

비교예Comparative example 3-3. 소수성 반도체 나노입자를 포함하지 않는 플레이트를 이용한 세포 배양 3-3. Cell Culture Using Plates That Do Not Contain Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles

상기 비교예 3-1에서 제조한 플레이트에 1 x 105개의 유방암 세포 EMT-6 (ATCC CRL-2755, USA)를 배양한 것을 제외하고는 상기 비교예 3-2와 동일한 방법으로 실험을 실시하여 형광 현미경으로 그 결과를 관찰하였다. 세포를 고정하고 형광 현미경으로 관찰한 결과를 도 9b에 나타내었다. 도 9b에서 알 수 있는 바와 같이, 형광을 나타내는 세포가 관찰되지 않는다.Experiments were carried out in the same manner as in Comparative Example 3-2 except that 1 x 10 5 breast cancer cells EMT-6 (ATCC CRL-2755, USA) were cultured on the plate prepared in Comparative Example 3-1. The results were observed with a fluorescence microscope. The cells were fixed and observed under a fluorescence microscope. The results are shown in FIG. 9B. As can be seen in FIG. 9B, no fluorescence cells are observed.

실시예Example 10. 반도체 나노입자가 코팅된 플레이트의 세포 독성 측정 10. Cytotoxicity Measurement of Plates Coated with Semiconductor Nanoparticles

실시예Example 10-1. 수용성 반도체 나노입자가 코팅된 플레이트를 이용한 세포 독성 측정 10-1. Cytotoxicity Measurements Using Plates Coated with Water-Soluble Semiconductor Nanoparticles

상기 실시예 9-1과 동일한 방법으로 수용성 반도체 나노입자가 코팅된 플레이트 위에서 세포를 16시간 동안 배양한 후, MTT 분석 (Immunol, Methods, 1993, 157: 203-7)을 실시하여 세포 독성을 측정하여 그 결과를 도 10에 나타내었다. 도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 나노 입자의 농도가 5 nM일 경우에는 세포 독성이 거의 없지만, 그 이상의 농도에서는 세포 생존율이 65 내지 45%인 것으로 나타났다. After incubating the cells for 16 hours on the plate coated with the water-soluble semiconductor nanoparticles in the same manner as in Example 9-1, MTT assay (Immunol, Methods, 1993, 157: 203-7) was performed to measure cytotoxicity. The results are shown in FIG. 10. As can be seen in Figure 10, when the concentration of the nanoparticles is 5 nM there is little cytotoxicity, but at higher concentrations it was shown that the cell survival rate is 65 to 45%.

실시예Example 10-2. 분산된 수용성 반도체 나노입자의 세포 독성 측정 10-2. Cytotoxicity Measurement of Dispersed Water-Soluble Semiconductor Nanoparticles

상기 실시예 9-2와 동일한 방법으로 수용액에 분산되어 있는 반도체 나노입자와 세포를 동시에 16시간 동안 배양한 후, 세포의 멤브레인을 염색하는 트립판 블루 (Gibco)를 사용하여 살아 있는 세포 수를 측정하여 그 결과를 도 11에 나타내었다. 도 11에서 알 수 있는 바와 같이, 반도체 나노입자가 포함된 경우, 세포 생존율은 70-10% 정도로 나타나 독성이 비교적 심하다는 것을 알 수 있으며, 그 농도가 증가함에 따라 세포 생존율이 현저하게 감소하는 것으로 나타났다.After culturing the cells and the semiconductor nanoparticles dispersed in the aqueous solution at the same time in the same manner as in Example 9-2, and measuring the number of living cells using trypan blue (Gibco) to stain the membrane of the cell The results are shown in FIG. As can be seen in Figure 11, when the semiconductor nanoparticles are included, the cell survival rate is about 70-10%, it can be seen that the toxicity is relatively severe, the cell survival rate is significantly decreased as the concentration is increased. appear.

