KR20100051680A - 코팅된 콜로이드 재료 - Google Patents

코팅된 콜로이드 재료 Download PDF

Info

Publication number
KR20100051680A
KR20100051680A KR1020107004087A KR20107004087A KR20100051680A KR 20100051680 A KR20100051680 A KR 20100051680A KR 1020107004087 A KR1020107004087 A KR 1020107004087A KR 20107004087 A KR20107004087 A KR 20107004087A KR 20100051680 A KR20100051680 A KR 20100051680A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
colloidal material
coated colloidal
coated
silane
coating
Prior art date
Application number
KR1020107004087A
Other languages
English (en)
Inventor
채드 에이. 머킨
캔 쉬에
샤오덩 첸
사라 제이. 허스트
Original Assignee
노오쓰웨스턴 유니버시티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 노오쓰웨스턴 유니버시티 filed Critical 노오쓰웨스턴 유니버시티
Publication of KR20100051680A publication Critical patent/KR20100051680A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/06—Treatment with inorganic compounds
    • C09C3/063—Coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/054—Nanosized particles
    • B22F1/0553—Complex form nanoparticles, e.g. prism, pyramid, octahedron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B22F1/102—Metallic powder coated with organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/16—Metallic particles coated with a non-metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G5/00—Compounds of silver
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/62—Metallic pigments or fillers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/01—Crystal-structural characteristics depicted by a TEM-image
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/32—Thermal properties
    • C01P2006/33—Phase transition temperatures
    • C01P2006/34—Melting temperatures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/14—Heterocyclic carbon compound [i.e., O, S, N, Se, Te, as only ring hetero atom]
    • Y10T436/142222—Hetero-O [e.g., ascorbic acid, etc.]
    • Y10T436/143333—Saccharide [e.g., DNA, etc.]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Colloid Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

본 발명은 코팅된 콜로이드 재료, 코팅된 콜로이드 재료의 제조 방법 및 코팅된 콜로이드 재료의 사용 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 코어의 광학적 특징에 악영향을 미치지 않으면서, 코팅된 콜로이드 재료를 생산한다. 코팅된 콜로이드 재료는, 필름, 층, 또는 구조 내에서 자기 조립(self-assembled)될 수 있으며, 검출 어세이를 통하여 분석물을 검출하는 데 사용될 수 있다.

