KR102433805B1 - Droplet-based microfluidic control system for manufacturing iron oxide/ gold core-shell nanoparticles and use thereof - Google Patents

Droplet-based microfluidic control system for manufacturing iron oxide/ gold core-shell nanoparticles and use thereof Download PDF

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Abstract

본 발명의 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템은 미세관 형태의 튜브로 산화철/금 코어쉘 나노입자를 합성하고, 센서와 피드백 컨트롤 시스템을 통해 나노입자 합성 재료의 양을 조절할 수 있다. 본 발명의 액적 기반 미세유체 시스템을 통해 균일한 성능을 가진 산화철/금 코어쉘 나노입자를 합성하여 우수한 품질의 나노입자를 얻을 수 있으며, 합성 과정 중에 합성 조건을 스크리닝하고 나노입자 합성 재료의 양을 조절함으로써 용이하게 나노입자의 합성 조건을 최적화할 수 있다.The droplet-based microfluidic system for manufacturing iron oxide-gold core-shell nanoparticles of the present invention synthesizes iron oxide/gold core-shell nanoparticles with a microtubule tube, and the amount of nanoparticle synthesis material can be controlled through a sensor and a feedback control system. have. By synthesizing iron oxide/gold core-shell nanoparticles with uniform performance through the droplet-based microfluidic system of the present invention, nanoparticles of excellent quality can be obtained. By adjusting, it is possible to easily optimize the conditions for the synthesis of nanoparticles.

Description

산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템 및 이의 용도{Droplet-based microfluidic control system for manufacturing iron oxide/ gold core-shell nanoparticles and use thereof}Droplet-based microfluidic control system for manufacturing iron oxide/ gold core-shell nanoparticles and use thereof

본 발명은 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a droplet-based microfluidic system for preparing iron oxide-gold core-shell nanoparticles and uses thereof.

코어-쉘 나노 입자와 같은 다기능성 나노 물질은 상이한 고유 특성을 작은 크기 및 큰 표면적과 조합하기 때문에 차세대 나노 약물로서의 가능성을 가지고 있다. 하지만, 합성의 제어와 합성 조건 스크리닝 및 최적화의 어려움으로 인해 다양한 응용분야에서 한계점이 존재한다.Multifunctional nanomaterials such as core-shell nanoparticles have potential as next-generation nanodrugs because they combine different intrinsic properties with small size and large surface area. However, there are limitations in various applications due to the difficulty of controlling synthesis and screening and optimizing synthesis conditions.

기존의 방법으로 나노입자 합성 시 나노입자의 분포도가 높고 재현성이 낮은 문제점이 있었다. 나노입자의 높은 분포도는 합성 시 나노입자가 서로 뭉치는 현상으로 인해 발생하므로 안정적으로 나노입자를 합성하기 위해 미세관 액적 반응기를 사용하여 이를 보완하였다. 또한 합성의 제어와 합성 조건 스크리닝 및 최적화의 어려움으로 인해 한계점이 존재하는데, 나노입자 합성과정에서 합성 결과를 분석하고 피드백 컨트롤을 통해 물질의 양을 제어하는 시스템을 구축하여 실시간으로 합성 조건을 스크리닝하고 최적화를 진행하였다.When synthesizing nanoparticles by the conventional method, there was a problem in that the distribution of nanoparticles was high and reproducibility was low. The high distribution of nanoparticles is caused by the aggregation of nanoparticles during synthesis, so a microtubule droplet reactor was used to stably synthesize nanoparticles. In addition, there are limitations due to the difficulty of controlling synthesis and screening and optimizing the synthesis conditions. In the nanoparticle synthesis process, a system is built to analyze the synthesis results and control the amount of substances through feedback control to screen the synthesis conditions in real time. Optimization was carried out.

본 발명자들은 뭉치는 현상없이 안정적으로 산화철/금 코어쉘 나노입자를 제조하기 위해 노력하였다. 그 결과, 미세관 형태의 튜브를 이용하여 액적 형태의 산화철 나노입자를 제조하고, 연속적으로 염화금 용액과 반응시켜 산화철/금 코어쉘 나노입자를 합성하고, 센서와 피드백 컨트롤 시스템을 통해 산화철/금 코어쉘 나노입자 제조에 사용되는 물질의 양을 조절함으로써 상기 나노입자를 최적화된 조건에서 제조할 수 있음을 규명함으로써 본 발명을 완성하였다. The present inventors have endeavored to stably prepare iron oxide/gold core-shell nanoparticles without agglomeration. As a result, iron oxide nanoparticles in the form of droplets were prepared using a microtubule tube, and iron oxide/gold core-shell nanoparticles were synthesized by continuously reacting with a gold chloride solution. By controlling the amount of the material used to prepare the shell nanoparticles, the present invention was completed by finding that the nanoparticles can be prepared under optimized conditions.

따라서, 본 발명의 목적은 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템을 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a droplet-based microfluidic system for preparing iron oxide-gold core-shell nanoparticles.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템을 이용한 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing iron oxide-gold core-shell nanoparticles using the droplet-based microfluidic system for preparing iron oxide-gold core-shell nanoparticles of the present invention.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음을 포함하는 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템(100)에 관한 것이다:According to one aspect of the present invention, the present invention relates to a droplet-based microfluidic system (100) for preparing iron oxide-gold core-shell nanoparticles comprising:

유상물질(oil phase)(M)이 흐르도록 형성된 타이곤 튜브(110);Tygon tube 110 formed to flow the oil phase (oil phase) (M);

염화철 용액(F)이 흐르고 상기 염화철 용액이 상기 유상물질과 합류하도록 상기 타이곤 튜브와 연결되는 염화철 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(120); a silica microtubule tube 120 for supplying an iron chloride solution connected to the Tygon tube so that the iron chloride solution (F) flows and the iron chloride solution joins the oily material;

암모니아 용액(N)이 흐르고 상기 암모니아 용액이 상기 유상물질과 합류하도록 상기 타이곤 튜브와 연결되는 암모니아 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(130); Silica microtubule tube 130 for supplying ammonia solution connected to the Tygon tube so that ammonia solution (N) flows and the ammonia solution joins with the oily material;

염화금 용액(A)이 흐르고 상기 타이곤 튜브에 연결되는 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(140); A silica microtubule tube 140 for supplying the gold chloride solution through which the gold chloride solution (A) flows and is connected to the Tygon tube;

상기 타이곤 튜브의 하류 쪽에 형성된 투과도 측정 장치(150); 및a transmittance measuring device 150 formed on the downstream side of the Tygon tube; and

상기 투과도 측정 장치 및 상기 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브에 연결되어 상기 염화금 용액의 공급량을 조절하는 피드백 컨드롤 장치(160). The feedback control device 160 is connected to the permeability measuring device and the silica microtubule tube for supplying the gold chloride solution to control the amount of the gold chloride solution supplied.

