KR101238931B1 - 양자점을 포함하는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물 및 그 응용 - Google Patents

양자점을 포함하는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물 및 그 응용 Download PDF

Info

Publication number
KR101238931B1
KR101238931B1 KR1020110017946A KR20110017946A KR101238931B1 KR 101238931 B1 KR101238931 B1 KR 101238931B1 KR 1020110017946 A KR1020110017946 A KR 1020110017946A KR 20110017946 A KR20110017946 A KR 20110017946A KR 101238931 B1 KR101238931 B1 KR 101238931B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nanofibers
styrene
poly
polystyrene
quantum dot
Prior art date
Application number
KR1020110017946A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120101242A (ko
Inventor
구만복
황이택
라미쉬
박지웅
이현
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020110017946A priority Critical patent/KR101238931B1/ko
Publication of KR20120101242A publication Critical patent/KR20120101242A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101238931B1 publication Critical patent/KR101238931B1/ko

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/28—Formation of filaments, threads, or the like while mixing different spinning solutions or melts during the spinning operation; Spinnerette packs therefor
    • D01D5/30—Conjugate filaments; Spinnerette packs therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0015—Electro-spinning characterised by the initial state of the material
    • D01D5/003—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/06—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one polyolefin as constituent

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

본 발명은 양자점을 포함하는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물 및 그 응용에 관한 것으로 더욱 상세하게는 양자점을 포함하는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물과 그것을 가스 센싱 또는 효소 고정화에 지지체로 이용하는 것에 관한 것이다.

