KR102270656B1 - Tetraphenylene-based mercury ion detection sensor and mercury ion detection method using the same - Google Patents

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Abstract

본 명세서에서는 테트라페닐렌 기반 수은 이온 검출 센서 및 이를 이용한 수은 이온 검출 방법이 개시된다.Disclosed herein are a tetraphenylene-based mercury ion detection sensor and a mercury ion detection method using the same.

Description

테트라페닐렌 기반 수은 이온 검출 센서 및 이를 이용한 수은 이온 검출 방법 {TETRAPHENYLENE-BASED MERCURY ION DETECTION SENSOR AND MERCURY ION DETECTION METHOD USING THE SAME}Tetraphenylene-based mercury ion detection sensor and mercury ion detection method using the same {TETRAPHENYLENE-BASED MERCURY ION DETECTION SENSOR AND MERCURY ION DETECTION METHOD USING THE SAME}

본 명세서는 테트라페닐렌 기반 수은 이온 검출 센서 및 이를 이용한 수은 이온 검출 방법에 관한 것이다. The present specification relates to a tetraphenylene-based mercury ion detection sensor and a mercury ion detection method using the same.

보다 구체적으로는, 테트라페닐렌 기반 화합물을 이용하여 수은 이온을 검출하는 고감도, 고선택성의 수은 이온 검출 센서 및 이를 이용한 수은 이온 검출 방법에 관한 것이다. More specifically, it relates to a mercury ion detection sensor with high sensitivity and high selectivity for detecting mercury ions using a tetraphenylene-based compound, and a method for detecting mercury ions using the same.

금속 이온의 검출은 생물에 대한 높은 독성, 환경 및 인간 건강에 대한 심각한 위험 때문에 상당한 의미가 있다. 특히, 중금속 이온 중 수은(Hg2+) 이온은 주변 환경에 존재하고 독성이 있는 비방사성 금속 중 하나이며, 극미량의 수은(Hg2+) 이온이라도 사람에게 아주 유해하다.The detection of metal ions is of considerable significance because of its high toxicity to organisms and serious risks to the environment and human health. In particular, mercury in heavy metal ions (Hg 2+ ) The ion is one of the toxic, non-radioactive metals present in the environment, and traces of mercury (Hg 2+ ) Even ions are very harmful to humans.

산업 응용 및 폐기물에 대한 수은(Hg2 +) 이온의 감소에 많은 노력을 기울이고 있으나, 여전히 수은(Hg2 +) 이온의 오염은 다양한 자연적·인위적 원인 (수력, 광업, 펄프 및 제지 산업 등)을 통하여 인간에 지속적인 위협으로 다가가고 있다. Mercury for industrial applications and waste (Hg 2 +) devoting a lot of effort into reducing the ion, but remains of mercury (Hg 2 +) pollution of ions variety of natural and anthropogenic causes (hydropower, mining, pulp and paper industries, etc.) It is approaching as a constant threat to humans through

미국 환경청 (US Environmental Protection Agency)에 따르면 음용수에 허용되는 수은 이온의 양은 2 μg/L이다. According to the US Environmental Protection Agency, the acceptable amount of mercury ions in drinking water is 2 μg/L.

또한 수은(Hg2 +) 이온과 황 함유 리간드 사이의 강한 친화성은 효소와 단백질의 기능 장애를 유발하여 신경 독성, 간 독성 및 신 독성과 관련된 다양한 질병을 유발한다.Also mercury (Hg 2 + ) The strong affinity between ions and sulfur-containing ligands leads to dysfunction of enzymes and proteins, leading to various diseases related to neurotoxicity, hepatotoxicity and nephrotoxicity.

따라서 신속하면서, 저비용의 효율적인 수은(Hg2 +) 이온 농도의 측정 방법은 생물학적, 환경적 및 산업적 샘플의 실시간 모니터링에 필수적이다.Therefore, while rapid, efficient mercury (Hg + 2) Method of measuring ion concentration of a low cost is essential for biological, environmental, and real-time monitoring of industrial samples.

이전의 보고에 따르면 수은(Hg2 +) 이온 검출법은 원자 흡광 분석법 (AAS), 유도 결합 플라즈마 질량 분석법 (ICP-MS), 불꽃 원자 흡수 분광법 (FAAS)과 역상 고속 액체 크로마토그래피 (RP-HPLC), 순환 전압 전류 법 (CV) 등이 있다. 그러나, 이들 기술은 값 비싼 측정 장비의 구축, 시료 전처리의 장시간 소요, 현장 및 실시간 모니터링에서의 적용 한계와 같은 다양한 결점이 있다.According to previous reports, mercury (Hg 2 + ) Ion detection methods include atomic absorption spectroscopy (AAS), inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), flame atomic absorption spectroscopy (FAAS), reversed-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC), and cyclic voltammetry (CV). . However, these techniques have various drawbacks such as the construction of expensive measuring equipment, the long time required for sample preparation, and limitations in application in field and real-time monitoring.

최근 형광 측정 프로브는 고감도, 우수한 선택도, 비용 효율성, 세포 이미지 측정 및 쉬운 조작 등의 장점으로 인해 주목을 받고 있다.Recently, fluorescence probes have attracted attention due to their advantages such as high sensitivity, good selectivity, cost-effectiveness, cell image measurement, and easy manipulation.

최근 수십 년 동안 형광 공명에너지 전이(Fluorescence Resonance Energy Transfer, FRET), 응집 유도 발광(Aggregation Induced Emission, AIE), 형광 ??칭(Fluorescence quenching) 및 비율 계량 형광(Ratiometric fluorescence)과 같은 수은(Hg2+) 이온 검출을 위한 다양한 신호 출력 방법을 이용한 여러 종류의 형광 프로브가 개발되었다.Recently fluorescence resonance energy transfer for decades (Fluorescence Resonance Energy Transfer, FRET) , luminescence induced aggregation (Aggregation Induced Emission, AIE), such as mercury fluorescent ?? Ching (Fluorescence quenching) and ratiometric fluorescence (Ratiometric fluorescence) (Hg 2 + ) Several types of fluorescent probes using various signal output methods for ion detection have been developed.

상기 나열된 형광 기반 기술 중에서, AIE 발광체는 최근에 주목을 받고 있는데, 이들 중 일부는 용해도가 낮고 생체 적합성과 다른 이온에 대한 선택성이 부족하고 pH 값에 민감하지 못하는 단점이 있다.Among the fluorescence-based technologies listed above, AIE emitters have recently attracted attention, and some of them have the disadvantages of low solubility, lack of biocompatibility and selectivity for other ions, and insensitivity to pH values.

따라서, 중성 pH하에서 수은(Hg2 +) 이온에 대해 신속하고 선택적 검출을 위해 AIE 발광체를 개발할 필요하다.Therefore, under neutral pH, mercury (Hg 2 + ) There is a need to develop AIE illuminators for rapid and selective detection of ions.

한국 공개특허 제10-2014-0098436호Korean Patent Publication No. 10-2014-0098436 한국 등록특허 제10-1642406호Korean Patent Registration No. 10-1642406

New J. Chem., 2018, 42, 13836New J. Chem., 2018, 42, 13836 Sensors & Actuators: B. Chemical 296 (2019) 126670Sensors & Actuators: B. Chemical 296 (2019) 126670 Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 223 (2019) 117315Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 223 (2019) 117315

본 명세서에서는 테트라페닐렌 기반 수은 이온 검출 센서 및 이를 이용한 수은 이온 검출 방법을 제공하고자 한다.An object of the present specification is to provide a tetraphenylene-based mercury ion detection sensor and a mercury ion detection method using the same.

본 발명의 일 구현예에서, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 수은 이온 검출 센서를 제공한다. In one embodiment of the present invention, there is provided a mercury ion detection sensor including a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112019124802618-pat00001
Figure 112019124802618-pat00001

본 발명의 또다른 구현예에서, 인체의 체내로부터 분리된 생체 시료내 농도 측정부;를 포함하고, 상기 생체 시료내 농도 측정부는 전술한 수은 이온 검출 센서를 포함하는 것인, 수은 이온 검출 키트를 제공한다. In another embodiment of the present invention, a mercury ion detection kit comprising: a concentration measuring unit in a biological sample separated from the body of the human body, wherein the concentration measuring unit in the biological sample includes the above-described mercury ion detection sensor to provide.

본 발명의 또다른 구현예에서, 수은 이온 검출 센서를 준비하는 단계; 기 수은 이온 검출 센서와 분석 시료를 반응시키는 단계; 및 상기 수은 이온 검출 센서와 분석 시료의 반응 이후, 상기 수은 이온 검출 센서의 형광 변화를 측정하여 수은 이온을 검출하는 단계;를 포함하는, 수은 이온 검출 방법 을 제공한다. In another embodiment of the present invention, preparing a mercury ion detection sensor; reacting the mercury ion detection sensor with the analyte sample; and detecting mercury ions by measuring a change in fluorescence of the mercury ion detection sensor after the reaction between the mercury ion detection sensor and the analyte sample.