상기 염화철 용액(F) 및 상기 암모니아 용액(N)은 각각 염화철 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(120) 및 암모니아 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(130)에서 상기 타이곤 튜브(110)로 유입되면서 상기 유상물질(M)과 반응하여 액적 형태의 산화철 나노입자(D)를 형성하고, The iron chloride solution (F) and the ammonia solution (N) are introduced into the tygon tube 110 from the silica microtubule tube 120 for supplying the iron chloride solution and the silica microtubule tube 130 for supplying the ammonia solution, respectively. It reacts with the material (M) to form the iron oxide nanoparticles (D) in the form of droplets,

상기 형성된 산화철 나노입자(D)는 상기 타이곤 튜브(110)를 따라 이동하고 상기 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(140)로부터 공급되는 염화금 용액(A)과 반응하여 산화철-금 코어쉘 나노입자(C)를 생성한다. The formed iron oxide nanoparticles (D) move along the Tygon tube 110 and react with the gold chloride solution (A) supplied from the silica microtubule tube 140 for supplying the gold chloride solution to react with iron oxide-gold core-shell nanoparticles ( C) is created.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 타이곤 튜브(110)는 일 말단에 유상물질(M)을 타이곤 튜브 내로 주입할 수 있는 주사기를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the Tygon tube 110 may include a syringe capable of injecting the oily material (M) into the Tygon tube at one end.

상기 타이곤 튜브(110)는 총 길이 1 m 내지 5 m, 내경 0.3 mm 내지 2.0 mm 및 외경 0.8 mm 내지 5.0 mm 일 수 있고, 예를 들어, 총 길이 2 m, 내경 0.51 mm 및 외경 1.52 mm 일 수 있다. The Tygon tube 110 may have a total length of 1 m to 5 m, an inner diameter of 0.3 mm to 2.0 mm, and an outer diameter of 0.8 mm to 5.0 mm, for example, a total length of 2 m, an inner diameter of 0.51 mm, and an outer diameter of 1.52 mm. have.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유상물질(M)은 오일에 계면활성제를 혼합하여 제조한 물질일 수 있고, 예를 들어, 미네랄 오일에 계면활성제 EM90을 1.75 부피%, Triton X-100을 0.075 부피% 첨가하여 제조한 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the oily material (M) may be a material prepared by mixing a surfactant with oil, for example, 1.75% by volume of the surfactant EM90 in mineral oil, Triton X-100 It may be prepared by adding 0.075% by volume.

상기 염화철 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(120)는 상기 타이곤 튜브(110)에 30 내지 80도, 30 내지 70도, 30 내지 60도, 30 내지 50도, 40 내지 80도, 40 내지 70도, 40 내지 60도 또는 40 내지 50도의 각도로 연결될 수 있고, 예를 들어, 45도의 각도로 연결될 수 있다. The silica microtubule tube 120 for supplying the iron chloride solution is 30 to 80 degrees, 30 to 70 degrees, 30 to 60 degrees, 30 to 50 degrees, 40 to 80 degrees, 40 to 70 degrees, It may be connected at an angle of 40 to 60 degrees or 40 to 50 degrees, for example, it may be connected at an angle of 45 degrees.

상기 염화철 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(120)는 일 말단에 염화철 용액(F)을 염화철 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(120) 내로 주입할 수 있는 주사기를 포함할 수 있다.The silica microtubule tube 120 for supplying the iron chloride solution may include a syringe capable of injecting the iron chloride solution (F) into the silica microtubule tube 120 for supplying the iron chloride solution at one end.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 염화철 용액(F)은 FeCl36H2O 및 FeCl26H2O를 물에 용해하여 제조한 용액일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the iron chloride solution (F) may be a solution prepared by dissolving FeCl 3 6H 2 O and FeCl 2 6H 2 O in water.

상기 암모니아 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(130)는 상기 타이곤 튜브(110)에 30 내지 80도, 30 내지 70도, 30 내지 60도, 30 내지 50도, 40 내지 80도, 40 내지 70도, 40 내지 60도 또는 40 내지 50도의 각도로 연결될 수 있고, 예를 들어, 45도의 각도로 연결될 수 있다. The silica microtubule tube 130 for supplying the ammonia solution is 30 to 80 degrees, 30 to 70 degrees, 30 to 60 degrees, 30 to 50 degrees, 40 to 80 degrees, 40 to 70 degrees, It may be connected at an angle of 40 to 60 degrees or 40 to 50 degrees, for example, it may be connected at an angle of 45 degrees.

상기 암모니아 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(130)는 일 말단에 암모니아 용액(N)을 암모니아 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(130) 내로 주입할 수 있는 주사기를 포함할 수 있다.The silica microtubule tube 130 for supplying the ammonia solution may include a syringe capable of injecting the ammonia solution (N) into the silica microtubule tube 130 for supplying the ammonia solution at one end.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 암모니아 용액(N)은 NH4OH를 물에 용해하여 제조한 용액일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the ammonia solution (N) may be a solution prepared by dissolving NH 4 OH in water.

상기 염화철 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(120) 및 암모니아 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(130)는 상기 타이곤 튜브(110)에 연결되어 염화철 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(120)로부터 유입되는 염화철 용액(F) 및 암모니아 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(130)로부터 유입되는 암모니아 용액(N)이 타이곤 튜브(110)로부터 공급되는 유상물질(M)과 만나는 제1 접합 영역(111)을 형성한다. The silica microtubule tube 120 for supplying the iron chloride solution and the silica microtubule tube 130 for supplying the ammonia solution are connected to the Tygon tube 110, and the iron chloride solution flowing in from the silica microtubule tube 120 for supplying the iron chloride solution. (F) and the ammonia solution (N) flowing in from the silica microtubule tube 130 for supplying the ammonia solution meets the oily material (M) supplied from the tygon tube 110 to form a first junction region 111 .

상기 염화철 용액(F) 및 암모니아 용액(N)은 각각 염화철 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(120) 및 암모니아 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(130)에서 타이곤 튜브(110)로 유입되어 접합 영역(111)에서 유상물질(M)과 반응하여 액적 형태의 산화철 나노입자(D)를 형성한다. The iron chloride solution (F) and the ammonia solution (N) are introduced into the tygon tube 110 from the silica microtubule tube 120 for supplying the iron chloride solution and the silica microtubule tube 130 for supplying the ammonia solution, respectively, to the junction region 111 ) reacts with the oily material (M) to form the iron oxide nanoparticles (D) in the form of droplets.

상기 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템(100)은 상기 제1 접합 영역(111) 하류의 타이곤 튜브(110)를 침지할 수 있는 열 발생 장치를 포함하는 수조를 포함할 수 있다. 상기 수조는 상온 이상의 온도를 유지함으로써 나노입자 합성 시 나노입자가 균일하게 생산되도록 하며, 합성시간을 단축시킬 수 있다. The droplet-based microfluidic system 100 for manufacturing iron oxide-gold core-shell nanoparticles may include a water tank including a heat generating device capable of immersing the Tygon tube 110 downstream of the first junction region 111 . . The water tank maintains a temperature above room temperature so that nanoparticles are uniformly produced during the synthesis of nanoparticles, and the synthesis time can be shortened.