Description

양자점을 포함하는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물 및 그 응용{Quantum Dot Encapsulated PS-PSMA Nanofibers and a use of the same}
본 발명은 양자점을 포함하는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물 및 그 응용에 관한 것으로 더욱 상세하게는 양자점을 포함하는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물과 그것을 가스 센싱 또는 효소 고정화에 지지체로 이용하는 것에 관한 것이다.
일반적으로 전자방사로 제조된(electrospun) 기능성 나노섬유는 화학 센서, 효소 고정화, 조직 공학, 약물 전달 막 필터 및 섬유 분야 등에서 다양한 적용을 가졌다(H. S. Yoo, T. G. Kim and T. G. Park, Adv. Drug Deliv. Rev., 61 (2009) 1033-1042;J. Yoon, S. K. Chae and J.-M. Kim, J. Am. Chem. Soc., 129 (2007) 3038-3039;A. Greiner and J. Wendorff, Angew. Chem.-Int. Edit., 46 (2007) 5670-5703;J. Y. Lee, C. A. Bashur, A. S. Goldstein and C. E. Schmidt, Biomaterials, 30 (2009) 4325-4335;A. Camposeo, F. D. Benedetto, R. Stabile, A. A. R. Neves, R. Cingolani and D. Pisignano, Small, 5 (2009), 562-566;G. Ren, X. Xu, Q. Liu, J. Cheng, X. Yuan, L. Wu and Y. Wan, React. Funct. Polym., 66 (2006), 1559-1564;L. Wannatong and A. Sirivat, React. Funct. Polym., 68 (2008), 1646-1651;A. Senecal, J. Magnone, P. Marek and K. Senecal, React. Funct. Polym., 68 (2008), 1492-1434).
한편 효소는 가치있는 생산물의 생성에서 중요한 역할을 하는 큰 특이성을 가지는 생체촉매이다. 그들은 식품가공, 의약품, 화학적 전환, 세제 분야, 생물학적복원, 바이오센서, 및 바이오연료 전지분야 등에 적용될 수 있다(K. M. Koeller and C. H. Wong, Nature, 2001, 409, 232-240;A. Schmid, J. S. Dordick, B. Hauer, A. Kiener, M. Wubbolts and B.Witholt, Nature, 2001, 409, 258-268;N. Duran and E. Esposito, Appl Catal B- Environ, 2000, 28, 83-99;A. Morana, A. Mangione, L. Maurelli, I. Fiume, O. Paris, R. Cannio and M. Rossi, Enzyme Microb Tech, 2006, 39, 1205-1213;E. Katz and I. Willner, J Am Chem Soc, 2003, 125, 6803-6813). 비록 효소가 중요한 생물학적 촉매이지만, 그들은 그들의 짧은 생활성 주기로 인하여 제한을 가진다. 단백질의 기능적인 역할은 주로 그들의 구조에 있다는 것을 고려하면, 효소 단백질은 국소적 환경에 의하여 유도되는 구조적 변화로 인하여 불안정화된다. 또한 반응 산물로부터 효소의 분리 및 그들의 재사용은 매우 어렵고 그것은 비용 효과의 측면에서 담체 또는 안정한 효소 시스템에 대한 필요성을 만들고, 성공적인 응용을 위한 필요한 요구이다.
이 문제점을 극복하기 위하여, 연구자들은 효소 고정화 방법을 개발하는데 몰두하였고, 고정화된 효소는 그들의 증가된 생물활성을 가지기 때문에 여러 과정에 적용될 수 있고 재사용될 수 있다.
효소 고정화를 위한 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 중합체 나노섬유의 용도는 보고되었다(B. C. Kim, S. Nair, J. B. Kim, J. H. Kwak, J. W Grate, S. H. Kim and M.B. Gu, Nanotechnology, 16 (2005), S382-S388;J.H. Lee, E.T. Hwang, B.C. Kim, S.M. Lee, B.I. Sang, Y.S. Choi, J.B. Kim and M.B. Gu, Appl. Microbiol. Biotechnol., 75 (2007), 1301-1307;B.C. Kim, S.M. Lee, D. Lofez-Ferrer, H.K. Kim, S. Nair, S.H. Kim, B.S. Kim, K. Petritis, D.G. Camp, J.W. Grate, R.D. Smith, Y.M. Koo, J.B Kim and M.B. Gu, Proteomics, 9 (2009),　1893-1900;H.K. Ahn,　B.C. Kim, S.H.　Jun, M.S. Chang, D.Lopez-Ferrer,　R.D. Smith, M.B. Gu, S.W.　 Lee,　B.S. Kim and J.B. Kim, Biotechnol. Bioeng., 107 (2010), 917-923).
표면 기능성화, 생체분자의 고정화 및 화학 약물과 같은 유기 물질의 혼합은 그들의 다양한 유용성을 가능하게 하지만, 양자점과 같은 무기 물질의 혼입은 중합체 매트릭스에서 양자점의 응집 등으로 인하여 성공하기가 어렵다. 따라서 나노섬유 중합체 네트워크 내에서 양자점의 단일하고 균질한 분포를 가지는 것이 바람직하고 필요하다.
나노결정 양자점은 독특한 광학적 스텍트럼 특성을 가지고 광안정적 형광단이고 표지, 이미징 및 센싱 분야에 광범위하게 사용된다. 중합체 매트릭스로 충진된 양자점을 가지는 전자방사로 제조된 나노섬유는 도파관(wave guides)으로서 사용될 수 있다(H. Liu, J. Edel, L. Bellan and H. G. Craighead, Small, 2 (2006), 495-499;Q. Yang, X. Jiang, F. Gu, Z. Ma, J. Zhang and L. Tong, J. Appl. Polym. Sci., 110 (2008), 1080-1084;M. Li, J. Zhang, H. Zhang, Y. Liu, C. Wang, X. Xu, Y. Tang and B. Yang, Adv. Funct. Mater., 17 (2007), 3650-3656). 광 아래에서 깜박거림의 독특한 특성은 양자점이 잘 분포되고 매질에서 단일 나노입자로 존재한다는 것을 나타낸다.
본 발명에서, 본 발명자들은 독특한 물리적인 특성을 가질 수 있는 그러한 신규한 나노섬유 나노복합물(nanocomposite)이 합성된다는 것을 보고한다. 그 합성된 섬유는 가스 센싱 분야 및 다른 형과 기반 기술에 이용될 수 유도된 전기적 특성을 가진다.
본 발명은 상기의 필요성에 의하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 신규한 물리적인 특성을 가지는 나노섬유 복합물을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 양자점을 포함하는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물을 제공한다.
또 본 발명은 상기 본 발명의 나노섬유 복합물을 포함하는 가스 센싱용 센서를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 가스는 휘발성 유기 용매인 것이 바람직하고, 클로로포름, 다이메틸포름아마이드(DMF) 또는 테트라하이드로푸란(THF)인 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.
또한 본 발명은 효소를 상기 본 발명의 나노섬유 복합물에 고정화한 효소-나노섬유 복합체를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 효소는 시중에서 구입할 수 있는 모든 효소가 가능하며, 에스터레이즈, 키모트립신 또는 리파제인 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.
또한 본 발명은 폴리스틸렌과 폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드)를 용기에 혼합하고,