본 발명의 일 구현예에 따른 수은 이온 검출 센서는 수은(Hg2 +) 이온의 검출 한계가 0.9 nM이며, 1000 배 이상 농도의 다른 금속 이온이 존재할 때도 확실한 선택성을 나타낸다. 생리 활성 조건에서 최적 조건을 유지하며, 세포이미지 측정 및 환경 샘플 분석에서 성공적으로 달성될 수 있다.Mercury ion detection sensor according to an embodiment of the present invention is mercury (Hg 2 + ) The detection limit of the ion is 0.9 nM, and it shows clear selectivity even in the presence of other metal ions in concentrations greater than 1000 times. It maintains optimal conditions in physiologically active conditions, and can be successfully achieved in cell image measurement and environmental sample analysis.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물(이하, TPE-BTA) 합성 메커니즘을 나타내는 개략도이다.
도 2는 TPE-BTA의 1H NMR 스펙트럼과 이의 확장된 이미지이다.
도 3은 TPE-BTA의 13C NMR 스펙트럼이다.
도 4a 및 4b는 각각 (4a) TPE-BTA 및 (4b) TPE-BTA-Hg2 +의 HR-LC-MS 스펙트럼이다.
도 5는 2 vol%의 THF/H2O (fw = 70 %, pH 7.4)을 함유하는 0.2 M Hepes 완충액 중 0.1 μM의 TPE-BTA의 (a) 형광 여기 스펙트럼(excitation spectrum), (b) 형광 방출 스펙트럼 (Emission spectrum) 및 (c) 5 μM의 Hg2 +와 반응한 후 TPE-BTA의 형광 방출 스펙트럼을 나타낸 그래프 및 UV lamp하에서 TPE-BTA와 TPE-BTA-Hg2 + 용액의 컬러 사진 이미지이다.
도 6a-6c는 각각 (6a) THF/H2O 용액중의 TPE-BTA에서 얻은 형광 스펙트럼을 나타내는 그래프, (6b) 물 분율 변화에 따른 양자 수율의 변화를 나타내는 그래프 및 (6c) 이에 상응하는 컬러 사진 이미지이다.
도 7은 2 vol%의 THF/H2O (fw = 70 %, pH 7.4)을 함유하는 0.2 M Hepes 완충액 중 0.1 μm의 TPE-BTA-Hg2 +의 입자 크기이다.
도 8은 2 vol %의 THF/H2O (fw = 70 %, pH 7.4)를 함유하는 0.2 M Hepes 완충 용액에서 0.1 μM의 TPE-BTA에 0.5 μM Hg2 + (a ~ k; 0 ~ 5 μM)씩 증가시키면서 0 ~ 5 μM의 Hg2 + 를 첨가시킨 형광 스펙트라를 나타내는 그래프이다.
도 9는 TPE-BTA에 Hg2 + 를 첨가시킨 용액의 1H NMR 스펙트럼으로서, 각각 (a) 0 당량(equiv.) Hg2 +, (b) 1 당량(equiv.) Hg2 +, (c) 5 당량(equiv.) Hg2 +, (d) 10 당량(equiv.) Hg2 + 및 (e) 15 당량(equiv.) Hg2 + 첨가시의 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 10a-10f는 XPS 스펙트럼을 나타내는 그래프로서, 각각 XPS 와이드 스캔(10a), S2p(10b), N1s(10c)는 TPE-BTA에 대한 XPS 스펙트럼이며, XPS 와이드 스캔(10d), S2p(10e), N1s(10f)는 TPE-BTA-Hg2 +에 대한 XPS 스펙트럼이다.
도 11a-11c는 TPE-BTA의 선택성 및 간섭 효과를 분석한 결과로서, 11a, 11b는 2 vol %의 THF/H2O (fw = 70 %, pH 7.4)를 함유하는 0.2 M Hepes 완충 용액에서 0.1 μM TPE-BTA와 (1) 0 μM Hg2 + (2) 5 μM Hg2 +, (3-18) 5mM Ag+, Na+, K+, Co2 +, Mg2+, Cu2 +, Ca2 +, Zn2 +, Sr2 +, Ba2 +, Pb2 +, Ni2 +, Hg2 +, Fe2 +, Cd2 + 및 Fe3 + 이온 첨가의 형광 강도 변화를 통한 선택성(11a)과 이에 5 μM Hg2 + 첨가 시의 간섭 효과(11b)를 나타낸 것이고, 11c는 위의 분석 물 (1-18)과 Hg2 +의 선택성 (갈색) 및 간섭 (파란색) 효과의 막대 그림 차트이다.
도 12a-12c는 각각 (12a) Hg2 +의 부재와 존재 하에서 TPE-BTA 및 TPE-BTA-Hg2 +의 pH에 따른 형광세기 변화, (12b) Time course for the reaction of TPE-BTA (0.1 μM) with Hg2 + (a-d: 0, 1, 3, 5 μM) 농도 변화에 따른, TPE-BTA (0.1 μM) 형광세기의 시간에 따른 변화, (12c) Hg2 + 의 존재와 부재하에서 다양한 pH값에 따른 형광이미지를 나타낸 것이다.
도 13는 TPE-BTA에 대한 MTT 분석 결과로 세포 독성 테스트로서, 세포 생존 백분율로 측정한 결과를 나타낸 그래프이다(측정 횟수, 5 회 반복). (1) 대조군, (2) 0.01, (3) 0.1, (4) 0.5, (5) 1.0, (6) 10.0, (7) 25 및 (8) 50 μM TPE-BTA.
도 14a-14c는 각각 공초점 형광 현미경의 어두운 필드 이미지로서, 각각 (14a) Hela 세포에 10 μM TPE-BTA 형광 프로브를 첨가한 후 30 분 배양시킨 세포 이미지, (14b) Hela 세포에 10 μM TPE-BTA 형광 프로브와 1 μm Hg2 + 이온을 첨가하여 30 분 배양시킨 세포 이미지 및 (14c) Hela 세포에 10 μM TPE-BTA 형광 프로브와 2 μm Hg2+ 이온을 첨가하여 30 분 배양시킨 세포 이미지이다.
1 is a schematic diagram showing a mechanism for synthesizing a compound represented by Formula 1 (hereinafter, TPE-BTA) according to an embodiment of the present invention.
2 is a 1 H NMR spectrum of TPE-BTA and an expanded image thereof.
3 is a 13 C NMR spectrum of TPE-BTA.
Figures 4a and 4b is a HR-LC-MS spectrum of (4a) TPE-BTA and (4b) TPE-BTA-Hg 2 + respectively.
5 shows (a) fluorescence excitation spectrum, (b) of 0.1 μM TPE-BTA in 0.2 M Hepes buffer containing 2 vol% of THF/H 2 O (f w = 70%, pH 7.4); ) Fluorescence emission spectrum (Emission spectrum) and (c) Graph showing fluorescence emission spectrum of TPE-BTA after reaction with 5 μM Hg 2 + and color of TPE-BTA and TPE-BTA-Hg 2 + solution under UV lamp It is a photographic image.
6a-6c are respectively (6a) a graph showing a fluorescence spectrum obtained from TPE-BTA in a THF/H 2 O solution, (6b) a graph showing a change in quantum yield according to a change in water fraction, and (6c) a corresponding graph; It is a color photographic image.
Figure 7 is a particle size of 2 vol% of THF / H 2 O (f w = 70%, pH 7.4) 0.2 M Hepes TPE-BTA-Hg of 0.1 μm of the second buffer containing +.
Figure 8 shows 0.5 μM Hg 2 + (a ~ k; 0 ~) in 0.1 μM TPE-BTA in 0.2 M Hepes buffer solution containing 2 vol % THF/H 2 O (f w = 70%, pH 7.4). 5 μM) is a graph showing the fluorescence spectra to which 0 to 5 μM of Hg 2 + was added while increasing by increments.
9 is a 1 H NMR spectrum of a solution in which Hg 2 + is added to TPE-BTA, respectively (a) 0 equivalents (equiv.) Hg 2 + , (b) 1 equivalent (equiv.) Hg 2 + , (c) ) 5 equivalents (equiv.) Hg + 2, (d). 10 eq (equiv), Hg 2+, and (e) 15 equivalents (equiv.) Hg is a graph showing the spectrum of: 2 + added.
10A-10F are graphs showing XPS spectra. XPS wide scan (10a), S2p (10b), and N1s (10c) are XPS spectra for TPE-BTA, respectively, XPS wide scan (10d), S2p (10e) , N1s (10f) is an XPS spectrum for the TPE-BTA-Hg 2 +.
11a-11c are the results of analyzing the selectivity and interference effects of TPE-BTA. 11a and 11b are 0.2 M Hepes buffer solutions containing 2 vol % of THF/H 2 O (f w = 70%, pH 7.4). in 0.1 μM TPE-BTA and (1) 0 μM Hg 2 + (2) 5 μM Hg 2 + , (3-18) 5 mM Ag + , Na + , K + , Co 2 + , Mg 2+ , Cu 2 + , Ca 2 +, Zn 2 + , Sr 2 +, Ba 2 +, Pb 2 +, Ni 2 +, Hg 2 +, Fe 2 +, Cd 2 + and Fe 3 + selectivity through a fluorescence intensity change of an ion addition ( 11a) and its 5 μM Hg + 2 will showing the effect of interference (11b) at the time of addition, 11c is above the analyte (1-18) and Hg 2 + selectivity (brown) and interference (blue) bar illustration of the effect it's a chart
Figure 12a-12c are each under (12a) member and the presence of Hg 2 + Fluorescence intensity change according to pH of TPE-BTA and TPE-BTA-Hg 2 + , (12b) Time course for the reaction of TPE-BTA (0.1 μM) with Hg 2 + (ad: 0, 1, 3, 5 μM ) shows a fluorescence image in accordance with various pH values, under a TPE-BTA (0.1 μM) change with time of the fluorescence intensity, (12c), the presence and absence of the Hg + 2 in accordance with the concentration.
13 is a cytotoxicity test as a result of MTT analysis for TPE-BTA, and is a graph showing the results measured as a percentage of cell viability (number of measurements, repeated 5 times). (1) control, (2) 0.01, (3) 0.1, (4) 0.5, (5) 1.0, (6) 10.0, (7) 25 and (8) 50 μM TPE-BTA.
14a-14c are dark-field images of a confocal fluorescence microscope, respectively, (14a) cells incubated for 30 minutes after addition of 10 μM TPE-BTA fluorescent probe to Hela cells, (14b) 10 μM TPE to Hela cells, respectively. -BTA fluorescent probe and 1 μm Hg 2 + ions by the addition of 30 minute incubation in which cell images, and (14c) 10 μM TPE-BTA fluorescent probe and the 2 μm Hg 2+ ion was added to the cells, incubation 30 minutes image on Hela cells to be.

