KR101719263B1 - 친수성 입자, 그의 제조 방법, 및 그를 이용한 조영제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 친수성 입자, 그의 제조 방법, 및 그를 이용한 조영제에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 친수성 입자는 소수성 입자; 및 상기 소수성 입자의 표면에 직접 흡착된 양친성 유기 염료를 포함할 수 있다. 이때, 상기 소수성 입자는 중심 입자, 및 상기 중심 입자의 표면을 덮는 소수성 리간드를 포함하고, 상기 양친성 유기 염료는 상기 소수성 리간드와 소수성 상호작용으로 결합될 수 있다. 상기 친수성 입자는, 상기 양친성 유기 염료의 표면 제타전위보다 더 낮은 표면 제타전위를 가질 수 있다.
Description
본 발명은 양친성 유기 염료를 이용하여 상전환된 친수성 입자, 그의 제조 방법, 및 그를 이용한 조영제에 관한 것이다.
나노입자는 독특한 전기적, 자기적 및 광학적 성질 및 다양한 기능성으로 인하여 과학적 관심과 잠재적 응용을 위해 광범위하게 연구되고 있다. 생의학 분야에 대한 나노입자의 응용이 상당한 주목을 받고 있고 있는데, 이는 나노입자가 의료 진단 및 치료를 향상시킬 것으로 예상하기 때문이다.
생의학 분야에 있어서 나노입자의 실질적 적용을 위하여 생체 내 적용 및 생체 외 적용이 모두 가능한 자성 및 형광의 특성을 모두 가지는 나노입자가 필요하다. 이러한 관점에서, 자성 나노입자와 유/무기 형광체를 조합한 다층 나노입자에 대한 연구가 활성화되고 있다. 자성 나노입자로는 상자성 물질인 가돌리늄 나노입자가 현재 임상적으로 널리 이용되고 있으며, 초상자성 물질인 산화철계 나노입자가 MRI를 이용한 조영제로 이용될 수 있는 것으로 알려져 있다.
그러나 이러한 다층 나노입자의 코어를 구성하는 물질은 대부분 중금속이므로, 생의학적 적용을 위해서는 나노입자 표면을 개질하는 처리가 필요한 실정이다. 예를 들어, 상기 나노입자의 표면에 실리카 층을 도입함으로써 생체적합성을 높이는 방법이 대표적이다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0114346호(2013.10.17.), 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0004374호(2009.01.12.), 대한민국 등록특허공보 제10-1244140호(2013.03.08.), 대한민국 등록특허공보 제10-1019449호(2011.02.25.), 및 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0111779호(2011.10.12.)에 개시되어 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0114346호(2013.10.17.), 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0004374호(2009.01.12.), 대한민국 등록특허공보 제10-1244140호(2013.03.08.), 대한민국 등록특허공보 제10-1019449호(2011.02.25.), 및 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0111779호(2011.10.12.)에 개시되어 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 추가적인 표면 개질 없이 양친성 유기 염료를 이용한 친수성 입자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 양친성 유기 염료를 계면 물질로 이용한 상전환 방법을 포함하는 친수성 입자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 상기 친수성 입자를 포함하는 조영제를 제공하는 것이다.
본 발명의 개념에 따른, 친수성 입자는, 소수성 입자; 및 상기 소수성 입자의 표면에 직접 흡착된 양친성 유기 염료를 포함할 수 있다. 이때, 상기 소수성 입자는 중심 입자, 및 상기 중심 입자의 표면을 덮는 소수성 리간드를 포함하고, 상기 양친성 유기 염료는 상기 소수성 리간드와 소수성 상호작용으로 결합될 수 있다. 상기 친수성 입자는, 상기 양친성 유기 염료의 표면 제타전위보다 더 낮은 표면 제타전위를 가질 수 있다.
상기 중심 입자는 전이금속 산화물을 포함하고, 상기 소수성 리간드는 지방산을 포함할 수 있다.
상기 전이금속 산화물은, 산화철, 산화망간, 산화티타늄, 산화니켈, 산화코발트, 산화아연, 세리아 및 산화가돌리늄으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 지방산은 올레산(oleic acid), 라우릭산(lauric acid), 팔미트산(palmitic acid), 리놀레산(linoleic acid) 및 스테아르산(stearic acid)으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 중심 입자는 업컨버젼 입자이고, 상기 소수성 리간드는 지방산을 포함할 수 있다.
상기 업컨버젼 입자는, "NaYF4:Yb3 +,Er3 +", "NaYF4:Yb3 +,Tm3 +", "NaGdF4:Yb3+,Er3+", NaGdF4:Yb3 +,Tm3 +", "NaYF4:Yb3 +,Er3 +/NaGdF4”, "NaYF4:Yb3+,Tm3+/NaGdF4”, "NaGdF4:Yb3 +,Tm3 +/NaGdF4" 및 "NaGdF4:Yb3 +,Er3 +/NaGdF4"로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 지방산은 올레산(oleic acid), 라우릭산(lauric acid), 팔미트산(palmitic acid), 리놀레산(linoleic acid) 및 스테아르산(stearic acid)으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 양친성 유기 염료는 로다민(rhodamie), 보디피(bodipy), 알렉사 플루오르(Alexa Fluor), 플로오레세인(fluorescein), 사이아닌(cyanine), 프탈로시아닌(phtahlocyanine), 아조(azo)계 염료, 루테늄(Ru)계 염료 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 양친성 유기 염료는, 이의 분자 내에 카르복시기, 술폰산기, 포스폰산기, 아민기 및 알콜기로 이루어진 군에서 선택된 친수성기, 및 아로마틱 및 알리파틱 탄화수소로 이루어진 군에서 선택된 소수성기를 포함할 수 있다.
상기 양친성 유기 염료의 상기 표면 제타전위는, 상기 양친성 유기 염료가 단독으로 존재할 때 측정된 값일 수 있다.
상기 친수성 입자의 상기 표면 제타전위는 음전하일 수 있다.
상기 친수성 입자의 평균 직경은 상기 소수성 입자의 평균 직경보다 더 클 수 있다.
