KR102025956B1

KR102025956B1 - 발광 나노시스템

Info

Publication number: KR102025956B1
Application number: KR1020137033146A
Authority: KR
Inventors: 마누엘 아르투로 로페즈 퀸텔라
Original assignee: 유니버시다데 데 산티아고 데 콤포스텔라
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2019-09-26
Also published as: EP2721120B1; EP2535390A1; JP2014523932A; KR20140064734A; EP2721120A1; US20140106465A1; US9784680B2; ES2551805T3; WO2012172002A1; JP6203711B2

Abstract

본 발명은 발광 나노시스템, 특히 형광 나노시스템으로서 사용하기 위한, 내경이 10 nm 이하인 공동 중에 캡슐화된 적어도 두 상이한 크기의 금속 원자의 양자 클러스터(AQC)를 포함하는 나노시스템; 및 그의 제조방법 및 검출방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 형광 프로브, 바이오마커 또는 조영제로서의 상기 발광 나노시스템의 용도에 관한 것이다.

Description

발광 나노시스템 {LUMINESCENT NANOSYSTEMS}

발명의 분야

본 발명은 발광 나노시스템, 특히 형광 나노시스템으로서 사용하기 위한, 금속 원자의 양자 클러스터(AQC)를 포함하는 나노시스템에 관한 것이다.

현재, 형광 분광법, 형광 현미경법, 유세포 계수법 또는 생체내 형광 이미지화와 같은 형광 기술의 사용으로 생체분자간 상호작용, 또는 다른 무기 또는 유기 분자, 예컨대 약물과 이들 생체분자 간의 상호작용을 빠르고, 확실하며, 신뢰성있게 간단히 검출하는 것이 가능하다. 이들 기술은 여기 파장(λ_exc _.), 방출 파장(λ_em _.), 강도 또는 양자 수율, 평균 수명, 및 형광 이방성 등 특정 실험 파라미터의 측정을 필요로 한다.

약물 발견, 유전 분석, 유세포 계수법 또는 고성능 스크리닝시에 나노센서 또는 바이오프로브로 사용하기에 적합한 형광 프로브는 다음과 같은 성질을 가져야 한다: 그를 둘러싸고 있는 매트릭스에 영향을 주지않고 여기될 수 있어야 하고, 용이하게 검출가능하고, 고양자 수율을 가져야 하며, 매질, 예를 들어, 세포 배양물에 적용할 수 있어야 하고, 안정하여야 하며, 분자 표지가능한 작용기를 가져야 한다. 이는 또한 이들 발광 프로브가 긴 평균 수명을 갖고 비독성이며 그의 발광 파라미터가 경시 재현가능하도록 하기에 알맞을 수 있어야 한다.

현재, 200 nm 초과의 거대 스토크스 시프트(Stokes shift) 및 마이크로초를 초과한 느린 붕괴 시간을 가지는 것으로 알려진 유일한 형광 시스템은 희토류 이온을 기반으로 한다. 그러나, 이들은 그의 형광 특성을 잃지 않게 그를 매트릭스에 도입하는데 있어서 어려움; 각 희토류에 상응하는 고정 및 특정 여기, 방출 및 스토크스 시프트 특성의 존재로 인해 변화가 쉽지 않고, 값비싼 희소 물질이라는 것과 같은 다수의 결점이 있다. 이들 시스템의 예는 문헌[Sardar, D.K. et al., Biophotonics, January 2008; Resch-Genger, U., Advanced Fluorescence Reporters in Chemistry and Biology II Springer Series on Fluorescence, 2010, Volume 9, Part 1, 3-40; Harma H. et al., Analytical Chemistry, 2005, 77, 2643-2648; US7465747B2; US 2010/0224831 A1 및 US 4283382]에 기술되어 있다.

따라서, 희토류 원소를 기반으로 한 나노입자의 상기 결점들을 극복한 발광 프로브를 발견하는 것이 필요하다.

발명의 간단한 설명

놀랍게도, 본 발명의 발명자들은 거대 스토크스 시프트를 갖고 희토류 원소를 사용하지 않은 최신 기술에 개시된 것보다 붕괴 시간이 훨씬 큰 형광 나노시스템을 발견하였다. 이들 나노시스템은 내부 공동(cavity) 또는 나노공동을 포함하며, 여기에서, 바람직하게는 전이 금속의 적어도 두 상이한 크기의 금속 원자의 양자 클러스터(AQC)가 캡슐화되어있다. 상기 내부 공동의 내부 표면은 AQC를 적절히 안정화할 수 있는 기능을 가지며, 상기 공동은 상기 나노공동에 존재하는 적어도 두 상이한 크기의 AQC 간 거리가 약 10 nm 이하가 되도록 하는 나노미터의 내경을 가진다. 어떤 특정 이론에 결부됨이 없이, 이는 발광을 일으키는 푀르스터(Foerster) 공명 에너지 이동(FRET)을 제공할 것으로 판단된다. 이들 나노공동은 내경이 10 nm 이하의 거리인 푀르스터 거리보다 작고, 상기 나노공동에는 활성종만이 존재하기 때문에, 발광, 특히 형광의 탈활성화가 방지되어 이들 시스템으로써 희토류-기반 시스템으로 얻어진 것보다 큰 고 양자 수율을 달성할 수 있다.

여기 및 방출 파장은 나노시스템의 나노공동에 존재하는 AQC 크기에 좌우된다. 따라서, 여기 및 방출 파장은 상기 나노공동 중 적어도 두 상이한 크기의 AQC 사이에서 FRET가 주어지도록 하기에 필요한 크기의 AQC 형성을 유도할 수 있게 자유로이 선택될 수 있다. FRET를 최적화하기 위해, 도너(donor)와 같이 작용하는 AQC인 소 AQC 또는 더 작은 크기의 AQC의 방출 파장(λ_em _.)은 억셉터(acceptor)와 같이 작용하는 AQC인 대 AQC 또는 더 큰 크기의 AQC 여기로 가능한 많이 중첩되어야 한다. 요컨대, 얻을 수 있는 스토크스 시프트는 자유로이 선택될 수 있고, 따라서 희토류-기반 형광법에 존재하는 고정 및 특정 부담을 덜 수 있다. 또, 사용된 AQC의 특성에 의해서, 광퇴색이 없으며, 제안된 방법을 기초로 한 FRET 프로세스의 사용으로 마이크로초를 초과하는 긴 형광 붕괴 시간이 확보된다.

예를 들어, 매우 낮은 농도로 존재하는 경우 독성이 없는 금속 전이 원소, 예컨대 Au 또는 Ag가 사용될 수 있다. 또한, 자연적으로 매우 풍부한 이들 원소에 따라 완전히 지속가능한 방법이 될 수 있다. 합성된 발광 나노시스템은:

- 자연광 및 실온하에 적어도 1년 저장하여도 그의 성질을 잃지 않고 안정하며,

- 3 내지 10의 pH 범위에서 안정하며,

- 그의 형광 성질을 잃지 않고 건조될 때까지, 심지어 건조 형태로 농축될 수 있고,

- 건조되면, 그의 형광 성질을 잃지 않고 재용해될 수 있으며, 또

- 희토류 원소-기반 발광 시스템에 사용된 것보다 낮은 농도로 사용된다.

나노시스템은 상이한 환경에서의 사용을 위해 그의 외부 표면에서 추가로 기능화될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 측면은 내경이 10 nm 이하, 바람직하게는 5 nm 이하인 공동 중에 캡슐화된 적어도 두 상이한 크기의 금속 원자의 양자 클러스터(AQC)를 포함하는 나노시스템의 발광 나노시스템으로서의 용도에 관한 것이다.

본 발명의 다른 측면은 상기 형광 나노시스템의 검출 방법이다.

본 발명의 추가의 측면은 내경이 10 nm 이하인 공동 중에 캡슐화된 적어도 두 상이한 크기의 금속 원자의 양자 클러스터(AQC)를 포함하고, 상기 AQC의 금속은 Au를 제외한 전이 금속, 또는 전이 금속의 조합물인 나노시스템 자체에 관한 것이다.

본 발명의 또다른 측면은 내경이 10 nm 이하, 바람직하게는 5 nm 이하인 공동 중에 캡슐화된 적어도 두 상이한 크기의 금속 원자의 양자 클러스터(AQC)를 포함하고, 상기 AQC의 금속은 Au를 제외한 전이 금속, 또는 전이 금속의 조합물인 나노시스템을 제조하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 개략도로서, 여기에서 번호는 다음을 나타낸다: 1. 나노시스템; 2. 소 AQC 또는 도너; 3. 대 AQC 또는 억셉터; 4. 나노시스템의 외부 표면의 기능화; 5. 내부 공동의 기능화; 6. 약 10 nm 이하의 푀르스터 거리 범위내에 있는 나노공동의 내경; 7. 더 높은 에너지 준위로의 전자의 여기(λ_exc.); 8. 방출(λ_em.); 화살표는 푀르스터 공명 에너지 이동(FRET)의 존재를 가리킨다.
도 2는 나노시스템, 특히 나노좀(nanosome)의 개략도를 나타내며, 여기서, ω-하이드록시산 및 ω-머캅토산은 나노좀의 모노층을 형성하며, 상기 모노층은 두께가 약 5 nm이고, 산 기는 나노좀의 외부 표면을 형성하고, 하이드록실, OH, 및 머캅토, SH, 기는 나노좀 내부 공동의 표면을 형성하도록 내부로 향해 있는 것으로 관찰되었다.
도 3은 실시예 1 및 2의 나노시스템 내, 특히 나노좀 내 AQC 형성의 개략도이다. 제1 단계에서, 염기성 매질의 존재하에 ω-하이드록시산 및 ω-머캅토산은 물 중에 나노좀을 형성한다. 제2 단계에서, 환원에 의해 소 AQC 또는 도너 및 대 AQC 또는 억셉터를 생성할 전이 금속 또는 금속의 조합물이 첨가된다. 실시예는 각 타입의 한 AQC 만을 개략적으로 나타내고 있으나, 공동 양 내부의 수는 다양할 수 있다.
도 4는 실시예 1에서 얻은 나노시스템의 HAADF STEM 전자 현미경 이미지를 나타내는 것으로서, 금 클러스터를 함유하는 나노공동의 근사 크기는 1.5 nm인 것으로 관찰되었다.
도 5는 나노시스템의 조성을 보여주는 도 4 이미지의 EDX 맵을 나타내는 것으로서, 금 클러스터는 나노좀 형성 분자(C, O, S)로 보호되는 것으로 관찰되었다.
도 6은 상기 맵으로부터 추출된 개별 나노시스템의 EDX 스펙트럼을 나타낸다. 스펙트럼은 나노시스템 영역에서 S 및 O의 유의적인 신호를 나타내며, 이는 Au 클러스터를 보호하는 상기 원자를 함유하는 분자(나노좀의 하이드록실 및 머캅토산)의 존재를 가리킨다.
도 7은 실시예 1에서 얻은 나노시스템의 형광을 나타내며, 여기에서, A는 흡광이고; B는 600 nm에서의 방출에 대한 여기 곡선으로, 약 300 nm의 여기 파장에서 최대인 것으로 관찰되었고, C는 300 nm에서의 여기에 대한 방출 곡선으로, 600 nm의 파장에서 최대인 것으로 관찰되었다. 결과로부터 스토크스 시프트는 300 nm임을 제시한다. 강도, I는 임의 단위(a.u.)로 측정되고, 파장(λ)은 나노미터 (nm)로 측정된다.
도 8은 실시예 2에서 얻은 금 나노시스템의 HAADF STEM 전자 현미경 이미지를 나타낸다. 클러스터를 함유하는 나노공동의 근사 내경은 약 1.8 nm인 것으로 관찰되었다. 클러스터의 개별 원자를 또한 공동 내부에서 관찰할 수 있었다.
도 9는 실시예 2에서 얻은 나노시스템의 형광을 나타내며, 여기에서, A는 620 nm에서의 방출에 대한 여기 곡선으로, 약 250 nm의 여기 파장에서 최대인 것으로 관찰되었고, B는 250 nm에서의 여기에 대한 방출 곡선으로, 약 620 nm의 파장에서 최대인 것으로 관찰되었다. 결과로부터 스토크스 시프트는 370 nm임을 제시한다. 강도, I는 임의 단위(a.u.)로 측정되고, 파장(λ)은 나노미터 (nm)로 측정된다.

발명의 상세한 설명

이하, 본 발명의 용어들에 대한 의미를 설명한다.

용어 "나노시스템"은 하나 이상의 양친매성 분자층으로 형성되고, 상기 양친매성 분자는 나노시스템의 내부에서 나노공동을 형성하는 회전타원체와 유사한 나노미터의 초분자 구조를 가리킨다. 특히, 외부 직경이 20 nm 이하, 바람직하게는 18 nm 이하 및 더욱 바람직하게는 15 nm 이하인 나노시스템을 가리킨다. 나노시스템의 내부는 내경이 10 nm 이하, 바람직하게는 약 5 nm 이하, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 4 nm인 적어도 하나의 나노공동을 포함한다. 특정 실시양태에서, 나노공동의 내경은 약 1.5-1.8 nm이다. 나노시스템의 예로서는 나노좀, 미셀(micelle), 역 미셀, 나노에멀젼 또는 마이크로에멀젼이 있으나, 이들에 제한되지는 않는다.

"회전타원체와 유사한"이란 표현은 구형과 유사한 입체 기하학적 도형을 가짐을 의미한다.

나노시스템을 형성하는 양친매성 분자는 동일하거나 상이할 수 있으며, 바람직하게는 상이한 2종 분자이며, 각 분자는 친수성 및 친유성을 가진다.

친유성은 전형적으로 탄화수소 부분, 예컨대 CH₃-(CH₂)_n- 또는 -(CH₂)_n- (여기서, 30>n>2, 바람직하게는 20>n>10) 형태의 지방족 사슬의 기에 의해 제공된다.

친수성은 친수성기에 의해 제공된다. 친수성기는 하전 기 또는 극성 비하전 기일 수 있다. 하전 기는 음이온성 기에서 선택되며, 바람직하게는 카복실레이트, 설페이트, 설포네이트 및 포스페이트에 의해 형성된 군으로부터 선택된다. 극성 비하전 기는 -OH, -SH, -NH₂, -NH-, -Cl, -PH₃, -SR, -OR, -NR₂, -NHR 및 -NR- (여기서, R은 짧은 탄화수소 사슬, C₁-C₄의 유기 알킬기, 바람직하게는 메틸, 에틸 또는 프로필기이다)에 의해 형성된 군으로부터 선택된다.

양친매성 분자는 하나의 지방족 CH₃-(CH₂)_n- 사슬 및 그에 결합된 하나의 친수성기 또는 지방족 -(CH₂)_n- 사슬의 각 말단의 하나에 각각 결합된 2개의 친수성기를 가질 수 있다.

본 발명의 범위내에서 용어 "나노좀"은 인공적으로 제조되고 지질층으로 형성된 나노미터 크기의 소포(vesicle)를 가리킨다. 따라서, 용어 "나노좀"은 지방족 -(CH₂)_n- 사슬의 각 말단, 또는 지방족 CH₃-(CH₂)_n- 사슬의 끝에서 세번째, χ, 또는 끝에서 두번째, ψ 위치에 각각 하나가 결합된 2개의 친수성기를 가지는 하나의 양친매성 분자(지질) 층으로 형성된 나노미터의 회전타원체 초분자 구조를 가리킨다.

따라서, 본 발명의 나노좀에서 상기 모노층을 형성하는 지질은(도 2 참조):

- 지방족 사슬의 한쪽 말단에서 소포의 외부 표면상에 있는 친수성기, 예컨대 카복실 (COO^-) 또는 포스페이트 (PO₄ ^-) 기를 포함하고;

- 지방족 사슬의 다른 말단에서, 예를 들어 -OH, -SH, -NH₂, -NH-, -Cl, -PH₃, -SR, -OR, -NR₂, -NHR, 또는 -NR-(여기서, R은 소포의 내부쪽으로 향해 위치한 나노좀을 형성할 수 있는 짧은 탄화수소 사슬, C₁-C₄의 유기 기를 나타낸다)과 같은 기에 의해 지방족 CH₃-(CH₂)_n- 사슬의 끝에서 세번째, χ, 끝에서 두번째, ψ 위치, 또는 지방족 -(CH₂)_n- 사슬의 마지막 ω 위치, 또는 친수성기에 대해 상기 지방족 사슬의 마지막 위치에서 치환되고, 상기 기들은 10 nm 이하, 바람직하게는 약 5 nm 이하, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 4 nm의 내경을 가지는 나노공동을 형성한다. 특정 실시양태에서, 나노공동의 내경은 약 1.5-1.8 nm이다.

용어 "미셀"은 양친매성 분자 집합체를 가리킨다. 수성 매질에서, 분자 집합체의 친유성 도메인은 미셀의 내부쪽으로 향해 배치되고, 친수성 도메인은 매질과 접촉하여 있다. "역 미셀"에서 분자는 친유성 영역이 외부에 노출되고 친수성 영역이 내부에 노출되도록 조직화되어 있다. 현재 업계에서, 용어 "마이크로에멀젼"이 또한 역 미셀을 나타내도록 사용되고 있으며, 즉 마이크로에멀젼은 "역 미셀"의 특정 실시양태이다. 용어 "마이크로에멀젼"은 나노미터 크기의 소적으로 형성된 열역학적으로 안정한 적어도 세 성분(물, 오일로서 일반적으로 알려진 유기 용매 및 양친매성 화합물)의 단일상 시스템을 가리킨다. 제한은 없지만, 본 발명에서는 물방울이 유기 매질에 분산된 유중수 마이크로에멀젼의 사용이 특히 유용하다. 이들 유중수 마이크로에멀젼 중에서, 특정 개시제, 예를 들어 래디칼 광개시제를 도입하여 중합된 것으로서, 물방울내에 아크릴 단량체, 예를 들어 아크릴아미드 또는 1,6-헥산디올 디아크릴레이트를 함유하는 마이크로에멀젼과 관련된 중합 마이크로에멀젼을 사용하는 것이 그의 안정성 때문에 특히 유용하다. 따라서, 마이크로에멀젼 소적은 더욱 저항성으로 될 수 있다.

용어 "나노에멀젼"은 열역학적으로 불안정하지만, 화학적 또는 물리적 처리에 의해 일시적으로 안정화되고 나노미터 소적으로 형성된 적어도 세 성분(물, 유기 용매 및 안정화 화합물)의 2상 시스템을 가리킨다. 형성된 나노미터 소적은 현재 업계에서 나노에멀젼을 에멀젼과 구분하기 위해서 사용되는 것일 뿐이며, 따라서 용어 "나노에멀젼"은 소적의 크기가 나노미터인 에멀젼을 가리킨다.

특정 실시양태에서 나노시스템은 나노좀, 미셀 및 역 미셀에 의해 형성된 군에서 선택되며, 바람직하게 나노시스템은 나노좀이다.

나노시스템이 나노좀인 특정 실시양태에서, 나노좀은 ω-하이드록시산 (HO-(CH₂)_m-COOH) 및 ω-머캅토산 (HS-(CH₂)_p-COOH)(여기서, m 및 p는 2 내지 30의 값을 가지며, 바람직하게는 m 및 p는 10 내지 20의 값을 가진다)을 포함한다. 특정 실시양태에서, m 및 p는 15의 값을 가진다. m 및 p의 값은 상이하거나 동일할 수 있다. m 및 p가 상이한 경우, 이들간 차이는 6 탄소 미만이고, 바람직하게는 m 및 p의 값 차이는 1 내지 4이다. 바람직한 실시양태에서, m 및 p는 동일하다. 나노좀에 존재하는 ω-하이드록시산 및 ω-머캅토산은 나노시스템의 외부 표면으로 향한 산 기, -COOH, (또는 상응하는 산의 염이 사용되는 경우, -COO^-) 및 내부로 향한 -OH 및 -SH 기와 구형 모노층을 형성하여 거의 동심인 2개의 구, 또는 문헌에 언급된 바와 같이 지방산 "볼라(bola)" 형태가 형성된다. 이러한 구형 모노층은 두께가 약 2-10 nm, 바람직하게는 약 5 nm일 수 있다.

나노시스템이 역 미셀인 특정 실시양태에서, 역 미셀은 적어도 하나가 그의 극성 기로서 티올 또는 티오에테르 기를 포함하는 적어도 2종의 상이한 계면활성제를 포함한다. 더욱 특정한 실시양태에서, 적어도 2종의 계면활성제는 알콜 에톡실레이트 및 ω-머캅토산이다.

나노시스템의 내부 공동은 닫혀 있다. 상기 언급된 바와 같이, 상기 내부 공동의 내경은 10 nm 이하, 바람직하게는 약 5 nm 이하이고, 더욱 바람직하게는 상기 내부 공동의 내경은 약 0.8 내지 4 nm이다. 특정 실시양태에서, 이 내부 나노공동의 직경은 약 1.5-1.8 nm이다. 나노좀의 특정 실시양태에서, 상기 나노공동은 하이드록실, -OH, 및 머캅토, -SH 기에 의해 형성되나, 이들 작용기는 금속과 상호작용하는 다른 것, 예컨대 -NH₂, -NH-, -Cl, -PH₃, -SR, -OR, -NR₂, -NHR, -NR-(여기서, R은 나노좀을 형성할 수 있는 짧은 탄화수소 사슬, C₁-C₄의 유기 기를 나타낸다)로 교환가능하다.

이들 나노좀의 특정 예가 이들 나노시스템 내부에서의 금 입자 합성을 기술한 문헌[Gaillard, C., Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 337, 2, 610-613]에 기재되었다.

용어 "원자의 양자 클러스터"(AQC로서 약기)"는 전술한 바와 같이 금속 원자의 양자 클러스터로서 이해하면 된다. 금속 원자의 양자 클러스터는 오직 금속 원자 200 미만(M_n, n<200)이고 크기가 2 nm 미만인 0 산화 상태의 금속 원자, M_n에 의해서만 형성된다. AQC는 경시 안정적이다.

개시된 나노시스템은 그의 내부 공동내에, 즉 캡슐화된 원자의 양자 클러스터를 포함하며, 이는 더 이상 "금속"과 같이 행동하지 않고 그의 행동이 분자처럼 되는 0가 금속 부류로 알려져 있다. 따라서, 나노입자, 마이크로입자 또는 매스의 금속 물질에서 관찰되지 않는 새로운 성질이 이들 클러스터에서 나타난다. 이에 따라, AQC의 물리-화학적 성질은 나노/마이크로입자의 것으로부터 간단히 유추할 수 없다.

본 발명에서, 언급된 내부 공동 내에 캡슐화된 상기 AQC는 전이 금속 또는 이들의 이원금속 조합물의 금속 원소, M_n에 의해 형성되며, 나노시스템에 적어도 두 상이한 크기로 존재하며, 여기서, n은 존재하는 금속 원자의 수이고, n은 다음의 값을 갖는다:

- 2 내지 309개의 금속 원자 (M_n, 2≤n≤309),

- 2 내지 102개의 금속 원자 (M_n, 2≤n≤102),

- 2 내지 55개의 금속 원자 (M_n, 2≤n≤55), 또는

- 2 내지 25개의 금속 원자 (M_n, 2≤n≤25).

본 발명의 AQC는 약 0.3 내지 2.2 nm, 바람직하게는 약 0.3 내지 2 nm, 더욱 바람직하게는 약 0.3 내지 1.8 nm로 구성된 크기를 가진다.

본 발명의 일 실시양태는 10 nm 이하, 바람직하게는 5 nm 이하 내경의 공동에 캡슐화된 적어도 두 상이한 크기의 원자의 양자 클러스터(AQC)를 포함하는 상술된 바와 같은 나노시스템의 발광 나노시스템으로서의 용도에 관한 것이다. 이는 바람직하게는 형광 나노시스템으로서 사용된다. 이들 나노시스템의 용도에서, AQC의 금속 M은 전이 금속 또는 이들의 조합물이다. 바람직하게는 전이 금속은 Au, Ag, Co, Cu, Pt, Fe, Cr, Pd, Ni, Rh 및 이들의 조합물에서 선택되고, 바람직하게는 Au, Ag, Cu 및 이들의 조합물에서 선택되며, 더욱 바람직하게는 Au, Ag 및 이들의 조합물에서 선택된다.

본 발명의 범위내에서, 용어 "전이 금속의 조합물"은 적어도 두 상이한 전이 금속의 원자를 가지는 AQC뿐만 아니라 제1의 것과 상이한 다른 전이 금속의 존재하에 단일 전이 금속의 AQC가 존재하여 상이한 크기의 적어도 두 AQC가 동일한 전이 금속을 가지는 AQC, 상이한 전이 금속을 가지는 AQC, 또는 동일하거나 상이한 이원금속 조합물을 가지는 AQC를 의미한다.

AQC의 나노공동 내부에 적어도 두 상이한 크기가 존재함으로써 발광 나노시스템으로서 기술된 나노시스템의 사용이 허용된다. 특정 실시양태에서, 나노좀의 내부 공동에 OH 및 SH 기가 존재하여 적어도 2종의 클러스터 및 그의 크기를 선택적으로 생성할 수 있으며, 즉, OH/SH 비를 변화시켜 도 2 및 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 생성된 2종 클러스터의 크기를 선택할 수 있다.

합성되는 클러스터의 크기는 [머캅토]/[M]=R1 및 [하이드록실]/[머캅토]=R2 농도비로 결정된다.

R1 비는 더 작은 클러스터인 도너 클러스터의 크기를 결정하며, 따라서 이 비가 증가되면 더 작은 크기의 클러스터가 생성된다("저지된 성장").

R2 비는 더 큰 클러스터(억셉터 클러스터)의 크기를 결정하며, 따라서 이 비가 증가되면 더 큰 크기의 클러스터가 생성된다.

AQC의 "상이한 크기"라는 표현은 적어도 2개의 AQC가 총 적어도 3개의 금속 원자가 다르다는 것을 가리킨다. 바람직하게는 이들은 적어도 4개의 금속 원자가 다르다. 더욱 바람직하게는, 이들은 적어도 5개의 금속 원자가 다르다.

특정 이론에 결부됨이 없이, 발광은 여기 파장(λ_exc.)에서 형광단에 의한 에너지 흡수후 여기 파장보다 큰 방출 파장(λ_em.), 즉 λ_em.> λ_exc.에서 다른 형광단에 의한 방출을 수반하는 푀르스터 공명 에너지 이동(FRET)에 의해 발생하는 것으로 판단된다. FRET를 생성하는 상호작용은 두 형광 분자의 두 전자 여기 상태 사이의 매우 짧은 거리, 약 10 nm 이하에서만 일어나며, 이때 그중 하나의 방출 파장은 다른 것의 여기 파장과 일치한다. 이러한 여기 에너지는 방사없이 쌍극자-쌍극자 분자간 결합을 통해 전달된다. 양 파장, λ_exc.및λ_em.은 수십 또는 수백 나노미터로 분리된다. 이러한 파장차는 스토크스 시프트, δ_스토크스 = λ_em.-λ_exc.로서 알려져 있다.

따라서, 본 발명의 범위내에서, 적어도 두 상이한 크기의 AQC 사이의 푀르스터 공명 에너지 이동(FRET)을 통해 발광을 발생하기 위해, 도너 AQC와 같이 행동하는 더 작은 크기의 AQC 또는 여기 클러스터는 특정 여기 파장에서 외부 여기를 수용하고, 이에 따라 여기된 전자 상태로 들어간다. 이 여기 에너지는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 10 nm 푀르스터 거리 이하의 거리에 있는 억셉터 AQC 또는 방출 클러스터로 전달된다.

클러스터 여기 및 방출 파장의 대략적 추정은 젤리움(Jellium) 모델에 의한 근사치로 결정될 수 있다(예를 들어 J. Calvo et al., Encyclopedia of Nanotechnology, Ed. by B. Bhushan, Springer Verlag, 2011 참조). 이 모델은 대략적인 방법으로 클러스터의 금지된 에너지 밴드갭 및, 따라서, 그의 방출 밴드갭 위치를 예측한다. 이어, 특정 크기의 클러스터 중 스토크스 시프트를 대략 50-100 nm이라 하고 클러스터의 여기 밴드갭을 방출 밴드갭으로부터 예측할 수 있다. 하기 표 1은 이러한 모드에 따른 Au 또는 Ag의 AQC에 대한 이론적 데이터를 나타내며, 즉 근사 여기 λ_exc _. 및 방출 λ_em _. 파장은 상기 젤리움 모델 수단에 의해 Au 또는 Ag의 AQC에서 ±50 nm 오차로 계산된다: E_em = E_F/N¹ ^/3; 여기서, E_em은 방출 에너지이고; N은 AQC내 원자수이며; E_F는 금 및 은에 대해 동일한 약 5.5 eV의 페르미 준위(Fermi level)이다.

이들 값은 또한 실제로 나노시스템이 반응하여 OH 및 SH 기가 나노시스템의 내부 공동내 다른 리간드로 교환되는 경우 달라질 수 있다. 제한없이, 교환되는 리간드는 -NH₂, -NH-, -Cl, -PH₃, -SR, -OR, -NR₂, -NHR, -NR-(여기서, R은 나노좀을 형성할 수 있는 짧은 사슬 유기 기를 나타낸다)에서 선택될 수 있다.

본 발명과 관련하여, 기술된 발광 나노시스템은 약 150 nm 초과, 바람직하게는 약 300 nm 초과의 스토크스 시프트를 제공한다.

즉, 특정 여기 및 방출 파장을 얻기 위해 사용할 클러스터 타입은 상기 표에서 결정될 수 있다. 요컨대, 예를 들어, 300 nm에서 여기 파장, 550 nm에서 방출 파장 및 250 nm에서 스토크스 시프트를 가지는 시스템을 얻기 위해서는 다음의 클러스터 크기가 선택되어야 한다:

- 여기 클러스터("도너"): A₃/A₄,

- 방출 클러스터("억셉터"): A₁₂.

따라서 본 발명의 다른 측면은

a) 여기 파장, λ_exc.에서 외부 여기원으로 나노시스템을 여기하는 단계; 및

b) 적합한 검출 수단에 의해 상기 나노시스템의 하기 하나 이상의 파라미터를 검출하는 단계를 포함하는, 기술된 나노시스템의 검출방법에 관한 것이다:

- 방출 파장(λ_em.),

- 강도,

- 평균 수명,

- 이방성.

바람직한 실시양태에서, 나노시스템의 검출방법은 방출 파장, 강도, 평균 수명 또는 이방성의 하나 이상의 파라미터를 검출하기 위한 단계 b)가 특정 지연 시간으로 수행되는 것을 추가로 포함한다. 이러한 실시양태는 본 발명의 나노시스템의 발광 반감기가 0.1 ㎲를 초과한다는 사실에 기초한다. 하나 이상의 파라미터를 검출 및 측정하기 위한 지연 시간은 0.1 ㎲ 초과이고, 바람직하게는 1 ㎲ 초과이다. 따라서, 본 발명의 나노시스템 대상의 방출 파장 외에, 여기 파장, λ_exc.에서 외부 여기원으로 여기후 초래될 수 있는 다른 방출 파장, λ_em.으로 인한 가능한 간섭이 방지된다.

"여기"는 본 발명의 범위내에서 특정 파장의 광조사로 나노시스템을 조사하는 것으로 이해가 된다.

"안정한 검출 수단"은 당업자들에게 공지된 제시된 파라미터의 검출 및 임의 측정 방법, 즉, 발광, 특히 형광 방출 파장의 검출 방법, 발광, 특히 형광 강도의 검출 방법, 발광 강도의 평균 수명의 검출 방법 또는 이방성의 검출 방법과 관련된다.

나노시스템의 내부 나노공동에 다른 분자는 존재하지 않기 때문에, 에너지는 소멸 또는 소실되지 않고, 즉 발광이 유지된다. 특정 실시양태에서, 30 초 마다 300 nm에서 샘플을 여기하고 적어도 500 분동안 명멸 또는 광퇴색이 없다.

발광 소멸 시간인 방출 수명(τ) 또는 여기 종료로부터 방출 강도가 최대 강도 값의 1/e로 감소할 때까지, 즉, 약 37%로 감소할 때까지의 시간인 평균 수명이 측정될 수 있다. 본 발명의 일 실시양태에서, 발광, 바람직하게는 형광의 평균 수명은 0.1 ㎲ 초과, 바람직하게는 1 ㎲ 초과이다. 특정 실시양태에서, 합성된 나노시스템은 형광 신호의 37% 이상에 대해 방출 수명이 마이크로초 초과이다.

기술된 나노시스템은 그의 외부에 작용기를 가지며, 예를 들어, 나노좀은 단백질, 핵산 및 다른 생체분자를 공유 결합시키기 위해 사용될 수 있는 COOH 기를 갖는다. 따라서, 이러한 성질에 기인한 다른 추가적인 측면은 본 발명의 발광 나노시스템의 형광 프로브, 바이오마커 또는 조영제로서의 용도에 관련된다. 이들 나노시스템은 시험관내 및 생체내 모두의 생물학적 시스템에 사용될 수 있다.

다른 추가적인 측면은 내경이 10 nm 이하, 바람직하게는 5 nm 이하인 공동 중에 캡슐화된 적어도 두 상이한 크기의 원자의 양자 클러스터(AQC)를 포함하고, 상기 AQC의 금속은 Au를 제외한 전이 금속, 또는 Au를 포함할 수 있는 전이 금속의 조합물이고, 여기에서 전이 금속은 바람직하게는 Ag, Cu 및 전이 금속의 조합물에서 선택되는 나노시스템에 관한 것이다. 특정 실시양태에서 공동은 ω-하이드록시산 및 ω-머캅토산을 포함하고, 적어도 두 상이한 크기의 AQC는 다음으로 구성됨을 특징으로 하는 나노좀의 내부 공동이다:

- 2 내지 309개의 금속 원자 (M_n, 2≤n≤309),

- 2 내지 102개의 금속 원자 (M_n, 2≤n≤102),

- 2 내지 55개의 금속 원자 (M_n, 2≤n≤55), 및

- 2 내지 25개의 금속 원자 (M_n, 2≤n≤25).

본 발명의 다른 측면은

a) 수성 매질 중 염기의 존재하에 ω-하이드록시산과 ω-머캅토산을 혼합하여 나노좀을 제조하는 단계,

b) 단계 a)에서 제조된 혼합물에 적어도 하나의 금속 염을 첨가하는 단계, 및

c) 단계 b)에서 제조한 혼합물을 환원시키는 단계를 포함하는,

내경이 10 nm 이하, 바람직하게는 5 nm 이하인 공동 중에 캡슐화된 적어도 두 상이한 크기의 원자의 양자 클러스터(AQC)를 포함하고, 상기 AQC의 금속은 Au를 제외한 전이 금속, 또는 전이 금속의 조합물이고, 전이 금속은 바람직하게는 Ag, Cu 및 전이 금속의 조합물에서 선택되는 본 발명에 기술된 나노시스템을 제조하는 방법에 관한 것이다.

테트라부틸암모늄 하이드록사이드, 테트라옥틸암모늄 하이드록사이드, 트리에틸벤질암모늄 하이드록사이드, 트리-n-옥틸메틸암모늄 하이드록사이드, 트리메틸데실암모늄 하이드록사이드, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드 또는 대이온과 같은 대형 기를 가지는 임의의 다른 하이드록사이드, 바람직하게는 테트라부틸암모늄 하이드록사이드가 단계 a)에서의 염기로서 사용될 수 있다.

단계 b)에서 전이 금속의 금속 염 또는 이들 조합물이 사용될 수 있다. 금속 염의 예로는 전이 금속의 니트레이트, 설페이트, 설파이트, 클로라이드, 브로마이드, 요오다이드, 포스페이트, 하이드록사이드, 시아네이트, 카복실레이트, 티오말레이트, 티오글루코세이트를 들 수 있으나, 이들에 제한되지는 않는다. 단일 금속 염으로서 또는 다른 금속 염과 사용될 수 있는 이들 금속 염의 예에는 AgNO₃, CH₃COOAg, Ag₃AsO₄, AgBrO₃, AgBr, Ag₂CO₃, AgClO₃, AgCl, AgCrO₄, AgOCN, AgIO₃, AgI, Ag₂O, AgClO₄, Ag₃PO₄, Ag₂SO₄, Ag₂S, Ag₂SO₃, CuSO₄, CuCl₂, CuBr₂, CuI₂, Cu₂S, CuSCN, CuCN, CuCO₃, Cu₂O, Cu(OH)₂, Cu(NO₃)₂, Cu(ClO₄)₂, Cu(HCO₂)₂또는Cu(CO₂CH₃)₂가 있다. 함께 사용될 수 있는 금 금속 염의 예에는 HAuCl₄, AuCl, AuCl₃, HAuCl₄, HAuCl₄·aq, KAuCl₄, LiAuCl₄, (CH₃)₂SAuCl, C₃H₉AuClP, C₆H₁₅AuClP, C₁₈H₁₅AuClP, C₈H₁₁AuClP, C₅H₅AuCl₃N, (C₄H₉)₃PAuCl, C₂₇H₃₆AuClN₂, C₂₁H₁₂AuClF₉P, C₂₀H₂₇AuClP, C₃₃H₄₉AuClP, C₄₂H₆₃AuClO₃P, C₂₁H₂₄AuClN₂, C₃₅H₄₉AuF₆NO₄PS₂ 또는(C₂₀H₁₅AuF₆NO₄PS₂)·2C₇H₈가 있다.

단계 c)에서 얻은 혼합물을 환원시키기 위해 단계 c)에 사용되는 환원 시스템 또는 환원제의 예로서는 NaBH₄, DIBAH, LiAlH₄, N₂H₄또는SnCl₂및또한 더 순한 환원제, 예컨대 소듐 하이포포스파이트, 아민, 당, 유기산, 중합체, 예컨대 폴리비닐피롤리돈, UV-VIS 조사선, 초음파 및 광환원을 들 수 있으나, 이들에 제한되지는 않는다.

본원에 사용된 용어 "약"은 명시된 값에서 약간 변동, 바람직하게는 명시된 값의 10% 내에서의 변동을 의미한다. 그러나, 약"은 예를 들어, 사용된 실험 기술에 따라 더 큰 치수 변동을 의미할 수 있다. 당업자들이라면 명시된 값의 상기 변동을 이해할 것이며, 이는 본 발명의 범주에 포함된다. 또, 보다 정확한 설명을 위해, 본원 명세서에 제공된 일부 양적 표현은 용어 "약"으로 기술되지 않는다. 용어 "약"은 명시적으로 쓰이거나, 또는 그렇지 않으면 본원 명세서에 제공된 각 양은 실제 주어진 값을 가리키도록 의도되고, 또한 실험 조건에 기인하고/하거나 주어진 값의 측정으로부터의 동등 및 근사치를 포함하여, 당업계에서의 주지 사실에 기초해 합리적으로 추론될 수 있는 실제 주어진 값의 근사치를 가리키도록 의도되는 것으로 해석하여 한다.

실시예

실시예 1. 스토크스 시프트가 300 nm인 금 AQC 나노좀 의 합성

본 실시예를 위해 도 3에 개략적으로 도시된 방법은 다음과 같다.

16-하이드록시팔미트산 수용액 (2 ml, 10 mg/ml)을 염기성 평균이 얻어질 때까지 필요한 부피의 테트라부틸암모늄 하이드록사이드 및 5.4 ml 물 중에서 16-머캅토팔미트산 (0.622 ml, 10 mg/mL)의 수용액과 격렬히 교반하면서 혼합하였다. 생성된 나노좀 용액에 400 ㎕ 부피의 HAuCl₄.3H₂O (Au (III) 클로라이드 수화물, 99.999% 금속 기준, Aldrich) (5.8 mg/ml) 용액을 첨가하고, 이어 400 ㎕의 NaBH₄ 용액 (0.05 M)을 첨가하여 환원시켰다. 사용된 농도를 위한 R1 및 R2의 값은 각각 3.7 및 3.4이었다. 이 금 나노좀 모액을 35 ℃에서 1 시간동안 교반하였다. 클러스터 함유 나노좀을 정제하기 위해, 아세트산 0.5 M을 pH 7.8 까지 첨가하여 침전시키고, 원심분리하여 클러스터를 갖는 나노좀을 함유하는 상등액으로부터 나노좀 및 과량의 시약을 함유하는 고체를 분리하였다. 마지막으로, 상기 상등액을 0.45 마이크론 필터를 통해 여과하였다. 본 실시예에서 제조한 Au AQC 나노좀 샘플에 대해 EDX (에너지-분산 X-선 분광법) 검출기 및 HAADF (high angular annular dark field)가 장착된 Tecnai OSIRIS 현미경 수단으로 얻은 전자 현미경법 이미지 STEM(주시형 투과 전자 현미경법)을 도 4에 나타내었으며, AQC를 함유하는 나노좀의 나노공동의 근사 크기는 약 1.5 nm인 것으로 관찰되었다. 도 5는 EDX 수단에 의한 도 4의 화학적 분석을 나타내며, Au 클러스터가 나노좀 형성 분자 (C, O, S)로 보호된 것으로 관찰되었다. 도 6은 도 4에서 관찰된 개별 나노좀 중 하나에 대한 전형적인 분석의 EDX 결과를 나타낸다. 스펙트럼은 나노시스템 영역에서 유의적인 S 및 O 신호를 보였으며, 이는 Au 클러스터를 보호하는 상기 원자를 함유하는 분자 (나노좀의 하이드록실 및 머캅토산)의 존재를 가리킨다. 이어 동일 장비 중 하나로 얻은 HR-STEM (고해상) 이미지로부터 클러스터 형태 (AQC)의 Au 존재를 보이는 결정 특성이 전혀 없는 것으로 입증되었다. 도 7은 Au AQC 나노좀의 흡수 스펙트럼 (1mm x 1cm x 3cm의 석영 큐벳에서 Hewlett-Packard HP8452A 분광광도계로 측정), 여기 스펙트럼 및 방출 스펙트럼 (Cary Eclipse Varian 형광 분광광도계로 측정)을 나타내는 것으로서, 300 nm에서 최대 여기 및 600 nm에서 최대 방출이 존재하는 것으로 관찰되었으며, 이는 스토크스 시프트가 300 nm임을 가리킨다. 300 nm에서의 여기는, 표 1에 따라, 나노좀에 존재하는 여기 도너 클러스터가 3 내지 5개의 원자를 가지는 반면, 방출 억셉터 클러스터는 약 15개의 원자를 가짐을 가리킨다.

실시예 2. 스토크스 시프트가 370 nm인 Au AQC 나노좀의 합성

실시예 1에서 기술된 것보다 더 큰 스토크스 시프트를 달성하기 위해, 억셉터 클러스터의 크기를 감소시키고 도너의 크기를 증가시키는 것이 필요하다. 명세서에 기술된 바와 같이, 이는 R1 및 R2의 값을 실시예 1에서 사용된 값에 비해 증가시킴으로써 이뤄진다. 본 실시에서 선택한 값은 R1은 4,1이고, R2는 4,3이었다. 이어서, 다음의 방식으로 진행하였다. 16-하이드록시팔미트산 수용액 (2.52 ml, 10 mg/ml)을 중화될 때까지 필요한 부피의 테트라부틸암모늄 하이드록사이드 및 4.9 ml 물 중에서 16-머캅토팔미트산 (0.622 ml, 10 mg/mL)의 수용액과 격렬히 교반하면서 혼합하였다. 생성된 나노좀 용액에 360 ㎕ 부피의 HAuCl₄.3H₂O (Au (III) 클로라이드 수화물, 99.999% 금속 기준, Aldrich) (5.8 mg/ml) 용액을 첨가하고, 이어 400 ㎕의 NaBH₄ 용액 (0.05 M)을 첨가하여 환원시켰다. 이 금 나노좀 모액을 25 ℃에서 30 분동안 교반하였다. 클러스터 함유 나노좀을 정제하기 위해, 아세트산 0.5 M을 pH 7.8 까지 첨가하여 침전시키고, 원심분리하여 클러스터를 갖는 나노좀을 함유하는 상등액으로부터 나노좀 및 과량의 시약을 함유하는 고체를 분리하였다. 마지막으로, 상기 상등액을 0.45 마이크론 필터를 통해 여과하였다. 도 8은 구면 수치 보정을 갖춘 Jeol JEM-ARM200F 현미경 수단으로 얻은 고해상 HAADF-STEM 이미지를 나타내며, 여기에서 나노좀의 공동을 차지하는 1.8 nm 근사 크기의 Au 클러스터를 명확히 볼 수 있다. 이미지로부터 나노좀의 나노공동내에 갇힌 클러스터 형성 원자를 그려볼 수 있다. 도 9는 Au AQC 나노좀의 여기 및 방출 스펙트럼 (Cary Eclipse Varian 형광 분광광도계로 측정)을 나타내며, 이들은 250 nm에서 최대 여기 및 620 nm에서 최대 방출이 존재하여 스토크스 시프트가 370 nm임을 보여준다. 최대 여기 및 방출의 위치는, 표 1에 따라, 나노좀에 존재하는 도너 Au 클러스터가 2 내지 3 개의 원자를 가지는 반면, 방출 억셉터 클러스터는 약 20개의 원자를 가짐을 가리킨다.

실시예 3. Ag AQC 나노좀의 합성

먼저, 16-머캅토팔미트산 및 16-하이드록시팔미트산의 모액을 10 mg/ml의 농도로 준비하고, 주어진 부피의 테트라부틸 암모늄 하이드록사이드 용액 (물 중 1.5 M)을 지방산/TBAOH의 몰비가 반드시 1이 되도록 첨가하였다. 이어, 주어진 부피의 각 지방산 모액을 25 ml의 순수한 물과 혼합하여 나노좀을 제조하였다 (3.11 ml의 16-머캅토헥사데칸산 및 10 ml의 16-하이드록시헥사데칸산).

제2 단계에서, 0.0147 M AgNO₃ 모액을 순수한 물에서 준비하였다. 이어, 이 용액 2.7 ml를 나노좀 샘플에 부었다. 물질이 재분산되도록 추가량의 TBAOH 용액을 혼합물에 첨가하였다. 이어서, 새로이 제조한 0.05 M NaBH₄ 모액 2.7 ml를 샘플에 격렬한 교반하에 적가하였다. 항온조에서 35 ℃로 1 시간 교반한 후 반응을 종결하였다.

실시예 4. Au AQC 짧은-사슬-길이 나노좀의 합성

먼저, 12-머캅토도데칸산 및 12-하이드록시도데칸산의 모액을 10 mg/ml의 농도로 준비하고, 주어진 부피의 테트라부틸 암모늄 하이드록사이드 용액 (물 중 1.5 M)을 지방산/TBAOH의 몰비가 반드시 1이 되도록 첨가하였다. 이어, 주어진 부피의 각 지방산 모액을 25 ml의 순수한 물과 혼합하여 나노좀을 제조하였다 (3.11 ml의 12-머캅토도데칸산 및 10 ml의 12-하이드록시도데칸산).

제2 단계에서, 0.0147 M HAuCl₄ 모액을 순수한 물에서 준비하였다. 이어, 이 용액 2.7 ml를 나노좀 샘플에 부었다. 물질이 재분산되도록 추가량의 TBAOH 용액을 혼합물에 첨가하였다. 이어서, 새로이 제조한 0.05 M NaBH₄ 모액 2.7 ml를 샘플에 격렬한 교반하에 적가하였다. 항온조에서 35 ℃로 1 시간 교반한 후 반응을 종결하였다.

실시예 5. 역 미셀로 캡슐화된 Au AQC의 합성 (마이크로에멀젼)

하나는 HAuCl₄ 염을 함유하고 다른 하나는 NaBH₄를 함유하는 미리 제조한 2개의 상이한 마이크로에멀젼을 혼합하여 역 미셀로 캡슐화된 금 클러스터 (마이크로에멀젼)를 제조하였다.

15.4 ml의 Tergitol^®15S5, 1.37 ml의 1-부탄티올 및 2.7 ml의 HAuCl₄ (0.0147 M) 수용액을 80.6 ml의 이소옥탄에 용해시켜 제1 마이크로에멀젼을 제조하였다. 15.4 ml의 Tergitol^®15S5, 1.37 ml의 1-부탄티올 및 2.7 ml의 NaBH₄ (0.05 M) 수용액을 80.6 ml의 이소옥탄에 용해시켜 제2마이크로에멀젼을 제조하였다.

이어, 양 마이크로에멀젼을 혼합하고, 반응물을 24 시간동안 교반하였다.

Claims

발광 나노시스템으로서 내경이 10 nm 이하인 공동 중에 캡슐화된 적어도 2개의 상이한 크기의 금속 원자 양자 클러스터(AQC)를 포함하는 나노시스템으로,
여기서, 상기 금속 AQC의 금속이 Au, Ag, Cu 및 이들의 조합에서 선택되며;
상기 공동이 나노좀(nanosome)의 코어이고, 상기 나노좀이 ω-하이드록시산 및 ω-머캅토산을 포함하는 것인, 나노시스템.
제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 상이한 크기의 금속 AQC가
- 2 내지 309개의 금속 원자 (M_n, 2≤n≤309),
- 2 내지 102개의 금속 원자 (M_n, 2≤n≤102),
- 2 내지 55개의 금속 원자 (M_n, 2≤n≤55), 또는
- 2 내지 25개의 금속 원자 (M_n, 2≤n≤25)로 구성됨을 특징으로 하는, 나노시스템.
제1항에 있어서, 상기 발광이 외부 여기원(excitation source)에 의한 나노시스템의 여기 후 수득되는 것인, 나노시스템.
제1항에 있어서, 상기 발광이 형광인, 나노시스템.
제1항에 있어서, 스토크스 시프트(Stokes shift)가 150 nm 초과인, 나노시스템.
제1항에 있어서, 상기 발광이 0.1 ㎲ 초과의 붕괴 시간을 갖는, 나노시스템.
제1항에 있어서, 형광 프로브, 바이오마커 또는 조영제로서의 나노시스템.
a) 예정된 여기 파장(λ_exc.)에서 외부 여기원으로 나노시스템을 여기하는 단계; 및
b) 적합한 검출 수단에 의해 상기 나노시스템의 방출 파장(λ_em.), 강도, 평균 수명 및 이방성의 파라미터 중 하나 이상을 검출하는 단계
를 포함하는, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 나노시스템의 검출방법.
a) 수성 매질 중 염기의 존재하에 ω-하이드록시산과 ω-머캅토산을 혼합하여 나노좀을 제조하는 단계,
b) 단계 a)에서 제조된 혼합물에 적어도 하나의 금속 염을 첨가하는 단계, 및
c) 단계 b)에서 얻은 혼합물을 환원시키는 단계
를 포함하는, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 나노시스템의 제조방법.
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