상기 용기에 다이메틸포름아마이드(DMF),테트라하이드로푸란(THF) 또는 테트라하이드로푸란(THF)과 아세톤의 혼합 용매를 첨가하고, 여기에 양자점을 첨가한 후 혼합하고,
상기 제조된 혼합 용액을 전자방사하는 단계를 포함하는 양자점을 포함하는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서 상기 폴리스틸렌과 폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드)의 혼합비는 전기방사 및 용매를 넣는 양에 대한 조건이 달라질 수 있어서 다양한 조합이 가능하고, 본 발명의 실시예에서는 4:1 중량비인 것을 채택하였으나 이에 한정되지 아니한다.
이하 본 발명을 설명한다.
전자방사(Electrospinning)은 신규한 복합 나노섬유를 생성하기 위한 중합체 매트릭스에서 양자점과 같은 나노입자를 분포하기 위한 효과적인 방법이다.
본 발명에서, ZnS 코어 쉘 양자점을 가지는 형광 CdSe를 폴리스틸렌 및 폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드)의 4:1의 비율로 그 섬유 내에 육안 상 비드 형성없이 혼합물 내에 성공적으로 분포되었다. 얻어진 나노섬유를 주사형 전자 현미경(SEM) 및 공초점 레이져 주사 현미경(CLSM)으로 특성화하였고 최종적으로 형광 측정을 단일한 크기 분포 및 높은 종횡비(aspect ratio)를 가지는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유의 균일성을 평가하는데 사용되었다. 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 내에 양자점의 혼입은 여러 센싱 분야에 적용될 수 있는 전기 전도성을 유도하였으나, 양자점을 Iron oxide 또는 금 나노입자(AuNPs)로 대체한 경우에는 유사한 전기 전도성이 관찰되지 않았다. 이 나노복합물 나노섬유는 또한 휘발성 유기 화합물의 존재 하에서 2에서 3배 증가된 전기 전도성을 나타내었다. 그 얻어진 양자점 나노섬유는 6개월 이상의 광안정성을 가지고 단일하게 분포하는 600~650 nm 두께를 가지고, 전기적 형광 또는 가스 기반 센싱 분야에 적용될 수 있다.
또한 본 발명자들은 효소 고정화를 위하여 전자방사 과정을 통해서 양자점이 충진된 부직 패치 타입의 중합체 나노섬유를 개발하고 이를 적용하였다. 그 양자점은 나노섬유에서 형태 강직(rigidity) 및 고도의 컴팩트니스(compactness)를 유도하는 것으로 믿어진다. 나노섬유에서 관찰된 컴팩트니스 변화는 효소의 향상된 고정화 효율을 유도할 수 있다. 에스터레이즈-나노섬유 복합물은 나노섬유의 표면상에서 효소-응집체의 크로스 링킹에 의해서 제조된다. 본 발명자들은 양자점-나노섬유와 본래의(Pristine) 나노섬유의 반응속도 상수를 비교하였고 양자점-나노섬유 복합물은 심지어 장기간 보관한 경우에도 활성의 손상을 나타내지 않았으며 보존된 안정성을 가지고 재사용될 수 있었다. 본 발명에서 개발된 신규한 복합물 물질은 효소 고정화를 위한 스카폴드로 성공적으로 적용될 수 있었고 형태적 조절의 용이성으로 인하여 효소 기반 과정을 위한 매력적인 담체일 수 있었다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
나노입자 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유의 합성 및 특성
높은 종횡비 및 단일 크기를 가지는 육안상 비드 형성없는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유에 대한 조건은 다른 여러 용매에 녹인 폴리스틸렌 및 폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드)의 비율을 변경하고 다른 여러 작동 전압에서 전자방사하여 결정하였다. 신규 중합체 나노섬유 복합체를 제조하기 위하여, 두 다른 방출(녹색 및 적색) 형광 소수성(TOPO) 표면 변형된 CdSe/ZnS 양자점을 사용되었다. 양자점 캡슐화된 나노섬유 복합물을 얻기 위해서 각각의 두 양자점을 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 용액에서 균일하게 혼합하고 전자방사하였다. 도 1은 565nm에서 관찰된 것과 같이 강한 방출 피크를 가지는 녹색 형광 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 및 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 단독의 방출 스펙트럼 사이의 비교를 나타낸다. 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유는 중합체 매트릭스 자체에 관련된 400~500 nm 파장 범위의 일정 정도의 자동 형광을 나타내었다. 반면에, 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유는 나노섬유 내에서 캡슐화된 녹색 양자점의 방출과 일치하는 높은 방출 피크를 나타내었다. 다음 이 전자방사된 부직(nonwoven) 나노섬유를 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 중합체 나노섬유 내에 양자점의 단일한 분포를 확인하기 위하여 형광 현미경을 통해서 관찰하였다. 도 2에 도시된 형광 현미경 사진은 전자방사된 몇 나노섬유의 대표적인 이미지이다. 본 발명자들은 녹색 및 적색 양자점 모두가 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 길이 방향으로 균일하게 분포된 것을 발견하였다(도 2a 및 2b). 형광 현미경 사진은 전형적인 부직 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 시트(sheet)에서 양자점의 분포가 균일하다는 것을 보여준다(도 2c). 일부 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 응집체가 전자방사 용액으로부터 형성되지만 그것은 나노섬유 구조 부분이 아니다. 형광 이미지는 양자점이 나노섬유 복합물을 통해서 대부분 단일한 형광 강도로 단일하게 캡슐화된 것을 나타낸다. 도 3a는 600~700 nm 사이의 두께 범위를 가지는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드)의 주사형 전자 현미경(SEM) 이미지를 나타내고, 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유의 직경은 적용된 유속 및 전위(potential)의 정확한 조절에 의해서 더욱 조절될 수 있다. 수 백 나노미터의 이 두께는 그들의 수력학적 반지름(hydrodynamic radii)이 중합체 매트릭스에서 ~100 nm 이하이기 때문에 나노입자 캡슐화를 고려할 때 바람직하다. 도 3b는 유도 상자성(induced paramagnetic property)을 나타내는 영구 자석에 쉽게 끌려가는 iron oxide 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유의 주사형 전자 현미경(SEM) 이미지를 나타내고, 유사하게 도 3c는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드)만으로된 나노섬유와 비교하여 유사한 형태 및 종횡비를 가지고 나노섬유의 형태적인 안정성이 혼합에 사용된 나노입자의 성질과 무관하다는 것을 금 나노입자(AuNPs) 캡슐화된 금 나노입자(AuNPs) 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유가 보여준다. ~ 50 nm 이하 크기의 나노입자 캡슐화는 형광 녹색 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물의 주사형 전자 현미경(SEM) 사진을 나타내는 도 3d에서 관찰되고 나타낸 것과 같이 전자방사된 나노섬유 결과물의 형태에 영향을 주지 않고 그것은 원래 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유와 외관상 아주 유사성을 나타낸다. 얻어진 형광 현미경 사진 및 주사형 전자 현미경(SEM) 이미지로부터, 전자방사 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 중합체 매트릭스는 나노입자의 부분적인 물리적인 특성으로 유도된 단일하고 높은 종횡비 나노섬유 복합물을 얻기 위해서 상 분리없는 나노입자를 캡슐화하기 위한 우수한 서포트 기반을 제공한다는 결론을 얻을 수 있다.
폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노복합물 나노섬유의 전도성
폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 중합체 매트릭스 내에 금 나노입자(AuNPs), 양자점 및 iron oxides와 같은 무기 나노입자를 혼합 후, 그 나노섬유 결과물은 나노섬유 복합물에 유도된 형광 및 상자성을 얻을 것이라고 전형적으로 기대된다. 유기 중합체는 통상 절연체이고 열가소성으로 사용되므로, 폴리스틸렌 및 폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 중합체 모두는 천연 중에서 전기적으로 불활성이다. 얻어진 전자방사된 나노섬유 복합물을 금 나노입자(AuNPs), iron oxide 및 양자점과 같은 전도성 필러를 내부적으로 삽입시켜서 유도된 전기 전도성을 테스트하였다. 부직 전자방사된 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 및 그것의 복합물의 시트 전도성을 단일한 두께 및 길이로 말고, 나노섬유의 중량을 일정하게 유지하여 측정하였다. 도 4는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 및 그것의 복합물의 전류 대 전압(I-V) 그래프를 보여준다. 생각한 것과 같이, 그 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유는 기반 중합체 매트릭스가 자연 중에서 절연이기 때문에 전도성을 나타내지 않았다. 그러나 무기 iron oxide 또는 금속성 금 나노입자(AuNPs) 전도성 나노입자의 삽입에 의해서, iron-oxide 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 및 금 나노입자(AuNPs) 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물 모두는 유사하게 비전도성을 나타내었다. 그러나 반도체 양자점은 도 4에 나타낸 것과 같이, 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 중합체 매트릭스 내에 전기 전도성을 유도하였다. 전도성이 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유를 통해서 단일하다는 것을 입증하기 위해서, 여러 길이(1.5 mm에서 20 mm)의 나노섬유 시트 전도성을 프로브 스테이션을 사용하여 측정하였다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 전기 전도성은 옴(Ohm)의 법칙에 따라 나노섬유 길이 방향을 통해 균일하고 전도성은 1.15~1.65 x 10 -6 S/m 범위로 계산된 반면 폴리스틸렌 전도성은 10 -16 S/m이었다. 이것은 양자점이 폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 사이트 체인과 상호작용하여 전하 전달을 유도한다는 것을 추측할 수 있고; 이것은 양자점을 폴리스틸렌 나노섬유에서 캡슐화한 경우에 관찰되지 않았다(도시 안함). 그것은 충분히 많은 양이나 전하 전달을 유도하지 않았던 10 wt% iron oxide 나노분말과 비교하여 2 wt%의 양자점은 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 중합체 매트릭스에서 전도성을 유도할 수 있다고 결론을 낼 수 있다.
가스 유도된 전도성
전도성 충진제로 채워진 나노복합물은 이용의 용이함 및 비용적 효과로 인하여 유기 증기 센싱 적용을 위한 유용한 물질일 수 있다. 가스 증기가 중합체 매트릭스로 확산할 때, 팽창이 매트릭스의 확장을 야기하여 일어나고 분자 내부의 거리가 전도성 충진제 사이에서 증가하여 전도성이 떨어진다. 전도성이 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유에서 관찰되기 때문에, 이들 물질들을 가스 센서로 적용성을 테스트하였다. 전류를 세 다른 유기 용매, 테트라하이드로푸란(THF), 클로로포름 및 다이메틸포름아마이드(DMF) 증기로 닫힌 유리 챔버에서 측정하였다. 단지 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유를 가스 센싱 측정에 대해서 수행하였을 때, 어느 유기 용매에서도 검출가능한 전도성이 측정되지 않았다. 도 5a-c는 0.001%에서 99.9%의 포화 분위기의 클로로포름 다이메틸포름아마이드(DMF) 및 테트라하이드로푸란(THF) 증기의 영향 하에서 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유의 가스 전도성 실험 결과를 나타내었다. 용매 농도가 증가함에 따라 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유에서 전도성은 매우 안정한 출력으로 빠르게 증가하였다. 이 반응은 종종 유기 용매가 나노섬유에서 저항을 증가시킬 수 있다는 것과 매우 상반된다(A. R. Hopkins and N. S. Lewis, Anal. Chem., 73 (2001), 884-892). 가스 센싱 목적을 위해, 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유는 다이메틸포름아마이드(DMF)와 비교하여 클로로포름 및 테트라하이드로푸란(THF) 증기의 존재에서 더 높은 전도성을 나타내었다. 가스 센싱 실험 후, 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유를 용매 증기 유도된 형태 변화가 있는지를 결정하기 위해서 조사하였다. 99.9 % 용매 증기 분위기에 노출시킨 후 그 나노섬유는 형태에서 눈에 띄는 변화를 나타내지 않았던 센싱 실험이었다(도시 안 함). 이 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유는 반응 시간이 수 초 이내인 휘발성 유기 용매의 존재하에 안정적인 전도성 반응을 나타내었고 이들 나노섬유는 6개월 이상의 전도성의 상실이 없는 가스 센서로 재사용될 수 있다.
양자점 캡슐화된 나노섬유의 구조적 변화
나노섬유에서 양자점 캡슐화에 의한 차이는 양자점을 가지는 나노섬유가 본래의(Pristine) 나노섬유보다 더 빽빽하고 매우 적은 나노섬유 내부의 거리를 가지고 밀접하게 패킹된 도 6a 및 도 6b에서 명확하게 확인된다. 그것의 컴팩트니스를 야기하는 양자점-나노섬유의 단일한 분포는 주로 그것의 빽빽하게 패킹된 나노섬유에 기인한다. 양자점-나노섬유의 컴팩트니스 및 형태의 변화는 주사형 전자 현미경(SEM) 이미지에 의해서 확인되었고(도시 안함), 양자점의 농도를 증가하여 유도되어지는 것으로 밝혀졌다. 양자점의 도입 후 형태의 변화의 기작은 아직 명확하지는 않지만 양자점-중합체 혼합 용액에서 양자점이 양자점-나노섬유의 형태 재형성에 기여할 것으로 생각된다. 도 6c는 나노섬유의 길이 방향으로 평행선으로 배열된 양자점의 TEM 이미지를 보여주며, 따라서 나노섬유가 전자방사로 제조된 나노섬유에 강직성을 부여하는 것으로 믿어진다. 도 6d는 작은 패치로 절단된 1.5 mm2 크기의 양자점-나노섬유의 사진을 보여준다. 높은 강직성 및 힘을 가진 양자점-나노섬유는 작은 힘으로 종이와 같이 쉽게 찍어진다는 것을 발견하였다. 그러나 본래의(Pristine) 나노섬유에 대해서는, 패치로 나노섬유의 조작이 낮은 밀도와 강직성을 보여주는 그것의 성질에 의하여 가능하지 않았다.
효소 고정화에 양자점 캡슐화된 나노섬유의 응용
나노섬유에서 양자점에 의하여 유도된 구조적 변화는 효소 고정화에 영향을 줄 수 있다. 본 발명자들은 동량의 에스터레이즈 및 동량의 나노섬유를 처리한 양자점으로 캡슐화된 에스터레이즈-나노섬유와 에스터레이즈-본래의(Pristine) 나노섬유 사이의 차이를 비교하여 양자점으로 캡슐화된 나노섬유의 효소 고정화 효율을 평가하기 위하여 반응속도 상수를 조사하였다. 고정화 후, 양자점으로 캡슐화된 나노섬유의 표면 상에서 효소 응집을 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 확인하였다. 도 7 A, B, C, 및 D로부터, 나노섬유 상에 응집된 효소를 명확하게 볼 수 있었다. 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유는 소수성이기 때문에, 그들은 도 7E의 왼편에서 볼 수 있는 것과 같이 물에서 현탁시에 용액의 표면에 뜬다. 그러나 에스터레이즈-양자점-나노섬유 복합물의 경우에, 효소-양자점-나노섬유 복합물의 패치 타입은 도 7E의 오른 편에서 나타낸 것과 같이 버퍼에서 가라 앉는다. 그 물리적 특성의 관찰된 변화는 효소의 응집의 효율에 영향을 미친다. 표 1은 양 타입 사이의 차이를 보여준다. 양자점 캡슐화된 나노섬유 상에 고정된 효소는 본래의(Pristine) 나노섬유의 값들과 비교하여서 더 높은 Vmax 및 더 낮은 Km 값들을 갖는다.
