KR102646810B1 - 고감도 신속 프탈레이트계 물질 검출용 키트 및 이를 이용한 프탈레이트계 물질 검출 방법 - Google Patents
고감도 신속 프탈레이트계 물질 검출용 키트 및 이를 이용한 프탈레이트계 물질 검출 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본원은 고감도 신속 프탈레이트계 물질 검출용 키트 및 이를 이용한 프탈레이트계 물질 검출 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본원은 친환경적으로 신속하고 정확하게 프탈레이트계 물질을 검출할 수 있는 키트 및 이를 이용하여 프탈레이트계 물질을 고감도로 신속하고 대량으로 검출할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
Description
본원은 고감도 신속 프탈레이트계 물질 검출용 키트 및 이를 이용한 프탈레이트계 물질 검출 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본원은 친환경적으로 신속하고 정확하게 프탈레이트계 물질을 검출할 수 있는 키트 및 이를 이용하여 프탈레이트계 물질을 고감도로 신속하고 대량으로 검출할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
프탈레이트계 물질은 플라스틱을 부드럽게 하기 위해 사용하고, 점성 조절제, 안정제, 윤활제, 유화제로 첨가되는 화학 첨가제이다. 특히, 프탈레이트계 물질은 폴리염화비닐(PVC)을 부드럽게 하기 위해 사용하는 화학성분으로 널리 사용되어 왔다.
프탈레이트계 물질은 페인트, 접착제, 용기, 샴푸, 향수, 화장품, 의약품 등 다양한 일상용품에 사용되어 왔으나, 현재는 환경호르몬 추정물질로 사용이 금지되었다. 특히, 프탈레이트계 물질은 생식독성, 내분비계 장애, 알레르기, 발암 등의 인체 유해성이 알려져, EU의 RoHS(Restriction of Hazardous Substances) 제한물질로 분류되어 있다.
EU RoHS 제한물질 목록에는 프탈레이트계 물질인 하기 4종 DBP, BBP, DEHP, 및 DIBP가 포함되어 있어, 이들에 대한 고감도 검출 기술이 필요하다.
프탈레이트계 물질을 검출하는 기술을 살펴보면, 기체 크로마토그래피-질량 스펙트로미터리(GC-MS), 열분해기(pyrolyzer)/열탈착 보조기(thermal deseorption accessory)를 구비한 기체 크로마토그래피-질량 스펙트로미터리(Py/TD-GC-MS)를 사용해서 프탈레이트계 물질을 분석하고 있다.
GC-MS와 같은 기존의 방식들은 추출, 검출, 정량분석의 과정을 거쳐 프탈레이트를 검출한다. 극소의 분자량을 가지는 프탈레이트의 검출결과는 전처리 공정인 추출과정의 품질관리(quality control, QC)에 민감하게 반응한다. 따라서, 우수한 검출 신뢰도를 확보하기 위하여 특정 온도(40-200℃)와 압력(1500-2000 psi)에서 추출을 가속화하는 방법도 사용되고 있으나 고가의 분석장비, 대량의 시료와 용매, 긴 추출 시간이 필요하였다. 특히, GC-MS 분석 방법은 정확도는 높지만 분석하는 데 전처리 시간이 50분 이상으로 오래 걸리고 추가로 세척 및 전처리 설비 관리가 필요하다. 또한, Py/TD-GC-MS 분석 방법은 전처리 시간이 짧고 간단하지만, 오염도가 높아 많은 관리 비용과 전문 이력이 필요하며 정확도가 떨어지는 한계가 있다.
현재 국제표준으로 GC-MS 방식이 채택되어 사용되고 있으나 기업에서는 비교적 전처리가 간단한 스크리닝 방법으로 Py-GC-MS 방식을 채택하여 사용하고 있다.
플라스틱 물질을 사용하는 모든 제품의 공정, 포장, 장비 등에 의해 언제든 오염 가능성이 있어 현장에서 간단히 검사할 수 있는 니즈가 있어 왔다. 특히 최근 유해환경과 친환경 이슈에 대한 관심과 규제의 벽이 높아지고 있는 추세이다. 이에 수출하는 기업은 제품에 대한 보상문제뿐만 아니라 기업 이미지 훼손 문제까지 가중되어 치명적이므로 산업 현장에서 즉각적인 검사를 할 수 있도록 단시간에 프탈레이트계 물질을 고감도로 검출할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.
한편, 프탈레이트계 물질과 같이 저분자 화합물질을 검출하기 위한 또 다른 방법으로는 항체를 이용한 바이오센서 기술이 있다. 그러나, 항체를 이용한 진단용 바이오센서는 분자 구조가 큰 항체로 인해 항체를 생산하는데 어려움이 있으며 변형 또한 용이하지 못하다는 단점이 있다. 또한, 항체는 동물이나 세포를 이용하여 만들기 때문에 대량 생산에 많은 시간과 비용이 들고, 만든 시기에 따라 기능성이 달라질 수 있기 때문에 항체 기반의 바이오센서의 정확도에 많은 영향을 미친다.
본원의 배경 기술로 한국 공개특허 제10-2018-008997에는 프탈레이트에 특이적으로 결합하는 단일가닥 DNA 앱타머(aptamer)를 기술하고 있으나, 이 방법의 경우 프탈레이트의 존부에 대한 판별 수단이 명확하지 않아서 앱타머를 사용한다고 하더라도 프탈레이트의 존부를 간이한 방법으로 알기가 어려울 수 있다. 또한, 대량의 시료에 대해 프탈레이트계 물질을 고감도 신속하게 검출하기 용이하지 않다.
본 발명의 목적은 프탈레이트계 물질을 고감도로 신속하게 검출할 수 있는 키트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 프탈레이트계 물질을 대량으로 검출할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 프탈레이트계 물질을 고감도로 신속하게 대량으로 검출할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 상세한 설명의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 측면에 따르면, 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체; 및 베이스기판; 및 상기 베이스기판 상에 형성된 복수개의 플라즈모닉 나노구조체;를 포함하는 나노플라즈모닉 기판을 포함하여, 프탈레이트계 물질을 고감도로 검출하는, 프탈레이트계 물질 검출용 키트가 제공된다.
일 실시예에 따르면, 상기 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체는, 알코올의 히드록시기와 벤젠환의 파이-고리(π-Ring)가 결합하여 형성된 분자 복합체일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체는, 고체상 시료 중의 프탈레이트계 물질을 알코올로 추출한 후 여과한 여과액에 포함된 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 나노플라즈모닉 기판은 칩 형태로 웰플레이트의 각 웰에 구비된 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프탈레이트계 물질은 디부틸 프탈레이트(DBP), 벤질부틸 프탈레이트(BBP), 디에틸헥실 프탈레이트(DEHP), 디이소부틸 프탈레이트(DIBP), 디엔펜틸 프탈레이트(DnPP), 디이소노닐 프탈레이트(DINP), 디이소데실 프탈레이트(DIDP), 디엔옥틸 프탈레이트(DnOP), 디엔헥실 프탈레이트(DnHxP), 디사이클로헥실 프탈레이트(DCHP), 디에틸 프탈레이트(diethyl phthalate, DEP), 디메틸 프탈레이트(dimethyl phthalate, DMP). 디프로필 프탈레이트(dipropyl phthalate, DPrP), 디펜틸 프탈레이트(di-n-pentyl phthalate, DPP), 및 디에틸헥실 아디페이트(diethylhexyl adipate, DEHA) 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
다른 측면에 따르면, 광원; 본원에 기재된 프탈레이트계 물질 검출용 키트; 및 라만분광을 검출하는 검출기;를 포함하는, 라만분광 장치가 제공된다.
또 다른 측면에 따르면, 본원에 기재된 프탈레이트계 물질 검출용 키트를 이용하는 단계를 포함하는, 프탈레이트계 물질 검출 방법이 제공된다.
또 다른 측면에 따르면, i) 추출 용매를 이용하여, 시료로부터 프탈레이트계 물질을 추출하는 단계; ii) 프탈레이트계 물질이 추출된 시료에 알코올을 혼합하여 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 형성하는 단계; 및 iii) 베이스기판; 및 상기 베이스기판 상에 형성된 복수개의 플라즈모닉 나노구조체;를 포함하는 나노플라즈모닉 기판을 이용하여, 상기 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 검출하는 단계;를 포함하는, 프탈레이트계 물질 검출 방법이 제공된다.
일 실시예에 따르면, 본원의 프탈레이트계 물질 검출 방법의 단계 ii)에서 상기 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체는, 알코올의 히드록시기와 벤젠환의 파이-고리(π-Ring)가 결합하여 형성된 분자 복합체일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본원의 프탈레이트계 물질 검출 방법에서 시료가 고체상인 경우, 단계 i)에서 시료를 세절하는 단계를 더 포함하고, 단계 iii)에서 상기 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 포함하는 시료를 여과하여 고형물을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본원의 프탈레이트계 물질 검출 방법의 단계 iii)에서 알코올의 SERS 신호 강도와 시료의 SERS 신호 강도를 비교하여 프탈레이트계 물질을 존재 여부를 분석하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본원의 프탈레이트계 물질 검출 방법의 단계 iii)에서 상기 나노플라즈모닉 기판은 칩 형태로 웰플레이트의 각 웰에 구비된 것일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 본원의 프탈레이트계 물질 검출 키트는 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 SERS 기판을 이용하여, 친환경적으로 고감도로 신속하게 검출할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 본원의 프탈레이트계 물질 검출 키트는 특히 플라스틱 내에 함유된 프탈레이트계 물질을 알코올로 추출하여 복합체를 형성하여, 용액상태에서 고감도 신속하게 검출할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 본원의 프탈레이트계 물질 검출 키트는 특히 플라스틱 내에 함유된 프탈레이트계 물질을 알코올로 추출하여 복합체를 형성하고 용액상 시료를 이용하여 고감도 신속하게 검출할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 본원의 프탈레이트계 물질 검출 장치는 알코올을 포함하는 용액상태에 바로 이용할 수 있어, 건조공정이 필요 없고 냉각효과에 의한 고출력 레이저를 이용하여도 SERS 기판의 열적 손상 없이 프탈레이트계 물질을 고감도로 현장에서 검출할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 본원의 프탈레이트계 물질 검출 장치는 SERS 기판이 웰에 구비된 웰플레이트를 이용하여, 복수개의 시료에 포함된 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 동시에 대량으로 고감도로 신속하게 자동으로 검출할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 본원의 프탈레이트계 물질 검출 방법은 본원의 프탈레이트계 물질 검출 키트를 이용하여 프탈레이트계 물질을 친환경적으로 고감도로 신속하게 대량으로 검출할 수 있다.
도 1은 에탄올의 OH기와 벤젠의 π-Ring 결합을 통해 분자복합체를 형성하는 메카니즘을 나타내는 모식도이다.
도 2a는 Di-n-페닐 프탈레이트(Di-n-penyl phthalate, DnPP)의 화학식을 나타내는 도면이다.
도 2b는 본원의 일 실시예에 의해 에탄올 용액 내의 DnPP의 함유량에 따른 SERS 신호 강도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2c는 스트레칭 바이브레이션 및 벤딩 바이브레이션을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 의한 나노플라즈모닉 기판의 SEM 이미지이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 의해 프탈레이트계 물질의 대량 검사를 위한 SERS-웰-플레이트의 제조방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의해 SERS-웰-플레이트를 이용하여 프탈레이트계 물질을 검출하는 장치를 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의해 SERS-웰-플레이트를 이용하기 전에 전처리하여 SERS 신호를 측정하는 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 의한 나노플라즈모닉 칩 신호 균일성을 평가하기 위한 흡광도 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 본원의 일 실시예에 의해 프탈레이트계 물질의 대량 검사를 위한 SERS-웰-플레이트의 신뢰성 평가결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 의해 SERS-웰-플레이트를 이용하여 측정된 프탈레이트계 물질을 포함하는 용액 상태 시료 및 건조 상태 시료의 SERS 신호 강도를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본원의 일 실시예에 의해 SERS-웰-플레이트를 이용하여 측정된 프탈레이트계 물질의 농도에 따른 SERS 신호 강도를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본원의 일 비교예에 의해 SERS-웰-플레이트를 이용하여 측정된 헥산 및 아세톤에 의해 추출된 프탈레이트계 물질의 SERS 신호 강도를 나타내는 그래프이다.
도 2a는 Di-n-페닐 프탈레이트(Di-n-penyl phthalate, DnPP)의 화학식을 나타내는 도면이다.
도 2b는 본원의 일 실시예에 의해 에탄올 용액 내의 DnPP의 함유량에 따른 SERS 신호 강도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2c는 스트레칭 바이브레이션 및 벤딩 바이브레이션을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 의한 나노플라즈모닉 기판의 SEM 이미지이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 의해 프탈레이트계 물질의 대량 검사를 위한 SERS-웰-플레이트의 제조방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의해 SERS-웰-플레이트를 이용하여 프탈레이트계 물질을 검출하는 장치를 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의해 SERS-웰-플레이트를 이용하기 전에 전처리하여 SERS 신호를 측정하는 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 의한 나노플라즈모닉 칩 신호 균일성을 평가하기 위한 흡광도 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 본원의 일 실시예에 의해 프탈레이트계 물질의 대량 검사를 위한 SERS-웰-플레이트의 신뢰성 평가결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 의해 SERS-웰-플레이트를 이용하여 측정된 프탈레이트계 물질을 포함하는 용액 상태 시료 및 건조 상태 시료의 SERS 신호 강도를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본원의 일 실시예에 의해 SERS-웰-플레이트를 이용하여 측정된 프탈레이트계 물질의 농도에 따른 SERS 신호 강도를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본원의 일 비교예에 의해 SERS-웰-플레이트를 이용하여 측정된 헥산 및 아세톤에 의해 추출된 프탈레이트계 물질의 SERS 신호 강도를 나타내는 그래프이다.
본 개시의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 개시의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 명세서에서, 층, 부분, 또는 기판과 같은 구성요소가 다른 구성요소 "위에", "연결되어", 또는 "결합되어" 있는 것으로 기재되어 있는 경우, 이는 직접적으로 다른 구성요소 "위에", "연결되어", 또는 "결합되어" 있는 것일 수 있고, 또한 양 구성요소 사이에 하나 이상의 다른 구성요소를 개재하여 있을 수 있다. 대조적으로, 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 위에", "직접적으로 연결되어", 또는 "직접적으로 결합되어" 있는 것으로 기재되어 있는 경우, 양 구성요소 사이에는 다른 구성요소가 개재되어 있을 수 없다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.
본 개시는 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 개시를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 개시의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 에탄올의 OH기와 벤젠의 π-Ring 결합을 통해 분자복합체를 형성하는 메카니즘을 나타내는 모식도이다(Materials Today: Proceedings 47 (2021) 1590-1597 참조). 도 2a는 Di-n-페닐 프탈레이트(Di-n-penyl phthalate, DnPP)의 화학식을 나타내는 도면이다. 도 2b는 본원의 일 실시예에 의해 에탄올 용액 내의 DnPP의 함유량에 따른 SERS 신호 강도 변화를 나타내는 그래프이다. 도 2c는 스트레칭 바이브레이션 및 벤딩 바이브레이션을 나타내는 모식도이다. 따라서 서로 다른 분자 구조를 가진 프탈레이트는 바이브레이션하는 에너지가 상이하기 때문에 SERS 신호 검출을 통해 여러 종의 프탈레이트를 구분할 수 있다.
도 1 내지 도 2c를 참조하면, 일 측면에 따른 프탈레이트계 물질 검출용 키트는, 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체; 및 나노플라즈모닉 기판을 포함한다.
본원의 프탈레이트계 물질 검출용 키트는 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 검출하여 프탈레이트계 물질을 고감도로 신속하게 검출할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본원에서는 프탈레이트계 물질 검출 시 추출 용매와 분산 용매가 동일하거나 상이하거나 무관하게, 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 검출한다면 본원의 권리범위에 포함된다. 예를 들어, 프탈레이트계 물질 검출 시 추출 효율이 좋은 추출 용매를 이용하여 추출하고, 알코올을 분산 용매로 사용하여 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 검출하는 경우도 본원의 권리범위에 포함된다. 또한, 프탈레이트계 물질 검출 시 추출 용매와 알코올을 혼합하여 사용하여 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 검출하는 경우도 본원의 권리범위에 포함된다.
상기 추출 용매는 시료로부터 검출의 대상인 프탈레이트계 물질을 용매 추출해낼 수 있는 것이라면 적용할 수 있고, 예를 들어, 상기 추출용매는 알코올, 헥산, 디클로로메탄, n-부탄올, 사이크로헥산, 클로로포름, 에테르, 테트라하이드로푸란, 아세톤, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
따라서, 본원에서 알코올은 추출 용매인 동시에 분산 용매로 사용될 수 있고, 분산 용매로만 사용될 수도 있다.
상기 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체는, 알코올의 히드록시기(-OH)와 벤젠환의 파이-고리(π-Ring)가 결합하여 형성된 분자 복합체일 수 있다. 본원에서는 용액 중 프탈레이트 분자를 선택적으로 결합하여 프탈레이트 검출 시 선택성을 향상하고자 하였다. 특히, 본원에서는 프탈레이트-알코올의 OH기의 복합체 분자 구조를 형성하여 분자량(밀도)을 높이고 이에 따른 확산 속도를 저하시켜 용액 바닥의 플라즈모닉 핫스팟을 유도에 따른 신호 향상을 도모하였다.
도 1을 참조하면, 에탄올의 극성 수소 원자와 벤젠의 π-Ring의 결합을 통해 EtOH 분자와 벤젠 분자는 수직으로 복합체 분자 구조(Complex Molecular Structures)를 형성할 수 있다. 에탄올과 벤젠의 결합에너지는 프탈레이트계 물질의 용매로 주로 사용되는 헥산과 벤젠의 결합에너지에 비해 약 4배가 크다고 알려져 있다. 헥산 또는 아세톤을 용매로 사용한 본원의 일 비교예에서 프탈레이트계 물질을 고감도로 검출하는 것은 어려웠다(도 11 참조).
본원의 알코올은 히드록시기를 포함하며 벤젠의 파이-고리(π-Ring)의 결합을 통해 복합체 분자 구조를 형성할 수 있다면 특별한 제한은 없다. 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 알코올은 에탄올, 메탄올, 프로판올, 이소프로판올 등이 적합할 수 있고, 분자량이 작고 친환경적인 에탄올이 더 적합할 수 있다.
본원의 프탈레이트계 물질 검출용 키트에 적용될 수 있는 시료는 액상 또는 고체상일 수 있고 특별한 제한은 없다.
이에 한정되는 것은 아니나, 상기 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체는, 고체상 시료 중의 프탈레이트계 물질을 알코올로 추출한 후 여과한 여과액에 포함된 것일 수 있다. 상기한 구성에 의하면, 플라스틱 소재 등의 고체상 시료에 포함된 프탈레이트계 물질도 고감도로 신속하게 검출할 수 있다. 또한, 고체상 시료는 세절하여 표면적을 증가시켜 알코올과의 분자 구조체의 형성을 증가시키면, 적은 양의 시료를 이용하여도 고감도로 프탈레이트계 물질을 검출할 수 있다.
따라서 본원에 의하면, 인체에 접촉할 기회가 많은 핸드폰 등 전자기기의 외장재에 포함된 프탈레이트계 물질을 고감도로 신속하게 검출할 수 있다.
본원의 프탈레이트계 물질 검출용 키트를 이용하여 검출할 수 있는 프탈레이트계 시료는 벤젠고리를 포함한다면 특별한 제한은 없다. 본원에서 프탈레이트계 물질은 치환 또는 비치환된 프탈릭산의 에스테르를 포함한다.
상기 프탈레이트는 하기 화학식 1의 기본 구조를 가진다.
상기 화학식 1에서, R과 R'은 다양한 작용기(functional group)로 치환될 수 다는 것을 의미하며, 예를 들어, R과 R'은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기, 시클로알킬기, 및 아릴기로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 프탈레이트는 상기 화학식 1로 표시된 화합물 및 이들의 이성질체를 포함한다. 이들은 주로 플라스틱의 성형에 사용되는 첨가제의 일종으로, 작용기 즉 에스터의 종류에 따라 기능이 다르고, 제품도 다르다. 그 종류는 현재 20여 종류가 알려져 있으며 앞으로도 종류는 계속 증가할 것으로 예상되며, 미량으로도 인체에 유해한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 상기 프탈레이트계 물질은 디부틸 프탈레이트(DBP), 벤질부틸 프탈레이트(BBP), 디에틸헥실 프탈레이트(DEHP), 디이소부틸 프탈레이트(DIBP), 디엔펜틸 프탈레이트(DnPP), 디이소노닐 프탈레이트(DINP), 디이소데실 프탈레이트(DIDP), 디엔옥틸 프탈레이트(DnOP), 디엔헥실 프탈레이트(DnHxP), 디사이클로헥실 프탈레이트(DCHP), 디에틸 프탈레이트(diethyl phthalate, DEP), 디메틸 프탈레이트(dimethyl phthalate, DMP). 디프로필 프탈레이트(dipropyl phthalate, DPrP), 디펜틸 프탈레이트(di-n-pentyl phthalate, DPP), 및 디에틸헥실 아디페이트(diethylhexyl adipate, DEHA) 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다(도 2a 내지 도 2c 및 도 10 참조).
본원의 나노플라즈모닉 기판은 분광분석용 기판으로 이용될 수 있다면 그 구조는 특별한 제한은 없다. 본원에서는 분광분석용 기판을 이용하여 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 검출하기 때문에 종래와 달리 프탈레이트계 물질을 고감도로 신속하게 검출할 수 있다. 종래에는 프탈레이트계 물질을 포함하는 용액을 이용하여 분광분석을 실시하면 프탈레이트 분자의 무작위한 확산에 의해 SERS 신호 검출이 잘되지 않아 프탈레이트계 물질을 고감도로 검출하는 것이 불가능하였다. 본원에서는 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 검출하기 때문에 미량의 프탈레이트계 물질도 고감도로 신속하게 검출할 수 있다.
본원의 나노플라즈모닉 기판은 베이스기판; 및 상기 베이스기판 상에 형성된 복수개의 플라즈모닉 나노구조체;를 포함한다.
상기 베이스기판은 고분자, 유리, 실리콘, 및 종이에서 선택되는 1종 이상으로 구성될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 베이스기판은 고분자로 구성되는 것이 본원의 다양한 형상의 나노구조체를 형성하는 데 적합할 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 상기 고분자는 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene Naphthalate, PEN), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 또는 이의 1종 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 나노구조체는 이온 빔 처리(ion beam treatments), 플라즈마 식각(plasma etching), 소프트 리소그라피(soft lithography), 나노임프린트 리소그라피(nanoimprint lithography), 또는 포토 리소그라피(photo lithography)로 형성된 것일 수 있고, 이온 빔 처리에 의해서 형성된 것이 적합할 수 있다.
상기 이온 빔은 산소, 아르곤, 크립톤, 제논, 질소, 수소, 또는 이의 1종 이상의 혼합 입자군의 이온 빔일 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 산소로 구성된 이온 빔을 이용하여 형성되는 것이 적합할 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 예시적으로 베이스기판으로 PET 필름을 CF4로 에칭하고 Ar 가스로 플라즈마 처리를 하여 베이스기판 상에 나노필라를 형성하고, 열증착에 의해 플라즈모닉 연속 박막을 형성하여 플라즈모닉 나노필라를 형성할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 플라즈모닉 나노필라는 종횡비가 1 내지 10일 수 있다. 상기한 구조에 의하면, 플라즈모닉 나노필라 사이 및 PET 나노필라 옆면에 부착된 플라즈모닉 나노입자 사이에 핫스팟이 형성되어 SERS 신호 증강 효과가 향상될 수 있다(도 3 참조).
상기 플라즈모닉 연속 박막은 상기 플라즈모닉 연속 박막은 두께가 50 내지 200 nm일 수 있다. 상기 플라즈모닉 연속 박막은 기상증착 또는 용액공정으로 형성된 것일 수 있다. 공지의 기상증착 또는 용액공정을 이용하여 상기 플라즈모닉 연속 박막을 형성할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 플라즈모닉 연속 박막은 열증착에 의해 형성하는 것이 3차원 핫스팟(hotspots)의 부피를 증가시킬 수 있어 SERS 신호를 크게 증폭할 수 있다.
상기 플라즈모닉 연속 박막은 금속 함유 박막일 수 있다. 상기 금속은 Au, Ag, Cu, Al, Pt, Pd, Ti, Rd, Ru, 또는 이의 합금일 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 금속은 Au 또는 Ag가 적합할 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 상기 나노플라즈모닉 기판은 칩 형태로 웰플레이트의 각 웰에 구비된 것일 수 있다. 상기한 구성에 의하면, 다수의 시료에서 프탈레이트계 물질을 동시에 대량으로 검출(Throughput Screening) 및 분석할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 웰플레이트는 대면적 나노플라즈모닉 기판을 제조한 후 커팅 플로터(cutting plotter)를 이용하여 웰플레이트의 바닥에 안착될 수 있는 직경의 원판으로 절단하여 형성할 수 있다(도 4 참조).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의해 SERS-웰-플레이트인 웰부재를 이용하여 프탈레이트계 물질을 검출하는 장치를 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 5를 참조하면, 다른 측면에 따라 라만분광 장치(100)는, 광원(110); 본원에 기재된 프탈레이트계 물질 검출용 키트; 및 라만분광을 검출하는 검출기(120);를 포함한다.
상기 프탈레이트계 물질 검출용 키트는 베이스 기판 상에 형성된 복수개의 금속 나노구조체를 포함하는 나노플라즈모닉 기판 및 시료를 수용하는 웰을 1 이상 포함하는 웰부재(200)로 구성될 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 상기 광원(110)으로는 일반적인 라만분광 장치에 사용되는 것과 같이 고출력의 입사광을 제공할 수 있는 레이저를 사용할 수 있다. 본원에서는 고출력 입사광을 이용하더라도 알코올을 포함하는 용액상 시료를 이용할 수 있어, 냉각효과에 의한 SERS 기판의 열적 손상 없이 프탈레이트계 물질을 고감도로 현장에서 검출할 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 상기 웰부재(200)는 베이스기판 상에 형성된 복수개의 금속 나노구조체를 포함하는 나노플라즈모닉 기판이 삽입된 웰플레이트일 수 있다. 상기한 구성에 의하면, 다수의 시료를 동시에 대량으로 검출(High-Throughput Screening) 및 분석할 수 있다.
상기 검출기(120)로는 검출신호를 효과적으로 증폭시킬 수 있는 PMT(photomultiplier tube), APD(avalanche photodiode), CCD(charge coupled device) 등을 구비하는 것이 적합할 수 있다.
본원의 라만분광 장치(100)는 상기 베이스기판 상에 형성된 복수개의 금속 나노구조체를 포함하는 나노플라즈모닉 기판이 수용된 웰에 시료를 투입하는 투입 수단을 포함할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 웰부재(200)의 각각의 웰에 시료를 투입하는 전동 마이크로 피펫 등을 투입 수단으로 구비할 수 있다.
또한, 본원의 라만분광 장치(100)는 포커스유닛(130), 웰부재 로더(150) 및 로딩된 웰부재(200)의 위치를 조정하는 모션 스테이지(140)를 더 구비할 수 있다. 상기한 구성에 의하면, 보다 정확한 프탈레이트계 물질의 검출 및 분석이 신속하게 이루어질 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 포커스유닛(130)은 웰부재(200)의 Z 위치 조정 유닛이고, 상기 모션 스테이지(140)는 웰부재(200)의 XY 위치 조정 유닛일 수 있다.
상기 라만분광 장치(100)는 휴대용일 수 있다. 상술한 바와 같이, 본원에 기재된 프탈레이트계 물질 검출용 키트는 민감도 및 신호 균일도가 우수하여, 현장에서 정확한 정성 및 정량 분석이 가능하여 현장 진단이 가능하다. 따라서, 현장에서 프탈레이트계 물질을 별도의 표지 물질 없이 일반인도 직접 분석할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 본원에 기재된 프탈레이트계 물질 검출용 키트를 이용하는 단계를 포함하는, 프탈레이트계 물질 검출 방법이 제공된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의해 SERS-웰-플레이트를 이용하기 전에 전처리하여 SERS 신호를 측정하는 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 또 다른 측면에 따른 프탈레이트계 물질 검출 방법은, i) 추출 용매를 이용하여, 시료로부터 프탈레이트계 물질을 추출하는 단계; ii) 프탈레이트계 물질이 추출된 시료에 알코올을 혼합하여 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 형성하는 단계; 및 iii) 베이스기판; 및 상기 베이스기판 상에 형성된 복수개의 플라즈모닉 나노구조체;를 포함하는 나노플라즈모닉 기판을 이용하여, 상기 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 검출하는 단계;를 포함한다.
본원의 i) 추출 용매를 이용하여, 시료로부터 프탈레이트계 물질을 추출하는 단계에서 추출 용매는 다양한 공지의 추출 용매를 사용할 수 있고, 알코올을 이용하는 경우 친환경적이어서 더 적합할 수 있다. 본원에서는 프탈레이트계 물질 검출 시 추출 용매와 분산 용매가 동일하거나 상이하거나 무관하게, 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 검출한다면 본원의 권리범위에 포함된다. 예를 들어, 프탈레이트계 물질 검출 시 추출 효율이 좋은 추출 용매를 이용하여 추출하고, 알코올을 분산 용매로 사용하여 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 검출하는 경우도 본원의 권리범위에 포함된다. 또한, 프탈레이트계 물질 검출 시 추출 용매와 알코올을 혼합하여 사용하여 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 검출하는 경우도 본원의 권리범위에 포함된다.
상기 추출 용매는 시료로부터 검출의 대상인 프탈레이트계 물질을 용매 추출해낼 수 있는 것이라면 적용할 수 있고, 예를 들어, 상기 추출용매는 알코올, 헥산, 디클로로메탄, n-부탄올, 사이크로헥산, 클로로포름, 에테르, 테트라하이드로푸란, 아세톤, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
따라서, 본원에서 알코올은 추출 용매인 동시에 분산 용매로 사용될 수 있고, 분산 용매로만 사용될 수도 있다.
본원의 프탈레이트계 물질 검출 방법의 단계 ii)에서 상기 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체는, 알코올의 히드록시기와 벤젠환의 파이-고리(π-Ring)가 결합하여 형성된 분자 복합체일 수 있다.
본원의 프탈레이트계 물질 검출 방법에서 시료가 고체상인 경우, 단계 i)에서 시료를 세절하는 단계를 더 포함하고, 단계 iii)에서 상기 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 포함하는 시료를 여과하여 고형물을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본원의 프탈레이트계 물질 검출 방법의 단계 iii)에서 알코올의 SERS 신호 강도와 시료의 SERS 신호 강도를 비교하여 프탈레이트계 물질을 존재 여부를 분석하는 단계를 포함할 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 예시적으로 하기와 같이 본원의 프탈레이트계 물질의 검출 방법은 하기와 같이 실행할 수 있다. 고체상 시료에 포함된 프탈레이트를 효과적으로 추출하기 위하여 절삭공정(도 6의 (a))을 거쳐 표면적을 증가한 시료를 에탄올에 넣는다(도 6의 (b): sampling). 다음으로 에탄올에 대하여 프탈레이트는 우수한 용해성을 갖으므로 급속 추출(도 6의 (c): extraction)할 수 있다. 이후 여과(도 6의 (d): filtration) 공정을 통해 고형물이 제거된 추출 용매 시료만을 확보할 수 있다. 상기 추출 용매 시료를 본원에 의한 프탈레이트계 물질 검출용 장치를 이용하여 SERS 신호를 측정하여 프탈레이트계 물질을 검출할 수 있다(도 6의 (e): measurement).
상술한 바와 같이, 본원의 프탈레이트계 물질 검출 방법의 단계 iii)에서 상기 나노플라즈모닉 기판은 칩 형태로 웰플레이트의 각 웰에 구비된 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 보다 상세하게 설명한다.
[실시예]
실시예 1. 나노플라즈모닉 기판의 제조
1-1. 나노필라의 형성
250 ㎛ PET 필름을 하기 조건으로 CF4 플라즈마 에칭 및 Ar 플라즈마 에칭 처리에 의해 PET 필름의 베이스기판 상에 복수개의 나노필라를 형성하였다.
- CF4 플라즈마 이온 에칭(CF4 RIE) 공정
작업 진공도 : 56 mTorr
작업 가스 : CF4 3 sccm
RF 플라즈마 파워 : 100 W
처리 시간 : 120 s
- Ar 플라즈마 이온 에칭(Ar RIE) 공정
작업 진공도 : 32 mTorr
작업 가스 : Ar 5 sccm
RF 플라즈마 파워 : 100 W
처리 시간 : 1 min
1-2. 플라즈모닉 나노필라의 형성
상기 1-1.에서 형성된 절연체 나노필라 상에 Au를 하기 조건으로 스퍼터링으로 증착하여 나노플라즈모닉 기판을 제조하였다.
- Au 스퍼터링 증착 공정
진공증착 작업 진공도 : 9.8×10-6 torr
Au 증착속도 : 2.0 Å/s
Au 증착두께 : 150 nm
상기와 같이 제조된 나노플라즈모닉 기판을 도 3에 나타내었다. 즉, 도 3은 본원의 일 실시예에 의한 나노플라즈모닉 기판의 SEM 이미지이다.
실시예 2. 대량 검사용 96 SERS-웰-플레이트 제조
도 4는 본원의 일 실시예에 의해 프탈레이트계 물질의 대량 검사를 위한 SERS-웰-플레이트의 제조방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 실시예 1에 따라 고분자 기판의 플라즈마 에칭 및 Au 진공 증착을 통해 대면적 SERS 기판을 제작하였다. 이후 커팅 플로터로 SERS 기판을 웰플레이트의 바닥에 안착될 수 있는 직경의 복수개의 원판으로 재단하여 96 웰-플레이트 내로 나노플라즈모닉 기판 칩을 장착하였다.
실시예 3. Di-n-페닐 프탈레이트(Di-n-penyl phthalate, DnPP) 검출
실시예 1에 의해 제조된 프탈레이트계 물질 검출용 장치를 이용하여 하기 조건으로 Di-n-페닐 프탈레이트(Di-n-penyl phthalate, DnPP) 검출하고 그 결과를 도 2b에 나타내었다.
- 검출 조건
integration time: 60s
Laser power: 40 mW
solution volume: 200 μL
도 2a는 Di-n-페닐 프탈레이트(Di-n-penyl phthalate, DnPP)의 화학식을 나타내는 도면이다. 도 2b는 본원의 일 실시예에 의해 에탄올 용액 내의 DnPP의 함유량에 따른 SERS 신호 강도 변화를 나타내는 그래프이다. 도 2c는 스트레칭 바이브레이션 및 벤딩 바이브레이션을 나타내는 모식도이다.
본원에서는 용액 중 프탈레이트 분자를 선택적으로 결합하여 프탈레이트 검출 시 선택성을 향상하고자 하였다. 특히, 본원에서는 프탈레이트-알코올의 OH기의 복합체 분자 구조를 형성하여 분자량(밀도)을 높이고 및 이에 따른 분자의 확산 속도를 저하시켜 용액 바닥의 플라즈모닉 핫스팟을 유도에 따른 신호 향상을 도모하였다.
또한, 에탄올만 존재하는 경우에 대비하여 프탈레이트가 결합된 에탄올의 신호 증가만으로도 프탈레이트의 존재 여부를 확인 가능하였다.
실시예 7. 흡광도 측정을 통한 나노플라즈모닉 칩의 신호 균일성 평가
도 7은 본원의 일 실시예에 의한 나노플라즈모닉 칩의 신호 균일성을 평가하기 위한 흡광도 측정 결과를 나타낸다.
도 7에 도시된 바와 같이, 96 SERS-웰-플레이트의 QC를 위해 각 웰의 흡광도를 측정하여 평가하였다. 그 결과 플라즈모닉 특성에 의해 가시광 전체 영역에서 매우 높은 흡광도를 보이는 것을 확인하였다. 도 7에 나타난 바와 같이, 나노플라즈모닉 칩은 OD530 기준 2% 이내의 오차가 발생하여 신호의 균일성이 확인되었다.
실시예 8. 대량 검사용 SERS-웰-플레이트의 신뢰성 평가
도 8a 내지 도 8c는 본원의 일 실시예에 의해 프탈레이트계 물질의 대량 검사를 위한 SERS-웰-플레이트의 신뢰성 평가결과를 나타낸 그래프이다.
96-SERS-웰-플레이트를 활용한 분석의 신뢰성 확보를 위해 하기 조건하에서 웰-투-웰 베리에이션(well-to-well variation)을 측정하였다.
- 검출 조건
integration time: 60s
Laser power: 40 mW
solution volume: 200 μL
BBP concentration: 1000 ppm
도 8a 내지 도 8c는 도시된 바와 같이, 12개 웰의 SERS 신호 측정 결과 웰간 SERS 신호의 오차가 5% 이내여서 신뢰성이 높은 것을 확인할 수 있었다.
실시예 9. 용액 및 건조 상태의 시료의 SERS 신호 비교
도 9는 본원의 일 실시예에 의해 SERS-웰-플레이트를 이용하여 측정된 프탈레이트계 물질을 포함하는 용액 상태 시료 및 건조 상태 시료의 SERS 신호 강도를 나타내는 그래프이다.
EtOH-BBP를 포함하는 용액과 건조시킨 후 SERS 신호를 하기 조건하에서 측정하여 비교하였다.
- 검출 조건
integration time: 60s
Laser power: 40 mW
solution volume: 50 μL
BBP concentration: 1000 ppm
도 9에 도시된 바와 같이, 농도에 상관없이 용액상태에서 측정하는 것이 BBP SERS 신호를 약 3 내지 7배 증가시켰다. 보다 구체적으로 BBP 10ppm에서 749%, 100ppm에서 292%, 1000ppm에서 345% 신호 증강 효과를 확인할 수 있었다. 따라서, 본원에 의하면 종래와 달리 SERS 신호 측정 전에 건조하는 단계를 생략할 수 있어, 측정 시간을 절감할 수 있다.
실시예 10. BBP, DEHP, DBP, 및 DINP 농도에 따른 SERS 신호 변화
도 10은 본원의 일 실시예에 의해 SERS-웰-플레이트를 이용하여 측정된 프탈레이트계 물질의 농도에 따른 SERS 신호 강도를 나타내는 그래프이다.
대표적인 프탈레이트계 물질인 BBP, DEHP, DBP, 및 DINP의 용액 농도에 따른 SERS 신호 변화를 하기의 조건으로 검출하였다.
- 검출 조건
integration time: 60s
Laser power: 40 mW
solution volume: 200 μL
도 10에 나타난 바와 같이, 프탈레이트 SERS 신호뿐만 아니라 에탄올의 SERS 신호 모두 농도에 영향을 받는 것을 확인하였다. 프탈레이트 존재하에서 에탄올의 특성 피크(432, 880, 1050, 1092, 1450 ㎝-1) 신호의 세기가 농도에 따라 증가하였다. 따라서 본원에 따르면, 에탄올의 신호의 세기만 확인하여도 프탈레이트 존재 여부를 확인할 수 있다. 또한, 본원에 따르면, 프탈레이트 SERS 분석을 통해 프탈레이트 종류를 판별하는 것이 가능하다. 예를 들어 BBP의 특성 피크는 1000 ㎝-1이었다.
비교예. 헥산 및 아세톤 용매에 따른 SERS 신호 변화
도 11은 본원의 일 비교예에 의해 SERS-웰-플레이트를 이용하여 하기 조건하에서 측정된 헥산 및 아세톤에 의해 추출된 프탈레이트계 물질의 SERS 신호 강도를 나타내는 그래프이다.
- 검출 조건
integration time: 60s
Laser power: 40 mW
solution volume: 200 μL
도 11에 나타난 바와 같이, 헥산 또는 아세톤을 추출 및 분산 용매로 사용한 본원의 일 비교예에서 프탈레이트계 물질을 고감도로 검출하는 것은 어려웠다.
상술한 바와 같이, 본원에 의하면, 프탈레이트의 검출, 프탈레이트의 종류의 정성 분석, 및 정량 분석이 가능한 SERS 기술을 활용하여 현장현시 검사가 가능하다.
이상 본 개시를 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 개시를 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 개시는 이에 한정되지 않으며, 본 개시의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다. 본 개시의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 개시의 영역에 속하는 것으로 본 개시의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
Claims (13)
- 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체; 및
베이스기판; 및 상기 베이스기판 상에 형성된 복수개의 플라즈모닉 나노구조체;를 포함하는 나노플라즈모닉 기판을 포함하여, 프탈레이트계 물질을 고감도로 검출하고,
상기 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체는, 알코올의 히드록시기와 벤젠환의 파이-고리(π-Ring)가 결합하여 형성된 분자 복합체인, 프탈레이트계 물질 검출용 키트. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 알코올이 분산 용매로 사용된, 프탈레이트계 물질 검출용 키트. - 제1항에 있어서,
상기 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체는, 고체상 시료 중의 프탈레이트계 물질을 알코올로 추출한 후 여과한 여과액에 포함된 것인, 프탈레이트계 물질 검출용 키트. - 제1항에 있어서,
상기 나노플라즈모닉 기판은 칩 형태로 웰플레이트의 각 웰에 구비된 것인, 프탈레이트계 물질 검출용 키트. - 제1항에 있어서,
상기 프탈레이트계 물질은 디부틸 프탈레이트(DBP), 벤질부틸 프탈레이트(BBP), 디에틸헥실 프탈레이트(DEHP), 디이소부틸 프탈레이트(DIBP), 디엔펜틸 프탈레이트(DnPP), 디이소노닐 프탈레이트(DINP), 디이소데실 프탈레이트(DIDP), 디엔옥틸 프탈레이트(DnOP), 디엔헥실 프탈레이트(DnHxP), 디사이클로헥실 프탈레이트(DCHP), 디에틸 프탈레이트(diethyl phthalate, DEP), 디메틸 프탈레이트(dimethyl phthalate, DMP). 디프로필 프탈레이트(dipropyl phthalate, DPrP), 디펜틸 프탈레이트(di-n-pentyl phthalate, DPP), 및 디에틸헥실 아디페이트(diethylhexyl adipate, DEHA) 중 1종 이상을 포함하는 것인, 프탈레이트계 물질 검출용 키트. - 광원;
제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 프탈레이트계 물질 검출용 키트; 및
라만분광을 검출하는 검출기;를 포함하는, 라만분광 장치. - 제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 프탈레이트계 물질 검출용 키트를 이용하는 단계를 포함하는, 프탈레이트계 물질 검출 방법.
- i) 추출 용매를 이용하여, 시료로부터 프탈레이트계 물질을 추출하는 단계;
ii) 프탈레이트계 물질이 추출된 시료에 알코올을 혼합하여 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 형성하는 단계; 및
iii) 베이스기판; 및 상기 베이스기판 상에 형성된 복수개의 플라즈모닉 나노구조체;를 포함하는 나노플라즈모닉 기판을 이용하여, 상기 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 검출하는 단계;를 포함하고,
단계 ii)에서 상기 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체는, 알코올의 히드록시기와 벤젠환의 파이-고리(π-Ring)가 결합하여 형성된 분자 복합체인, 프탈레이트계 물질 검출 방법. - 제9항에 있어서,
용액상태의 시료에서 프탈레이트계 물질을 검출하는, 프탈레이트계 물질 검출 방법. - 제9항에 있어서,
시료가 고체상인 경우,
단계 i)에서 시료를 세절하는 단계를 더 포함하고,
단계 iii)에서 상기 알코올과 프탈레이트계 물질의 복합체를 포함하는 시료를 여과하여 고형물을 제거하는 단계를 더 포함하는, 프탈레이트계 물질 검출 방법. - 제9항에 있어서,
단계 iii)에서 알코올의 SERS 신호 강도와 시료의 SERS 신호 강도를 비교하여 프탈레이트계 물질을 존재 여부를 분석하는 단계를 포함하는, 프탈레이트계 물질 검출 방법. - 제9항에 있어서,
단계 iii)에서 상기 나노플라즈모닉 기판은 칩 형태로 웰플레이트의 각 웰에 구비된 것인, 프탈레이트계 물질 검출 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020220172758A KR102646810B1 (ko) | 2022-12-12 | 2022-12-12 | 고감도 신속 프탈레이트계 물질 검출용 키트 및 이를 이용한 프탈레이트계 물질 검출 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220172758A KR102646810B1 (ko) | 2022-12-12 | 2022-12-12 | 고감도 신속 프탈레이트계 물질 검출용 키트 및 이를 이용한 프탈레이트계 물질 검출 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102646810B1 true KR102646810B1 (ko) | 2024-03-14 |
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ID=90249015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220172758A KR102646810B1 (ko) | 2022-12-12 | 2022-12-12 | 고감도 신속 프탈레이트계 물질 검출용 키트 및 이를 이용한 프탈레이트계 물질 검출 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102646810B1 (ko) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102095716A (zh) * | 2010-12-09 | 2011-06-15 | 江南大学 | 一种激光拉曼光谱检测dehp的方法 |
| CN104823049A (zh) * | 2012-10-01 | 2015-08-05 | 普林斯顿大学理事会 | 具有增强的光学信号的微流体传感器 |
| KR20180069980A (ko) * | 2016-12-15 | 2018-06-26 | 한국기계연구원 | 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판, 및 이의 제조방법 |
| CN109142312A (zh) * | 2018-07-23 | 2019-01-04 | 华东师范大学 | 一种基于表面增强拉曼光谱的塑化剂领苯二甲酸酯检测方法 |
| CN113933272A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-01-14 | 云南省农业科学院农产品加工研究所 | 食品中邻苯二甲酸酯类塑化剂的荧光探针检测方法 |
| KR20220016329A (ko) * | 2020-07-30 | 2022-02-09 | 한국재료연구원 | 라만 신호 증강 방법 및 이를 이용한 분석물질 검출 방법 |
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| CN114739929A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-07-12 | 桂林电子科技大学 | 一种同时测定多种邻苯二甲酸酯类物质的检测方法 |
| KR20220141163A (ko) * | 2021-04-12 | 2022-10-19 | 한국재료연구원 | 3차원 플라즈모닉 나노캐비티를 포함하는 기판 및 이의 제조방법 |
| US20220373562A1 (en) * | 2019-01-31 | 2022-11-24 | National University Of Singapore | Sensor chip and methods thereof |
-
2022
- 2022-12-12 KR KR1020220172758A patent/KR102646810B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (10)
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