본 발명의 다른 개념에 따른, 친수성 입자의 제조 방법은, 유기상 내에 분산된 소수성 입자를 준비하는 것; 및 유기상의 상기 소수성 입자를 수상의 양친성 유기 염료와 혼합하여, 친수성 입자를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 이때, 상기 양친성 유기 염료는 상기 소수성 입자의 표면에 직접 흡착하여, 상기 소수성 입자를 수상 내에 분산된 상기 친수성 입자로 상전환시킬 수 있다.
상기 소수성 입자와 상기 양친성 유기 염료를 혼합하는 것은: 유기상의 상기 소수성 입자를 수상의 상기 양친성 유기 염료에 첨가하는 것; 및 상기 소수성 입자와 상기 양친성 유기 염료의 혼합물을 초음파 처리하여 유중수(O/W) 에멀젼을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 유기상은 클로로포름, 사이클로헥산, 헥산, 헵탄, 옥탄, 이소옥탄, 노난, 데칸 및 톨루엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 유기 용매를 포함할 수 있다.
상기 소수성 입자는 그의 표면에 소수성 리간드를 포함하고, 상기 양친성 유기 염료는 상기 소수성 리간드와 소수성 상호작용으로 결합될 수 있다.
상기 제조 방법은, 상기 친수성 입자를 형성한 뒤, 상기 유기상을 이루는 유기 용매를 증발시키는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 개념에 따른, 조영제는 친수성 입자를 포함할 수 있다. 이때, 상기 친수성 입자는 소수성 입자; 및 상기 소수성 입자의 표면에 직접 흡착된 양친성 유기 염료를 포함하고, 상기 친수성 입자의 표면 제타전위는 상기 양친성 유기 염료의 표면 제타전위보다 더 낮을 수 있다.
상기 조영제는 자기공명영상, 광학영상, 또는 자기공명영상 및 광학영상에 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 친수성 입자는 그의 표면에 위치하는 양친성 유기 염료와 중심 입자간의 조합을 통해 두 가지의 조영 기능을 가질 수 있다. 또한, 생체 적합성이 높고 표면에 결합된 유기 염료의 안정성을 증대시킬 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 친수성 입자의 제조 방법은, 추가적인 입자의 표면 개질 및 계면활성제 없이 상전환 방법을 통해 간단하고 빠르게 수행될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 친수성 입자를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 1b는 도 1a의 M 영역을 확대한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 친수성 입자를 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 유기 용매 내에 분산된 산화철 나노입자(IONP)의 TEM 사진과 크기 분석 결과를 나타낸다.
도 4는 수상 내에 분산된 산화철 나노입자를 자력을 이용하여 정제하는 과정을 나타낸 것이다.
도 5는 수상 내에 분산된 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자(ICG coated IONP)의 TEM 사진과 크기 분석 결과를 나타낸다.
도 6은 수상 내에 분산된 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자(IONP-ICG) 및 순수한 인도시아닌 그린 용액(ICG)의 표면 전하 비교 분석 결과이다.
도 7은 인도시아닌 그린(ICG), 산화철 나노입자(IONP), 및 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자(IONP-ICG)의 FT-IR 분석 결과이다.
도 8 및 도 9는 수상 내에 분산된 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자(IONP-ICG) 및 순수한 인도시아닌 그린 용액(ICG)의 흡수 스펙트럼 및 형광 스펙트럼의 비교 분석 결과들을 각각 나타낸 것이다.
도 10은 수상 내에 분산된 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자의 다양한 농도에 따른 T2-가중 MR 팬텀 영상과 r2 값을 나타낸 것이다.
도 11은 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자를 쥐의 발바닥에 주입 후 림프노드에서 나타나는 형광 신호 영상 및 MR 영상이다.
도 12는 유기 용매 내에 분산된 업컨버젼 나노입자의 TEM 사진과 크기 분석 결과를 나타낸다.
도 13은 인도시아닌 그린으로 코팅된 업컨버젼 나노입자의 단입자 PL 사진(UCNP; a, c) 및 단입자 형광 사진(ICG; b, d)이다.
도 14는 인도시아닌 그린으로 코팅된 업컨버젼 나노입자의 광안정성을 나타내는 단입자 형광사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 친수성 입자를 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 유기 용매 내에 분산된 산화철 나노입자(IONP)의 TEM 사진과 크기 분석 결과를 나타낸다.
도 4는 수상 내에 분산된 산화철 나노입자를 자력을 이용하여 정제하는 과정을 나타낸 것이다.
도 5는 수상 내에 분산된 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자(ICG coated IONP)의 TEM 사진과 크기 분석 결과를 나타낸다.
도 6은 수상 내에 분산된 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자(IONP-ICG) 및 순수한 인도시아닌 그린 용액(ICG)의 표면 전하 비교 분석 결과이다.
도 7은 인도시아닌 그린(ICG), 산화철 나노입자(IONP), 및 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자(IONP-ICG)의 FT-IR 분석 결과이다.
도 8 및 도 9는 수상 내에 분산된 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자(IONP-ICG) 및 순수한 인도시아닌 그린 용액(ICG)의 흡수 스펙트럼 및 형광 스펙트럼의 비교 분석 결과들을 각각 나타낸 것이다.
도 10은 수상 내에 분산된 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자의 다양한 농도에 따른 T2-가중 MR 팬텀 영상과 r2 값을 나타낸 것이다.
도 11은 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자를 쥐의 발바닥에 주입 후 림프노드에서 나타나는 형광 신호 영상 및 MR 영상이다.
도 12는 유기 용매 내에 분산된 업컨버젼 나노입자의 TEM 사진과 크기 분석 결과를 나타낸다.
도 13은 인도시아닌 그린으로 코팅된 업컨버젼 나노입자의 단입자 PL 사진(UCNP; a, c) 및 단입자 형광 사진(ICG; b, d)이다.
도 14는 인도시아닌 그린으로 코팅된 업컨버젼 나노입자의 광안정성을 나타내는 단입자 형광사진이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서의 도면들에 있어서, 구성들의 크기 및 두께 등은 명확성을 위하여 과장된 것이다. 또한, 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어가 다양한 구성들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 다른 구성과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 본 명세서에서 '및/또는' 이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 친수성 입자를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 1b는 도 1a의 M 영역을 확대한 단면도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 소수성 입자(110) 및 양친성 유기 염료(120)를 포함하는 친수성 입자(100)가 제공될 수 있다. 상기 양친성 유기 염료(120)는 상기 소수성 입자(110)의 표면에 직접 흡착될 수 있다. 상기 흡착은, 상기 소수성 입자(110)와 상기 양친성 유기 염료(120)간의 물리적 상호작용에 의한 것일 수 있다.