본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present specification, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

이하, 본 발명의 구현예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 구현예들이 첨부된 도면을 참고로 설명되었으나 이는 예시를 위하여 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 적용이 제한되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, which are described for purposes of illustration, and the technical spirit of the present invention and its configuration and application are not limited thereby.

본 명세서에서 “수은 이온 검출 센서”란, 시료 내의 수은 이온의 존재 여부를 검출하는 센서뿐만 아니라, 시료 내의 수은 이온의 농도를 측정하는 센서 및 세포에서의 수은 검출 이미지를 측정할 수 있는 이미지 센서를 모두 포괄한다. As used herein, the term “mercury ion detection sensor” includes not only a sensor detecting the presence of mercury ions in a sample, but also a sensor measuring the concentration of mercury ions in the sample and an image sensor capable of measuring a mercury detection image in cells. covers all

수은 이온 검출Mercury ion detection 센서 sensor

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 수은 이온 검출 센서를 제공한다. In exemplary embodiments of the present invention, there is provided a mercury ion detection sensor including a compound represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112019124802618-pat00002
Figure 112019124802618-pat00002

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 수은이온과 반응하는 bis(thiophen -2-ylmethyl)amine (BTA)와 결합된 tetraphenylethylene (TPE)이다.The compound represented by Formula 1 is tetraphenylethylene (TPE) bonded to bis(thiophen-2-ylmethyl)amine (BTA) that reacts with mercury ions.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 수은 이온 검출 센서가 수은 이온과 반응하는 경우, 강한 형광이 발현될 수 있으며, 구체적으로 녹색 형광이 발현될 수 있다. When the mercury ion detection sensor including the compound represented by Formula 1 reacts with mercury ions, strong fluorescence may be expressed, and specifically green fluorescence may be expressed.

Tetraphenylethene (TPE)는 가장 일반적인 AIE 발광체 중 하나로서 현재에도 지속적으로 연구가 진행 중이다. TPE, 그리고 TPE 유도체와 같은 프로펠러 모양과 유사한 구조를 갖는 분자는 용액 상태에서 약한 방출을 보이지만 응집 상태에서 높은 형광 방출을 나타낸다. HSAB (hard soft acid base) 이론은 Hg2 +와 황을 함유하는 유기분자 사이의 강한 친화성을 보여주고 있다. Tetraphenylethene (TPE) is one of the most common AIE emitters, and research is still ongoing. Molecules with propeller-like structures such as TPE and TPE derivatives show weak emission in solution, but high fluorescence emission in the aggregated state. HSAB (hard soft acid base) theory has shown a strong affinity between the Hg + 2 and the organic molecule containing sulfur.

위의 모든 설명에 따르면, 본 발명의 일 구현예에 따른 TPE 기반의 bis(thiophen-2-ylmethyl) amine (BTA)는 황을 포함하는 그룹으로서, 간단한 경로로 합성될 수 있고, 수은(Hg2 +) 이온의 선택성이 높고 민감도를 높일 수 있다(도 1 참조).According to all the above descriptions, TPE-based bis(thiophen-2-ylmethyl)amine (BTA) according to an embodiment of the present invention is a group containing sulfur, and can be synthesized by a simple route, and mercury (Hg 2 ) + ) The ion selectivity is high and the sensitivity can be increased (see FIG. 1 ).

구체적으로, 도 1을 참조하면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 먼저 TPE-Br의 합성 후, 이에 BTA 기능기를 결합하여 제조될 수 있다. Specifically, referring to FIG. 1 , the compound represented by Formula 1 may be prepared by first synthesizing TPE-Br, and then bonding the BTA functional group thereto.

예시적인 구현예에서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 수은 이온과 반응하여, 녹색의 형광색이 발현될 수 있다. In an exemplary embodiment, the compound represented by Formula 1 may react with a mercury ion to express a green fluorescence color.

예시적인 구현예에서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 수은 이온과 반응할 때, 형광 강도가 450 내지 700 nm의 파장에서 증가할 수 있고, 예컨대 450 내지 650 nm, 450 내지 600 nm 또는 500 내지 600nm의 파장에서 증가할 수 있고, 바람직하게는 550 내지 570 nm의 파장에서 증가할 수 있다. In an exemplary embodiment, when the compound represented by Formula 1 reacts with mercury ions, the fluorescence intensity may increase at a wavelength of 450 to 700 nm, for example, 450 to 650 nm, 450 to 600 nm, or 500 to 600 nm It may increase at a wavelength of , preferably at a wavelength of 550 to 570 nm.

따라서, 육안 혹은 형광강도계(혹은 confocal과 같은 형광 이미지 측정장비)로 형광색과 강도 변화를 관찰하여, 수은 이온을 검출할 수 있다.Therefore, mercury ions can be detected by observing changes in fluorescence color and intensity with the naked eye or with a fluorescence intensity meter (or fluorescence image measuring equipment such as confocal).

예시적인 구현예에서, 상기 수은 이온 검출 센서는 THF(tetrahydrofuran) 수용액, HEPES 완충액, 및 물(증류수)을 더 포함할 수 있고, 따라서 본 발명의 일 구현예에 따른 수은 이온 검출 센서는 용액 상태로서, 센서 용액을 시료에 액체 형태로 사용하거나, 종이에 담지된 형태의 페이퍼 스트립형 센서로서 활용될 수 있어, 다양한 활용이 가능하다.In an exemplary embodiment, the mercury ion detection sensor may further include an aqueous solution of tetrahydrofuran (THF), a HEPES buffer, and water (distilled water), so that the mercury ion detection sensor according to an embodiment of the present invention is in a solution state. , the sensor solution can be used in the form of a liquid for the sample, or it can be used as a paper strip-type sensor supported on paper, so that various applications are possible.

예시적인 구현예에서, 상기 수은 이온 검출 센서 내의 물 비율(vol%)는 전체 수은 이온 검출 센서의 부피를 기준으로 40 내지 90 vol%일 수 있고, 예컨대 50 vol% 이상, 60 vol% 이상, 65 vol% 이상 또는 70% 이상일 수 있고, 85 vol% 이하, 80 vol% 이하, 또는 75 vol% 이하일 수 있으며, 바람직하게는 70 vol%일 수 있다. In an exemplary embodiment, the water ratio (vol%) in the mercury ion detection sensor may be 40 to 90 vol% based on the total volume of the mercury ion detection sensor, such as 50 vol% or more, 60 vol% or more, 65 It may be vol% or more or 70 vol% or more, 85 vol% or less, 80 vol% or less, or 75 vol% or less, and preferably 70 vol%.

예시적인 구현예에서, 상기 수은 이온 검출 센서의 pH는 6 내지 8로 조절될 수 있고, 바람직하게는 pH는 7일 수 있다. pH 값이 상기 범위를 벗어나는 경우 형광세기의 비가 저하되어 형광 발현이 미비할 수 있다.In an exemplary embodiment, the pH of the mercury ion detection sensor may be adjusted to 6 to 8, and preferably, the pH may be 7. When the pH value is out of the above range, the ratio of fluorescence intensity is lowered, so that fluorescence expression may be insufficient.

예시적인 구현예에서, 상기 수은 이온 검출 센서는 상온 내지 37℃에서 수은 이온을 검출할 수 있고, 이와 같이 상온에서도 수은 잉노이 검출될 수 있어 널리 사용될 수 있다.In an exemplary embodiment, the mercury ion detection sensor can detect mercury ions at room temperature to 37° C., and thus can be widely used because mercury innoy can be detected even at room temperature.

예시적인 구현예에서, 상기 수은 이온 검출 센서는 15초 이내에 수은 이온 검출 결과를 나타낼 수 있어, 수은 이온을 매우 빠르게 검출할 수 있다는 이점이 존재한다.In an exemplary embodiment, the mercury ion detection sensor can display the mercury ion detection result within 15 seconds, so there is an advantage that the mercury ion can be detected very quickly.

예시적인 구현예에서, 상기 수은 이온 검출 센서의 검출한계는 0.9 nM일 수 있어, 미세량의 수은 이온을 검출할 수 있다는 이점이 존재한다. In an exemplary embodiment, the detection limit of the mercury ion detection sensor may be 0.9 nM, so there is an advantage in that a small amount of mercury ions can be detected.

예시적인 구현예에서, 상기 수은 이온 검출 센서는 세포 내에서 수은 이온을 검출하기 위한 것일 수 있다. In an exemplary embodiment, the mercury ion detection sensor may be for detecting mercury ions in a cell.

예시적인 구현예에서, 상기 수은 이온 검출 센서는 종이에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 담지된 페이터 스트립형 센서(paper-strip type sensor)일 수 있으므로, 매우 간편하게 휴대하여 환경 시료 또는 세포 시료에서의 수은 이온을 검출할 수 있다. In an exemplary embodiment, since the mercury ion detection sensor may be a paper-strip type sensor in which the compound represented by Formula 1 is supported on paper, it is very easily carried and used in environmental samples or cell samples. Mercury ions can be detected.

예시적인 구현예에서, 상기 수은 이온 검출 센서는 이미징 센서일 수 있으며, 세포 내의 수은 이온과 반응하여 수은 이온을 포함하지 않는 세포와는 달리 형광 이미지를 발현함으로써 세포 이미지 센서로서 활용될 수 있다. In an exemplary embodiment, the mercury ion detection sensor may be an imaging sensor, and may be utilized as a cell image sensor by reacting with mercury ions in a cell to express a fluorescence image unlike cells that do not contain mercury ions.

