KR102057641B1 - 나노 복합체 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 나노 복합체 제조 장치 및 이에 의해 제조된 나노 복합체에 관한 것으로, 본 출원의 나노 복합체 제조 장치는 종래 항균성 금속의 항균성은 유지하되 독성을 낮춰 우수한 안정성을 가지는 나노 복합체를 제조할 수 있다.

Description

나노 복합체 제조 장치{DEVICE FOR MANUFACTURING NANO COMPOSITE}
본 출원은 나노 복합체 제조 장치 및 이에 의해 제조된 나노 복합체에 관한 것이다.
항균성 화합물은 병원균 박테리아 감염과 같은 생물학적 위험을 예방하는 제품을 포함하는 수많은 위생 및 건강 관리 응용 분야에 사용되고 있다. 현재 박테리아 감염의 70% 이상은 테트라사이클린(Tetracycline) 및 암피실린과 같이 통상적으로 사용되는 항생제에 내성을 지니고 있으며 이를 대체하기 위한 고 활성 항균제를 개발 중이다. 금속 나노 입자 및 나노 복합체는 항균제로 기대된다. 특히 금속 입자의 용해 및 금속 이온의 방출은 다중 저항성 박테리아에서도 항생제로서의 효능을 향상시킨다. 금속 나노 입자 중, 은(Ag) 및 구리(Cu) 나노 입자는 가장 특성화된 항균제이며, 화장품, 스프레이, 섬유, 탈취제 및 감염 예방에 널리 사용될 수 있다. 그램 양성(Gram-positive) 및 그램 음성(Gram-negative) 박테리아 균주에 대한 Ag 및 Cu 입자의 항균 활성은 음으로 하전된 세균 멤브레인과의 정전기적 상호 작용을 촉진하는 이온의 용해와 관련 있다. 또한, 상기 그램 양성(Gram-positive) 및 그램 음성(Gram-negative) 박테리아 균주에 대한 Ag 및 Cu 입자의 항균 활성은 단백질 및 멤브레인을 손상시키고 산화 스트레스를 유도하여 손상을 유발한다.
최근, Ag 및 Cu 나노 입자의 중요한 독성 부작용은 사람과 환경에 대한 관심사가 되었으며, 세포 흡수 및 리소좀 침투와 연관되어 DNA를 손상시키는 활성 산소 종(Reactive oxygen species, ROS)을 생성하였다. 이러한 관찰 결과, 항생제의 선택이 복잡해졌고, 이러한 관찰은 항균 기능과 생체 환경 안전의 균형을 우선시하였다. 또한, 재료 기능과 독성 사이의 균형을 우선시하는 안전 설계에 의한 접근을 보장하면서, 재료 공정의 건강 및 환경 유해성을 해결할 필요가 있다. 안전 설계 나노 입자는 일반적으로 폴리에틸렌 글리콜 및 키토산 킬레이트와 같은 고분자 화합물을 표면에 코팅하여 제조되었다. 그러나, 이러한 제제의 가수 분해 및 고유 독성은 안전성 및 실용성을 제한하였다.
보다 최근에는, 기능의 큰 손실 없이 나노 입자의 독성을 줄이기 위해 표면 개질이 조사되었으며, 생물학적 시스템과 직접 접촉할 수 있는 불활성 표면이 생성되었다. 특히, 금속 나노 입자의 용해 동역학에 대한 기본 재료의 금속 도핑의 영향은 나노 입자의 독성 효과를 감소시키기 위해 이용되어 왔다. 그러나, 금속 나노 입자의 원하는 기능과 생체 독성을 검증한 연구는 거의 없다. 따라서, 안전 설계에 의한 실제 접근법은 현재 도펀트, Fe, Al, Ti 및 S의 기본 연구에 국한되어 있으며 이러한 기술의 개발이 요구되고 있다.
본 출원은 종래 항균성 금속의 항균성은 유지하되 독성을 낮춰 우수한 안정성을 가지는 나노 복합체 제조 장치 및 이에 의해 제조된 나노 복합체에 관한 것이다.
본 출원은 나노 복합체에 관한 것이다. 예시적인 본 출원의 나노 복합체 제조 장치에 의하면, 에어로졸 도핑 기술을 이용함으로써, 종래 항균성 금속의 항균성은 유지하되 독성을 낮춰 우수한 안정성을 가지는 나노 복합체를 제조할 수 있다.
본 명세서에서 「스파크 방전」은 상압에서 kV-mA 모드로 수행되는 고주파 방전 방식을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 「나노」는 나노 미터(nm) 단위의 크기를 의미할 수 있고, 예를 들어, 1 내지 1,000 nm의 크기를 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서 「나노 입자」는 나노 미터(nm) 단위의 기하 평균 직경을 갖는 입자를 의미할 수 있고, 예를 들어, 1 내지 1,000 nm의 기하 평균 직경을 갖는 입자를 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 출원의 나노 복합체 제조 장치를 설명하며, 첨부된 도면은 예시적인 것으로, 본 출원의 나노 복합체 제조 장치가 첨부된 도면에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 나노 복합체 제조 장치를 예시적으로 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 나노 복합체 제조 장치는 전극부, 방전부(120) 및 채널부(130)를 포함한다.
상기 전극부는 텔루륨으로 이루어진 제 1 전극(111), 및 텔루륨 또는 항균성 금속으로 이루어진 복수 개의 제 2 전극을 포함한다. 본 명세서에서 「복수 개」는 2 이상의 수를 의미하며, 상한이 제한되는 것은 아니다. 본 명세서에서 「항균성 금속」은 세균의 증식을 저해하거나 사멸시키는 성질을 가진 금속을 의미한다.
하나의 예시에서, 상기 복수 개의 제 2 전극은 2 개 내지 8 개로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 복수 개의 제 2 전극은 2 개 내지 7 개, 2 개 내지 6 개, 2 개 내지 5 개 또는 2 개 내지 4 개일 수 있다. 예를 들어, 상기 복수 개의 제 2 전극이 2 개 내지 8개로 이루어지는 경우, 상기 복수 개의 제 2 전극은 제 2-1 전극, 제 2-2 전극, 제 2-3 전극, 제 2-4 전극, 제 2-5 전극, 제 2-6 전극, 제 2-7 전극 및 제 2-8 전극일 수 있다. 또한, 상기 제 2 전극이 2 개 내지 7 개로 이루어지는 경우, 상기 복수 개의 제 2 전극은 제 2-1 전극, 제 2-2 전극, 제 2-3 전극, 제 2-4 전극, 제 2-5 전극, 제 2-6 전극 및 제 2-7 전극일 수 있다. 또한, 상기 제 2 전극이 2 개 내지 6 개로 이루어지는 경우, 상기 복수 개의 제 2 전극은 제 2-1 전극, 제 2-2 전극, 제 2-3 전극, 제 2-4 전극, 제 2-5 전극 및 제 2-6 전극일 수 있다. 또한, 상기 제 2 전극이 2 개 내지 5 개로 이루어지는 경우, 상기 복수 개의 제 2 전극은 제 2-1 전극, 제 2-2 전극, 제 2-3 전극, 제 2-4 전극 및 제 2-5 전극일 수 있다. 또한, 상기 제 2 전극이 2 개 내지 4 개로 이루어지는 경우, 상기 복수 개의 제 2 전극은 제 2-1 전극, 제 2-2 전극, 제 2-3 전극 및 제 2-4 전극일 수 있다. 또한, 상기 제 2 전극이 2 개 내지 3 개로 이루어지는 경우, 상기 복수 개의 제 2 전극은 제 2-1 전극, 제 2-2 전극 및 제 2-3 전극일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 복수 개의 제 2 전극은 3 개일 수 있으며, 구체적으로, 제 2-1 전극(112), 제 2-2 전극(113) 및 제 2-3 전극(114)일 수 있다.
상기 방전부(120)는 상기 제 1 전극(111) 및 상기 복수 개의 제 2 전극으로부터 나노 입자를 발생시키는 부분이다. 하나의 예시에서, 상기 방전부(120)는 스파크 방전에 의해 나노 입자를 발생시킬 수 있다.
상기 제 1 전극(111) 및 복수 개의 제 2 전극은 서로 소정의 간격을 두고 이격 배치되어 간극을 형성하고 있다. 본 명세서에서 「간극」은 물체의 길이 방향으로 서로 마주하는 물체들 사이의 틈을 의미한다. 예를 들어, 상기 간극은 서로 이격 배치 되어 있는 제 1 전극(111), 복수 개의 제 2 전극 중 길이 방향으로 서로 마주하는 전극 사이의 틈을 의미한다. 하나의 예시에서, 상기 간극은 도 1에 나타낸 바와 같이, 제 1 전극(111)과 제 2-2 전극(113), 또는 제 2-1 전극(112)과 제 2-3 전극(114) 사이의 틈을 의미할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 전극(111), 복수 개의 제 2 전극 사이의 간극, 즉, 상기 마주보는 전극 간 최단거리인 전극 갭(Electrode Gap)은, 그 거리가 작을수록 점화하는데 요구되는 전압이 낮아지며, 그 거리가 커질수록 고전압이 요구된다. 또한, 전극 사이의 간격이 좁으면 스파크를 발생시키는데 필요한 전압은 감소하지만, 짧은 스파크는 혼합기에 점화 최소 에너지를 전달하여 실화(misfire)를 일으킬 수 있으므로, 실험에 의해 적정 거리를 설정하는 것이 필요하다. 하나의 예시에서, 상기 전극 사이의 갭은, 0.1 내지 10 mm일 수 있다.
상기 제 1 전극(111) 및 복수 개의 제 2 전극 중 서로 이웃한 전극 사이의 최소 간격은 0.1 mm 내지 10.0 mm일 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 전극(111) 및 복수 개의 제 2 전극 중 서로 이웃한 전극 사이의 최소 간격은 0.3 mm 내지 7 mm, 0.5 mm 내지 5 mm, 0.7 mm 내지 3 mm 또는 0. 9 mm 내지 1.5 mm일 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 서로 이웃한 전극 사이의 최소 간격(dmin)은 가장 근접하게 위치한 두 전극 사이에 형성된 공간의 간격을 측정하였을 때, 최소 값을 나타내는 간격을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 서로 이웃한 전극 사이의 최소 간격(dmin)은 도 1에 나타낸 바와 같이, 제 1 전극(111)과 제 2-1 전극(112) 사이의 최소 간격, 제 2-1 전극(112)과 제 2-2 전극(113) 사이의 최소 간격, 제 2-2 전극(113)과 제 2-3 전극(114) 사이의 최소 간격 또는 제 2-3 전극(114)과 제 1 전극(111) 사이의 최소 간격을 의미할 수 있다. 상기 제 1 전극(111) 및 복수 개의 제 2 전극 중 서로 이웃한 전극 사이의 최소 간격(dmin)이 전술한 범위를 만족함으로써, 상기 전극 간의 방전 시 안정성을 확보할 수 있다.
상기 복수 개의 제 2 전극 중 하나 이상은 항균성 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 복수 개의 제 2 전극 중 둘 이상은 항균성 금속으로 이루어질 수 있고, 상기 복수 개의 제 2 전극 중 셋 이상은 항균성 금속으로 이루어질 수 있으며, 상기 복수 개의 제 2 전극 중 넷 이상은 항균성 금속으로 이루어질 수 있고, 상기 복수 개의 제 2 전극 중 다섯 이상은 항균성 금속으로 이루어질 수 있으며, 상기 복수 개의 제 2 전극 중 여섯 이상은 항균성 금속으로 이루어질 수 있고, 상기 복수 개의 제 2 전극 중 일곱 이상은 항균성 금속으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 복수 개의 제 2 전극 모두 항균성 금속으로 이루어질 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 제 2-1 전극(112), 제 2-2 전극(113) 및 제 2-3 전극(114) 모두 항균성 금속으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제 2-1 전극(112) 및 제 2-2 전극(113), 상기 제 2-1 전극(112) 및 제 2-3 전극(114), 또는 상기 제 2-2 전극(113) 및 제 2-3 전극(114)이 항균성 금속으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제 2-1 전극(112), 제 2-2 전극(113) 또는 제 2-3 전극(114)이 항균성 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 복수 개의 제 2 전극 중 전술한 범위의 전극이 항균성 금속으로 이루어짐으로써, 스파크 방전 시 목적하는 양의 항균성 금속 나노 입자를 발생시킬 수 있다. 이때, 상기 복수 개의 제 2 전극 중 항균성 금속으로 이루어지지 않은 전극은 텔루륨으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 텔루륨으로 이루어진 제 2 전극의 수는 목적하는 함량비를 갖기 위하여, 6 개 이하인 것이 바람직하다.
상기 항균성 금속의 종류로는 항균 작용을 할 수 있는 금속이라면 이에 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 은, 구리, 금, 마그네슘, 아연 또는 티타늄를 사용할 수 있다.
상기 나노 복합체 제조 장치는 전원부(140)를 더 포함할 수 있다. 상기 전원부(140)는 상기 제 1 전극(111) 및 복수 개의 제 2 전극 각각에 전압을 공급하기 위한 부분이다. 상기 전원부(140)는 상기 상기 제 1 전극(111) 및 복수 개의 제 2 전극 각각에 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 전원부(140)는 상기 제 1 전극(111) 및 복수 개의 제 2 전극 각각에 전원을 인가할 수 있다. 예를 들면, 상기 전원부(140)는 상기 제 1 전극(111) 및 복수 개의 제 2 전극 각각에 교류 전원 또는 직류 전원을 연결하여 신호를 인가할 수 있다. 이에 따라, 입자의 결정성을 보다 다양하게 조절함으로써, 입자의 결정성에 따라 달라지는 안전성을 확보할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 전원부(140)에서 제어되는 전원은 교류 전원일 수 있고, 상기 교류 전원의 전압은 0.5 kV 내지 20 kV일 수 있고, 주파수는 0.2 kHz 내지 20 kHz일 수 있다. 구체적으로, 상기 교류 전원의 전압은 1 kV 내지 10 kV, 1.5 kV 내지 5 kV 또는 1.8 kV 내지 3 kV일 수 있다. 또한, 상기 교류 전원의 주파수는 1 kHz 내지 10 kHz, 1.5 kHz 내지 5 kHz 또는 2 kHz 내지 3 kHz일 수 있다. 상기 제 1 전극(111) 및 복수 개의 제 2 전극 각각에 인가되는 교류 전원의 전압 및 주파수를 전술한 범위 내로 제어함으로써, 아크(Arc) 방전 방식이 아닌 스파크(spark) 방전을 이용하여 무기 입자를 제조하더라도, 상기 제 1 전극(111) 및 복수 개의 제 2 전극으로부터 발생되는 입자의 직경을 나노미터 단위로 유지함과 동시에 스파크 방전 시, 텔루륨 나노 입자 및 항균성 금속 나노 입자를 목적하는 비율로 발생시킬 수 있다.
비록 도시되지는 않았지만, 상기 본 출원의 제조장치는 캐리어 기체 공급 시스템(Carrier Gas Supply System) 등의 기체 공급 장치와, MFC(Mass Flow Controller) 등의 유량계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 기체 공급 장치 및 유량계에 의해 질소 또는 비활성 기체가 상기 제 1 전극(111) 및 복수 개의 제 2 전극 사이의 간극으로 정량적으로 공급될 수 있다.
상기 나노 입자는 질소 또는 비활성 기체 흐름 하에 발생될 수 있다. 예를 들어, 상기 비활성 기체는 헬륨, 네온 또는 아르곤일 수 있다.
또한, 상기 질소 또는 비활성 기체는 0.1 L/min 이상, 0.5 L/min, 1 L/min 이상 또는 1.5 L/min 이상의 흐름을 가질 수 있다. 또한, 상기 질소 또는 비활성 기체의 흐름의 상한은 5 L/min 이하, 4 L/min 이하, 3 L/min 이하 또는 2 L/min 이하일 수 있다. 상기 질소 또는 비활성 기체의 흐름을 전술한 범위 내로 조절함으로써, 텔루륨 나노 입자 및 항균성 금속 나노 입자를 목적하는 양으로 균일하게 발생시킬 수 있다.
상기 채널부(130)는 상기 방전부(120)에서 발생되는 나노 입자 간에 도핑이 이루어지는 부분이다. 구체적으로, 상기 방전부(120)는 상기 채널부(130) 내에 위치하고, 더욱 구체적으로, 상기 상기 제 1 전극(111) 및 복수 개의 제 2 전극 사이의 간극은 상기 채널부(130) 내에 위치한다. 즉, 상기 채널부(130)에서는 상기 제 1 전극(111) 및 복수 개의 제 2 전극에서 텔루륨 나노 입자 및 항균성 금속 나노 입자가 발생되고, 또한, 상기에서 발생된 텔루륨 나노 입자 및 항균성 금속 나노 입자 간에 도핑이 이루어진다. 상기 도핑은 상기 텔루륨 나노 입자가 음극(Cathode)을 나타내고, 상기 항균성 금속 나노 입자가 양극(Anode)을 나타냄으로써, 상기 나노 입자 간에 정전기적 인력에 의해 수행될 수 있다. 본 출원의 나노 복합체 제조 장치는 제 1 전극(111) 및 복수 개의 제 2 전극을 이용해 스파크 방전을 일으키며, 스파크 방전에 의한 플라즈마 상태에서 텔루륨 나노 입자 및 항균성 금속 나노 입자 간에 도핑이 이루어 짐으로써, 본래 가지고 있던 나노 입자 각각의 결정과는 상이한 결정 구조를 갖게 되어 입자의 성질이 바뀐 나노 입자를 제조할 수 있다. 결과적으로, 본 출원의 나노 복합체 제조 장치는 본래의 항균성 금속의 항균성은 유지하되 독성을 낮춰 우수한 안정성을 가지는 나노 복합체를 제조할 수 있다.
본 출원의 나노 복합체 제조 장치는 수집부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 수집부는 도핑된 나노 복합체를 수집하는 부분이다. 상기 수집부는 상기 방전부의 하부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 채널부에서 도핑된 나노 복합체는 정전기적 인력을 이용하여 수집부로 수집될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 도핑된 나노 복합체는 주성분인 텔루륨의 함유량이 많아 음극을 띄므로, 상기 수집부에서 양전하로 유도한 후, 음전위를 띄는 물체를 이용하여 수집될 수 있다. 일 구현예에서, 상기 양전하를 유도하기 위한 장치로 핀링(Pin-to-ring)식 코로나 충전기를 이용할 수 있고, 상기 음전위를 띄는 물체로 음전위를 띄도록 연마된 금속 봉을 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원은 또한, 나노 복합체에 관한 것이다. 예를 들어, 상기 나노 복합체는 전술한 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 나노 복합체에 관한 것이다. 따라서, 상기 나노 복합체에 대한 구체적인 사항은 나노 복합체 제조 장치에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
상기 나노 복합체는 상기 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조됨으로써, 종래 항균성 금속의 항균성은 유지하되 독성을 낮춰 우수한 안정성을 가질 수 있다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 나노 복합체를 예시적으로 나타낸다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 채널부에서 도핑된 나노 복합체(200)는 상기 텔루륨 나노 입자(210)에 상기 항균성 금속 나노 입자(220)가 삽입된 형태를 가질 수 있다.
상기 나노 복합체(200)는 항균성 금속(220)을 텔루륨(210) 100 중량부 대비 0.1 중량부 내지 20 중량부로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 나노 복합체(200)는 항균성 금속(220)을 텔루륨(210) 100 중량부 대비 1 중량부 내지 15 중량부, 3 중량부 내지 10 중량부 또는 5 중량부 내지 8 중량부로 포함할 수 있다. 상기 나노 복합체가 전술한 조성비을 만족함으로써, 본래의 항균성 금속의 항균성은 유지하되 독성을 낮춰 우수한 안정성을 가질 수 있다.
상기 나노 복합체(200)의 기하 평균 직경(Geometric mean diameter)은 200 nm 미만일 수 있다. 구체적으로, 상기 나노 복합체(200)의 기하 평균 직경은 195 nm 미만 또는 190 nm 미만일 수 있고, 상기 나노 복합체(200)의 기하 평균 직경의 하한은 100 nm 이상, 110 nm 이상 또는 120 nm 이상일 수 있다. 상기 나노 복합체(200)가 전술한 범위의 기하 평균 직경을 만족함으로써, 상기 텔루륨 나노 입자(210) 내에 상기 항균성 금속 나노 입자(220)가 도핑이 잘 이루어져, 주성분으로 포함된 텔루륨 나노 입자(210)의 기하 평균 직경과 유사할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 나노 복합체(200)는 3-(4,5-디메틸티아졸-2-일)-2,5-디페닐테트라졸륨 브로마이드(MTT) 분석을 이용하여 200 ㎍/mL의 양으로 24 시간 동안 HDF 세포에 대하여 측정한 세포 생존율이 60% 초과일 수 있다. 구체적으로, 상기 조건에서 측정한 나노 복합체(200)의 세포 생존율은 61% 이상 또는 62% 이상일 수 있고, 상기 조건에서 측정한 나노 복합체(200)의 세포 생존율의 상한은 63% 이하일 수 있다. 상기 나노 복합체(200)가 전술한 조건에서 전술한 범위의 세포 생존율을 나타냄으로써, 본래의 항균성 금속의 항균성은 유지하되 독성을 낮춰 우수한 안정성을 가질 수 있다.
본 출원의 나노 복합체 제조 장치는 종래 항균성 금속의 항균성은 유지하되 독성을 낮춰 우수한 안정성을 가지는 나노 복합체를 제조할 수 있다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 나노 복합체 제조 장치를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 나노 복합체를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 주사식 입도 분석기(SMPS)를 사용하여 실시예 1 내지 3에서 제조된 Ag-Te 나노 복합체의 크기 분포를 나타낸 그래프이다.
도 4는 주사식 입도 분석기(SMPS)를 사용하여 실시예 4 내지 6에서 제조된 Cu-Te 나노 복합체의 크기 분포를 나타낸 그래프이다.
도 5는 비교예 3에서 제조된 Te 나노 입자의 크기 분포를 나타낸 그래프이다.
도 6은 동적 광 산란(DLS) 분석을 이용하여 실시예 1 내지 3에서 제조된 Ag-Te 나노 복합체, 실시예 4 내지 6에서 제조된 Cu-Te 나노 복합체 및 비교예 3에서 제조된 Te 나노 입자를 인산염 완충 식염수(PBS)에서 측정한 크기 분포를 나타낸 그래프다.
도 7은 은 양극을 2개만 사용한 실시예 2의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Ag-Te 나노 복합체 및 구리 양극을 2개만 사용한 실시예 5의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Cu-Te 나노 복합체의 원소 분석을 나타낸 이미지이다.
도 8은 각각 실시예 1 및 실시예 4의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조되는 과정에서의 Ag-Te 나노 복합체, Cu-Te 나노 복합체, Te 나노 입자, Ag 나노 입자 및 Cu 나노 입자의 고배율 및 저배율 주사전자 현미경(TEM) 이미지이다.
도 9는 실시예 2의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Ag-Te 나노 복합체의 미세 구조 및 광 흡수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 4의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Cu-Te 나노 복합체의 미세 구조 및 광 흡수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 11은 실시예 1 내지 3에서 제조된 Ag-Te 나노 복합체, 실시예 4 내지 6에서 제조된 Cu-Te 나노 복합체, 비교예 1에서 제조된 Ag 나노 입자, 비교예 2에서 제조된 Cu 나노 입자 및 비교예 3에서 제조된 Te 나노 입자의 항균 효율을 나타낸 그래프이다.
도 12는 실시예 1 내지 3에서 제조된 Ag-Te 나노 복합체, 실시예 4 내지 6에서 제조된 Cu-Te 나노 복합체, 비교예 1에서 제조된 Ag 나노 입자, 비교예 2에서 제조된 Cu 나노 입자 및 비교예 3에서 제조된 Te 나노 입자의 대장균(그람 음성) 및 표피 포도상구균(그람 양성)에 대한 최소 억제 농도를 나타낸 그래프이고, 도 12의 삽화는 비교예 3에서 제조된 Te 나노 입자 30 ㎍/mL로 치료되거나 미치료된 대장균 및 표피 포도상구균의 생존을 나타낸 공촛점 레이저 주사 현미경(CLSM) 이미지이다.
도 13은 실시예 2에서 제조된 Ag-Te 나노 복합체(중간) 또는 실시예 5에서 제조된 Cu-Te 나노 복합체(오른쪽)와 살아있는 대장균(왼쪽) 사이의 세포 생존성의 고배율 및 저배율 주사 전자 현미경(SEM)(상부) 및 공 촛점 레이저 주사 현미경(CLSM)(하부)으로 평가한 이미지로 세균 형태학을 비교한 이미지이다.
도 14는 실시예 2에서 제조된 Ag-Te 나노 복합체(중간) 또는 실시예 5에서 제조된 Cu-Te 나노 복합체(오른쪽)와 살아있는 표피 포도상구균(왼쪽) 사이의 세포 생존성의 고배율 및 저배율 주사 전자 현미경(SEM)(상부) 및 공 촛점 레이저 주사 현미경(CLSM)(하부)으로 평가한 이미지로 세균 형태학을 비교한 이미지이다.
도 15는 실시예 1 및 4 각각의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Ag-Te 및 Cu-Te 나노 복합체, 및 비교예 1, 2 및 3 각각의 나노 입자 제조 장치에 의해 제조된 Te, Ag 및 Cu 나노 입자를 각각 5 ㎍/mL 내지 200 ㎍/mL의 농도 별로, 각각 HDF 세포에 대해 24 시간 치료한 후, 3-(4,5-디메틸티아졸-2-일)-2,5-디페닐테트라졸륨 브로마이드(MTT) 분석을 사용하여 측정한 세포 생존율을 나타낸 그래프이다.
도 16은 실시예 1 및 4 각각의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Ag-Te 및 Cu-Te 나노 복합체, 및 비교예 1, 2 및 3 각각의 나노 입자 제조 장치에 의해 제조된 Te, Ag 및 Cu 나노 입자를 각각 5 ㎍/mL 내지 200 ㎍/mL의 농도 별로, 각각 HDF 세포에 대해 48 시간 치료한 후, 3-(4,5-디메틸티아졸-2-일)-2,5-디페닐테트라졸륨 브로마이드(MTT) 분석을 사용하여 측정한 세포 생존율을 나타낸 그래프이다.
도 17은 실시예 1 내지 3의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Ag-Te 나노 복합체 및 실시예 4 내지 6의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Cu-Te 나노 복합체를 각각 5 ㎍/mL 내지 200 ㎍/mL의 농도 별로, 각각 HDF 세포에 대해 24 시간 치료한 후, 3-(4,5-디메틸티아졸-2-일)-2,5-디페닐테트라졸륨 브로마이드(MTT) 분석을 사용하여 측정한 세포 생존율을 나타낸 그래프이다.
도 18은 실시예 1 내지 3의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Ag-Te 나노 복합체 및 실시예 4 내지 6의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Cu-Te 나노 복합체를 각각 5 ㎍/mL 내지 200 ㎍/mL의 농도 별로, 각각 HDF 세포에 대해 48 시간 치료한 후, 3-(4,5-디메틸티아졸-2-일)-2,5-디페닐테트라졸륨 브로마이드(MTT) 분석을 사용하여 측정한 세포 생존율을 나타낸 그래프이다.
도 19는 실시예 1 내지 3의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Ag-Te 나노 복합체로 24 시간 동안 HDF 세포를 치료한 후의 활성 산소 종 발생을 나타낸 그래프이다.
도 20은 실시예 4 내지 6의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Cu-Te 나노 복합체로 24 시간 동안 HDF 세포를 치료한 후의 활성 산소 종 발생을 나타낸 그래프이다.
도 21은 37℃에서 실시예 1 내지 6 각각의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Ag-Te 및 Cu-Te 나노 복합체 50 ㎍/mL로 30 분간 치료한 후 적혈구의 용혈률을 나타낸 그래프이다.
도 22 및 도 23은 각각 대장균 및 표피 포도상구균에 대한 실시예 1 내지 3의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Ag-Te 나노 복합체 및 실시예 4 내지 6의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Cu-Te 나노 복합체, 및 비교예 1 내지 3 각각의 나노 입자 제조 장치에 의해 제조된 Te, Ag 및 Cu 나노 입자의 항균 활성(MIC) 및 생체 적합성(PC90)의 평가로부터 안전 지수(SI) 값 및 안전 지수(SI) 범위를 나타낸 그래프이다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 상기 기술한 내용을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 제시된 내용에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
Ag-Te 나노 복합체의 제조
도 1의 장치를 이용하여 나노 복합체를 제조하였다. 구체적으로, 제 1 전극, 제 2-1 전극 및 제 2-2 전극으로, 직경이 6 mm인 텔루륨 음극(TE-E-035M-R, American Elements, USA), 및 제 2-3 전극으로, 직경이 3 mm인 은 양극(AG-402561, Nilaco, Japan)을 8 cm3의 부피를 가지는 챔버 내부에 설치하고, 상기 제 1 전극, 제 2-1 전극, 제 2-2 전극 및 제 2-3 전극 각각에 교류 전원을 전기적으로 연결하였다. 이때, 상기 교류 전원은 2 kV의 전압 및 2.5 kHz의 주파수로 제어하였다. 상기 제 1 전극과 제 2-2 전극 및 상기 제 2-1 전극과 제 2-3 전극 사이에 마주하는 간극의 길이는 1 mm로 유지하였다. 채널부는 실온에서 질소(순도 99.9999%) 1.57 L/min의 흐름으로 전극 사이에 형성되었다. 이후, 채널부에서 스파크 방전에 의해 발생된 고온은 각각의 전극의 부분적 증발을 유도하였다. 이로 인해 발생된 텔루륨 및 은 나노 입자의 증기는 온도 구배를 통해 연속적으로 응축되어, 고체 상태의 Ag-Te 나노 복합체로 제조되었다. 이때, 응축된 나노 복합체에서 은(Ag)의 함량은 텔루륨 나노 입자 100 중량부 대비 5.4 중량부로 형성하였다. 상기 은 나노 입자의 함량은 항균 및 세포 독성 평가에서 적절한 안전 지수(Safety index, SI) 값을 유지하기에 충분하였다.
이후, Ag-Te 나노 복합체를 직접 수집하기 위해 핀-링(Pin-to-ring)식 코로나 충전기(+1.6 kV/cm)를 방전부의 하부에 설치하였다. 상기 코로나 충전기는 나노 복합체의 양전하를 유도하기 위하여 사용하였다.
그 다음, -0.8 kV/cm의 음전위를 갖도록 연마된 스테인리스 스틸 봉 상에 상기에서 하전된 나노 복합체를 분말로서 수집하였다. 이어서, 완충 식염수를 함유한 바이알에 상기 수집 봉을 삽입하고, 상기 바이알을 10 분 동안 초음파 욕조에 담그고 입자를 식염수 중에 현탁시켜 Ag-Te 나노 복합체를 수득하였다.
실시예 2
Ag-Te 나노 복합체의 제조
제 2-2 전극을, 직경이 3 mm인 은 양극(AG-402561, Nilaco, Japan)으로 변경하고, 스파크 방전에 의해 상기 제 2-2 전극 및 제 2-3 전극으로부터 은 나노 입자의 증기를 발생시켜, 은 나노 입자의 함량을 텔루륨 나노 입자 100 중량부 대비 6.8 중량부로 변경하여 나노 복합체를 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 Ag-Te 나노 복합체를 수득하였다.
실시예 3
Ag-Te 나노 복합체의 제조
제 2-1 전극 및 제 2-2 전극을, 직경이 3 mm인 은 양극(AG-402561, Nilaco, Japan)으로 변경하고, 스파크 방전에 의해 상기 제 2-1 전극, 상기 제 2-2 전극 및 제 2-3 전극으로부터 은 나노 입자의 증기를 발생시켜, 은 나노 입자의 함량을 텔루륨 나노 입자 100 중량부 대비 8.0 중량부로 변경하여 나노 복합체를 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 Ag-Te 나노 복합체를 수득하였다.
실시예 4
Cu-Te 나노 복합체의 제조
제 2-3 전극을 직경이 3 mm인 구리 양극(CU-112564, Nilaco, Japan)으로 변경하고, 스파크 방전에 의해 상기 제 2-3 전극으로부터 구리 나노 입자의 증기를 발생시켜, 구리 나노 입자의 함량을 텔루륨 나노 입자 100 중량부 대비 6.1 중량부로 변경하여 나노 복합체를 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 Cu-Te 나노 복합체를 수득하였다.
실시예 5
Cu-Te 나노 복합체의 제조
제 2-2 전극 및 제 2-3 전극을 직경이 3 mm인 구리 양극(CU-112564, Nilaco, Japan)으로 변경하고, 스파크 방전에 의해 상기 제 2-2 전극 및 상기 제 2-3 전극으로부터 구리 나노 입자의 증기를 발생시켜, 구리 나노 입자의 함량을 텔루륨 나노 입자 100 중량부 대비 6.9 중량부로 변경하여 나노 복합체를 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 Cu-Te 나노 복합체를 수득하였다.
실시예 6
Cu-Te 나노 복합체의 제조
제 2-1 전극, 제 2-2 전극 및 제 2-3 전극을 직경이 3 mm인 구리 양극(CU-112564, Nilaco, Japan)으로 변경하고, 스파크 방전에 의해 상기 제 2-1 전극, 상기 제 2-2 전극 및 상기 제 2-3 전극으로부터 구리 나노 입자의 증기를 발생시켜, 구리 나노 입자의 함량을 텔루륨 나노 입자 100 중량부 대비 7.7 중량부로 변경하여 나노 복합체를 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 Cu-Te 나노 복합체를 수득하였다.
비교예 1
Ag 나노 입자의 제조
제 1 전극, 제 2-1 전극, 제 2-2 전극 및 제 2-3 전극으로, 직경이 3 mm인 은 양극(AG-402561, Nilaco, Japan)을 8 cm3의 부피를 가지는 챔버 내부에 설치하고, 상기 제 1 전극, 상기 제 2-1 전극, 상기 제 2-2 전극 및 상기 제 2-3 전극 각각에 교류 전원을 전기적으로 연결하였다. 이때, 상기 교류 전원은 2 kV의 전압 및 2.5 kHz의 주파수로 제어하였다. 상기 제 1 전극과 상기 제 2-2 전극, 및 상기 제 2-1 전극과 상기 제 2-3 전극 사이에 마주하는 간극의 길이는 1 mm로 유지하였다. 채널부는 실온에서 질소(순도 99.9999%) 1.57 L/min의 흐름으로 전극 사이에 형성되었다. 이후, 채널부에서 스파크 방전을 일으켜 증기 상태의 Ag 나노 입자를 제조하였다.
비교예 2
Cu 나노 입자의 제조
제 1 전극, 제 2-1 전극, 제 2-2 전극 및 제 2-3 전극으로, 직경이 3 mm인 구리 양극(CU-112564, Nilaco, Japan)을 사용하고, 상기 제 1 전극, 상기 제 2-1 전극, 상기 제 2-2 전극 및 상기 제 2-3 전극으로부터 스파크 방전에 의해 증기 상태의 Cu 나노 입자를 제조한 것을 제외하고 비교예 1과 동일한 방식으로 Cu 나노 입자를 수득하였다.
비교예 3
Te 나노 입자의 제조
제 1 전극, 제 2-1 전극, 제 2-2 전극 및 제 2-3 전극으로, 직경이 6 mm인 텔루륨 음극(TE-E-035M-R, American Elements, USA)을 사용하고, 상기 제 1 전극, 상기 제 2-1 전극, 상기 제 2-2 전극 및 상기 제 2-3 전극으로부터 스파크 방전에 의해 증기 상태의 Te 나노 입자를 제조한 것을 제외하고 비교예 1과 동일한 방식으로 Te 나노 입자를 수득하였다.
비교예 4
Ag-Te 나노 복합체의 제조
제 2-4 전극, 제 2-5 전극, 제 2-6 전극 및 제 2-7 전극으로, 직경이 6 mm인 텔루륨 음극(TE-E-035M-R, American Elements, USA)을 추가하고, 제 2-1 전극 및 제 2-2 전극으로, 직경이 6 mm인 텔루륨 음극(TE-E-035M-R, American Elements, USA)을 사용하며, 스파크 방전에 의해 제 2-3 전극으로부터 은 나노 입자의 증기를 발생시켜, 은 나노 입자의 함량을 텔루륨 나노 입자 100 중량부 대비 0.086 중량부로 변경하여 나노 복합체를 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 Ag-Te 나노 복합체를 수득하였다.
비교예 5
Ag-Te 나노 복합체의 제조
제 2-4 전극, 제 2-5 전극, 제 2-6 전극, 제 2-7 전극, 제 2-8 전극 및 제 2-9 전극으로, 직경이 3 mm인 은 양극(AG-402561, Nilaco, Japan)을 추가하고, 제 2-1 전극 및 제 2-2 전극으로, 직경이 3 mm인 은 양극(AG-402561, Nilaco, Japan)을 사용하며, 스파크 방전에 의해 제 2-1 전극, 제 2-2 전극, 제 2-3 전극, 제 2-4 전극, 제 2-5 전극, 제 2-6 전극, 제 2-7 전극, 제 2-8 전극 및 제 2-9 전극으로부터 은 나노 입자의 증기를 발생시켜, 은 나노 입자의 함량을 텔루륨 나노 입자 100 중량부 대비 21.6 중량부로 변경하여 나노 복합체를 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 Ag-Te 나노 복합체를 수득하였다.
비교예 6
Cu-Te 나노 복합체의 제조
제 2-4 전극, 제 2-5 전극, 제 2-6 전극 및 제 2-7 전극으로, 직경이 6 mm인 텔루륨 음극(TE-E-035M-R, American Elements, USA)을 추가하고, 제 2-1 전극 및 제 2-2 전극으로, 직경이 6 mm인 텔루륨 음극(TE-E-035M-R, American Elements, USA)을 사용하며, 제 2-3 전극으로, 직경이 3 mm인 구리 양극(CU-112564, Nilaco, Japan)을 사용하고, 스파크 방전에 의해 상기 제 2-3 전극으로부터 구리 나노 입자의 증기를 발생시켜 구리 나노 입자의 함량을 텔루륨 나노 입자 100 중량부 대비 0.086 중량부로 변경하여 나노 복합체를 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 Cu-Te 나노 복합체를 수득하였다.
비교예 7
Cu-Te 나노 복합체의 제조
제 2-4 전극, 제 2-5 전극, 제 2-6 전극, 제 2-7 전극, 제 2-8 전극 및 제 2-9 전극으로, 직경이 3 mm인 구리 양극(CU-112564, Nilaco, Japan)을 추가하고, 제 2-1 전극, 제 2-2 전극 및 제 2-3 전극으로, 직경이 3 mm인 구리 양극(CU-112564, Nilaco, Japan)을 사용하며, 스파크 방전에 의해 제 2-1 전극, 제 2-2 전극, 제 2-3 전극, 제 2-4 전극, 제 2-5 전극, 제 2-6 전극, 제 2-7 전극, 제 2-8 전극 및 제 2-9 전극으로부터 구리 나노 입자의 증기를 발생시켜, 구리 나노 입자의 함량을 텔루륨 나노 입자 100 중량부 대비 21.6 중량부로 변경하여 나노 복합체를 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 Cu-Te 나노 복합체를 수득하였다.
실험예 1. 특성화
1) 크기 분포
(1) 실험 방법
기체 및 액체 상태에서 실시예 및 비교예 각각의 Ag-Te 나노 복합체, Cu-Te 나노 복합체 및 Te 나노 입자의 크기 분포는 주사식 입도 분석기(3936, TSI, 미국) 및 동적 광 산란(Nano-ZS, Malvern Instruments, 영국) 시스템을 사용하여 각각 측정하였다. 주사식 입도 분석기(SMPS, Scanning Mobility Particle Sizer) 측정은 실시예 및 비교예 각각의 나노 복합체 제조 장치 및 나노 입자 제조 장치에서 각각 제조된 나노 복합체 및 나노 입자가 함유된 0.3 L/min의 기체를 직접 샘플링하여 수행하였다. 동적 광 산란(DLS, Dynamic Light Scattering) 평가는 수집 봉에서 30 분 동안 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 나노 복합체 및 나노 입자를 수집한 후 완충 식염수에 현탁시켜 수행하였다.
(2) 실험 결과
도 3은 주사식 입도 분석기(SMPS)를 사용하여 실시예 1 내지 3에서 제조된 Ag-Te 나노 복합체의 크기 분포를 나타낸다. 또한, 도 4는 주사식 입도 분석기(SMPS)를 사용하여 실시예 4 내지 6에서 제조된 Cu-Te 나노 복합체의 크기 분포를 나타낸다. 또한, 도 5는 비교예 3에서 제조된 Te 나노 입자의 크기 분포를 나타낸다. 실시예 1 내지 3에서 제조된 Ag-Te 나노 복합체 및 실시예 4 내지 6에서 제조된 Cu-Te 나노 복합체의 기하 평균 직경(GMD)은 200 nm 미만이었고, 기하 표준 편차는 1.59 내지 1.65 였으며, 총 수 농도는 1.5 Х 107 particles/cm3 내지 2.1 Х 107 particles/cm3이었다. 비교예 3에서 제조된 Te 나노 입자와 비교하였을 때, 실시예 1 내지 3에서 제조된 Ag-Te 나노 복합체 및 실시예 4 내지 6에서 제조된 Cu-Te 나노 복합체는 Te 단독의 단일 모드 분포를 크게 변화시키지 않았다. 즉, 비교예 3에서 제조된 Te 나노 입자 및 Ag 또는 Cu가 각각 도핑된 실시예 1 내지 3에서 제조된 Ag-Te 나노 복합체 및 실시예 4 내지 6에서 제조된 Cu-Te 나노 복합체 사이에 유사한 크기 분포를 나타내는 것은 스파크 방전의 특성에 의해 Te가 주성분임을 나타내었다. 이러한 스파크 방전 조건은 Te보다 독성이 강한 Ag 또는 Cu의 함량을 조절함으로써 독성을 줄이기 위해 Te 및 Ag 또는 Cu 함량의 불균형을 유도하도록 설계되었다. 이러한 제어는 Te (52.55 kJ/mol), Ag (250.58 kJ/mol) 및 Cu (300.30 kJ/mol) 사이의 기화 열 차이를 이용하여 달성되었다. 공정 중 Te 나노 입자와 Ag 또는 Cu 나노 입자 증기 사이의 정전기상 현상 및 + 전하와 - 전하의 우연한 일치로 인해, Te 로 Ag 또는 Cu가 완전히 삽입되므로, 1 내지 3 개의 Ag 또는 Cu 양극을 사용하여 제조된 나노 복합체 사이에 크기 분포 차이가 없었다.
도 6은 동적 광 산란(DLS) 분석을 이용하여 실시예 1 내지 3에서 제조된 Ag-Te 나노 복합체, 실시예 4 내지 6에서 제조된 Cu-Te 나노 복합체 및 비교예 3에서 제조된 Te 나노 입자를 인산염 완충 식염수(PBS)에서 측정한 크기 분포를 나타낸다. SMPS 측정보다 PBS 2 mL에서 30 분 수집 후 나노 복합체의 농도가 더 클수록 크기 분포가 다양하였지만, 실시예 1 내지 3에서 제조된 Ag-Te 나노 복합체, 실시예 4 내지 6에서 제조된 Cu-Te 나노 복합체의 크기 범위는 비교예 3에서 제조된 Te 나노 입자의 크기와 크게 다르지 않았다. 즉, 안정제가 없는 경우에도 Te가 주성분으로 남아있음을 나타내었다. Te의 우위성을 확인하기 위해, 주사 전자 현미경-에너지 분산 X-선(SEM-EDX, S-4800, Hitachi, Japan)을 이용하여 맵핑(Mapping) 미세 분석을 수행함으로써, 나노 복합체의 원자 Ag 및 Cu 함량을 측정하였다.
도 7은 은 양극을 2개만 사용한 실시예 2의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Ag-Te 나노 복합체 및 구리 양극을 2개만 사용한 실시예 5의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Cu-Te 나노 복합체의 원소 분석을 나타낸다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 실시예 2의 Ag-Te 나노 복합체 및 실시예 5의 Cu-Te 나노 복합체는 각각 Ag 및 Cu 함량이 Te 함량의 6.8% 및 6.9%로 나타났다. 또한, 은 양극을 각각 1개 및 3개만 사용하여 나노 복합체를 제조하는 실시예 1 및 실시예 3의 Ag-Te 나노 복합체는 각각 Ag 함량이 Te 함량의 5.4% 및 8.0%로 나타났다. 또한, 구리 양극을 각각 1개 및 3개만 사용하여 나노 복합체를 제조하는 실시예 4 및 실시예 6의 Cu-Te 나노 복합체는 각각 Cu 함량이 Te 함량의 6.1 % 및 7.7 %로 나타났다.
2) 형태학
(1) 실험 방법
나노 복합체의 형태와 미세 구조를 분석하기 위해, 탄소 코팅된 구리 그리드(Tedpella, USA)를 그리드 샘플러(Ineris, France)의 홀더에 놓고, 실시예 및 비교예 각각의 나노 복합체 제조 장치 및 나노 입자 제조 장치에서 각각 제조된 나노 복합체 및 나노 입자가 함유된 기체 흐름을 상기 샘플러에 직접 주입하여, 그리드 표면에 상기 나노 복합체 및 나노 입자를 직접 증착시켰다. 그런 다음 그리드를 투과 전자 현미경(TEM, Tecnai G2 F20 S-TWIN, FEI, USA) 분석을 위한 홀더로 옮겼다. 입자가 수집된 그리드를 SEM-EDX(S-4800, Hitachi, Japan) 매핑 분석을 위한 홀더에 옮겨 입자 형태 및 원소 조성을 관찰하였다.
(2) 실험 결과
도 8은 각각 실시예 1 및 실시예 4의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조되는 과정에서의 Ag-Te 나노 복합체, Cu-Te 나노 복합체, Te 나노 입자, Ag 나노 입자 및 Cu 나노 입자의 고배율 및 저배율 주사전자 현미경(TEM) 이미지를 나타낸다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 나노 복합체 제조 장치를 이용하여 스파크 방전을 일으켰을 때, 비록, 금속 기화 및 응축의 차이를 반영하여 입자의 크기가 차이(Te: 24 ± 6.6 nm, Ag: 4.4 ± 1.3 nm, Cu: 4.2 ± 0.9 nm)가 났으나, 일차적으로, 구형의 Te, Ag 및 Cu 나노 입자를 생성하였다. Te의 고배율 TEM 이미지는 (001) 육각형 Te면의 형성을 나타내는 0.590 nm의 d-간격(d-spacing)을 나타내었으며, 스파크 방전이 결정질 Te 입자를 생성한다는 것을 확인하였다. 특징적으로, Ag 및 Cu 입자의 d-간격 값은 각각 0.234 nm 및 0.213 nm이며, 이는 면심 입방 Ag 및 Cu에서 밀러 (12) 평면의 형성을 나타낸다. 그러나 2개의 Ag 또는 Cu 양극의 존재 하에서의 Ag 및 Cu 도핑은 1 또는 3 개의 양극의 존재 하에 생성되는 것과 구별되는 또 다른 유형의 복합체를 형성하게 한다. 특히, Ag-Te 및 Cu-Te 나노 복합체의 미세 구조는 각각 0.374 nm 및 0.367 nm의 d-간격을 갖는 (001) 육각형 Te 평면을 포함한다. 이 결과는 각각 (12)-유도된 단사정계 Ag2Te 및 (002)-유도된 육각형 Cu2Te 상에 해당하고, 이는 공동 응축으로 인해 Te로 Ag 및 Cu 이온의 강한 결합 및 부분 합금의 형성을 유도함을 나타낸다. 따라서, 부분 도핑은 실시예의 나노 복합체 제조 장치를 이용한 공정 동안 Te 결정 성장에 영향을 미치고, 이는 비교예 3의 나노 입자 제조 장치를 이용하여 제조된 Te 나노 입자와 비교하여 다른 형태의 복합체를 유도하며, 스파크 방전이 부분적으로 도핑된 나노 복합체를 플러그 앤 플레이(Plug-and-play) 방식으로 정확하게 생산하는데 사용될 수 있음을 나타낸다.
3) 표면 및 광학 특성
(1) 실험 방법
XPS (Axis-HIS, Kratos Analytical, Japan)를 사용하여 Ag-Te 및 Cu-Te 나노 복합체의 표면 구조를 평가하고 그 결과를 순수 Te, Ag 및 Cu 입자의 표면 구조와 비교하였다. 완충 식염수 내 Ag-Te 또는 Cu-Te 나노 복합체의 광 흡수 스펙트럼을 UV-vis 분광 광도계(T60, PG Instruments, UK)를 사용하여 300 nm 내지 1200 nm 파장 범위에서 측정하였다.
(2) 실험 결과
도 9 및 도 10은 실시예 2 및 실시예 4의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 나노 복합체의 미세 구조 및 광 흡수 특성을 나타낸다. 도 9에 나타낸 바와 같이, Te3d, Cu2p 및 Ag3d 코어 스펙트럼에서 이중선 이동을 갖는 Ag-Te 및 Cu-Te 나노 복합체의 원자가 상태는 Te 및 표준 Ag와 Cu 나노 입자의 이중선과 비교할 때, Ag2Te 및 Cu2Te의 부분 합금과 일치하였다. 또한, X-선 광전자 분광 분석(XPS, Axis-HIS, Kratos Analytical, Japan) 피크의 분석 결과 각각 1 내지 3개의 Ag 또는 Cu 양극을 이용하여 제조된 나노 복합체에서, Ag 및 Cu 나노 입자의 함량은 각각 Te 나노 입자의 5.3% 및 5.9%, 6.5% 및 6.6%, 8.0% 및 7.8%로 나타났다. 이러한 데이터는 스파크 방전의 정확한 변조가 Ag 및 Cu 나노 입자의 함량을 원하는 범위(5% 내지 8%)로 달성하는데 사용될 수 있음을 나타낸다.
또한, 도 10에 나타낸 바와 같이, Ag-Te 및 Cu-Te 나노 복합체의 UV-vis 분광 광도계(T60, PG Instruments, UK) 특성 비교에서, Ag 및 Cu가 도핑된 구성은 350 nm에서 Te 특성 흡수를 나타내지 않았으며, 추가로, Te의 결정질 변형을 나타내었다. 또한, Ag-Te 및 Cu-Te 나노 복합체는 가시광선(390-700 nm)을 거의 흡수하지 않아서 상기에서 제조된 나노 복합체가 투명한 항균 코팅에도 적합할 수 있음을 나타내었다. pH 7.4의 인산염 완충 식염수의 제타 전위 분석에서, 도 10에 나타낸 바와 같이, Ag-Te 나노 복합체, Cu-Te 나노 복합체 및 Te 나노 입자의 분산 이미지는 Ag 및 Cu로 부분적으로 도핑한 후에 제타 전위 또는 분산 색에 큰 변화를 나타내지 않았다.
실험예 2. 생체 분석
1) 항균 효율
(1) 실험 방법
대장균(E. coli, ATCC-11775) 및 표피 포도상구균(S. epidermidis, ATCC-14990)에 대한 실시예에서 제조된 나노 복합체 및 비교예에서 제조된 나노 입자의 항균 활성을 콜로니 계수법을 사용하여 평가하였다. 즉, UV-vis 분광 광도계를 사용하여 620 nm에서 광학 밀도를 측정하여 세균 배양물을 105 CFU/mL로 희석시켰다. 이어서 상기 나노 복합체 및 나노 입자의 현탁액 100 μL를 2 mL 세균 용액에 넣고 37℃에서 24 시간 동안 배양기에서 혼합하였다. 그 후 배양된 용액을 탈 이온수로 희석하여 콜로니 계수에 적합한 농도로 만들었다. 용액을 한천 플레이트에 뿌리고 37℃에서 24 시간 동안 연속 배양하였다. 입자의 항균 효율은 하기 일반식 1을 이용하여 계산하였다.
[일반식 1]
Figure 112018083346164-pat00001
여기서,
Figure 112018083346164-pat00002
및
Figure 112018083346164-pat00003
는 각각, 치료된(Treated) 구성 및 미치료된(Untreated) 구성에서의 CFU 결과이다.
항균 활성을 확인하기 위해 세균(105 CFU/mL)을 30 ㎍/mL의 상기 나노 복합체 및 나노 입자를 함유한 Tryptic soy broth(TSB) 배지와 함께 37℃에서 1 시간 동안 배양하였다. 치료된 세균을 세척한 후, 탈 이온수에 재 부유시키고, 5 μL의 액적으로 실리콘 웨이퍼(Tedpella, USA) 상에 고정시켰다. 샘플을 주변 공기로 건조시키고, 얇은 백금으로 코팅 후 SEM(JSM-7800F, JEOL, Japan) 분석기 홀더에 놓았다. 30 ㎍/mL의 상기 나노 복합체에 의해 치료된 세균은 1 시간 동안 37℃에서 완만하게 회전시키면서 배양하고, 살아있거나 죽어있는 BacLight 세균 생존성 키트(L7012, Invitrogen, USA)를 사용하여 염색하였다. 생존 세균은 녹색 형광으로 표시하고, CLSM(LSM 880, Carl Zeiss, Germany)을 사용하여 가시화하여 상기 나노 복합체 및 나노 입자의 항균 활성을 확인하였다.
(2) 실험 결과
도 11에 나타낸 바와 같이, 비교예 1의 나노 입자 제조 장치에 의해 제조된 Ag 나노 입자 및 비교예 2의 나노 입자 제조 장치에 의해 제조된 Cu 나노 입자는 대장균 및 표피 포도상구균 모두에 대해 99.9% 초과의 항균 효율을 나타냈고, 비교예 3의 나노 입자 제조 장치에 의해 제조된 Te 나노 입자는 대장균에 대해 80% 초과의 항균 효율을 나타냈으며, 표피 박테리아에 대해 항균 효율이 비활성이었다. 즉, Te 나노 입자는 그람 양성 세균에 대해 효능이 부족하다는 것을 나타내며, Ag 또는 Cu 나노 입자와 사용하는 경우, 표피 포도상구균에 대한 활성을 극적으로 향상시킨다는 것을 나타낸다.
2) 나노 복합체 및 나노 입자의 최소 억제 농도
(1) 실험 방법
세균에 대한 실시예 및 비교예에서 제조된 나노 복합체 및 나노 입자의 최소 억제 농도는 브로쓰 미세 희석법(broth microdilution method)을 사용하여 결정하였다. 즉, 세균을 96-웰 일회용 미량 정량판(SPL34096, SPL Life Sciences, Korea)에 접종하고, 현탁된 나노 복합체를 105 CFU/mL의 세균을 함유한 Tryptic soy broth(TSB) 100 μL 분액으로 표시된 농도로 희석시켰다. 37℃에서 24 시간 배양한 후, 나노 복합체의 최소 억제 농도를 측정하였다.
(2) 실험 결과
정량적으로 항균 활성을 평가하기 위하여, 나노 복합체의 최소 억제 농도를 계산하여 그 결과를 도 12에 나타냈다. 실시예 및 비교예에서 각각 제조된 나노 복합체 및 나노 입자 모두의 경우, 대장균에 비해 표피 포도상구균에서 최소 억제 농도가 높았으며, 이는 더 두껍고, 복잡한 펩티도글리칸(Peptidoglycan)층의 저항성을 반영했을 가능성이 높다. 도 12의 삽화에 나타낸 공 촛점 레이저 주사 현미경(CLSM, LSM 880, Carl Zeiss, Germany) 분석에서 확인된 바와 같이, 표피 포도상구균에 대하여 Te 나노 입자의 최소 억제 농도는 약 8,000 ㎍/mL이고, Ag 및 Cu 나노 입자 각각의 최소 억제 농도는 62.50 ㎍/mL 및 125.00 ㎍/mL이었다. 즉, 상기 나노 입자의 최소 억제 농도는 표피 포도상구균이라 할지라도, Ag 및 Cu 도핑이 Te 나노 입자의 항균 활성을 획기적으로 향상시킨다는 것을 나타내었다. 또한 Ag-Te 및 Cu-Te 나노 복합체는 Ag 및 Cu 나노 입자보다 대장균에 대한 최소 억제 농도가 낮고, Ag 또는 Cu로 도핑하면 막 기능을 손상시키는 Ag 또는 Cu 이온이 방출 후에 Te의 항균 활성을 크게 향상시킬 수 있음을 나타낸다. 또한, Ag 및 Cu가 도핑된 나노 복합체에서 5% 및 8% 사이의 Ag 및 Cu 나노 입자의 함량 조절은 Ag 또는 Cu 나노 입자의 응집을 방지함으로써 Te의 활성을 최대화할 수 있다.
Ag-Te 나노 복합체 및 Cu-Te 나노 복합체의 항균 활성의 향상을 확인하기 위하여, 대장균 및 표피 포도상구균 각각에 대하여 미치료된 Ag-Te 나노 복합체와 Cu-Te 나노 복합체, 및 치료된 Ag-Te 나노 복합체와 Cu-Te 나노 복합체 사이의 세포 형태의 차이를 각각 도 13 및 도 14에 나타낸 저배율 및 고배율 주사 전자 현미경(JSM-7800F, JEOL, Japan) 이미지를 사용하여 분석하였다. 결과적으로, 상기 대장균 및 표피 포도상구균의 세포 형태는 상기 나노 복합체로 치료 후 매끄러운 타원형 및 구형 형태의 왜곡을 나타냈고, 손상된 막 기능을 반영했을 것으로 판단되었다.
고배율 주사 전자 현미경 이미지는 세균 세포 주변에 Ag-Te 및 Cu-Te 나노 복합체가 존재함을 나타내는데, 이는 세포와 나노 복합체의 밀접한 접촉이 돌이킬 수 없는 세포 손상을 유도하고, 세포 사멸을 유도하는 것을 나타낸다. 도 13 및 도 14 각각에 나타낸 상기 나노 복합체로 치료된 세균의 공 초점 레이저 주사 현미경 이미지는 생존 세포의 녹색 형광을 나타내지 않았다.
3) 세포 생존율
(1) 실험 방법
실시예 및 비교예 각각의 나노 복합체 제조 장치 및 나노 입자 제조 장치에 의해 제조된 Ag-Te 나노 복합체, Cu-Te 나노 복합체, Te 나노 입자, Ag 나노 입자 및 Cu 나노 입자의 세포 독성을 각각 24 시간 및 48 시간 배양한 후, 3-(4,5-디메틸티아졸-2-일)-2,5-디페닐테트라졸륨 브로마이드(MTT) 분석을 사용하여 HDF 세포에 대하여 평가하였다. 10%의 소 태아 혈청, 50 IU/mL의 페니실린 및 50 ㎍/mL의 스트렙토마이신(Streptomycin)이 보충된 Dulbecco's 변형 이글 배지(Hyclone, GE Healthcare Biosciences, USA)를 포함하는 96-웰 플레이트에 104 cell/well의 세포를 뿌리고, 12 시간 동안 5%의 CO2가 포함된 가습 챔버에서 37℃로 유지시켰다. 상기 나노 복합체 및 나노 입자를 노출한 후 부착된 세포를 세척하고 어두운 곳에서 4 시간 동안 100 μL의 MTT 시약(1.25 mg mL-1)과 함께 배양하였다. 이후, 생성된 포르마잔 결정(formazan crystal)을 100 ㎕의 디메틸 술폭시드(Dimethyl sulfoxide)에 용해시키고, 마이크로 플레이트 판독기(Multiskan EX, Thermo Scientific, USA)를 사용하여 570 ㎚에서 흡광도를 기록하였다. 세포 생존력은 하기 일반식 2로 계산하였다.
[일반식 2]
Asample/AcontrolХ100%
상기 일반식 2에서 A는 570 nm에서의 흡광도이다.
(2) 실험 결과
도 15는 실시예 1 및 4 각각의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Ag-Te 및 Cu-Te 나노 복합체, 및 비교예 1, 2 및 3 각각의 나노 입자 제조 장치에 의해 제조된 Te, Ag 및 Cu 나노 입자를 각각 5 ㎍/mL 내지 200 ㎍/mL의 농도 별로, 각각 HDF 세포에 대해 24 시간 치료한 후, 3-(4,5-디메틸티아졸-2-일)-2,5-디페닐테트라졸륨 브로마이드(MTT) 분석을 사용하여 측정한 세포 생존율을 나타낸다. 또한, 도 16은 실시예 1 및 4 각각의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Ag-Te 및 Cu-Te 나노 복합체, 및 비교예 1, 2 및 3 각각의 나노 입자 제조 장치에 의해 제조된 Te, Ag 및 Cu 나노 입자를 각각 5 ㎍/mL 내지 200 ㎍/mL의 농도 별로, 각각 HDF 세포에 대해 48 시간 치료한 후, 3-(4,5-디메틸티아졸-2-일)-2,5-디페닐테트라졸륨 브로마이드(MTT) 분석을 사용하여 측정한 세포 생존율을 나타낸다.
Ag 나노 입자와 Cu 나노 입자는 HDF 세포에 대해 독성을 나타냈고, 48 시간 동안 치료한 세포 생존율이 각각 70.3%와 47.3%로 나타났으며, 이는 자유 라디칼과 활성 산소 종 생성을 반영한 것으로 나타났다. 이에 반해, Ag-Te 나노 복합체로 24 시간 및 48 시간 동안 치료한 경우 모두에서 무시할만한 수준의 독성을 나타내었고, 상기 Ag-Te 나노 복합체는 Te 입자와 유사한 수준의 독성을 나타내어, Ag2Te로부터 Ag 이온의 방출이 지속되거나 제어될 수 있음을 확인하였다. 그러나 Cu-Te 나노 복합체는 Ag 나노 입자보다 독성이 강했으며, 이는 잠재적으로 Cu가 매개하는 활성 산소 종 생성의 해로운 영향에 의한 것임을 나타내었다. 따라서, 도 17 및 도 18에 나타낸 바와 같이, Cu-Te 나노 복합체의 독성은 Cu 함유량에 따라 증가하는 것을 알 수 있었다.
4) 활성 산소 종(ROS) 분석
(1) 실험 방법
표시된 시간 동안 50 ㎍/mL의 실시예 1 내지 6의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 나노 복합체로 HDF 세포를 치료하였다. 이후, 유동 세포 계측기 (BD Biosciences, USA)로 2',7'-디클로로디하이드로플루오레세인 디아세테이트(2',7'-dichlorodihydrofluorescein diacetate) 분석(ab113851, Abcam, UK)을 사용하여 세포 활성 산소 종 생성을 분석하였다.
(2) 실험 결과
도 19는 실시예 1 내지 3의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Ag-Te 나노 복합체로 24 시간 동안 HDF 세포를 치료한 후의 활성 산소 종 발생을 나타낸다. 또한, 도 20은 실시예 4 내지 6의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Cu-Te 나노 복합체로 24 시간 동안 HDF 세포를 치료한 후의 활성 산소 종 발생을 나타낸다. 도 19 및 도 20에 나타낸 바와 같이, 50 ㎍/mL의 Ag-Te 나노 입자로 치료한 경우보다 Cu-Te 나노 입자로 24 시간 치료한 결과 활성 산소 종 생성이 더 많았다. 소량의 활성 산소 종 수치는 세포 방어 메커니즘을 활성화시키는 반면, 높은 수준으로 산화 스트레스를 촉진하고 지질, 단백질 및 DNA를 비가역적으로 손상시킬 수 있다. 따라서, 활성 산소 종 및 세포 생존율은 Cu-Te 나노 복합체의 존재 하에서 추후 조건이 우세함을 나타낸다.
5) 용혈(Hemolysis)
(1) 실험 방법
혈액 샘플을 수컷 Sprague-Dawley 쥐에 주사하고, 원심 분리한 후 적혈구를 식염수(10Х)에 다시 현탁시켰다. 적혈구 현탁액을 보통 식염수 또는 0.025%의 트리톤 X-100에 분산시켜 각각 음성 및 양성 대조군을 얻었다. 이어서 나노 복합체 샘플을 적혈구 현탁액에 50 μL/mL로 첨가하고 37±1℃에서 30 분간 배양한 후 4000 rpm에서 10 분간 원심 분리하였다. 이후, 미세 플레이트 분광 광도계(Multiskan EX, Thermo Scientific, USA)를 사용하여 540 nm에서 상등액의 흡광도 값을 기록하고 용혈률을 계산하였다.
(2) 실험 결과
도 21은 37℃에서 실시예 1 내지 6 각각의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Ag-Te 및 Cu-Te 나노 복합체 50 ㎍/mL로 30 분간 치료한 후 적혈구의 용혈률을 나타낸다. 도 21의 삽화는 상기 나노 복합체로 치료한 후, 적혈구 상충액의 헤모글로빈을 나타낸 이미지이다. 각각의 번호는 음성 대조군, 양성 대조군, 실시예 1의 Ag-Te 나노 복합체, 실시예 2의 Ag-Te 나노 복합체, 실시예 3의 Ag-Te 나노 복합체, 실시예 4의 Cu-Te 나노 복합체, 실시예 5의 Cu-Te 나노 복합체 및 실시예 6의 Cu-Te 나노 복합체를 순서대로 표기하였다. 도 21에 나타낸 바와 같이, 30 분간 상기 나노 복합체로 치료한 후 탈섬유소 혈액(Defibrinated blood)의 용혈 분석 결과, Cu-Te 나노 복합체는 Ag-Te 나노 복합체보다 우수한 용혈을 나타냈고, 이는 50 ㎖/mL에서 76 %의 용혈을 나타냈다(p<0.001). Ag-Te 나노 복합체 동일한 농도에서 9% 미만의 용혈을 유발하여 항균제로써 안전한 약제로 사용될 수 있음을 나타내었다. 또한, 이러한 독성 분석은 Te 나노 입자에 6%의 Ag 나노 입자가 대장균 및 표피 포도상구균 모두에 대한 모든 최소 억제 농도에서 생체 적합성과 함께 안전한 항균 활성을 제공한다는 것을 나타내었다.
6) 통계 분석
(1) 실험 방법
데이터는 평균±표준 편차로 나타내었다. 치료 그룹 간의 차이는 스튜던트 t-test와 일방적인 분산 분석을 사용하여 확인하였으며 p<0.05일 때 유의성이 있다고 간주하였다.
(2) 실험 결과
Ag-Te 나노 복합체 및 Cu-Te 나노 복합체의 유효성을 확인하기 위하여 하기 일반식 3을 사용하여 해당 안전 지수(SI)를 추정하였다.
[일반식 3]
Figure 112018083346164-pat00004
상기 일반식 3에서, PC90은 MTT 분석에서 90% 초과의 세포 생존율을 나타내는 나노 복합체의 농도(㎍/mL)이다.
도 22 및 도 23은 각각 대장균 및 표피 포도상구균에 대한 실시예 1 내지 3의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Ag-Te 나노 복합체 및 실시예 4 내지 6의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 Cu-Te 나노 복합체, 및 비교예 1 내지 3 각각의 나노 입자 제조 장치에 의해 제조된 Te, Ag 및 Cu 나노 입자의 항균 활성(MIC) 및 생체 적합성(PC90)의 평가로부터 안전 지수(SI) 값 및 안전 지수(SI) 범위를 나타낸다. 도 22에 나타낸 바와 같이, 평가된 안전 지수(SI)는 작동 양극(Ag 또는 Cu) 수에 대해 구성되었고, x(MIC)-y(PC90) 플롯은 대장균과 표피 포도상구균에 대해 안전성을 고려한 항균제의 농도 범위를 나타내기 위해 생성되었다.
도 22 및 도 23에서 상부 도면의 데이터는 보다 높은 안전 지수(SI)가 안전 설계 원칙을 준수한다는 것을 나타내는 반면, 하부 도면의 사분면의 오른쪽 상단에서 안전 지수(SI)가 낮을수록 항균 응용 분야에서 더 우수한 안전성을 제공한다는 것을 나타내었다. 이 플롯은 약 6%의 Ag 나노 입자가 안전하고 실제 사용을 위한 최적의 항균제 식별에 적합한 플랫폼을 제공한다는 것을 나타낸다.
111: 제 1 전극
112: 제 2-1 전극
113: 제 2-2 전극
114: 제 2-3 전극
120: 방전부
130: 채널부
140: 전원부
200: 나노 복합체
210: 텔루륨 나노 입자
220: 항균성 금속 나노 입자

Claims (13)

  1. 텔루륨으로 이루어진 제 1 전극, 및 텔루륨 또는 항균성 금속으로 이루어진 복수 개의 제 2 전극을 포함하는 전극부;
    상기 제 1 전극 및 상기 복수 개의 제 2 전극 사이의 간극으로부터 나노 입자를 발생시키는 방전부; 및
    상기 방전부에서 발생되는 나노 입자 간에 도핑이 이루어지는 채널부를 포함하고,
    상기 복수 개의 제 2 전극 중 하나 이상은 항균성 금속으로 이루어지며,
    상기 항균성 금속은 은, 구리, 금, 마그네슘, 아연 또는 티타늄인 나노 복합체 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 복수 개의 제 2 전극은 2 개 내지 8 개로 이루어진 나노 복합체 제조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 제 1 전극 및 복수 개의 제 2 전극 중 서로 이웃한 전극 사이의 최소 간격(dmin)은 0.1 mm 내지 10.0 mm인 나노 복합체 제조 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 제 1 전극 및 복수 개의 제 2 전극 각각에 전원을 인가하는 전원부를 더 포함하는 나노 복합체 제조 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 전원부는 0.5 kV 내지 20 kV의 전압 및 0.2 kHz 내지 20 kHz의 주파수로 제어하는 나노 복합체 제조 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 스파크 방전은 질소 또는 비활성 기체 흐름 하에 수행되는 나노 복합체 제조 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 도핑된 나노 복합체를 수집하는 수집부를 더 포함하는 나노 복합체 제조 장치.
  10. 제 1 항의 나노 복합체 제조 장치에 의해 제조된 나노 복합체.
  11. 제 10 항에 있어서, 항균성 금속은 텔루륨 100 중량부 대비 0.1 중량부 내지 20 중량부로 포함하는 나노 복합체.
  12. 제 10 항에 있어서, 기하 평균 직경이 200 nm 미만인 나노 복합체.
  13. 제 10 항에 있어서, 3-(4,5-디메틸티아졸-2-일)-2,5-디페닐테트라졸륨 브로마이드(MTT) 분석을 이용하여 200 ㎍/mL의 양으로 24 시간 동안 HDF 세포에 대하여 측정한 세포 생존율이 60% 초과인 나노 복합체.
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