상기 소수성 입자(110)는 중심 입자(111), 및 상기 중심 입자(111)의 표면에 코팅된 소수성 리간드(113)를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 소수성 리간드(113)는 하나의 층(layer)을 이루며 상기 중심 입자(111)의 표면을 덮을 수 있다. 다른 예로, 상기 소수성 리간드(113)는 상기 중심 입자(111)의 내부 및 표면에 균일 또는 불균일하게 결합될 수 있다. 상기 소수성 리간드(113)는 상기 중심 입자(111)에 소수성을 부여할 수 있다. 따라서, 복수개의 상기 소수성 입자(110)들은 추가적인 계면활성제 없이 단독으로 유기 용매상에 분산될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중심 입자(111)는 전이금속 산화물 입자일 수 있다. 즉, 상기 중심 입자(111)는 산화철, 산화망간, 산화티타늄, 산화니켈, 산화코발트, 산화아연, 세리아 및 산화가돌리늄으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 전이금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 전이금속 산화물, 특히 산화철의 경우, 외부 자기장 하에서 자성을 가질 수 있다. 외부 자기장이 제거될 경우, 상기 전이금속 산화물의 잔류된 자기가 사라질 수 있다. 따라서, 잔류 자기로 인한 부작용이 감소될 수 있다. 나아가, 상기 전이금속 산화물은 체내에서 생분해될 수 있어 생체적합성이 우수할 수 있다. 상기 전이금속 산화물은 치료용 세포의 자기공명영상(MRI) 추적을 위한 세포 표지물질로서 이용될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 중심 입자(111)는 업컨버젼 입자(upconversion particle)일 수 있다. 상기 업컨버젼 입자는 근적외선이 조사되었을 때, 가시광선을 방출할 수 있는 입자일 수 있다. 상기 업컨버젼 입자는 무기물 호스트(inorganic host)에 희토류 원소가 도핑된 입자일 수 있다. 일 예로, 상기 업컨버젼 입자는 "NaYF4:Yb3 +,Er3 +", "NaYF4:Yb3 +,Tm3 +", "NaGdF4:Yb3 +,Er3 +", NaGdF4:Yb3+,Tm3+", "NaYF4:Yb3 +,Er3 +/NaGdF4”, "NaYF4:Yb3 +,Tm3 +/NaGdF4”, "NaGdF4:Yb3+,Tm3+/NaGdF4" 및 "NaGdF4:Yb3 +,Er3 +/NaGdF4"로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
나아가, 상기 소수성 입자(110)는 그의 표면이 소수성을 나타내어, 상기 유기 용매 내에 분산될 수 있는 입자라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 소수성 리간드(113)는 지방산을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 지방산은 올레산(oleic acid), 라우릭산(lauric acid), 팔미트산(palmitic acid), 리놀레산(linoleic acid) 및 스테아르산(stearic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 양친성 유기 염료(120)는 이의 분자 내에 친수성기 및 소수성기를 모두 갖는 유기 염료일 수 있다. 상기 친수성기는 카르복시기, 술폰산기, 포스폰산기, 아민기 및 알콜기로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, 상기 소수성기는 아로마틱 및 알리파틱 탄화수소로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 구체적으로, 상기 양친성 유기 염료(120)는 형광 유기 염료일 수 있으며, 로다민(rhodamie), 보디피(bodipy), 알렉사 플루오르(Alexa Fluor), 플로오레세인(fluorescein), 사이아닌(cyanine), 프탈로시아닌(phtahlocyanine), 아조(azo)계 염료, 루테늄(Ru)계 염료 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 일 예로, 상기 양친성 유기 염료(120)는 인도사이아닌 그린을 포함할 수 있다.
상기 양친성 유기 염료(120)의 소수성기와 상기 소수성 리간드(113)간의 소수성 상호작용(HI)에 의하여, 상기 양친성 유기 염료(120)는 상기 소수성 리간드(113)와 결합될 수 있다. 이로써 앞서 설명한 바와 같이, 상기 양친성 유기 염료(120)가 상기 소수성 입자(110)의 표면에 직접 흡착(또는 코팅)될 수 있다.
상기 친수성 입자(100)의 평균 직경은 10nm 내지 1000nm일 수 있다. 이때, 상기 친수성 입자(100)의 평균 직경은 상기 소수성 입자(110)의 평균 직경보다 더 클 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 친수성 입자(100)의 평균 직경은 상기 소수성 입자(110)의 평균 직경의 두 배보다 더 클 수 있다.
상기 친수성 입자(100)는 제1 표면 제타전위를 가질 수 있다. 상기 양친성 유기 염료(120)가 단독으로 존재할 때, 상기 양친성 유기 염료(120)는 제2 표면 제타전위를 가질 수 있다. 이때, 상기 제1 표면 제타전위는 제2 표면 제타전위보다 낮을 수 있다. 즉, 상기 친수성 입자(100)는, 단독의 상기 양친성 유기 염료(120)에 비해 상대적으로 음전하성을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 제1 표면 제타전위는 음전하일 수 있으며, 구체적으로 -100 mV 내지 -10 mV일 수 있다.
상기 양친성 유기 염료(120)가 상기 소수성 입자(110)의 표면에 흡착되면서, 상기 양친성 유기 염료(120)의 상기 친수성기가 상기 소수성기에 비해 더 많이 외부로 노출될 수 있다. 따라서, 상기 친수성 입자(100)의 표면에 상기 양친성 유기 염료(120)의 상기 친수성기가 상대적으로 많이 분포될 수 있다. 이로써, 상기 친수성 입자(100)의 표면 전하는 단독의 상기 양친성 유기 염료(120)에 비해 상대적으로 음의 값을 가질 수 있다.