이와 같이 본 발명의 일 구현예에 따른 수은 이온 검출 센서의 경우, 이를 이용하여 고감도 및 선택적으로 수은 이온의 존부 및/또는 농도를 알 수 있으므로, 다양한 분야에서 널리 사용될 수 있다.As such, the mercury ion detection sensor according to an embodiment of the present invention can be used to detect the presence and/or concentration of mercury ions with high sensitivity and selectively, and thus can be widely used in various fields.

수은 이온 검출Mercury ion detection 키트kit

본 발명의 또다른 구현예에서, 인체의 체내로부터 분리된 생체 시료내 농도 측정부;를 포함하고, 상기 생체 시료내 농도 측정부는 전술한 수은 이온 검출 센서를 포함하는 것인, 수은 이온 검출 키트를 제공한다. In another embodiment of the present invention, a mercury ion detection kit comprising: a concentration measuring unit in a biological sample separated from the body of the human body, wherein the concentration measuring unit in the biological sample includes the above-described mercury ion detection sensor to provide.

본 발명의 일 구현예에 따른 수은 이온 검출 키트를 이용하여, 인체로부터 분리된 체액 및/또는 혈액 내 수은 이온의 존부 및/또는 농도를 측정할 수 있다. The presence and/or concentration of mercury ions in a body fluid and/or blood separated from the human body can be measured by using the mercury ion detection kit according to an embodiment of the present invention.

수은 이온 검출Mercury ion detection 방법 Way

본 발명의 또다른 구현예에서, 전술한 수은 이온 검출 센서를 준비하는 단계; 상기 수은 이온 검출 센서와 분석 시료를 반응시키는 단계; 및 상기 수은 이온 검출 센서와 분석 시료의 반응 이후, 상기 수은 이온 검출 센서의 형광 변화를 측정하여 수은 이온을 검출하는 단계;를 포함하는, 수은 이온 검출 방법을 제공한다. In another embodiment of the present invention, preparing the above-described mercury ion detection sensor; reacting the mercury ion detection sensor with an analysis sample; and detecting mercury ions by measuring a change in fluorescence of the mercury ion detection sensor after the reaction between the mercury ion detection sensor and the analyte sample.

예시적인 구현예에서, 상기 센서와 분석시료를 반응 시키는 단계는, 상기 센서와 분석 시료를 반응 챔버에 투입하는 단계; 상기 반응 챔버 내의 pH를 조절 하는 단계; 및 상기 반응 챔버 내에서 상기 센서와 분석 시료를 반응시키는 단계; 를 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment, the reacting the sensor and the analyte sample may include: introducing the sensor and the analyte sample into a reaction chamber; adjusting the pH in the reaction chamber; and reacting the sensor and the analyte sample in the reaction chamber. may include.

예시적인 구현예에서, 상기 반응 챔버 내의 pH는 6 내지 8로 조절될 수 있다. In an exemplary embodiment, the pH in the reaction chamber may be adjusted to 6 to 8.

예시적인 구현예에서, 상기 분석 시료는 인체의 체액 및 혈액 중 하나 이상을 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment, the analysis sample may include at least one of a human body fluid and blood.

이와 같이 상기 수은 이온 검출 센서를 이용하여 수은 이온을 검출하는 것은 굉장히 단순한 방법을 통해 수행될 수 있어, 상기 화학식 1로 표시되는ㄴ 화합물은 수은 이온에 대한 선택성과 감도가 매우 높아 육안 및/또는 형광감도계 만으로도 수은 이온을 용이하게 검출할 수 있다. 이에 따라, 상기 수은 이온 검출 센서는 다양한 분야에서 널리 사용될 수 있다.As described above, the detection of mercury ions using the mercury ion detection sensor can be performed through a very simple method, and the compound represented by Formula 1 has very high selectivity and sensitivity to mercury ions, so that the naked eye and/or fluorescence Mercury ions can be easily detected with only a sensitivity meter. Accordingly, the mercury ion detection sensor can be widely used in various fields.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in various different forms, and is not limited to the embodiments described herein.

제조예production example 1: One: TPETPE -Br의 합성-Br synthesis

환류 응축기가 구비된 이목 둥근 바닥 (Round bottom) 플라스크 250 mL에 4-bromobenzophenone (2.00g, 0.66 mmol) 및 아연 분말 (1.25g, 19.2 mmol)을 첨가 하였다. 플래이크(flake)를 진공 하에서 배치시키고 질소(N2) 조건 하에서 3 회 펌핑 하였다. 4-bromobenzophenone (2.00 g, 0.66 mmol) and zinc powder (1.25 g, 19.2 mmol) were added to 250 mL of a round bottom flask equipped with a reflux condenser. The flakes were placed under vacuum and pumped three times under nitrogen (N 2 ) conditions.

50 ml의 무수 THF를 첨가하고, 혼합물을 -78 ℃로 냉각시킨 후, TiCl4 (0.84 mL, 7.66 mmol)를 주사기로 서서히 첨가하였다. 혼합물을 서서히 실온으로 가온 하면서 30 분 동안 교반하고, 24 시간 동안 환류시켰다. 반응을 10 % 수성 K2CO3 용액으로 ??칭하고 나서 여과시켰다. 유기층을 Dichloromethane으로 3 회 추출하고, 염수로 2 회 세척한 후 Na2SO4상에서 건조시켰다.50 ml of anhydrous THF were added, the mixture was cooled to -78 °C, and TiCl 4 (0.84 mL, 7.66 mmol) was added slowly by syringe. The mixture was stirred for 30 min while slowly warming to room temperature and refluxed for 24 h. The reaction was quenched with 10% aqueous K 2 CO 3 solution and then filtered. The organic layer was extracted 3 times with Dichloromethane, washed 2 times with brine and dried over Na 2 SO 4 .

용매를 감압하에 증발시키고, 초기 생성물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여, 백색 고체를 수득하였다 (2.70 g, 74 %). 1H NMR 분석 결과는 하기와 같다. The solvent was evaporated under reduced pressure, and the initial product was purified by silica gel column chromatography to give a white solid (2.70 g, 74%). 1 H NMR analysis results are as follows.

1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.27-7.16 (m, 5H), 7.17-7.06 ppm (m, 5H), 7.03-6.95 (m, 4H), 6.89-6.82 (m, 4H). 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 143.3, 142.5, 142.2, 142.0, 140.5, 132.9, 131.6, 131.4, 130.7, 128.4, 127.5, 127.3, 126.7, 120.5, 120.6 ppm. 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 7.27-7.16 (m, 5H), 7.17-7.06 ppm (m, 5H), 7.03-6.95 (m, 4H), 6.89-6.82 (m, 4H). 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ 143.3, 142.5, 142.2, 142.0, 140.5, 132.9, 131.6, 131.4, 130.7, 128.4, 127.5, 127.3, 126.7, 120.5, 120.6 ppm.

제조예production example 2: 2: TPETPE -- BTA의BTA's 합성 synthesis

환류 냉각기를 구비 한 250 ㎖의 이목 둥근 바닥 플라스크에 BTA (8.16 ㎎, 4.82 mM) 및 Potassium tert-butoxide (t-BuOK) (541 ㎎, 4.82 mM)를 넣었다. 플라스크를 진공 하에 배기 시키고 질소 조건하에서 3 회 펌핑 하였다.BTA (8.16 mg, 4.82 mM) and Potassium tert-butoxide (t-BuOK) (541 mg, 4.82 mM) were placed in a 250 ml two-neck round bottom flask equipped with a reflux condenser. The flask was evacuated under vacuum and pumped three times under nitrogen conditions.

이어서, 100 mL의 무수 Dimethylformamide(DMF)를 첨가하고 혼합물을 20 분 동안 교반하며 TPE-Br (1 g, 30 mmol)을 첨가하였다. 혼합물을 110 ℃에서 24 시간 동안 교반 하고, 반응을 10 % 수성 HCl 용액으로 반응을 정지시켰다. Then, 100 mL of anhydrous Dimethylformamide (DMF) was added, and the mixture was stirred for 20 minutes and TPE-Br (1 g, 30 mmol) was added. The mixture was stirred at 110 °C for 24 h, and the reaction was quenched with 10% aqueous HCl solution.

이후 혼합물을 디클로 메탄으로 3 회 추출하고, 유기층을 합하고, 염수로 2 회 세척 하였다. 용매를 감압 하에 증발시키고, 조 생성물을 용리제로서 디클로 메탄/석유 에테르 혼합물 (1:10)을 사용하여 실리카겔 컬럼 상에서 정제하였다.Then the mixture was extracted three times with dichloromethane, the organic layers were combined and washed twice with brine. The solvent was evaporated under reduced pressure and the crude product was purified on a silica gel column using dichloromethane/petroleum ether mixture (1:10) as eluent.

황색 고체 TPE-BTA (2.16g, 86 %)를 수득 하였다. 화합물 TPE-BTA의 합성 과정을 도 1에 나타내었다. 1H NMR 결과는 하기와 같고, 1H NMR, 13C NMR 및 HR-MS와 같은 화합물의 분석 결과를 도 2 내지 도 4a 및 4b에 나타내었다. A yellow solid TPE-BTA (2.16 g, 86%) was obtained. The synthesis process of the compound TPE-BTA is shown in FIG. 1 . 1 H NMR results are as follows, and analysis results of compounds such as 1 H NMR, 13 C NMR and HR-MS are shown in FIGS. 2 to 4A and 4B.