Description

코팅된 콜로이드 재료{COATED COLLOIDAL MATERIALS}
본원에 관련된 참조 문헌
본원은, 2007년 7월 24일자로 출원된 미국 가출원 제60/951,620호에 대한 우선권을 주장하며, 이 문헌의 내용은 그 전체로서 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.
정부의 권리에 대한 진술
본 발명은, 해군 연구 개발국(ONR, Office of Naval Research)이 수여한 제 N00014-06-1-0079호 및 국립 과학 재단(National Science Foundation)이 수여한 제DMR-0520513호로서, 정부의 지원에 의하여 완성된 것이다. 따라서, 정부는 본 발명에 대하여 권리의 지분을 갖는다.
본 발명은 일반적으로 코팅된 콜로이드 재료에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 실리카-코팅된 실버 또는 골드 나노프리즘과 같은, 실리카-코팅된 전이 금속 나노결정에 관한 것이다.
관련 기술에 관한 간단한 설명
금속 나노입자는 촉매, 광학 및 바이오센싱의 분야에서의 잠재적 응용 가능성 때문에 지난 수십 년 동안 매우 주목받아 왔다. 특히, 골드 및 실버의 나노구조는, 그의 크기 및 형태에 따른 광학 성질 때문에 관심을 받아 왔다. 특히, 삼각형 실버 나노프리즘은, 구조 의존적인(dependent-architecture) 고도의 가변적 광학적 성질을 지닌다. 또한, 이러한 구조는, 특히 실버 원자가 즉시 산화될 수 있는 꼭지점 및 가장자리에서 매우 높은 표면 에너지를 가진다. 하지만, 상기 산화는 프리즘 꼭지점의 절단 또는 프리즘의 완전한 분해를 초래하고, 표면 플라즈몬 공명(SPR:surface plasmon resonance) 대역이 부수적으로 쉬프트되거나 완전히 소실되는 결과를 수반한다. 따라서, 산화로부터 나노입자를 보호하기 위한 방법들이 연구되었다.
산화로부터 나노입자를 보호하기 위해 시도되었던 한 가지 방법은, 나노입자를 실리카 쉘로 씌우는 것이다. 이러한 쉘은, 1) 스펙트럼의 가시광 영역 및 IR 영역에서 투명하고, 2) 광범위한 용매에 대하여 화학적으로 불활성이며, 3) 잘 개발된 실란 커플링 화학(silane coupling chemistry)을 사용함으로써 작용기화(functionalized) 될 수 있기 때문에, 유용하다. 따라서, 코어-쉘(core-shell) 나노구조는 전형적으로 금속 코어의 광학적 특징(signatures)은 유지하면서도, 요구되는 실리카 쉘의 화학적 및 물리학적 성질을 얻는다.
최근, 금속 나노결정을 실리카 쉘로 코팅하기 위해 스토버(Stober) 방법이 채택되었다[참조: Alsan et al. J. Am . Chem . Soc . 129:1524 (2007)]. 이러한 졸-겔(sol-gel) 공정은 전형적으로 암모니아-촉매 가수분해 및 테트라에톡시실란과 같은 분자들의 축합 반응을 포함한다. 그러나, 실버 나노입자를 코팅하는데 상기 방법을 직접 적용하는 경우에는, 암모니아에 의하여 실버 나노입자의 에칭 및 응집(aggregation)이 야기되기 때문에, 문제가 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 코바야시(Kobayashi) 등은 실버 나노입자 상에서 실리카 쉘의 성장을 촉진하도록 디메틸아민(DMA)을 (0.4 및 0.8M의 농도로)사용하였다[참조: Kobayashi et al. J. Colloid Interf . Sci . 282:392 (2005)]. 암모니아 대신 DMA을 사용함으로써, 연구자들은 실버 나노입자 코어의 직경을 감소시키지 않으면서도, 실리카 쉘을 용이하게 제조할 수 있음을 밝혔다. 그러나, 0.4M DMA 용액을 사용하는 경우에도, 나노프리즘의 심각한 에칭 및 응집이 발생하기 때문에, 실버 나노프리즘에 대하여 상기 코바야시의 방법이 적용될 수 없다.
따라서, 코팅 공정 중에 나노입자의 크기와 형태가 유지될 수 있는, 나노입자의 코팅 제조 방법이 요구된다.
발명의 요약
본 발명은 코팅된 콜로이드 재료, 코팅된 콜로이드 재료를 제조하는 방법 및 코팅된 콜로이드 재료를 사용하는 방법에 관한 것이다.
따라서, 본 발명의 일 양태로서, (a) 부동태화(passivated)된 표면을 갖는 콜로이드 재료 및 (b) 부동태화된 표면 상에, 실리카 또는 티타니아 중 1종 이상 을 포함하는 코팅을 가지는 코팅된 콜로이드 재료가 개시된다. 또 다른 양태로서, 선택적인 촉매 존재 하에서, 콜로이드 재료, 표면 부동태화제, 및 코팅제를 혼합하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된 코팅된 콜로이드 재료가 개시된다.
상기 콜로이드 재료는 나노 결정 또는 특히, 나노프리즘일 수 있다. 어떤 경우에는, 콜로이드 재료는 골드 또는 실버와 같은 전이 금속을 포함한다.
다양한 경우에 있어서, 표면 부동태화제는, 할로, 알콕시, 카르복시산, 에스테르, 티올, 셀레나이드(selenide), 아민, 아미드, 포스페이트, 포스파이트, 포스포네이트, 알켄, 알킨, 실란, 실록산, 보레인 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1개 이상의 작용기를 갖는다. 어떤 경우, 표면 부동태화제는, 티올을 포함한다. 티올은 제2 작용기를 추가로 포함할 수 있다. 제2 작용기는, 할로, 알콕시, 카르복시산, 에스테르, 티올, 셀레나이드, 아민, 아미드, 포스페이트, 포스파이트, 포스포네이트, 알켄, 알킨, 실란, 실록산, 보레인일 수 있다. 특별한 경우에, 표면 부동태화제는 16-머캅토헥사데칸산이다.
코팅제는 실리카, 티타니아 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 실리카는 알콕시실란과 같은 실란으로부터 선택될 수 있다. 어떤 경우, 실란은 테트라에톡시실란이다. 티타니아는 티타늄 알콕사이드일 수 있다.
광학 촉매는 아민일 수 있다. 일부 양태에 있어서, 아민은 알킬아민, 아릴아민 또는 이들의 혼합물이다. 어떤 경우에 있어서, 아민은 디메틸 아민이다.
본원에 개시된 코팅된 재료는, 코팅 상에 작용기화제를 추가로 포함할 수 있다. 작용기화제는 할로, 알콕시, 카르복시산, 에스테르, 티올, 셀레나이드, 아민, 아미드, 포스페이트, 포스파이트, 포스포네이트, 알켄, 알킨, 실란, 실록산, 보레인 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 1개 이상의 작용기를 갖는다. 다양한 경우에 있어서, 작용기화제는 데실(트리메톡시)실란, 데실(트리에톡시)실란, 도데실(트리에톡시)실란, 헥사데실(트리메톡시)실란, 옥타데실(트리메톡시)실란 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 일부 양태에 있어서, 작용기화제는 제2 작용기를 포함한다. 이러한 경우, 제2 작용기는 제1 작용기와 동일하거나 상이할 수 있다. 제2 작용기를 가지는 구체적인 작용기화제는 3-아미노프로필(트리에톡시)실란이다. 기타 고려되는 작용기화제는 올리고뉴클레오타이드, 폴리펩타이드, 단백질, 항체, 펩타이드, 항암제, 폴리뉴클레오타이드-결합제, 탄수화물, 지질, 세포-표면 수용체-결합제 및 이들의 혼합물과 같은 생물학적 재료를 포함한다.
일부 양태에 있어서, 본원에 개시된 코팅된 콜로이드 재료는, 랭뮤어 블로젯(Langmuir Blodgett) 기술을 이용함으로써, 실리카 웨이퍼와 같은 기판 상에 단일층으로 퇴적될 수 있다.
본원에 개시된, 코팅된 콜로이드 재료는 분석물(analyte)을 검출하기 위하여 사용될 수 있다. 이 방법은, 분석물과 코팅된 콜로이드 재료 간의 충분한 상호작용이 허용되는 조건 하에서, 샘플을 본원에 개시된 코팅된 콜로이드 재료와 접촉시키는 단계 및 상기 상호작용을 검출하는 단계를 포함하며, 상기 분석물과 코팅된 콜로이드 재료의 상호 작용에 의해서 검출 이벤트(detection event)가 발생된다. 검출 이벤트는 측정될 수 있는 변화를 발생시키는, 임의의 이벤트(event)일 수 있다. 코팅된 콜로이드 재료가 올리고뉴클레오타이드 작용기화제를 포함하고, 분석물이 상보적 올리고뉴클레오타이드 또는 올리고뉴클레오타이드-결합제인 경우, 검출 이벤트는 녹는점의 변화이다.
본원에 개시된, 코팅된 콜로이드 재료의 제조 방법은, 콜로이드 재료의 크기, 형태 또는 물리적/화학적 특성에 악영향을 미치지 않는다. 선행 기술에 의하여 실리카-코팅된 콜로이드 재료의 제조방법이 공지되었지만, 그러한 방법에 의하는 경우 에칭 또는 기타 반응이 일어남으로써, 콜로이드 재료의 크기, 형태 또는 물리적/화학적 특성이 악영향을 받았다. 본 발명에 따르면, 콜로이드 재료는 유해하거나 나쁜 영향을 받지 않으면서, 코팅될 수 있다.
하기 발명의 상세한 설명과 함께, 도면, 실시예 및 첨부된 특허청구범위에 의하여 당업자는 본원 발명의 추가적 특징을 명료하게 파악할 수 있을 것이다.
본원에 대한 보다 완전한 이해를 위하여, 하기 발명의 상세한 설명 및 첨부도면이 참조되어야 한다.
도 1은 실버 나노프리즘 및 실리카-코팅된 실버 나노프리즘의 투과 전자 현미경 사진을 도시한 것이다. 도 1은 실리카-코팅의 두께에 따른 변화를 보여준다.
도 2는 710 nm에서 관측된, 분석물/DNA-작용기화 및 실리카 코팅된 콜로이드 재료의 열 변성 곡선(thermal denaturation curve)을 도시한 것이다.