상기 친수성 입자(100)는 그의 표면에 위치하는 상기 양친성 유기 염료(120)를 통해 조영제로 사용될 수 있다. 일 실시예로, 상기 양친성 유기 염료(120)가 형광 유기 염료인 경우, 상기 친수성 입자(100)에 대해 형광 조영이 가능할 수 있다. 나아가, 상기 친수성 입자(100) 내의 상기 중심 입자(111)가 조영 기능을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 중심 입자(111)가 전이금속 산화물을 포함할 경우, MR 조영이 가능할 수 있다. 이 경우, 상기 친수성 입자(100)는 두 가지의 조영 기능(MR 조영 및 형광 조영)을 가질 수 있어, 생의학 분야의 생체 내 및 생체 외 분자영상을 위한 용도로 활용될 수 있다. 다른 예로, 상기 중심 입자(111)가 업컨버젼 입자일 경우, PL(photoluminescence) 조영이 가능할 수 있다. 이 경우, 상기 친수성 입자(100)는 두 가지의 조영 기능(PL 조영 및 형광 조영)을 가질 수 있다.
또한, 상기 친수성 입자(100)는 친수성을 가지므로 뛰어난 생체 적합성을 나타낼 수 있다. 상기 양친성 유기 염료(120)는 소수성 상호작용(HI)으로 상기 소수성 입자(110)와 결합되므로, 상기 양친성 유기 염료(120)의 형광 안정성이 증대될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 친수성 입자를 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1a, 도 1b 및 도 2를 참조하면, 제1 용액(200)과 제2 용액(210)의 혼합물을 초음파 처리하여, 에멀젼(220)이 형성될 수 있다(S200). 구체적으로, 먼저 상기 제1 용액(200)이 준비될 수 있다. 상기 제1 용액(200)은 소수성 입자(110) 및 상기 소수성 입자(110)가 분산된 유기 용매를 포함할 수 있다. 다시 말하면, 상기 소수성 입자(110)는 유기상 내에 분산되어 있을 수 있다. 상기 제1 용액(200)을 준비하는 것은, 공침(co-precipitation)법, 열분해(thermal decomposition)법, 열수합성(hydrothermal synthesis)법 또는 마이크로유화(microemulsion)법 등 다양한 공지된 방법을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 제1 용액(200)은 상기 열분해법을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 열분해법을 이용할 경우, 상기 소수성 입자(110)의 미세한 크기 조절이 가능하고, 상기 소수성 입자(110)간의 크기 분포가 균일할 수 있으며, 상기 소수성 입자(110)의 결정성이 높아질 수 있다.
상기 소수성 입자(110)는 중심 입자(111), 및 상기 중심 입자(111)의 표면에 코팅된 소수성 리간드(113)를 포함할 수 있다. 일 실시예로 상기 중심 입자(111)는 전이금속 산화물 입자일 수 있으며, 다른 실시예로 상기 중심 입자(111)는 업컨버젼 입자일 수 있다. 그러나, 상기 소수성 입자(110)는 입자 표면이 소수성을 나타내어 상기 유기 용매 내에 분산될 수 있는 입자라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 소수성 입자(110)에 관한 구체적인 설명은 앞서 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한 것과 동일할 수 있다. 상기 유기 용매는 클로로포름, 사이클로헥산, 헥산, 헵탄, 옥탄, 이소옥탄, 노난, 데칸 및 톨루엔으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 제2 용액(210)이 준비될 수 있다. 상기 제2 용액(210)은 양친성 유기 염료(120)를 물과 혼합하여 제조할 수 있다. 다시 말하면, 상기 양친성 유기 염료(120)는 수상일 수 있다. 일 예로, 상기 양친성 유기 염료(120)는 이의 분자 내에 친수성기 및 소수성기를 모두 갖는 형광 유기 염료일 수 있다. 상기 양친성 유기 염료(120)에 관한 구체적인 설명은 앞서 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한 것과 동일할 수 있다.
상기 제1 용액(200)을 상기 제2 용액(210)에 첨가하여 상기 혼합물을 형성할 수 있다. 상기 혼합물에 초음파 팁 장치를 이용하여 초음파 처리를 수행할 수 있다. 상기 초음파 처리는 10초 내지 10분동안 수행될 수 있다. 이로써, 상기 제1 용액(200)과 상기 제2 용액(210)이 균질하게 혼합되면서 유중수(O/W) 에멀젼(220)이 형성될 수 있다.
상기 제1 용액(200) 및 상기 제2 용액(210)이 혼합됨과 동시에 상기 양친성 유기 염료(120)가 상기 소수성 입자(110)의 표면에 직접 흡착될 수 있다. 이로써, 상기 소수성 입자(110)의 표면에 상기 양친성 유기 염료(120)가 코팅된 친수성 입자(100)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 양친성 유기 염료(120)의 소수성기와 상기 소수성 리간드(113)간의 소수성 상호작용(HI)에 의하여, 상기 양친성 유기 염료(120)는 상기 소수성 리간드(113)와 결합될 수 있다. 추가적인 화학 반응 없이 초음파 처리만으로, 상기 양친성 유기 염료(120)와 상기 소수성 입자(110)간의 물리적 상호작용에 의해 상기 양친성 유기 염료(120)가 상기 소수성 입자(110)의 표면에 직접 흡착될 수 있다.
상기 에멀젼(220)을 교반하여 상기 유기 용매를 증발시킬 수 있다(S210). 상기 교반은 1분 내지 60분동안 수행될 수 있다. 이로써, 상기 친수성 입자(100)는 수상 내에 분산될 수 있다. 구체적으로, 상기 친수성 입자(100)는 이의 표면에 존재하는 상기 양친성 유기 염료(120)의 친수성기에 의해, 수상 내에 안정하게 분산될 수 있다. 다시 말하면, 상기 소수성 입자(110)는 추가적인 계면활성제 없이 상기 양친성 유기 염료(120)를 통해 상전환될 수 있다.
이어서, 상기 친수성 입자(100)를 정제시킬 수 있다(S220). 상기 정제를 수행하는 것은, 원심 분리를 이용하거나 자력을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 일 예로, 원심 분리를 이용하는 것은, 상기 에멀젼(220)에 대해 원심 분리를 수행하고, 상등액을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 과정은, 상기 친수성 입자(100)의 표면에 흡착되지 않고 분산되어 있는 상기 양친성 유기 염료(120)가 제거될 때까지 반복하여 수행될 수 있다.