1H NMR: δ 7.47-7.40 ppm (8H, dddd, J = 7.7, 6.9, 1.5, 0.5 Hz), 7.40-7.38 (4H, dd, J = 4.9, 1.3Hz), 7.20-7.13 (10H, ddd, J = 8.2, 1.9, 0.4 Hz), 7.01-6.93 (8 H, ddd, J = 8.2, 1.3, 0.5 Hz), 5.01 (8 H, s). 13C NMR: δ 149.1, 143.8, 141.0, 139.2, 138.8, 136.3, 131.3, 128.9, 128.6, 126.4, 125.7, 125.3, 111.6, 38.6 ppm. HR-LC-Mass: 748.1 m/z. 1 H NMR: δ 7.47-7.40 ppm (8H, dddd, J = 7.7, 6.9, 1.5, 0.5 Hz), 7.40-7.38 (4H, dd, J = 4.9, 1.3 Hz), 7.20-7.13 (10H, ddd, J = 8.2, 1.9, 0.4 Hz), 7.01-6.93 (8 H, ddd, J = 8.2, 1.3, 0.5 Hz), 5.01 (8 H, s). 13 C NMR: δ 149.1, 143.8, 141.0, 139.2, 138.8, 136.3, 131.3, 128.9, 128.6, 126.4, 125.7, 125.3, 111.6, 38.6 ppm. HR-LC-Mass: 748.1 m/z.

실시예Example 1: 분광학적 측정 1: Spectroscopic measurement

TPE-BTA의 용액을 2 vol% THF/H2O (fw = 70 %)의 저장(stock) 용액으로 pH 7.4의 10 mM Hepes 완충액에서 제조하였다. UV-vis 및 형광 측정을 위해, 프로브 용액의 최종 농도는 THF/H2O의 저장(stock) 용액 (fw = 70 %)의 2 vol%를 갖는 pH 7.4의 10 mM Hepes 완충액에서 0.1 μM TPE-BTA로서 측정되었다.A solution of TPE-BTA was prepared in 10 mM Hepes buffer at pH 7.4 as a stock solution of 2 vol% THF/H 2 O (f w = 70 %). For UV-vis and fluorescence measurements, the final concentration of the probe solution was 0.1 μM TPE in 10 mM Hepes buffer at pH 7.4 with 2 vol% of the stock solution (f w = 70%) of THF/H 2 O. -Measured as BTA.

선택성 실험을 위해 금속 이온 5 mM를 제조하였다.5 mM of metal ions were prepared for selectivity experiments.

본 발명의 프로브 용액은 0.1 μM TPE-BTA로 완전히 혼합하고, 프로브와 금속 이온의 혼합물을 5 μM Hg2 +와 혼합하고 다시 형광을 테스트를 진행하였다. The probe solution of the present invention was completely mixed with 0.1 μM TPE-BTA, and the mixture of the probe and metal ion was mixed with 5 μM Hg 2 + , and the fluorescence test was performed again.

TPE-BTA는 550 nm에서 방출 피크를 나타내고 372 nm에서 해당 여기를 나타내었다.TPE-BTA showed an emission peak at 550 nm and corresponding excitation at 372 nm.

실시예Example 2: 세포 배양, 세포 독성 시험 및 2: cell culture, cytotoxicity test and 공촛점confocal 현미경 이미지 microscope image

HeLa 세포주를 10 % Fetal Bovone Serum (FBS)가 보충된 Dulbeco's Modified Eagle's Media (DMEM)에서 37 ℃ 및 5 % CO2로 성장시켰다. 세포를 배양 배지에서 96-well plate에서 24 시간 동안 성장시켜 세포 독성 시험을 진행하였다. HeLa cell lines were grown at 37° C. and 5% CO 2 in Dulbeco's Modified Eagle's Media (DMEM) supplemented with 10% Fetal Bovone Serum (FBS). Cells were grown in a 96-well plate in culture medium for 24 hours to perform a cytotoxicity test.

세포를 24 시간 동안 상이한 농도의 TPE-BTA (0-50 μM)와 함께 배양하였다. TPE-BTA의 세포 독성을 결정하기 위해 0.5 mg/ml를 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) 배지를 첨가하고 세포를 약 4 시간 동안 배양하였다.Cells were incubated with different concentrations of TPE-BTA (0-50 μM) for 24 hours. To determine the cytotoxicity of TPE-BTA, 0.5 mg/ml of 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) medium was added and the cells were cultured for about 4 hours. .

생성된 Formazan (포르마잔) 결정을 0.1 ml DMSO에 용해시키고, SpectraMax M2 마이크로 웰 플레이트 판독기로 판독하고, 세포 이미징은 청색 및 녹색 채널을 갖는 형광 현미경으로 수행되었다.The resulting Formazan (formazan) crystals were dissolved in 0.1 ml DMSO, read with a SpectraMax M2 micro well plate reader, and cell imaging was performed with a fluorescence microscope with blue and green channels.

TPE-BTA의 세포 독성은 하기 식 (1)에 따라 측정하였다. The cytotoxicity of TPE-BTA was measured according to the following formula (1).

식 (1): 세포 생존율 (%) = 시료의 흡광도 / 대조군의 흡광도 × 100 Equation (1): Cell viability (%) = absorbance of sample / absorbance of control × 100

먼저, 프로브의 생체 독성검사를 MTT 분석 결과(생존율의 백분율(측정 횟수, 5 회 반복))는 도 13에 나타내었다. 도 13을 참조하면, TPE-BTA는 (1) 대조군, (2) 0.01, (3) 0.1, (4) 0.5, (5) 1.0, (6) 10.0, (7) 25 및 (8) 50 μM까지 낮은 세포 독성을 보였다. 그러므로 본 프로브는 우수한 생체 내 Hg2 + 검출 형광 프로브로 적용 및 응용 할 수 있다. First, the results of the MTT analysis of the probe biotoxicity test (percentage of survival rate (number of measurements, repeated 5 times)) are shown in FIG. 13 . 13, TPE-BTA is (1) control, (2) 0.01, (3) 0.1, (4) 0.5, (5) 1.0, (6) 10.0, (7) 25 and (8) 50 μM showed low cytotoxicity. Thus, this probe can be applied to and applied to the superior in vivo Hg 2 + fluorescence detection probe.

또한, 배양된 HeLa 세포를 30 분 동안 10 μM의 프로브와 함께 배양하고, 2,4-Dibenzylidene-D-sorbitol (DBS) 로 세척하고 30 분 동안 0, 1, 2 μM Hg2 + 이온으로 배양하였다.Furthermore, washed and incubated with 0, 1, 2 μM Hg 2 + ion for 30 minutes, and the cultured HeLa cells by incubation with 10 μM of the probe and, 2,4-Dibenzylidene-D-sorbitol (DBS) for 30 minutes .

형광 이미지는 Zeiss LSM 700 공초점 현미경으로 관찰하였다.Fluorescence images were observed with a Zeiss LSM 700 confocal microscope.

관찰 결과, 본 발명의 프로브 TPE-BTA는 짧은 시간 응답으로 생리 조건에서 나노 몰 수준의 우수한 감도를 나타냈다. 따라서, 세포주에서 Hg2 +를 추적하는 데 적합할 것으로 생각된다. As a result of observation, the probe TPE-BTA of the present invention exhibited excellent sensitivity at the nanomolar level under physiological conditions with a short time response. Therefore, it is considered to be suitable for tracking the Hg + 2 in the cell lines.

구체적으로, 도 14a에 나타낸 바와 같이 Hg2 +의 부재하에 프로브로 염색 된 Hela 세포는 주 녹색 형광을 나타내었다. 프로브 염색 된 세포를 1 μM의 Hg2 +와 2 분간 배양하면 도 14b와 같이 강도 신호가 더 강하게 나타난다. 또한, Hg2 +의 첨가량을 2 μM로 증가 시키면 도 14c와 같이 형광 신호가 더 밝아진다. 공초점 세포 이미지는 우리의 현재 프로브가 Hg2 +의 농도에 대해 인식할 만한 변화를 보여 주었다. 이것은 TPE-BTA가 Hg2 +의 바이오 이미징으로 활용될 수 있음을 보여주었다. Specifically, Hela cells stained in the absence of a probe Hg + 2, as shown in Figure 14a is shown a primary green fluorescence. The signal intensity as the probe staining the cells with a 1 μM Hg 2 + 2 minutes and also cultured 14b appears more strongly. Further, it becomes brighter fluorescence signal as shown in Figure 14c, increasing the amount of Hg 2 + to 2 μM. Cell confocal images of our current probe showed the interest to be aware of changes in the concentrations of Hg 2 +. This showed that the TPE-BTA can be used as bio-imaging of Hg 2 +.

실시예Example 3: 3: TPETPE -- BTA의BTA's 광 물리 특성과 photophysical properties and HgHg 22 ++ 감지 거동 sensing behavior

초기 단계에서 Hg2 + 이온의 존재 및 부재 하에서 TPE-BTA의 광학적 성질을 조사하고, 도 5에 나타내었다. TPE-BTA의 응집 유도 방출 (AIE) 특성은 THF/H2O 용액에서 연구되었다.At an early stage in the presence and absence of Hg 2 + ions and irradiating the optical properties of the TPE-BTA, it is shown in Fig. The aggregated stimulated release (AIE) properties of TPE-BTA were studied in THF/H 2 O solution.

구체적으로, 2 vol% THF/H2O (fw = 70 %, pH 7.4)을 함유하는 0.2 M Hepes 완충액 중 TPE-BTA의 형광 스펙트럼은 178 nm의 stoke shift로 372 nm에서 여기(excitation)(a) 하면서 550 nm에서 방출 형광 스펙트럼(b)을 나타내었다.Specifically, the fluorescence spectrum of TPE-BTA in 0.2 M Hepes buffer containing 2 vol% THF/H 2 O (f w = 70%, pH 7.4) was excitation at 372 nm with a stoke shift of 178 nm ( A) while showing the emission fluorescence spectrum (b) at 550 nm.