상기 수조의 수온은 20 내지 90℃, 20 내지 80℃, 20 내지 75℃, 30 내지 90℃, 30 내지 80℃, 30 내지 75℃, 40 내지 90℃, 40 내지 80℃, 40 내지 75℃, 50 내지 90℃, 50 내지 80℃, 50 내지 75℃, 60 내지 90℃, 60 내지 80℃ 또는 60 내지 75℃일 수 있고, 예를 들어, 70℃ 일 수 있다. The water temperature of the water tank is 20 to 90 ℃, 20 to 80 ℃, 20 to 75 ℃, 30 to 90 ℃, 30 to 80 ℃, 30 to 75 ℃, 40 to 90 ℃, 40 to 80 ℃, 40 to 75 ℃, It may be 50 to 90 °C, 50 to 80 °C, 50 to 75 °C, 60 to 90 °C, 60 to 80 °C or 60 to 75 °C, for example, 70 °C.

상기 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(140)는 상기 타이곤 튜브(110)에 직각으로 연결된다. The silica microtubule tube 140 for supplying the gold chloride solution is connected to the Tygon tube 110 at right angles.

상기 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(140)는 일 말단에 염화금 용액(A)을 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(140) 내로 주입할 수 있는 주사기를 포함할 수 있다.The silica microtubule tube 140 for supplying the gold chloride solution may include a syringe capable of injecting the gold chloride solution (A) into the silica microtubule tube 140 for supplying the gold chloride solution at one end.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 염화금 용액(A)은 HAuCl4를 물에 용해하여 제조한 용액일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the gold chloride solution (A) may be a solution prepared by dissolving HAuCl 4 in water.

상기 타이곤 튜브(110)에는 상기 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(140)가 1 내지 10개, 1 내지 8개, 1 내지 6개, 1 내지 5개, 1 내지 4개, 2 내지 10개, 2 내지 8개, 2 내지 6개, 2 내지 5개 또는 2 내지 4개가 이격되어 연결될 수 있고, 예를 들어, 3개가 이격되어 연결될 수 있다. The Tygon tube 110 has 1 to 10, 1 to 8, 1 to 6, 1 to 5, 1 to 4, 2 to 10, silica microtubule tubes 140 for supplying the gold chloride solution. 2 to 8, 2 to 6, 2 to 5, or 2 to 4 may be connected spaced apart, for example, 3 may be connected spaced apart.

상기 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(140)는 상기 타이곤 튜브(110)에 시작부로부터 50 내지 150 cm, 50 내지 130 cm, 50 내지 110 cm, 70 내지 150 cm, 70 내지 130 cm, 70 내지 110 cm, 90 내지 150 cm, 90 내지 130 cm 또는 90 내지 110 cm 떨어진 부분부터 연결되는 것일 수 있고, 예를 들어, 100 cm 떨어진 부분부터 연결되는 것일 수 있다. The silica microtubule tube 140 for supplying the gold chloride solution is 50 to 150 cm, 50 to 130 cm, 50 to 110 cm, 70 to 150 cm, 70 to 130 cm, 70 to 110 cm, 90 to 150 cm, 90 to 130 cm, or may be connected from a portion from 90 to 110 cm away, for example, it may be connected from a portion away from 100 cm.

상기 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(140)는 상기 타이곤 튜브(110)에 10 내지 100 cm, 10 내지 90 cm, 10 내지 80 cm, 10 내지 70 cm, 10 내지 60 cm, 20 내지 100 cm, 20 내지 90 cm, 20 내지 80 cm, 20 내지 70 cm, 20 내지 60 cm, 30 내지 100 cm, 30 내지 90 cm, 30 내지 80 cm, 30 내지 70 cm, 30 내지 60 cm, 40 내지 100 cm, 40 내지 90 cm, 40 내지 80 cm, 40 내지 70 cm 또는 40 내지 60 cm의 간격으로 연결될 수 있고, 예를 들어, 50 cm의 간격으로 연결될 수 있다. The silica microtubule tube 140 for supplying the gold chloride solution is 10 to 100 cm, 10 to 90 cm, 10 to 80 cm, 10 to 70 cm, 10 to 60 cm, 20 to 100 cm, 20 to 90 cm, 20 to 80 cm, 20 to 70 cm, 20 to 60 cm, 30 to 100 cm, 30 to 90 cm, 30 to 80 cm, 30 to 70 cm, 30 to 60 cm, 40 to 100 cm, They may be connected at intervals of 40 to 90 cm, 40 to 80 cm, 40 to 70 cm, or 40 to 60 cm, for example, they may be connected at intervals of 50 cm.

상기 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(140)는 상기 타이곤 튜브(110)에 연결되어 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(140)로부터 유입되는 염화금 용액(A)과 상기 타이곤 튜브(110)를 따라 이동하는 산화철 나노입자(D)가 만나는 제2 접합 영역(112)을 형성한다. The silica microtubule tube 140 for supplying the gold chloride solution is connected to the Tigon tube 110 and flows along the gold chloride solution A and the Tigon tube 110 flowing from the silica microtubule tube 140 for supplying the gold chloride solution. A second junction region 112 is formed where the moving iron oxide nanoparticles D meet.

상기 형성된 산화철 나노입자(D)는 상기 타이곤 튜브(110)를 따라 이동하고 상기 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(140)로부터 공급되는 염화금 용액(A)과 상기 제2 접합 영역(112)에서 반응하여 산화철-금 코어쉘 나노입자(C)를 형성한다. The formed iron oxide nanoparticles (D) move along the Tygon tube 110 and react with the gold chloride solution (A) supplied from the silica microtubule tube 140 for supplying the gold chloride solution in the second junction region 112 . to form iron oxide-gold core-shell nanoparticles (C).

상기 형성된 산화철-금 코어쉘 나노입자(C)는 상기 타이곤 튜브(110)을 따라 이동하면서 하류 쪽에 형성된 투과도 측정 장치(150)를 지나 산화철-금 코어쉘 나노입자 포집 튜브(170)에 포집된다. The formed iron oxide-gold core-shell nanoparticles (C) are collected in the iron oxide-gold core-shell nanoparticle collecting tube 170 while moving along the Tygon tube 110 and passing the transmittance measuring device 150 formed on the downstream side.

상기 실리카 미세관 튜브는 총 길이 2 cm 내지 50 cm, 내경 0.01 mm 내지 1.0 mm 및 외경 0.1 mm 내지 2.0 mm 일 수 있고, 총 길이 5 cm, 내경 0.1 mm 및 외경 0.36 mm 일 수 있다. The silica microtubule tube may have a total length of 2 cm to 50 cm, an inner diameter of 0.01 mm to 1.0 mm, and an outer diameter of 0.1 mm to 2.0 mm, and a total length of 5 cm, an inner diameter of 0.1 mm and an outer diameter of 0.36 mm.

상기 투과도 측정 장치(150)는 상기 타이곤 튜브(110)을 따라 이동하는 산화철-금 코어쉘 나노입자(C)의 투과도를 측정하는데 사용되고, 투과도 측정 결과에 따라 상기 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(140)에 연결된 상기 염화금 용액의 공급량을 조절하는 피드백 컨드롤 장치(160)를 통해 상기 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브(140)로부터 공급되는 염화금 용액(A)의 양을 조절함으로써 산화철-금 코어쉘 나노입자(C)의 합성 조건을 최적화 할 수 있다. The permeability measuring device 150 is used to measure the permeability of the iron oxide-gold core-shell nanoparticles (C) moving along the Tygon tube 110, and according to the permeability measurement result, the silica microtubule tube for supplying the gold chloride solution ( By controlling the amount of the gold chloride solution (A) supplied from the silica microtubule tube 140 for supplying the gold chloride solution through the feedback control device 160 for controlling the supply amount of the gold chloride solution connected to 140), iron oxide-gold core It is possible to optimize the synthesis conditions of the shell nanoparticles (C).

본 발명의 일 양태는 상기 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템(100)을 이용한 산화철-금 코어쉘 나노입자(C) 제조 방법에 관한 것으로 상기 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템(100)에 유상물질(M), 염화철 용액(F) 및 암모니아 용액(N)을 주입하여 액적 형태의 산화철 나노입자(D)를 생성하는 단계; 및 상기 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템(100)에 염화금 용액(A)을 주입하여 산화철-금 코어쉘 나노입자(C)를 생성하는 단계를 포함한다. One aspect of the present invention relates to a method for manufacturing iron oxide-gold core-shell nanoparticles (C) using the droplet-based microfluidic system 100 for manufacturing iron oxide-gold core-shell nanoparticles, and the iron oxide-gold core-shell nanoparticles manufacturing droplet generating iron oxide nanoparticles (D) in the form of droplets by injecting an oily material (M), an iron chloride solution (F) and an ammonia solution (N) into the based microfluidic system 100; and injecting a gold chloride solution (A) into the droplet-based microfluidic system 100 for preparing iron oxide-gold core-shell nanoparticles to generate iron oxide-gold core-shell nanoparticles (C).

상기 산화철-금 코어쉘 나노입자(C)를 생성하는 단계는 상기 염화금 용액(A)을 상기 유상물질(M), 염화철 용액(F) 및 암모니아 용액(N)의 흐름 상에 유입시킴으로써 수행할 수 있다. The generating of the iron oxide-gold core-shell nanoparticles (C) may be performed by introducing the gold chloride solution (A) into the flow of the oily material (M), iron chloride solution (F) and ammonia solution (N). have.

상기 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조 방법은 생성된 산화철-금 코어쉘 나노입자(C)의 투과도를 분석하고 상기 염화금 용액(A)의 공급량을 조절하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. The method for preparing the iron oxide-gold core-shell nanoparticles may further include analyzing the permeability of the produced iron oxide-gold core-shell nanoparticles (C) and adjusting the supply amount of the gold chloride solution (A).

본 발명의 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조 방법은 상술한 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템(100)을 이용하여 산화철-금 코어쉘 나노입자(C)를 제조하는 것으로 이 둘 사이의 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여 그 기재를 생략한다.The method for producing iron oxide-gold core-shell nanoparticles of the present invention is to prepare iron oxide-gold core-shell nanoparticles (C) using the droplet-based microfluidic system 100 for preparing iron oxide-gold core-shell nanoparticles described above. In order to avoid undue complexity of the present specification, description of common contents therebetween is omitted.

본 발명의 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템은 미세관 형태의 튜브로 산화철/금 코어쉘 나노입자를 합성하고, 센서와 피드백 컨트롤 시스템을 통해 나노입자 합성 재료의 양을 조절할 수 있다. 본 발명의 액적 기반 미세유체 시스템을 통해 균일한 성능을 가진 산화철/금 코어쉘 나노입자를 합성하여 우수한 품질의 나노입자를 얻을 수 있으며, 합성 과정 중에 합성 조건을 스크리닝하고 나노입자 합성 재료의 양을 조절함으로써 용이하게 나노입자의 합성 조건을 최적화할 수 있다.The droplet-based microfluidic system for manufacturing iron oxide-gold core-shell nanoparticles of the present invention synthesizes iron oxide/gold core-shell nanoparticles with a microtubule tube, and the amount of nanoparticle synthesis material can be controlled through a sensor and a feedback control system. have. By synthesizing iron oxide/gold core-shell nanoparticles with uniform performance through the droplet-based microfluidic system of the present invention, nanoparticles of excellent quality can be obtained. By adjusting, it is possible to easily optimize the conditions for the synthesis of nanoparticles.

도 1a 및 1b는 본 발명의 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템에 대한 모식도이다.
도 1b는 본 발명의 미세 액적 기반 미세유체칩을 통해 생성된 3차원 종양세포 스페로이드에 대한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템에 대한 이미지이다.
도 3a는 본 발명의 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템에서 생성된 액적 형태의 산화철-금 코어쉘 나노입자를 촬영한 이미지이다.
도 3b는 본 발명의 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템에서 미네랄 오일 유속에 따른 미세 액적 크기를 분석한 결과이다.
도 4a는 본 발명의 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템에서 타이곤 튜브 하류 쪽에 형성된 투과도 측정 장치에 대한 이미지이다.
도 4b는 도 4a의 투과도 측정 장치에 대한 내부 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 산화철-금 코어쉘 나노입자의 합성 조건 최적화를 위한 알고리즘 개략도이다.
도 6은 도 5의 알고리즘을 이용한 산화철-금 코어쉘 나노입자의 투과도 최적화에 대한 그래프이다.
도 7a는 염화금 용액 유량(5 μl/min)에 따른 산화철-금 코어쉘 나노입자의 TEM 이미지를 나타낸다.
도 7b는 염화금 용액 유량(10 μl/min)에 따른 산화철-금 코어쉘 나노입자의 TEM 이미지를 나타낸다.
도 7c는 염화금 용액 유량(20 μl/min)에 따른 산화철-금 코어쉘 나노입자의 TEM 이미지를 나타낸다.
도 8a는 최적화된 산화철-금 코어쉘 나노입자의 크기 분포도를 나타낸다.
도 8b는 산화철-금 코어쉘 나노입자에서 산화철 코어의 직경을 나타낸다.
도 8c는 산화철-금 코어쉘 나노입자에서 금 쉘의 두께를 나타낸다.
도 8d는 산화철-금 코어쉘 나노입자의 총 직경을 나타낸다.
도 9a는 염화금 용액 유량에 따른 산화철-금 코어쉘 나노입자에서의 금 쉘 두께를 나타낸 그래프이다.
도 9b는 염화금 용액 유량에 따른 산화철-금 코어쉘 나노입자의 흡광도를 나타낸 그래프이다.
도 9c는 산화철-금 코어쉘 나노입자의 표면전하를 나타낸 그래프이다.
도 9d는 산화철-금 코어쉘 나노입자의 성분분석표이다.
도 10a는 산화철-금 코어쉘 나노입자의 광열효과를 분석한 그래프이다.
도 10b는 산화철-금 코어쉘 나노입자의 라만분광 그래프이다.
도 10c는 산화철-금 코어쉘 나노입자의 MRI 팬텀 이미지이다.
도 10d는 산화철-금 코어쉘 나노입자의 MRI 신호 분석 그래프이다. 1A and 1B are schematic diagrams of a droplet-based microfluidic system for preparing iron oxide-gold core-shell nanoparticles of the present invention.
Figure 1b is a schematic diagram of a three-dimensional tumor cell spheroids generated through the micro-droplet-based microfluidic chip of the present invention.
2 is an image of a droplet-based microfluidic system for manufacturing iron oxide-gold core-shell nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
3A is an image of iron oxide-gold core-shell nanoparticles in the form of droplets generated in a droplet-based microfluidic system for manufacturing iron oxide-gold core-shell nanoparticles of the present invention.
3b is a result of analyzing the size of microdroplets according to the mineral oil flow rate in the droplet-based microfluidic system for manufacturing iron oxide-gold core-shell nanoparticles of the present invention.
4A is an image of the permeability measuring device formed on the downstream side of the Tygon tube in the droplet-based microfluidic system for manufacturing iron oxide-gold core-shell nanoparticles of the present invention.
Figure 4b is a view showing the internal structure of the transmittance measuring apparatus of Figure 4a.
5 is a schematic diagram of an algorithm for optimizing the synthesis conditions of iron oxide-gold core-shell nanoparticles.
FIG. 6 is a graph for optimizing permeability of iron oxide-gold core-shell nanoparticles using the algorithm of FIG. 5 .
7a shows a TEM image of iron oxide-gold core-shell nanoparticles as a function of gold chloride solution flow rate (5 μl/min).
7b shows a TEM image of iron oxide-gold core-shell nanoparticles as a function of gold chloride solution flow rate (10 μl/min).
7c shows a TEM image of iron oxide-gold core-shell nanoparticles as a function of gold chloride solution flow rate (20 μl/min).
Figure 8a shows the size distribution of the optimized iron oxide-gold core-shell nanoparticles.
Figure 8b shows the diameter of the iron oxide core in the iron oxide-gold core-shell nanoparticles.
Figure 8c shows the thickness of the gold shell in iron oxide-gold core-shell nanoparticles.
8D shows the total diameter of iron oxide-gold core-shell nanoparticles.
9A is a graph showing the gold shell thickness in the iron oxide-gold core-shell nanoparticles according to the gold chloride solution flow rate.
9B is a graph showing the absorbance of iron oxide-gold core-shell nanoparticles according to the flow rate of the gold chloride solution.
9c is a graph showing the surface charge of iron oxide-gold core-shell nanoparticles.
9d is a compositional analysis table of iron oxide-gold core-shell nanoparticles.
10A is a graph analyzing the photothermal effect of iron oxide-gold core-shell nanoparticles.
10B is a Raman spectroscopic graph of iron oxide-gold core-shell nanoparticles.
10C is an MRI phantom image of iron oxide-gold core-shell nanoparticles.
10D is an MRI signal analysis graph of iron oxide-gold core-shell nanoparticles.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples according to the gist of the present invention. .

실시예Example

실시예 1. 미세 액적 기반 미세유체 시스템의 제조Example 1. Preparation of micro-droplet-based microfluidic system

액적 기반의 미세유체 시스템을 이용하여 산화철/금 코어쉘 나노입자 성능의 균일성을 높이는 기술을 개발하였다. 미세관 액적 반응기는 2 m 길이의 타이곤 튜브(내경: 0.51 mm, 외경: 1.52 mm)로부터 제작되었고, 관의 시작부로부터 15 cm 떨어진 부분에 1 mL 주사기 바늘을 관통시켜 구멍을 만든 후 2개의 5 cm 길이 실리카 미세관 튜브(내경 0.1 mm, 외경: 0.36 mm)를 삽입하였다. 이때 2개의 실리카 미세관 튜브는 각각 타이곤 튜브 중간에 45도 각도가 되도록 배열시키며, 비어있는 구멍은 소량의 접착제를 이용하여 밀봉하였다. 관의 시작부로부터 100 cm 떨어진 부분부터 50 cm간격으로 3개의 5 cm 길이 실리카 미세관 튜브(내경 0.1 mm, 외경: 0.36 mm)를 추가적으로 삽입하였으며, 여기에서의 실리카 미세관 튜브는 타이곤 튜브에 대하여 90도 각도가 되도록 배치하였다. 관의 말단 부분에 530 nm Blue LED와 센서로 구성된 측정기를 연결하여 나노입자의 합성상태를 스크리닝 하였다. 접합부 이후의 나머지 튜브 채널은 열 발생 장치가 상부에 위치한 수조 안에 담겨 있으며, 샘플 수집을 위해 끝부분을 물이 담겨진 바이알(vial)에 연결시켰다(도 1).A technique for improving the uniformity of the performance of iron oxide/gold core-shell nanoparticles using a droplet-based microfluidic system was developed. The microtubule droplet reactor was fabricated from a 2 m long Tygon tube (inner diameter: 0.51 mm, outer diameter: 1.52 mm), and after making a hole by penetrating a 1 mL syringe needle at a distance of 15 cm from the beginning of the tube, two 5 A cm-long silica microtubule tube (inner diameter 0.1 mm, outer diameter: 0.36 mm) was inserted. At this time, the two silica microtubule tubes were each arranged at a 45 degree angle in the middle of the Tygon tube, and the empty hole was sealed using a small amount of adhesive. Three 5 cm long silica microtubule tubes (inner diameter 0.1 mm, outer diameter: 0.36 mm) were additionally inserted at intervals of 50 cm from the part 100 cm away from the beginning of the tube, and the silica microtubule tube here was It was placed at a 90 degree angle. The synthesized state of nanoparticles was screened by connecting a measuring instrument consisting of a 530 nm Blue LED and a sensor to the end of the tube. The remaining tube channels after the junction were contained in a water bath with a heat generating device located at the top, and the end was connected to a vial containing water for sample collection ( FIG. 1 ).

실시예 2. 산화철/금 코어쉘 나노입자 합성 Example 2. Synthesis of iron oxide/gold core-shell nanoparticles

산화철/금 코어쉘 나노입자 합성을 위해 네 가지 용액이 사용되었다. 첫 번째 용액은 미네랄 오일 기반에 계면활성제인 EM90를 1.75 vol%, Triton X-100을 0.075 vol%만큼 첨가한 것으로 나노입자를 포함한 액적을 형성하고 운반하는데 사용하였다. 두 번째 용액은 염화철(FeCl36H2O 0.06 M, FeCl26H2O 0.03 M)을 물에 녹여 제조하였고, 세 번째 용액은 암모니아(NH4OH 4M)를 물에 녹여 만들었으며, 이들은 산화철 나노입자를 합성하기 위해 사용하였다. 네 번째 용액은 염화금(HAuCl4 0.03M)을 물에 녹여 만들었고, 산화철/금 코어쉘 나노입자를 합성하기 위해 사용하였다.Four solutions were used for the synthesis of iron oxide/gold core-shell nanoparticles. The first solution added 1.75 vol% of EM90, a surfactant, and 0.075 vol%, of Triton X-100, based on mineral oil, and was used to form and transport droplets containing nanoparticles. The second solution was prepared by dissolving iron chloride (FeCl 3 6H 2 O 0.06 M, FeCl 2 6H 2 O 0.03 M) in water, and the third solution was prepared by dissolving ammonia (NH 4 OH 4M) in water. used to synthesize the particles. The fourth solution was prepared by dissolving gold chloride (HAuCl 4 0.03M) in water, and was used to synthesize iron oxide/gold core-shell nanoparticles.

실시예 3. 미세 액적 크기 분석Example 3. Micro-droplet size analysis

형광현미경을 사용하여 미세관 액적 반응기에서 생성되는 액적의 크기를 분석하였다. 액적을 통한 나노입자 합성 시 사용된 계면활성제를 제거하기 위해 증류수를 사용하였다. 최종적으로 수집된 산화철/금 코어쉘 나노입자의 크기와 분포를 분석하기 위하여 TEM 현미경을 사용하였다.The size of the droplets generated in the microtubule droplet reactor was analyzed using a fluorescence microscope. Distilled water was used to remove the surfactant used in synthesizing nanoparticles through droplets. Finally, a TEM microscope was used to analyze the size and distribution of the collected iron oxide/gold core-shell nanoparticles.

본격적인 실험으로 Syringe Pump를 이용해 타이곤 튜브에는 미네랄 오일을, 염화철 용액 공급용 실리카 미세관 튜브에는 염화철 용액을, 암모니아 용액 공급용 실리카 미세관 튜브에는 암모니아 용액을 주입하였고, 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브에는 염화금 용액을 주입하였다(도 1a). As a full-scale experiment, mineral oil was injected into the Tygon tube using the Syringe Pump, iron chloride solution was injected into the silica microtubule tube for supplying iron chloride solution, and ammonia solution was injected into the silica microtubule tube for supplying the ammonia solution, and silica microtubule tube for supplying the gold chloride solution. was injected with a gold chloride solution (FIG. 1a).

먼저 염화금 용액의 유량에 따라 변화하는 액적의 부피를 분석하였다. 미네랄 오일과 염화철 용액, 암모니아 용액의 유량을 10 μl/min으로 고정시킨 후, 염화금 용액의 유량을 5 μl/min 부터 25 μl/min 까지 변화시켜 가며 액적의 부피를 분석하였다. 이때 염화금 용액의 유량이 증가함에 따라 생성되는 액적의 부피가 약 1.2배에서 2.4배까지 증가하는 것을 알 수 있었다(도 3b).First, the volume of the droplet that changes according to the flow rate of the gold chloride solution was analyzed. After fixing the flow rates of mineral oil, iron chloride solution, and ammonia solution at 10 μl/min, the volume of the droplet was analyzed while changing the flow rate of the gold chloride solution from 5 μl/min to 25 μl/min. At this time, it was found that as the flow rate of the gold chloride solution increased, the volume of the generated droplets increased from about 1.2 times to about 2.4 times ( FIG. 3b ).

실시예 4. 산화철/금 코어쉘 나노입자 합성조건 최적화Example 4. Optimization of conditions for synthesis of iron oxide/gold core-shell nanoparticles

관의 말단부분에 측정기를 도입하여 실시간 합성조건 최적화 실험을 진행하였다. 미네랄 오일과 염화철 용액, 암모니아 용액의 유량을 10 μl/min 으로 고정시킨 후, 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브에서 염화금 용액의 유량의 초기 값을 각각 5 μl/min, 15 μl/min, 24 μl/min, 간격을 각각 2 μl/min, 3 μl/min, 4 μl/min으로 설정하였다. 유체를 피드백 컨트롤 할 때, 초기값과 초기 간격 값을 입력 값으로 하며, 예를 들어, 초기 값 5 μl /min, 간격 2 μl /min으로 설정 되었을 때, 첫 단계의 유량은 5 μl /min, 두 번째 단계 유량은 7 μl /min가 된다. Blue LED를 통하여 530 nm 영역대의 광선을 나노입자가 액적 형태로 담긴 튜브에 조사하고, 반대쪽에 부착된 센서를 통해 투과도를 측정하였다. 투과도를 통해 나노입자의 흡광도를 얻을 수 있고, 이를 통해 나노입자의 성능을 확인할 수 있다. 나노입자의 합성 조건을 최적화하는 방법은 피드백 컨트롤을 통해 나노입자의 투과도가 최저(=흡광도가 최고)가 되는 지점의 유량을 찾는 것이라고 할 수 있다.A real-time synthesis condition optimization experiment was performed by introducing a measuring device at the end of the tube. After fixing the flow rates of the mineral oil, iron chloride solution, and ammonia solution to 10 μl/min, the initial values of the flow rates of the gold chloride solution in the silica microtube tube for supplying the gold chloride solution were 5 μl/min, 15 μl/min, and 24 μl, respectively. /min, the interval was set to 2 μl/min, 3 μl/min, and 4 μl/min, respectively. When controlling the fluid, the initial value and the initial interval value are input values. For example, when the initial value is 5 μl /min and the interval 2 μl /min is set, the flow rate in the first stage is 5 μl /min, The second stage flow rate is 7 μl/min. The light in the 530 nm region was irradiated to the tube containing the nanoparticles in the form of droplets through the Blue LED, and the transmittance was measured through the sensor attached to the opposite side. The absorbance of the nanoparticles can be obtained through the transmittance, and through this, the performance of the nanoparticles can be confirmed. The method of optimizing the synthesis conditions of nanoparticles is to find the flow rate at the point where the transmittance of the nanoparticles is the lowest (= the highest absorbance) through feedback control.

상기 유량 조건에서 시작하여 각각 5, 6, 8 회의 피드백을 거쳐 실리카 미세관 튜브에서의 유량을 각각 9.5, 9.8, 9.7 μl/min로 조절하였으며, 염화금 용액의 유량이 ±0.5 μl/min에서 최적화 되는 것을 확인하였다. Starting from the above flow conditions, the flow rate in the silica microtubule was adjusted to 9.5, 9.8, and 9.7 μl/min, respectively, through 5, 6, and 8 feedbacks, respectively, and the flow rate of the gold chloride solution was optimized at ±0.5 μl/min. confirmed that.

이를 통해 액적 기반의 미세유체 피드백 컨트롤 시스템이 산화철/금 코어쉘 나노입자의 합성조건을 실시간으로 최적화 할 수 있는 것을 확인하였다.Through this, it was confirmed that the droplet-based microfluidic feedback control system can optimize the synthesis conditions of iron oxide/gold core-shell nanoparticles in real time.

구체적으로 피드백 컨트롤 시스템을 이용한 실시간 나노입자 합성조건 최적화는 다음과 같은 단계를 갖는다:Specifically, the optimization of real-time nanoparticle synthesis conditions using a feedback control system has the following steps:

(a) 임의의 초기 염화금 용액 유량과 단계를 설정하여 나노입자의 합성을 시작하는 단계(예를 들어, 5 μl/min, 2 μl/min);(a) setting any initial gold chloride solution flow rate and steps to start the synthesis of nanoparticles (eg, 5 μl/min, 2 μl/min);

(b) 초기 단계(5 μl/min)와 다음 단계(7 μl/min)의 나노입자 투과도를 비교하여 더 낮은 투과도를 갖는 값으로 방향성을 설정하는 단계;(b) comparing the nanoparticle permeability of the initial stage (5 µl/min) and the next stage (7 µl/min) to set the directionality to a value having a lower transmittance;

(c) 곡선함수를 통해 다음 단계의 유량(8 μl/min)을 도출하는 단계;(c) deriving the flow rate (8 μl/min) of the next step through the curve function;

(d) 단계 (b) 및 (c)를 반복적으로 시행하는 단계; 및(d) repeatedly performing steps (b) and (c); and

(e) 초기 단계와 다음 단계의 차이 값이 0.1 μl/min보다 작으면 피드백 컨트롤을 종료하는 단계. (e) terminating the feedback control when the difference value between the initial step and the next step is less than 0.1 μl/min.

산화철/금 코어쉘 나노입자의 크기 분포도를 비교하기 위해 최적화된 조건으로 합성시킨 나노입자를 TEM 현미경을 통해 관찰 후 분석하였다. 이때 산화철 코어의 직경은 5.8 ± 1.4 nm, 금 쉘의 두께는 3.5 ± 0.6 nm, 총 직경은 13.1 ± 2.5 nm인 것으로 나타났다. 또한, 염화금의 유량에 따른 금 쉘의 두께를 분석하였을 때, 염화금 용액의 유량이 증가함에 따라 3.6 ± 0.8 nm부터 6.9 ± 1.1 nm까지 선형적으로 증가하는 것을 확인하였다(도 9a).In order to compare the size distribution of iron oxide/gold core-shell nanoparticles, nanoparticles synthesized under optimized conditions were observed through a TEM microscope and then analyzed. At this time, it was found that the diameter of the iron oxide core was 5.8 ± 1.4 nm, the thickness of the gold shell was 3.5 ± 0.6 nm, and the total diameter was 13.1 ± 2.5 nm. In addition, when the thickness of the gold shell according to the flow rate of gold chloride was analyzed, it was confirmed that as the flow rate of the gold chloride solution increased, it linearly increased from 3.6 ± 0.8 nm to 6.9 ± 1.1 nm ( FIG. 9a ).

실시예 5. 산화철/금 코어쉘 나노입자 특성 분석Example 5. Characterization of iron oxide/gold core-shell nanoparticles

합성된 산화철/금 코어쉘 나노입자의 특성을 다음과 같이 분석하였다. UV-vis 기기를 통해 나노입자의 흡광도를 측정하였을 때, 염화금 용액의 유량이 증가함에 따라 나노입자의 흡광도 또한 증가하는 것을 확인하였다. Zeta-potential 측정기기를 통해 나노입자의 표면 전하를 측정하였을 때, 산화철 나노입자가 약 +20 mV의 전하를 나타낸 반면 산화철/금 코어쉘 나노입자는 약 -10 내지 20 mV의 전하를 나타냈다(도 9c). EDS 분석을 통해 산화철/금 코어쉘 나노입자의 성분을 분석한 결과, O 원소 53.8%, Fe 원소 14.0%, Au 원소 32.2%의 원자구성 비율이 나타났다(도 9d). The properties of the synthesized iron oxide/gold core-shell nanoparticles were analyzed as follows. When the absorbance of the nanoparticles was measured through a UV-vis instrument, it was confirmed that the absorbance of the nanoparticles also increased as the flow rate of the gold chloride solution increased. When the surface charge of the nanoparticles was measured through a zeta-potential measuring instrument, the iron oxide nanoparticles showed a charge of about +20 mV, whereas the iron oxide/gold core-shell nanoparticles showed a charge of about -10 to 20 mV (Fig. 9c). As a result of analyzing the components of the iron oxide/gold core-shell nanoparticles through EDS analysis, the atomic composition ratio of 53.8% O element, 14.0% Fe element, and 32.2% Au element was shown (FIG. 9d).

630 nm의 레이져를 통해 합성된 나노입자의 광열효과를 분석하였을 때, 나노입자의 농도가 10, 25, 50, 100, 200 μg/mL으로 증가함에 따라 광열효과가 증가하는 것을 확인하였다(도 10a). 나노입자의 라만 산란 증가효과를 분석하기 위해 라만 분광기와 4-ATP 물질을 사용하였다. 4-ATP의 peak값이 392.4, 1080.5, 1585.7 cm-1에서 나타난 반면에 나노입자가 흡착된 4-ATP의 peak값은 465.6, 1086.4, 1592.8 cm-1로 shift되어 합성된 나노입자가 라만 산란 증가효과에 이용될 수 있음을 확인하였다(도 10b). MRI phantom 이미지를 통해 합성된 나노입자의 자성 특성을 분석하였을 때, 나노입자의 농도가 10, 25, 50, 100, 200 μg/mL으로 증가함에 따라 MRI 신호가 증가하는 것을 확인하였다(도 10d). 이를 통해 합성된 산화철/금 코어쉘 나노입자가 PTT, SERS, MRI 등의 다양한 응용분야에 활용될 수 있는 것을 입증하였다.When the photothermal effect of nanoparticles synthesized through a 630 nm laser was analyzed, it was confirmed that the photothermal effect increased as the concentration of nanoparticles increased to 10, 25, 50, 100, and 200 μg/mL (Fig. 10a). ). To analyze the Raman scattering increase effect of nanoparticles, a Raman spectrometer and 4-ATP material were used. While the peak values of 4-ATP were shown at 392.4, 100.5, and 1585.7 cm -1 , the peak values of 4-ATP to which nanoparticles were adsorbed were shifted to 465.6, 1086.4, and 1592.8 cm -1 , and the synthesized nanoparticles increased Raman scattering. It was confirmed that it can be used for the effect (FIG. 10b). When the magnetic properties of the synthesized nanoparticles were analyzed through the MRI phantom image, it was confirmed that the MRI signal increased as the concentration of nanoparticles increased to 10, 25, 50, 100, and 200 μg/mL (FIG. 10d) . This demonstrated that the synthesized iron oxide/gold core-shell nanoparticles can be utilized in various applications such as PTT, SERS, and MRI.

100: 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템
110: 타이곤 튜브 111: 제1 접합 영역
112: 제2 접합 영역 120: 염화철 용액 공급용 실리카 미세관 튜브
130: 암모니아 용액 공급용 실리카 미세관 튜브
140: 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브
150: 투과도 측정 장치 160: 피드백 컨드롤 장치
170: 산화철-금 코어쉘 나노입자 포집 튜브
M: 유상물질 F: 염화철 용액
N: 암모니아 용액 D: 산화철 나노입자
A: 염화금 용액 C: 산화철-금 코어쉘 나노입자100: Droplet-based microfluidic system for manufacturing iron oxide-gold core-shell nanoparticles
110: Tygon tube 111: first bonding area
112: second junction region 120: silica microtubule tube for supplying iron chloride solution
130: Silica microtubule tube for supplying ammonia solution
140: Silica microtubule tube for supplying gold chloride solution
150: transmittance measuring device 160: feedback control device
170: iron oxide-gold core-shell nanoparticle collection tube
M: Oily substance F: Iron chloride solution
N: ammonia solution D: iron oxide nanoparticles
A: gold chloride solution C: iron oxide-gold core-shell nanoparticles

Claims (9)

유상물질(oil phase)이 흐르도록 형성된 타이곤 튜브;
염화철 용액이 흐르고 상기 염화철 용액이 상기 유상물질과 합류하도록 상기 타이곤 튜브와 연결되는 염화철 용액 공급용 실리카 미세관 튜브;
암모니아 용액이 흐르고 상기 암모니아 용액이 상기 유상물질과 합류하도록 상기 타이곤 튜브와 연결되는 암모니아 용액 공급용 실리카 미세관 튜브;
염화금 용액이 흐르고 상기 타이곤 튜브에 연결되는 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브;
상기 타이곤 튜브의 하류 쪽에 형성된 투과도 측정 장치; 및
상기 투과도 측정 장치 및 상기 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브에 연결되어 상기 염화금 용액의 공급량을 조절하는 피드백 컨드롤 장치를 포함하며,
상기 염화철 용액 및 상기 암모니아 용액은 각각 염화철 용액 공급용 실리카 미세관 튜브 및 암모니아 용액 공급용 실리카 미세관 튜브에서 상기 타이곤 튜브로 유입되면서 상기 유상물질과 반응하여 액적 형태의 산화철 나노입자를 형성하고,
상기 형성된 산화철 나노입자는 상기 타이곤 튜브를 따라 이동하고 상기 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브로부터 공급되는 염화금 용액과 반응하여 산화철-금 코어쉘 나노입자를 생성하는 것인, 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템.
Tygon tube formed to flow an oil phase;
a silica microtubule tube for supplying an iron chloride solution connected to the Tygon tube so that the iron chloride solution flows and the iron chloride solution joins the oily material;
a silica microtubule tube for supplying ammonia solution connected to the Tygon tube so that the ammonia solution flows and the ammonia solution joins the oily material;
a silica microtubule tube for supplying the gold chloride solution through which the gold chloride solution flows and connected to the tygon tube;
a transmittance measuring device formed on a downstream side of the Tygon tube; and
and a feedback control device connected to the permeability measuring device and the silica microtubule tube for supplying the gold chloride solution to control the supply amount of the gold chloride solution,
The iron chloride solution and the ammonia solution react with the oily material while flowing into the Tygon tube from the silica microtubule tube for supplying the iron chloride solution and the silica microtubule tube for supplying the ammonia solution, respectively, to form iron oxide nanoparticles in the form of droplets,
The formed iron oxide nanoparticles move along the Tygon tube and react with the gold chloride solution supplied from the silica microtubule tube for supplying the gold chloride solution to generate iron oxide-gold core-shell nanoparticles, iron oxide-gold core-shell nanoparticles Droplet-based microfluidic systems for manufacturing.
 제 1 항에 있어서, 상기 염화철 용액 공급용 실리카 미세관 튜브 및 암모니아 용액 공급용 실리카 미세관 튜브는 각각 상기 타이곤 튜브에 30 내지 80도의 각도로 연결되는 것인, 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템.
The droplet for producing iron oxide-gold core-shell nanoparticles according to claim 1, wherein the silica microtubule tube for supplying the iron chloride solution and the silica microtubule tube for supplying the ammonia solution are each connected to the Tygon tube at an angle of 30 to 80 degrees. based microfluidic system.
 제 1 항에 있어서, 상기 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브는 상기 타이곤 튜브에 직각으로 연결되는 것인, 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템.
The droplet-based microfluidic system for producing iron oxide-gold core-shell nanoparticles according to claim 1, wherein the silica microtubule tube for supplying the gold chloride solution is connected at right angles to the Tygon tube.
 제 1 항에 있어서, 상기 염화금 용액 공급용 실리카 미세관 튜브는 상기 타이곤 튜브에 10 내지 100 cm 간격으로 연결되는 것인, 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템.
The droplet-based microfluidic system for producing iron oxide-gold core-shell nanoparticles according to claim 1, wherein the silica microtubule tube for supplying the gold chloride solution is connected to the Tygon tube at intervals of 10 to 100 cm.
 제 1 항에 있어서, 상기 타이곤 튜브는 총 길이 1 m 내지 5 m, 내경 0.3 mm 내지 2.0 mm 및 외경 0.8 mm 내지 5.0 mm인 것인, 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템.
The droplet-based microfluidic system for preparing iron oxide-gold core-shell nanoparticles according to claim 1, wherein the Tygon tube has a total length of 1 m to 5 m, an inner diameter of 0.3 mm to 2.0 mm, and an outer diameter of 0.8 mm to 5.0 mm.
 제 1 항에 있어서, 상기 실리카 미세관 튜브는 총 길이 2 cm 내지 50 cm, 내경 0.01 mm 내지 1.0 mm 및 외경 0.1 mm 내지 2.0 mm인 것인, 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템.
The droplet-based microfluidic system for preparing iron oxide-gold core-shell nanoparticles according to claim 1, wherein the silica microtubule tube has a total length of 2 cm to 50 cm, an inner diameter of 0.01 mm to 1.0 mm, and an outer diameter of 0.1 mm to 2.0 mm. .
 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템을 이용한 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조 방법에 있어서,
상기 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템에 유상물질, 염화철 용액 및 암모니아 용액을 주입하여 액적 형태의 산화철 나노입자를 생성하는 단계; 및
상기 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조용 액적 기반 미세유체 시스템에 염화금 용액을 주입하여 산화철-금 코어쉘 나노입자를 생성하는 단계를 포함하는 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조 방법.
The method for preparing iron oxide-gold core-shell nanoparticles using the droplet-based microfluidic system for preparing iron oxide-gold core-shell nanoparticles according to any one of claims 1 to 6,
generating iron oxide nanoparticles in the form of droplets by injecting an oily material, an iron chloride solution, and an ammonia solution into the droplet-based microfluidic system for manufacturing the iron oxide-gold core-shell nanoparticles; and
and generating iron oxide-gold core-shell nanoparticles by injecting a gold chloride solution into the droplet-based microfluidic system for preparing the iron oxide-gold core-shell nanoparticles.
 제 7 항에 있어서, 상기 산화철-금 코어쉘 나노입자를 생성하는 단계는 상기 염화금 용액을 상기 유상물질, 염화철 용액 및 암모니아 용액의 흐름 상에 유입시킴으로써 수행되는 것인, 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조 방법.
The iron oxide-gold core-shell nanoparticles according to claim 7, wherein the generating of the iron oxide-gold core-shell nanoparticles is performed by introducing the gold chloride solution into a stream of the oily material, the iron chloride solution and the ammonia solution. manufacturing method.
 제 7 항에 있어서, 상기 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조 방법은 생성된 산화철-금 코어쉘 나노입자의 투과도를 분석하고 상기 염화금 용액의 공급량을 조절하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 산화철-금 코어쉘 나노입자 제조 방법.According to claim 7, wherein the iron oxide-gold core-shell nanoparticles manufacturing method further comprises the step of analyzing the permeability of the produced iron oxide-gold core-shell nanoparticles and adjusting the supply amount of the gold chloride solution, iron oxide- A method for preparing gold core-shell nanoparticles.
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