도 3은 용융 전이 온도의 1차 미분을 도시한 것으로, 급격한 공조적인-용융 전이(cooperative-melting transition)를 보인다.
개시된 비교 연구는 다양한 형태의 양태를 포함하고 있지만, 본 발명의 범위는 본원에 설명된 구체적인 양태에 의하여 제한되지 않는다.
본원은 코팅된 콜로이드 재료에 대하여 기술한다. 이러한 코팅된 콜로이드 재료는 일반적으로 결정성 콜로이드 재료 및 코팅(예:실리카 또는 티타니아)을 포함한다. 일부 양태에 있어서, 결정질 콜로이드 재료는 전이 금속(예:실버 또는 골드)의 나노결정이다. 본원에서 개시하고 있는, 코팅된 콜로이드 재료의 제조방법에 의하면, 콜로이드 재료는 코팅되기 전의 콜로이드 재료와 동일한 형태를 가지게된다. 따라서, 전이 금속의 나노결정은, 나노결정의 형태, 크기 또는 물리적/화학적 특성(예: 광학적 성질)에 불리한 영향을 받지 않으면서, 실리카 또는 티타니아로 코팅될 수 있다. 이러한 방법은, 나노 결정의 기타 바람직한 성질에는 악영향을 미치지 않으면서도, 나노결정의 물리적 및 화학적 특성을 조절 가능하게 한다.
콜로이드 재료는 분산성 단독 입자이며, 결정질일 수 있다. 일부 양태에 있어서, 콜로이드 재료는 실리카 또는 티타니아일 수 있다. 다양한 양태에 있어서, 콜로이드 재료는 결정질 전이 금속 콜로이드, 및 바람직하게는 전이 금속 나노결정을 포함한다.
나노결정의 현대식 제조 방법에 의하여, 다양한 크기 및 형태를 갖는 나노 결정이 제조된다. 바람직하게는, 결정질 콜로이드 재료는 나노미터 범위에서 2차원 이상(X,Y,Z 좌표축)을 가지나, 형태에 의해 제한되지 않는다. 결정질 콜로이드 재료의 형태는 예를 들면, 막대형, 입방체형, 절단된 입방체형, 입방팔면체형, 절단된 팔면체형, 팔면체형, 피라미드형, 프리즘형, 구형 및/또는 와이어형일 수 있다. 결정질 콜로이드 재료는 바람직하게는 입방체형, 절단된 입방체형, 팔면체형, 절단된 팔면체형 또는 프리즘형의 형태로 된 나노결정이다. 더욱 바람직하게는, 나노결정은 프리즘형이다. 본원에서 사용되는 콜로이드 재료는 나노결정의 치수(dimension)에 의하여 제한되지 않는다.
코팅을 형성하기 위해 요구되는 조건에 따라서, 모든 결정질 전이 금속 콜로이드가 사용될 수 있다. 본문에 있어서, '코팅(coating)'은 콜로이드 재료의 적어도 일부를 덮을 수 있는 재료를 의미한다. 어떤 경우에 있어서, 코팅은 실리카, 티타니아 또는 이들 모두를 포함하는 코팅을 의미한다. 코팅은 추가적 구성 성분 또는 제제(formulation)를 포함하며, 예를 들면, 사용되는 재료의 순도, 제조 방법, 도펀트(dopant) 또는 기타 성분 함유물 및/또는 실리카 및/또는 티타이나의 결정 형태에 의존한다.
이용가능한 결정질 콜로이드 재료로는 절연체, 반도체 및 도전체가 포함된다. 반도체는 p-타입과 n-타입 재료를 포함할 수 있다. 결정질 콜로이드 재료는 도핑된 단열재, 도핑된 반도체 및 도핑된 전도체를 추가로 포함할 수 있다. 더욱이, 결정질 콜로이드 재료는 전이 금속, 알칼리 금속, 알칼리토금속, 및 주요 족(그룹) 원소들을 포함할 수 있다. 결정질 콜로이드 재료는 또한, 란탄족 및 악티늄족 원소를 포함할 수 있다. 본원에 포함되는 전이 금속 콜로이드는, 순수한 전이 금속 콜로이드, 즉, 단일 전이 금속 및/또는 전이 금속 합금만을 함유하는 콜로이드이며, 이때 전이 금속 합금은, 1개 이상의 전이 금속 및 1개 이상의 추가적 원소를 포함한다. 여기서, 전이 금속은 특히 8족, 9족, 10족, 11족, 및 12족 금속을 포함한다. 더욱 구체적으로, 전이 금속은 특히, 철, 코발트, 니켈, 구리 아연, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 실버, 카드뮴, 이리듐, 백금 및 골드를 포함한다. 바람직하게는, 전이 금속은 실버 또는 골드를 포함한다.
본원에서 사용되는 콜로이드 재료는 코팅되기 전 또는 코팅되는 동시에 부동태화된다. 전형적으로, 콜로이드 재료는 표면 부동태화제를 사용함으로써 부동태화된다. 표면 부동태화제의 예로는, 콜로이드 재료 표면 상에 단일층, 이중층 및 다중층을 형성할 수 있는 물질들이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 표면 부동태화제는 콜로이드 재료의 표면 상에 단일층을 형성하는 물질일 수 있으며, 상기 단일층은 표면 부동태화제와 콜로이드 재료 간의 공유, 이온, 반데르 발스 또는 다른 화학적 또는 전기적 상호작용에 의하여 형성된다. 일 예로서 표면 부동태화제는 콜로이드 재료와 화학적 결합을 형성한다. 표면 부동태화제는 할로, 알콕시, 카르복시산, 에스테르, 티올, 알킬셀레나이드, 아민, 아미드, 포스페이트, 포스파이트, 포스포네이트, 알켄, 알킨, 실란, 실록산, 보레인과 같은 작용기를 1개 이상 포함한다.
바람직한 일 양태에 있어서, 표면 부동태화제는 티올 작용기를 포함한다. 티올 작용기를 포함하는 표면 부동태화제의 예로는 유기 티올, 예를 들면 선형 알칸티올, 분지형 알칸티올, 사이클로알칸티올, 아릴알칸티올, 및 아릴티올이 포함되지만, 본 발명은 이에 제한받지 않는다. 티올은 그의 화학 구조식 또는 화학 명칭으로 기재될 수 있으며, 예를 들면 C4H17SH과 옥탄티올은 동의어이다. 알칸티올은 일반 화학식이 R-SH인 케미컬을 포함하며, 여기서 R은 6 내지 24개의 탄소 원자를 가지는 알킬기이다.
또 다른 양태에 있어서, 표면 부동태화제는, 콜로이드 재료 상에 이중층을 형성하는 2 성분계이다. 이중층은 예를 들면, 화학 물질 간의 반데르 발스, 방향족, 이온 및 공유 상호 작용에 의하여 형성될 수 있다. 이중층에 의하여 표면이 부동태화된 콜로이드 재료는, 콜로이드 재료를 제1 및 제2 표면 부동태화제와 혼합시킴으로써 생성될 수 있다. 제2 표면 부동태화제는, 동일하거나 또는 상이한 표면 부동태화제 일 수 있다. 더욱이, 화학적으로 상이한 복수의 제2 부동태화제가 콜로이드 재료에 첨가될 수 있다. 제1 표면 부동태화제의 예로는 알칸티올(예:도데칸티올)을 들 수 있으며, 제2 표면 부동태화제로는 알칸카르복시산(예:도데칸산)을 들 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 이론에 구애받지 않고, 이중층에 의해 표면이 부동태화된 콜로이드 재료는, 도데칸티올이 콜로이드 재료와 상호 작용하고, 도데칸산이 소수성 또는 반데르 발스 상호 작용을 통하여 도데칸티올의 선형 알킬 작용기와 상호 작용할 때, 형성될 수 있다.
바람직하게는, 표면 부동태화제는, 제1 작용기 및 제2 작용기를 포함하는 단일 성분계이다. 더욱 바람직하게는, 두 개의 작용기는 화학적으로 상이하다. 화학적으로 상이한 2개의 작용기를 포함하는, 표면 부동태화제의 예로는 제1 티올 작용기, 예를 들면 포화 또는 불포화된 알칸티올, 분지형 알칸티올, 사이클로알칸티올, 아릴알칸티올 및 아릴티올과 티올이 아닌 제2 작용기를 포함하는 화합물들이 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 바람직하게는, 포화 또는 불포화된 알칸티올, 분지형 알칸티올, 사이클로알칸티올, 아릴알칸티올 및 아릴티올은 6 내지 24개의 탄소 원자를 가진다. 2개의 작용기를 가지는 부동태화제의 예로는, 제1 작용기가 티올이고, 제2 작용기가 할로, 하이드록실, 카르복시산, 에스테르, 케톤, 셀레나이드(selenide), 아민, 아미드, 포스페이트, 포스파이트, 포스포네이트, 실란, 실록산, 보레인인 화합물을 들 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 바람직한 부동태화제의 한 유형은 티올-카르복시산이다. 바람직한 티올-카르복시산의 예로는 16-머메캅토헥사데칸산이 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 바람직한 표면 부동태화제의 두 번째 유형으로는 티올-실록산, 예를 들면 EP 0 491 622에 개시된 것이다. 바람직한 티올-실록산의 일례로는 12-머캅토도데실(트리에톡시)실란이 있다.
본 발명의 또 다른 면은 콜로이드 재료와 코팅제를 혼합하는 것이다. 본원에서 사용된 "코팅제(coating agent)"는 콜로이드 재료 코팅의 화학적 전구체를 의미한다. 본문에 걸쳐 사용된 바와 같이, 특별한 언급이 없는 한, 코팅제 전구체는 코팅 자체를 의미하는 것과 호환적으로 사용될 수 있다. 일 양태에 있어서, 코팅제는 실란이며, 이러한 실란은, 실리카 코팅에 대한 전구체를 함유한 규소이다. 따라서, 예를 들면, 코팅이 실리카이면, 코팅제는 전형적으로 실란 전구체이다. 코팅으로서 실란이 사용되었다 함은 실제 코팅으로서는 실리카가 사용되었다는 의미가 포함된다. 상기 코팅제는, 표면 부동태화제의 첨가 전에, 후에 또는 첨가와 동시에, 콜로이드 재료와 혼합될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
바람직한 일 양태에 있어서, 실란 코팅제는 오르토실리케이트, 즉 알콕시실란으로도 불리는 알킬 오르토실리케이트이다. 테트라알킬 오르토실리케이트(테트라(알콕시)실란으로도 알려짐)가 특히 고려될 수 있으며, 이때 알킬(알콕시)기는 동일하거나 상이할 수 있다. 테트라알킬 오르토실리케이트의 예로는 테트라메틸 오르토실리케이트(테트라메톡시실란으로도 알려짐), 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS, 테트라에톡시실란), 테트라프로필 오르토실리케이트 및 테트라부틸 오르토실리케이트가 포함되며, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