또한, Hg2 + 첨가(5 μM)에 따라 프로브 방출 피크 강도가 현저하게 증가했으며 자외선 램프 아래에서 밝은 초록색 내지 강한 녹색(c)을 보였다. 그리고, 도 5의 오른쪽 위에 삽입된 이미지는 UV 램프 아래에서 TPE-BTA 및 TPE-BTA-Hg2 +의 해당 사진 이미지이다.In addition, Hg + 2 showed a bright green to a strong green (c) increased significantly the probe emission peak intensity under UV lamp in accordance with the addition (5 μM). And, the image inserted in the upper right of FIG. 5 is a corresponding photographic image of TPE-BTA and TPE-BTA-Hg 2 + under a UV lamp.

이것은 주로 약한 형광성 TPE-BTA가 Hg2 + 이온과 결합하면서, BTA 잔기의 전자 결핍 그룹이 높은 형광성 TPE-BTA-Hg2 +를 형성하기 때문이다.This is due mainly to form a weak fluorescence TPE-BTA the Hg 2+ ion and, BTA moieties electron deficient group with the high-fluorescence TPE BTA-Hg, while the combined 2 +.

Hg2 + 검출을 위한 특정 형광 생성 마커인 부드러운 연성 상호 작용으로 인해, 황 함유 유기 분자와 상호 작용할 수 있는 부드러운 금속에 기인한 것이다.Due to the soft flexible interaction specific fluorescent markers generated for Hg 2 + detection, it is due to the soft metal that can interact with a sulfur-containing organic molecules.

이 향상된 형광 강도와 강력한 녹색 형광 TPE-BTA-Hg2 + 복합체의 형성은 응집유도 발광 (Aggregation Induced Emission, AIE) 기계론적 방법의 범주에 속한다.The enhanced fluorescent strength and the formation of a strong green fluorescence TPE-BTA-Hg 2 + complex belongs to the aggregation induced emission (Aggregation Induced Emission, AIE) mechanistic way the scope of the.

또한, 용매 혼합물 중의 물의 비율에 따른 550 nm에서의 TPE-BTA의 형광 강도를 모니터링하여 도 6a-6c에 나타내었다. TPE-BTA 용액에 대한 물 비율의 점진적 증가는 UV 램프 하에서 모니터링 되었다.In addition, the fluorescence intensity of TPE-BTA at 550 nm according to the ratio of water in the solvent mixture was monitored and shown in FIGS. 6A-6C . A gradual increase in the ratio of water to TPE-BTA solution was monitored under a UV lamp.

도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, TPE-BTA는 0.5%의 형광 양자 수율을 갖는 순수 THF 용액에서 거의 방출을 나타내지 않는다. 수분이 40% 미만인 경우, 형광 측정 곡선은 수평 좌표에 대해 매우 낮은 의미를 가지며, 이는 순수한 THF 용액에서 방출이 적다는 것을 나타낸다.As shown in Figures 6a and 6b, TPE-BTA shows little emission in pure THF solution with a fluorescence quantum yield of 0.5%. When the moisture is less than 40%, the fluorescence measurement curve has very low meaning for the horizontal coordinate, indicating that the emission is small in pure THF solution.

550 nm에서의 형광 강도는 물 비율이 50 vol%에서 70 vol%로 증가함에 따라 크게 증가하였다. 특히, TPE-BTA의 형광은 물의 비율이 70 vol% 미만인 경우와 비교하여, 70 vol %의 물 분획인 경우, 7.2%의 양자 수율로 형광 강도에서 최대 증가를 유도한다는 것을 확인하였다.The fluorescence intensity at 550 nm increased significantly as the water ratio increased from 50 vol% to 70 vol%. In particular, it was confirmed that the fluorescence of TPE-BTA induces a maximum increase in fluorescence intensity with a quantum yield of 7.2% when the water fraction is 70 vol %, compared to the case where the water ratio is less than 70 vol %.

증가된 형광 강도의 원인은 분자 내 자유 회전과 함께 분자 응집의 형성에 기인한 것으로, AIE 역학적 경로를 통해 포획되었으며 이전 보고서 [NewJ.Chem., 2018, 42, 13836, Sensors & Actuators: B. Chemical 296 (2019) 126670, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 223 (2019) 117315]에서 철저히 조사되었다. The cause of the increased fluorescence intensity was attributed to the formation of molecular aggregation with intramolecular free rotation, which was captured via the AIE kinetic pathway and was previously reported [NewJ.Chem., 2018, 42, 13836, Sensors & Actuators: B. Chemical 296 (2019) 126670, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 223 (2019) 117315].

마지막으로, TPE-BTA의 응집체를 동적 광산란법 (dynamic light scattering, DLS)을 사용하여 모니터링 함으로서 AIE의 존재를 조사하여 도 7에 나타내었다. Finally, the presence of AIE was investigated by monitoring the aggregates of TPE-BTA using dynamic light scattering (DLS) and shown in FIG. 7 .

도 7로부터, TPE-BTA가 Hg2 +와 반응하여 평균 224nm 크기의 응집체를 형성한다는 것이 밝혀졌다.From Figure 7, it has been found that the TPE-BTA form aggregates of an average size of 224nm to react with Hg 2 +.

실시예Example 4: 4: HgHg 22 ++ 이온에 대한 높은 감도의 검출High sensitivity detection for ions

초기에 Hg2 +의 상이한 농도에 대한 TPE-BTA의 검출 능력을 UV-Vis 흡광도 분광법을 사용하여 시험하였고, TPE-BTA 및 TPE-BTA-Hg2 + 착물에 대해 얻어진 흡수 스펙트럼을 조사하고 도 8에 나타내었다.The detectability of the TPE-BTA for different concentrations of Hg 2 + initially were tested using the UV-Vis absorption spectroscopy, investigated the absorption spectra obtained for the TPE-BTA and TPE-BTA-Hg 2 + complexes and Figure 8 shown in

구체적으로, Hg2 +의 검출에 대한 TPE-BTA의 감도를 조사하기 위해, 2 vol% THF/H2O (fw = 70 %, pH 7.4)을 함유하는 0.2 M Hepes 완충 용액에서 상이한 농도의 Hg2+를 첨가한 후 TPE-BTA에 대해 형광 방출 강도를 모니터링 하였다.Specifically, in order to investigate the sensitivity of TPE-BTA for the detection of Hg 2 +, of different concentrations in 0.2 M Hepes buffer solution containing 2 vol% THF / H 2 O (fw = 70%, pH 7.4) Hg After addition of 2+ , the fluorescence emission intensity was monitored for TPE-BTA.

처음에, 0.1 μM의 TPE-BTA는 372 nm에서 여기(excitation)하는 동안 550 nm에서 방출 피크를 보였다 (도 8의 곡선 'a'). 550 nm에서의 방출 강도는 0.5 μM의 Hg2+의 첨가에 따라 증가되었다. Initially, 0.1 μM of TPE-BTA showed an emission peak at 550 nm during excitation at 372 nm (curve 'a' in FIG. 8). The emission intensity at 550 nm was increased with the addition of 0.5 μM Hg 2+ .

도 8의 오른쪽 위의 그래프를 참조하면, Hg2 +의 농도를 더 증가시킨 결과, 형광은 0.9918 (곡선 'a'에서 'k')의 상관 계수로 0.9 nM의 검출 한계로 직선적으로 증가했다. Referring to Figure 8, the right side of the graph of the above, a result of further increasing the concentration of Hg 2 +, fluorescence increased linearly (in a curve 'a''k') 0.9918 in correlation to the detection limit of 0.9 nM.

또한, 도 8의 왼쪽 화살표 모양을 참조하면, 종이 스트립(paper-strip) 기반 센서로 형광 세기를 특정한 결과, TPE-BTA 종이 띠 센서를 Hg2 +에 담그면 밝은 녹색의 종이 조각이 밝은 녹색으로 변함을 확인 할 수 있다(Hg2 + 1, 2, 3 μM).In addition, referring to the shape of the left arrow in FIG. 8 , as a result of specifying the fluorescence intensity with a paper-strip-based sensor, when the TPE-BTA paper strip sensor is immersed in Hg 2 + , the light green piece of paper changes to light green. can be confirmed (Hg 2 + 1, 2, 3 μM).

실시예Example 5: 결합 형태 및 실험 근거 5: Binding form and experimental basis

1H NMR 적정으로 Hg2 +와 TPE-BTA의 결합 근거를 확인하기 위해, NMR 분광법을 활용하여 Hg2 +와 TPE의 결합 위치를 확인하여, 도 9에 도시하였다. In order to confirm the basis for the binding of Hg 2 + and TPE-BTA by 1 H NMR titration, the binding position of Hg 2 + and TPE was confirmed using NMR spectroscopy, and is shown in FIG. 9 .

구체적으로, 도 9은 DMSO-d6 중의 0(a), 1(b), 5(c), 10(d) 및 15(e) 당량의 Hg2+ 첨가시 TPE-BTA에 대한 1H NMR 스펙트럼을 도시한 것이다. Specifically, FIG. 9 shows 1 H NMR for TPE-BTA upon addition of 0(a), 1(b), 5(c), 10(d) and 15(e) equivalents of Hg 2+ in DMSO-d 6 . spectrum is shown.

프로브 TPE-BTA의 1H NMR 스펙트럼을 분석하는 동안, 7.39, 7.19, 6.97 및 5.01 ppm에서 메틸렌 티오펜 그룹의 양성자인 Ha, Hb, Hc 및 Hd는 Hg2+ 이온에 의해 크게 영향을 받을 수 있다. During the analysis of the 1 H NMR spectrum of the probe TPE-BTA, the protons of the methylene thiophene group, Ha, Hb, Hc and Hd, at 7.39, 7.19, 6.97 and 5.01 ppm can be significantly affected by Hg2+ ions.

도 9을 참조하면, Hg2 + 이온의 첨가(a->e)에 따라, methylene thiophene기의 양성자에 상응하는 양성자들 (δHa = 0.17 ppm , δHb = 0.10 ppm, δHc = 0.05 ppm 및 δHd = 0.04 ppm)의 현저한 업 필드 이동 (upfield shift)을 확인할 수 있어(도 9의 a 내지 e), Hg2 +가 화합물 TPE-BTA의 황 및 질소 원자에 결합됨을 입증한다.Referring to FIG. 9 , according to the addition of Hg 2 + ions (a->e), protons corresponding to protons of the methylene thiophene group (δHa = 0.17 ppm , δHb = 0.10 ppm, δHc = 0.05 ppm and δHd = 0.04) to demonstrate that the ppm) can be confirmed a marked-up field moves (upfield shift) (a to e in Fig. 9), Hg 2 + is coupled to a sulfur and nitrogen atom of the compound of TPE-BTA.

다시 말해, 중금속 원자와 결합하는 동안 methylene thiophene 부분의 유사한 이동이 확인되었다. In other words, a similar shift of the methylene thiophene moiety during binding with the heavy metal atom was confirmed.

TPE-BTA와 TPE-BTA-Hg2 +에 대해서 XPS 분석을 추가로 수행하였고 그 결과를 도 10a-10f 에 나타내었다. 도 10a(TPE-BTA)와 10d(TPE-BTA-Hg2+) 의 XPS 와이드 스캔 스펙트럼으로부터, TPE-BTA-Hg2 +는 TPE-BTA와는 대조적으로 Hg2 + 신호를 추가로 나타낸다는 것을 확인할 수 있다. XPS analysis was additionally performed on TPE-BTA and TPE-BTA-Hg 2 + , and the results are shown in FIGS. 10a-10f . From XPS wide scan spectrum of Figure 10a (TPE-BTA) and 10d (TPE-BTA-Hg 2+ ), TPE-BTA-Hg 2 + is confirmed that represents an additional Hg 2 + signal in contrast to the TPE-BTA can

TPE-BTA와 TPE-BTA-Hg2 + 둘 다 얻은 황(S) 영역은 그림 도 10b(S2p)와 10e(S2p)에 나타났다. TPE-BTA에서 티올 그룹과 결합한 S2p는 163.2eV에서 나타나고 결합되지 않은 티올은 163.9eV에서 존재 비율이 더 적다. 흥미롭게도, 도 10e를 참조하면, TPE-BTA-Hg2 +는 S-Hg2 + 결합에 대해 161.7 eV에서 새로운 피크를 보였다. 마찬가지로 질소 영역 (도 10c와 10f)에서 TPE는 N-C와 중성 NH가 각각 399.5와 399.0 eV를 나타낸다. Hg2 +와 결합한 후, 400.2 eV에서 N- Hg2 + 피크가 나타났다. 상기 NMR 및 XPS 결과는 Hg2 +와의 배위에 관여 함을 명확하게 나타내어진다.Sulfur (S) regions obtained by both TPE-BTA and TPE-BTA-Hg 2 + are shown in Figs. 10b (S2p) and 10e (S2p). In TPE-BTA, S2p bound to a thiol group appeared at 163.2 eV, and unbound thiol was less abundant at 163.9 eV. Interestingly, referring to Figure 10e, TPE-BTA-Hg 2 + showed a new peaks at 161.7 eV for the S-Hg 2 + binding. Similarly, in the nitrogen region (Figs. 10c and 10f), TPE exhibits 399.5 and 399.0 eV of NC and neutral NH, respectively. After combining with the Hg + 2, Hg 2 + N- showed a peak at 400.2 eV. The NMR and XPS results are shown clearly involved in the coordination with the Hg + 2.

또한, 2vol%의 THF/H2O control 용액(0), 5μM Hg2 + 이온(1)과 5mM 농도의 Ag+, Na+, K+, Co2 +, Mg2 +, Cu2 +, Ca2 +, Zn2 +, Sr2 +, Ba2 +, Pb2 +, Ni2 +, Hg2 +, Fe2 +, Cd2 + 및 Fe3+ 등의 여러 금속 이온(3~18)에 대해 2 vol%의 THF/H2O (fw = 70 %, pH 7.4)을 함유하는 0.2 M Hepes 완충 용액에서의 0.1 μM TPE-BTA의 선택성 및 간섭 효과를 형광 분광학을 사용하여 평가하여, 도 11a-11c에 나타내었다.In addition, 2vol% of THF/H 2 O control solution (0), 5 μM Hg 2 + ions (1) and 5 mM concentration of Ag + , Na + , K + , Co 2 + , Mg 2 + , Cu 2 + , Ca + 2, + 2 for Zn, Sr 2+, Ba 2+, Pb 2+, Ni 2+, Hg 2+, Fe 2+, Cd 2+, and various metal ions, (3 to 18) such as Fe 3+ The selectivity and interference effects of 0.1 μM TPE-BTA in 0.2 M Hepes buffer solution containing 2 vol% THF/H 2 O (f w = 70%, pH 7.4) were evaluated using fluorescence spectroscopy, Fig. 11a -11c.

Hg2 +가 없는 TPE-BTA의 형광 응답은 550 nm에서 매우 약한 형광 방출을 나타냈다. 프로브 용액에 Hg2 +가 아닌 다양한 금속 이온 (5 mM, 약 1000배)을 첨가하는 경우, 형광 강도는 변하지 않았다. 그러나, 프로브 용액에 Hg2 + (0.5 μM)를 첨가한 후, 도 11a에 나타낸 바와 같이 550 nm에서 형광 강도가 극적으로 증가하였다.Hg 2 + fluorescent response of the TPE-BTA-free showed a very weak fluorescence emission at 550 nm. When the addition of various metal ions than the Hg + 2 in the probe solution (5 mM, about 1000 times), the fluorescence intensity was not changed. However, after adding Hg 2 + (0.5 μM) to the probe solution, the fluorescence intensity at 550 nm dramatically increased as shown in FIG. 11A .

구체적으로, 선택성에 관한 도 11a를 참조하면, Hg2 +가 없는 TPE-BTA의 형광 응답은 550 nm에서 매우 약한 형광 방출을 나타낸다. 프로브 용액에 다양한 금속 이온 (5 mM)을 첨가하면 형광 강도는 변하지 않는 것을 확인하였다. 반면, 프로브 용액에 Hg2 + (0.5 μM)를 첨가하는 경우, 도 11a에 나타낸 바와 같이 550 nm에서 형광 강도가 극적으로 증가하였다.More specifically, referring to Figure 11a on the selectivity, Hg 2 + fluorescent response of the TPE-BTA-free indicates a very weak fluorescence emission at 550 nm. It was confirmed that the fluorescence intensity did not change when various metal ions (5 mM) were added to the probe solution. On the other hand, when Hg 2 + (0.5 μM) was added to the probe solution, the fluorescence intensity at 550 nm was dramatically increased as shown in FIG. 11A .

도 11b를 참조하면, 간섭 연구(interference test)에서 Hg2 +의 검출은 1000 배 초과의 다른 금속 이온의 존재에서도 영향을 받지 않음을 확인할 수 있다. 선택도 및 간섭 연구의 상응하는 사진 이미지가 도 11a 및 도 11b에 삽입되어 있다.Referring to Figure 11b, the detection of the interference study (interference test) Hg + 2 can be found in the unaffected in the presence of other metal ions in excess of 1000 times. Corresponding photographic images of the selectivity and interference studies are inset in FIGS. 11A and 11B .

도 11c를 참조하면, 선택도 및 간섭 결과의 막대 차트 표현을 나타낸 것으로, 이를 참조하면, 본 발명의 TPE-BTA 프로브가 간섭없이 1000 배 초과의 다른 금속 이온의 존재 하에서도 Hg2 +를 선택적으로 검출한다는 것을 확인할 수 있다.As Referring to Figure 11c, showing a selectivity and a bar chart representation of the interference result, with reference purpose, there under the different metal ions in the 1000-fold greater than without the TPE-BTA probe of the present invention, interference is also an optional start Hg 2 + detection can be confirmed.

실시예Example 6: 6: HgHg 22 + + 이온의 농도측정을 위한 For measuring the concentration of ions TPETPE -- BTA의BTA's 최적 조건 optimum conditions

TPE-BTA 프로브의 감지 능력 및 형광 거동을 Hg2 + 검출을 위한 pH의 함수로 평가하여 도 12a에 나타냈다. 도 12a를 참조하면, pH 3 내지 13 범위에서 TPE-BTA 프로브에 대한 550 nm에서의 방출 강도는 Hg2 +의 부재에서 유의미한 변화를 나타내지 않았다. 그러나 5 μM의 Hg2 +가 첨가된 경우, pH 7 부근에서 550 nm에서의 방출 강도 최대치를 달성되었다. It is shown in Figure 12a to assess the ability to detect and fluorescence behavior of the TPE-BTA probe as a function of pH for the Hg + 2 is detected. Referring to Figure 12a, emission intensity at 550 nm for the TPE-BTA probe in the range pH 3 to 13 showed no significant change in the absence of Hg + 2. However, the Hg + 2 of 5 μM was added, at about pH 7 was achieved the maximum value of the emission intensity at 550 nm.

또한, Hg2 +를 갖는 TPE-BTA의 농도 의존적인 형광 동력학을 550 nm에서의 형광 강도를 시간의 함수로서 측정하여 도 12b에 나타냈다. 도 12b를 참조하면, 초기에 Hg2 +가 없는 경우 0.1 μM TPE-BTA는 10 초에서 15 초 사이에 안정된 반응을 보였다 (도 12b: 곡선 a). 유사하게, 1, 3 및 5 μM의 Hg2 + 와 같은 상이한 농도를 가한 후에, 방출 강도가 증가하고 10 내지 15 초 내에 정상 상태에 도달하였다 (도 12b: 곡선 b-d).In addition, the exhibited concentration-dependent fluorescence kinetics of TPE-BTA with the Hg + 2 in Fig. 12b by measuring the fluorescence intensity at 550 nm as a function of time. Referring to Figure 12b, if there is no early Hg 2 + 0.1 μM TPE-BTA showed a stable reaction between the 10th seconds 15 seconds (Fig. 12b: curve a). Similarly, the 1, 3, and 5 μM of after adding different concentrations, such as Hg + 2, the emission intensity was increased and reached a steady state within 10 to 15 seconds (Fig. 12b: curve bd).

따라서 Hg2 +와 프로브의 15 초간의 배양 시간은 Hg2 +를 검출하기에 충분했다. 프로브 TPE-BTA의 생리 조건에서의 짧은 시간 응답은 실제 시료 및 세포 이미지에서 추가 적용에 사용될 수 있다.Thus, the incubation time of 15 seconds of the Hg + 2 and the probe was sufficient to detect the Hg + 2. The short time response of the probe TPE-BTA to physiological conditions can be used for further applications in real samples and cell imaging.

실시예Example 7: 7: HgHg 22 ++ 이온 검출 센서의 유효성 검사Validation of Ion Detection Sensors

또한, 하천수(River water), 수돗물(Tap water) 및 연못 수(Pond water)를 사용하여 환경 시료에서 Hg2 + 를 측정하는 본 방법의 적용 가능성을 평가하였다. 실제 수질 표본은 한국 과학기술연구원, 근처의 장소에서 채집되었다.Furthermore, river water (River water), it was using tap water (Tap water) and ponds can (Pond water) assess the applicability of the method of measuring the Hg + 2 in the environmental sample. Actual water quality samples were collected at the Korea Institute of Science and Technology, a nearby location.

회수율은 99.2%에서 99.8%의 범위에서 값을 가졌으며 (표 1), 추가적으로 실제 물 시료에서 ICP-AES 방법으로 검증하였고 Hg2 +를 측정 결과는 표 2에 나타내었으며, T- test에 기초하여, ICP-AES 방법과 현재의 결정 방법 사이에 좋은 일치함을 알 수 있다.The recovery rate had a value in the range of 99.2% to 99.8% (Table 1), additionally verified by the ICP-AES method in an actual water sample, and the Hg 2 + measurement results are shown in Table 2, based on the T-test , it can be seen that there is good agreement between the ICP-AES method and the current decision method.

물 시료 내 Hg2 + 이온 검출 유효성 검사 (n=5)Validation of detection of Hg 2 + ions in water samples (n=5) Samples Samples Hg2 + added
(ng L-1)
Hg 2 + added
(ng L -1 )
Hg2 + found
(ng L-1)
Hg 2 + found
(ng L -1 )
R.S.D R.S.D. Recovery (%) Recovery (%)
River water river water 10 10 9.94±0.09 9.94±0.09 0.91 0.91 99.4 99.4 20 20 19.90±0.06 19.90±0.06 0.30 0.30 99.5 99.5 Tap water tap water 10 10 9.98±0.05 9.98±0.05 0.50 0.50 99.8 99.8 20 20 19.92±0.11 19.92±0.11 0.55 0.55 99.6 99.6 Pond water Pond water 10 10 9.92±0.13 9.92±0.13 0.85 0.85 99.2 99.2 20 20 19.91±0.15 19.91±0.15 0.75 0.75 99.6 99.6

본 발명 검출과 ICP-AES을 이용한 Hg2 + 이온 검출 비교Hg 2 + ion detection compared using the present invention detects and ICP-AES Hg2 + added
(ng L-1)
Hg 2 + added
(ng L -1 )
Hg2 + found (ng L-1) Hg 2 + found (ng L -1 ) R.S.D R.S.D. T-test T-test
Fluorimetry method
(this work)
Fluorimetry method
(this work)
ICP-AES
method
ICP-AES
method
55 4.98±0.02 4.98±0.02 4.98±0.03 4.98±0.03 0.37 0.37 0.3153 0.3153 88 7.99±0.03 7.99±0.03 7.98±0.01 7.98±0.01 0.26 0.26 0.6130 0.6130

앞에서 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.The embodiments of the present invention described above should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can improve and change the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the protection scope of the present invention as long as it is apparent to those of ordinary skill in the art.

Claims (16)

하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 수은 이온 검출 센서:
[화학식 1]
Figure 112019124802618-pat00003
A mercury ion detection sensor comprising a compound represented by Formula 1 below:
[Formula 1]
Figure 112019124802618-pat00003
제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 수은 이온과 반응하여, 녹색의 형광색이 발현되는, 수은 이온 검출 센서.
According to claim 1,
The compound represented by Formula 1 reacts with mercury ions, and a green fluorescent color is expressed, a mercury ion detection sensor.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 수은 이온과 반응할 때, 형광 강도가 450 내지 700 nm의 파장에서 증가하는, 수은 이온 검출 센서.
According to claim 1,
When the compound represented by Formula 1 reacts with mercury ions, the fluorescence intensity increases at a wavelength of 450 to 700 nm, a mercury ion detection sensor.
제1항에 있어서,
상기 수은 이온 검출 센서 내의 물 비율(vol%)는 전체 수은 이온 검출 센서의 부피를 기준으로 40 내지 90 vol%인, 수은 이온 검출 센서.
According to claim 1,
The mercury ion detection sensor, wherein the water ratio (vol%) in the mercury ion detection sensor is 40 to 90 vol% based on the total volume of the mercury ion detection sensor.
제1항에 있어서,
상기 수은 이온 검출 센서의 pH는 6 내지 8로 조절되는, 수은 이온 검출 센서.
According to claim 1,
A pH of the mercury ion detection sensor is adjusted to 6 to 8, a mercury ion detection sensor.
제1항에 있어서,
상기 수은 이온 검출 센서는 상온 내지 37℃에서 수은 이온을 검출하는, 수은 이온 검출 센서.
According to claim 1,
The mercury ion detection sensor detects mercury ions at room temperature to 37°C.
제1항에 있어서,
상기 수은 이온 검출 센서는 15초 이내에 수은 이온 검출 결과를 나타내는, 수은 이온 검출 센서.
According to claim 1,
The mercury ion detection sensor displays a mercury ion detection result within 15 seconds.
제1항에 있어서,
상기 수은 이온 검출 센서의 검출한계는 0.9 nM인, 수은 이온 검출 센서.
According to claim 1,
The detection limit of the mercury ion detection sensor is 0.9 nM, the mercury ion detection sensor.
제1항에 있어서,
상기 수은 이온 검출 센서는 세포 내에서 수은 이온을 검출하기 위한 것인, 수은 이온 검출 센서.
According to claim 1,
The mercury ion detection sensor is for detecting mercury ions in a cell.
제1항에 있어서,
상기 수은 이온 검출 센서는 종이에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 담지된 페이터 스트립형 센서(paper-strip type sensor)인, 수은 이온 검출 센서.
According to claim 1,
The mercury ion detection sensor is a paper-strip type sensor in which the compound represented by Formula 1 is supported on paper.
제1항에 있어서,
상기 수은 이온 검출 센서는 이미징 센서인, 수은 이온 검출 센서.
According to claim 1,
wherein the mercury ion detection sensor is an imaging sensor.
인체의 체내로부터 분리된 생체 시료내 농도 측정부;를 포함하고,
상기 생체 시료내 농도 측정부는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 수은 이온 검출 센서를 포함하는 것인, 수은 이온 검출 키트.
Containing a; concentration measuring unit in the biological sample separated from the body of the human body;
The mercury ion detection kit comprising the mercury ion detection sensor of any one of claims 1 to 11, wherein the concentration measuring unit in the biological sample.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 수은 이온 검출 센서를 준비하는 단계;
상기 수은 이온 검출 센서와 분석 시료를 반응시키는 단계; 및
상기 수은 이온 검출 센서와 분석 시료의 반응 이후, 상기 수은 이온 검출 센서의 형광 변화를 측정하여 수은 이온을 검출하는 단계;를 포함하는, 수은 이온 검출 방법.
12. A method comprising: preparing a mercury ion detection sensor according to any one of claims 1 to 11;
reacting the mercury ion detection sensor with an analysis sample; and
and detecting mercury ions by measuring a change in fluorescence of the mercury ion detection sensor after the reaction between the mercury ion detection sensor and the analyte sample.
제13항에 있어서,
상기 센서와 분석시료를 반응 시키는 단계는,
상기 센서와 분석 시료를 반응 챔버에 투입하는 단계;
상기 반응 챔버 내의 pH를 조절 하는 단계; 및
상기 반응 챔버 내에서 상기 센서와 분석 시료를 반응시키는 단계; 를 포함하는, 수은 이온 검출 방법.
14. The method of claim 13,
The step of reacting the sensor and the analyte sample,
introducing the sensor and the analyte sample into a reaction chamber;
adjusting the pH in the reaction chamber; and
reacting the sensor and the analyte sample in the reaction chamber; A method for detecting mercury ions, comprising:
제14항에 있어서,
상기 반응 챔버 내의 pH는 6 내지 8로 조절되는, 수은 이온 검출 방법.
15. The method of claim 14,
The pH in the reaction chamber is adjusted to 6 to 8, mercury ion detection method.
제13항에 있어서,
상기 분석 시료는 인체의 체액 및 혈액 중 하나 이상을 포함하는, 수은 이온 검출 방법.
14. The method of claim 13,
The method for detecting mercury ions, wherein the analysis sample includes at least one of a human body fluid and blood.
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