KR101308509B1 - Method for treating surface of magnetic particle, magnetic complex and magnetic complex for labeling taget molecule manufactured by the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자성 입자 표면 처리 방법, 이에 의해 제조된 자성 복합체 및 타겟 물질 표지용 자성 복합체에 관한 것이다. 본 발명에 의한 자성 입자 표면 처리 방법은 알콕시기 및 아미기가 치환된 실리콘을 포함하는 표면 전구체를 용매와 혼합하여 표면 처리제를 제조하는 단계, 및 수산화기(-OH)를 갖는 자성 입자를 표면 처리제와 혼합하여 아민기를 포함하는 실리콘 산화물이 자성 입자의 표면에 처리되는 단계를 포함한다. 자성 입자의 실리콘 산화물 표면처리 및 기능성 리간드의 도입이 단일 처리 공정에 의해 수행되어 대량생산에 적합하고 안전성을 높일 수 있다.The present invention relates to a magnetic particle surface treatment method, a magnetic composite prepared thereby and a magnetic composite for labeling a target substance. Magnetic particle surface treatment method according to the present invention comprises the steps of preparing a surface treatment agent by mixing a surface precursor comprising a silicon substituted with an alkoxy group and an ami group with a solvent, and mixing magnetic particles having a hydroxyl group (-OH) with the surface treatment agent Thereby treating the silicon oxide containing the amine group on the surface of the magnetic particles. Silicon oxide surface treatment of magnetic particles and introduction of functional ligands can be carried out by a single treatment process to be suitable for mass production and to increase safety.
Description
본 발명은 자성 입자 표면 처리 방법, 이에 의해 제조된 자성 복합체 및 타겟 물질 표지용 자성 복합체에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 자성 입자의 실리콘 산화물 처리 및 기능기 도입이 단일 처리 공정에 의해 수행되는 자성 입자 표면 처리 방법, 이에 의해 제조된 자성 복합체 및 타겟 물질 표지용 자성 복합체에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic particle surface treatment method, a magnetic composite prepared thereby and a magnetic composite for labeling a target substance. More specifically, the present invention relates to a method for treating magnetic particle surfaces in which silicon oxide treatment of magnetic particles and introduction of functional groups are carried out by a single treatment process, and the magnetic composite prepared thereby and the magnetic composite for labeling target materials.
자성 입자는 의학적 용도로 암과 같은 질병을 진단 및 치료, 면역 분석, 의학적 촬영 시에 사용되는 조영제, 약물 전달 시스템(DDS), RNA 분리와 같은 유전 공학, 생체 분석물(analyte)을 분석하기 위한 바이오센서, 폐수 정제, 촉매, 정보 저장, 위조 방지용 표시 기술 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.Magnetic particles are used for medical purposes to diagnose and treat diseases such as cancer, immunoassays, contrast agents used in medical imaging, drug delivery systems (DDS), genetic engineering such as RNA isolation, and to analyze biological analytes. Biosensors, wastewater purification, catalysts, information storage, anti-counterfeiting labeling technologies, and more.
그 중, 자성 입자를 이용하여 다양한 생체 분자 및 이들의 리간드를 동시에 신속하게 스크리닝할 수 있는 신기술들에 대한 연구가 각광을 받고 있다.Among them, research on new technologies capable of rapidly screening various biomolecules and their ligands simultaneously using magnetic particles has been in the spotlight.
각광받는 이유는 자성 입자를 생체분자와 같은 타겟 물질과 결합시켜 표지 및 검출하는 기술이 별도의 고가장비를 필요로 하지 않고, 극미량의 생체 분자들도 검출할 수 있기 때문이다.The reason for the spotlight is that a technology for labeling and detecting magnetic particles by combining them with a target material such as a biomolecule does not require additional expensive equipment, and detects a very small amount of biomolecules.
그러나, 이러한 자성 입자를 이용한 표지 및 검출기술은 자성 입자가 생체 분자에 부착될 수 있도록 그 표면을 개질 해야만 한다. 종래의 자성 입자 표면처리기술은 자성 입자의 독성, 산화성, 비친수성의 성질을 개질하기 위해 무기-유기 화합물을 처리한 후, 기능성 리간드를 도입한다. 따라서, 종래의 자성 입자 표면처리기술은 다단계의 표면처리 공정들을 필요로 하기 때문에, 제조시간이 길며 대량생산에 적합하지 못한 문제점이 있었다. 가령, 종래 기술에서는, 자성 입자 또는 자성 나노 입자를 TEOS(Tetraethyl orthosilicate) 또는 PEG(Polyethylene glycol)로 코팅한 후에 이 코팅된 TEOS 또는 PEG에 아민기와 같은 리간드를 결합시키는 구성을 취하고 있다.However, labeling and detection techniques using such magnetic particles must modify their surface so that the magnetic particles can be attached to biological molecules. Conventional magnetic particle surface treatment techniques incorporate inorganic ligands after treatment of inorganic-organic compounds to modify the toxicity, oxidative and non-hydrophilic properties of the magnetic particles. Therefore, the conventional magnetic particle surface treatment technology requires a multi-step surface treatment process, and thus has a long manufacturing time and is not suitable for mass production. For example, in the prior art, after the magnetic particles or the magnetic nanoparticles are coated with TEOS (Tetraethyl orthosilicate) or PEG (Polyethylene glycol), a ligand such as an amine group is bound to the coated TEOS or PEG.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 종래 기술보다 간단한 처리 공정으로 자성 입자의 표면을 개질하여 대량생산에 적합한 자성 입자 표면 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a magnetic particle surface treatment method suitable for mass production by modifying the surface of magnetic particles by a simpler treatment process than the prior art.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 자성 입자 표면 처리 방법에 의하여 제조된 자성 복합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.Still another object of the present invention is to provide a magnetic composite prepared by the magnetic particle surface treatment method.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 자성 입자 표면 처리 방법에 의하여 제조된 타겟 물질 표지용 자성 복합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a magnetic composite for labeling the target material produced by the magnetic particle surface treatment method.
본 발명의 제 1 측면에 따라서, 자성 입자 표면 처리 방법은 (a) 적어도 하나의 알콕시기 및 적어도 하나의 아민기가 치환된 실리콘을 포함하는 표면 전구체를 용매와 혼합하여 표면 처리제를 제조하는 단계와, (b) 수산화기(-OH)를 갖는 자성 입자를 상기 표면 처리제와 혼합하여, 상기 아민기를 포함하는 실리콘 산화물이 상기 자성 입자의 표면에 처리되는 단계를 포함한다.According to a first aspect of the present invention, a method of treating a magnetic particle surface comprises the steps of (a) mixing a surface precursor comprising a silicon substituted with at least one alkoxy group and at least one amine group with a solvent to prepare a surface treating agent; (b) mixing the magnetic particles having a hydroxyl group (-OH) with the surface treating agent so that the silicon oxide containing the amine group is treated on the surface of the magnetic particles.
상기 아민기는 모노아민기, 다이아민기, 트리아민기, 에틸렌 다이아민 및 다이에틸렌트라이아민으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.The amine group may be selected from the group consisting of a monoamine group, a diamine group, a triamine group, ethylene diamine and diethylenetriamine.
상기 자성 입자는 마그네타이트(Fe3O4), 헤마타이트(α-Fe2O3), 마그헤마이트(γ-Fe2O3)를 포함할 수 있다.The magnetic particles may include magnetite (Fe 3 O 4), hematite (α-Fe 2 O 3), and magnetite (γ-Fe 2 O 3).
상기 표면 전구체는 아미노프로필트리에톡시-실란(Aminopropyltrietoxy-silane)을 포함할 수 있다.The surface precursor may include aminopropyltrietoxy-silane.
상기 용매는 물과 친수성 용매 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The solvent may include at least one of water and a hydrophilic solvent.
상기 (b) 단계는 (b-1) 상기 자성 입자를 산(acid) 처리하는 단계와, (b-2) 상기 산 처리된 입자를 수용성 용매와 혼합하여 상기 자성 입자의 표면에 수산화기(-OH)를 형성시키는 단계와, (b-3) 상기 수산화기가 형성된 상기 자성 입자를 상기 표면 처리제와 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.The step (b) is an acid treatment of the magnetic particles (b-1), and (b-2) the acid treated particles are mixed with a water-soluble solvent to form a hydroxyl group (-OH) on the surface of the magnetic particles. ), And (b-3) mixing the magnetic particles having the hydroxyl group with the surface treatment agent.
상기 (b-3) 단계는 25℃ 내지 90℃의 온도 범위 내에서 수행될 수 있다.The step (b-3) may be performed in a temperature range of 25 ℃ to 90 ℃.
상기 (b-3) 단계는 25℃~35℃의 제 1 온도 유지 상태 및 60℃~90℃의 제 2 온도 유지 상태로 구분하여서 이들을 조합하여서 수행할 수 있다.The step (b-3) may be performed by combining the first temperature holding state of 25 ° C to 35 ° C and the second temperature holding state of 60 ° C to 90 ° C.
상기 산은, 염산(HCl), 아세트산(CH3COOH), 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 포름산(Formic acid), 시트르산(Citric acid), 락트산(Lactic acid), 아미노산(Amino acid) 중 적어도 하나를 포함한다.The acid is hydrochloric acid (HCl), acetic acid (CH 3 COOH), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), nitric acid (HNO 3 ), formic acid (citric acid), citric acid, lactic acid, amino acid (Amino acid).
본 발명의 제 2 측면에 따라서, (a) 적어도 하나의 알콕시기 및 적어도 하나의 아민기가 치환된 실리콘을 포함하는 표면 전구체를 용매와 혼합하여 표면 처리제를 제조하는 단계와, (b) 수산화기(-OH)를 갖는 자성 입자를 상기 표면 처리제와 혼합하여, 상기 아민기를 포함하는 실리콘 산화물이 상기 자성 입자의 표면에 처리되는 단계에 의해서 제조된 자성 복합체가 제공된다. According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for preparing a surface treating agent by mixing (a) a surface precursor comprising silicon substituted with at least one alkoxy group and at least one amine group with a solvent, and (b) a hydroxyl group (- Magnetic particles having OH) are mixed with the surface treating agent to provide a magnetic composite prepared by the step of treating the surface of the magnetic particles with a silicon oxide comprising the amine group.
본 발명의 제 3 측면에 따라서, (a) 적어도 하나의 알콕시기 및 적어도 하나의 아민기가 치환된 실리콘을 포함하는 표면 전구체를 용매와 혼합하여 표면 처리제를 제조하는 단계와, (b) 수산화기(-OH)를 갖는 자성 입자를 상기 표면 처리제와 혼합하여, 상기 아민기를 포함하는 실리콘 산화물이 상기 자성 입자의 표면에 처리되는 단계에 의해 제조되는 타겟 물질 표지용 자성 복합체가 제공되며, 상기 아민기는 DNA, RNA, 펩티드, 단백질, 항원, 항체, 핵산 압타머(nucleic acid aptamer), 합텐(hapten), 항원 단백질, DNA 결합성 단백질(DNA-binding protein), 호르몬, 종양 특이적 마커(tumor-specific marker) 및 조직 특이적 마커(tissue-specific marker) 중 적어도 하나를 포함하는 타겟 물질을 표지하는데 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for preparing a surface treating agent by mixing (a) a surface precursor comprising silicon substituted with at least one alkoxy group and at least one amine group with a solvent, and (b) a hydroxyl group (- Magnetic particles having OH) are mixed with the surface treating agent to provide a magnetic complex for labeling a target substance prepared by the step of treating the surface of the magnetic particles with a silicon oxide comprising the amine group, wherein the amine groups are DNA, RNA, peptides, proteins, antigens, antibodies, nucleic acid aptamers, haptens, antigenic proteins, DNA-binding proteins, hormones, tumor-specific markers And a tissue-specific marker, which may be used directly or indirectly to label a target substance.
상기 (b) 단계 수행 후에 상기 자성 입자는 20 내지 80emu/g 범위 내의 자화값을 가질 수 있다.After performing step (b), the magnetic particles may have a magnetization value within a range of 20 to 80 emu / g.
상기 (b) 단계 수행 후에 상기 자성 입자는 10nm 내지 300nm 범위 내의 사이즈를 가질 수 있다.After performing the step (b), the magnetic particles may have a size in the range of 10nm to 300nm.
상기 타겟 물질은 제랄레논(Zearalenone), 아플라톡신(Aflatoxin), 오크라톡신(Ochratoxine), 파툴린(Patulin), 푸모니신(Fumonisin), 데옥시니발레놀(Deoxynivalenol) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.The target material may further include at least one of zealenone, aflatoxin, ocratoxine, patulin, fumonisin, deoxynivalenol, and the like. have.
본 발명에 따른 자성 입자 표면 처리 방법은 자성 입자의 실리콘 산화물 표면 처리 및 기능성 리간드의 도입이 단일 처리 공정에 의해 수행되어 대량 생산에 적합하다.In the magnetic particle surface treatment method according to the present invention, silicon oxide surface treatment of magnetic particles and introduction of functional ligands are carried out by a single treatment process, which is suitable for mass production.
본 발명에 따른 자성 복합체는 인체에 적용 가능하고 분산성이 우수하다.Magnetic composite according to the present invention is applicable to the human body and excellent in dispersibility.
본 발명에 따른 타겟 물질 표지용 자성 복합체는 극미량의 DNA, RNA, 펩티드, 단백질, 항원, 항체, 핵산 압타머(nucleic acid aptamer), 합텐(hapten), 항원 단백질, DNA 결합성 단백질(DNA-binding protein), 호르몬, 종양 특이적 마커(tumor-specific marker) 및 조직 특이적 마커(tissue-specific marker)를 표지 및 검출할 수 있다.Magnetic complexes for labeling target substances according to the present invention are trace amounts of DNA, RNA, peptides, proteins, antigens, antibodies, nucleic acid aptamers, hapten, antigen proteins, DNA binding proteins (DNA-binding). proteins, hormones, tumor-specific markers and tissue-specific markers can be labeled and detected.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 입자 표면 처리 방법의 수행 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 표지용 자성 복합체가 생체 내 타겟 물질을 표지하는 과정을 나타내는 모식도이다.
도 3은 도 2의 표지된 타겟 물질을 검출하는 과정을 나타내는 모식도이다.
도 4는 제 1 실시예에 따른 초기 산화철 입자와 수산화기가 도입된 산화철 입자를 TF-IR을 이용하여 분석한 이미지이다.
도 5는 도 4의 수산화기가 도입된 산화철 입자에 실리콘 산화물과 아민기를 도입한 후, TF-IR을 이용하여 분석한 이미지이다.
도 6은 제 2 실시예에 따라 수산화기가 도입된 산화철 입자에 실리콘 산화물과 아민기를 도입한 후, TF-IR을 이용하여 분석한 이미지이다.
도 7은 제 3 실시예에 따라 수산화기가 도입된 산화철 입자에 실리콘 산화물과 아민기를 도입한 후, TF-IR을 이용하여 분석한 이미지이다.1 is a flowchart illustrating a method of treating a magnetic particle surface according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing a process of labeling a target material in vivo by the magnetic complex for labeling the target material according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a process of detecting a labeled target substance of FIG. 2.
4 is an image obtained by analyzing the initial iron oxide particles and the iron oxide particles introduced with a hydroxyl group according to the first embodiment using TF-IR.
FIG. 5 is an image analyzed by using TF-IR after introducing silicon oxide and an amine group into iron oxide particles into which the hydroxyl group of FIG. 4 is introduced.
FIG. 6 is an image analyzed by using TF-IR after introducing silicon oxide and an amine group into iron oxide particles into which a hydroxyl group is introduced according to the second embodiment.
FIG. 7 is an image analyzed by using TF-IR after introducing a silicon oxide and an amine group into iron oxide particles into which a hydroxyl group is introduced according to the third embodiment.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시하여 도시한 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that illustrate specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprises ", or" having ", and the like, are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of steps, operations, elements, or combinations thereof. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Do not.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 표면 처리 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the particle surface treatment method according to an embodiment of the present invention.
자성 입자 표면 처리 및 이에 의해서 제조된 자성 복합체Magnetic Particle Surface Treatment and Magnetic Composites Prepared thereby
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 입자 표면 처리 방법의 수행 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a method of treating a magnetic particle surface according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자성 입자 표면 처리 방법은 (a) 표면 전구체와 용매를 혼합하여 표면 처리제를 제조한다. 이어서, (b) 자성 입자를 상기 표면 처리제와 혼합한다. 이하에서는 각 단계를 나누어 구체적으로 설명하도록 하겠다.Referring to Figure 1, the magnetic particle surface treatment method according to an embodiment of the present invention (a) to prepare a surface treatment agent by mixing a surface precursor and a solvent. Subsequently, (b) magnetic particles are mixed with the surface treating agent. In the following, each step will be described in detail.
상기 표면 전구체와 용매를 혼합하여 표면 처리제를 제조하는 (a) 단계에 있어서, 상기 표면 전구체는 적어도 하나의 알콕시기(Alkoxy group) 및 적어도 하나의 아민기(Amine group)가 치환된 실리콘을 포함한다. 상기 알콕시기는 상기 실리콘과 결합되어 실록산(Siloxane, Si-O-R)의 구조를 가질 수 있다.In the step (a) of mixing the surface precursor and the solvent to prepare a surface treating agent, the surface precursor includes silicon substituted with at least one alkoxy group and at least one amine group. . The alkoxy group may be combined with the silicon to have a structure of siloxane (Siloxane, Si-O-R).
예를 들면, 상기 표면 전구체는 하기 화학식[1]을 가질 수 있다.For example, the surface precursor may have the following formula [1].
화학식[1]Formula [1]
(식 중, R은 아민기, 다이아민기, 트리아민기, 산아미드기, 아미녹시기로 구성된 군으로부터 선택되거나, 아민기, 다이아민기, 트리아민기, 산아미드기, 아미녹시기로 구성된 군으로부터 선택된 치환기를 갖는 탄화수소이고,Wherein R is selected from the group consisting of an amine group, a diamine group, a triamine group, an acid amide group, an aminoxy group, or selected from the group consisting of an amine group, a diamine group, a triamine group, an acid amide group, an aminoxy group Hydrocarbon having a substituent,
n은 1 ~ 3 의 정수를 나타내며,n represents an integer of 1 to 3,
R' 은 탄소수 1 ~ 500 의 1가 알킬기)R 'is a monovalent alkyl group having 1 to 500 carbon atoms)
예를 들면, 상기 표면 전구체는 아미노프로필트리에톡시-실란(Aminopropyltrietoxy-silane, APS)을 포함할 수 있다.For example, the surface precursor may include aminopropyltrietoxy-silane (APS).
상기 용매는 상기 표면 전구체의 선택에 따라 다양하게 적용할 수 있다. 예를 들면, 상기 용매는 물과 친수성 용매를 포함할 수 있다. 상기 용매와 상기 표면 전구체를 혼합한 후, 교반하여 표면 처리제를 제조할 수 있다.The solvent may be variously applied according to the selection of the surface precursor. For example, the solvent may include water and a hydrophilic solvent. After mixing the solvent and the surface precursor, the surface treatment agent may be prepared by stirring.
이어서, 자성 입자를 산(acid) 처리한다(b-1). 여기서, 상기 자성 입자는 Cr, Ni, Ti, Zr, Fe, Co, Zn, Gd, Ta, Nb, Pt, Au, Mg, Mn, Pd, Sr, Ag, Ba, Cu, W, Mo, Sn, Pb 중 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있다.Next, the magnetic particles are subjected to an acid treatment (b-1). Here, the magnetic particles are Cr, Ni, Ti, Zr, Fe, Co, Zn, Gd, Ta, Nb, Pt, Au, Mg, Mn, Pd, Sr, Ag, Ba, Cu, W, Mo, Sn, It may include at least one component of Pb.
또한, 상기 자성 입자는 이종의 금속이 함유될 수 있고, 산화된 금속을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 자성 입자는 하기 일반식 1 내지 4로 표시될 수 있다.In addition, the magnetic particles may contain different kinds of metals, and may include oxidized metals. For example, the magnetic particles may be represented by the following general formulas (1) to (4).
일반식 11
M (M은 자성을 띠는 금속 원자 또는 이들의 합금)M (M is a metal atom or an alloy thereof)
일반식 2
MaOb (0<a≤20, 0<b≤20, M은 자성을 띠는 금속 원자 또는 이들의 합금)M a O b (0 < a? 20, 0 < b ? 20, M is a metal atom or an alloy thereof)
일반식 3
McM'd (0<c≤20, 0<d≤20, M은 자성을 띠는 금속 원자 또는 이들의 합금; M'는 2족 원소, 전이 금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 란탄족 원소, 악티늄족 원소로 구성된 군으로부터 선택되는 원소) M c M 'd (0 < c≤20, 0 <d≤20, M is exhibiting magnetism metal atom, or an alloy thereof; M' is a
일반식 4Formula 4
MaM'eOb (0<a≤20, 0<e≤20, 0<b≤20, M은 자성을 띠는 금속 원자 또는 이들의 합금; M'는 2족 원소, 전이 금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 란탄족 원소, 악티늄족 원소로 구성된 군으로부터 선택되는 원소) M a M 'e O b ( 0 <a≤20, 0 <e≤20, 0 <b≤20, M is exhibiting magnetism metal atom, or an alloy thereof; M' is a
일반식 1 및 3은 단일 금속 또는 합금, 이종 이상의 금속으로 이루어진 자성 입자고, 일반식 2 및 4는 단일 금속 또는 합금, 이종 이상의 금속을 포함한 금속 산화물로 이루어진 자성 입자를 나타낸다.
상기 일반식으로 표시된 상기 자성 입자는 마그네타이트(Fe3O4), 헤마타이트(α-Fe2O3), 마그헤마이트(γ-Fe2O3)를 포함할 수 있다.The magnetic particles represented by the general formula may include magnetite (Fe 3 O 4 ), hematite (α-Fe 2 O 3 ), and magnetite (γ-Fe 2 O 3 ).
상기 산은 상기 자성 입자의 성분에 따라 산도(acidity)를 고려하여 다양하게 선택될 수 있다. 예를 들면, 상기 산은 염산(HCl), 아세트산(CH3COOH), 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 포름산(Formic acid), 시트르산(Citric acid), 락트산(Lactic acid), 아미노산(Amino acid) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The acid may be variously selected in consideration of acidity according to the components of the magnetic particles. For example, the acid is hydrochloric acid (HCl), acetic acid (CH 3 COOH), sulfuric acid (H 2 SO 4), nitric acid (HNO 3), formic acid (Formic acid), citric acid (Citric acid), lactic acid (Lactic acid), Amino acid (Amino acid).
상기 산은 상기 자성 입자의 표면 중 일부를 에칭(etching)시킬 수 있다. 이때, 상기 에칭된 입자의 표면은 부분적으로 (+) 전하로 대전될 수 있다.The acid may etch a portion of the surface of the magnetic particles. At this time, the surface of the etched particles may be partially charged with a (+) charge.
보다 효과적으로, 상기 반응을 진행시키기 위하여, 상기 자성 입자를 상기 산과 혼합한 후, 교반할 수 있다.More effectively, in order to advance the reaction, the magnetic particles may be mixed with the acid and then stirred.
이어서, 상기 (+) 전하로 대전된 입자를 수용성 용매와 혼합한다(b-2 단계). 상기 수용성 용매는 상기 (+) 전하로 대전된 입자에 수산화기(-OH)를 도입할 수 있는 전구체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 수용성 용매가 물인 경우, 상기 물은 상기 (+) 전하로 대전된 입자의 표면에 일시적으로 결합될 수 있다. 상기 결합된 물의 탈수소화 반응이 일어나게 됨에 따라, 수산화기가 상기 자성 입자의 표면에 도입될 수 있다. 수산화기가 도입된 상기 자성 입자는 산 처리 전인 초기의 입자보다 분산성이 증가될 수 있다. 이 (b-2) 단계에서 제조된 자성 입자는 자성 입자가 수용성 용매 내에 분산되어 있는 합성물이거나 한번 더 처리된 분말 상태의 자성 입자일 수 있다.Subsequently, the particles charged with the (+) charge are mixed with a water-soluble solvent (step b-2). The water-soluble solvent may include a precursor capable of introducing hydroxyl (-OH) to the particles charged with the (+) charge. For example, when the water soluble solvent is water, the water may be temporarily bonded to the surface of the particles charged with the (+) charge. As the dehydrogenation of the bound water occurs, hydroxyl groups can be introduced to the surface of the magnetic particles. The magnetic particles into which the hydroxyl group is introduced may have higher dispersibility than the initial particles before the acid treatment. The magnetic particles prepared in this step (b-2) may be a composite in which the magnetic particles are dispersed in an aqueous solvent or may be magnetic particles in a powder state which have been treated once more.
이어서, 상기 (a) 단계에서 제조된 표면 처리제와 상기 수산화기가 도입된 상기 자성 입자를 혼합한다(b-3 단계). 이때, 상기 표면 처리제와 상기 자성 입자의 혼합은 25℃ 내지 90℃의 온도 범위 내에서 수행될 수 있다. 상기 표면 처리제와 상기 자성 입자의 혼합이 90℃ 이상의 온도에서 수행될 경우, 용매가 증발되고 자성 입자가 서로 응집되어 분산도가 떨어지며, 25℃ 이하에서 수행될 경우, 자성 입자에 아민기가 표면 처리되는 정도가 떨어진다.Subsequently, the surface treating agent prepared in step (a) and the magnetic particles introduced with the hydroxyl group are mixed (step b-3). In this case, the mixing of the surface treating agent and the magnetic particles may be performed in a temperature range of 25 ° C to 90 ° C. When the mixing of the surface treating agent and the magnetic particles is carried out at a temperature of 90 ° C. or more, the solvent is evaporated and the magnetic particles are agglomerated with each other, so that the dispersion degree is lowered. When performed at 25 ° C. or less, the amine group is surface-treated with the magnetic particles. The degree drops.
보다 바람직하게는, 상기 (b-3) 단계는 25℃ ~ 35℃의 제 1 온도 유지 상태와 60℃~90℃의 제 2 온도 유지 상태로 구분하여 이를 적합하게 조합하여서 수행할 수 있다. 이상과 같이 온도 유지 상태를 구분하여 조합하여 수행하면, 입자의 분산도와 아민기 치환 효율을 향상시킬 수 있다.More preferably, the step (b-3) may be performed by appropriately combining the first temperature maintaining state of 25 ° C ~ 35 ° C and the second temperature holding state of 60 ° C ~ 90 ° C. By performing the combination of the above-mentioned temperature holding state as described above, the dispersibility of the particles and the amine group substitution efficiency can be improved.
가령, 먼저 제 1 온도 유지 상태의 온도 25℃ ~ 35℃의 가열을 수행하고 이어서 제 2 온도 유지 상태의 온도 60℃~90℃의 가열을 수행하고, 이어서 다시 제 1 온도 유지 상태의 온도 25℃ ~ 35℃의 가열이 수행될 수 있다. 또한, 이 경우에 제 1 온도 유지 상태의 각 지속 시간은 제 2 온도 유지 상태의 지속 시간보다 긴 것이 바람직할 수 있다.For example, first, heating at a temperature of 25 ° C. to 35 ° C. in a first temperature holding state is performed, followed by heating at a temperature of 60 ° C. to 90 ° C. in a second temperature holding state, and then again at a temperature of 25 ° C. in a first temperature holding state. Heating of ˜35 ° C. may be performed. Also, in this case, it may be preferable that each duration of the first temperature holding state is longer than the duration of the second temperature holding state.
또한, 가령, 먼저, 상기 제 2 온도 유지 상태의 온도 60℃~90℃의 가열을 수행하고 이어서 제 1 온도 유지 상태의 온도 25℃ ~ 35℃의 가열이 수행될 수 있다. 이상과 같이 온도 유지 상태를 구분하여 수행하면, 자성 입자의 분산도와 아민기 치환 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 이 경우에는, 제 2 온도 유지 상태의 지속 기간이 제 1 온도 유지 상태의 지속 기간보다 긴 것이 바람직할 수 있다.In addition, for example, first, the heating may be performed at a temperature of 60 ° C. to 90 ° C. in the second temperature holding state, followed by heating at a temperature of 25 ° C. to 35 ° C. in the first temperature maintaining state. When the temperature maintenance state is performed separately as described above, the dispersion degree of the magnetic particles and the amine group substitution efficiency can be improved. Also, in this case, it may be preferable that the duration of the second temperature holding state is longer than the duration of the first temperature holding state.
또한, 이하의 제 3 실시예에서 설명될 바와 같이, 물 및 2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시-실란((2-aminoethyl)-3-aminopropyl trimethoxysilane)의 혼합물이 표면 처리제로서 사용되는 경우에는, 25℃ ~ 35℃의 제 1 온도 유지 상태 및 60℃~90℃의 제 2 온도 유지 상태를 순차적으로 수행하되 제 1 온도 유지 상태를 제 2 온도 유지 상태보다 길게 하여도 바람직한 결과를 얻을 수 있었다.Also, as will be described in the third embodiment below, a mixture of water and 2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxy-silane (2-aminoethyl) -3-aminopropyl trimethoxysilane is used as the surface treating agent. In this case, the first temperature holding state of 25 ° C. to 35 ° C. and the second temperature holding state of 60 ° C. to 90 ° C. are sequentially performed, but desirable results are obtained even if the first temperature holding state is longer than the second temperature holding state. Could.
이상과 같이, 각 경우에 따라서, 25℃ ~ 35℃의 제 1 온도 유지 상태와 60℃~90℃의 제 2 온도 유지 상태를 적합하게 조합하여서 구별하여서 수행하면 입자의 분산도 및 아민기의 치환율이 개선될 수 있다.As described above, in each case, the dispersion degree of the particles and the substitution rate of the amine group can be determined by properly combining the first temperature holding state of 25 ° C to 35 ° C and the second temperature holding state of 60 ° C to 90 ° C. This can be improved.
이상에서 설명한 방법에 따라 표면 처리된 자성 복합체를 얻을 수 있다. 상기 자성 복합체는 중심에 자성 입자, 상기 자성 입자의 표면에 처리된 실리콘 산화물 및 상기 실리콘 산화물의 표면에 처리된 아민기를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, PEG나 TEOS를 자성 입자에 별도로 코팅하는 단계를 거치지 않고서 자성 입자에 실리콘 산화물 및 아민기와 같은 리간드를 단일 단계에 의해서 결합시킬 수 있다. 이로써, 자성 입자의 표면 처리가 대량으로 수행될 수 있게 된다.According to the method described above, the surface-treated magnetic composite can be obtained. The magnetic composite may include magnetic particles in the center, silicon oxide treated on the surface of the magnetic particles, and amine groups treated on the surface of the silicon oxide. That is, according to one embodiment of the present invention, ligands such as silicon oxide and amine groups may be bonded to the magnetic particles by a single step without separately coating PEG or TEOS on the magnetic particles. As a result, the surface treatment of the magnetic particles can be performed in large quantities.
타겟target 물질 표지용 자성 복합체 및 Magnetic composite for labeling substances and 타겟target 물질 검출 Substance detection
상기 자성 복합체는, 이하에서 설명하는 바와 같이, 타겟 물질인 생체 내 분자를 표지하여 검출하는 용도로 사용될 수 있다.As described below, the magnetic complex may be used for labeling and detecting a molecule in vivo, which is a target material.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 표지용 자성 복합체가 생체 내 타겟 물질을 표지하는 과정을 나타내는 모식도이다.2 is a schematic diagram showing a process of labeling a target material in vivo by the magnetic complex for labeling the target material according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 상기 자성 복합체의 기능성 리간드인 상기 아민기는 상기 타겟 물질을 인식할 수 있는 항체와 결합될 수 있다. 상기 항체는 상기 타겟 물질의 세포질에 형성된 수용체와 특이적 결합될 수 있다. 여기서, 상기 타겟 물질은 DNA, RNA, 펩티드, 단백질, 항원, 항체, 핵산 압타머(nucleic acid aptamer), 합텐(hapten), 항원 단백질, DNA 결합성 단백질(DNA-binding protein), 호르몬, 종양 특이적 마커(tumor-specific marker) 및 조직 특이적 마커(tissue-specific marker)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 타겟 물질은 곰팡이 독소인 제랄레논(Zearalenone), 아플라톡신(Aflatoxin), 오크라톡신(Ochratoxine), 파툴린(Patulin), 푸모니신(Fumonisin), 데옥시니발레놀(Deoxynivalenol)을 포함할 수 있다. 즉, 본 자성 복합체의 아민기는 자신에게 결합된 항체를 사용하여서 타겟 물질을 검출하는데 간접적으로 사용되게 된다. 한편, 자성 복합체의 아민기는 상기 열거된 타겟 물질과 직접적으로 공유 결합(covalent bonding)에 의해서 결합되어서 타겟 물질을 직접 검지하는데도 사용될 수 있다.Referring to FIG. 2, the amine group, which is a functional ligand of the magnetic complex, may be combined with an antibody capable of recognizing the target substance. The antibody may specifically bind to a receptor formed in the cytoplasm of the target material. Here, the target material is DNA, RNA, peptide, protein, antigen, antibody, nucleic acid aptamer, hapten, antigen protein, DNA-binding protein, hormone, tumor specific It may include a tumor-specific marker and a tissue-specific marker. In addition, the target substance may include fungal toxins such as geralenone (Zearalenone), aflatoxin (Aflatoxin), okratoxine (Ochratoxine), patulin (Fatonisin), deoxynivalenol (Deoxynivalenol) Can be. That is, the amine group of the magnetic complex will be used indirectly to detect the target substance using the antibody bound thereto. On the other hand, the amine group of the magnetic complex may be directly bonded by covalent bonding with the above-listed target materials, and thus may be used to directly detect the target material.
도 3은 도 2의 표지된 타겟 물질을 검출하는 과정을 나타내는 모식도이다FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a process of detecting a labeled target substance of FIG. 2. FIG.
도 3을 참조하면, 타겟 물질과 결합된 자성 복합체와 타겟 물질이 결합되는 않은 생체 분자가 무질서하게 혼합된 시료에 자석팁을 근접시킨다. 자성 복합체와 결합된 타겟 물질은 자성 복합체의 자성에 의해 상기 자석팁이 근접한 부분에 밀집되게 된다. 이때, 밀집된 자성 복합체의 자화값을 측정하여 상기 타겟 물질의 함유 정도를 검출할 수 있다.Referring to FIG. 3, a magnetic tip is approached to a sample in which a magnetic complex bound to a target material and a biomolecule not bound to a target material are mixed randomly. The target material combined with the magnetic complex is densely located near the magnetic tip by the magnetism of the magnetic complex. At this time, by measuring the magnetization value of the compacted magnetic composite can be detected the degree of inclusion of the target material.
여기서, 상기 자성 복합체 또는 그 중심에 위치한 상기 자성 입자는 20 내지 90 emu/g 범위 내의 자화값을 가질 수 있다.Here, the magnetic composite or the magnetic particles located at the center thereof may have a magnetization value within a range of 20 to 90 emu / g.
또한, 상기 자성 복합체 또는 상기 자성 입자는 상기 타겟 물질의 종류와 크기를 고려하여 사이즈를 다양하게 선택될 수 있다. 예를 들면, 상기 타겟 물질이 곰팡이 독소인 경우, 상기 자성 복합체 또는 상기 자성 입자는 10 nm 내지 300 nm 범위 내의 사이즈를 가질 수 있다.In addition, the magnetic composite or the magnetic particles may be selected in various sizes in consideration of the type and size of the target material. For example, when the target material is a fungal toxin, the magnetic composite or the magnetic particles may have a size in the range of 10 nm to 300 nm.
발명의 효과Effects of the Invention
이와 같이, 본 발명에 따른 자성 입자 표면 처리 방법은 자성 입자의 실리콘 산화물 표면처리 및 기능성 리간드의 도입이 단일 처리 공정에 의해 수행되어 대량생산에 적합하고 안전성이 높다.As described above, in the magnetic particle surface treatment method according to the present invention, silicon oxide surface treatment of magnetic particles and introduction of a functional ligand are performed by a single treatment process, which is suitable for mass production and high in safety.
표면 처리제와 자성 입자의 혼합을 25℃ 내지 90℃에서 수행함에 따라, 자성 입자 간 분산성이 높은 상태에서 아민기 표면 처리하기 때문에 제조 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.As the mixing of the surface treating agent and the magnetic particles is performed at 25 ° C. to 90 ° C., since the amine group is surface treated in a state where the dispersibility between the magnetic particles is high, there is an advantage of increasing manufacturing efficiency.
또한, 본 발명에 따른 자성 복합체는 인체에 적용 가능하고 분산성이 우수한 장점이 있다.In addition, the magnetic composite according to the present invention has the advantage of being applicable to the human body and excellent dispersibility.
또한, 본 발명에 따른 타겟 물질 표지용 자성 복합체는 극미량의 DNA, RNA, 펩티드, 단백질 및 항체를 검출할 수 있는 장점이 있다.In addition, the magnetic complex for labeling the target substance according to the present invention has an advantage of detecting a trace amount of DNA, RNA, peptides, proteins and antibodies.
실시예(Example ( examplesexamples ))
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention, it is obvious to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples.
<제1 <First 실시예Example >>
<표면 처리제의 제조><Production of Surface Treatment Agent>
물 120 ml에 아미노프로필트리에톡시-실란(Aminopropyltrietoxy-silane, APS) 3 ml를 혼합하였다. 혼합물을 교반기로 1 시간 동안 250 rpm으로 교반하여 표면 처리제를 제조하였다.3 ml of aminopropyltrietoxy-silane (APS) was mixed with 120 ml of water. The mixture was stirred at 250 rpm for 1 hour with a stirrer to prepare a surface treatment agent.
<자성 산화철 입자의 제조>≪ Production of magnetic iron oxide particles >
유기용매로써 1000 ml 에틸렌 글라이콜에 자성 선구물질로써 50 g의 염화철 수화물, 50 g의 수산화나트륨 및 50 g의 물을 넣고 90℃에서 용해하였다. 190℃의 고온에서 이 용액을 환류하고, 반응이 완료된 후 검은색의 침전물을 얻었다. 이를 원심 분리기를 이용하여 4,000 rpm에서 30분 동안 원심 분리한 다음, 에탄올과 물로 세척함으로써 정제하여 자성을 가진 산화철 입자를 얻었다.50 g of iron chloride hydrate, 50 g of sodium hydroxide and 50 g of water were added to 1000 ml of ethylene glycol as an organic solvent and dissolved at 90 캜 as magnetic precursors. The solution was refluxed at a high temperature of 190 DEG C and a black precipitate was obtained after the reaction was completed. This was centrifuged at 4,000 rpm for 30 minutes using a centrifuge and then purified by washing with ethanol and water to obtain magnetic iron oxide particles.
<< 수산화기(-OH)의Of the hydroxyl groups (-OH) 표면처리> Surface treatment>
자성을 가진 산화철 입자 5 g을 200 ml의 1M 염산(HCl)과 혼합한 후, 분산기를 이용하여 10분간 교반하였다. 염산과 혼합 전, 산화철 입자의 표면전위가 검출되지 않았으나, 염산과 혼합한 후 산화철 입자의 표면전위는 33.6 mV이었다. 따라서, 상기 산화철 입자의 표면이 에칭(etching)됨에 따라, 입자 표면은 부분적인 (+) 전하로 대전됨을 확인할 수 있다.5 g of magnetic iron oxide particles were mixed with 200 ml of 1 M hydrochloric acid (HCl), followed by stirring for 10 minutes using a disperser. The surface potential of the iron oxide particles was not detected before mixing with hydrochloric acid, but the surface potential of the iron oxide particles after mixing with hydrochloric acid was 33.6 mV. Therefore, as the surface of the iron oxide particles are etched, the surface of the particles may be confirmed to be charged with a partial (+) charge.
이어서, 에칭된 산화철 입자를 용매와 혼합하여 남아 있는 염산을 제거하였다. 이때, (+) 전하로 대전된 산화철 입자가 수계용매에 존재하는 물 분자와 탈수소화 반응이 진행되고, 표면에 다수의 수산화기(-OH)가 결합된다. 이때, 수산화기가 결합된 산화철 입자의 표면전위는 -23.5 mV로 검출되었다.The etched iron oxide particles were then mixed with a solvent to remove the remaining hydrochloric acid. At this time, the iron oxide particles charged with the (+) charge is dehydrogenated with the water molecules present in the aqueous solvent, and a plurality of hydroxyl groups (—OH) are bonded to the surface. At this time, the surface potential of the iron oxide particles bonded to the hydroxyl group was detected as -23.5 mV.
도 4는 제1 실시예에 따른 초기 산화철 입자(검정색)와 수산화기가 도입된 산화철 입자(붉은색)를 TF-IR을 이용하여 분석한 이미지이다. 도 4를 참조하면, 수산화기의 전형적인 3,400 cm-1 내지 3,650 cm-1 대역의 검출 피크를 확인할 수 있다. 따라서, 수산화기가 산화철 입자의 표면에 도입된 것을 확인할 수 있다.4 is an image obtained by analyzing the initial iron oxide particles (black) and the iron oxide particles (red) to which the hydroxyl group is introduced according to the first embodiment using TF-IR. Referring to FIG. 4, detection peaks in the typical 3,400 cm −1 to 3,650 cm −1 band of the hydroxyl group can be identified. Thus, it can be confirmed that hydroxyl groups are introduced on the surface of the iron oxide particles.
<실리콘 산화물 및 <Silicon oxide and 아민기An amine group 처리> Processing>
수산화기가 도입된 자성 산화철 입자와 앞서 제조된 표면 처리제를 혼합하였다. 이후, 혼합물을 30℃에서 2 시간 동안 가열한 후, 온도를 60℃로 높여 9 분 가열하였으며, 다시 30℃에서 2 시간 동안 가열하였다. 이어서, 에탄올로 3회 세척하고, 정제수로 다시 3회 세척하여 자성 입자의 표면에 실리콘 산화물과 아민기가 처리된 자성 복합체를 제조하였다.The magnetic iron oxide particles into which the hydroxyl group was introduced were mixed with the previously prepared surface treatment agent. Thereafter, the mixture was heated at 30 ° C. for 2 hours, and then heated to 60 ° C. for 9 minutes, and then heated at 30 ° C. for 2 hours. Subsequently, the mixture was washed three times with ethanol and three times again with purified water to prepare a magnetic composite having silicon oxide and amine groups treated on the surface of the magnetic particles.
도 5는 도 4의 수산화기가 도입된 산화철 입자에 실리콘 산화물과 아민기를 도입한 후, TF-IR을 이용하여 분석한 이미지이다.FIG. 5 is an image analyzed by using TF-IR after introducing silicon oxide and an amine group into iron oxide particles into which the hydroxyl group of FIG. 4 is introduced.
도 5를 참조하면, 아민기의 전형적인 3,300 cm-1 내지 3,500 cm-1 및 1,500 cm-1 대역의 검출 피크를 확인할 수 있다. 여기서, 아민기의 검출 피크는 수산화기의 검출 피크(3,400cm-1 내지 3,650 cm-1 )와 중첩된 것으로 보인다. 아울러, 실리콘 산화물의 1050 cm-1 내지 1,300 cm-1 대역의 검출 피크도 확인할 수 있다. 따라서, 자성 입자의 표면에 실리콘 산화물과 아민기가 처리된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, detection peaks in the typical 3,300 cm −1 to 3,500 cm −1 and 1,500 cm −1 bands of amine groups can be identified. Here, the detected peaks of the amine group appears to be overlapped with the detection peak (3,400cm -1 to 3,650 cm -1) of a hydroxyl group. In addition, detection peaks in the 1050 cm -1 to 1,300 cm -1 band of silicon oxide can also be confirmed. Therefore, it can be confirmed that the silicon oxide and the amine group were treated on the surface of the magnetic particles.
<제2 <2nd 실시예Example >>
<표면 처리제의 제조><Production of Surface Treatment Agent>
물 120 ml에 아미노프로필트리에톡시-실란(Aminopropyltrietoxy-silane, APS) 1 ml와 실리카(Tetraethyl-orthosilicate, TEOS) 1ml를 혼합하였다. 혼합물을 교반기로 1 시간 동안 250 rpm으로 교반하여 표면 처리제를 제조하였다.In 120 ml of water, 1 ml of aminopropyltrietoxy-silane (APS) and 1 ml of silica (Tetraethyl-orthosilicate, TEOS) were mixed. The mixture was stirred at 250 rpm for 1 hour with a stirrer to prepare a surface treatment agent.
<자성 산화철 입자의 제조>≪ Production of magnetic iron oxide particles >
제1 실시예의 자성 산화철 입자의 제조와 동일한 방법으로 수행하여 자성 산화철 입자를 얻었다.Magnetic iron oxide particles were obtained by the same method as the preparation of the magnetic iron oxide particles of Example 1.
<< 수산화기(-OH)의Of the hydroxyl groups (-OH) 표면처리> Surface treatment>
제1 실시예의 수산화기의 표면처리와 동일한 방법으로 수행하여 수산화기를 산화철 입자의 표면에 도입하였다.The hydroxyl group was introduced to the surface of the iron oxide particles by the same method as the surface treatment of the hydroxyl group of the first embodiment.
<실리콘 산화물 및 <Silicon oxide and 아민기An amine group 처리> Processing>
수산화기가 도입된 자성 산화철 입자와 앞서 제조된 표면 처리제를 혼합하였다. 이후, 혼합물을 60℃에서 24 시간 동안 가열한 후, 30℃에서 2 시간 동안 가열하였다. 이어서, 에탄올로 3회 세척하고, 정제수로 다시 3회 세척하여 자성 입자의 표면에 실리콘 산화물과 아민기가 처리된 자성 복합체를 제조하였다.The magnetic iron oxide particles into which the hydroxyl group was introduced were mixed with the previously prepared surface treatment agent. The mixture was then heated at 60 ° C. for 24 hours and then at 30 ° C. for 2 hours. Subsequently, the mixture was washed three times with ethanol and three times again with purified water to prepare a magnetic composite having silicon oxide and amine groups treated on the surface of the magnetic particles.
도 6은 제2 실시예에 따라 수산화기가 도입된 산화철 입자에 실리콘 산화물과 아민기를 도입한 후, TF-IR을 이용하여 분석한 이미지이다.FIG. 6 is an image analyzed by using TF-IR after introducing a silicon oxide and an amine group into iron oxide particles into which a hydroxyl group is introduced according to the second embodiment.
도 6를 참조하면, 아민기의 전형적인 3,300 cm-1 내지 3,500 cm-1 및 1,500 cm-1 대역의 검출 피크를 확인할 수 있다. 여기서, 아민기의 검출 피크는 수산화기의 검출 피크(3,400 cm-1 내지 3,650 cm-1 )와 중첩된 것으로 보인다. 아울러, 실리콘 산화물의 1050cm-1 내지 1,300 cm-1 대역의 검출 피크도 확인할 수 있다. 따라서, 자성 입자의 표면에 실리콘 산화물과 아민기가 처리된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, detection peaks of the typical 3,300 cm −1 to 3,500 cm −1 and 1,500 cm −1 bands of amine groups can be identified. Here, the detection peak of the amine group seems to overlap with the detection peak (3,400 cm −1 to 3,650 cm −1 ) of the hydroxyl group. In addition, there is also detected to determine a peak of 1050cm -1 to 1,300 cm -1 band of the silicon oxide. Therefore, it can be confirmed that the silicon oxide and the amine group were treated on the surface of the magnetic particles.
<제3 <Third 실시예Example >>
<표면 처리제의 제조><Production of Surface Treatment Agent>
물 120ml에 2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시-실란((2-aminoethyl)-3-aminopropyl trimethoxysilane) 3ml를 혼합하였다. 혼합물을 1 시간 동안 250 rpm으로 교반하여 표면 처리제를 제조하였다.To 120 ml of water, 3 ml of 2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxy-silane ((2-aminoethyl) -3-aminopropyl trimethoxysilane) was mixed. The mixture was stirred at 250 rpm for 1 hour to prepare a surface treatment.
<자성 산화철 입자의 제조>≪ Production of magnetic iron oxide particles >
제1 실시예의 자성 산화철 입자의 제조와 동일한 방법으로 수행하여 자성 산화철 입자를 얻었다.Magnetic iron oxide particles were obtained by the same method as the preparation of the magnetic iron oxide particles of Example 1.
<< 수산화기(-OH)의Of the hydroxyl groups (-OH) 표면처리> Surface treatment>
제1 실시예의 수산화기의 표면처리와 동일한 방법으로 수행하여 수산화기를 산화철 입자의 표면에 도입하였다.The hydroxyl group was introduced to the surface of the iron oxide particles by the same method as the surface treatment of the hydroxyl group of the first embodiment.
<실리콘 산화물 및 <Silicon oxide and 아민기An amine group 처리> Processing>
수산화기가 도입된 자성 산화철 입자와 앞서 제조된 표면 처리제를 혼합하였다. 이후, 혼합물을 30℃에서 2 시간 동안 가열한 후, 온도를 60℃로 높여 9 분간 가열하였다. 이어서, 에탄올로 3회 세척하고, 정제수로 다시 3회 세척하여 자성 입자의 표면에 실리콘 산화물과 아민기가 처리된 자성 복합체를 제조하였다.The magnetic iron oxide particles into which the hydroxyl group was introduced were mixed with the previously prepared surface treatment agent. The mixture was then heated at 30 ° C. for 2 hours and then heated to 60 ° C. for 9 minutes. Subsequently, the mixture was washed three times with ethanol and three times again with purified water to prepare a magnetic composite having silicon oxide and amine groups treated on the surface of the magnetic particles.
도 7은 제3 실시예에 따라 수산화기가 도입된 산화철 입자에 실리콘 산화물과 아민기를 도입한 후, TF-IR을 이용하여 분석한 이미지이다.FIG. 7 is an image analyzed by using TF-IR after introducing a silicon oxide and an amine group into iron oxide particles into which a hydroxyl group is introduced according to the third embodiment.
도 7을 참조할 때, 아민기의 전형적인 3,300 cm-1 내지 3,500 cm-1 및 1,500 cm-1 대역의 검출 피크를 확인할 수 있다. 여기서, 아민기의 검출 피크는 수산화기의 검출 피크(3,400 cm-1 내지 3,650 cm-1)와 중첩된 것으로 보인다. 아울러, 실리콘 산화물의 1050 cm-1 내지 1,300 cm-1 대역의 검출 피크를 확인할 수 있다. 따라서, 자성 입자의 표면에 실리콘 산화물과 아민기가 처리된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, detection peaks of the typical 3,300 cm −1 to 3,500 cm −1 and 1,500 cm −1 bands of amine groups can be identified. Here, the detection peak of the amine group seems to overlap with the detection peak (3,400 cm −1 to 3,650 cm −1 ) of the hydroxyl group. In addition, the detection peak of the 1050 cm -1 to 1,300 cm -1 band of the silicon oxide can be confirmed. Therefore, it can be confirmed that the silicon oxide and the amine group were treated on the surface of the magnetic particles.
Claims (19)
(b) 자성 입자를 산 처리한 후, 상기 산 처리된 자성 입자를 수용성 용매와 혼합하여 상기 자성 입자의 표면에 수산화기(-OH)를 형성시키는 단계; 및
(c) 상기 수산화기가 형성된 자성 입자를 25℃내지 90℃의 온도 범위 내에서 상기 표면 처리제와 혼합하여, 상기 아민기를 포함하는 실리콘 산화물이 상기 자성 입자의 표면에 처리되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 입자 표면 처리 방법.(a) preparing a surface treating agent by mixing a surface precursor comprising silicon substituted with at least one alkoxy group and at least one amine group with a solvent;
(b) after acid treating the magnetic particles, mixing the acid treated magnetic particles with a water-soluble solvent to form hydroxyl (-OH) on the surface of the magnetic particles; And
(c) mixing the magnetic particles having the hydroxyl group with the surface treating agent within a temperature range of 25 ° C. to 90 ° C., wherein the silicon oxide containing the amine group is treated on the surface of the magnetic particles. Magnetic particle surface treatment method.
상기 아민기는 모노아민기, 다이아민기, 트리아민기, 에틸렌 다이아민 및 다이에틸렌트라이아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 자성 입자 표면 처리 방법.The method of claim 1,
And said amine group is selected from the group consisting of a monoamine group, a diamine group, a triamine group, ethylene diamine, and diethylenetriamine.
상기 자성 입자는 마그네타이트(Fe3O4), 헤마타이트(α-Fe2O3), 마그헤마이트(γ-Fe2O3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 입자 표면 처리 방법.The method of claim 1,
The magnetic particles include a magnetite (Fe 3 O 4 ), hematite (α-Fe 2 O 3 ), a magnetite (γ-Fe 2 O 3 ) characterized in that the magnetic particle surface treatment method.
상기 표면 전구체는 아미노프로필트리에톡시-실란(Aminopropyltrietoxy-silane)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 입자 표면 처리 방법.The method of claim 1,
The surface precursor is a magnetic particle surface treatment method characterized in that it comprises aminopropyltrietoxy-silane (Aminopropyltrietoxy-silane).
상기 용매는 물과 친수성 용매 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 입자 표면 처리 방법.The method of claim 1,
Wherein said solvent comprises at least one of water and a hydrophilic solvent.
상기 (c)단계는 25℃~35℃의 제 1 온도 유지 상태에서 가열, 및 60℃~90℃의 제 2 온도 유지 상태에서 가열, 및 다시 25℃~35℃의 제 1 온도 유지 상태에서 가열을 순차적으로 수행하고,
상기 제 1 온도 유지 상태의 각 지속 시간이 상기 제 2 온도 유지 상태의 지속 시간보다 긴 것을 특징으로 하는 자성 입자 표면 처리 방법.The method of claim 1,
The step (c) is performed in a first temperature holding state of 25 ° C to 35 ° C, and in a second temperature holding state of 60 ° C to 90 ° C, and again in a first temperature holding state of 25 ° C to 35 ° C. Are performed sequentially,
Each duration of the first temperature holding state is longer than the duration of the second temperature holding state.
상기 (c) 단계는 60℃~90℃의 제 2 온도 유지 상태에서 가열, 및 25℃~35℃의 제 1 온도 유지 상태에서 가열을 순차적으로 수행하고,
상기 제 2 온도 유지 상태의 지속 시간이 상기 제 1 온도 유지 상태의 지속 시간보다 긴 것을 특징으로 하는 자성 입자 표면 처리 방법.The method of claim 1,
In the step (c), heating is performed in a second temperature holding state of 60 ° C. to 90 ° C., and heating is sequentially performed in a first temperature holding state of 25 ° C. to 35 ° C.,
The duration of the second temperature holding state is longer than the duration of the first temperature holding state.
상기 (c) 단계는 25℃~35℃의 제 1 온도 유지 상태에서 가열, 및 60℃~90℃의 제 2 온도 유지 상태에서 가열을 순차적으로 수행하고,
상기 제 1 온도 유지 상태의 지속 시간이 상기 제 2 온도 유지 상태의 지속 시간보다 긴 것을 특징으로 하는 자성 입자 표면 처리 방법.The method of claim 1,
In the step (c), heating is performed sequentially in a first temperature holding state of 25 ° C. to 35 ° C., and heating in a second temperature holding state of 60 ° C. to 90 ° C.,
The duration of the first temperature maintenance state is longer than the duration of the second temperature maintenance state.
상기 산은 염산(HCl), 아세트산(CH3COOH), 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 포름산(Formic acid), 시트르산(Citric acid), 락트산(Lactic acid), 아미노산(Amino acid) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 입자 표면 처리 방법.The method of claim 1,
The acid is hydrochloric acid (HCl), acetic acid (CH 3 COOH), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), nitric acid (HNO 3 ), formic acid (citric acid), citric acid, lactic acid, amino acid (Amino acid Magnetic particle surface treatment method comprising at least one of).
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