다른 예로, 상기 친수성 입자(100)의 상기 중심 입자(111)가 전이금속 산화물 입자일 경우, 상기 자력을 이용할 수 있다. 상기 자력을 이용하는 것은, 상기 에멀젼(220)에 강력 자석을 밀착시킨 후, 상등액을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 과정은, 상기 친수성 입자(100)의 표면에 흡착되지 않고 분산되어 있는 상기 양친성 유기 염료(120)가 제거될 때까지 반복하여 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 친수성 입자(100)의 제조 방법은, 추가적인 입자의 표면 개질 및 계면활성제 없이, 상기 양친성 유기 염료(120)를 계면 물질로 이용한 상전환 방법으로 간단하고 빠르게 수행될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실험예들을 설명한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예들에 의해 한정되는 것은 아니다.
실험예 1: 산화철 나노입자의 합성
36 g의 철-올리에이트(Fe-oleate, 40 mmol), 5.7 g의 올레산(oleic acid, 20 mmol) 및 200 g 옥타데센(1-octadecene)을 혼합하였다. 혼합물을 실온에서 감압 하에 30분간 교반하여, 혼합물 내의 가스와 수분을 제거하였다. 상기 혼합물을 3.3℃/min의 가열속도로 320℃까지 가열하였다. 이때, 200℃까지는 감압 상태를 유지하고 그 이상의 온도에서는 비활성 분위기를 유지하였다. 320℃에서 30분간 교반한 후, 가열기를 제거하여 실온까지 서서히 냉각시켰다. 이후, 상기 혼합물에 이의 6배 부피의 에탄올을 첨하여, 형성된 산화철 나노입자를 침전시켰다. 상등액을 제거하고 상기 산화철 나노입자를 분리하여, n-헥산에 재분산시켰다. n-헥산 내에서 상기 산화철 나노입자의 농도가 10mg/ml이 되도록 하였다(실시예 1).
실시예 1의 나노입자를 탄소로 코팅된 구리 그리드 위에 떨어뜨려 샘플을 준비하고, 200 kV의 고분해능 전자현미경(Tecnai F20)으로 투과전자현미경(TEM) 영상을 얻었다. 나아가, 입자크기 표면전하 분석기(Zetasizer Nano-ZS, Otsuka)를 사용하여 상기 실시예 1의 나노입자의 크기를 측정하였다.
도 3은 유기 용매 내에 분산된 산화철 나노입자(IONP)의 TEM 사진과 크기 분석 결과를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 상기 실시예 1의 나노입자의 TEM 사진을 확인할 수 있다(a). 상기 실시예 1의 나노입자는 평균 직경 약 13 내지 14 nm 크기의 매우 균일한 모양과 크기를 갖음을 확인하였다. 상기 실시예 1의 나노입자의 표면은 올레산으로 코팅되어 있으므로, 유기 용매 상에 매우 잘 분산됨을 확인할 수 있다. 다만, 상기 실시예 1의 나노입자는 수상에는 전혀 분산되지 않는 표면성질을 갖는다.
나아가, n-헥산 내에 분산된 상기 실시예 1의 나노입자의 크기는 DLS(dynamic light scattering) 분석에 의해 약 17 nm로 측정되었다(b).
실험예 2: 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자의 제조
n-헥산에 10 mg/ml 농도로 분산되어 있는 산화철 나노입자(실시예 1) 1 ml를 취한 후, 메탄올 9 ml을 첨가하여 산화철 나노입자를 침전시켰다. 상등액을 제거하고 1 ml의 클로로포름을 첨가하여 산화철 나노입자를 재분산시켰다. 2 mg의 인도시아닌 그린을 4 ml 증류수에 용해시킨 후, 클로로포름에 분산된 산화철 나노입자 0.1 ml를 첨가하면서 1분간 팁 초음파를 처리하여 1차 에멀젼 용액을 제조하였다. 상기 에멀젼 용액을 클로로포름이 모두 휘발되어 제거될 때까지 5분간 강하게 교반하였다.
도 4는 수상 내에 분산된 산화철 나노입자를 자력을 이용하여 정제하는 과정을 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 산화철 나노입자에 흡착되지 않은 인도시아닌 그린을 제거하기 위해, 산화철 나노입자의 자성을 이용하였다. 구체적으로, 상기 용액을 강력 자석에 밀착시켜 유지한 후, 산화철 나노입자가 자석 가까이에 모이면 상등액을 제거하고 1 ml 증류수를 첨가하여 재분산시켰다. 용액 내 인도시아닌 그린이 제거되어 투명해질 때까지 상기 과정을 4~5번 반복하였다. 최종적으로 얻어진, 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자를 1 ml 증류수에 분산시켰다(실시예 2).
실험예 3: 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자의 특성 분석
실시예 2의 나노입자를 탄소로 코팅된 구리 그리드 위에 떨어뜨려 샘플을 준비하고, 200 kV의 고분해능 전자현미경(Tecnai F20)으로 투과전자현미경(TEM) 영상을 얻었다. 나아가, 입자크기 표면전하 분석기(Zetasizer Nano-ZS, Otsuka)를 사용하여 상기 실시예 2의 나노입자의 크기를 측정하였다.
도 5는 수상 내에 분산된 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자(ICG coated IONP)의 TEM 사진과 크기 분석 결과를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 상기 실시예 2의 나노입자는 상기 실시예 1의 산화철 나노입자와는 달리, 수상 내에서 뭉침 현상 없이 잘 분산되어 있음을 확인하였다(a). 이는, 양친성 유기 염료인 상기 인도시아닌 그린으로 인하여, 상기 산화철 나노입자의 표면이 친수성으로 전환되어 상전환이 이루어진 것이다.
수상 및 세포배지 상에 분산된 상기 실시예 2의 나노입자의 크기는 각각 약 63 nm 및 69 nm로 측정되었다(b).
입자크기 표면전하 분석기(Zetasizer Nano-ZS, Otsuka)를 사용하여 상기 실시예 2의 나노입자의 표면 전하를 측정하였다. 또한, 입자크기 표면전하 분석기를 사용하여 순수한 인도시아닌 그린 용액의 표면전하를 측정하였다.
도 6은 수상 내에 분산된 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자(IONP-ICG) 및 순수한 인도시아닌 그린 용액(ICG)의 표면 전하 비교 분석 결과이다.
인도시아닌 그린이 산화철 나노입자에 흡착되면, 인도시아닌 그린의 친유성기가 나노입자 표면으로 흡착되면서 상대적으로 친수성기는 수상에 노출되게 된다. 따라서 나노입자를 둘러싸고 있는 인도시아닌 그린의 전하는 순수한 인도시아닌 그린 용액에서보다 더욱 음전하를 가질 수 있다. 도 6을 참조하면, 두 용액의 표면 전하를 측정하여 비교하였을 때, 순수한 인도시아닌 그린 용액의 전하는 -25.1 mV로 측정되었고, 실시예 2의 나노입자의 전하는 -41.6 mV로 측정되었다. 즉, 실시예 2의 나노입자의 전하의 표면 전하는 순수한 인도시아닌 그린에 비해 더욱 음전하성을 나타냄을 확인할 수 있다.
인도시아닌 그린, 실시예 1의 산화철 나노입자 및 실시예 2의 인도시아닌 그린으로 코팅된 나노입자를 각각 분말상태로 준비였다. 표면반사 적외선 분광기(ALPHA-P, Bruker)를 이용하여, 이들의 FT-IR 스펙트럼을 측정하였다. 도 7은 인도시아닌 그린(ICG), 산화철 나노입자(IONP), 및 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자(IONP-ICG)의 FT-IR 분석 결과이다.
수상 내에 분산된 실시예 2의 나노입자, 및 순수한 인도시아닌 그린 용액의 흡수 및 형광 스펙트럼은 UV-Vis 분광기(UV-2600, shimadzu) 및 형광 분광기(FS-2, Sinco)를 이용하여 측정하였다. 나아가, 수상 내에 분산된 실시예 2의 나노입자를 다양한 농도로 PCR 튜브에 담아 준비하였다. 이들의 T2-가중 MR 팬텀 영상들을 얻고, 이들 각각의 1/T2 값을 구하였다. 구해진 1/T2 값과 농도비를 통해 이완성(relaxivity, r2) 값을 계산하였다.
도 8 및 도 9는 수상 내에 분산된 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자(IONP-ICG) 및 순수한 인도시아닌 그린 용액(ICG)의 흡수 스펙트럼 및 형광 스펙트럼의 비교 분석 결과들을 각각 나타낸 것이다. 도 10은 수상 내에 분산된 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자의 다양한 농도에 따른 T2-가중 MR 팬텀 영상과 r2 값을 나타낸 것이다.
인도시아닌 그린은 구조적으로 친수성기와 소수성기를 모두 가지고 있는 양친성 염료로서, 혈액내에 주입되었을 때 혈액내 존재하는 단백질들에 매우 좋은 흡착성을 나타내며 이동할 수 있다. 즉, 단백질의 소수성 부분에 인도시아닌 그린의 소수성기가 흡착되어 박히는(embedded) 소수성 상호작용을 통해, 상기 인도시아닌 그린은 좋은 흡착성질을 가질 수 있다. 이러한 경우, 인도시아닌 그린의 흡수 스펙트럼은, 단백질과 결합된 이후 장파장 방향으로 이동할 수 있다. 도 8을 참조하면, 실시예 2의 나노입자와 순수한 인도시아닌 그린 용액의 흡수 스펙트럼을 비교하였을 때, 상기 실시예 2의 나노입자의 흡수 파장이 장파장으로 이동(red-shift)함을 확인할 수 있다. 즉, 이는 인도시아닌 그린의 소수성 부분이 올레산으로 코팅된 소수성의 산화철 나노입자 표면에 흡착되어 코팅되어 있음을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 실시예 2의 나노입자의 형광 스펙트럼의 경우, 765 nm로 여기하였을 때 800 nm 영역의 근적외선 형광 신호가 잘 나타남을 확인할 수 있다.
도 10을 참조하면, 실시예 2의 나노입자의 MR 영상 조영 능력을 나타내는 이완성(r2) 측정 결과, 약 308 mM-1s-1의 값을 나타냄을 확인하였다. 이로부터 실시예 2의 나노입자는 MR 조영 및 근적외선 형광 조영의 두가지 특성을 모두 가짐을 확인하였다.
BALB/c 쥐의 앞발바닥에 30 μl의 실시예 2의 나노입자 수용액을 주입하였다. 808 nm 레이저를 쥐에 조사하여 나타나는 형광 신호를 830 nm 롱패스필터와EM-CCD 카메라를 이용하여 촬영하였다. 같은 방법으로 4.7 T MRI(Bruker)를 이용하여 T2-가중 MR 팬텀 영상을 얻고, 림프노드를 절개하여 MR 영상을 획득하였다. 그 결과를 도 11에 나타내었다. 도 11은 인도시아닌 그린으로 코팅된 산화철 나노입자를 쥐의 발바닥에 주입 후 림프노드에서 나타나는 형광 신호 영상 및 MR 영상이다.
실험예 4: 업컨버젼 나노입자의 합성
779.4 mg의 이트륨-올리에이트(Y-oleate, 0.78 mmol), 216.7 mg의 이터븀-올리에이트(Yb-oleate, 0.20 mmol), 21.6 mg의 어븀-올리에이트(Er-oleate, 0.02 mmol), 8 ml의 올레산(oleic acid) 및 200 g의 옥타데센(1-octadecene)을 혼합하였다. 혼합물을 실온에서 감압 하에 30분간 교반하여, 혼합물 내의 가스와 수분을 제거하였다. 상기 혼합물을 감압 하에 15분간 100℃로 서서히 가열하고, 100℃에서 40분간 교반하여 반응 용액을 얻었다. 비활성 분위기 하에서 상기 반응 용액을 50℃까지 서서히 냉각시킨 후, 148 mg의 플로오린화 암모늄과 100 mg의 수산화나트륨이 용해된 10 ml의 메탄올을 상기 반응 용액에 주입하였다. 이후, 이를 50℃에서 40분간 비활성 분위기 하에서 교반하였다. 상기 반응 용액을 감압 하에 100℃로 서서히 가열하고, 100℃에서 30분간 교반하였다. 이어서 비활성 분위기 하에서 1시간 동안 300℃로 서서히 가열하고, 300℃에서 1시간 30분 동안 교반하였다. 이후 가열기를 제거하여 실온으로 서서히 냉각시킨 후, 60 ml의 에탄올을 첨가하여, 형성된 업컨버젼 나노입자를 침전시켰다. 이후 상등액을 제거하고, 1 ml의 헥산으로 재분산시켰다. 상기 업컨버젼 나노입자 용액에 다시 40 ml의 에탄올을 첨가하여 입자를 침전시킨 후 상등액을 제거하여 최종적으로 업컨버젼 나노입자("NaYF4:Yb3 +,Er3 +")를 얻었다(실시예 3).