또 다른 양태에 있어서, 코팅제는 티타니아이다. "티타니아"는 티타니아 코팅에 대한 전구체를 함유하는, 모든 티타늄을 의미한다. 상기 티타니아는, 표면 부동태화제의 첨가 전에, 후에 또는 첨가와 동시에, 콜로이드 재료와 혼합될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 바람직한 일 양태에 있어서, 티타니아는 티타늄 알콕사이드일 수 있다. 티타늄 알콕사이드는 티타늄 이소프로폭사이드, 티타늄 메톡사이드 및 티타늄 에톡사이드를 포함한다.
코팅된 콜로이드 재료는 선택적인 촉매를 사용하여 제조될 수 있다. 전형적으로, 촉매는 축합 촉매이다. 축합 촉매는 콜로이드 재료의 코팅 형성을 촉진하는 물질이다. 실리케이트 축합 촉매는, 알킬아민 또는 아릴아민과 같은 아민을 포함하지만 본 발명은 이에 제한되지는 않는다. 알킬아민은 C1 - 8알킬 아민, (C1 - 8알킬)2아민 및 (C1 - 8알킬)3아민을 포함한다. 일 양태에 있어서, 상기 촉매는 디메틸아민을 포함한다. 추가적 실리카 축합 촉매는 당업자에게 잘 알려져 있다.
본원에 개시된, 코팅된 콜로이드 재료의 광학적 성질은 비-코팅된 콜로이드 재료의 광학 성질과 상이하다. 콜로이드 재료가 표면 부동태화제와 혼합된 경우에, 콜로이드 재료의 광학 스펙트럼에 있어서 쉬프트(shift)가 관측되었다. 콜로이드 재료가 코팅된 경우에, 콜로이드 재료의 광학 스펙트럼에 있어서 추가적인 쉬프트가 관측되었다. 일 양태에 있어서, 표면 부동태화제를 첨가하면, 실버 나노프리즘 광학 스펙트럼이 붉은 색 쪽으로 쉬프트되었으며, 실리카-코팅된 실버 나노프리즘이 형성되자 광학 스펙트럼이 붉은 색 쪽으로 쉬프트되었다.
콜로이드 재료의 코팅 두께는 원하는 어느 두께라도 가능하나, 바람직하게는 약 1 nm 내지 약 100 nm이다. 또한, 콜로이드 재료의 코팅 두께는 약 5 nm, 약 10 nm, 약 15 nm, 약 20 nm, 약 25 nm, 약 30 nm, 약 35 nm, 약 40 nm, 약 45 nm, 약 50 nm, 약 55 nm, 약 60 nm, 약 65 nm, 약 70 nm, 약 75 nm, 약 80 nm, 약 85 nm, 약 90 nm 및 약 100 nm일 수 있다. 도 1은, 실리카 코팅 두께가 약 15, 약 30, 약 45 nm인, 실리카-코팅된 실버 나노결정의 몇몇 예들을 도시한 것이다.
일부 양태에 있어서, 코팅된 콜로이드 재료는 코팅 상에 작용화기제의 층을 추가로 포함한다. 이론에 얽매이지 않고, 작용기화제가 이온, 공유, 및/또는 전기적 상호작용에 의하여 코팅된 콜로이드 재료에 결합하는 것이 제안되었다. 바람직한 일 양태에 있어서, 작용기화제는 코팅된 콜로이드 재료의 표면에 대해 화학적 결합, 이온 결합 또는 공유 결합될 수 있는 작용기를 1개 이상 포함한다. 바람직하게는 작용기화제는 카르복시산 또는 실록산일 수 있다. 실록산 작용기화제의 예로는 알킬(트리알콕시)실란 및 아릴(트리알콕시)실란이 포함되며, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 알킬(트리알콕시)실란의 구체적인 예로는, 일반 화학식 RSi(OR')3을 갖는 실록산 작용기화제가 있으며, 이때 R은 약 3 내지 24개의 탄소 원자를 가지며, R'은 약 1 내지 6개의 탄소 원자를 가진다. 이러한 예로는 데실(트리에톡시)실란, 도데실(트리에톡시)실란, 헥사데실(트리메톡시)실란 및 옥타데실(트리메톡시)실란이 있으며, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
다양한 양태에 있어서, 작용기화제는 1개 이상의 작용기를 가질 수 있다. 작용기들은 동일하거나 상이할 수 있다. 제1 작용기는 바람직하게는 카르복시산 또는 실록산이다. 제2 작용기는 바람직하게는, 할로, 알콕시, 케톤, 에스테르, 카르복시산, 실록산, 아민, 아미드, 포스페이트, 포스파이트, 포스포네이트이다. 2개의 상이한 작용기를 가지는 작용기화제의 예로는, 머캅토알킬(트리알콕시)실란, 아미노알킬(트리알콕시)실란, 머캅토아릴(트리알콕시)실란, 아미노아릴(트리알콕시)실란 및 아미노알칸산을 들 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지는 않는다. 작용기화제의 구체적인 예로는, 아미노산, 각각의 알킬기 또는 알콕시기가 약 1 내지 약 24개의 탄소원자를 갖는, 아미노알킬(트리알콕시)실란, 및 각각의 알킬기 또는 알콕시기가 약 1 내지 약 24개의 탄소 원자를 가지는 머캅토알킬(트리알콕시)실란이 포함된다. 작용기화제의 바람직한 일예는 3-아미노프로필(트리메톡시)실란이다.
본 발명의 또 다른 면은 정렬된 콜로이드 재료(ordered colloidal material)에 관한 것이다. 정렬된 재료란, 콜로이드 재료에 있어서 자기 조립(self-assembled) 또는 정리된(organized) 구조 및 층을 의미한다. 자기 조립된층 및 구조는, 이전에 존재하는 구성성분들의 무질서한 계가, 외적 힘을 가하지 않아도, 구성 성분들 자체 간의 특이적 국소적 상호작용에 의하여, 정리된 구조 또는 패턴을 형성하는 경우에 있어서의, 층 및 구조들을 일컫는다. 상기 상호작용은, 원하는 화학적/물리적 성질을 가지도록, 작용기화제를 미리 선택함으로써 조절할 수 있다. 또한, 상기 물리적 성질은, 코팅된 콜로이드 재료를 층 및 구조를 형성하는 기술에 적합하도록 미리 선택할 수 있다. 예를 들면, 옥타데실(트리메톡시)실란을 코팅제로서 선택하여 옥타데실-코팅된 콜로이드 재료를 생산할 수 있으며, 상기 옥타데실-코팅된 콜로이드 재료는 비극성 용매에 용해되며, 상당히 소수성이며 물에 용해되지 않는다. 더욱이 옥타데실-코팅된 콜로이드 재료는, 랭뮤어 블로젯 기술에 의하여 기판 상에 단일층으로 퇴적될 수 있다. 본원에 정의된 바와 같이, 랭뮤어 블로젯 기술은 실리콘 웨이퍼와 같은 기판 상에 재료를 단일층으로 퇴적하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 액체 표면 상에 상기 재료의 막을 형성하는 단계 및 기판을 필름과 액체 표면에 통과시키는 단계를 포함하고, 이때 상기 재료는 액체 표면에 용해되지 않는다. 또한, 코팅된 콜로이드 재료, 또는 콜로이드 재료, 기타 재료 및/또는 랭뮤어 블로젯 기술에 적합한 재료들의 혼합물들의 다중층을 형성하기 위하여, 랭뮤어 블로젯 기술이 사용될 수 있으며, 이때 상기 기타 재료 또는 재료들은 코팅된 콜로이드 재료일 수 있다. 정렬된 재료를 제조하고 형성하는 것과 관련하여, 추가적인 사항은 당업자에게 자명하다.
또 다른 양태에 있어서, 작용기화제는 생물학적 재료일 수 있으며, 생성된 작용기화된 콜로이드 재료는 부착된 생물학적 재료를 가진다. 예를 들면, 폴리펩타이드, 폴리뉴클레오타이드, 또는 기타 생물학적 재료가, 콜로이드 재료와 혼합되기 전에, 코팅된 콜로이드 재료, 작용기화된-코팅된 콜로이드 재료 또는 작용기화제에 직접 부착될 수 있다. 나노입자에 결합된 올리고뉴클레오타이드에 관한, 참조용 국제공개공보 WO/2006/138145의 명세서는 원용에 의하여 본원에 포함된다. 본원에서 사용되는 생물학적 재료는 천연 및 합성 생물학적 재료를 의미하며, 단백질, 폴리펩타이드, 펩타이드, 소분자, 탄수화물, 지질, 폴리뉴클레오타이드, 및/또는 올리고뉴클레오타이드일 수 있다.
본 발명의 일면에 있어서, 생물학적 재료는, 특정 세포 유형 및/또는 장기, 뿐만 아니라 새포 내(sub-cellluar) 위치에 작용기화된 콜로이드 재료를 전달할 때 유용하다. 따라서, 생물학적 재료는 핵 위치 신호(NLS) 및 펩타이드 전달 도메인을 포함하며, 이러한 예로는, SV40 라지 T NLS, HIV-1 TAT 단백질 NLS, 아데노바이러스 NLS, 인테그린 결합 도메인, 올리고라이신(이들 각각은 [Tkachenko, et al., Bioconjugate Chem .(2004) 15:482-490]에 기재되어 있음), 및 NLS 및 수용체-매개 엔도사이토시스(RME:receptor-medicated endocytosis) 도메인을 포함하는, 아데노바이러스 섬유 단백질(adenovirus fiber protein)을 들 수 있으나[참조:Tkachenko, et al., J. Am . Chem . Soc . (2003) 125:4700-4701], 본 발명은 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 일면에 있어서, 코팅된 콜로이드 재료에 부착될 수 있는 올리고뉴클레오타이드는, 타겟 폴리뉴클레오타이드로부터 발현되는 유전자 생성물의 발현을 조절하는 올리고뉴클레오타이드를 포함한다. 올리고뉴클레오타이드 및 올리고뉴클레오타이드 특징에 관한, 참조용 국제공개공보 WO/2006/138145의 명세서는 원용에 의하여 본원에 포함된다. 따라서, 안티센스 올리고뉴클레오타이드, siRNA 올리고뉴클레오타이드, 삼중 나선 올리고뉴클레오타이드, 및 리보좀이 코팅된 콜로이드 재료에 부착될 수 있으며, 상기 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 타켓 폴리뉴클레오타이드에 혼성화되어 번역(translation)을 방해하며, 상기 siRNA 올리고뉴클레오타이드는 타켓 폴리뉴클레오타이드에 혼성화되어 RNAse(예:RANase H)의 작용을 개시하며, 상기 삼중 나선형 올리고뉴클레오타이드(triple-helix forming oligonucleotide)는 이중-나선 폴리뉴클레오타이드에 혼성화되어 전사(transcription)를 방해하며, 상기 리보좀은 타켓 폴리뉴클레오타이드에 혼성화되어 번역을 방해한다.
