KR102250304B1 - Method of preparing ultrasmall nano complex - Google Patents
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Abstract
Description
본 출원은 초미세 나노복합체의 제조 방법에 관한 것으로서, 초미세 나노복합체를 균일하고 지속적으로 예측가능하게 제조하여, 응용 분야에서 미리 설계된 방향에 따라 효율적으로 적용할 수 있는 초미세 나노복합체의 제조 방법에 관한 것이다.The present application relates to a method of manufacturing an ultrafine nanocomposite, and a method of producing an ultrafine nanocomposite that can be efficiently applied according to a predesigned direction in the application field by uniformly and continuously predictable manufacturing of the ultrafine nanocomposite. It is about.
박테리아가 부착되거나 이 후 성장하는 것은 인간 건강, 바이오 공학, 바이오 산업 분야에서 큰 문제가 되고 있다. 또한, 종래의 항생제에 대한 내성이 증가되고 있기 때문에, 넓은 스펙트럼의 박테리아와 미생물을 억제하기 위한 대체 물질에 대한 요구가 지속되고 있다.Attaching or growing bacteria is a major problem in human health, biotechnology, and bioindustry. In addition, as resistance to conventional antibiotics is increasing, there is a continuing need for alternative substances for inhibiting a broad spectrum of bacteria and microorganisms.
이러한 요구에 따라 몇몇 기술들이 제안되었으며, 그 중 다재내성 박테리아(multidrug-resistant (MDR) bacteria)를 포함한 미생물에 대한 항균성이 우수한 물질들이 개발되었다. 그러나, 이러한 물질을 제저하기 위한 절차가 상당히 복잡하고, 투입되는 시간 또한 지나치게 많이 소요되어, 경제성이 현저히 떨어졌다.In response to this demand, several technologies have been proposed, and among them, materials having excellent antimicrobial properties against microorganisms including multidrug-resistant (MDR) bacteria have been developed. However, the procedure for removing such substances is quite complicated, and the input time is also excessively large, so that the economic feasibility is remarkably deteriorated.
또한, 10 나노미터에서 100 나노미터 정도의 무기 나노입자가 새로운 대안으로 제시되었다. 이러한 무기 나노입자는 넓은 범위의 스펙트럼의 박테리아에 적용가능하고, 경제성도 우수하였다. 이러한 나노입자의 응용분야에는 수처리, 생물부착 방지, 감염 질병 치료 등을 포함하였다. 특히, 은이나 구리 나노입자는 나노입자의 표면으로부터 방출되는 은 이온 또는 구리 이온과 박테리아의 막단백질과 상호작용하여 넓은 범위의 스펙트럼의 박테리아에 적용이 가능하였다. 이러한 상호작용은 세포막과 DNA를 변형시켜, 세포대사를 방해하고, 박테리아의 복제를 방지하도록 작용한다. 그러나, 이러한 무기 나노입자는 내재된 독성과 부작용 때문에 전술한 응용에 한계가 있다. 또한, 이러한 나노복합체를 제조하는 방법은 유해성 화학물질을 사용하고, 복잡한 다단계 반응에 기초하기 때문에, 그 적용에 한계가 있다. 더불어, 이러한 나노입자는 보관 중 응집되거나 가수분해 반응에 의해 변형되는 문제도 존재한다.In addition, inorganic nanoparticles ranging from 10 nanometers to 100 nanometers have been proposed as a new alternative. These inorganic nanoparticles are applicable to a wide spectrum of bacteria and have excellent economic efficiency. Applications of these nanoparticles include water treatment, prevention of bioadhesiveness, and treatment of infectious diseases. In particular, silver or copper nanoparticles can be applied to a wide spectrum of bacteria by interacting with silver ions or copper ions emitted from the surface of the nanoparticles and membrane proteins of bacteria. These interactions act to alter cell membranes and DNA, disrupt cell metabolism, and prevent bacterial replication. However, these inorganic nanoparticles have limitations in the aforementioned applications due to inherent toxicity and side effects. In addition, since the method of preparing such a nanocomposite uses hazardous chemicals and is based on a complex multi-step reaction, its application is limited. In addition, these nanoparticles have a problem in that they aggregate during storage or are deformed by a hydrolysis reaction.
따라서, 독성을 최소화하며, 초미세 나노복합체를 간단한 방법으로 예측가능하도록 제조할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.Therefore, there is a need for research on a method that minimizes toxicity and can predictably produce ultrafine nanocomposites with a simple method.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 나노 입자의 응집을 방지하여, 편차가 적은 3 nm 이하의 초미세 나노복합체의 제조 방법을 제공하고자 한다.According to an exemplary embodiment of the present application, it is intended to provide a method of manufacturing an ultrafine nanocomposite of less than 3 nm with less variation by preventing aggregation of nanoparticles.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 넓은 스펙트럼을 갖는 박테리아에 적용가능한 초미세 나노복합체의 제조 방법을 제공하고자 한다.According to an embodiment of the present application, it is intended to provide a method of manufacturing an ultrafine nanocomposite applicable to bacteria having a broad spectrum.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 초미세 나노입자와 하이드로겔을 결합하여, 금속 나노입자의 독성을 최소화하면서, 기재와의 부착력을 향상시킨 항균성이 우수한 초미세 나노복합체의 제조 방법을 제공하고자 한다.According to an embodiment of the present application, it is intended to provide a method of manufacturing an ultrafine nanocomposite having excellent antimicrobial properties by combining ultrafine nanoparticles with a hydrogel, minimizing toxicity of metal nanoparticles, and improving adhesion to a substrate. .
본 출원의 일 측면은 초미세 나노복합체의 제조 방법을 제공한다.An aspect of the present application provides a method of manufacturing an ultrafine nanocomposite.
일 예시로서, 제조 방법은 캐리어 가스를 준비하는 단계; 상기 캐리어 가스에 단극성 이온을 공급하여, 상기 단극성 이온을 상기 캐리어 가스에 탑재하는 단계; 상기 단극성 이온이 탑재된 캐리어 가스를 스파크가 발생되는 챔버 내로 공급하여, 소정의 거리로 이격되며, 전압이 인가되는 한 쌍의 금속 전극 사이의 유체 통로로 통과시켜, 상기 한 쌍의 전극 사이에서, 금속 나노입자가 형성되는 단계; 및 상기 형성된 금속 나노입자는 상기 챔버 외부로 공급되어, 하이드로겔 물질과 결합하여, 초미세 나노복합체를 형성하는 단계를 포함한다.As an example, the manufacturing method comprises the steps of preparing a carrier gas; Supplying unipolar ions to the carrier gas to mount the unipolar ions on the carrier gas; The carrier gas on which the unipolar ions are mounted is supplied into the chamber in which the spark is generated, is separated by a predetermined distance, and passed through a fluid passage between a pair of metal electrodes to which a voltage is applied, and between the pair of electrodes. , Forming a metal nanoparticle; And forming an ultrafine nanocomposite by supplying the formed metal nanoparticles to the outside of the chamber and combining with the hydrogel material.
일 예시로서, 상기 캐리어 가스는 질소 또는 불활성 가스이다.As an example, the carrier gas is nitrogen or an inert gas.
일 예시로서, 상기 유체 통로 내의 기체 및 금속 나노입자는 단극성으로 하전된다.As an example, gas and metal nanoparticles in the fluid passage are unipolarly charged.
일 예시로서, 상기 단극성 이온이 탑재된 캐리어 가스의 단극성 이온의 농도는 1 x 106 ions/㎤ 내지 1 x 107 ions/㎤이다.As an example, the concentration of unipolar ions in the carrier gas on which the unipolar ions are mounted is 1 x 10 6 ions/
일 예시로서, 상기 형성된 금속 나노입자의 평균 직경은 3 nm 이하(0은 제외)이며, 상기 금속 나노입자의 원자수는 200 개 이하이다.As an example, the average diameter of the formed metal nanoparticles is 3 nm or less (excluding 0), and the number of atoms of the metal nanoparticles is 200 or less.
일 예시로서, 상기 하이드로겔은 단백질, 펩티드, 지질, 생체 분자 및 합성 고분자으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다.As an example, the hydrogel contains at least one selected from the group consisting of proteins, peptides, lipids, biomolecules, and synthetic polymers.
일 예시로서, 상기 금속 나노입자는 하이드로겔 용액내에 침지되는 공정을 통해, 상기 금속 나노입자의 표면에 하이드로겔 코팅층이 형성되어, 하이드로겔 물질과 결합한다.As an example, the metal nanoparticles are immersed in a hydrogel solution to form a hydrogel coating layer on the surface of the metal nanoparticles, thereby bonding with the hydrogel material.
본 출원의 다른 측면은 초미세 나노복합체를 제공한다. Another aspect of the present application provides an ultrafine nanocomposite.
일 예시로서, 초미세 나노복합체는 전술한 제조 방법에 의하여 형성된 초미세 나노복합체로서, 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 코어는 금속 나노입자이며, 상기 쉘은 하이드로겔을 포함하고, 상기 금속 나노입자의 평균직경은 3 nm 이하(0은 초과)이다. 또한, 상기 금속 나노입자의 원자수는 200 개 이하이다.As an example, the ultrafine nanocomposite is an ultrafine nanocomposite formed by the above-described manufacturing method, has a core-shell structure, the core is a metal nanoparticle, the shell contains a hydrogel, and the metal nanoparticle The average diameter of is 3 nm or less (more than 0). In addition, the number of atoms of the metal nanoparticles is 200 or less.