도 12는 유기 용매 내에 분산된 업컨버젼 나노입자의 TEM 사진과 크기 분석 결과를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 상기 실시예 3의 나노입자의 TEM 사진을 확인할 수 있다(a). 이를 통해, 상기 실시예 3의 나노입자는 균일한 크기와 모양을 가짐을 확인하였다. 상기 실시예 3의 나노입자는 올레산으로 코팅되어 있으므로, 유기 용매 상에 매우 잘 분산될 수 있다. 나아가, 상기 실시예 3의 나노입자의 크기는 DLS 분석 결과 크기분포는 36.85 ± 9.22 nm의 크기 분포를 가짐을 확인하였다(b). 상기 실시예 3의 업컨버젼 나노입자("NaYF4:Yb3 +,Er3 +")는 980 nm의 근적외선 흡수하여 가시광선 영역의 빛을 방출할 수 있는 광학 조영제이다.
실험예 5: 인도시아닌 그린으로 코팅된 업컨버젼 나노입자의 제조
1 mg의 업컨버젼 나노입자(실시예 3)를 1 ml의 클로로포름에 분산시켰다.
2 mg의 인도시아닌 그린을 4 ml 증류수에 용해시킨 후, 클로로포름에 분산된 실시예 3의 나노입자 0.1 ml를 첨가하면서 1분간 팁 초음파를 처리하여 1차 에멀젼 용액을 제조하였다. 상기 에멀젼 용액을 클로로포름이 모두 휘발되어 제거될 때까지 5분간 강하게 교반하였다. 교반된 용액을 원심분리하여 상기 실시예 3의 나노입자를 침전시키고, 상등액을 제거하고 다시 증류수를 첨가하였다. 용액 내 인도시아닌 그린이 제거되어 투명해질 때까지 상기 과정을 4~5번 반복하였다. 최종적으로 얻어진, 인도시아닌 그린으로 코팅된 업컨버젼 나노입자를 1 ml 증류수에 분산시켰다(실시예 4).
실시예 4의 나노입자는 상기 실시예 3의 업컨버젼 나노입자와는 달리, 수상 내에서 뭉침 현상 없이 잘 분산되어 있음을 확인하였다. 상기 업컨버젼 나노입자 역시 양친성 유기 염료인 상기 인도시아닌 그린을 통해 친수성으로 상전환이 이루어진 것이다.
실험예 6: 인도시아닌 그린으로 코팅된 업컨버젼 나노입자의 특성 분석
실시예 4의 나노입자를 슬라이드글라스 위에 스핀 코팅하여 샘플을 준비하였다. 상기 실시예 4의 나노입자에 980 nm 레이저를 조사하고, 700 nm 숏패스필터를 이용하여 가시광선 영역대의 업컨버젼 PL(photoluminescence) 신호를 측정하였다. 같은 위치에서 상기 실시예 4의 나노입자에 785 nm 레이저를 조사하고, 830 nm 롱패스필터를 이용하여 인도시아닌 그린의 형광 신호를 측정하였다.
도 13은 인도시아닌 그린으로 코팅된 업컨버젼 나노입자의 단입자 PL 사진(UCNP; a, c) 및 단입자 형광 사진(ICG; b, d)이다. 도 13의 a와 b가 동일한 제1 위치(Position 1), 및 c와 d가 동일한 제2 위치(Position 2)를 나타낸다.
도 13을 참조하면, 상기 실시예 4의 나노입자는 PL 및 형광 신호가 모두 잘 나타남을 확인할 수 있다. 이를 통해, 상기 실시예 4의 나노입자의 표면에 인도시아닌 그린의 코팅이 잘 이루어짐을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 실시예 4의 나노입자의 경우, 두 광학 조영제의 조합(업컨버젼 및 형광)을 통해 이중 색상(dual-color) 광학 조영이 가능할 수 있다. 즉, 하나의 입자를 이용하여 두 개의 특정 파장에서의 선택적 관찰이 가능할 수 있다.
실시예 4의 나노입자가 스핀 코팅된 슬라이드글라스를 준비하였다. 상기 슬라이드글라스의 한 영역을 선택하여, 785 nm 레이저를 30분간 지속적으로 조사하였다.
도 14는 인도시아닌 그린으로 코팅된 업컨버젼 나노입자의 광안정성을 나타내는 단입자 형광사진이다. 도 14의 a는 업컨버젼 PL 신호이며, 도 14의 b 내지 d는 시간에 따른 인도시아닌 그린의 형광 신호들이다.
도 14를 참조하면, 업컨버젼 PL 신호(a)와 시간에 따른 형광 신호들(b-d)을 비교하였을 때, 업컨버젼 나노입자들이 존재하는 위치들(노란 화살표)에서는 인도시아닌 그린의 형광 신호가 레이저 조사 30분후에도 지속적으로 나타나고 있음을 확인할 수 있다. 반면, 나노입자가 없는 위치, 즉 입자에 코팅되지 않은 인도시아닌 그린의 형광신호는 30분후에 상대적으로 많이 감소하거나 사라진 것을 확인할 수 있다. 이는 인도시아닌 그린이 나노입자에 코팅됨으로써 광안정성이 증가된다고 볼 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 인도시아닌 그린의 소수성 부분이 나노입자 표면과 상호작용하며 결합되어 있으므로, 구조적으로 결박된(유연하지 않은) 상태에 놓이게 될 수 있다. 이러한 상태는 인도시아닌 그린의 구조적 변화로 인한 광표백(photobleaching) 현상을 줄여 광안정성을 높여줄 수 있다.
본 발명은 조영을 위한 양친성 유기 염료를 상전환의 매개인 계면 물질로 사용한다는 점에서 새로운 관점의 상전환 방법을 제공할 수 있다. 나아가, 입자 표면에 흡착된 상기 양친성 유기 염료의 형광 안정성을 증대시킬 수 있다는 점에서 형광 조영제로의 활용성이 클 수 있다.