실시예Example 10-3. 소수성 반도체 나노입자가 코팅된 플레이트를 이용한 세포 독성 측정 10-3. Cytotoxicity Measurements Using Plates Coated with Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles

실시예 9-3과 동일한 방법으로 소수성 반도체 나노입자가 코팅된 플레이트 위에서 세포를 16 시간동안 배양한 후, 세포의 멤브레인을 염색하는 트립판 블루 (Gibco)를 사용하여 살아 있는 세포 수를 측정하여 그 결과를 도 12에 나타내었다. 도 12에서 알 수 있는 바와 같이, 반도체 나노입자가 포함되어 있는 경우에 세포 생존율은 반도체 나노 입자의 농도가 145nM까지는 대부분의 세포가 살아 있는 것으로 나타났고, 그 이상의 농도에서는 80%정도의 세포 생존율을 보여서, 본 발명의 반도체 나노입자가 코팅된 플레이트는 세포독성이 거의 없는 것으로 나타났다.After culturing the cells for 16 hours on a plate coated with hydrophobic semiconductor nanoparticles in the same manner as in Example 9-3, the number of living cells was measured using trypan blue (Gibco), which stains the cell membrane. The results are shown in FIG. As can be seen in Figure 12, when the semiconductor nanoparticles are included, the cell viability was found that most of the cells are alive until the concentration of the semiconductor nanoparticles 145nM, at a concentration higher than that of about 80% As a result, the plate coated with the semiconductor nanoparticles of the present invention was shown to have little cytotoxicity.

실시예Example 11. 소수성 반도체 나노입자가 코팅된 플레이트 표면의 콘택트 앵글 측정 11. Measurement of Contact Angles on Plate Surfaces Coated with Hydrophobic Semiconductor Nanoparticles

실시예 8-2에서 제조한 플레이트에 코팅된 반도체 나노입자의 층수 (number of layers)를 계산한 결과 0.38, 0.96, 1.92, 3.84 층수를 나타내었다. 상기 나노입자가 코팅된 유리판 위에 10 μl의 3차 증류수를 떨어뜨리고, 0, 1, 5, 30 분이 경과한 후의 콘택트 앵글을 OPTEM 카메라를 이용하여 측정하여 그 결과를 도 13a 및 13b에 나타내었다. 도 13a 및 13b에서 알 수 있는 바와 같이, 나노 입자의 층 수가 많아질수록 콘택트 앵글이 증가하는 것이 관찰되었으며, 이것은 소수성이 증가하는 것을 의미한다. The number of layers of the semiconductor nanoparticles coated on the plate prepared in Example 8-2 was calculated to be 0.38, 0.96, 1.92, 3.84. 10 μl of tertiary distilled water was dropped on the glass plate coated with the nanoparticles, and the contact angles after 0, 1, 5, and 30 minutes were measured using an OPTEM camera, and the results are shown in FIGS. 13A and 13B. As can be seen in FIGS. 13A and 13B, it was observed that as the number of layers of nanoparticles increased, the contact angle increased, which means that the hydrophobicity increased.

본 발명의 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름, 고분자 입자, 고분자 스케폴드 및 고분자 파이버는 각종 세포실험 및 질병 진단 등에 이용될 수 있으며, 생체 유용 물질 또는 약물과 결합되어 전달 시스템으로 이용될 수도 있어서, 다양한 의약 및 생명공학 분야에 유리하게 적용될 수 있다.The polymer film, the polymer particle, the polymer scaffold, and the polymer fiber including the semiconductor nanoparticles of the present invention may be used for various cell experiments and disease diagnosis, and may be used as a delivery system in combination with a bioavailable material or drug. It can be advantageously applied to various medicine and biotechnology fields.

Claims (27)

코어/쉘 구조의 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름으로, Polymer film containing a semiconductor nanoparticle of the core / shell structure, 상기 반도체 나노입자는 표면이 탄소수 4 내지 18개의 탄화수소로 이루어진 군 중에서 선택된 탄화수소로 코팅되어 소수성 표면을 갖는 것인, The semiconductor nanoparticle is a surface having a hydrophobic surface is coated with a hydrocarbon selected from the group consisting of 4 to 18 carbon atoms, 고분자 필름.Polymer film. 제1항에 있어서, 상기 반도체 나노 입자는 CdSe, ZnSe, CdTe, PbSe/Te, InAs 및 InSe로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상으로 되어 있고, 지름이 1 내지 5 nm인 코어 부분과, ZnS, CdS, PbS 및 InP로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상으로 코팅된 쉘 부분을 포함하는, 총 지름 약 3 내지 10 nm의 코어/쉘 구조를 갖는 것인 고분자 필름.The method of claim 1, wherein the semiconductor nanoparticles are one or more selected from the group consisting of CdSe, ZnSe, CdTe, PbSe / Te, InAs, and InSe, the core portion having a diameter of 1 to 5 nm, and ZnS, CdS A polymer film having a core / shell structure having a total diameter of about 3 to 10 nm, comprising a shell portion coated with at least one selected from the group consisting of PbS and InP. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 폴리(L-락티드) (PLLA), 폴리 (DL-락티드) (PDLLA), 폴리(글리콜리드) (PGA), 폴리-DL-락티드/글리콜리드 공중합체 (PLGA), 키토산, 알긴산, 히아룰론산, 콜라겐, 헤파린, 덱스트란, 및 폴리(ε-카프로락톤)으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상의 생체 적합성 고분자를 추가로 포함하는 고분자 필름. The poly (L-lactide) (PLLA), poly (DL-lactide) (PDLLA), poly (glycolide) (PGA), poly-DL-lactide / glycolide copolymers (PLGA) ), Chitosan, alginic acid, hyaluronic acid, collagen, heparin, dextran, and a polymer film further comprising at least one biocompatible polymer selected from the group consisting of poly (ε-caprolactone). 제6항에 있어서, 상기 반도체 나노입자와 생체적합성 고분자의 함량비가 1:100000 내지 1:10 (반도체 나노입자 중량:생체적합성 고분자 중량)인 고분자 필름. The polymer film according to claim 6, wherein the content ratio of the semiconductor nanoparticle and the biocompatible polymer is 1: 100000 to 1:10 (semiconductor nanoparticle weight: biocompatible polymer weight). 코어/쉘 구조의 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 입자로,A polymer particle containing a semiconductor nanoparticle of the core / shell structure, 상기 반도체 나노입자는 표면이 탄소수 4 내지 18개의 탄화수소로 이루어진 군 중에서 선택된 탄화수소로 코팅되어 소수성 표면을 갖는 것인,The semiconductor nanoparticle is a surface having a hydrophobic surface is coated with a hydrocarbon selected from the group consisting of 4 to 18 carbon atoms, 고분자 입자.Polymer particles. 제8항에 있어서, 상기 반도체 나노 입자는 CdSe, ZnSe, CdTe, PbSe/Te, InAs 및 InSe로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상으로 되어 있고, 지름이 1 내지 5 nm인 코어 부분과, ZnS, CdS, PbS 및 InP로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상으로 코팅된 쉘 부분을 포함하는, 총 지름 약 3 내지 10 nm의 코어/쉘 구조를 갖는 것인 고분자 입자.The method of claim 8, wherein the semiconductor nanoparticles are at least one selected from the group consisting of CdSe, ZnSe, CdTe, PbSe / Te, InAs, and InSe, the core portion having a diameter of 1 to 5 nm, and ZnS, CdS A polymer particle having a core / shell structure having a total diameter of about 3 to 10 nm, including a shell portion coated with at least one selected from the group consisting of PbS and InP. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제8항에 있어서, 폴리(L-락티드) (PLLA), 폴리 (DL-락티드) (PDLLA), 폴리(글리콜리드) (PGA), 폴리-DL-락티드/글리콜리드 공중합체 (PLGA), 키토산, 알긴산, 히아룰론산, 콜라겐, 헤파린, 덱스트란, 및 폴리(ε-카프로락톤)으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상의 생체 적합성 고분자를 추가로 포함하는 고분자 입자.The poly (L-lactide) (PLLA), poly (DL-lactide) (PDLLA), poly (glycolide) (PGA), poly-DL-lactide / glycolide copolymers (PLGA) ), A polymer particle further comprising at least one biocompatible polymer selected from the group consisting of chitosan, alginic acid, hyaluronic acid, collagen, heparin, dextran, and poly (ε-caprolactone). 제13항에 있어서, 상기 반도체 나노입자와 생체적합성 고분자의 함량비가 1:100000 내지 1:10 (반도체 나노입자 중량:생체적합성 고분자 중량)인 고분자 입자. The polymer particle according to claim 13, wherein the content ratio of the semiconductor nanoparticle and the biocompatible polymer is 1: 100000 to 1:10 (semiconductor nanoparticle weight: biocompatible polymer weight). 세포 배양용 기질로서, 제1항, 제2항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항의 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름, 제8항, 제9항, 제13항 및 제14항 중 어느 한 항의 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 입자 또는 이들 모두를 포함하고, A substrate for cell culture, comprising: a polymer film comprising the semiconductor nanoparticles of any one of claims 1, 2, 6, and 7, wherein: 8, 9, 13, and 14 It includes a polymer particle or any one comprising the semiconductor nanoparticles of any one, 상기 반도체 나노입자는 표면이 탄소수 4 내지 18개의 탄화수소로 이루어진 군 중에서 선택된 탄화수소로 코팅되어 소수성 표면을 갖는 것이며,The semiconductor nanoparticle is a surface having a hydrophobic surface is coated with a hydrocarbon selected from the group consisting of 4 to 18 carbon atoms, 배양된 세포 표면 또는 내부로 반도체 나노입자가 효과적으로 전달되는 것을 특징으로 하는, 세포 배양용 기질.The substrate for cell culture, characterized in that the semiconductor nanoparticles are effectively delivered to or inside the cultured cell surface. 기판에 코어/쉘 구조의 반도체 나노입자가 코팅되어 있는 세포 배양용 플레이트로,A plate for cell culture in which semiconductor nanoparticles having a core / shell structure are coated on a substrate. 상기 반도체 나노입자는 표면이 탄소수 4 내지 18개의 탄화수소로 이루어진 군 중에서 선택된 탄화수소로 코팅되어 소수성 표면을 갖는 것인,The semiconductor nanoparticle is a surface having a hydrophobic surface is coated with a hydrocarbon selected from the group consisting of 4 to 18 carbon atoms, 세포 배양용 플레이트.Plate for cell culture. 제16항에 있어서, 상기 반도체 나노 입자는 CdSe, ZnSe, CdTe, PbSe/Te, InAs 및 InSe로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상으로 되어 있고, 지름이 1 내지 5 nm인 코어 부분과, ZnS, CdS, PbS 및 InP로로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상으로 코팅된 쉘 부분을 포함하는, 총 지름 약 3 내지 10 nm의 코어/쉘 구조를 갖는 것인 세포 배양용 플레이트.17. The method of claim 16, wherein the semiconductor nanoparticles are at least one selected from the group consisting of CdSe, ZnSe, CdTe, PbSe / Te, InAs and InSe, the core portion having a diameter of 1 to 5 nm, ZnS, CdS A cell culture plate having a core / shell structure having a total diameter of about 3 to 10 nm, comprising a shell portion coated with at least one selected from the group consisting of PbS and InP. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제15항의 세포 배양용 기질을 사용하여 세포를 배양하여, 배양된 세포의 표면 또는 내부로 상기 반도체 나노입자를 전달하는 것을 특징으로 하는, 효과적인 반도체 나노입자의 세포 전달 방법. The method of culturing cells using the cell culture substrate of claim 15 to deliver the semiconductor nanoparticles to the surface or inside of the cultured cells, the method of effective cell delivery of semiconductor nanoparticles. 제1항, 제2항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항의 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 필름, 제8항, 제9항, 제13항 및 제14항 중 어느 한 항의 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 입자 또는 이들 모두를 포함하고, A polymer film comprising the semiconductor nanoparticles of any one of claims 1, 2, 6 and 7, and the semiconductor nanoparticles of any one of claims 8, 9, 13 and 14. Including polymer particles or all of them, 상기 반도체 나노입자는 표면이 탄소수 4 내지 18개의 탄화수소로 이루어진 군 중에서 선택된 탄화수소로 코팅되어 소수성 표면을 갖는 것이며,The semiconductor nanoparticle is a surface having a hydrophobic surface is coated with a hydrocarbon selected from the group consisting of 4 to 18 carbon atoms, 생체 조직 또는 세포로의 효과적인 반도체 나노입자의 전달이 가능한, 생체 이식용 이식물. An implant for living transplantation, capable of effective delivery of semiconductor nanoparticles to living tissue or cells. 삭제delete 표면이 탄소수 4 내지 18개의 탄화수소로 이루어진 군 중에서 선택된 탄화수소로 코팅되어 소수성 표면을 갖는 코어/쉘 구조의 반도체 나노입자를 포함하는 고분자 스캐폴드 또는 고분자 파이버. A polymer scaffold or polymer fiber whose surface is coated with a hydrocarbon selected from the group consisting of hydrocarbons having 4 to 18 carbon atoms and which has a core / shell structure of semiconductor nanoparticles. 제24항에 있어서, 상기 반도체 나노 입자는 CdSe, ZnSe, CdTe, PbSe/Te, InAs 및 InSe로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상으로 되어 있고, 지름이 1 내지 5 nm인 코어 부분과, ZnS, CdS, PbS 및 InP로로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상으로 코팅된 쉘 부분을 포함하는, 총 지름 약 3 내지 10 nm의 코어/쉘 구조를 갖는 것인, 고분자 스캐폴드 또는 고분자 파이버.25. The method of claim 24, wherein the semiconductor nanoparticles are at least one selected from the group consisting of CdSe, ZnSe, CdTe, PbSe / Te, InAs, and InSe, the core portion having a diameter of 1 to 5 nm, ZnS, CdS A polymer scaffold or polymer fiber, having a core / shell structure with a total diameter of about 3 to 10 nm, comprising a shell portion coated with at least one selected from the group consisting of PbS and InP. 제25항에 있어서, 폴리(L-락티드) (PLLA), 폴리 (DL-락티드) (PDLLA), 폴리(글리콜리드) (PGA), 폴리-DL-락티드/글리콜리드 공중합체 (PLGA), 키토산, 알긴산, 히아룰론산, 콜라겐, 헤파린, 덱스트란, 및 폴리(ε-카프로락톤)으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상의 생체 적합성 고분자를 추가로 포함하는 고분자 스캐폴드 또는 고분자 파이버. The poly (L-lactide) (PLLA), poly (DL-lactide) (PDLLA), poly (glycolide) (PGA), poly-DL-lactide / glycolide copolymers (PLGA) ), Chitosan, alginic acid, hyaluronic acid, collagen, heparin, dextran, and a polymer scaffold or polymer fiber further comprising at least one biocompatible polymer selected from the group consisting of poly (ε-caprolactone). 제16항 또는 제17항의 세포 배양용 플레이트를 사용하여 세포를 배양하여, 배양된 세포의 표면 또는 내부로 상기 반도체 나노입자를 전달하는 것을 특징으로 하는, 효과적인 반도체 나노입자의 세포 전달 방법. 18. An effective cell delivery method of semiconductor nanoparticles, characterized in that the cells are cultured using the cell culture plate of claim 16 or 17 to deliver the semiconductor nanoparticles to the surface or inside of the cultured cells.
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