본 출원의 또 다른 측면은 초미세 나노복합체의 제조 장치를 제공한다.Another aspect of the present application provides an apparatus for manufacturing an ultrafine nanocomposite.
일 예시로서, 제조 장치는 유입구 및 배출구를 구비하며, 내부에서 스파크를 발생시키는 챔버; 상기 챔버 내에 위치되며, 소정의 간격으로 이격되어, 유체 통로를 형성하는 한 쌍의 금속 전극; 상기 유체 통로를 통과하며, 상기 한 쌍의 금속 전극에 전압이 인가될 때, 생성된 금속 나노입자를 단극성 이온으로 하전하는 단극성 이온을 공급하며, 상기 챔버 내에 위치하는 단극성 이온 공급부; 상기 유입구를 통해 진입하며, 상기 단극성 이온에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급부; 및 상기 배출구를 통하여 챔버 외부로 공급되는 금속 나노입자가 침지되어, 하이드로겔 코팅층이 형성되는 하이드로겔 수조를 포함한다.As an example, the manufacturing apparatus includes a chamber having an inlet and an outlet and generating a spark therein; A pair of metal electrodes positioned in the chamber and spaced apart at a predetermined interval to form a fluid passage; A unipolar ion supply unit that passes through the fluid passage and supplies unipolar ions that charge the generated metal nanoparticles to unipolar ions when a voltage is applied to the pair of metal electrodes, and is located in the chamber; A carrier gas supply unit that enters through the inlet and supplies a carrier gas to the unipolar ions; And a hydrogel tank in which metal nanoparticles supplied to the outside of the chamber are immersed through the outlet to form a hydrogel coating layer.
일 예시로서, 상기 챔버에서 스파크가 발생되도록 플라즈마를 공급하는 플라즈마 공급부를 추가로 포함한다.As an example, it further includes a plasma supply unit for supplying plasma to generate a spark in the chamber.
일 예시로서, 상기 캐리어 가스는 질소 또는 불활성 가스이다.As an example, the carrier gas is nitrogen or an inert gas.
일 예시로서, 상기 단극성 이온의 농도는 1 x 106 ions/㎤ 내지 1 x 107 ions/㎤이다.As an example, the concentration of the unipolar ions is 1 x 10 6 ions/
일 예시로서, 상기 하이드로겔은 단백질, 펩티드, 지질, 생체 분자 및 합성 고분자으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다.As an example, the hydrogel contains at least one selected from the group consisting of proteins, peptides, lipids, biomolecules, and synthetic polymers.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 나노입자가 응집되는 것을 방지하여, 3 nm 이하이며, 상기 금속 나노입자의 원자수는 200 개 이하인 나노복합체를 제공할 수 있다. According to the exemplary embodiment of the present application, by preventing the nanoparticles from agglomeration, a nanocomposite of 3 nm or less and the number of atoms of the metal nanoparticles may be 200 or less.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 편차가 적고 일정한 크기의 나노복합체를 제공할 수 있다. According to the exemplary embodiment of the present application, it is possible to provide a nanocomposite having a small variation and a constant size.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 사이즈를 예측가능하도록 제어된 나노복합체를 제공할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present application, a nanocomposite controlled to be able to predict the size may be provided.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 연속 유체 공정을 통하여 나노복합체를 제조할 수 있다. According to the exemplary embodiment of the present application, a nanocomposite may be manufactured through a continuous fluid process.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 하이드로겔을 이용하여, 금속 나노입자의 독성을 감소시킬 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present application, the toxicity of metal nanoparticles may be reduced by using a hydrogel.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 하이드로겔을 이용하여, 제조된 나노복합체의 부착력을 향상시켜, 다양한 응용분야에 적용할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present application, by using a hydrogel, the adhesion of the prepared nanocomposite can be improved and applied to various applications.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 항균력이 우수하고, 넓은 스펙트럼의 박테리아에 대응할 수 있는 나노복합체를 제공할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present application, it is possible to provide a nanocomposite having excellent antibacterial activity and capable of responding to a broad spectrum of bacteria.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 나노복합체의 제조 방법에 대한 플로우 차트이다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 나노복합체의 제조 방법을 설명하기 개략도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 나노복합체의 제조 방법을 설명하기 개략도이다.
도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 나노복합체의 제조 장치의 블록도이다.
도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 나노복합체의 제조 장치의 개략도이다.
도 6은 본 출원의 일 실시예에 따른 나노복합체의 제조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 실시예 및 비교예에 대한 응집 비율, 입자수, 원자수를 측정한 결과 그래프이다.
도 8은 실시예 및 비교예에 대한 Cd 및 입자 형성의 분산도를 측정한 결과 그래프이다.
도 9는 실시예 및 비교예에 대한 시간 대비 양전극 사이의 전압을 측정한 결과 그래프이다.
도 10은 실시예 및 비교예에 대한 시간 대비, 질량 농도, 수 농도 직경을 측정한 결과 그래프이다.
도 11은 실시예 및 비교예에 대한 MIC와 항균 필터의 효능을 측정한 결과 그래프이다.
도 12는 실시예 및 비교예에 대한 다재내성 박테리아에 대한 MIC를 측정한 결과 그래프이다.
도 13은 실시예 및 비교예에 대한 항균 효능을 측정한 결과 그래프이다.
도 14는 실시예 및 비교예에 대한 TEM 이미지이다.
도 15는 실시예 및 비교예에 대한 입자의 분산도를 측정한 결과 그래프이다.1 is a flowchart of a method of manufacturing a nanocomposite according to an embodiment of the present application.
2 is a schematic diagram illustrating a method of manufacturing a nanocomposite according to an embodiment of the present application.
3 is a schematic diagram illustrating a method of manufacturing a nanocomposite according to an embodiment of the present application.
4 is a block diagram of an apparatus for manufacturing a nanocomposite according to an embodiment of the present application.
5 is a schematic diagram of an apparatus for manufacturing a nanocomposite according to an embodiment of the present application.
6 is a diagram illustrating an apparatus for manufacturing a nanocomposite according to an exemplary embodiment of the present application.
7 is a graph showing the results of measuring the aggregation ratio, the number of particles, and the number of atoms for Examples and Comparative Examples.
8 is a graph showing the results of measuring the dispersion degree of Cd and particle formation for Examples and Comparative Examples.
9 is a graph showing results of measuring voltage between positive electrodes versus time for Examples and Comparative Examples.
10 is a graph showing the results of measuring the time versus time, mass concentration, and number concentration diameter for Examples and Comparative Examples.
11 is a graph showing results of measuring the efficacy of MIC and antibacterial filters for Examples and Comparative Examples.
12 is a graph showing results of measuring MIC for multi-resistance bacteria for Examples and Comparative Examples.
13 is a graph showing the results of measuring antibacterial efficacy for Examples and Comparative Examples.
14 is a TEM image for Examples and Comparative Examples.
15 is a graph showing a result of measuring the degree of dispersion of particles for Examples and Comparative Examples.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 구성요소 등이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 구성요소 등이 존재하지 않거나 부가될 수 없음을 의미하는 것은 아니다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "include" or "have" are intended to designate that features, elements, etc. described in the specification exist, but one or more other features or elements may not exist or be added. It doesn't mean none.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein including technical or scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. Does not.
본 출원에서 용어 "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 용어 "나노 입자"는 나노 미터(nm) 단위의 평균 입경을 갖는 입자를 의미할 수 있고, 예를 들어, 1 내지 1,000 nm의 평균입경을 갖는 입자를 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present application, the term "nano" may mean a size in a nanometer (nm) unit, for example, it may mean a size of 1 to 1,000 nm, but is not limited thereto. In addition, in the present specification, the term "nanoparticle" may mean a particle having an average particle diameter in a nanometer (nm) unit, for example, may mean a particle having an average particle diameter of 1 to 1,000 nm, but It is not limited.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 일 실시예인 초미세 나노복합체를 제조하는 방법을 상세히 설명한다. 다만, 첨부된 도면은 예시적인 것으로, 본 출원의 일 실시예인 초미세 나노복합체를 제조하는 방법의 범위가 첨부된 도면에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, a method of manufacturing an ultrafine nanocomposite according to an embodiment of the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the accompanying drawings are exemplary, and the scope of a method of manufacturing an ultrafine nanocomposite according to an embodiment of the present application is not limited by the accompanying drawings.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 초미세 나노복합체의 제조 방법에 대한 플로우 차트이다. 도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 나노복합체의 제조 방법을 설명하기 개략도이다. 또한, 도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 나노복합체의 제조 방법을 설명하기 개략도이다.1 is a flowchart of a method of manufacturing an ultrafine nanocomposite according to an exemplary embodiment of the present application. 2 is a schematic diagram illustrating a method of manufacturing a nanocomposite according to an embodiment of the present application. In addition, FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a method of manufacturing a nanocomposite according to an exemplary embodiment of the present application.