Claims (19)
- 소수성 입자; 및
상기 소수성 입자의 표면에 직접 흡착된 양친성 유기 염료만으로 구성되되,
상기 소수성 입자는 중심 입자, 및 상기 중심 입자의 표면을 덮는 소수성 리간드만으로 구성되고,
상기 중심 입자는 산화철 입자 또는 업컨버젼 입자이고,
상기 소수성 리간드는 올레산(oleic acid)이며,
상기 양친성 유기 염료는, 이의 분자 내에 카르복시기, 술폰산기, 포스폰산기, 아민기 및 알콜기로 이루어진 군에서 선택된 친수성기, 및 아로마틱 및 알리파틱 탄화수소로 이루어진 군에서 선택된 소수성기를 포함하며, 알렉사 플루오르(Alexa Fluor), 플로오레세인(fluorescein) 및 사이아닌(cyanine)으로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 업컨버젼 입자는, "NaYF4:Yb3+,Er3+", "NaYF4:Yb3+,Tm3+", "NaGdF4:Yb3+,Er3+", "NaGdF4:Yb3+,Tm3+", "NaYF4:Yb3+,Er3+/NaGdF4”, "NaYF4:Yb3+,Tm3+/NaGdF4”, "NaGdF4:Yb3+,Tm3+/NaGdF4" 및 "NaGdF4:Yb3+,Er3+/NaGdF4"로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 양친성 유기 염료의 상기 소수성기는 상기 소수성 리간드와 소수성 상호작용(hydrophobic interaction)에 의해 결합되고,
상기 양친성 유기 염료의 표면 제타전위보다 더 낮은 표면 제타전위를 갖는 친수성 입자.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 양친성 유기 염료의 상기 표면 제타전위는, 상기 양친성 유기 염료가 단독으로 존재할 때 측정된 값인 친수성 입자.
- 제1항에 있어서,
상기 친수성 입자의 상기 표면 제타전위는 음전하인 친수성 입자.
- 제1항에 있어서,
상기 친수성 입자의 평균 직경은 상기 소수성 입자의 평균 직경보다 더 큰 친수성 입자.
- 유기상 내에 분산된 소수성 입자를 준비하는 것; 및
유기상의 상기 소수성 입자와 수상의 양친성 유기 염료만을 혼합하여, 친수성 입자를 형성하는 것으로 구성되되,
상기 양친성 유기 염료는 상기 소수성 입자의 표면에 직접 흡착하여, 상기 소수성 입자를 수상 내에 분산된 상기 친수성 입자로 상전환시키며,
상기 소수성 입자는 중심 입자, 및 상기 중심 입자의 표면에 코팅된 소수성 리간드를 포함하고,
상기 중심 입자는 산화철 입자 또는 업컨버젼 입자이고,
상기 소수성 리간드는 올레산이며,
상기 양친성 유기 염료는, 이의 분자 내에 카르복시기, 술폰산기, 포스폰산기, 아민기 및 알콜기로 이루어진 군에서 선택된 친수성기, 및 아로마틱 및 알리파틱 탄화수소로 이루어진 군에서 선택된 소수성기를 포함하며, 알렉사 플루오르, 플로오레세인 및 사이아닌으로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 업컨버젼 입자는, "NaYF4:Yb3+,Er3+", "NaYF4:Yb3+,Tm3+", "NaGdF4:Yb3+,Er3+", "NaGdF4:Yb3+,Tm3+", "NaYF4:Yb3+,Er3+/NaGdF4”, "NaYF4:Yb3+,Tm3+/NaGdF4”, "NaGdF4:Yb3+,Tm3+/NaGdF4" 및 "NaGdF4:Yb3+,Er3+/NaGdF4"로 이루어진 군에서 선택되는 친수성 입자의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 소수성 입자와 상기 양친성 유기 염료를 혼합하는 것은:
유기상의 상기 소수성 입자를 수상의 상기 양친성 유기 염료에 첨가하는 것; 및
상기 소수성 입자와 상기 양친성 유기 염료의 혼합물을 초음파 처리하여 유중수(O/W) 에멀젼을 형성하는 것을 포함하는 친수성 입자의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 유기상은 클로로포름, 사이클로헥산, 헥산, 헵탄, 옥탄, 이소옥탄, 노난, 데칸 및 톨루엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 유기 용매를 포함하는 친수성 입자의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 양친성 유기 염료는 상기 소수성 리간드와 소수성 상호작용으로 결합되는 친수성 입자의 제조 방법.
- 제 13항에 있어서,
상기 친수성 입자를 형성한 뒤, 상기 유기상을 이루는 유기 용매를 증발시키는 것을 더 포함하는 친수성 입자의 제조 방법.
- 친수성 입자를 포함하는 조영제로서,
상기 친수성 입자는:
소수성 입자; 및
상기 소수성 입자의 표면에 직접 흡착된 양친성 유기 염료만으로 구성되고,
상기 소수성 입자는 중심 입자, 및 상기 중심 입자의 표면을 덮는 소수성 리간드만으로 구성되며,
상기 중심 입자는 산화철 입자 또는 업컨버젼 입자이고,
상기 소수성 리간드는 올레산이며,
상기 양친성 유기 염료는, 이의 분자 내에 카르복시기, 술폰산기, 포스폰산기, 아민기 및 알콜기로 이루어진 군에서 선택된 친수성기, 및 아로마틱 및 알리파틱 탄화수소로 이루어진 군에서 선택된 소수성기를 포함하며, 알렉사 플루오르, 플로오레세인 및 사이아닌으로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 업컨버젼 입자는, "NaYF4:Yb3+,Er3+", "NaYF4:Yb3+,Tm3+", "NaGdF4:Yb3+,Er3+", "NaGdF4:Yb3+,Tm3+", "NaYF4:Yb3+,Er3+/NaGdF4”, "NaYF4:Yb3+,Tm3+/NaGdF4”, "NaGdF4:Yb3+,Tm3+/NaGdF4" 및 "NaGdF4:Yb3+,Er3+/NaGdF4"로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 양친성 유기 염료의 상기 소수성기는 상기 소수성 리간드와 소수성 상호작용(hydrophobic interaction)에 의해 결합되며,
상기 친수성 입자의 표면 제타전위는 상기 양친성 유기 염료의 표면 제타전위보다 더 낮은 조영제.
- 제18항에 있어서,
상기 조영제는 자기공명영상, 광학영상, 또는 자기공명영상 및 광학영상에 사용되는 조영제.
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