Figure 112011014586167-pat00001
표 1은 양자점로 캡슐화된 에스터레이즈-나노섬유 복합물과 에스터레이즈-본래의(Pristine) 나노섬유 복합물 에 대한 사이의 라인웨버-버크 그래프(Lineweaver-Burk plot)를 요약한 표이다.
본 발명자들은 양 타입의 나노섬유 복합물의 저장 및 재생 안정성을 측정하였다. 도 8은 양 경우에 저장 및 재생 안정성을 보여주고, 그 고정화된 에스터레이즈는 10회 재생 반응에서 매우 안정하고 또는 50일 이상 그들의 초기 활성을 유지하였다. 이것은 강력한 효소 응집체가 효소가 용액으로 손실되는 것을 저해하고 더 변성도 되지 않는다는 사실에 기인할 수 있다. 양자점-나노섬유 복합물의 컴팩트니스는 대부분의 효소가 응집될 수 있고 양자점-나노섬유의 표면 상에서 강력한 가교를 형성함에 따라서 고정화의 효율을 증가시킨다. 결론적으로, Vmax는 더 많은 양의 효소 로딩으로 인하여 나노섬유의 것에 비하여 더 높다. 비록 Vmax 가 더 높지만, 효소의 응집은 기질과 접촉에 영향을 미치고 버퍼 용액에서 변경된 형태 및 밀도에 의하여 다른 모드의 상호작용을 수반하여서 양자점-나노섬유 복합물의 Km이 본래의(Pristine) 것에 비하여 더 작아진다.
본 발명에서 알 수 있는 바와 같이, 양자점는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유에서 단일하게 분포되고 캡슐화되었다. 또한 이 새롭게 합성된 나노섬유는 전기적으로 전도성을 나타내었다. 이 전도성은 양자점 및 폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 사이드 체인 사이에 상호작용에 주로 기인한다. 후속 실험은 이들 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유가 1 초 이하의 반응 시간을 가지는 유기 용매를 검출하는데 사용될 수 있다는 것을 나타내었다. 따라서 이들 나노섬유는 가스 센싱 응용에 사용될 수 있고, 신속한 반응 시간 및 오랜 내구성을 가진다는 것을 본 발명에서 보여주었다.
또한 본 발명자들은 상 분리없이 전자방사 방법으로 양자점을 사용하여 유도된 강직성을 따라서 높은 종횡비를 부여하는 형태 개선가능한(reformable) 나노섬유를 성공적으로 개발하였다. 이 나노섬유 복합물의 컴팩트니스는 양자점이 중합체 매트릭스에 균일하게 분포될때 사용된 양자점의 양에 의하여 변한다. 이 새로운 타입의 양자점-나노섬유는 그것의 제조에서 잘 조절되고 용이하게 원하는 형태로 성형될 수 있다. 그 변화된 성질은 나노섬유 상에서 고정화 효소의 효율에 영향을 준다. 양자점-나노섬유 상에서 고정화된 에스터레이즈는 장기간 보존 시에도 활성의 손실이 없이 매우 안정하고, 재사용될 수 있다. 더욱이 그것의 활성에 감소를 나타내지 않는다. 그 패치 타입의 이 양자점-나노섬유는 고정화가 그것의 안정성을 증가시키므로 보편적으로 효소에 적용될 수 있을 것이다.
도 1은 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 및 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유의 방출 스펙트럼(350 nm에서 여기 파장)을 나타낸 그림.
도 2는 a) 저 밀도 부직 555 nm 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 ; b) 저 밀도 부직 605 nm 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 ; c)고 밀도 부직 605 nm 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 시트의 형광 현미경 이미지를 나타낸 그림.
도 3은 a) 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유; b) Iron oxide 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유; c) 금 나노입자(AuNPs) 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유; d) 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유의 주사형 전자 현미경(SEM) 이미지를 나타낸 그림.
도 4는 a) 1.5 mm x 1.0 mm Iron oxide 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유; b) 1.5 mm x 1.0 mm 금 나노입자(AuNPs) 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유; c) 20 mm x1.0 mm 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유; d) 10 mm x 1.0 mm 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유; e) 5 mm x 1.0 mm 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유; f) 3 mm x 1.0 mm 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유; g) 1.5 mm x 1.0 mm 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유의 I-V 특성을 나타낸 그림.
도 5는 담체 가스로 질소를 사용한 여러 다른 농도의 용매에서 1mg의 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 양자점 나노섬유의 a) 클로로포름 b) 다이메틸포름아마이드(DMF) c) 테트라하이드로푸란(THF) 용매 증기의 존재에서 5V에서 5mm 접촉 거리에서 2-프로브 방법에 의한 전류 반응을 나타낸 그림.
도 6은 본 발명에서 양자점으로 캡슐화된 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유의 특성을 나타낸 그림. 도 6(a)는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유, 6(b)는 양자점으로 캡슐화된 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유의 주사형 전자 현미경(SEM) 이미지, 도 6(c)는 양자점으로 캡슐화된 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유의 절단면 TEM 이미지이고 도 6(d)는 양자점으로 캡슐화된 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유의 디지털 이미지이다.
도 7은 에스터레이즈 고정화 전, 양자점-나노섬유의 표면 상에 효소 코팅의 주사형 전자 현미경(SEM) 이미지이고, (c)와 (d)는 고정화 후의 이미지이며, (e)는 버퍼에서 고정화 후에 본래의(Pristine) 나노섬유와 양자점-나노섬유의 디지털 이미지이다.
도 8은 나노섬유에 상에 고정화된 에스터레이즈의 안정성을 나타낸 것으로, (a) 에스터레이즈-양자점-나노섬유 복합물, 에스터레이즈-본래의(Pristine) 나노섬유 복합물 및 자유 조건의 에스터레이즈의 50일간 저장 안정성, (b) 에스터레이즈-양자점-나노섬유 복합 및 에스터레이즈-본래의(Pristine) 나노섬유 복합물의 10회 재사용 안정성을 나타낸 그림. 상대적인 활성은 0일에서 초기에 발견된 것과 비교하여 각 시간 지점에서 잔류 활성을 사용하여 계산되었다.
이하 비한정적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 의도로 기재된 것으로서 본 발명의 범위는 하기 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되지 아니한다.
본 발명에 사용된 폴리스틸렌(PS) (Mw
Figure 112012092384845-pat00014
900,000, Pressure Chemical), 폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드)(PSMA) (Mw
Figure 112012092384845-pat00015
240,000, Aldrich), 다이메틸포름아마이드(DMF)(99.8%, Sigma-Aldrich), 테트라하이드로푸란(THF)(99.5%, Sigma-Aldrich), 클로로포름 (Aldrich), 및 CdSe/ZnS 양자점 ( 560/605 nm ). ZnS capped CdSe 양자점(tri-n-octylphosphine oxide (TOPO) 및 octadecylamine (ODA) 표면 리간드로 코팅된)는 기존에 보고된 주지된 방법(J.Jack. Li, Y.A. Wang, W. Guo, J.C. Keay, T.D. Mishima, M.B. Johnson and X. Peng, J. Am. Chem. Soc. 125 (2003))을 사용하여 제조되었다. 10 nm 구연산 안정화된 금 나노입자는 전에 공개된 프로토콜(M.-D. Li, W.-L. Tseng and T.-L. Cheng, J. Chromatogr. A, 1216 (2009), 6451-6458.)을 사용하여 합성되었다.
실시예 1: 전자방사( Electrospinning )
120 mg의 폴리스틸렌 및 30 mg의 폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 각각을 24 mL (VWR) 유리 병에 첨가하였다. 상기 유리 병에 2 mL의 다이메틸포름아마이드(DMF)를 첨가하고 결과물 용액을 상온에서 2시간 정치하였다. 그 다음 50 ㎕ 클로로포름에 녹인 2nmol의 양자점을 첨가한 후 유리병을 28℃에서 1시간 소니케이션하였다. 그 용액을 짧게 볼텍싱하고 28℃에서 30분간 추가로 소니케이션하였다. A 1.5 mL씩 분주된의 상기 제조된 용액을 10 mL 주사기에 각각 로딩하였다. 주사기 바늘(23 게이지)을 실험실 스탠드의 클램프로 수직하게 고정하고 그 용액을 고 전압 파워 서플라이(Gamma high voltage Research, ES 시리즈)를 사용하여 전자방사하였다. 그 계산된 전자방상 유속은 2.5 mL/hr에 고정되고, 12 kV로 전압이 적용되고 팁에서 콜렉터까지 거리는 10 cm이었다. 알루미늄 호일이 덮힌 고정 사각 써모콘(thermocon) 박스 콜렉터를 양자점 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유를 수집하는데 사용하였다.
실시예 2: 특성 조사
형광 방출 스펙트럼을 350 nm UV 광의 여기 파장을 사용한 Fluoromax4 fluorometer (Horiba Jobin Yvon, Japan)의 도움으로 얻었다. 공 초점 스캐닝 현미경(CLSM) 및 Zeiss Axiovert 200 현미경(Zeiss LSM 510 스캐닝 장치(Carl Zeiss Co. Ltd., Germany)가 구비된)을 형광 현미경에 의한 나노섬유를 조사하는데 사용하였다. 나노섬유에 존재하는 양자점을 여기하기 위하여, 405-30nm UV 다이오드 레이져를 사용하였다. 스캐닝 주사형 전자 현미경(SEM) 측정은 10 kV의 승 전압에서 S-2360N (Hitachi Co.)을 사용하여 수행되었다.
양자점-나노섬유의 형태를 주사형 전자 현미경(SEM;S-2360N, Hitachi Co.)으로 조사하였다. TEM을 위해서, 양자점-나노섬유를 Spurr 레진 (ERL 4221, DER?736, NSA 및 DMAE의 혼합물, TedPella Inc.)으로 혼합하고 8시간 동안 중합에서 충진하였다. 그 충진된 레진을 ultramicrotome (XTXL, Boeckeler Instruments, Inc)을 사용하여 100nm의 두께로 절편화하고 200 mesh 구리 그리드 상에 마운트하였다. 그 그리드를 120kV에서 TEM (Tecnai 12, Philips, Eithoven, Netherlands)으로 관찰하고 이미지를 CCD 카메라(Multiscan 600W, Gatan)로 얻었다.
실험예 3: 전도성 측정
20 mm x 1 mm 나노섬유 복합물에 대한 시트 전도성을 프로브 스테이션(MS Tech, Korea)을 사용한 키슬리 전위계(Keithley electrometer)로 측정하였다. 그 접촉은 프로브 스테이션 바늘을 사용하여 만들었다.그 측정을 I-V 그래프 소프트웨어를 사용하여 기록하였다. 그 복합물의 가스 민감적 특성을 가스 챔버에 연결된 두 매스 흐름 컨트롤러로 구성된 커스텀 메이드 장치적 셋업을 사용하여 질소 가스(담체 가스) 및 유기 증기(클로로포름, 다이메틸포름아마이드(DMF), 테트라하이드로푸란(THF)) 사이에 주기적 변화에 대한 온라인 그들의 전기 반응을 기록하여 조사하였다. 나노섬유를 전도성에서 드롭을 관찰하기 위하여 실험의 말에 공기에 노출시켰다. 가스 증기 반응 측정을 컴퓨터에 프리앰프(Preamp)(1211, DL Instruments)로 연결된 DAQPad-6015 (BNC-2090, National Instruments)로 수행하였다. 그 데이터를 LabVIEW 프로그램으로 기록하였다. 유기 증기에 나노 섬유 복합물의 노출로 유발된 효과를 닫힌 유리 챔버에서 5 mm x 1 mm 나노섬유 복합물의 끝에 금 코팅된 악어 클립으로 연결하여 조사하였다. 증기를 생성하는데 사용된 용매들은 모두 분석등급(99.9% 순도)이었다.
실시예 4: 나노섬유 상 효소 고정화
효소 나노섬유 복합물을 제조하기 위하여, 본 발명자들은 안정한 에스터레이즈 나노섬유 복합체를 구축하기 위하여 J. H. Lee, E. T. Hwang, B. C. Kim, S. M. Lee, B. I. Sang, Y. S. Choi, J. Kim and M. B. Gu, Appl Microbiol Biot, 2007, 75, 1301-1307에 보고된 프로토콜을 일부 변형하여 제조하였다.
요약하면, 에스터레이즈 용액을 100 mM 인산 버퍼(pH 8.0) 내에서 10 mg/mL으로 제조하였다. 배양을 위해, 1 cm X 1 cm로 양자점-나노섬유를 절단하고 유리병에서 1 mL의 효소 용액과 혼합하고 상온에서 30분간 200 rpm에서 볼텍싱하였다. 그 후에 그 유리병을 4℃에서 2시간 동안 60 rpm에서 교반하였다. 효소 응집을 위해, 그 효소를 먼저 그 유리병에 1.5 wt% 글루타르알데히드(Gluteraldehyde) 및 0.5 g 황산암모늄(ammonium sulfate)을 포함하는 2mL 용액을 첨가하여 응집시키고 상온에서 2시간 동안 200 rpm에서 교반시킨 후 4℃에서 락커(30 rpm) 상에서 밤새 배양하였다. 다음 날, 모든 용액을 버리고 글루타르알데히드(Gluteraldehyde)로 코팅된 잔류 효소-나노섬유 복합물을 새 유리병으로 옮기고 100 mM 인산 버퍼로 짧게 세척하고, 글루타르알데히드(Gluteraldehyde) 상에 잔류하는 결합되지 않은 작용기를 100 mM Tris-Cl (pH 7.8)로 캡핑하였다. 캡핑 후, 그 나노섬유 복합물을 10 mM 인산 버퍼(pH 6.5)로 3회 세척하였다. 상기 제조된 효소 나노섬유 복합물을 2 mL의 10 mM 인산 버퍼(pH 6.5)에 분산하고 추가 사용 시까지 4℃에서 저장하였다.
실시예 5: 활성 및 안정성 측정
효소-양자점-나노섬유 복합물의 생물학적가용능을 생체유용성을 다이메틸포름아마이드(DMF)에 녹아있는 파라-니트로페닐 부티레이트(p-nitrophenyl butyrate)의 가수분해로부터 파라-니트로페놀(p-nitrophenol)의 생성을 모니터하여 체크하였다. 요약하면 다이메틸포름아마이드(DMF)에 녹아있는 20 ㎕의 50 mM 파라-니트로페닐 부티레이트(p-nitrophenyl butyrate)를 포함하는 1.98 mL의 100 mM 인산 버퍼(pH 6.5)를 기질로 제조하였다. 그 고정화된 에스터레이즈를 포함하는 양자점-나노섬유 복합물을 상기 기질 용액에 분산하고 200 rpm에서 교반하였다. 짧은 반응 후, 초기 활성을 A400 nm vs 시간으로부터 계산하고, 그 흡광도를 파라-니트로페놀(p-nitrophenol)의 농도로 계산하였다. 안정성 실험을 위해, 활성 측정 후, 양자점 충진된 나노섬유 상에 고정화된 에스터레이즈를 100 mM 인산 버퍼 (pH 6.5)로 3회 세척하고 추후 사용을 위해 상온에서 보관하였다. 동일한 실험 프로토콜을 본 발명자가 반복적인 사용 동안 에스터레이즈-나노섬유 복합물의 안정성을 측정할 때 사용하였다. One unit (U)의 에스터레이즈 활성을 어세이 조건 하에서 1 μmol 파라-니트로페놀(p-nitrophenol)/분을 해리하는 효소의 양으로 정의하였다. 모든 샘플들을 에러 분석을 위해서 3회 반복 수행하였다. 그 결과의 표준편차는 그래프 상에서 에러 바로 나타내었다.

Claims (7)

  1. 양자점을 포함하는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물.
  2. 제 1항의 나노섬유 복합물을 포함하는 가스 센싱용 센서.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 가스는 휘발성 유기 용매인 것을 특징으로 하는 가스 센싱용 센서.
  4. 효소를 제 1항의 나노섬유 복합물에 고정화한 효소-나노섬유 복합체.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 효소는 에스터레이즈, 키모트립신 또는 리파제인 것을 특징으로 하는 효소-나노섬유 복합체.
  6. 폴리스틸렌과 폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드)를 용기에 혼합하고, 상기 용기에 다이메틸포름아마이드(DMF), 테트라하이드로푸란(THF) 또는 테트라하이드로푸란(THF)과 아세톤의 혼합 용매를 첨가하고, 여기에 양자점을 첨가한 후 혼합하고, 상기 제조된 혼합 용액을 전자방사하는 단계를 포함하는 양자점을 포함하는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물을 제조하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서 상기 폴리스틸렌과 폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드)의 혼합비는 4:1 중량비인 것을 것을 특징으로 하는 양자점을 포함하는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물을 제조하는 방법.
KR1020110017946A 2011-02-28 2011-02-28 양자점을 포함하는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물 및 그 응용 KR101238931B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110017946A KR101238931B1 (ko) 2011-02-28 2011-02-28 양자점을 포함하는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물 및 그 응용

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110017946A KR101238931B1 (ko) 2011-02-28 2011-02-28 양자점을 포함하는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물 및 그 응용

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120101242A KR20120101242A (ko) 2012-09-13
KR101238931B1 true KR101238931B1 (ko) 2013-03-07

Family

ID=47110480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110017946A KR101238931B1 (ko) 2011-02-28 2011-02-28 양자점을 포함하는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물 및 그 응용

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101238931B1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101898043B1 (ko) * 2016-12-26 2018-09-12 큐디브릭 주식회사 양자점 부직포, 이의 제조방법 및 이를 이용한 화장용품
CN109930243B (zh) * 2017-12-15 2021-11-26 Tcl科技集团股份有限公司 纳米纤维及其制备方法
CN108163836A (zh) * 2018-02-12 2018-06-15 成都理工大学 一种金属离子掺杂碳量子点的提纯工艺
CN111426825B (zh) * 2020-04-08 2022-09-13 广州赛哲生物科技股份有限公司 一种量子点微球标记抗体的制备方法
CN114481351B (zh) * 2022-02-21 2023-07-21 青岛大学 一种共聚物原位包埋CdSe量子点纳米膜及其制备方法和应用
CN115011345A (zh) * 2022-06-30 2022-09-06 国纳纳米技术研究(河北)有限公司 一种双色量子点聚苯乙烯微球的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090086995A (ko) * 2006-11-13 2009-08-14 리써치 트라이앵글 인스티튜트 발광 장치
KR20100069087A (ko) * 2008-12-16 2010-06-24 한국세라믹기술원 나노하이브리드 복합체의 제조방법
KR20110009702A (ko) * 2008-05-13 2011-01-28 리써치 트라이앵글 인스티튜트 다공질 및 비다공질 나노구조체 및 이의 용도
KR101146263B1 (ko) * 2010-02-16 2012-05-15 고려대학교 산학협력단 특이적 결합분자?나노섬유 복합체 및 이의 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090086995A (ko) * 2006-11-13 2009-08-14 리써치 트라이앵글 인스티튜트 발광 장치
KR20110009702A (ko) * 2008-05-13 2011-01-28 리써치 트라이앵글 인스티튜트 다공질 및 비다공질 나노구조체 및 이의 용도
KR20100069087A (ko) * 2008-12-16 2010-06-24 한국세라믹기술원 나노하이브리드 복합체의 제조방법
KR101146263B1 (ko) * 2010-02-16 2012-05-15 고려대학교 산학협력단 특이적 결합분자?나노섬유 복합체 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120101242A (ko) 2012-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101238931B1 (ko) 양자점을 포함하는 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합물 및 그 응용
Wang Preparation and application of polyaniline nanofibers: an overview
Wang et al. One‐Dimensional Nanostructured Polyaniline: Syntheses, Morphology Controlling, Formation Mechanisms, New Features, and Applications
Karousis et al. Current progress on the chemical modification of carbon nanotubes
Oueiny et al. Carbon nanotube–polyaniline composites
Song et al. One-dimensional fluorescent silicon nanorods featuring ultrahigh photostability, favorable biocompatibility, and excitation wavelength-dependent emission spectra
Eftekhari Nanostructured conductive polymers
Lu et al. One-dimensional conducting polymer nanocomposites: Synthesis, properties and applications
Ang et al. One-pot synthesis of Fe (III)–polydopamine complex nanospheres: morphological evolution, mechanism, and application of the carbonized hybrid nanospheres in catalysis and Zn–air battery
Zhong et al. In situ chemo-synthesized multi-wall carbon nanotube-conductive polyaniline nanocomposites: Characterization and application for a glucose amperometric biosensor
Lu et al. Hydroxyl-containing antimony oxide bromide nanorods combined with chitosan for biosensors
Deepshikha et al. A review on synthesis and characterization of nanostructured conducting polymers (NSCP) and application in biosensors
US20130171338A1 (en) Conductive polymer, synthesis method thereof, and electroactive electrode covered with said conductive polymer
Mittal Surface modification of nanotube fillers
KR101913471B1 (ko) 공유결합으로 이루어진 환원된 산화그래핀/폴리아닐린 복합체 제조방법
Gautam et al. Preparation and characterization of polyaniline, multiwall carbon nanotubes, and starch bionanocomposite material for potential bioanalytical applications
Çakıroğlu et al. Covalent immobilization of acetylcholinesterase on a novel polyacrylic acid‐based nanofiber membrane
Liu et al. Aptamer based electrochemiluminescent thrombin assay using carbon dots anchored onto silver-decorated polydopamine nanospheres
CN102408712A (zh) 聚苯胺纳米纤维/二氧化锰纳米棒复合材料及其制备方法
Pang et al. Laccase biosensor using magnetic multiwalled carbon nanotubes and chitosan/silica hybrid membrane modified magnetic carbon paste electrode
Wen et al. Direct electrochemistry and electrocatalysis of hemoglobin immobilized in poly (ethylene glycol) grafted multi-walled carbon nanotubes
Cui et al. Architecture of electrospun carbon nanofibers–hydroxyapatite composite and its application act as a platform in biosensing
Choi et al. Electrochemical activity of a polyaniline/polyaniline-grafted multiwalled carbon nanotube mixture produced by a simple suspension polymerization
Liu et al. Apoferritin-templated synthesis of encoded metallic phosphate nanoparticle tags
Hwang et al. Shape reformable polymeric nanofibers entrapped with QDs as a scaffold for enzyme stabilization

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170109

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180108

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190211

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200128

Year of fee payment: 8