생물학적 재료에 의하여 작용기화된 코팅된 콜로이드 재료는 치료 및/또는 진단 응용 분야에서 사용될 수 있다. 이러한 응용으로는, 치료 및/또는 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 스크리닝 및 확인; 진단 스크리닝, 검출 어세이 및 삼중 DNA의 형성을 포함한다.
본 발명의 또 다른 면에 있어서, 코팅된 콜로이드 재료는, 바이오 바코드(bio barcode) 어세이와 같은 검출 어세이에서 사용될 수 있다[참조: 미국 특허 제7,323,309호, 제6,974,669호, 제6,750,016호, 제6,268,222호, 제5,512,439호, 5,104,791호, 제4,672,040호 및 제4,177,253호, 미국특허공개공보 제2001/0031469호, 제 2002/0146745호 및 제2004/0209376호 및 국제공개공보 제WO 05/003394호, 상기 각 참조 문헌의 전문은 원용에 의하여 본원에 포함된다.] 검출 어세이의 예로는 이뮤노-PCR 어세이, ELISA(enzyme-linked immunosorbent assays), 웨스턴 블로팅(Western blotting), 간접 형광 항체법(indirect fluorescent antibody tests), 용해성의 변화, 흡광도의 변화, 전도성의 변화 및 라만 분광법 또는 IR 스펙트로스코피의 변화 측정법을 들 수 있다[참조: Butler, J. Immunoassay, 21(2 & 3):165-209 (2000); Herbrink, et al., Tech . Diagn . Pathol . 2:1-19 (1992); 및 미국 특허 제5,635, 602호 및 제5,665, 539호. 상기 각 참조 문헌의 전문은 원용에 의하여 본원에 포함된다].
본 발명의 일면에 있어서, 검출 어세이는 샘플 내의 분석물 또는 타겟과, 코팅된 콜로이드 재료 간의 상호 작용과 관계가 있으며, 이러한 상호 작용에 의하여 검출 가능한 변화, 즉 검출 이벤트가 생성된다. 검출 이벤트는, 형광, 흡광, 라만 산란, 전기적 성질, 광산란, 용해성, 녹는점, 공조적인 용융 전이 또는 분석물 및/또는 작용기화된 코팅된 콜로이드 재료의 기타 물리적 또는 화학적 성질에 있어서의 변화를 의미하며, 이러한 변화들은 당업계에 공지된 방법에 의하여 검출될 수 있다. 예를 들면 도 2 및 도 3은, 공조적인 용융 전이에 해당하는 흡광도 검출 이벤트를 보여준다. 검출 이벤트는 주로, 상호 작용에 의해 나타나는 것으로, 이러한 상호 작용의 예로는 분석물과 작용기화된 코팅된 콜로이드 재료간의 페어링(paring) 또는 결합을 들 수 있다. 따라서, 분석물의 구조 및 조성은 공지된 검출 방법에 의하여 분석될 수 있다.
실시예
하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위하여 제공되는 것이나, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 물 중의 50 밀리몰(mM) 수소화붕소나트륨 용액의 1 밀리리터(mL)를, 95 mL 물 중의, 20 mM 질산은 용액 0.5 mL와 30 mM 구연산 나트륨 용액 1 mL을 혼합함으로써 제조된 차가운 수용액에, 첨가하여 실리카 코팅된 실버 나노프리즘을 제조하였다. 15분 과정 동안에, 매 2분 마다, 50 mM 수소화붕소나트륨 용액을 5-6 방울씩 상기 용액에 첨가하였다. 그 후, 수소화붕소나트륨 1 mL 및 5 mM 비스(p-설포나토페닐)페닐-포스핀 디하이드레이트 이칼륨 용액 1 mL을 적가하였다. 생성된 용액을 5시간 동안 교반한 뒤, 4℃에서 12시간 동안 놓아두었다. 용액의 pH를 11로 조절하고, 상기 용액에 대해 광대역 필터가 장착된 150-watt 할로겐 램프(중심 파장이 550±20 nm임)로 4시간 동안 조사하였다. 원심분리에 의하여 고체를 수집한 뒤, 0.3 mM 구연산 나트륨 용액에 재분산시켰다. 6-머캅토헥사데칸산의 농도가 20μM가 될 때까지, 상기 구연산 나트륨 용액에 에탄올 중의 16-머캅토헥사데칸산을 첨가하였다. 그 후, 원심분리에 의하여 고체를 수집한 뒤, 테트라에톡시실란 및 에탄올 용액에 현탁시켰다. 테트라에톡시 실란 농도를 변화시킨 후(예: 0.5 mM 부터 0.75 mM 내지 1 mM까지), 최종 농도가 0.6M이 될 때까지, 디메틸아민 수용액(20 중량%)을 첨가시켜, 실리카 코팅 두께가 다양한 실리카 두께의 실리카-코팅된 실버 나노프리즘을 얻었다. 참조: 도1
작용기화된 실리카-코팅된 실버 나노프리즘
에탄올 중의 10 mM 옥타데실(트리메톡시)실란 용액을, 옥타데실(트리메톡시)실란의 최종 농도가 0.5 mM 이 될 때까지, 실리카-코팅된 실버 나노프리즘에 첨가함으로써, 실리카-코팅된 나노프리즘을 옥타데실(트리메톡시)실란으로 작용기화시켰다.
랭뮤어 블로젯 기술을 이용하여, 상기 작용기화된, 실리카-코팅된 실버 나노프리즘을 정렬된 단일층으로서 실리콘 웨이버에 퇴적하였다. 상기 작용기화된, 실리카-코팅된 실버 나노프리즘을, 클로로포름 중의 폴리비닐피롤리돈(MW~55,000)을 0.01 mg/mL 함유하는 용액에 분산시켰다. 이러한 분산액을 폴리비닐피롤리돈의 수용액(3.5mg/L)에 첨가하였다. 상기 클로로포름을 증발시키고, 남은 나노프리즘을 압축한 뒤, 나노프리즘을 통해 실리콘 웨이퍼를 드래그(drag)함으로써, 실리콘 웨이퍼 상에 작용기화된 실리카-코팅된 실버 나노프리즘을 생성하였다.
대안적으로, 2 중량%의 3-아미노프로필트리메톡시실란을 나노프리즘에 첨가함으로써, 상기 실리카-코팅된 실버 나노프리즘을 3-아미노프로필트리메톡시실란으로 작용기화시켰다. 상기 프리즘을 석신이미딜 4-[p-말레이미도페닐]부티레이트 (SMPB)/DMSO 용액 (1 mL, 10 mM)에 재분산시키기 전에, 프리즘을 에탄올로 2회 그리고 무수 디메틸설폭사이드(DMSO)로 2회 순차적으로 세척하였다. 그 후, 상기 현탁액을 무수 DMSO (1 mL)로 3회 세척하고, 커플링 버퍼 (0.1 M 인산나트륨 버퍼, 0.2 M NaCl, pH 7.0)로 2회 세척하였다.
3-아미노프로필트리메톡시실란으로 작용기화된 실리카-코팅된 실버 나노프리즘을 나눈 뒤, 이들을 각각 DNA 단편(3' SH-A10-CCT AAT AAC AAT TTA (SEQ ID NO: 1)) 10μM 용액 및 DNA 단편(5' SH- A10-ATC CTT ATC AAT (SEQ ID NO: 2)) 10μM 용액으로 처리하였다. 이러한 DNA에 의하여 작용기화된 프리즘을 pH 8에서, 0.15 mM 인산 나트륨 버퍼 및 0.15 M NaCl의 혼합물로 세척하였다. 마지막으로, DNA 작용기화된 나노프리즘을 설포-NHS 아세테이트((1 mL, 10 mM)에 현탁시킨 다음, pH 7.4에서, 10 mM 인산 나트륨 버퍼 용액 및 0.2 M NaCl로 세척한 뒤, 이에 현탁시켰다. 그 후, DNA로 작용기화된 나노프리즘을 상보적인 올리고뉴클레오타이드와 함께 1:1로 혼합시키고, 이때 5'CGA TTA TTG TTA AAT ATT GAT AAG GAT 3' (SEQ ID NO: 3)을 10 pmol 첨가하여, 링크-하이브리드(linked-hybridized) 나노프리즘을 생성하였다. (상보적 올리고뉴클레오타이드는, 작용기화된 콜로이드 재료에 부착된 올리고뉴클레오타이드와 페어링(pairing)하는 핵산-염기를 충분히 가지는 올리고뉴클레오타이드로, 상기 페어링에 의하여 검출 어세이의 적용이 가능하다.) 상기 링크-하이브리드 나노프리즘은 급격한 공조적인 용융 전이를 가지며, 이러한 공조적인 용융 전이에 의하여 검출 어세이의 적용이 가능하다(참조: 도 2 및 도 3).
상기 설명은 본 발명의 명확한 이해를 돕기 위하여 기술된 것으로, 당업자에게 자명한 본 발명의 변형은 본 발명의 범위에 포함된다.
SEQUENCE LISTING <110> Northwestern University Mirkin, et al. <120> Coated Colloidal Materials <130> 30938/27089 <150> 60/951620 <151> 2007-07-24 <160> 3 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Nucleotide <220> <221> modified_base <222> (25)..(25) <223> Position 25 is modified as a thiol base. <400> 1 atttaacaat aatccaaaaa aaaaa 25 <210> 2 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Nucleotide <220> <221> modified_base <222> (1)..(1) <223> Position 1 is modified as a thiol base. <400> 2 aaaaaaaaaa atccttatca at 22 <210> 3 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Nucleotide <400> 3 cgattattgt taaatattga taaggat 27

Claims (31)

  1. (a) 부동태화된(passivated) 표면을 가지는 콜로이드 재료 및 (b) 상기 부동태화된 표면 상에, 실리케이트 또는 티타니아 중 1종 이상을 포함하는 코팅을 포함하는, 코팅된 콜로이드 재료.
  2. 선택적인 촉매 하에서, 콜로이드 재료, 표면 부동태화제(surface passivating agent) 및 코팅제를 혼합하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되는, 코팅된 콜로이드 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 콜로이드 재료가 나노결정을 포함하는, 코팅된 콜로이드 재료.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 콜로이드 재료가 나노프리즘을 포함하는, 코팅된 콜로이드 재료.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 콜로이드 재료가 전이 금속을 포함하는, 코팅된 콜로이드 재료.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전이 금속이 골드 또는 실버를 포함하는, 코팅된 콜로이드 재료.
  7. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면 부동태화제가 할로, 알콕시, 카르복시산, 에스테르, 티올, 셀레나이드(selenide), 아민, 아미드, 포스페이트, 포스파이트, 포스포네이트, 알켄, 알킨, 실란, 실록산, 보레인 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 이상의 작용기를 갖는, 코팅된 콜로이드 재료.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 표면 부동태화제가 티올을 포함하는, 코팅된 콜로이드 재료.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 티올이 제2 작용기를 포함하는, 코팅된 콜로이드 재료.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 작용기가 카르복시산인, 코팅된 콜로이드 재료.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 표면 부동태화제가 16-머캅토헥사도데칸산인, 코팅된 콜로이드 재료.
  12. 제2항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅제가 실란, 티타늄, 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 코팅된 콜로이드 재료.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 실란이 알콕시 실란을 포함하는, 코팅된 콜로이드 재료.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 실란이 테트라에톡시실란을 포함하는, 코팅된 콜로이드 재료.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 코팅제가 티타늄 알콕사이드를 포함하는, 코팅된 콜로이드 재료.
  16. 제2항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촉매가 아민을 포함하는, 코팅된 콜로이드 재료.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 아민이 알킬아민, 아릴아민, 또는 이들의 혼합물인, 코팅된 콜로이드 재료.
  18. 제16항 또는 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아민이 디메틸아민인, 코팅된 콜로이드 재료.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 상에 작용기화제를 포함하는, 코팅된 콜로이드 재료.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 작용기화제가 1개 이상의 제1 작용기를 포함하고, 상기 제1 작용기는 할로, 알콕시, 카르복시산, 에스테르, 티올, 셀레나이드, 아민, 아미드, 포스페이트, 포스파이트, 포스포네이트, 알켄, 알킨, 실란, 실록산, 보레인 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 코팅된 콜로이드 재료.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 작용기화제가 데실(트리메톡시)실란, 데실(트리에톡시)실란, 도데실(트리에톡시)실란, 헥사데실(트리메톡시)실란, 옥타데실(트리메톡시)실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 코팅된 콜로이드 재료.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 작용기화제가 제2 작용기를 포함하는, 코팅된 콜로이드 재료.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1 작용기가 실란 또는 실록산을 포함하며, 제2 작용기가 아민을 포함하는, 코팅된 콜로이드 재료.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 작용기화제가 3-아미노프로필(트리메톡시)실란인, 코팅된 콜로이드 재료.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 작용기화제가 생물학적 재료를 포함하는, 코팅된 콜로이드 재료.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 생물학적 재료가 올리고뉴클레오타이드, 폴리펩타이드, 단백질, 항체, 펩타이드, 항암제, 폴리뉴클레오타이드-결합제, 탄수화물, 지질, 세포-표면 수용체-결합제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 코팅된 콜로이드 재료.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 생물학적 재료가 올리고뉴클레오타이드를 포함하는, 코팅된 콜로이드 재료.
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 기재된 코팅된 콜로이드 재료의 단일층을 포함하는 정리된(organized) 재료로서,
    상기 코팅된 콜로이드 재료가 랭뮤어 블로젯(Langmuir Blodgett) 기술에 의하여 기판 상에 퇴적되는, 정리된 재료.
  29. 코팅된 콜로이드 재료를 제조하는 방법으로서,
    선택적인 촉매의 존재 하에서, 콜로이드 재료, 표면 부동태화제, 및 코팅제를 혼합하여 코팅된 콜로이드 재료를 제조하는 단계를 포함하는 제조방법.
  30. 샘플 중의 분석물을 검출하는 방법으로서,
    상기 분석물과 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항의 코팅된 콜로이드 재료 간의 상호작용을 허용하기에 충분한 조건 하에서, 상기 코팅된 콜로이드 재료와 상기 샘플을 접촉시키는 단계를 포함하는 검출방법.
  31. 제30항에 있어서,
    작용기화제가 올리고뉴클레오타이드를 포함하며, 상기 분석물이 상보적 올리고뉴클레오타이드 또는 올리고뉴클레오타이드-결합 모이어티를 포함하며, 검출 이벤트가 올리고뉴클레오타이드의 용융 온도의 변화를 포함하는, 검출 방법.
KR1020107004087A 2007-07-24 2008-07-23 코팅된 콜로이드 재료 KR20100051680A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US95162007P 2007-07-24 2007-07-24
US60/951,620 2007-07-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100051680A true KR20100051680A (ko) 2010-05-17

Family

ID=40378901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107004087A KR20100051680A (ko) 2007-07-24 2008-07-23 코팅된 콜로이드 재료

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8735174B2 (ko)
EP (1) EP2173820A2 (ko)
JP (1) JP2010535938A (ko)
KR (1) KR20100051680A (ko)
CN (1) CN101784617A (ko)
AU (1) AU2008289383A1 (ko)
CA (1) CA2694357A1 (ko)
WO (1) WO2009025954A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140068168A (ko) * 2011-10-18 2014-06-05 닛뽕소다 가부시키가이샤 표면 피복 처리한 무기 분체

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY165210A (en) * 2009-12-04 2018-03-05 Oclaro Tech Ltd Surface treatments and coatings
JP5782643B2 (ja) * 2010-12-17 2015-09-24 国立研究開発法人産業技術総合研究所 ガラスコート金ナノ粒子及び蛍光増強金ナノ粒子とこれらの製造方法
JP6325552B2 (ja) * 2012-10-11 2018-05-16 ナノコンポジックス，インコーポレイテッド 銀ナノプレート組成物および方法
CN103523747A (zh) * 2013-10-10 2014-01-22 天津工业大学 一维核壳纳米结构的自组装制备
WO2016071762A1 (en) * 2014-11-07 2016-05-12 Sol Voltaics Ab Shell-enabled vertical alignment and precision-assembly of a close-packed colloidal crystal film
EP3072582A1 (en) 2015-03-27 2016-09-28 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Method for encapsulating a nanostructure, coated nanostructure and use of a coated nanostructure
WO2017031393A1 (en) * 2015-08-19 2017-02-23 University Of Cincinnati Patterned plasmonic nanoparticle arrays for multiplexed, microfluidic biosensing assays
CN106216656A (zh) * 2016-07-22 2016-12-14 武汉工程大学 一种金掺杂二氧化钛花状纳米结构材料及其制备方法和应用
CN106563814B (zh) * 2016-11-11 2018-12-07 广州大学 一种光诱导法对银纳米三角片的可控制备方法
KR102141220B1 (ko) * 2017-11-30 2020-08-05 한국생산기술연구원 친수성 또는 소수성 약물을 제어하는 다공성 나노입자의 콜로이드화