도 1 내지 3에 도시한 바와 같이, 본 출원의 일 실시예인 초미세 나노복합체의 제조 방법은 캐리어 가스를 준비하는 단계(S10); 상기 캐리어 가스에 단극성 이온을 공급하여, 상기 단극성 이온을 상기 캐리어 가스에 탑재하는 단계(S20); 상기 단극성 이온이 탑재된 캐리어 가스를 스파크가 발생되는 챔버 내로 공급하여, 소정의 거리로 이격되며, 전압이 인가되는 한 쌍의 금속 전극 사이의 유체 통로로 통과시켜, 상기 한 쌍의 전극 사이에서, 금속 나노입자가 형성되는 단계(S30); 및 상기 형성된 금속 나노입자는 상기 챔버 외부로 공급되어, 하이드로겔 물질과 결합하여, 초미세 나노복합체를 형성하는 단계(S40)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 to 3, a method of manufacturing an ultrafine nanocomposite according to an embodiment of the present application includes the steps of preparing a carrier gas (S10); Supplying unipolar ions to the carrier gas to mount the unipolar ions on the carrier gas (S20); The carrier gas on which the unipolar ions are mounted is supplied into the chamber in which the spark is generated, is separated by a predetermined distance, and passed through a fluid passage between a pair of metal electrodes to which a voltage is applied, and between the pair of electrodes. , Step of forming metal nanoparticles (S30); And forming an ultrafine nanocomposite by being supplied to the outside of the chamber and combining the formed metal nanoparticles with a hydrogel material (S40).
이하, 각 단계별로 본 출원을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present application will be described in more detail for each step.
먼저, 캐리어 가스를 준비한다(S10).First, a carrier gas is prepared (S10).
캐리어 가스는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 후술하는 버와 같이, 단극성 이온이 전달되는데 있어서, 단극성 이온을 탑재하여 이동하는데 도움을 줄 수 있다. 본 출원에서는, 이러한 캐리어 가스의 예시로서 질소 또는 불황성 가스가 포함될 수 있다.The carrier gas is not particularly limited, but can help to mount and move unipolar ions in the delivery of unipolar ions, such as a burr to be described later. In the present application, nitrogen or inert gas may be included as an example of such a carrier gas.
그리고, 캐리어 가스에 단극성 이온을 공급하여, 단극성 이온을 상기 캐리어 가스에 탑재한다(S20).Then, unipolar ions are supplied to the carrier gas, and unipolar ions are mounted on the carrier gas (S20).
단극성 이온은 음전하로 이루어진 이온 집단 또는 양전하로 이루어진 이온 집단을 의미한다. 특히, 단극성 이온의 농도는 1 x 106 ions/㎤ 내지 1 x 107 ions/㎤일 수 있다. 다만 이러한 이온의 농도는 단극성 이온의 농도에 대한 하나의 예시일 뿐, 이러한 범위가 본 출원을 한정하는 것은 아니다.The unipolar ion refers to a group of ions composed of negative charges or a group of ions composed of positive charges. In particular, the concentration of unipolar ions may range from 1 x 10 6 ions/
그리고, 단극성 이온이 탑재된 캐리어 가스를 스파크가 발생되는 챔버 내로 공급하여, 소정의 거리로 이격되며, 전압이 인가되는 한 쌍의 금속 전극 사이의 유체 통로로 통과시켜, 한 쌍의 전극 사이에서, 금속 나노입자가 형성된다(S30).Then, the carrier gas loaded with unipolar ions is supplied into the chamber where the spark is generated, and is separated by a predetermined distance and passed through a fluid passage between a pair of metal electrodes to which a voltage is applied, and between the pair of electrodes. , Metal nanoparticles are formed (S30).
단극성 이온이 탑재된 캐리어 가스를 챔버 내로 공급한다. 챔버의 크기, 형태 등은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 내부 공간부를 포함하며, 기체가 유입되는 유입구와 기체가 토출되는 배출구를 포함할 수 있다.A carrier gas loaded with unipolar ions is supplied into the chamber. The size and shape of the chamber is not particularly limited, but includes an internal space, and may include an inlet through which gas is introduced and an outlet through which gas is discharged.
챔버 내부에는 소정의 거리로 이격되어 배치된 한 쌍의 금속 전극이 배치된다. 한 쌍의 금속에는 전압이 인가되며, 전기장에 의해 이온이 이동하면서 순간적으로 전도성 라인이 형성되어 스파크가 발생된다. 이 때, 한 쌍의 전극의 표면이 국부적으로 기화되어 흘려준 공기를 타고 나와서 응축 및 응집됨으로써, 금속 나노 입자가 발생되는 저온 플라즈마 현상이 발생된다. A pair of metal electrodes spaced apart from each other by a predetermined distance are disposed inside the chamber. A voltage is applied to the pair of metals, and as the ions move by the electric field, a conductive line is instantaneously formed and a spark is generated. At this time, the surfaces of the pair of electrodes are locally vaporized and condensed and agglomerated through the flow of air, thereby generating a low-temperature plasma phenomenon in which metal nanoparticles are generated.
이 때, 한 쌍의 금속 전극 사이의 유체 통로 전체를 단극성 이온에 의하여 공간 자체와 한 쌍의 금속 전극에서 발생되는 금속 나노 입자를 하전시킨다. 즉, 단극성 이온이 음이온인 경우에는 금속 나노 입자는 음이온으로 하전되고, 단극성 이온이 양이온인 경우에는 금속 나노 입자는 양이온으로 하전된다.At this time, the entire fluid passage between the pair of metal electrodes is charged by unipolar ions to the space itself and the metal nanoparticles generated in the pair of metal electrodes. That is, when the unipolar ion is an anion, the metal nanoparticles are charged as an anion, and when the unipolar ion is a cation, the metal nanoparticles are charged as a cation.
이러한 방식으로 동일한 극성으로 하전된 금속 나노 입자는 서로 강한 반발력을 발휘하여, 금속 나노 입자가 응집되는 것을 방지한다. 이렇게 응집이 방지된 금속 나노 입자는 평균 입경이 3 nm 이하(0은 제외)이며, 바람직하게는 2 nm 내지 3 nm의 크기를 갖는다. 또한, 상기 금속 나노입자의 원자수는 200 개 이하, 바람직하게는 180 개 이하, 150 개 이하, 100 개 이하, 또는 50 개 이하일 수 있다. 이를 통하여, 이온 주입에 의해 발생되는 입자가 지니는 원자수의 편차가 확연하게 줄어들어 예측하기 용이하며, 동시에 강력한 항균성을 갖는 입자를 제공할 수 있다.In this way, the metal nanoparticles charged with the same polarity exert a strong repulsive force with each other, thereby preventing the metal nanoparticles from agglomeration. The metal nanoparticles from which aggregation is prevented in this way have an average particle diameter of 3 nm or less (excluding 0), and preferably have a size of 2 nm to 3 nm. In addition, the number of atoms of the metal nanoparticles may be 200 or less, preferably 180 or less, 150 or less, 100 or less, or 50 or less. Through this, the variation in the number of atoms of the particles generated by ion implantation is remarkably reduced, making it easy to predict, and at the same time, it is possible to provide particles having strong antibacterial properties.
도 3에 도시한 바와 같이, 이온을 주입하지 않은 경우에는 열적 및 정전기적으로 나노입자가 응집하게 되고, 나노입자의 크기가 랜덤하게 형성된다. 이에 반하여, 단극성 이온을 주입한 경우에는 정전기적 반발력으로 인하여, 원자 단위의 금속이 셀 수 있을 정도의 수로 뭉쳐진 나노 입자로서, 전술한 크기의 초미세 나노 입자가 형성된다. 이를 통하여, 높은 표면적을 갖는 초미세 나노 입자를 제공할 수 있으며, 금속 나노입자의 표면으로부터 방출되는 금속 이온과 박테리아의 막단백질은 상호작용하여 세포막과 DNA를 변형시켜, 세포대사를 방해하고, 박테리아의 복제를 방지하도록 작용한다. 이를 통하여, 넓은 스펙트럼의 박테리아에 대한 항균효과를 제공할 수 있으며, 다양한 응용분야에 적용이 가능하다.As shown in FIG. 3, when the ions are not implanted, the nanoparticles are thermally and electrostatically aggregated, and the size of the nanoparticles is randomly formed. On the other hand, when unipolar ions are implanted, due to electrostatic repulsion, as nanoparticles in which atomic-level metals are aggregated in a countable number, ultrafine nanoparticles of the size described above are formed. Through this, it is possible to provide ultrafine nanoparticles having a high surface area, and the metal ions released from the surface of the metal nanoparticles and the membrane protein of the bacteria interact to modify the cell membrane and DNA, thereby interfering with cell metabolism, and Acts to prevent its duplication. Through this, it is possible to provide an antibacterial effect against a broad spectrum of bacteria, and can be applied to various applications.
그리고, 형성된 금속 나노입자는 챔버 외부로 공급되어, 하이드로겔 물질과 결합하여, 초미세 나노복합체를 형성한다(S40).Then, the formed metal nanoparticles are supplied to the outside of the chamber, and are combined with the hydrogel material to form an ultrafine nanocomposite (S40).
형성된 금속 나노입자는 배출구를 통하여 챔버 외부로 제공되며, 이 때, 하이드로겔 물질과 결합한다. The formed metal nanoparticles are provided to the outside of the chamber through the outlet, and at this time, they bind to the hydrogel material.
여기서, 하이드로겔 물질은 일반적으로, 친수성 고분자의 네트워크로 이루어진 삼차원 구조체일 수도 있으나, 액체 상태에 입자들이 비산되어 있는 상태를 의미한다. 즉, 단백질, 펩티드, 지질, 생체 분자 및 합성 고분자들이 액체 상태에서 입자들이 비산되어 있는 상태를 갖는 물질을 의미한다. 일 예시로서, Albumin이나 Thiol 물질과 같이 생친화 성이 높은 고분자 물질일 수 있다. Here, the hydrogel material may generally be a three-dimensional structure consisting of a network of hydrophilic polymers, but it refers to a state in which particles are scattered in a liquid state. That is, proteins, peptides, lipids, biomolecules, and synthetic polymers refer to substances in which particles are scattered in a liquid state. As an example, it may be a polymer material having high bio-affinity, such as Albumin or Thiol material.
하이드로겔 물질을 금속 나노입자와 결합시키는 방법은 금속 나노입자를 하이드로겔 용액내에 침지하여, 상기 금속 나노입자의 표면에 하이드로겔 코팅층을 형성하여, 하이드로겔 물질과 결합한다.In the method of combining the hydrogel material with the metal nanoparticles, the metal nanoparticles are immersed in the hydrogel solution to form a hydrogel coating layer on the surface of the metal nanoparticles, and the hydrogel material is bonded thereto.
본 출원의 다른 실시예는 초미세 나노복합체이다. 전술한 방법으로 제조된 나노복합체는 코어-쉘 구조를 가지며, 코어는 금속 나노입자이며, 쉘은 하이드로겔을 포함하고, 금속 나노입자의 평균직경은 3 nm 이하(0은 초과)이다. 또한, 나노복합체의 금속 나노입자에 비하여, 약간 직경이 증가할 수 있다. 따라서, 약 3 nm 이하의 입자가 코팅되어 5 nm 내지 10 nm가 될 수 있다. 종래에 제시된 기술에서 개시된 나노복합체와 비교하면, 이러한 직경이 매우 작은 것이다. 따라서, 여전히 많은 장점을 갖고 있다. 여기서, 상기 금속 나노입자의 원자수는 200 개 이하인 것이 바람직하다.Another embodiment of the present application is an ultrafine nanocomposite. The nanocomposite prepared by the above method has a core-shell structure, the core is a metal nanoparticle, the shell contains a hydrogel, and the average diameter of the metal nanoparticles is 3 nm or less (more than 0). In addition, compared to the metal nanoparticles of the nanocomposite, the diameter may slightly increase. Thus, particles of about 3 nm or less may be coated to be 5 nm to 10 nm. Compared with the nanocomposite disclosed in the previously presented technique, this diameter is very small. Therefore, it still has many advantages. Here, it is preferable that the number of atoms of the metal nanoparticles is 200 or less.
종래에는 초미세 나노입자를 제공하는 시도가 있었으나, 대부분은 랜덤하거나 편차가 큰 나노입자를 제공하였기 때문에, 응용분야에서 효용성을 예측하기 어려웠다. 그러나, 전술한 바와 같이, 제조 공정의 조건을 제어함으로써, 균일하고, 편차가 적은 초미세 나노복합체를 제조할 수 있다. 특히, 제조 공정의 조건을 제어함에 따라, 예측 가능한 크기의 나노복합체를 제공할 수 있다. 또한, 하이드로겔을 이용하여, 금속 나노입자의 독성을 중성화할 수 있으며, 하이드로겔의 특성에 따라서, 응용 분야에서 기재에 이러한 나노복합체를 부착하기 용이하도록 제어할 수 있다. 더불어, 연속 유체 공정을 통하여, 초미세 나노입자를 제조할 수 있기 때문에, 경제성 또한 우수하다.Conventionally, attempts have been made to provide ultrafine nanoparticles, but since most of them provide nanoparticles with random or large deviations, it has been difficult to predict the effectiveness in the application field. However, as described above, by controlling the conditions of the manufacturing process, it is possible to manufacture an ultrafine nanocomposite that is uniform and has little variation. In particular, by controlling the conditions of the manufacturing process, it is possible to provide a nanocomposite having a predictable size. In addition, by using the hydrogel, the toxicity of the metal nanoparticles can be neutralized, and according to the properties of the hydrogel, the nanocomposite can be easily attached to the substrate in an application field. In addition, since ultrafine nanoparticles can be manufactured through a continuous fluid process, economical efficiency is also excellent.
본 출원의 또 다른 실시예는 초미세 나노복합체의 제조 장치이다.Another embodiment of the present application is an apparatus for manufacturing an ultrafine nanocomposite.
도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 나노복합체의 제조 장치의 블록도이다. 4 is a block diagram of an apparatus for manufacturing a nanocomposite according to an embodiment of the present application.
전술한 제조 방법에서 설명된 내용 중 제조 장치에 관하여 동일하거나 유사한 내용에 대한 설명을 생략하지만, 전술한 내용이 제조 장치에 관하여 적용될 수 도 있다.Among the contents described in the above-described manufacturing method, descriptions of the same or similar contents with respect to the manufacturing apparatus are omitted, but the above-described contents may be applied to the manufacturing apparatus.
도 4에 도시한 바와 같이, 전술한 제조 장치는 챔버(10)를 포함한다. 챔버는 유입구(11) 및 배출구(13)를 구비한다. 챔버(10)는 내부에서 공간부를 구비하여, 이 공간부에서 스파크가 발생될 수 있다. 챔버(10)의 유입구(11)와 배출구(13)의 크기, 형태는 특별히 한정되는 것은 아니며, 가스 및 나노복합체의 유출입이 가능하도록 한정될 수 있다.As shown in FIG. 4, the above-described manufacturing apparatus includes a
또한, 제조 장치는 한 쌍의 금속 전극(20)을 포함한다. 금속 전극은 챔버(10) 내에 위치되며, 소정의 간격으로 이격되어, 소정의 간격이 유체 통로(30)를 형성한다. 소정의 간격은 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 출원의 의도에 맞도록 미리 제어된 간격이다.Further, the manufacturing apparatus includes a pair of
또한, 제조 장치는 단극성 이온 공급부(40) 및 캐리어 가스 공급부(50)를 포함한다. 단극성 이온 공급부(40)를 통하여 공급된 단극성 이온(I)은 캐리어 가스 공급부(50)를 통하여 공급된 캐리어 가스에 탑재되어 유체 통로(30)를 통과하며, 이 때, 한 쌍의 금속 전극(20)에 전압이 인가되면, 금속 나노입자가 생성되고, 단극성 이온(I)에 의해 금속 나노입자가 하전된다. 여기서, 단극성 이온의 농도는 1 x 106 ions/㎤ 내지 1 x 107 ions/㎤이다.Further, the manufacturing apparatus includes a unipolar
특히, 단극성 이온 공급부와 한 쌍의 전극이 바로 연결되어, singlet(primary) 금속 입자 사이의 전기적 반발력을 증대시켜, 3 nm 이하의 금속 나노입자를 형성할 수 있다. 더불어, 후술하는 바와 같이, 단극성 이온이 공급되지 않은 채 금속 나노입자를 제조하는 경우에는 그 크기가 10 nm를 초과하게 된다. In particular, the unipolar ion supply unit and the pair of electrodes are directly connected to increase the electrical repulsion between singlet (primary) metal particles, thereby forming metal nanoparticles of 3 nm or less. In addition, as will be described later, when the metal nanoparticles are manufactured without supplying unipolar ions, their size exceeds 10 nm.
또한, 이온 주입은 정전식 초킹 현상(electrostatic choking phenomenon)을 통해 유체 통로 사이를 지나는 가스의 유량 계수(discharge coefficient)를 증가시켜, 입자 생성의 안정성을 향상시킨다. 또한, 초미세 금속 나노입자를 균일하게 생성하여, 최소 저지 농도(minimum inhibitory concentration, MIC) 및 항균성 필터 성능의 안정적인 결과를 제공할 수 있다. 이러한 초미세 입자를 이용하여, 종래보다 2 배 이상의 항균성을 제공할 수 있다.In addition, the ion implantation increases the discharge coefficient of the gas passing between the fluid passages through the electrostatic choking phenomenon, thereby improving the stability of particle generation. In addition, by uniformly generating ultrafine metal nanoparticles, it is possible to provide stable results of minimum inhibitory concentration (MIC) and antimicrobial filter performance. By using such ultra-fine particles, it is possible to provide antibacterial properties twice or more than conventional ones.
여기서, 단극성 이온 공급부는 카본 브러쉬 이오나이저(carbon brush ionizer)일 수 있으나, 단극성 이온 공급부가 이에 한정되는 것은 아니다. 이온 공급부는 전극이 위치된 위치 바로 앞에 배치되는 것이 바람직하다.Here, the unipolar ion supply unit may be a carbon brush ionizer, but the unipolar ion supply unit is not limited thereto. It is preferable that the ion supply unit is disposed immediately in front of the position where the electrode is located.
여기서, 캐리어 가스는 질소 또는 불활성 가스이다.Here, the carrier gas is nitrogen or an inert gas.
예를 들어, 단극성 이온(I)이 양이온인 경우에는 금속 나노입자가 양전하로 하전되고, 단극성 이온(I)이 음이온인 경우에는 금속 나노입자는 음전하로 하전된다. 단극성으로 하전되어, 서로 척력이 발생하여, 나노입자가 응집되는 것을 방지하여, 2 내지 3 나노미터 크기를 갖는 나노입자를 제공할 수 있다.For example, when the unipolar ion (I) is a cation, the metal nanoparticles are positively charged, and when the unipolar ion (I) is an anion, the metal nanoparticles are negatively charged. It is unipolarly charged, and repulsive force is generated with each other to prevent aggregation of the nanoparticles, thereby providing nanoparticles having a size of 2 to 3 nanometers.
여기서, 단극성 이온 공급부(40)는 챔버(10) 내에 위치하며, 전극(20) 과 바로 맞닿은 위치 또는 전극 사이의 유체 통로와 소정의 거리에 위치하여, 많은 양의 이온이 유체 통로(30)를 통하여, 이동되도록 제어하는 것이 바람직하다. 이를 통하여, 생성된 금속 나노입자 뿐만 아니라, 유체 통로(30), 더 나아가 챔버 내를 양전하 또는 음전하로 하전시킨다.Here, the unipolar
이를 통해서, 많은 양의 이온을 제공하고, 동일한 전하로 인한 척력을 이용하여, 생성된 금속 나노입자들을 최대한 멀리 이격시켜, 응집되는 것을 방지할 수 있다. Through this, a large amount of ions may be provided, and the generated metal nanoparticles may be separated as far as possible by using a repulsive force due to the same electric charge, and aggregation may be prevented.
또한 제조 장치는 하이드로겔 수조(60)를 포함한다. 전술한 바와 같이 초미세의 금속 나노입자가 챔버(10)의 배출구(13)를 통하여 챔버(10) 외부로 공급되고, 금속 나노입자는 챔버(10)의 외부에 위치한 하이드로겔 수조(60) 내로 진입되어 침지된 후, 다시 인출된다. 여기서, 하이드로겔은 단백질, 펩티드, 지질, 생체 분자 및 합성 고분자으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 이 과정에서 금속 나노입자의 표면은 하이드로겔 코팅층을 구비하게 된다.In addition, the manufacturing apparatus includes a
전술한 장치를 이용하여, 플러그-인(plug-in) 제조가 가능하며, 변형이 용이한 항균 활동을 위한 효과적인 플랫폼을 제공할 수 있다. 또한, 컴팩트한 소형 플랫폼을 이용하여, 항균성 나노입자로부터 방출되는 이온의 수를 셀 수 있을 정도로 정확하게 초미세 항균 나노입자를 제공할 수 있다. 특히, 3.7 nm 이하(100 개 이하의 원자로 구성됨)의 FCC 입자는 활성 원자에 대해 상당히 적합하며, 그 크기는 강한 항균 활동을 위하여, 표면 에너지 및 화학 반응성을 포함한 나노입자의 원자 수에 영향을 준다. 또한, 초미세 크기는 나노입자의 노출로부터 전신 독성을 최소화하기 위한 신장 배설에 적합하다.Using the above-described device, it is possible to manufacture a plug-in and provide an effective platform for antibacterial activity that is easy to change. In addition, using a compact small platform, it is possible to provide ultrafine antibacterial nanoparticles accurately enough to count the number of ions emitted from the antimicrobial nanoparticles. Particularly, FCC particles of 3.7 nm or less (consisting of 100 atoms or less) are quite suitable for active atoms, and their size affects the number of atoms of nanoparticles, including surface energy and chemical reactivity, for strong antibacterial activity. . In addition, the ultrafine size is suitable for renal excretion to minimize systemic toxicity from exposure to nanoparticles.
또한, 본 출원의 제조 장치 중 전술한 요소 이외에 본 출원이 의도하는 바에 다라 추가적인 요소가 부가될 수 있다.In addition, in the manufacturing apparatus of the present application, in addition to the above-described elements, additional elements may be added depending on the intention of the present application.
이하, 실험예를 통하여 본 출원을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present application will be described in more detail through experimental examples.
[[ 실험예Experimental example ]]
제조 장치의 크기는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 일 실시예로서, 명함크기로 제작할 수 있다. 도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 나노복합체의 제조 장치의 개략도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 폴리테트라플루오르에틸렌 챔버의 가로x세로x높이는 32 x 32 x 32(mm3)였다. 전술한 챔버 내에 전극을 위치시켰으며, 전극은 은(AG-402651, Nilaco, Japan) 또는 구리(CU-112651, Nilaco, Japan) 막대를 사용하였고, 양 전극 사이는 0.3 mm로 이격시켰으며, 양 전극에 고전압 직류(DC) 전압을 인가하였다. 질소 가스를 캐리어가스로 주입하고, 카본-브러쉬 타입의 이온발생기를 이용하여, 유체 통로로 단극성 이온을 주입하였다. 이온발생기는 유체 통로의 10 mm로 이격되도록 설치하였다.The size of the manufacturing apparatus is not particularly limited, but as an example, it may be manufactured in the size of a business card. 5 is a schematic diagram of an apparatus for manufacturing a nanocomposite according to an embodiment of the present application. 5, the width x length x height of the polytetrafluoroethylene chamber was 32 x 32 x 32 (mm 3 ). The electrode was placed in the chamber described above, and a silver (AG-402651, Nilaco, Japan) or copper (CU-112651, Nilaco, Japan) rod was used as the electrode, and the electrodes were separated by 0.3 mm. A high voltage direct current (DC) voltage was applied to the electrode. Nitrogen gas was injected as a carrier gas, and unipolar ions were injected into the fluid passage using a carbon-brush type ion generator. The ion generator was installed to be separated by 10 mm of the fluid passage.
200 ± 20의 탄소 섬유를 포함하는 카본 브러쉬 이온발생기(SJ-1000, Sejin Electronics, 한국) (5-10 μm의 직경을 갖는 이온팁)를 사용하였으며, 저항-제어된 전원 팩을 선정하여, 양이온 또는 음이온을 형성하였다. 가감저항기를 조절하여, 이온의 농도를 제어하였으며, 이 때, 이온의 수는 이온 계수기(AIC20M, AlphaLab, USA)를 이용하여 카운트 하였다. 에어로졸 전위계 (aerosol electrometer) (Charme®, Palas, Germany)를 이용하여, 나노 입자의 극성을 모니터링하였으며, 이를 도 6d에 도시하였다.A carbon brush ion generator (SJ-1000, Sejin Electronics, Korea) containing 200 ± 20 carbon fibers (ion tip with a diameter of 5-10 μm) was used, and a resistance-controlled power pack was selected, Or an anion was formed. The concentration of ions was controlled by adjusting an adjustable resistor, and at this time, the number of ions was counted using an ion counter (AIC20M, AlphaLab, USA). Using an aerosol electrometer (Charme ® , Palas, Germany), the polarity of the nanoparticles was monitored, which is shown in FIG. 6D.
도 6에 본 출원의 일 실시예인 초미세 금속나노복합체의 제조 장치의 구동을 설명하기 위한 도면을 도시한다. 6 is a view for explaining the driving of an apparatus for manufacturing an ultrafine metal nanocomposite according to an embodiment of the present application.
구체적으로 도 6a 및 도 6b에 은 막내 또는 구리 막대 사이에서의 회로도 및 IGBT 스위치를 도시한다. 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, IGBT 스위치(IXBH12N300, IXYS, USA), 세라믹 캐패시터(1 nF, SV15JA102JAR, AVX, USA) 및 고전압 DC 전원(UltraVolt, USA)을 두 개의 은 막대 또는 구리 막대에 연결하였다. Specifically, Figs. 6A and 6B show a circuit diagram and an IGBT switch in a silver film or between a copper rod. 6A and 6B, an IGBT switch (IXBH12N300, IXYS, USA), a ceramic capacitor (1 nF, SV15JA102JAR, AVX, USA), and a high voltage DC power supply (UltraVolt, USA) are two silver bars or copper bars. Connected to.
2개의 고접압 프로브(1000:1, P6015A, Tektronix, USA)를 구비한 (디지털 오실로스코프(6050A, LeCroy, USA)를 이용하여, 전압의 파형을 모니터링 하였다. 그 결과 그래프를 도 6c에 도시한다. 도 6c에 도시한 바와 같이, 2개의 IGBT 스위치로부터 정사각형 전압 신호(W1 및 W2)가 캐패시터에서 마름모꼴 신호로 전송되었고, 이들은 은 막대 또는 구리 막대로 전송되었다. The voltage waveform was monitored using a (digital oscilloscope (6050A, LeCroy, USA) equipped with two high voltage probes (1000:1, P6015A, Tektronix, USA), and a graph of the results is shown in Fig. 6c. As shown in Fig. 6c, square voltage signals W1 and W2 from two IGBT switches were transmitted as rhombic signals from the capacitor, and these were transmitted as silver rods or copper rods.
애블래이션 시스템을 플러그인 한 후, 유체 통로가 형성되고, 은 막대 또는 구리 막대의 일부가 기회되어, 은 증기 또는 구리 증기 가 형성되고, 이들을 상온의 질소 가스(순도 99.9999%) (5 L min-1)를 이용하여, 응축되어 은 일차 입자 또는 구리 일차 입자를 형성하였다. After the plug-in to her bladder Orientation system, the fluid passage is formed, and is a chance that some of the rods or copper rods, is (5 L min of steam or copper vapor is formed, (99.9999% purity) with a nitrogen gas of these room temperature- 1 ) was condensed to form silver primary particles or copper primary particles.
비교예로서, 이온을 주입하지 않으면서, 은 또는 구리 막대를 전극으로 사용한 전술한 실험과 동일하게 실험을 실시하였다.As a comparative example, the experiment was performed in the same manner as the above experiment using a silver or copper rod as an electrode without implanting ions.
각각의 실험에서 수득한 은 나노입자와 구리 나노입자를 후술하는 바와 같이, 나노입자의 특성을 확인하기 위한 실험과 항균 특성 실험(최소 저지 농도(MIC) 및 항균 필터 효능) 및 다재내성 특성을 갖는 Escherichia coli (E. coli; gram-negative) 및 Staphylococcus epidermidis (S. epidermidis; gram-positive)에 대한 안정성 실험을 실시하였다.As described below, the silver nanoparticles and copper nanoparticles obtained in each experiment were tested for confirming the properties of the nanoparticles, and an antibacterial property test (minimum blocking concentration (MIC) and antibacterial filter efficacy) and multi-material resistance. Stability experiments were conducted on Escherichia coli (E. coli; gram-negative) and Staphylococcus epidermidis (S. epidermidis; gram-positive).
추가적으로, 하기 표 1에 도시한 실시예 및 비교예를 이용하여 실험을 실시하였다. Additionally, experiments were conducted using the Examples and Comparative Examples shown in Table 1 below.
[[ 실험예Experimental example 1] One]
먼저, 입자 형성시 이온 주입의 효과를 확인하기 위하여, 나노입자의 응집 비율(dN[t]/dt, particles cm-3 s-1))과 형태(transmission electron microscopy, TEM)를 분석하였다.First, in order to confirm the effect of ion implantation during particle formation, the aggregation ratio (dN[t]/dt, particles cm -3 s -1 )) and morphology (transmission electron microscopy, TEM) of the nanoparticles were analyzed.
응집 비율은 하기 방정식 1에 의하여 계산하였다.The aggregation rate was calculated according to
여기서, N0은 최초 입자 수 농도이고, K는 응집 계수()미며, t는 경과시간(s)이다.Here, N 0 is the initial particle number concentration, K is the aggregation coefficient (), and t is the elapsed time (s).
형태를 확인하기 위하여, 형성된 금속 입자를 그리드 샘플러(Ineris, France)에 위에 배치된 탄소 코팅된 구리 그리드(Tedpella, USA)에 기계적 충동을 통해 직접 증착하였다. In order to confirm the shape, the formed metal particles were directly deposited on a carbon-coated copper grid (Tedpella, USA) placed on a grid sampler (Ineris, France) through mechanical impulse.
실시예 1 내지 8을 통해서, 단극성 이온의 농도는 1 Х 106 에서 1 Х 107 ions cm- 3로 증가시키면서 실험하였고, 비교예 1 및 2는 이온 주입없이 실험을 실시하였다. 그 결과를 도 7a 및 도 7b에 각각 나타내었다. 도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, 이온의 농도가 증가함에 따라, 응집 계수가 지수로서 감소하였고, 응집 비율 역시 크게 감소하였다. 다만, 양이온을 제공하는 경우와 음이온을 제공하는 경우, 큰 차이는 없었으며, 은 입자나 구리 입자의 차이도 크지 않았다. 이를 통해서, 단극성 조건을 유체 통로 가까이에 위치 시키는 것이 나노입자의 응집 방지에 중요한 파라미터임을 확인할 수 있었다. Through Examples 1 to 8, the concentration of unipolar ions was tested while increasing from 1 Х 10 6 to 1
또한, 도 7a 및 도 7b의 삽입도로서 실시예 2 및 실시예 6의 TEM(JEM-F200, JEOL, Japan)을 이용하여 측정한 TEM 이미지를 각각 삽입하였다. 도 7a 및 도 7b의 삽입도에 도시한 바와 같이, 나노 입자의 응집이 방지되는 것을 확인할 수 있었다. In addition, TEM images measured using the TEMs (JEM-F200, JEOL, Japan) of Example 2 and Example 6 were inserted as insertion views of FIGS. 7A and 7B, respectively. As shown in the inset of FIGS. 7A and 7B, it was confirmed that aggregation of nanoparticles is prevented.
또한, ImageJ software(N = 110)를 이용하여, 은 입자 및 구리 입자의 입자 크기의 분산도를 확인하였으며, 그 결과를 도 7c 내지 도 7f에 각각 나타내었다. 또한, 은 입자 및 구리 입자의 크기 분산도와 원자 수를 측정하여 표 2에 나타내었다. In addition, using ImageJ software ( N = 110), the degree of dispersion of the particle size of the silver particles and the copper particles was confirmed, and the results are shown in FIGS. 7C to 7F, respectively. In addition, the size dispersion and the number of atoms of the silver particles and the copper particles were measured and shown in Table 2.
[표 2][Table 2]
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 은 입자와 구리 입자 사이의 구조 차이에 의하여 큰 원자수의 차이가 발생하였다.As shown in Table 2, a large difference in the number of atoms occurred due to the structural difference between the silver particles and the copper particles.
도 7c 내지 7f에 도시한 바와 같이, 이온을 주입하였을 경우 발생 입자의 크기 분포가 줄어들었으며 (7c-은, 7e-구리), 그에 따라서 발생 입자의 원자 개수가 줄어들었음을 확인할 수 있었다(7d-은, 7f-구리). 특히, 도 7c 및 도 7f에 도시된 바와 같이, 이온을 주입함으로써 발생 입자의 원자 개수의 편차가 확연하게 줄어들었음을 확인할 수 있었다. 이는 예를 들자면, 이온을 주입하지 않았을 경우 발생하는 은 입자 하나가 1개 내지 10000개 범위의 은 원자를 포함하는 것이며, 이온을 주입할 경우 발생하는 은 입자 하나가 10개 내지 20개 범위의 은 원자를 포함하는 것으로 예측해볼 수 있기 때문에, 결과적으로 이온을 주입하지 않았을 경우의 은 입자가 가지는 항균력은 편차가 너무 커서 예측을 하기가 어려운 반면에(예를 들어, 경우에 따라 1개(항균력이 매우 낮음), 다른 경우에는 10000개(항균력이 매우 높음)), 이온을 주입한 경우의 은 입자가 가지는 항균력은 편차가 매우 적기 때문에 예측을 하기가 용이(어떠한 경우에도 비슷한 항균력을 가짐) 할 수 있음을 확인할 수 있었다. As shown in Figs. 7c to 7f, when ions were implanted, the size distribution of the generated particles decreased (7c-silver, 7e-copper), and accordingly, the number of atoms of the generated particles decreased (7d- Silver, 7f-copper). In particular, as shown in FIGS. 7C and 7F, it was confirmed that the variation in the number of atoms of the generated particles was significantly reduced by implanting ions. This means, for example, that one silver particle generated when no ions are implanted contains silver atoms in the range of 1 to 10000, and one silver particle generated when ions are implanted is silver in the range of 10 to 20 Since it can be predicted to contain atoms, as a result, the antimicrobial activity of silver particles in the absence of implantation of ions is too large to predict, whereas (e.g., in some cases, 1 (antibacterial activity is Very low), in other cases 10000 (antibacterial activity is very high)), and the antibacterial activity of silver particles in the case of ion implantation is very small, so it is easy to predict (it has similar antibacterial activity in any case). It could be confirmed that there is.
[[ 실험예Experimental example 2] 2]
이온이 주입되었을 때, 그렇지 않을 때의 변수들을 측정하여, 하기 식을 통하여, 각 수치를 계산한 후 도 8a 및 도 8b에 나타내엇다. Variables when ions are implanted or not are measured, and each numerical value is calculated through the following equation, and then shown in Figs. 8A and 8B.
도 8a 및 도 8b는 하기 식을 통해 구하였으며,8a and 8b were obtained through the following equation,
[방정식][equation]
Cd는 discharge coefficient를 의미하는데 본 출원에서는 이 팩터가 높을수록 입자의 발생 안정도가 높아지는 상관관계를 보였다.C d means the discharge coefficient. In the present application, the higher the factor, the higher the particle generation stability.
Q(유량)과 A(유로의 단면적), ρ(기체의 밀도)는 일정하며 결국 이온의 주입에 따라 ΔP만 변화하게 된다.Q (flow rate), A (cross-sectional area of the flow path), and ρ (gas density) are constant, and eventually only ΔP changes with implantation of ions.
ΔP는 위에 언급된 식으로 이루어지는 ε0, d는 고정값이며, Vs와 Vavg 값은 두 전극 사이의 전압을 측정한 것이며, 도 9에 측정 그래프를 도시하였다. ΔP is ε 0 , d is a fixed value made of the above-mentioned equation , V s and V avg are measured voltages between two electrodes, and a measurement graph is shown in FIG. 9.
구체적으로, 도 9는 이온을 주입할 경우와 주입하지 않은 경우의 두 전극 사이의 전압을 오실로스코프 [oscilloscope]로 측정한 결과이다. 그 결과가 이온을 주입했을 때 두 전극 사이의 전압이 더 안정적임을 알 수 있었다. (주입하지 않았을 때의 전압은 들쭉날쭉한 것을 확인할 수 있음.) 두 전극 사이의 전압은 스파크 방전의 입자 발생량을 결정하는 중요한 팩터인데 그것이 들쭉날쭉한 경우 나오는 입자의 발생량도 들쭉날쭉할 것으로 예측할 수 있었다. 그러나 이온을 주입한 경우 안정적으로 전압이 생성되는 것으로 보아 입자의 발생량도 안정적일 것이라고 예측할 수 있었다.Specifically, FIG. 9 is a result of measuring a voltage between two electrodes when ions are implanted and when not implanted with an oscilloscope [oscilloscope]. As a result, it was found that the voltage between the two electrodes was more stable when ions were implanted. (It can be confirmed that the voltage between the two electrodes is jagged.) The voltage between the two electrodes is an important factor that determines the amount of particles generated in the spark discharge. However, when ions were implanted, the voltage was stably generated, so it could be predicted that the amount of particles generated would be stable.
도 10에 모니터링된 실시예 1 내지 8과 비교예 1 및 2에 대한 시간 대비, 질량 농도, 수 농도 직경을 측정한 결과 그래프를 도시한다.Fig. 10 shows a graph of the results of measuring the time versus time, the mass concentration, and the number concentration diameter for Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 monitored in FIG. 10.
도 10은 시간 대비, 질량 농도, 수 농도, 직경을 계측기 (Scanning Mibility Particle Sizer; SMPS)로 측정한 것이며, 그 결과가 이온을 주입했을 때 시간에 따른 질량 농도, 수 농도, 직경의 편차들이 이온을 주입하지 않았을 때보다 유의미하게 줄어들었음 (그래프의 fluctuation이 매우 줄어들었음)을 확인하여, 입자가 장시간 동안 안정적으로 발생하는지를 확인할 수 있었다. 10 is a measurement of time versus time, mass concentration, water concentration, and diameter by a measuring instrument (Scanning Mibility Particle Sizer (SMPS)). It was confirmed that it was significantly reduced (the fluctuation of the graph was very reduced) than when was not injected, and it was possible to confirm whether the particles were stably generated for a long time.
[[ 실험예Experimental example 3] 3]
Escherichia coli (E. coli; gram-negative) 및 Staphylococcus epidermidis (S. epidermidis; gram-positive)에 대한 항균 특성 실험(최소 저지 농도(MIC) 및 항균 필터 효능)을 실시하였다.Antimicrobial properties experiments (minimum inhibitory concentration (MIC) and antibacterial filter efficacy) were performed on Escherichia coli (E. coli; gram-negative) and Staphylococcus epidermidis (S. epidermidis; gram-positive).
구체적으로, 최소저지농도는 타겟 균을 물질의 여러 농도(예를 들면 은 나노입자 1~1000 μg/mL)로 처리하였을 때, 최소 어떤 농도부터 타겟 균의 성장을 저지시키는지 알아보는 실험이다. 예를 들면, 은나노 입자 30 μg/mL 처리 시 균이 성장하지 않았고 60 μg/mL 처리시 균이 성장하였을 경우 MIC는 30 μg/mL라고 판단할 수 있다.Specifically, the minimum inhibitory concentration is an experiment to find out from which concentration the growth of the target bacteria is inhibited when the target bacteria are treated with various concentrations of the substance (eg,
항균 필터 효능은 필터를 은 나노입자로 10 μg/cm2로 코팅한 후 그 코팅 필터 위에 박테리아를 에어로졸 상태로 부착시킨 다음 다시 재탈착시켜 그 박테리아의 생존율을 평가하는 실험이다.The antibacterial filter efficacy is an experiment in which the filter is coated with silver nanoparticles at 10 μg/cm 2 , and then bacteria are attached to the coated filter in an aerosol state, and then re-desorbed to evaluate the survival rate of the bacteria.
이러한 결과를 도 11에 도시하였다. 도 11의 결과를 보면, 이온을 주입 할수록 MIC가 줄어들며(항균력이 좋아짐을 의미) 그 편차가 매우 줄어들고, 항균 필터 성능 또한 그 편차가 매우 줄어듦을 확인할 수 있었다. 이는 이온을 주입할 경우 만들어지는 입자에서 파생되는 적용처(항균제, 항균 필터)의 성능이 안정적이라고 할 수 있다.These results are shown in FIG. 11. Referring to the results of FIG. 11, it was confirmed that the MIC decreased as ions were implanted (meaning improved antibacterial activity), the deviation was very reduced, and the antibacterial filter performance was also very reduced. It can be said that the performance of the application (antibacterial agent, antibacterial filter) derived from the particles produced when ions are implanted is stable.
[ [ 실험예Experimental example 4] 4]
박테리아의 종류를 제외하고는 실험예 3과 동일한 방법으로 실험을 실시하였다.The experiment was carried out in the same manner as in Experimental Example 3 except for the type of bacteria.
내성을 갖는 박테리아에도 효과를 보이는 지 확인하기 위하여 다재내성 특성을 갖는 extended-spectrum beta-lactamase [ESBL]-producing E. coli [gram-negative] 및 methicillin-resistant Staphylococcus aureus [MRSA, gram-positive] 에 대한 항균 특성 실험(최소 저지 농도(MIC) 및 항균 필터 효능)을 실시하였다.In order to determine whether it shows an effect on resistant bacteria, extended-spectrum beta-lactamase [ESBL]-producing E. coli [gram-negative] and methicillin-resistant Staphylococcus aureus [MRSA, gram-positive] have multiple resistance properties. Antimicrobial properties experiments (minimum inhibitory concentration (MIC) and antibacterial filter efficacy) were conducted.
도 12 및 도 13에 결과 그래프를 도시하였다. 도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 도 11과 마찬가지로 이온을 주입 할수록 MIC가 줄어들며(항균력이 좋아짐을 의미) 그 편차가 매우 줄어들고, 항균 필터 성능 또한 그 편차가 매우 줄어듦을 확인할 수 있었다. 이는 이온을 주입할 경우 만들어지는 입자에서 파생되는 적용처(항균제, 항균 필터)의 성능이 안정적이라고 할 수 있습니다. 따라서 내성을 갖는 박테리아에도 유효한 효과를 가짐을 알 수 있었다.Results graphs are shown in FIGS. 12 and 13. As shown in FIGS. 12 and 13, as in FIG. 11, as ions are implanted, the MIC decreases (meaning that the antibacterial power is improved), the deviation is greatly reduced, and the antibacterial filter performance also decreases. It can be said that the performance of the application (antibacterial agent, antibacterial filter) derived from the particles produced when ions are implanted is stable. Therefore, it was found that it has an effective effect on resistant bacteria.
[[ 실험예Experimental example 5] 5]
이온을 주입할 경우와 주입하지 않은 경우의 발생 입자를 TEM grid 상에 공기 중에서 포집하였으며 이를 투과전자현미경(TEM) 분석한 결과를 도 14에 도시하였다. Particles generated when ions were implanted and not implanted were collected in air on a TEM grid, and the results of transmission electron microscopy (TEM) analysis are shown in FIG. 14.
분석 결과 이온을 주입할 경우와 주입하지 않은 경우 모두 의도한대로 같은 은 입자와 구리 입자가 발생되었음을 확인하였다. 0.234 nm, Ag(111)이 의미하는 바는 은이 갖는 고유의 격자 거리를 의미하며 이 격자 거리가 관측된 것을 보아 은 입자가 잘 발생되었음을 확인할 수 있습니다. 구리 (0.213 nm, Cu(111))의 경우도 마찬가지였다.As a result of the analysis, it was confirmed that the same silver particles and copper particles were generated as intended in both the case of implanting and not implanting ions. 0.234 nm, Ag(111) means the intrinsic lattice distance of silver, and the observation of this lattice distance shows that silver particles are well formed. The same was true for copper (0.213 nm, Cu(111)).
[ [ 실험예Experimental example 6] 6]
이온을 주입할 경우와 주입하지 않은 경우의 발생 입자의 크기 분포를 계측기 (Scanning Mibility Particle Sizer; SMPS)로 측정하여, 표 3 및 도 15에 도시하였다.The size distribution of the generated particles in the case of implanting and not implanting ions was measured by a measuring instrument (Scanning Mibility Particle Sizer; SMPS), and is shown in Table 3 and FIG. 15.
[표 3][Table 3]
표 3 및 도 15에 도시한 바와 같이, 그 결과가 이온을 주입했을 때 입자가 이온을 주입하지 않았을 때의 입자보다 더 작아짐을 확인할 수 있었다.As shown in Table 3 and FIG. 15, it was confirmed that the result was that the particles were smaller when the ions were implanted than the particles when the ions were not implanted.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present application, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present application within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. You will understand that you can.
10: 챔버
11: 유입구
13: 배출구
20: 한 쌍의 전극
30: 유체 통로
40: 단극성 이온 공급부
50: 캐리어 가스 공급부
60: 하이드로겔 수조
I: 단극성 이온
G: 캐리어 가스10: chamber
11: inlet
13: outlet
20: a pair of electrodes
30: fluid passage
40: unipolar ion supply
50: carrier gas supply
60: hydrogel tank
I: unipolar ion
G: carrier gas
Claims (13)
캐리어 가스를 준비하는 단계;
상기 캐리어 가스에 1 x 106 ions/㎤ 내지 1 x 107 ions/㎤ 농도의 단극성 이온을 공급하여, 상기 단극성 이온을 상기 캐리어 가스에 탑재하는 단계;
상기 단극성 이온이 탑재된 캐리어 가스를 스파크가 발생되는 챔버 내로 공급하여, 소정의 거리로 이격되며, 전압이 인가되는 한 쌍의 금속 전극 사이의 유체 통로로 통과시켜, 상기 한 쌍의 전극 사이에서, 유체 통로 내의 기체 및 금속 나노입자는 단극성으로 하전된 평균 직경이 3 nm 이하(0은 제외)이며, 원자수가 200 개 이하인 금속 나노입자가 형성되는 단계; 및
상기 형성된 금속 나노입자는 상기 챔버 외부로 공급되어, 하이드로겔 물질과 결합하여, 초미세 나노복합체를 형성하는 단계를 포함하고 상기 챔버 내에 위치하는 단극성 이온 공급부는 초미세 나노복합체의 제조 방법.As a method for forming metal nanoparticles in a chamber and producing ultra-fine nanocomposites outside the chamber,
Preparing a carrier gas;
Supplying unipolar ions having a concentration of 1 x 10 6 ions/cm 3 to 1 x 10 7 ions/cm 3 to the carrier gas to mount the unipolar ions in the carrier gas;
The carrier gas on which the unipolar ions are mounted is supplied into the chamber in which the spark is generated, is separated by a predetermined distance, and passed through a fluid passage between a pair of metal electrodes to which a voltage is applied, and between the pair of electrodes. , Forming metal nanoparticles having an average diameter of 3 nm or less (excluding 0) and 200 or less atoms in which the gas and metal nanoparticles in the fluid passage are unipolarly charged; And
The formed metal nanoparticles are supplied to the outside of the chamber, and are combined with a hydrogel material to form an ultrafine nanocomposite, and a unipolar ion supply unit located in the chamber is a method of manufacturing an ultrafine nanocomposite.
상기 캐리어 가스는 질소 또는 불활성 가스인 초미세 나노복합체의 제조 방법.The method of claim 1,
The carrier gas is nitrogen or an inert gas, a method of manufacturing an ultrafine nanocomposite.
상기 하이드로겔은 단백질, 펩티드, 지질, 생체 분자 및 합성 고분자으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 초미세 나노복합체의 제조 방법.The method of claim 1,
The hydrogel is a method of producing an ultrafine nanocomposite comprising at least one selected from the group consisting of proteins, peptides, lipids, biomolecules, and synthetic polymers.
상기 금속 나노입자는 하이드로겔 용액내에 침지되는 공정을 통해, 상기 금속 나노입자의 표면에 하이드로겔 코팅층이 형성되어, 하이드로겔 물질과 결합하는 초미세 나노복합체의 제조 방법.The method of claim 1,
The metal nanoparticles are immersed in a hydrogel solution to form a hydrogel coating layer on the surface of the metal nanoparticles to form an ultrafine nanocomposite that binds to the hydrogel material.
상기 코어는 금속 나노입자이며, 상기 쉘은 하이드로겔을 포함하고, 상기 금속 나노입자의 평균직경은 3 nm 이하(0은 초과)이며, 상기 금속 나노입자의 원자수는 200 개 이하인 초미세 나노복합체As an ultrafine nanocomposite formed by the manufacturing method of claim 1, it has a core-shell structure,
The core is a metal nanoparticle, the shell contains a hydrogel, the average diameter of the metal nanoparticles is 3 nm or less (more than 0), the number of atoms of the metal nanoparticles is 200 or less ultrafine nanocomposite
상기 챔버 내에 위치되며, 소정의 간격으로 이격되어, 유체 통로를 형성하는 한 쌍의 금속 전극;
상기 유체 통로를 통과하며, 상기 한 쌍의 금속 전극에 전압이 인가될 때, 생성된 금속 나노입자를 단극성 이온으로 하전하는 1 x 106 ions/㎤ 내지 1 x 107 ions/㎤ 농도의 단극성 이온을 공급하며, 상기 챔버 내에 위치하는 단극성 이온 공급부;
상기 유입구를 통해 진입하며, 상기 단극성 이온에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급부; 및
상기 배출구를 통하여 챔버 외부로 공급되는 금속 나노입자가 침지되어, 하이드로겔 코팅층이 형성되는 하이드로겔 수조를 포함하고,
상기 유체 통로 내의 기체 및 금속 나노입자는 단극성으로 하전되며,
상기 금속 나노입자의 평균직경은 3 nm 이하(0은 초과)이며, 상기 금속 나노입자의 원자수는 200 개 이하인 초미세 나노복합체의 제조 장치.A chamber having an inlet and an outlet and generating sparks therein;
A pair of metal electrodes positioned in the chamber and spaced apart at a predetermined interval to form a fluid passage;
A stage having a concentration of 1 x 10 6 ions/cm 3 to 1 x 10 7 ions/cm 3 that passes through the fluid passage and charges the generated metal nanoparticles with unipolar ions when a voltage is applied to the pair of metal electrodes A unipolar ion supply unit that supplies polar ions and is located in the chamber;
A carrier gas supply unit that enters through the inlet and supplies a carrier gas to the unipolar ions; And
It includes a hydrogel tank in which metal nanoparticles supplied to the outside of the chamber are immersed through the outlet to form a hydrogel coating layer,
The gas and metal nanoparticles in the fluid passage are unipolarly charged,
The average diameter of the metal nanoparticles is 3 nm or less (more than 0), and the number of atoms of the metal nanoparticles is 200 or less.
상기 챔버에서 스파크가 발생되도록 플라즈마를 공급하는 플라즈마 공급부를 추가로 포함하는 초미세 나노복합체의 제조 장치.The method of claim 9,
An apparatus for manufacturing an ultrafine nanocomposite further comprising a plasma supply unit for supplying plasma to generate a spark in the chamber.
상기 캐리어 가스는 질소 또는 불활성 가스인 초미세 나노복합체의 제조 장치.The method of claim 9,
The carrier gas is nitrogen or an inert gas, an apparatus for manufacturing an ultrafine nanocomposite.
상기 하이드로겔은 단백질, 펩티드, 지질, 생체 분자 및 합성 고분자으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 초미세 나노복합체의 제조 장치.The method of claim 9,
The hydrogel is an apparatus for manufacturing an ultrafine nanocomposite comprising at least one selected from the group consisting of proteins, peptides, lipids, biomolecules, and synthetic polymers.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20240139398A (en) | 2023-03-14 | 2024-09-23 | 전주대학교 산학협력단 | Manufacturing method of activated carbon fiber |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20120126359A (en) * | 2011-05-11 | 2012-11-21 | 연세대학교 산학협력단 | nano-particle generation apparatus and method for size selective particle with spark discharger and electric charger |
KR101610329B1 (en) * | 2011-07-08 | 2016-04-08 | 피에스티 센서스 (프로프리에터리) 리미티드 | Method of producing nanoparticles by generating an electrical spark |
KR101777975B1 (en) | 2016-08-30 | 2017-09-26 | 고려대학교 산학협력단 | Nanofiber-Nanowire Composite and The Manufacturing Method of The Same |
KR20180053086A (en) * | 2016-11-11 | 2018-05-21 | 건국대학교 산학협력단 | Biohydrogel comprising metal nanoparticles and manufacturing method of the same |
-
2019
- 2019-11-20 KR KR1020190149652A patent/KR102250304B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20120126359A (en) * | 2011-05-11 | 2012-11-21 | 연세대학교 산학협력단 | nano-particle generation apparatus and method for size selective particle with spark discharger and electric charger |
KR101610329B1 (en) * | 2011-07-08 | 2016-04-08 | 피에스티 센서스 (프로프리에터리) 리미티드 | Method of producing nanoparticles by generating an electrical spark |
KR101777975B1 (en) | 2016-08-30 | 2017-09-26 | 고려대학교 산학협력단 | Nanofiber-Nanowire Composite and The Manufacturing Method of The Same |
KR20180053086A (en) * | 2016-11-11 | 2018-05-21 | 건국대학교 산학협력단 | Biohydrogel comprising metal nanoparticles and manufacturing method of the same |
KR101879510B1 (en) | 2016-11-11 | 2018-07-17 | 건국대학교 산학협력단 | Biohydrogel comprising metal nanoparticles and manufacturing method of the same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20240139398A (en) | 2023-03-14 | 2024-09-23 | 전주대학교 산학협력단 | Manufacturing method of activated carbon fiber |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |