KR101251334B1 - Polydiacetylne-magnetic nano composite, preparation thereof and use thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리다이아세틸렌과 자성나노입자가 결합된 구조의 자성 나노복합체, 이의 제조방법 및 용도에 관한 것이다. 본 발명에 따른 폴리다이아세틸렌 자성 나노복합체는 외부 환경의 변화를 인식하여 색 및 형광의 변화를 수반하는 폴리다이아세틸렌과 자성 나노 입자를 결합된 구조의 복합체로서, 환경에 따라 색이 변화하는 폴리다이아세틸렌의 특성과 자성 나노 입자의 자기적 특성을 함께 보유하고 있어, 센서 물질 분리, 바이오센서 등의 다양한 용도에 응용할 수 있다. The present invention relates to a magnetic nanocomposite having a structure in which polydiacetylene and magnetic nanoparticles are combined, a method for preparing the same, and a use thereof. The polydiacetylene magnetic nanocomposite according to the present invention is a complex of a structure in which polydiacetylene and magnetic nanoparticles are combined with changes in color and fluorescence by recognizing a change in the external environment, and a polydie in which color changes according to the environment. It possesses both the properties of acetylene and the magnetic properties of magnetic nanoparticles, which can be applied to various applications such as sensor material separation and biosensors.

Description

폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체, 이의 제조방법 및 이의 용도 {POLYDIACETYLNE-MAGNETIC NANO COMPOSITE, PREPARATION THEREOF AND USE THEREOF}Polydiacetylene magnetic nanocomposite, preparation method thereof and use thereof {POLYDIACETYLNE-MAGNETIC NANO COMPOSITE, PREPARATION THEREOF AND USE THEREOF}

본 발명은 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부 환경의 변화를 인식하여 색 및 형광의 변화를 수반하는 폴리다이아세틸렌 공액고분자와 자성 나노입자를 결합시킨 새로운 구조의 자성 나노 복합체, 이의 제조방법 및 응용에 관한 것이다. The present invention relates to a polydiacetylene magnetic nanocomposite, and more particularly, to a magnetic nanocomposite having a new structure in which a polydiacetylene conjugated polymer and magnetic nanoparticles are combined with changes in color and fluorescence by recognizing changes in the external environment. The present invention relates to a preparation method and an application thereof.

본 발명은 폴리다이아세틸렌(polydiacetylene) 공액고분자와 자성 나노 입자의 복합체 및 이의 제조방법, 이를 이용한 센서 적용 및 센서 물질 분리 시스템에의 응용에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 수용액에 분산된 상태의 폴리다이아세틸렌을 자성을 가지는 마그네타이트 입자와 결합시켜서 자성 나노 복합체를 제조한 다음, 이를 센서 및 센서 물질 분리 시스템에 응용하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a complex of polydiacetylene conjugated polymer and magnetic nanoparticles, a method for preparing the same, a sensor application using the same, and an application to a sensor material separation system. More specifically, the present invention relates to a method of preparing a magnetic nanocomposite by combining polydiacetylene dispersed in an aqueous solution with magnetic magnetite particles, and then applying the same to a sensor and a sensor material separation system.

폴리다이아세틸렌은 다이아세틸렌(diacetylene) 단량체의 중합체로서, 고분자 주쇄에 이중결합과 삼중결합이 분자 내에 교대로 존재하며, 다이아세틸렌 단량체들이 결정 또는 반결정 형태의 구조를 지닐 수 있는 근접거리에 있을 때 자외선 또는 감마선을 조사하여 만들어지는 특징을 갖는 공액고분자(conjugated polymer)이다. 적합한 조건에서 수용액에 분산된 상태이거나 고체기질 위에 박막 형태로 제조된 폴리다이아세틸렌은 약 650 nm에서 최대흡수파장을 나타내는 청색을 띈다. 청색의 폴리다이아세틸렌은 일정 외부환경(예를 들면 가열, pH, 분자 인식 등)의 변화에 따라 약 550 nm에서 최대흡수파장을 지니는 적색의 용액으로 변화된다. 이러한 특정 조건에서의 색 변화로 인하여 폴리다이아세틸렌을 다양한 종류의 센서로 이용하고자 하는 연구가 활발하게 이루어지고 있다. Polydiacetylene is a polymer of diacetylene monomers. When a double bond and a triple bond exist alternately in a molecule in the polymer main chain, and the diacetylene monomers are in close proximity to have a crystalline or semi-crystalline structure. It is a conjugated polymer (conjugated polymer) having a characteristic made by irradiation with ultraviolet or gamma rays. Under suitable conditions, polydiacetylene dispersed in an aqueous solution or prepared in a thin film form on a solid substrate has a blue color showing a maximum absorption wavelength at about 650 nm. The blue polydiacetylene is changed into a red solution having a maximum absorption wavelength at about 550 nm according to a change in a certain external environment (for example, heating, pH, molecular recognition, etc.). Due to the color change under these specific conditions, studies are being actively made to use polydiacetylene as various kinds of sensors.

폴리다이아세틸렌과 자성 나노 입자의 복합체와 관련하여 현재 알려진 문헌으로는 한국특허출원 제2007-0092522호가 있으며, 여기에서는 폴리다이아세틸렌 코팅층을 갖는 자성 나노 입자에 대하여 개시하고 있으며, 이는 자성 나노 입자의 화학적 안정성을 증가시키기 위하여 폴리다이아세틸렌을 코팅층으로 사용하고 있는 구조이다. A currently known document related to a composite of polydiacetylene and magnetic nanoparticles is Korean Patent Application No. 2007-0092522, which discloses a magnetic nanoparticle having a polydiacetylene coating layer. In order to increase stability, polydiacetylene is used as a coating layer.

수용액 상에서 센서 물질과 결합한 폴리다이아세틸렌을 분리하기 위해서는, 투석(dialysis), 원심분리(centrifugation) 또는 동결건조(lypophilization)와 같은 방법을 통해서 센서 물질과 결합한 폴리다이아세틸렌을 얻을 수 있다. 그러나 상기 방법들은 시료의 양이 많이 필요하고, 분리하는데 수일 내지 수십일의 시간이 걸린다는 단점을 지닌다.In order to separate the polydiacetylene combined with the sensor material in the aqueous solution, polydiacetylene combined with the sensor material may be obtained through a method such as dialysis, centrifugation, or lypophilization. However, these methods have the disadvantage of requiring a large amount of sample and taking several days to several tens of days to separate.

본 발명자들은 상술한 기존의 수용액 상에서 센서 물질과 결합한 폴리다이아세틸렌을 분리하는 방법에서 발생될 수 있는 문제점, 예를 들어, 과량의 시료 소모, 수일 내지는 수십일의 분리 시간, 분리한 폴리다이아세틸렌을 수용액에 재분산 시킬 수 없는 등의 문제를 해결하기 위해 연구를 거듭한 결과, 자석을 이용해서 센서 물질과 결합한 폴리다이아세틸렌을 소량의 시료만으로도 수분 내지는 수시간 내에 분리할 수 있고, 분리 후 자성 나노 입자를 손쉽게 제거할 수 있는 새로운 구조의 폴리다이아세틸렌과 자성 나노 입자의 복합체를 개발하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
The present inventors have a problem that can occur in the method of separating polydiacetylene combined with the sensor material in the above-described conventional aqueous solution, for example, excessive sample consumption, separation time of several days or tens of days, separated polydiacetylene As a result of researches to solve the problem of not being able to redisperse in the aqueous solution, the polydiacetylene combined with the sensor material using the magnet can be separated within a few minutes or several hours with only a small amount of sample. The present invention has been completed by developing a complex of polydiacetylene and magnetic nanoparticles having a new structure that can easily remove particles.

본 발명의 목적은 센서로 응용이 가능하며, 소량의 시료만으로도 빠른 시간 내에 센서 물질과 결합한 폴리다이아세틸렌을 간편한 방법을 통하여 분리할 수 있는 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체, 이의 제조방법, 이의 응용 및 이를 이용한 센서 물질 분리 방법을 제공하는 데에 있다. An object of the present invention can be applied as a sensor, a polydiacetylene magnetic nanocomposite, a method of manufacturing the same, and the application thereof, which can separate the polydiacetylene combined with the sensor material in a short time with a small amount of sample in a short time. The present invention provides a method for separating sensor materials used.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리다이아세틸렌과 자성 나노입자가 결합된 자성 나노 복합체를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a magnetic nanocomposite in which polydiacetylene and magnetic nanoparticles are combined.

본 발명에 따른 폴리다이아세틸렌과 자성나노입자가 결합된 구조의 자성 나노복합체는, 폴리다이아세틸렌이 코어를 형성하고, 상기 자성 나노입자가 폴리다이아세틸렌 코어의 말단에 결합된 구조로 이루어진다. 본 발명에 따른 폴리다이아세틸렌을 제조하는데 사용되는 다이아세틸렌 단량체의 친수기는 자성 나노 입자의 표면과 결합할 수 있는 리간드로 작용하며, 도 1에 이에 대한 모식도를 나타내었다. 폴리다이아세틸렌 표면의 카르복실산, 아민, 알코올 등이 자성 나노입자 표면과 공유 결합을 형성하거나 일부는 물리적 흡착으로 결합하는 것으로 보인다.
In a magnetic nanocomposite having a structure in which a polydiacetylene and magnetic nanoparticles are bonded to each other according to the present invention, a polydiacetylene forms a core, and the magnetic nanoparticles have a structure bonded to a terminal of the polydiacetylene core. The hydrophilic group of the diacetylene monomer used to prepare the polydiacetylene according to the present invention acts as a ligand capable of binding to the surface of the magnetic nanoparticles, and FIG. 1 shows a schematic diagram thereof. Carboxylic acids, amines, alcohols and the like on the polydiacetylene surface form covalent bonds with the magnetic nanoparticle surface or some seem to bind by physical adsorption.

본 발명에 따른 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체는 Polydiacetylene magnetic nanocomposite according to the present invention

다이아세틸렌 단량체를 용매 하에 중합시켜 폴리다이아세틸렌 용액을 제조하는 단계; Polymerizing the diacetylene monomer in a solvent to prepare a polydiacetylene solution;

폴리다이아세틸렌 용액과 자성 나노입자를 혼합하는 단계; Mixing the polydiacetylene solution with the magnetic nanoparticles;

상기 폴리다이아세틸렌과 자성 나노입자의 혼합물을 초음파 처리하는 단계를 포함하여 이루어진다. And ultrasonically treating the mixture of polydiacetylene and magnetic nanoparticles.

이 때 폴리다이아세틸렌은 하기 화학식 1의 구조로 이루어진다.
At this time, the poly acetylene is composed of the structure of formula (1).

[화학식 1] [Formula 1]

Figure 112011024976251-pat00001
Figure 112011024976251-pat00001

상기 화학식 1에서, d+g는 0,1 또는 2이고, e+f는 2 내지 50의 정수이고, e 및 f는 1보다 큰 정수이며, A 및 B는 메틸기, 아민기, 카르복실기, 히드록시기, 말레이미드기, 바이오틴기, N-히드록시숙신이미드기, 벤조산기 또는 활성화된 에스테르기이며, L1 및 L2는 서로 동일하거나 또는 동일하지 않고, 탄소수가 2 이상인 알킬기, 하나 이상의 에틸렌옥시드기, 아민기, 아미드기, 에스테르기 또는 카르보닐기이다. In Formula 1, d + g is 0, 1 or 2, e + f is an integer of 2 to 50, e and f is an integer greater than 1, A and B is a methyl group, amine group, carboxyl group, hydroxy group, A maleimide group, a biotin group, an N-hydroxysuccinimide group, a benzoic acid group or an activated ester group, L 1 and L 2 are the same or different from each other, an alkyl group having 2 or more carbon atoms, at least one ethylene oxide Group, amine group, amide group, ester group or carbonyl group.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 다이아세틸렌 단량체로는 하기 화학식 2로 표시되는 PCDA(10,12-pentacosadiynoic acid), 하기 화학식 3으로 표시되는 PCDA-EDEA(N-(2-(2-(2-aminoethoxy)ethoxy)ethyl) pentacosa-10,12-diynamide), 하기 화학식 4로 표시되는 PCDA-AEE(N-(2-(2-hydroxyethoxy)ethyl)pentacosa-10,12-diynamide), 하기 화학식 5으로 표시되는 PCDA-mHPBA(3-(pentacosa-10,12-diynoyloxy)phenylboronic acid), 하기 화학식 6로 표시되는 PCDA-mBzA(3-pentacosa-10,12-diynamidobenzoic acid)), 하기 화학식 7로 표시되는 PCDA-IPA(5-pentacosa-10,12-diynamidoisophthalic acid), 하기 화학식 8로 표시되는 DCDDA-mCPE(3-(10,12-d℃osadiynoyloxy)di- phenylbenzoic acid) 등을 사용할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the diacetylene monomer is PCDA (10,12-pentacosadiynoic acid) represented by the following formula (2), PCDA-EDEA (N- (2- (2- ( 2-aminoethoxy) ethoxy) ethyl) pentacosa-10,12-diynamide), PCDA-AEE (N- (2- (2-hydroxyethoxy) ethyl) pentacosa-10,12-diynamide) represented by Formula 4 below, PCDA-mHPBA (3- (pentacosa-10,12-diynoyloxy) phenylboronic acid) represented by 5, PCDA-mBzA (3-pentacosa-10,12-diynamidobenzoic acid) represented by Formula 6 below, PCDA-IPA (5-pentacosa-10,12-diynamidoisophthalic acid) to be represented, DCDDA-mCPE (3- (10,12-d ° C.osadiynoyloxy) diphenylphenylic acid) represented by the following Chemical Formula 8 may be used.

[화학식 2] [Formula 2]

CH3-(CH2)11-C≡C-C≡C-(CH2)8-COOH CH 3- (CH 2 ) 11 -C≡CC≡C- (CH 2 ) 8 -COOH

[화학식 3] (3)

CH3-(CH2)11-C≡C-C≡C-(CH2)8-CONH-(CH2CH2O)2-CH2CH2-NH2 CH 3- (CH 2 ) 11 -C≡CC≡C- (CH 2 ) 8 -CONH- (CH 2 CH 2 O) 2 -CH 2 CH 2 -NH 2

[화학식 4] [Formula 4]

CH3-(CH2)11-C≡C-C≡C-(CH2)5-CONH-CH2CH2O-CH2CH2-OH CH 3- (CH 2 ) 11 -C≡CC≡C- (CH 2 ) 5 -CONH-CH 2 CH 2 O-CH 2 CH 2 -OH

[화학식 5] [Chemical Formula 5]

CH3-(CH2)11-C≡C-C≡C-(CH2)5-COO-C6H4-B-(OH)2 CH 3- (CH 2 ) 11 -C≡CC≡C- (CH 2 ) 5 -COO-C 6 H 4 -B- (OH) 2

[화학식 6] [Formula 6]

CH3-(CH2)11-C≡C-C≡C-(CH2)5-CONH-C6H4-COOH CH 3- (CH 2 ) 11 -C≡CC≡C- (CH 2 ) 5 -CONH-C 6 H 4 -COOH

[화학식 7] [Formula 7]

CH3-(CH2)11-C≡C-C≡C-(CH2)5-CONH-C6H3-(COOH)2 CH 3- (CH 2 ) 11 -C≡CC≡C- (CH 2 ) 5 -CONH-C 6 H 3- (COOH) 2

[화학식 8] [Formula 8]

HO℃-C6H4-COO-(CH2)8-C≡C-C≡C-(CH2)8-COO-C6H4-COOH
HO ℃ -C 6 H 4 -COO- (CH 2 ) 8 -C≡CC≡C- (CH 2 ) 8 -COO-C 6 H 4- COOH

폴리다이아세틸렌 용액의 제조는 물 또는 유기용매를 사용할 수 있으며, 유기용매는 특별히 제한되지 않으며, 디메틸포름아미드(dimethylformamide. DMF), 디메틸술폭시드(dimethylsuloxide. DMSO), 클로로포름, 디클로로메탄, 헥산, 테트라히드로푸란(tetrahydrofuran. THF), 아세톤, 알코올 중 선택하는 것이 바람직하다. The production of the polydiacetylene solution may use water or an organic solvent, the organic solvent is not particularly limited, dimethylformamide (DMF), dimethylsuloxide (DMSO), chloroform, dichloromethane, hexane, tetra Preference is given to selecting among tetrahydrofuran (THF), acetone and alcohols.

또한 사용되는 자성 나노입자는 철 산화물로서 합성물 또는 분쇄물일 수 있으며, 일예로 마그네타이트(F2O3)를 포함하여 직경 20nm 내지 30nm 크기의 나노 입자상 물질을 사용할 수 있다. 자성 나노입자의 사이즈가 작을수록 더 많은 자성 입자가 폴리다이아세틸렌 표면에 결합하게 되고, 클수록 결합하는 숫자는 적어지게 된다. 합성된 자성 나노입자는 반응 조건에 따라 더 크게 혹은 더 작게 만들 수 있으므로, 원하는 자성입자의 사이즈를 만들어 사용할 수 있다. In addition, the magnetic nanoparticles to be used may be a composite or a pulverized product as iron oxide, for example, nanoparticles having a diameter of 20nm to 30nm, including magnetite (F 2 O 3 ) can be used. The smaller the size of the magnetic nanoparticles, the more magnetic particles are bound to the polydiacetylene surface, and the larger the number of binding is smaller. Since the synthesized magnetic nanoparticles can be made larger or smaller depending on the reaction conditions, the size of the desired magnetic particles can be used.

나노 복합체 제조시의 상기 자성 나노입자는 용액상 특히 수용액 상으로 제조하여 사용할 수 있다. 나노 입자 용액은 모든 pH 조건에서 제조할 수 있으며, 특히 자성 나노입자를 소량 첨가하여 복합체를 제조하기 위해서는 pH 2.0 ~ 4.5 의 산성 용액 또는 pH 11.0 ~ 12.5 의 염기성 용액인 조건인 것이 바람직하다. The magnetic nanoparticles in the preparation of the nanocomposite may be prepared in a solution phase, in particular an aqueous phase. The nanoparticle solution can be prepared at all pH conditions, and in particular, in order to prepare a complex by adding a small amount of magnetic nanoparticles, it is preferable that the conditions are an acid solution of pH 2.0 to 4.5 or a basic solution of pH 11.0 to 12.5.

폴리다이아세틸렌 용액과 상기 자성 나노입자 용액은 폴리다이아세틸렌 1몰당 자성 나노입자 0.2~1몰의 비율로 혼합하는 것이 바람직하다. 자성 나노입자를 0.2몰 이하로 넣으면 폴리다이아세틸렌 자성나노 복합체의 자성이 약해 자석으로 모두 끌려오지 않게 될 수 있고, 1몰이 넘으면 자성 나노입자 자체의 색으로 폴리다이아세틸렌 고유의 색깔이 가려지게 될 수도 있다.
The polydiacetylene solution and the magnetic nanoparticle solution are preferably mixed at a ratio of 0.2-1 mol of magnetic nanoparticles per mol of polydiacetylene. If the magnetic nanoparticles are less than 0.2 mole, the magnetism of the polydiacetylene magnetic nanocomposite may be weak and not attracted to the magnet. have.

본 발명에 따른 폴리다이아세틸렌 공액고분자와 자성 나노 입자의 복합체의 일실시예에 따른 제조방법은 하기와 같다. The manufacturing method according to an embodiment of the composite of polydiacetylene conjugated polymer and magnetic nanoparticles according to the present invention is as follows.

다이아세틸렌 단량체를, 물에 직접 혼합하거나, 유기용매에 혼합한 후, 다이아세틸렌 단량체 및 물의 혼합물에 초음파 처리하여 상기 다이아세틸렌 단량체를 분산시킨다. 분산된 다이아세틸렌 단량체 및 물의 혼합물에 자외선을 노광하여 다이아세틸렌 단량체를 중합시키고, 중합된 폴리다이아세틸렌 및 물의 혼합물에 용액 또는 파우더 상태의 자성 나노 입자를 혼합한다. 폴리다이아세틸렌, 물 및 자성 나노 입자의 혼합물에 초음파 처리하여 상기 자성 나노 입자를 폴리다이아세틸렌에 결합시켜 본 발명에 따른 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체를 제조한다. 이 때, 자외선 노광은 특별히 이에 제한되지 않으나 바람직하게는 220 내지 330nm의 자외선을 1 내지 10분간 조사하여 수행함이 바람직하다. The diacetylene monomer is directly mixed with water or mixed with an organic solvent, and then ultrasonically treated with a mixture of the diacetylene monomer and water to disperse the diacetylene monomer. The diacetylene monomer is polymerized by exposing ultraviolet light to a mixture of dispersed diacetylene monomer and water, and magnetic nanoparticles in a solution or powder state are mixed with the polymerized polydiacetylene and water mixture. Ultrasonic treatment is performed on a mixture of polydiacetylene, water and magnetic nanoparticles to bind the magnetic nanoparticles to polydiacetylene to prepare a polydiacetylene magnetic nanocomposite according to the present invention. In this case, the ultraviolet exposure is not particularly limited thereto, but preferably, irradiation is performed for 1 to 10 minutes with ultraviolet rays of 220 to 330 nm.

본 발명에 따른 폴리다이아세틸렌 자성 나노복합체는 다양한 센서물질들을 대부분 물에서 검출하기 때문에 수용액에 분산하여 제조하였으나, 수용액뿐만 아니라 유기용매상에서도 제조 가능하다.
The polydiacetylene magnetic nanocomposite according to the present invention was prepared by dispersing in aqueous solution because most of the various sensor materials are detected in water, but can be prepared in an organic solvent as well as aqueous solution.

본 발명에 따른 폴리다이아세틸렌 공액고분자와 자성 나노 입자의 복합체는 자성 나노 입자가 폴리다이아세틸렌의 외부에 결합된 구조뿐만 아니라 코어에 결합 된 형태로도 제조할 수 있다. 이러한 실시 태양에 따른 자성 나노입자 복합체의 제조방법은 하기와 같다. The complex of polydiacetylene conjugated polymer and magnetic nanoparticles according to the present invention may be prepared in a form in which magnetic nanoparticles are bonded to the core as well as a structure bonded to the outside of the polydiacetylene. Method for producing a magnetic nanoparticle composite according to this embodiment is as follows.

자성 나노입자를 물에 혼합하거나 유기용매에 혼합 하고, 자성 나노입자 혼합물에 초음파 처리하여 상기 자성 나노입자를 분산시킨다. 또한 다이아세틸렌 단량체를, 물에 직접 혼합하거나 유기용매에 혼합한 후, 자성 나노입자 용액에 혼합한 후 초음파 처리를 한다. 물에 분산된 코어에 자성 나노입자가 있는 자성 나노 복합체에 자외선을 노광하여 다이아세틸렌 단량체를 중합시켜 본 발명에 따른 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체를 제조한다. 이 때, 자외선 노광은 특별히 이에 제한되지 않으며, 220 내지 330nm의 자외선을 1 내지 10분간 조사하여 수행할 수 있다.
Magnetic nanoparticles are mixed in water or in an organic solvent, and the magnetic nanoparticles are dispersed by ultrasonication in the magnetic nanoparticle mixture. In addition, the diacetylene monomer is directly mixed with water or mixed with an organic solvent, and then mixed with a magnetic nanoparticle solution, followed by sonication. A polydiacetylene magnetic nanocomposite according to the present invention is prepared by polymerizing a diacetylene monomer by exposing ultraviolet rays to a magnetic nanocomposite having magnetic nanoparticles in a core dispersed in water. In this case, the ultraviolet exposure is not particularly limited thereto, and may be performed by irradiating an ultraviolet ray of 220 to 330 nm for 1 to 10 minutes.

본 발명에 따른 폴리다이아세틸렌 자성 나노복합체는 바이오 센서 및 물질 분리 센서로 사용될 수 있다. 또한 본 발명은 본 발명에 따른 복합체를 센싱 대상 물질과 혼합하여 센싱 대상 물질이 결합된 자성 나노 복합체를 형성하는 단계; 및 상기 복합체를 함유한 용기 외부에 자성체를 적용하여 센싱 대상 물질이 결합된 자성 나노 복합체를 분리하는 단계;를 포함하여 이루어진 자성 나노 복합체를 이용한 센싱 물질 분리 방법을 제공한다. The polydiacetylene magnetic nanocomposites according to the present invention can be used as biosensors and material separation sensors. In another aspect, the present invention comprises the steps of mixing the complex according to the present invention with a sensing target material to form a magnetic nanocomposite to which the sensing target material is bound; And separating a magnetic nanocomposite to which a sensing target material is bound by applying a magnetic material to the outside of the container containing the complex.

이는 본 발명에 따른 자성 나노 복합체 수용액이 담긴 용기의 측면에 자석을 고정시키면, 자석 주변으로 자기장이 형성되면서, 자기력에 의해 청색의 자성 나노 복합체를 자석이 고정된 곳으로 수득될 수 있으므로 가능하게 된다. This is possible when the magnet is fixed to the side of the container containing the aqueous solution of the magnetic nanocomposite according to the present invention, while the magnetic field is formed around the magnet, the blue magnetic nanocomposite can be obtained by the magnetic force where the magnet is fixed. .

본 발명에 따른 자성 나노 복합체 수용액을 일정온도로 가열하게 되면, 폴리다이아세틸렌의 색 전이 특성으로 인하여 용액의 색이 청색에서 적색으로 변하게 된다. 상기 적색의 자성 나노 복합체 수용액이 담긴 용기의 측면에 자석을 고정시키면, 자석 주변으로 자기장이 형성되면서, 자기력에 의해 적색의 자성 나노 복합체를 자석이 고정된 곳으로 수득할 수 있다. 또한 가역적인 색 전이 특성을 지니는 폴리다이아세틸렌과 마그네타이트를 결합시킨 자성 나노 복합체 수용액을 100℃이상의 온도로 가열하게 되면, 용액의 색이 청색에서 적색으로 변하게 되며, 상온으로 식히면 다시 청색으로 돌아온다. 이러한 가역적 색 전이 특성을 보이는 자성 나노 복합체 수용액은 자석을 이용하여 자성 나노 복합체를 수득할 수 있다. When the magnetic nanocomposite aqueous solution according to the present invention is heated to a certain temperature, the color of the solution is changed from blue to red due to the color transfer characteristics of the polydiacetylene. When the magnet is fixed to the side of the container containing the red magnetic nanocomposite aqueous solution, a magnetic field is formed around the magnet, and the red magnetic nanocomposite can be obtained where the magnet is fixed by the magnetic force. In addition, when the magnetic nanocomposite aqueous solution combining polydiacetylene and magnetite having a reversible color transition property is heated to a temperature of 100 ° C. or higher, the color of the solution changes from blue to red, and when cooled to room temperature, the color returns to blue again. The magnetic nanocomposite aqueous solution exhibiting such reversible color transfer characteristics can be obtained by using a magnet.

본 발명에 따른 자성 나노 복합체를 센서 물질에 적용한 후, 센서 물질과 결합한 자성 나노 복합체를 자석을 이용하여 수득하여 결합하지 않은 센서 물질과 분리할 수도 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 자석으로는 특별히 제한되지 않으며, 자력이 센 자석일수록 빠른 시간 내에 자성 나노 복합체를 수득하는데 있어 바람직하다.After applying the magnetic nanocomposite according to the present invention to the sensor material, the magnetic nanocomposite combined with the sensor material may be obtained using a magnet and separated from the unbound sensor material. The magnet that can be used in the present invention is not particularly limited, and the stronger the magnet, the more preferable it is to obtain the magnetic nanocomposite in a short time.

본 발명에 따른 센싱 물질 분리의 일 실시 태양은 하기와 같다. 본 발명에 따라 제조된 자성 나노 복합체 수용액에 알파-싸이클로덱스트린(α-cyclodextrin) 을 첨가하면 용액의 색이 청색에서 적색으로 변하게 된다. 상기 알파-싸이클로덱스트린과 결합한 적색의 자성 나노 복합체 수용액이 담긴 용기의 측면에 자석을 고정시키면, 자석 주변으로 자기장이 형성되면서, 자기력에 의해 알파-싸이클로덱스트린과 결합한 적색의 자성 나노 복합체를 자석이 고정된 곳으로 수득할 수 있게 된다. 이러한 방법을 통하여 원심 분리, 투석과 같은 복잡한 방법을 사용하지 않고도 용이하게 센서 물질과 결합한 폴리다이아세틸렌을 분리할 수 있다. 이러한 원리는 다양한 분야에 응용이 가능하며, 상기한 싸이클로 덱스트린의 분리 뿐만 아니라, DNA, 단백질, 중금속 이온, 독극물 등의 다양한 센서물질의 검출 및 분리 등에 이용할 수 있다.
One embodiment of the separation of the sensing material according to the present invention is as follows. When the alpha-cyclodextrin is added to the aqueous magnetic nanocomposite solution prepared according to the present invention, the color of the solution changes from blue to red. When the magnet is fixed to the side of the container containing the aqueous solution of the red magnetic nanocomposite combined with the alpha-cyclodextrin, a magnetic field is formed around the magnet, and the magnet is fixed to the red magnetic nanocomposite combined with the alpha-cyclodextrin by magnetic force. Where it can be obtained. This method allows for easy separation of polydiacetylene combined with sensor material without the use of complex methods such as centrifugation and dialysis. This principle can be applied to various fields, and can be used for the detection and separation of various sensor materials such as DNA, protein, heavy metal ions, poisons, as well as the separation of the cyclodextrin.

본 발명은 외부 환경의 변화를 인식하여 색 및 형광의 변화를 수반하는 폴리다이아세틸렌 공액고분자와 자성 나노 입자의 복합체를 제공하며, 상기 폴리다이아세틸렌 공액고분자와 자성 나노 입자의 복합체는 폴리다이아세틸렌 공액고분자의 특성과 자성 나노 입자의 자기적 특성을 함께 보유함으로써, 센서 물질 분리, 바이오센서, 약물 전달 시스템 등에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
The present invention provides a complex of polydiacetylene conjugated polymer and magnetic nanoparticles with a change in color and fluorescence by recognizing changes in the external environment, wherein the complex of polydiacetylene conjugated polymer and magnetic nanoparticles is polydiacetylene conjugated. By retaining the properties of the polymer and the magnetic properties of the magnetic nanoparticles, it is expected to be applied to sensor material separation, biosensor, drug delivery system, and the like.

도 1A는 본 발명에 따른 폴리다이아세틸렌 자성 나노복합체의 구조를 나타내는 모식도(a)와, 자성 나노입자가 산화철(Fe3O4)인 경우의 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체 구조를 나타내는 모식도의 부분 확대도(b)이다.
도 1B는 본 발명에 따른 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체 구조 중 폴리다이아세틸렌과 산화철의 결합 부분을 확대한 구조식이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 수득된 (a) 마그네타이트의 TEM 사진, (b) 폴리다이아세틸렌의 SEM 사진, (c) 폴리다이아세틸렌 마그네타이트 복합체의 SEM사진, (d) 폴리다이아세틸렌 마그네타이트 복합체의 TEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 수득된 (a) 폴리다이아세틸렌 섬유의 SEM 사진, (b) 폴리다이아세틸렌 섬유에 마그네타이트가 결합된 복합체의 SEM사진 및 (c) TEM 사진이다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체에 자기장을 가하여 분리하는 과정과 결과를 보여주는 사진이다.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체를 가열하여 색변화를 일으킨 것을 보여주는 사진이다.
도 6는 본 발명에 따라 제조된 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체를 가열하여 색변화를 일으킨 후 자기장을 가하여 분리하는 과정과 결과를 보여주는 사진이다.
도 7은 본 발명에 따라 제조된 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체를 가열 후 상온으로 식히는 과정에서의 가역적 색 변화를 나타내는 사진과 여기에 자기장을 가하여 분리하는 과정 및 결과를 보여주는 사진이다.
도 8은 본 발명에 따라 제조된 폴리아세틸렌 자성 나노 복합체와 알파-싸이클로덱스트린이 반응하여 적색으로 색 변화하는 과정과, 자기장을 가하여 적색의 자성 나노 복합체를 분리하는 과정 및 결과를 보여주는 사진이다.
도 9는 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체와 알파-싸이클로덱스트린이 결합된 형태를 나타내는 모식도이다.
Figure 1A is a schematic diagram (a) showing the structure of the polydiacetylene magnetic nanocomposite according to the present invention, and a partial enlarged view of the polydiacetylene magnetic nanocomposite structure when the magnetic nanoparticles are iron oxide (Fe 3 O 4 ) (B).
Figure 1B is an enlarged structural formula of the polydiacetylene magnetic iron oxide composite structure in the polydiacetylene magnetic nanocomposite structure according to the present invention.
2 is a TEM picture of the magnetite, (b) a SEM picture of the polydiacetylene, (c) a SEM picture of the polydiacetylene magnetite complex obtained in accordance with an embodiment of the present invention, (d) a polydiacetylene magnetite complex Tem picture.
3 is a SEM photograph of (a) a polydiacetylene fiber obtained according to an embodiment of the present invention, (b) a SEM photograph of a composite in which magnetite is bonded to the polydiacetylene fiber, and (c) a TEM photograph.
Figure 4 is a photograph showing the process and the result of the separation by applying a magnetic field to the polydiacetylene magnetic nanocomposite prepared according to the present invention.
Figure 5 is a photograph showing that the color change by heating the polydiacetylene magnetic nanocomposite prepared according to the present invention.
6 is a photograph showing a process and a result of separating a polydiacetylene magnetic nanocomposite prepared according to the present invention by applying a magnetic field after the color change by heating.
7 is a photograph showing a reversible color change in the process of cooling the polydiacetylene magnetic nanocomposite prepared according to the present invention at room temperature after heating and a process of separating and adding a magnetic field thereto and the result.
FIG. 8 is a photograph showing a process of changing a color to red by reacting a polyacetylene magnetic nanocomposite prepared in accordance with the present invention with alpha-cyclodextrin, and separating a red magnetic nanocomposite by applying a magnetic field.
9 is a schematic diagram showing a form in which a polydiacetylene magnetic nanocomposite and alpha-cyclodextrin are combined.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention. Such variations and modifications are intended to be within the scope of the appended claims.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

(1-1) 마그네타이트(Fe(1-1) Magnetite (Fe 33 OO 44 ) 수용액 제조Aqueous Solution Preparation

        4.87g의 염화철(FeCl3·6H2O) 과 3.37g의 황산철(FeSO4·7H2O)을 130ml의 물에 녹인 후, 25g의 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol)을 첨가하여 78℃로 가열하였다. 가열된 용액에 10ml의 25% 암모니아수를 첨가하여 하루 동안 교반반응 시킨 후 침전된 마그네타이트(Fe3O4)를 필터하였다. 수득한 마그네타이트9.26mg에 20ml의 물을 가한 후 20분동안 초음파처리하여 분산시켰다. 이어 마그네타이트 수용액의 p H 2가 되도록 염산(HCl)을 가하여 마그네타이트 수용액을 제조하였다. 제조된 마그네타이트 의 TEM 사진을 도 2의 (a) 에 나타내었다.
4.87 g of iron chloride (FeCl 3 · 6H 2 O) and 3.37 g of iron sulfate (FeSO 4 · 7H 2 O) were dissolved in 130 ml of water, and 25 g of polyethylene glycol was added thereto and heated to 78 ° C. . 10 ml of 25% aqueous ammonia was added to the heated solution, followed by stirring for one day, and the precipitated magnetite (Fe 3 O 4 ) was filtered. 20 ml of water was added to 9.26 mg of the obtained magnetite and sonicated for 20 minutes to disperse. Subsequently, hydrochloric acid (HCl) was added to make p H 2 of the aqueous solution of magnetite, thereby preparing a solution of magnetite. The TEM photograph of the prepared magnetite is shown in FIG. 2 (a).

(1-2) 폴리다이아세틸렌 수용액 제조(1-2) Preparation of polydiacetylene aqueous solution

7.5mg의 PCDA를 0.2 ml DMSO에 용해시킨 다음, 20ml의 물을 가하고, 15분동안 초음파처리하여 분산시켰다. PCDA가 분산된 용액을 0.8㎛의 필터를 사용하여 여과하고, 4℃에서 4시간동안 냉각시켰다. 이어 PCDA가 분산된 수용액을 254nm의 자외선으로 10분동안 노광하여 (1mW/cm2), 청색의 폴리다이아세틸렌 용액을 수득하였다. 수득된 폴리다이아세틸렌 수용액의 SEM 사진을 도 2의 (b) 에 나타내었다.
7.5 mg of PCDA was dissolved in 0.2 ml DMSO, then 20 ml of water was added and sonicated for 15 minutes to disperse. The solution in which PCDA was dispersed was filtered using a 0.8 μm filter and cooled at 4 ° C. for 4 hours. Subsequently, an aqueous solution in which PCDA was dispersed was exposed to ultraviolet rays at 254 nm for 10 minutes (1 mW / cm 2 ) to obtain a blue polydiacetylene solution. The SEM photograph of the obtained polydiacetylene aqueous solution is shown in FIG.

(1-3) 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체의 제조 (1-3) Preparation of Polydiacetylene Magnetic Nanocomposite

(1-1)에서 제조한 마그네타이트 수용액과 (1-2)에서 제조한 폴리다이아세틸렌 수용액을 0.5:1 의 몰비로 혼합한 후 3분동안 초음파 처리하여 제조하여, 실시예 1의 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체를 수득하였다. 수득된 폴리다이아세틸렌 자성 나노복합체의 SEM 사진 및 TEM 사진을 도 2의 (c) 및 (d)에 에 나타내었다.
The polydiacetylene magnetic material of Example 1 was prepared by mixing the magnetite solution prepared in (1-1) and the polydiacetylene solution prepared in (1-2) in a molar ratio of 0.5: 1, and then ultrasonically treating for 3 minutes. Nanocomposites were obtained. SEM photographs and TEM photographs of the obtained polydiacetylene magnetic nanocomposites are shown in (c) and (d) of FIG. 2.

<실시예 2><Example 2>

(2-1) 마그네타이트(Fe(2-1) Magnetite (Fe 33 OO 44 ) 수용액 제조Aqueous Solution Preparation

        4.87g의 염화철(FeCl3 ·H2O) 과 3.37g의 황산철(FeSO4 ·H2O)을 130ml의 물에 녹인 후, 25g의 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol)을 첨가하여 78℃로 가열하였다. 가열된 용액에 10ml의 25% 암모니아수를 첨가하여 하루 동안 교반반응 시킨 후 침전된 마그네타이트(Fe3O4)를 필터하였다. 수득한 마그네타이트9.26mg에 20ml의 물을 가한 후 20분동안 초음파처리하여 분산시켰다. 이어 마그네타이트 수용액이 pH 13이 되도록 수산화나트륨(NaOH)를 가하여 마그네타이트 수용액을 제조하였다.
4.87 g of iron chloride (FeCl 3 · H 2 O) and 3.37 g of iron sulfate (FeSO 4 · H 2 O) were dissolved in 130 ml of water, and then 25 g of polyethylene glycol was added thereto and heated to 78 ° C. . 10 ml of 25% aqueous ammonia was added to the heated solution, followed by stirring for one day, and the precipitated magnetite (Fe 3 O 4 ) was filtered. 20 ml of water was added to 9.26 mg of the obtained magnetite and sonicated for 20 minutes to disperse. Subsequently, sodium hydroxide (NaOH) was added so that the magnetite aqueous solution had a pH of 13 to prepare a magnetite aqueous solution.

(2-2) 폴리다이아세틸렌 수용액 제조(2-2) Preparation of Polydiacetylene Aqueous Solution

10.0mg의 PCDA-EDEA를 1ml CHCl3에 용해시킨 다음, 20ml의 물을 가하고, 15분동안 초음파처리하여 분산시켰다. PCD-EDEA가 분산된 용액을 0.8mm의 필터를 사용하여 여과하고, 4℃에서 4시간동안 냉각시켰다. 이어 PCDA-EDEA가 분산된 수용액을 254nm의 자외선으로 10분동안 노광하여 (1mW/cm2), 청색의 폴리다이아세틸렌 용액을 수득하였다.
10.0 mg of PCDA-EDEA was dissolved in 1 ml CHCl 3 and then 20 ml of water was added and sonicated for 15 minutes to disperse. The PCD-EDEA dispersed solution was filtered using a 0.8 mm filter and cooled at 4 ° C. for 4 hours. Subsequently, an aqueous solution in which PCDA-EDEA was dispersed was exposed to ultraviolet rays at 254 nm for 10 minutes (1 mW / cm 2 ) to obtain a blue polydiacetylene solution.

(2-3) 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체의 제조(2-3) Preparation of Polydiacetylene Magnetic Nanocomposite

(2-1)에서 제조한 마그네타이트 수용액과 (2-2)에서 제조한 폴리다이아세틸렌 수용액을 0.5:1 의 몰비로 혼합한 후 3분동안 초음파처리하여 실시예 2의 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체를 제조하였다.
The polydiacetylene magnetic nanocomposite of Example 2 was prepared by mixing the magnetite solution prepared in (2-1) and the polydiacetylene solution prepared in (2-2) in a molar ratio of 0.5: 1, and then sonicating for 3 minutes. Prepared.

<실시예 3><Example 3>

(3-1) 폴리다이아세틸렌 수용액 제조(3-1) Preparation of polydiacetylene aqueous solution

9.2mg의 PCDA-AEE를 DMSO에 용해시킨 다음, 20ml의 물을 가하고, 15분동안 초음파 처리하여 분산시켰다. PCDA-AEE 분산된 용액을 0.8㎛의 필터를 사용하여 여과하고, 4℃에서 4시간동안 냉각시켰다. 이어 PCDA-AEE가 분산된 수용액을 254nm의 자외선으로 10분동안 노광하여 (1mW/cm2), 청색의 폴리다이아세틸렌 용액을 수득하였다.
9.2 mg of PCDA-AEE was dissolved in DMSO and then 20 ml of water was added and sonicated for 15 minutes to disperse. The PCDA-AEE dispersed solution was filtered using a 0.8 μm filter and cooled at 4 ° C. for 4 hours. Subsequently, an aqueous solution in which PCDA-AEE was dispersed was exposed to ultraviolet rays at 254 nm for 10 minutes (1 mW / cm 2 ) to obtain a blue polydiacetylene solution.

(3-2) 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체의 제조 (3-2) Preparation of Polydiacetylene Magnetic Nanocomposite

(1-1)에서 제조한 마그네타이트 수용액과 (3-1)에서 제조한 폴리다이아세틸렌 수용액을 0.5:1 의 몰비로 혼합한 후 3분동안 초음파처리하여 실시예 3의 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체를 제조하였다.
The polydiacetylene magnetic nanocomposite of Example 3 was mixed by mixing the aqueous magnetite solution prepared in (1-1) with the polydiacetylene aqueous solution prepared in (3-1) at a molar ratio of 0.5: 1 and then sonicated for 3 minutes. Prepared.

<실시예 4><Example 4>

(4-1) 폴리다이아세틸렌 수용액 제조(4-1) Preparation of polydiacetylene aqueous solution

9.9mg의 PCDA-mHPBA를 0.2ml의 DMSO에 용해시킨 다음, 20ml의 물을 가하고, 15분동안 초음파 처리하여 분산시켰다. PCDA-mHPBA 분산된 용액을 0.8㎛의 필터를 사용하여 여과하고, 4℃에서 4시간동안 냉각시켰다. 이어 PCDA-mHPBA가 분산된 수용액을 254nm의 자외선으로 10분동안 노광하여 (1mW/cm2), 청색의 폴리다이아세틸렌 용액을 수득하였다.
9.9 mg of PCDA-mHPBA was dissolved in 0.2 ml of DMSO, then 20 ml of water was added and sonicated for 15 minutes to disperse. The PCDA-mHPBA dispersed solution was filtered using a 0.8 μm filter and cooled at 4 ° C. for 4 hours. Subsequently, an aqueous solution in which PCDA-mHPBA was dispersed was exposed to ultraviolet rays at 254 nm for 10 minutes (1 mW / cm 2 ) to obtain a blue polydiacetylene solution.

(4-2) 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체 제조(4-2) Preparation of polydiacetylene magnetic nanocomposite

(1-1)에서 제조한 마그네타이트 수용액과 (4-1)에서 제조한 폴리다이아세틸렌 수용액을 0.5:1 의 몰비로 혼합한 후 3분동안 초음파처리하여 실시예 4의 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체를 제조하였다.
The polydiacetylene magnetic nanocomposite of Example 4 was prepared by mixing the magnetite solution prepared in (1-1) and the polydiacetylene solution prepared in (4-1) at a molar ratio of 0.5: 1, and then sonicating for 3 minutes. Prepared.

<실시예 5><Example 5>

(5-1) 폴리다이아세틸렌 수용액 제조(5-1) Preparation of polydiacetylene aqueous solution

9.9mg의 PCDA-mBzA를 0.2ml DMSO에 용해시킨 다음, 20ml의 물을 가하고, 15분동안 초음파처리하여 분산시켰다. PCD-mBzA가 분산된 용액을 0.8㎛의 필터를 사용하여 여과하고, 4℃에서 4시간동안 냉각시켰다. 이어 PCDA-mBzA가 분산된 수용액을 254nm의 자외선으로 10분동안 노광하여 (1mW/cm2), 청색의 폴리다이아세틸렌 용액을 수득하였다.
9.9 mg of PCDA-mBzA was dissolved in 0.2 ml DMSO, then 20 ml of water was added and sonicated for 15 minutes to disperse. The solution in which PCD-mBzA was dispersed was filtered using a 0.8 μm filter and cooled at 4 ° C. for 4 hours. Subsequently, an aqueous solution in which PCDA-mBzA was dispersed was exposed to ultraviolet rays at 254 nm for 10 minutes (1 mW / cm 2 ) to obtain a blue polydiacetylene solution.

(5-2) 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체 제조(5-2) Preparation of polydiacetylene magnetic nanocomposite

(1-1)에서 제조한 마그네타이트 수용액과 (5-1)에서 제조한 폴리다이아세틸렌 수용액을 0.5:1 의 몰비로 혼합한 후 3분동안 초음파처리하여 실시예 5의 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체를 제조하였다.
The polydiacetylene magnetic nanocomposite of Example 5 was mixed by mixing the aqueous magnetite solution prepared in (1-1) with the polydiacetylene solution prepared in (5-1) at a molar ratio of 0.5: 1, and then sonicated for 3 minutes. Prepared.

<실시예 6><Example 6>

(6-1) 폴리다이아세틸렌 수용액 제조(6-1) Preparation of polydiacetylene aqueous solution

12.0mg의 DCDDA-mCPE를 0.2ml의 DMSO에 용해시킨 다음, 20ml의 물을 가하고, 15분동안 초음파 처리하여 분산시켰다. PCDA-mHPBA 분산된 용액을 0.8㎛의 필터를 사용하여 여과하고, 4℃에서 4시간동안 냉각시켰다. 이어 PCDA-mHPBA가 분산된 수용액을 254nm의 자외선으로 10분동안 노광하여 (1mW/cm2), 청색의 폴리다이아세틸렌 용액을 수득하였다.
12.0 mg of DCDDA-mCPE was dissolved in 0.2 ml of DMSO, then 20 ml of water was added and sonicated for 15 minutes to disperse. The PCDA-mHPBA dispersed solution was filtered using a 0.8 μm filter and cooled at 4 ° C. for 4 hours. Subsequently, an aqueous solution in which PCDA-mHPBA was dispersed was exposed to ultraviolet rays at 254 nm for 10 minutes (1 mW / cm 2 ) to obtain a blue polydiacetylene solution.

(6-2) 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체 제조(6-2) Preparation of polydiacetylene magnetic nanocomposite

(1-1)에서 제조한 마그네타이트 수용액과 (6-1)에서 제조한 폴리다이아세틸렌 수용액을 0.5:1 의 몰비로 혼합한 후 3분동안 초음파처리하여 실시예6의 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체를 제조하였다.
The polydiacetylene magnetic nanocomposite of Example 6 was mixed by mixing the magnetite solution prepared in (1-1) with the polydiacetylene solution prepared in (6-1) at a molar ratio of 0.5: 1, and then sonicated for 3 minutes. Prepared.

<실시예 7> 폴리다이아세틸렌 섬유 자성 나노 복합체의 제조Example 7 Preparation of Polydiacetylene Fiber Magnetic Nanocomposite

(7-1) 폴리다이아세틸렌 섬유 제조(7-1) Polydiacetylene Fiber Production

10.0mg의 PCDA-IPA를 Ethanol 7ml와 H2O 3ml를 7:3의 비율로 10ml에 용해시킨다. 60℃의 온도로 20분간 교반 시킨후. 상온에서 4시간동안 냉각시켰다. 이어 PCDA-IPA 섬유가 분산된 용액을 254nm의 자외선으로 10분동안 노광하여 (1mW/cm2), 청색의 폴리다이아세틸렌 섬유 용액을 수득하였다. 수득된 폴리다이아세틸렌 섬유의 SEM 사진을 도 3 (a)에 나타내었다.
Dissolve 10.0 mg of PCDA-IPA in 10 ml of 7 ml of Ethanol and 3 ml of H 2 O in a ratio of 7: 3. After stirring for 20 minutes at a temperature of 60 ℃. Cooled at room temperature for 4 hours. The solution containing the dispersed PCDA-IPA fibers was then exposed to ultraviolet rays at 254 nm for 10 minutes (1 mW / cm 2 ) to obtain a blue polydiacetylene fiber solution. The SEM photograph of the obtained polydiacetylene fiber is shown in Fig. 3 (a).

(7-2) 폴리다이아세틸렌 마그네타이트 복합체 제조(7-2) Preparation of Polydiacetylene Magnetite Composite

(1-1)에서 제조한 마그네타이트 수용액과 (7-1)에서 제조한 폴리다이아세틸렌 수용액을 0.5:1 의 몰비로 혼합한 후 3분동안 초음파처리하여 실시예 7의 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체를 제조하였다.
The polydiacetylene magnetic nanocomposite of Example 7 was mixed by mixing the magnetite solution prepared in (1-1) with the polydiacetylene solution prepared in (7-1) at a molar ratio of 0.5: 1, and then sonicated for 3 minutes. Prepared.

실시예7 에 따른 폴리다이아세틸렌 섬유에 마그네타이트가 결합된 구조의 자성 나노복합체를 수득하여 그 SEM 사진과 TEM 사진을 도 3 (b) 및 (c)에 나타내었다.
Magnetic nanocomposites having a structure in which magnetite was bonded to the polydiacetylene fiber according to Example 7 were obtained, and SEM and TEM images thereof are shown in FIGS. 3B and 3C.

<실시예 8> 자성입자가 코어에 형성된 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체의 제조Example 8 Preparation of Polydiacetylene Magnetic Nanocomposite with Magnetic Particles Formed in a Core

(8-1) 자성입자가 코어에 있는 폴리다이아세틸렌 마그네타이트 복합체 제조(8-1) Preparation of Polydiacetylene Magnetite Composite with Magnetic Particles in the Core

(1-1)에서 제조한 마그네타이트 수용액을 0.2:1의 몰 비율로 계산하여 희석 시칸다. 이렇게 만들어진 용액에 7.5mg의 PCDA를 2ml DMSO에 용해시킨 용액을 마그네타이트 용액에 조금씩 떨어뜨린다. 15분동안 초음파처리하여 분산시켰다. PCDA가 분산된 용액을 5㎛의 필터를 사용하여 여과하고, 4℃에서 4시간동안 냉각시켰다. 이어 PCDA가 분산된 수용액을 254nm의 자외선으로 10분동안 노광하여 (1mW/cm2), 코어에 자성 나노입자가 있는 폴리다이아세틸렌 자성 나노입자 복합체를 수득하였다.
The aqueous solution of magnetite prepared in (1-1) was calculated in a molar ratio of 0.2: 1 and diluted in cican. In this solution, a solution of 7.5 mg of PCDA dissolved in 2 ml DMSO was added dropwise to the magnetite solution. Sonicate for 15 minutes to disperse. The solution in which PCDA was dispersed was filtered using a 5 μm filter and cooled at 4 ° C. for 4 hours. Subsequently, an aqueous solution containing PCDA dispersed therein was exposed to ultraviolet rays at 254 nm for 10 minutes (1 mW / cm 2 ) to form a polydiacetylene magnetic nanoparticle composite having magnetic nanoparticles in the core. Obtained.

<실험예 1><Experimental Example 1>

폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체에의 자석을 적용한 분리Magnetic Separation of Polydiacetylene Magnetic Nanocomposites

(1-3) 에서 제조한 자성 나노 복합체 수용액(도 4의 (4a))이 담긴 용기의 측면에 자석을 적용(도 4의 (4b))하여 4시간동안 고정시켜 두었다. 그 결과 자석 주변으로 자기장이 형상되면서, 자기력에 의해 청색의 자성 나노 복합체를 자석이 고정된 곳으로 수득(도 4의 (4c))할 수 있음을 확인하였다.
A magnet was applied to the side of the container containing the magnetic nanocomposite aqueous solution prepared in (1-3) (FIG. 4A) (FIG. 4B) and fixed for 4 hours. As a result, as the magnetic field was formed around the magnet, it was confirmed that the blue magnetic nanocomposite could be obtained by the magnetic force (FIG. 4C) of the magnet.

청색의 자성 나노 복합체 수용액(도 5의 (5a))을 100℃ 이상의 온도로 가열하여 적색(도 5의 (5b))으로 색 전이를 일으켰다. 적색의 자성 나노 복합체 수용액(도 6의 (6a))이 담긴 용기의 측면에 자석을 적용(도 6의 (6b))하여 을 4시간 동안 고정시켜 두었다. 적색의 자성 나노 복합체를 자석이 고정된 곳으로 수득할 수 있음을 확인하였다(도 6의 (6c)).
A blue magnetic nanocomposite aqueous solution (FIG. 5A) was heated to a temperature of 100 ° C. or higher to cause color transition to red (FIG. 5B). A magnet was applied to the side of the container containing the red magnetic nanocomposite aqueous solution ((6a) of FIG. 6) ((6b) of FIG. 6) and fixed for 4 hours. It was confirmed that the red magnetic nanocomposite can be obtained where the magnet is fixed (FIG. 6 (6c)).

<실험예 2><Experimental Example 2>

폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체에의 자석을 적용한 분리(가역적인 색 전이 특징) Magnetic Separation of Polydiacetylene Magnetic Nanocomposites (Reversible Color Transition)

실시예 2 에서 제조한 청색의 자성 나노 복합체 수용액(도 7의 (7a))을 100 ℃ 이상의 온도로 가열하여 청색에서 적색으로 색 전이(도 7의 (7b))를 일으킨 후, 이를 상온으로 식히면 다시 청색(도 7의 (7c))으로 돌아온다. 가 역적인 특성을 지니는 자성 나노 복합체 수용액이 담긴 용기의 측면에 자석을 적용(도 7의 (7d)) 4시간 동안 고정시켜 두었다. 그 결과 자성 나노 복합체를 자석이 고정된 곳으로 수득(도 7의 (7e))할 수 있음을 확인하였다.
The blue magnetic nanocomposite aqueous solution prepared in Example 2 ((7a) of FIG. 7) was heated to a temperature of 100 ° C. or more to generate a color transition from blue to red ((7b) of FIG. 7), and then cooled to room temperature. It returns to blue again (7c of FIG. 7). A magnet was applied to the side of the container containing the magnetic nanocomposite aqueous solution having reversible characteristics (FIG. 7 (d) of FIG. 7) and fixed for 4 hours. As a result, it was confirmed that the magnetic nanocomposite can be obtained where the magnet is fixed ((7e) of FIG. 7).

<실험예 3><Experimental Example 3>

폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체를 이용한 싸이클로덱스트린 검출Cyclodextrin Detection Using Polydiacetylene Magnetic Nanocomposites

실시예 2에서 제조한 자성 나노 복합체 수용액(도 8의 (8a))에 알파-싸이클로덱스트린 수용액을 최종 몰비가 1:10이 되도록 혼합 하였더니, 폴리다이아세틸렌과 알파-싸이클로덱스트린이 반응하여 자성 나노 복합체의 색이 청색에서 적색으로 변화하였다(도 8의 (8b)). 알파-싸이클로덱스트린과 결합한 적색의 자성 나노 복합체가 담긴 용기의 측면에 자석을 적용(도 8의 (8c))하여 4시간 동안 고정시켜 두었다. 알파-싸이클로덱스트린과 결합한 적색의 자성 나노 복합체를 자석이 고정된 곳으로 수득(도 8의 (8d))할 수 있음을 확인하였다. Alpha-cyclodextrin aqueous solution was mixed with the aqueous solution of magnetic nanocomposite prepared in Example 2 ((8a) of FIG. 8) such that the final molar ratio was 1:10, and polydiacetylene and alpha-cyclodextrin reacted to produce magnetic nanoparticles. The color of the complex changed from blue to red (FIG. 8B). The magnet was applied to the side of the container containing the red magnetic nanocomposite combined with alpha-cyclodextrin (FIG. 8 (8c)) and fixed for 4 hours. It was confirmed that the red magnetic nanocomposite combined with alpha-cyclodextrin can be obtained where the magnet is fixed (FIG. 8D).

싸이클로덱스트린의 적용 전과 적용 후의 분자 구조에 따른 색 변화를 도 9에 도식적으로 나타내었다. 폴리다이아세틸렌과 알파-싸이클로덱스트린의 실험결과로 부터 자성 나노입자가 결합된 폴리다이아세틸렌을 센서에 적용할 경우, 분자인식 반응에 대한 검출 및 분리가 쉽게 이루어질 수 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 원리를 이용하면, 본 발명에 따른 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체를 DNA, 단백질, 중금속 이온, 독극물 등의 다양한 센서물질의 검출 및 분리에 이용할 수 있다.
The color change according to the molecular structure before and after the application of cyclodextrin is shown schematically in FIG. 9. From the experimental results of polydiacetylene and alpha-cyclodextrin, it could be confirmed that when polydiacetylene combined with magnetic nanoparticles is applied to a sensor, detection and separation of molecular recognition reactions can be easily performed. Using this principle, the polydiacetylene magnetic nanocomposite according to the present invention can be used for the detection and separation of various sensor materials such as DNA, proteins, heavy metal ions, poisons and the like.

100: 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체
110: 자성 나노입자(마그네타이트)
120: 폴리다이아세틸렌
100: polydiacetylene magnetic nanocomposite
110: magnetic nanoparticles (magnetite)
120: polydiacetylene

Claims (20)

폴리다이아세틸렌과 강자성나노입자가 결합된 구조의 자성 나노복합체로서,
상기 폴리다이아세틸렌이 코어를 형성하고, 상기 강자성 나노입자는 상기 코어의 말단에 결합된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리다이아세틸렌 자성 나노복합체.
As a magnetic nanocomposite having a structure in which polydiacetylene and ferromagnetic nanoparticles are bonded,
The polydiacetylene forms a core, and the ferromagnetic nanoparticles are made of a polydiacetylene magnetic nanocomposite, characterized in that consisting of a structure bonded to the end of the core.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 폴리다이아세틸렌은
하기 화학식 1 로 표시되는 다이아세틸렌 단량체를 중합시켜 이루어진 것임을 특징으로 하는, 폴리다이아세틸렌 자성 나노복합체.
[화학식 1]
Figure 112012097966723-pat00002

상기 화학식 1에서,
d+g는 0,1 또는 2이고, e+f는 2 내지 50의 정수이고, e 및 f는 1보다 큰 정수이며,
A 및 B는 메틸기, 아민기, 카르복실기, 히드록시기, 말레이미드기, 바이오틴기, N-히드록시숙신이미드기, 벤조산기 또는 활성화된 에스테르기이며,
L1 및 L2는 서로 동일하거나 또는 동일하지 않고, 탄소수가 2 이상인 알킬기, 하나 이상의 에틸렌옥시드기, 아민기, 아미드기, 에스테르기 또는 카르보닐기임.
The method of claim 1,
The polydiacetylene is
The polydiacetylene magnetic nanocomposite, characterized in that made by polymerizing a diacetylene monomer represented by the formula (1).
[Formula 1]
Figure 112012097966723-pat00002

In Chemical Formula 1,
d + g is 0,1 or 2, e + f is an integer from 2 to 50, e and f are integers greater than 1,
A and B are a methyl group, an amine group, a carboxyl group, a hydroxyl group, a maleimide group, a biotin group, an N-hydroxysuccinimide group, a benzoic acid group or an activated ester group,
L 1 and L 2 are the same as or different from each other and are an alkyl group having 2 or more carbon atoms, at least one ethylene oxide group, an amine group, an amide group, an ester group or a carbonyl group.
제1항에 있어서,
상기 강자성 나노 입자는 철 산화물인 것을 특징으로 하는 폴리다이아세틸렌 자성 나노복합체.
The method of claim 1,
The ferromagnetic nanoparticles are polydiacetylene magnetic nanocomposite, characterized in that the iron oxide.
제4항에 있어서,
상기 철 산화물은 20~30nm 인 것을 특징으로 하는 폴리다이아세틸렌 자성 나노복합체.
5. The method of claim 4,
The iron oxide is poly acetylene magnetic nanocomposite, characterized in that 20 ~ 30nm.
제1항에 있어서,
상기 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체는 수용액에 분산되어 있는 상태인 것을 특징으로 하는 폴리다이아세틸렌 자성 나노복합체.
The method of claim 1,
The polydiacetylene magnetic nanocomposite is a polydiacetylene magnetic nanocomposite, characterized in that dispersed in an aqueous solution.
다이아세틸렌 단량체를 유기용매, 물 중 어느 하나 또는 이들의 혼합 용매 하에 중합시켜 폴리다이아세틸렌 용액을 제조하는 단계;
폴리다이아세틸렌 용액과 강자성 나노입자를 혼합하는 단계; 및
상기 폴리다이아세틸렌과 강자성 나노입자의 혼합물을 초음파 처리하는 단계;
를 포함하여 이루어진 강자성 나노입자가 폴리다이아세틸렌의 말단에 결합된 구조의 폴리다이아세틸렌 자성 나노복합체를 제조하는 방법.
Preparing a polydiacetylene solution by polymerizing the diacetylene monomer in one of an organic solvent, water, or a mixed solvent thereof;
Mixing the polydiacetylene solution and ferromagnetic nanoparticles; And
Sonicating the mixture of polydiacetylene and ferromagnetic nanoparticles;
Method for producing a polydiacetylene magnetic nanocomposite having a structure in which the ferromagnetic nanoparticles comprising a bond to the terminal of the polydiacetylene.
제7항에 있어서,
상기 다이아세틸렌 단량체는, 하기 화학식 1로 표시되는 것임을 특징으로 하는 제조방법.
[화학식 1]
Figure 112011024976251-pat00003

상기 화학식 1에서,
d+g는 0,1 또는 2이고, e+f는 2 내지 50의 정수이고, e 및 f는 1보다 큰 정수이며,
A 및 B는 메틸기, 아민기, 카르복실기, 히드록시기, 말레이미드기, 바이오틴기, N-히드록시숙신이미드기, 벤조산기 또는 활성화된 에스테르기이며,
L1 및 L2는 서로 동일하거나 또는 동일하지 않고, 탄소수가 2 이상인 알킬기, 하나 이상의 에틸렌옥시드기, 아민기, 아미드기, 에스테르기 또는 카르보닐기임.
The method of claim 7, wherein
The die acetylene monomer is a manufacturing method, characterized in that represented by the following formula (1).
[Formula 1]
Figure 112011024976251-pat00003

In Chemical Formula 1,
d + g is 0,1 or 2, e + f is an integer from 2 to 50, e and f are integers greater than 1,
A and B are a methyl group, an amine group, a carboxyl group, a hydroxyl group, a maleimide group, a biotin group, an N-hydroxysuccinimide group, a benzoic acid group or an activated ester group,
L 1 and L 2 are the same as or different from each other and are an alkyl group having 2 or more carbon atoms, at least one ethylene oxide group, an amine group, an amide group, an ester group or a carbonyl group.
삭제delete 제7항에 있어서,
상기 유기용매는 디메틸포름아민, 디메틸술폭시드, 클로로포름, 디클로로메탄, 헥산, 테트라히드로푸란, 아세톤 및 알코올로 이루어진 군에서 선택된 용매이거나, 이들의 혼합용매인 것을 특징으로 하는 제조방법.
The method of claim 7, wherein
The organic solvent is a solvent selected from the group consisting of dimethylformamine, dimethyl sulfoxide, chloroform, dichloromethane, hexane, tetrahydrofuran, acetone and alcohol, or a mixed solvent thereof.
제7항에 있어서,
상기 강자성 나노입자는 철 산화물인 것을 특징으로 하는 제조방법.
The method of claim 7, wherein
The ferromagnetic nanoparticles manufacturing method, characterized in that the iron oxide.
제11항에 있어서,
상기 철 산화물은 합성물 또는 분쇄물인 것을 특징으로 하는 제조방법.
The method of claim 11,
The iron oxide is a production method, characterized in that the composite or ground.
제7항에 있어서,
상기 강자성 나노입자의 크기는 20nm 내지 30nm 인 것을 특징으로 하는 제조방법.
The method of claim 7, wherein
The ferromagnetic nanoparticles have a size of 20nm to 30nm.
제7항에 있어서,
상기 강자성 나노입자는 용액상으로 제조하여 사용하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
The method of claim 7, wherein
The ferromagnetic nanoparticles manufacturing method characterized in that used in the preparation of a solution phase.
제14항에 있어서,
상기 강자성 나노입자 용액은 pH 2.0 ~ 4.5의 산성용액인 것을 특징으로 하는 제조방법.
15. The method of claim 14,
The ferromagnetic nanoparticles solution is characterized in that the acid solution of pH 2.0 ~ 4.5.
제14항에 있어서,
상기 폴리다이아세틸렌 용액과 상기 강자성 나노입자 용액의 비율은, 폴리다이아세틸렌 용액 1몰당 강자성나노입자 0.2~1몰인 것을 특징으로 하는 제조방법.
15. The method of claim 14,
The ratio of the polydiacetylene solution and the ferromagnetic nanoparticles solution is 0.2 to 1 mole of ferromagnetic nanoparticles per mole of polydiacetylene solution.
제7항에 있어서,
상기 자성 나노복합체는 수용액상인 것을 특징으로 하는 제조방법.
The method of claim 7, wherein
The magnetic nanocomposite is a manufacturing method characterized in that the aqueous phase.
폴리다이아세틸렌이 코어를 형성하고, 상기 코어의 말단에 강자성 나노입자가 결합된 구조로 이루어진 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체를 포함하여 이루어진 바이오 센서.
A biosensor comprising a polydiacetylene magnetic nanocomposite having a structure in which a polydiacetylene forms a core and a ferromagnetic nanoparticle is bonded to an end of the core.
폴리다이아세틸렌이 코어를 형성하고, 상기 코어의 말단에 강자성 나노입자가 결합된 구조로 이루어진 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체를 포함하여 이루어진 물질 분리 센서.
Polydiacetylene forms a core, and a polydiacetylene magnetic nanocomposite comprising a structure consisting of a ferromagnetic nanoparticles bonded to the end of the core.
폴리다이아세틸렌이 코어를 형성하고, 상기 코어의 말단에 강자성 나노입자가 결합된 구조로 이루어진 폴리다이아세틸렌 자성 나노 복합체를 센싱 대상 물질과 혼합하여 센싱 대상 물질이 결합된 자성 나노 복합체를 형성하는 단계; 및
복합체를 함유한 용기 외부에 자성체를 적용하여 센싱 대상 물질이 결합된 자성 나노 복합체를 분리하는 단계;
를 포함하여 이루어진 자성 나노 복합체를 이용한 센싱 물질 분리 방법.
Forming a magnetic nanocomposite to which a sensing target material is bound by mixing a polydiacetylene magnetic nanocomposite having a structure in which polydiacetylene forms a core and a structure in which ferromagnetic nanoparticles are bonded to the end of the core; And
Separating the magnetic nanocomposite to which the sensing target material is bound by applying a magnetic material to the outside of the container containing the complex;
Sensing material separation method using a magnetic nanocomposite comprising a.
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