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1582956A (en) 1976-07-30 1981-01-21 Ici Ltd Composite magnetic particles
US4672040A (en) 1983-05-12 1987-06-09 Advanced Magnetics, Inc. Magnetic particles for use in separations
US5104791A (en) 1988-02-09 1992-04-14 E. I. Du Pont De Nemours And Company Particle counting nucleic acid hybridization assays
US5512439A (en) 1988-11-21 1996-04-30 Dynal As Oligonucleotide-linked magnetic particles and uses thereof
JPH04217689A (ja) 1990-12-19 1992-08-07 Shin Etsu Chem Co Ltd 有機けい素化合物
US5665539A (en) 1991-07-12 1997-09-09 The Regents Of The University Of California Immuno-polymerase chain reaction system for antigen detection
US5635602A (en) 1993-08-13 1997-06-03 The Regents Of The University Of California Design and synthesis of bispecific DNA-antibody conjugates
US6750016B2 (en) 1996-07-29 2004-06-15 Nanosphere, Inc. Nanoparticles having oligonucleotides attached thereto and uses therefor
US6974669B2 (en) 2000-03-28 2005-12-13 Nanosphere, Inc. Bio-barcodes based on oligonucleotide-modified nanoparticles
US5990479A (en) * 1997-11-25 1999-11-23 Regents Of The University Of California Organo Luminescent semiconductor nanocrystal probes for biological applications and process for making and using such probes
JP3468750B2 (ja) 1998-01-22 2003-11-17 ルミネックス コーポレイション 多数の蛍光シグナルを有する微小粒子
ATE502117T1 (de) * 1999-06-25 2011-04-15 Nanosphere Inc Nanopartikel mit gebundenen oligonukleotiden und deren verwendungen
US20040209376A1 (en) 1999-10-01 2004-10-21 Surromed, Inc. Assemblies of differentiable segmented particles
DE60037267T2 (de) * 1999-10-06 2008-10-09 Oxonica, Inc., Mountain View Oberflächenverstärkte spektroskopie-aktive zusammengesetzte nanopartikel
US20010031469A1 (en) 2000-01-03 2001-10-18 Stefano Volinia Methods for the detection of modified peptides, proteins and other molecules
US7291284B2 (en) * 2000-05-26 2007-11-06 Northwestern University Fabrication of sub-50 nm solid-state nanostructures based on nanolithography
US20020146745A1 (en) 2001-04-03 2002-10-10 Surromed, Inc. Methods and reagents for multiplexed analyte capture, surface array self-assembly, and analysis of complex biological samples
US20030211488A1 (en) * 2002-05-07 2003-11-13 Northwestern University Nanoparticle probs with Raman spectrocopic fingerprints for analyte detection
JP4787938B2 (ja) * 2003-03-28 2011-10-05 ザ・プロウボウスト・フェロウズ・ファウンデーション・スカラーズ・アンド・ザ・アザー・メンバーズ・オブ・ボード・オブ・ザ・カレッジ・オブ・ザ・ホリー・アンド・アンデバイデッド・トリニティ・オブ・クイーン 銀ナノ粒子を用いた検体検出用センサ
AU2004254367B2 (en) 2003-06-27 2008-06-19 Nanosphere, Inc. Bio-barcode based detection of target analytes
US8092595B1 (en) * 2003-10-10 2012-01-10 Sandia Corporation Self-assembly of water-soluble nanocrystals
US7226953B1 (en) * 2003-11-17 2007-06-05 Los Alamos National Security, Llc Nanocrystal/sol-gel nanocomposites
KR20070028478A (ko) * 2004-06-01 2007-03-12 더 펜 스테이트 리서치 파운데이션 비응집성 코어/쉘 나노복합 입자
WO2006132643A2 (en) * 2004-06-30 2006-12-14 Northwestern University Methods of making metal nanoprisms having a predetermined thickness
US7588624B2 (en) * 2005-03-10 2009-09-15 Northwestern University Method of producing gold nanoprisms
WO2006138145A1 (en) 2005-06-14 2006-12-28 Northwestern University Nucleic acid functionalized nanoparticles for therapeutic applications
US20090061006A1 (en) * 2006-03-31 2009-03-05 Carola Leuschner Layered Nanoparticles for Sustained Release of Small Molecules
WO2007149387A2 (en) * 2006-06-19 2007-12-27 Northwestern University Ph-controlled photosynthesis of silver nanoprisms
US20080206562A1 (en) * 2007-01-12 2008-08-28 The Regents Of The University Of California Methods of generating supported nanocatalysts and compositions thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140068168A (ko) * 2011-10-18 2014-06-05 닛뽕소다 가부시키가이샤 표면 피복 처리한 무기 분체

Also Published As

Publication number Publication date
CN101784617A (zh) 2010-07-21
CA2694357A1 (en) 2009-02-26
AU2008289383A1 (en) 2009-02-26
JP2010535938A (ja) 2010-11-25
EP2173820A2 (en) 2010-04-14
US8735174B2 (en) 2014-05-27
US20100291697A1 (en) 2010-11-18
WO2009025954A3 (en) 2009-12-10
WO2009025954A2 (en) 2009-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20100051680A (ko) 코팅된 콜로이드 재료
Selvakannan et al. Synthesis of aqueous Au core− Ag shell nanoparticles using tyrosine as a pH-dependent reducing agent and assembling phase-transferred silver nanoparticles at the air− water interface
JP3885054B2 (ja) 非合金のコアシェル型ナノ粒子
US8097742B2 (en) Water-soluble, surface-functionalized nanoparticle for bioconjugation via universal silane coupling
Vigderman et al. Functional gold nanorods: synthesis, self‐assembly, and sensing applications
O’Farrell et al. Silicon nanoparticles: applications in cell biology and medicine
US8231969B2 (en) Asymmetrically functionalized nanoparticles
KR101484743B1 (ko) 생체분자를 기반으로 하는 금속 나노구조물의 제조방법
Mehl et al. Thin and transparent films of graphene/silver nanoparticles obtained at liquid–liquid interfaces: Preparation, characterization and application as SERS substrates
TWI519774B (zh) 表面增強拉曼散射用金屬粒子及分子感測、以及其製造方法
SG185328A1 (en) Surface enhanced spectroscopy-active composite nanoparticles
WO2013043133A1 (en) Methods for forming gold nanowires on a substrate and gold nanowires formed thereof
Liu et al. Synthesis and characterization of L-histidine capped silver nanoparticles
Shen et al. Microwave irradiation synthesis and self-assembly of alkylamine-stabilized gold nanoparticles
Mansur et al. Bioengineered II–VI semiconductor quantum dot–carboxymethylcellulose nanoconjugates as multifunctional fluorescent nanoprobes for bioimaging live cells
Nguyen et al. Multicomponent nanoarchitectures for the design of optical sensing and diagnostic tools
Huang et al. Optical and biological sensing capabilities of Au2S/AuAgS coated gold nanorods
Sawant et al. Alkyl xanthates: new capping agents for metal colloids. Capping of platinum nanoparticles
Bose et al. In-situ green synthesis of fluorescent silica–silver conjugate nanodendrites using nanoporous frustules of diatoms: An unprecedented approach
Selvam et al. Synthesis of hydrophobic gold nanoclusters: growth mechanism study, luminescence property and catalytic application
Qi et al. Micro-patterns of Au@ SiO2 core-shell nanoparticles formed by electrostatic interactions
Naor et al. Electroless methods for molecular doping of gold thin films
Mialon et al. Luminescent oxide nanoparticles with enhanced optical properties
Luo et al. Formation of gold nanocrystalline films at the liquid/liquid interface: Comparison of direct interfacial reaction and interfacial assembly
Wangoo et al. Green synthesis and characterization of size tunable silica-capped gold core–shell nanoparticles

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid