KR102055043B1 - A hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 하기 화학식 1;을 포함하는, 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
[화학식 1]
[Formula 1]
Description
본 발명은 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 로다민(rhodamine) 유도체를 포함하는, 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a hydrogel film including aluminum rhodamine derivatives, which can selectively detect aluminum ions. It relates to a manufacturing method thereof.
탄소나노입자는 광전자, 광촉매, 화학센서, 온도센서, 생체이미징 분야에서 응용이 가능하다. 그 중 금속이온을 감지하기 위한 화학센서 분야에서 다양한 연구가 진행되어 왔는데, 대표적인 방법으로 탄소나노입자와 금속이온간의 결합으로 인해 생기는 형광변화로 금속이온을 검출하는 방법 (L. Zhou, Y. Lin, Z. Huang, J. Ren and X. Qu, Chem. Commun., 48, 1147-1149, 2012)과 탄소나노입자 표면에 금속이온 감응 물질을 도입하여 표면에 존재하는 감응 물질로 인한 형광변화를 통해 금속이온을 검출하는 연구가 대표적이다 Carbon nanoparticles can be applied in the fields of optoelectronics, photocatalysts, chemical sensors, temperature sensors, and bioimaging. Among them, various researches have been conducted in the field of chemical sensors for detecting metal ions. A representative method is a method of detecting metal ions by fluorescence change caused by the coupling between carbon nanoparticles and metal ions (L. Zhou, Y. Lin). , Z. Huang, J. Ren and X. Qu, Chem. Commun., 48, 1147-1149, 2012) and the introduction of metal ion sensitive materials on the surface of carbon nanoparticles to change the fluorescence change due to the sensitive materials present on the surface. Research on detecting metal ions through
한편, 자극-반응성 하이드로젤은 뛰어난 물성과 특성으로 인해, 다양한 플렛폼에 적용되어 사용되고 있다. 또한, 자극-반응성 하이드로젤을 필름으로서 가공 할 때, 빠른 응답 속도, 보다 높은 적재 용량 및 강화된 계면간 상호 작용을 포함하는 향상된 특성을 나타낸다. 하지만, 기존의 자극-반응성 하이드로젤 필름은, 반복적으로 사용할 수 없는 문제점과 검출 한계가 떨어지는 문제점이 있다.On the other hand, stimulation-responsive hydrogels have been applied to various platforms due to their excellent physical properties and properties. In addition, when processing stimuli-reactive hydrogels as films, they exhibit improved properties including faster response speeds, higher loading capacities, and enhanced interfacial interactions. However, the conventional stimulus-reactive hydrogel film, there is a problem that can not be used repeatedly and the detection limit falls.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 1.5 μM 수준의 측정 한계 (limit of detection)를 가지며, 사용 후 흡착된 알루미늄 이온을 제거할 수 있어 반복적으로 사용가능하고, 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to have a limit of detection at the level of 1.5 μM and to repeatedly remove the adsorbed aluminum ions after use. The present invention provides a hydrogel film capable of selectively detecting ions and a method of manufacturing the same.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름은, 하기 화학식 1;을 포함한다.Hydrogel film capable of selectively detecting the aluminum ion according to an embodiment of the present invention, includes the formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
(M은 금속이다.)(M is a metal.)
일 측면에 따르면, 상기 화학식 1과 연결되는, 하기 화학식 2; 및According to one aspect, connected to the
가교제;를 더 포함할 수 있다.It may further include a crosslinking agent.
[화학식 2][Formula 2]
(n은 200 내지 4000의 정수이다.)(n is an integer from 200 to 4000.)
일 측면에 따르면, 상기 가교제는, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(Triethylene glycol diacrylate) 또는 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트(Diethylene glycol diacrylate) 를 포함하는 것일 수 있다.According to an aspect, the crosslinking agent may include triethylene glycol diacrylate or diethylene glycol diacrylate.
일 측면에 따르면, 상기 가교제를 1 중량% 내지 10 중량% 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, it may be to include 1 wt% to 10 wt% of the crosslinking agent.
일 측면에 따르면, 상기 화학식 1은, 하기 화학식 3의 형태로 변화함에 따라, 형광 응답이 반전되는 것일 수 있다.According to one aspect, Formula 1 may be, as the change in the form of the formula (3), the fluorescence response is reversed.
[화학식 3][Formula 3]
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름의 제조방법은, 아크릴 단량체 및 가교제를 포함하는 용액을 준비하는 단계; 상기 아크릴 단량체 및 가교제를 포함하는 용액에 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 용해하여 혼합용액을 준비하는 단계; 및 상기 혼합용액에, 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate) 용액을 적가(dropwise)하는 단계;를 포함한다.Method for producing a hydrogel film that can selectively detect the aluminum ions according to an embodiment of the present invention, preparing a solution containing an acrylic monomer and a crosslinking agent; Preparing a mixed solution by dissolving a compound represented by Chemical Formula 1 in a solution including the acrylic monomer and a crosslinking agent; And dropwise adding a potassium persulfate solution to the mixed solution.
[화학식 1][Formula 1]
(M은 금속이다.)(M is a metal.)
일 측면에 따르면, 상기 아크릴 단량체는, 아크릴 아미드, 아크릴산 및 이소프로필아크릴아미드로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the acrylic monomer may be at least one selected from the group consisting of acrylamide, acrylic acid and isopropylacrylamide.
일 측면에 따르면, 상기 화학식 1, 상기 칼륨 퍼설페이트 및 상기 아크릴 단량체의 몰비는, 1 : 2000 이상일 수 있다.According to one aspect, the molar ratio of Formula 1, the potassium persulfate and the acrylic monomer, may be 1: 2000 or more.
일 측면에 따르면, 상기 화학식 1은, 로다민 6G(rhodamine 6G)로부터 유도되는 것일 수 있다.According to one aspect, Formula 1, may be derived from rhodamine 6G (rhodamine 6G).
일 측면에 따르면, 상기 혼합용액에, 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate) 용액을 적가(dropwise)하는 단계 이후, 상기 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate) 용액을 적가(dropwise)된 혼합용액을 20 내지 60 의 온도조건에서 1.5 시간 내지 6 시간 동안 중합하는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to one aspect, after dropwise adding a potassium persulfate solution to the mixed solution, the mixed solution dropwise added to the potassium persulfate solution at a temperature of 20 to 60 The polymerization may be performed under conditions for 1.5 hours to 6 hours.
본 발명에 따르면, 로다민 유도체를 통해 뛰어난 검출 한계를 가지고, 사용 후 흡착된 알루미늄 이온을 제거할 수 있어 반복적으로 사용가능하며, 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름을 구현할 수 있다.According to the present invention, through the rhodamine derivative, it has an excellent detection limit, can remove the adsorbed aluminum ions after use, can be repeatedly used, and can implement a hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름을 마이크로 유체, 웨어러블 디바이스 또는 스마트 생체 모방 물질에 적용하여, 신경 세포에서와 같이 자율적인 상호 작용을 할 수 있는 물질로서 사용할 수 있다.In addition, by applying a hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions according to the present invention to a microfluidic, wearable device or smart biomimetic material, it can be used as a material capable of autonomous interaction, such as in nerve cells have.
도 1은 바람직한 본 발명에 따른 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름의 내부구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름에 포함되는 가교제의 중량에 따른 인장 응력-변형 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 3은, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름의 알루미늄 이온 검출능력 나타낸 그래프이다.
도 4는, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름의 선택적인 알루미늄 이온 검출능력 나타낸 그래프이다.
도 5는, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름의 온-오프 형광 스위칭 반복 사이클을 도시한 그래프이다.1 is a conceptual diagram illustrating the internal structure of a hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions according to the present invention.
2 is a graph showing a tensile stress-strain curve according to the weight of a crosslinking agent included in a hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions according to the present invention.
3 is a graph showing the aluminum ion detection capability of the hydrogel film capable of selectively detecting the aluminum ions prepared according to the embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the selective aluminum ion detection capability of the hydrogel film capable of selectively detecting the aluminum ions prepared according to the embodiment of the present invention.
5 is a graph illustrating an on-off fluorescence switching repetition cycle of a hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions prepared according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, terms used in the present specification are terms used to properly express preferred embodiments of the present invention, which may vary according to user's or operator's intention or customs in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of the terms should be made based on the contents throughout the specification. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a member is located "on" another member, this includes not only when one member is in contact with another member but also when another member is present between the two members.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, not to exclude other components.
이하, 본 발명의 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, a hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions of the present invention will be described in detail with reference to Examples and drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments and drawings.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름은, 하기 화학식 1;을 포함한다.Hydrogel film capable of selectively detecting the aluminum ion according to an embodiment of the present invention, includes the formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
(M은 금속이며, 바람직하게는 Na일 수 있다.)(M is a metal, preferably Na.)
본 발명에 따르면, 상기 화학식 1로 표현되는 로다민 유도체를 통해 뛰어난 검출 한계를 가지고, 사용 후 흡착된 알루미늄 이온을 제거할 수 있어 반복적으로 사용가능하며, 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름을 구현할 수 있다.According to the present invention, a hydrogel having an excellent detection limit through the rhodamine derivative represented by Chemical Formula 1, can be repeatedly used because it can remove adsorbed aluminum ions after use, and can selectively detect aluminum ions. Film can be implemented.
일 측면에 따르면, 상기 화학식 1과 연결되는, 하기 화학식 2; 및 가교제;를 더 포함할 수 있다.According to one aspect, connected to the
[화학식 2][Formula 2]
(n은 200 내지 4000의 정수이다.)(n is an integer from 200 to 4000.)
상기 화학식 2는, 상기 화학식 1의 N- 메틸 아닐린(AR-NH-) 부분과 결합된다. 즉, 하기 화학식 4의 구조를 가지는 리니어 형태의 분자가 상기 가교제에 의해 가교되며, 그물망 모양으로 중합되어 필름을 형성하는 것이다.
[화학식 4][Formula 4]
일 측면에 따르면, 상기 가교제는, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(Triethylene glycol diacrylate) 또는 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트(Diethylene glycol diacrylate)를 포함하는 것일 수 있고, 아크릴 기를 두 개 이상 갖는 수용성 단분자 혹은 고분자라면 상기 물질에 한정되지 않고 가교제로 이용될 수 있다. According to one aspect, the crosslinking agent may include triethylene glycol diacrylate (triethylene glycol diacrylate) or diethylene glycol diacrylate (Diethylene glycol diacrylate), a water-soluble single molecule or polymer having two or more acrylic groups If it is not limited to the above materials can be used as a crosslinking agent.
일 측면에 따르면, 상기 가교제를 1 중량% 내지 10 중량% 포함하는 것일 수 있다. 1 중량% 미만으로 상기 가교제를 포함하거나, 10 중량%를 초과하여 상기 가교제를 포함할 경우, 인장강도가 떨어지고, 신축성이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.According to one aspect, it may be to include 1 wt% to 10 wt% of the crosslinking agent. When the crosslinking agent is included in less than 1% by weight, or when the crosslinking agent is included in excess of 10% by weight, tensile strength may be lowered and elasticity may be poor.
매우 바람직하게는, 본 발명에 따른 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름은 2 중량%의 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(Triethylene glycol diacrylate) 가교제를 포함함으로써, 500 % 이상 인장될 수 있다.Very preferably, the hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions according to the present invention may be stretched by 500% or more by including 2% by weight of triethylene glycol diacrylate crosslinking agent.
일 측면에 따르면, 상기 화학식 1은, 하기 화학식 3의 형태로 변화함에 따라, 형광 응답이 반전되는 것일 수 있다.According to one aspect,
[화학식 3][Formula 3]
도 1은 바람직한 본 발명에 따른 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름의 내부구조를 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating the internal structure of a hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions according to the present invention.
도 1에서, 화학식 1로 표현되는 화학구조를 200으로 표기하고, 화학식 2로 표현되는 화학구조를 300으로 표기하였다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름(100)은, 상술한 바와 같이, 상기 화학식 1(200) 및 상기 화학식 2(300)가 결합된 상기 화학식 4의 구조를 가지는 리니어 형태의 분자가 가교제에 의해 가교되며, 그물망 모양으로 중합되어 필름을 형성하는 것임을 알 수 있다.In FIG. 1, the chemical structure represented by
또한, 알루미늄 이온(Al3+)을 첨가함에 따라, 상기 화학식 1(200)은, 상기 화학식 3(210)의 형태로 변화하고, 형광 응답이 반전되어, 노란색을 띄게 된다. 즉, 알루미늄 이온(Al3+)의 유무에 따라 본 발명에 따른 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름의 색은 변화한다.In addition, as the aluminum ions (Al 3+ ) is added, Formula 1 (200) changes to the form of Formula 3 (210), and the fluorescence response is inverted to become yellow. That is, the color of the hydrogel film capable of selectively detecting the aluminum ions according to the present invention changes depending on the presence or absence of aluminum ions (Al 3+ ).
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름의 제조방법은, 아크릴 단량체 및 가교제를 포함하는 용액을 준비하는 단계; 상기 아크릴 단량체 및 가교제를 포함하는 용액에 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 용해하여 혼합용액을 준비하는 단계; 및 상기 혼합용액에, 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate: KPS) 용액을 적가(dropwise)하는 단계;를 포함한다.Method for producing a hydrogel film that can selectively detect the aluminum ions according to an embodiment of the present invention, preparing a solution containing an acrylic monomer and a crosslinking agent; Preparing a mixed solution by dissolving a compound represented by
[화학식 1][Formula 1]
(M은 금속이다.)(M is a metal.)
일 측면에 따르면, 상기 아크릴 단량체는, 아크릴 아미드, 아크릴산 및 이소프로필아크릴아미드으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the acrylic monomer may be at least one selected from the group consisting of acrylamide, acrylic acid and isopropylacrylamide.
바람직하게, 상기 아크릴 단량체는, 아크릴 아미드일 수 있다. 아크릴 아미드는, 하기 반응식 1에 따라 상기 화학식 1의 N- 메틸 아닐린(AR-NH-) 부분과 반응한다.Preferably, the acrylic monomer may be acrylamide. Acrylamide is reacted with the N-methyl aniline (AR-NH-) moiety of the formula (1) according to
[반응식 1]
일 측면에 따르면, 상기 화학식 1, 상기 칼륨 퍼설페이트(KPS) 및 상기 아크릴 단량체의 몰비는, 1 : 2000 이상According to one aspect, the molar ratio of the
1 : 2000 내지 1 : 10000일 수 있다. 상기 화학식 1, 상기 칼륨 퍼설페이트(KPS) 및 상기 아크릴 단량체의 몰 비가 상기 범위보다 낮을 경우, 하이드로젤의 점탄성 거동이 나타나지 않을 수 있고, 너무 높으면 하이드로젤 필름에 기포가 생기는 문제점이 발생할 수 있다.1: 2000 to 1: 10000. When the molar ratio of
일 측면에 따르면, 상기 화학식 1은, 로다민 6G(rhodamine 6G)로부터 유도되는 것일 수 있다. 더욱 자세하게, 상기 화학식 1은, 하기 반응식 2에 따라 로다민 6G(rhodamine 6G)로부터 유도된다.According to one aspect,
[반응식 2]
일 측면에 따르면, 상기 혼합용액에, 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate) 용액을 적가(dropwise)하는 단계 이후, 상기 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate) 용액을 적가(dropwise)된 혼합용액을 20 내지 60 의 온도조건에서 1.5 시간 내지 6 시간 동안 중합하는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to one aspect, after dropwise adding a potassium persulfate solution to the mixed solution, the mixed solution dropwise added to the potassium persulfate solution at a temperature of 20 to 60 The polymerization may be performed under conditions for 1.5 hours to 6 hours.
상기 중합 단계가 20 미만의 온도 조건에서 수행될 경우 중합 속도가 매우 느려지는 문제점이 발생할 수 있고, 60 를 초과하는 온도 조건에서 수행될 경우 하이드로젤 필름에 기포가 생기거나 필름이 수축이 되는 문제점이 발생할 수 있다.When the polymerization step is carried out at a temperature condition of less than 20 may cause a problem that the polymerization rate is very slow, and when the polymerization step is carried out at a temperature exceeding 60 is a problem that bubbles or hydrophobic film is generated in the hydrogel film May occur.
또한, 상기 중합 단계가 1.5 시간 미만 수행될 경우 고분자 중합도가 떨어져서 필름이 제대로 형성되지 않는 문제점이 발생할 수 있다.In addition, when the polymerization step is carried out for less than 1.5 hours may cause a problem that the film is not formed properly due to the low polymer polymerization degree.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the contents of the present invention are not limited to the following examples.
실시예Example
아크릴 아미드 (1.0 g, 14 mmol, 4000 당량) 및 트리 에틸렌 글리콜 디 아크릴 레이트 (20 mg, 0.078 mmol, 20 당량)를 물 (4 mL)에 용해시켜 용액을 제조하였다.A solution was prepared by dissolving acrylamide (1.0 g, 14 mmol, 4000 equiv) and triethylene glycol diacrylate (20 mg, 0.078 mmol, 20 equiv) in water (4 mL).
상기 화학식 1로 표현되는 화합물 1 (2.1 mg, 3.7 μmol, 1.0 당량 )을 물 (5 mL)에 용액을 제조하였다. Compound 1 (2.1 mg, 3.7 μmol, 1.0 equivalent) represented by
상기 두 용액을 혼합하여 혼합 용액을 제조한 후, N2로 1 시간 동안 버블링 하여 탈기시켰다. The two solutions were mixed to prepare a mixed solution, followed by degassing by bubbling with N 2 for 1 hour.
황산 칼륨 (2.0 mg, 7.4 μmol, 2.0 eq.) 수용액과 NaOH 수용액(1M)을 상기 탈기한 혼합 용액에 적가(dropwise) 하였다.Aqueous solution of potassium sulfate (2.0 mg, 7.4 μmol, 2.0 eq.) And aqueous NaOH solution (1M) were added dropwise to the degassed mixed solution.
그 후, 반응 액을 100 mm × 75 mm × 1 mm 크기 (폭 × 길이 × 두께)의 유리 형틀에 붓고, 실온에서 6 시간 방치하여 중합시켜, 본 발명에 일 실시예에 따른 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름을 제조하였다.Thereafter, the reaction solution was poured into a glass mold having a size of 100 mm × 75 mm × 1 mm (width × length × thickness), and left to stand at room temperature for 6 hours to polymerize, thereby selectively selecting aluminum ions according to the embodiment of the present invention A detectable hydrogel film was prepared.
도 2는, 본 발명에 따른 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름에 포함되는 가교제의 중량에 따른 인장 응력-변형 곡선을 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing a tensile stress-strain curve according to the weight of a crosslinking agent included in a hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions according to the present invention.
더욱 자세하게, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트를, 각각, 2 중량%, 3 중량%, 4 중량%, 8 중량%를 포함하여 제조한 하이드로젤 필름의 인장 응력-변형 곡선을 나타낸 그래프이다.In more detail, it is a graph showing the tensile stress-strain curve of the hydrogel film prepared by containing triethylene glycol diacrylate, 2% by weight, 3% by weight, 4% by weight, 8% by weight, respectively.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름은 2 중량%의 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(Triethylene glycol diacrylate) 가교제를 포함함으로써, 500 % 이상 인장되는 것을 알 수 있다.2, it can be seen that the hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions according to the present invention is stretched by 500% or more by including 2% by weight of triethylene glycol diacrylate crosslinking agent. Can be.
도 3은, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름의 알루미늄 이온 검출능력 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the aluminum ion detection capability of the hydrogel film capable of selectively detecting the aluminum ions prepared according to the embodiment of the present invention.
도 3 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름을, Al3+의 수용액에 30분 동안 노출시킨 후의 형광 변화를 도시한다.3 (a) and (b) show fluorescence changes after exposure of a hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions prepared according to an embodiment of the present invention to an aqueous solution of Al 3+ for 30 minutes. .
도 3 (a) 및 (b)를 참조하면, Al3+의 수용액의 농도에 따라, PL Intensity가 변화하는 것을 알 수 있다. 이는, 상술한 바와 같이, 알루미늄 이온(Al3+)을 첨가함에 따라 상기 화학식 1이 상기 화학식 3의 형태로 변화하여, 형광 응답이 반전되는 것을 의미한다.Referring to Figures 3 (a) and (b), it can be seen that PL Intensity changes with the concentration of the aqueous solution of Al 3+ . This means that, as described above, the addition of aluminum ions (Al 3+ ) in the formula (1) to the form of the formula (3), the fluorescence response is reversed.
도 4는, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름의 선택적인 알루미늄 이온 검출능력 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the selective aluminum ion detection capability of the hydrogel film capable of selectively detecting the aluminum ions prepared according to the embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름은, 알루미늄 이온(Al3+)에 대한 선택적이고, 가역적인 반응을 보이는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 하이드로젤 필름은 알루미늄 이온만을 선택적으로 검출할 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions prepared according to an embodiment of the present invention exhibits a selective and reversible reaction to aluminum ions (Al 3+ ). . That is, the hydrogel film according to the present invention can selectively detect only aluminum ions.
도 5는, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름의 온-오프 형광 스위칭 반복 사이클을 도시한 그래프이다.5 is a graph illustrating an on-off fluorescence switching repetition cycle of a hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions prepared according to an embodiment of the present invention.
더욱 자세하게는, 본 발명에 따른 하이드로젤 필름을 Al3+의 수용액에 30분 간 노출시키는 단계; 및 에틸렌 디아민 테트라 아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid: EDTA) 용액에 30분간 노출시키는 단계;를 반복 수행하여, 형광 스위칭 반복 사이클을 측정하였다.More specifically, the step of exposing the hydrogel film according to the invention in an aqueous solution of Al 3+ for 30 minutes; And exposure to ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) solution for 30 minutes; was repeated to measure the fluorescence switching repetition cycle.
도 5를 참조하면, 에틸렌 디아민 테트라 아세트산 용액을 통해 하이드로젤 필름에 흡착된 알루미늄 이온을 제거할 수 있는 것을 알 수 있으며, 반복적으로 사용할 수 있다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that aluminum ions adsorbed onto the hydrogel film can be removed through the ethylene diamine tetraacetic acid solution, and can be used repeatedly.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Although the embodiments have been described by the limited embodiments and the drawings as described above, various modifications and variations are possible to those skilled in the art from the above description. For example, the techniques described may be performed in a different order than the described method, and / or the components described may be combined or combined in a different form than the described method, or replaced or substituted by other components or equivalents. Appropriate results can be achieved. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are within the scope of the claims that follow.
100: 하이드로젤 필름
200: 화학식 1로 표현되는 화합물
210: 화학식 3으로 표현되는 화합물
300: 화학식 2로 표현되는 화합물100: hydrogel film
200: a compound represented by formula (1)
210: a compound represented by
300: a compound represented by
Claims (10)
상기 화학식 1과 연결되는, 하기 화학식 2; 및
가교제;를 더 포함하고,
상기 가교제는, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(Triethylene glycol diacrylate) 또는 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트(Diethylene glycol diacrylate) 를 포함하고,
상기 가교제를 1 중량% 내지 10 중량% 포함하는 것인, 알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름:
[화학식 1]
(M은 금속이다.)
[화학식 2]
(n은 200 내지 4000의 정수이다.)
Formula 1;
Linked with Formula 1, Formula 2; And
It further comprises a crosslinking agent,
The crosslinking agent includes triethylene glycol diacrylate or diethylene glycol diacrylate,
A hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions, comprising 1 wt% to 10 wt% of the crosslinking agent:
[Formula 1]
(M is a metal.)
[Formula 2]
(n is an integer from 200 to 4000.)
상기 화학식 1은, 하기 화학식 3의 형태로 변화함에 따라, 형광 응답이 반전되는 것인,
알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름:
[화학식 3]
The method of claim 1,
Formula 1, the fluorescence response is reversed as it changes to the form of Formula 3,
Hydrogel films that can selectively detect aluminum ions:
[Formula 3]
상기 아크릴 단량체 및 가교제를 포함하는 용액에 하기 화학식 1로 표현되는 화합물을 용해하여 혼합용액을 준비하는 단계; 및
상기 혼합용액에, 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate) 용액을 적가(dropwise)하는 단계;를 포함하고,
상기 화학식 1 및 상기 칼륨 퍼설페이트 대 상기 아크릴 단량체의 몰비는, 1 : 2000 이상이고,
상기 가교제는, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(Triethylene glycol diacrylate) 또는 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트(Diethylene glycol diacrylate)를 포함하고,
상기 가교제를 1 중량% 내지 10 중량% 포함하고,
하기 화학식 1과 연결되는, 하기 화학식 2를 갖는 것인,
알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름의 제조방법:
[화학식 1]
(M은 금속이다.)
[화학식 2]
(n은 200 내지 4000의 정수이다.)
Preparing a solution comprising an acrylic monomer and a crosslinking agent;
Preparing a mixed solution by dissolving a compound represented by Chemical Formula 1 in a solution including the acrylic monomer and a crosslinking agent; And
And dropwise adding a potassium persulfate solution to the mixed solution.
The molar ratio of Formula 1 and the potassium persulfate to the acrylic monomer is at least 1: 2000,
The crosslinking agent includes triethylene glycol diacrylate or diethylene glycol diacrylate,
1 wt% to 10 wt% of the crosslinking agent,
Linked with the formula (1), having the formula (2),
Method for producing a hydrogel film that can selectively detect aluminum ions:
[Formula 1]
(M is a metal.)
[Formula 2]
(n is an integer from 200 to 4000.)
상기 아크릴 단량체는, 아크릴 아미드, 아크릴산 및 이소프로필아크릴아미드로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인,
알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름의 제조방법.
The method of claim 6,
Wherein the acrylic monomer, at least one selected from the group consisting of acryl amide, acrylic acid and isopropyl acrylamide,
A method for producing a hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions.
상기 화학식 1은, 로다민 6G(rhodamine 6G)로부터 유도되는 것인,
알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름의 제조방법.
The method of claim 6,
Formula 1 is derived from rhodamine 6G (rhodamine 6G),
A method for producing a hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions.
상기 혼합용액에, 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate) 용액을 적가(dropwise)하는 단계 이후,
상기 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate) 용액을 적가(dropwise)된 혼합용액을 20 ℃ 내지 60 ℃의 온도조건에서 1.5 시간 내지 6 시간 동안 중합하는 단계;를 더 포함하는,
알루미늄 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 하이드로젤 필름의 제조방법.The method of claim 6,
After dropwise adding a potassium persulfate solution to the mixed solution,
Polymerizing the mixed solution in which the potassium persulfate solution is dropwise added at a temperature of 20 ° C. to 60 ° C. for 1.5 hours to 6 hours; further comprising:
A method for producing a hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions.
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| KR1020170164138A KR102055043B1 (en) | 2017-12-01 | 2017-12-01 | A hydrogel film capable of selectively detecting aluminum ions and method of manufacturing the same |
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| Y Fu et al, Dalton Transactions, Vol.42, pp 12624-12632.(2014.12.31.)* |
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