KR20120053404A - Nanoparticles for detecting pb2+ ions and method for detecting pb2+ ions using the same - Google Patents

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KR20120053404A
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Abstract

PURPOSE: A nanoparticle for detecting lead ion and a detection method using the same are provided to ensure high selectivity to lead ion and to selectively detect lead ion. CONSTITUTION: A nanoparticle for detecting lead ion contains gold nanoparticles and alkyl phosphate which is conjugated on the surface of the gold nanoparticles. The average diameter of the gold nanoparticles is 5-50 nm. The alkyl phosphate is conjugated on the surface of the gold nanoparticles through an organic linker, sulfur(-S-). The alkyl phosphate is denoted by chemical formula 1. A method for preparing the nanoparticles comprises a step of mixing gold nanoparticle solution and alkyl phosphate solution. The lead ion sensor has the nanoparticles.

Description

납 이온 검출용 나노입자 및 이를 이용한 납 이온 검출 방법 {Nanoparticles for detecting Pb2+ ions and method for detecting Pb2+ ions using the same}Nanoparticles for detecting lead ions and methods for detecting lead ions using the same {Nanoparticles for detecting Pb2 + ions and method for detecting Pb2 + ions using the same}

본 발명은, 납 이온 검출용 나노입자 및 이를 이용한 납 이온 검출 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a lead ion detection nanoparticles and a lead ion detection method using the same.

납은 여러 산업분야에서 광범위하게 사용되고 있으나, 인체의 건강과 환경오염 측면에서 규제하고 있는 대표적인 중금속이다. 그 이유는 납이 인체에 흡수되면 다시 체외로 배출되지 않고 축적되어 인체 내 여러 생리 대사 반응에 부정적인 영향을 미치기 때문이다. 납은 낮은 녹는점, 고밀도, 공기 및 물에서의 약한 화학적 반응성 등 물리화학적인 측면에서 여러 산업 용품에 사용되기 쉽기 때문에 아직도 다양하게 사용되고 있다. 이러한 납 중독은 두통과 어지러움증을 유발하고, 심장, 신장 및 신경계 등에 치명적인 위험을 초래할 수 있으며, 특히 어린이들이 납에 중독된 경우에는 학습 및 행동 발달이 저해될 수 있다. 납 중독의 주요 요인으로는 오래된 건축물에 사용된 납 함유 페인트, 오염된 토양과 물 및 직업적으로 납에 노출되기 쉬운 열악한 작업 환경 등을 들 수 있다. Although lead is widely used in various industries, it is a representative heavy metal regulated in terms of human health and environmental pollution. The reason is that when lead is absorbed by the human body, it accumulates instead of being released into the body and negatively affects various physiological metabolic reactions in the human body. Lead is still used in a variety of industrial applications because of its low melting point, high density, and weak chemical reactivity in air and water. These lead poisonings can cause headaches and dizziness, and can pose a fatal risk to the heart, kidneys, and nervous system. Especially, when children are addicted to lead, learning and behavioral development may be inhibited. The main causes of lead poisoning include leaded paint used in older buildings, contaminated soil and water, and poor working conditions that are prone to occupational exposure to lead.

이에 최근 몇 년 동안, 납을 검출하는 방안에 대해서 상당한 이목이 집중되고 있고, 유기 염료를 이용한 납 이온 검출 센서가 많이 개발되어 왔다. 특히 납 이온을 검출하기 위한 나노입자는 납 이온의 유무에 따라 색 변화를 나타내기 때문에 육안으로 확인이 가능하고, 형광 프로브에 견줄 만한 민감성을 가지고 있기 때문에, 최근에 많은 연구가 진행되고 있다. In recent years, considerable attention has been focused on the method of detecting lead, and many lead ion detection sensors using organic dyes have been developed. In particular, nanoparticles for detecting lead ions can be visually identified because they show color change depending on the presence or absence of lead ions, and thus, many studies have been conducted in recent years.

한편, 금 나노입자는 유기 염료 분자보다 103 배 내지 105 배 높은 흡수 계수(extinction coefficients)를 가지기 때문에, 나노입자 개발에 있어서 좋은 발색 염료가 될 수 있다. 금 나노입자는 단일 입자로서 존재 시에는 적색을 띠지만, 나노입자 집합체를 형성 시에는 청색을 띠는 거리-의존적 광학 특성을 지니고 있다. On the other hand, since gold nanoparticles have extinction coefficients 10 3 to 10 5 times higher than organic dye molecules, they can be good color dyes in nanoparticle development. Gold nanoparticles have a red color when present as a single particle, but blue when forming nanoparticle aggregates.

지금까지 DNA 효소로 활성화된 금 나노입자(Accelerated color change of gold nanoparticles assembled by DNAzymes for simple and fast colorimetric Pb2+ detection, JACS, 2004,126(39)) 및 글루타티온으로 활성화된 금 나노입자(Colorimetric detection of Pb2+ using glutathione functionalized gold nanoparticles, ACS, Appl, Mater. Interfaces, 2010, 2(5)) 등 금 노입자를 이용한 납 이온 검출용 나노입자가 여러 가지 개발되었다. Accelerated color change of gold nanoparticles assembled by DNAzymes for simple and fast colorimetric Pb2 + detection (JACS, 2004, 126 (39)) and glutathione-activated gold nanoparticles (Colorimetric detection of Pb2 +) Several nanoparticles for lead ion detection using gold nanoparticles, such as using glutathione functionalized gold nanoparticles, ACS, Appl, Mater.Interfaces, 2010, 2 (5)), have been developed.

상기 DNA 효소로 활성화된 금 나노입자는, 납 이온 의존적인 DNA 효소 및 금 나노입자와 혼성화되어 있는 DNA 효소의 기질을 결합한 납 이온 검출용 나노입자로서, 납 이온이 없을 때에는 금 나노입자들이 집합체를 형성하여 청색을 띠고 있지만, 납 이온이 존재 시에는 DNA 효소가 활성화되어, 상기 금 나노입자가 혼성화된 기질을 분해함으로써 금 나노입자의 집합체 형성을 막아 적색을 띠게 된다. 그러나, DNA 효소로 활성화된 금 나노입자는 촉매 반응에 의존하기 때문에 pH, 온도 및 반응 매체의 조성 등 다양한 조건에 의해 영향을 받는 제한이 따른다. The gold nanoparticles activated by the DNA enzyme are lead ion detection nanoparticles that combine a lead ion-dependent DNA enzyme and a substrate of a DNA enzyme hybridized with the gold nanoparticles. Although it is formed and has a blue color, in the presence of lead ions, a DNA enzyme is activated, thereby degrading the hybridized substrate of the gold nanoparticles, thereby preventing the formation of aggregates of gold nanoparticles to become red. However, since gold nanoparticles activated with DNA enzymes depend on catalytic reactions, there are limitations affected by various conditions such as pH, temperature, and composition of the reaction medium.

상기 글루타티온으로 활성화된 금 나노입자는, 금 나노입자를 글루타티온으로 표면 개질하여 제조한 납 이온 검출용 나노입자로서, 납 이온이 없을 시에는 단일 입자로서 존재하면서 적색을 띠지만, 납 이온 존재 시에는 글루타티온과 납 이온 간의 결합에 의해 금 나노입자들이 집합체를 형성하여 청색을 띠게 된다. 그러나, 글루타티온으로 활성화된 금 나노입자는 별도의 염(ex. NaCl 등) 용액을 추가해야 하는 단점이 있다. The gold nanoparticles activated with glutathione are lead ion detection nanoparticles prepared by surface modification of the gold nanoparticles with glutathione, and are present as red as single particles in the absence of lead ions, but in the presence of lead ions The binding between glutathione and lead ions causes the gold nanoparticles to form an aggregate and become blue. However, gold nanoparticles activated with glutathione have a disadvantage in that a separate salt (ex. NaCl, etc.) solution must be added.

이에 따라, 촉매 반응에 따른 제약 및 별도의 염 추가 등 특정한 제한이 따르지 않고, 간단하게 납 이온을 검출할 수 있는 나노입자의 개발이 필요한 실정이다.
Accordingly, there is a need for the development of nanoparticles capable of simply detecting lead ions, without particular limitations such as constraints due to catalytic reactions and addition of additional salts.

본 발명은 납 이온 검출용 나노입자, 이의 제조 방법, 이를 이용한 납 이온 검출 방법 및 납 이온 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide a lead ion detection nanoparticles, a manufacturing method thereof, a lead ion detection method using the same and a lead ion sensor.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 금 나노입자; 및 상기 금 나노입자의 표면에 결합된 알킬 포스페이트를 포함하는 납 이온 검출용 나노입자를 제공한다.
The present invention as a means for solving the above problems, gold nanoparticles; And it provides a nanoparticles for lead ion detection comprising alkyl phosphate bonded to the surface of the gold nanoparticles.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 금 나노입자 용액 및 알킬 포스페이트 용액을 혼합하는 단계를 포함하는 납 이온 검출용 나노입자의 제조 방법을 제공한다.
As another means for solving the above problems, the present invention provides a method for producing lead ion detection nanoparticles comprising the step of mixing a gold nanoparticle solution and an alkyl phosphate solution.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 납 이온 검출용 나노입자 용액과 시료를 혼합하고, 색 변화를 관찰하는 단계를 포함하는 납 이온의 검출 방법을 제공한다.
As another means for solving the above problems, the present invention provides a method for detecting lead ions comprising mixing a sample with a nanoparticle solution for detecting lead ions according to the present invention and observing color changes.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 납 이온 검출용 나노입자 용액과 시료를 혼합하고, 자외선/가시광선 스펙트럼을 측정하는 단계를 포함하는 납 이온의 검출 방법을 제공한다.
As another means for solving the above problems, the present invention provides a method for detecting lead ions comprising mixing a sample of a nanoparticle solution for detecting lead ions according to the present invention and a sample and measuring an ultraviolet / visible spectrum. do.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 납 이온 검출용 나노입자를 포함하는 납 이온 센서를 제공한다.
The present invention, as another means for solving the above problems, provides a lead ion sensor comprising a nanoparticle for detecting lead ions according to the present invention.

본 발명의 납 이온 검출용 나노입자는 납 이온에 대해 높은 선택성을 가지고 있어, 다른 금속 이온의 존재 시에도 납 이온에 대해서만 반응을 나타내고, 납 이온에 대해 높은 민감성을 가지고 있어, 매우 작은 양의 납 이온도 검출할 수 있다. 또한, 본 발명의 납 이온 검출 방법은 별도의 염을 추가하는 공정이 필요하지 않으며, 반응 온도 및 반응 매체의 속성 등 반응 조건에 대한 제약이 없어, 시료에 납 이온이 존재하는지 여부를 육안으로 간단하게 확인할 수 있다.
The lead ion detection nanoparticles of the present invention have high selectivity to lead ions, react only with lead ions even in the presence of other metal ions, have high sensitivity to lead ions, and lead to very small amounts of lead. Ions can also be detected. In addition, the lead ion detection method of the present invention does not require a process for adding a separate salt, and there is no restriction on reaction conditions such as reaction temperature and properties of the reaction medium, and it is easy to visually determine whether lead ions are present in the sample. You can check it.

도 1은 본 발명의 일 태양에 따른 납 이온 검출 방법을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 납 이온의 농도별 시간 변화에 따른 520 nm 파장에서의 본 발명의 일 태양에 따른 납 이온 검출용 나노입자의 흡광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 3은 납 이온의 농도 변화에 따른 520 nm 파장에서의 본 발명의 일 태양에 따른 납 이온 검출용 나노입자의 흡광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 4는 다양한 금속 이온의 존재하에서 본 발명의 일 태양에 따른 납 이온 검출용 나노입자 용액의 가시광선 파장 변화에 따른 흡광 스펙트럼을 측정한 그래프이다.
도 5는 다양한 금속 이온의 첨가에 따른 680 nm 파장에서의 납 이온 검출용 나노입자의 흡광도 및 520 nm 파장에서의 납 이온 검출용 나노입자의 흡광도 비율을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 태양에 따른 납 이온 검출용 나노입자 용액에 다양한 금속 이온을 첨가한 경우의 색 변화를 나타내는 사진이다.
도 7은 납 이온과 다른 금속 이온을 혼합한 혼합 이온의 존재하에서 납 이온 검출용 나노입자 용액의 가시광선 파장 변화에 따른 흡광 스펙트럼을 측정한 그래프이다.
도 8은 납 이온 용액만을 첨가한 경우의 흡광도 대비 납 이온 및 다른 금속 이온의 혼합 용액을 첨가한 경우의 흡광도를 비교한 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows typically the lead ion detection method which concerns on one aspect of this invention.
2 is a graph showing an absorption spectrum of lead ion detection nanoparticles according to an embodiment of the present invention at a wavelength of 520 nm according to a time-specific change in concentration of lead ions.
3 is a graph showing an absorption spectrum of lead ion detection nanoparticles according to an embodiment of the present invention at a wavelength of 520 nm according to a change in concentration of lead ions.
Figure 4 is a graph measuring the absorption spectrum according to the visible light wavelength change of the nanoparticle solution for lead ion detection in accordance with an aspect of the present invention in the presence of a variety of metal ions.
5 is a graph showing the absorbance of lead ion detection nanoparticles at 680 nm wavelength and the absorbance ratio of lead ion detection nanoparticles at 520 nm wavelength according to the addition of various metal ions.
6 is a photograph showing a color change when various metal ions are added to a nanoparticle solution for lead ion detection according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph illustrating absorption spectra according to changes in visible wavelength of a nanoparticle solution for detecting lead ions in the presence of mixed ions mixed with lead ions and other metal ions.
8 is a graph comparing the absorbance when the mixed solution of lead ions and other metal ions is added to the absorbance when only the lead ion solution is added.

본 발명은 금 나노입자; 및 상기 금 나노입자의 표면에 결합된 알킬 포스페이트를 포함하는 납 이온 검출용 나노입자에 관한 것이다.
The present invention is a gold nanoparticle; And it relates to a lead ion detection nanoparticles comprising an alkyl phosphate bonded to the surface of the gold nanoparticles.

이하, 본 발명의 납 이온 검출용 나노입자를 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the lead ion detection nanoparticles of the present invention will be described in detail.

본 발명의 납 이온 검출용 나노입자는 금 나노입자를 포함할 수 있다. 본 발명의 금 나노입자는 단일 입자로서 존재 시에는 적색을 띠고, 금 나노입자 간의 결합에 의해 집합체를 형성한 때에는 청색을 띠는 거리-의존적 광학 특성을 가지고 있다. Lead nanoparticles for detecting the present invention may include gold nanoparticles. The gold nanoparticles of the present invention have a red color when present as a single particle and a blue color-dependent optical characteristic when an aggregate is formed by bonding between gold nanoparticles.

본 발명에서 상기 금 나노입자의 평균 직경은 5 nm 내지 50 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 30 nm, 보다 바람직하게는 13 nm 내지 20 nm일 수 있다. 본 발명에서 상기 금 나노입자의 평균 직경이 5 nm 미만이면, 납 이온 존재에 따른 색 변화가 미미할 우려가 있고, 50 nm를 초과하면, 완충 용액 상에서 불안정할 우려가 있다. In the present invention, the average diameter of the gold nanoparticles may be 5 nm to 50 nm, preferably 10 nm to 30 nm, more preferably 13 nm to 20 nm. In the present invention, when the average diameter of the gold nanoparticles is less than 5 nm, there is a fear that the color change due to the presence of lead ions is insignificant, and when it exceeds 50 nm, there is a fear of instability on the buffer solution.

본 발명의 납 이온 검출용 나노입자는 상기 금 나노입자의 표면에 결합된 알킬 포스페이트를 포함할 수 있다. Lead particle detection nanoparticles of the present invention may include an alkyl phosphate bonded to the surface of the gold nanoparticles.

본 발명에서 상기 알킬 포스페이트는 알킬기의 일 말단에 결합된 유기 링커를 통해 금 나노입자의 표면에 결합될 수 있다. 본 발명에서 상기 유기 링커는 특별히 한정되지 않고, 알킬기의 일 말단 및 금 나노입자의 표면과 공유 결합을 형성할 수 있는 것이라면 제한 없이 가능하다. 본 발명에서는 예를 들면, 유기 링커로서 황(-S-)을 사용할 수 있고, 이는 금 나노입자의 표면과 공유결합을 형성하여 알킬 포스페이트를 금 나노입자와 결합시키는 역할을 수행할 수 있다. In the present invention, the alkyl phosphate may be bonded to the surface of the gold nanoparticles through an organic linker bonded to one end of the alkyl group. In the present invention, the organic linker is not particularly limited, and any organic linker may be used without limitation as long as it can form a covalent bond with one end of the alkyl group and the surface of the gold nanoparticles. In the present invention, for example, sulfur (-S-) can be used as the organic linker, which forms a covalent bond with the surface of the gold nanoparticles to serve to bond the alkyl phosphate with the gold nanoparticles.

본 발명에서 상기 알킬 포스페이트는 하기의 화학식 1로 표시될 수 있다. In the present invention, the alkyl phosphate may be represented by the following Chemical Formula 1.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서, n은 3 내지 20, 바람직하게는 6 내지 15, 보다 바람직하게는 8 내지 13을 나타낼 수 있다. 본 발명에서 상기 n이 3 미만이면, 본 발명의 납이온 검출용 나노입자를 이용한 납이온 검출시 검출 한계가 높아질 우려가 있고, 20을 초과하면, 납이온 검출용 나노입자 상호간의 비가역적인 응집이 일어날 우려가 있다. In Chemical Formula 1, n may represent 3 to 20, preferably 6 to 15, more preferably 8 to 13. In the present invention, when n is less than 3, the detection limit may be increased when lead ions are detected using the lead ion detection nanoparticles of the present invention, and when 20 is exceeded, irreversible aggregation between the lead ion detection nanoparticles may occur. There is a risk of happening.

본 발명에서 상기 알킬 포스페이트의 말단에 있는 인산은 납 이온 존재 시에 납 이온과 배위결합을 형성할 수 있다. 본 발명에서 상기 알킬 포스페이트의 인산이 납 이온과 배위결합을 형성함에 따라, 금 나노입자는 납 이온을 통해 상호 간에 연결되어 금 나노입자의 집합체를 형성하게 되고, 그러한 과정에서 금 나노입자의 색 변화가 일어날 수 있다. 즉, 납 이온이 없을 때에는, 알킬 포스페이트가 결합되어 있는 금 나노입자가 단독으로 존재하고 있어, 적색을 띠고 있지만, 납 이온의 존재 시에는 알킬 포스페이트가 결합되어 있는 금 나노입자가 집합체를 형성하게 되어, 청색을 띠게 된다. 이로써, 납 이온의 유무를 확인할 수 있다.
In the present invention, phosphoric acid at the terminal of the alkyl phosphate may form coordination bonds with lead ions in the presence of lead ions. In the present invention, as the phosphoric acid of the alkyl phosphate forms a coordination bond with lead ions, the gold nanoparticles are connected to each other through lead ions to form an aggregate of gold nanoparticles, in the process of color change of the gold nanoparticles Can happen. That is, in the absence of lead ions, the gold nanoparticles to which the alkyl phosphate is bonded are present alone, and when the lead ions are present, the gold nanoparticles to which the alkyl phosphate is bonded form an aggregate. It becomes blue. Thereby, the presence or absence of lead ion can be confirmed.

본 발명은 또한, 금 나노입자 용액 및 알킬 포스페이트 용액을 혼합하는 단계를 포함하는 납 이온 검출용 나노입자의 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention also relates to a method for producing lead ion detection nanoparticles comprising mixing a gold nanoparticle solution and an alkyl phosphate solution.

이하, 본 발명의 납 이온 검출용 나노입자의 제조 방법을 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the manufacturing method of the lead ion detection nanoparticle of this invention is demonstrated concretely.

본 발명에서 상기 금 나노입자 용액은 금염 및 환원제를 혼합하여 제조될 수 있다. In the present invention, the gold nanoparticle solution may be prepared by mixing a gold salt and a reducing agent.

본 발명에서 사용할 수 있는 상기 금염의 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 염화금산칼륨(KAuCl4), 염화금산나트륨 수화물(NaAuCl4?2H2O), 사염화금산 수화물(HAuCl4?3H2O), 염화금(III)(AuCl3) 및 브롬화금(III)(AuBr3)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. The type of the gold salt that can be used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include potassium chloride (KAuCl 4 ), sodium chloride pentahydrate (NaAuCl 4 -2H 2 O), and tetrachloride tetrahydrate (HAuCl 4 -3H 2). O), gold (III) chloride (AuCl 3 ) and gold (B) bromide (AuBr 3 ).

본 발명에서 상기 금 나노입자의 평균 직경은 5 nm 내지 50 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 30nm, 보다 바람직하게는 13 nm 내지 20 nm일 수 있다. 본 발명에서 상기 금 나노입자의 평균 직경이 5 nm 미만이면, 납 이온 존재에 따른 색 변화가 미미할 우려가 있고, 50 nm를 초과하면, 완충용액 상에서 불안정할 우려가 있다. In the present invention, the average diameter of the gold nanoparticles may be 5 nm to 50 nm, preferably 10 nm to 30 nm, more preferably 13 nm to 20 nm. In the present invention, if the average diameter of the gold nanoparticles is less than 5 nm, there is a fear that the color change due to the presence of lead ions is insignificant, if it exceeds 50 nm, there is a fear of unstable on the buffer solution.

본 발명에서는 금염을 금 나노입자로 환원시키면서 금 나노입자의 평균 직경을 상기 범위로 제어하기 위하여, 환원제를 사용할 수 있다. 본 발명에서는 구체적으로, 금염이 포함된 용액과 환원제를 혼합하고 5 분 내지 20 분 동안 교반함으로써, 금염으로부터 상기 범위 내의 평균 직경을 가지는 금 나노입자를 형성할 수 있다. In the present invention, in order to control the average diameter of the gold nanoparticles in the above range while reducing the gold salt to the gold nanoparticles, it is possible to use a reducing agent. In the present invention, specifically, by mixing a solution containing a gold salt and a reducing agent and stirring for 5 to 20 minutes, it is possible to form gold nanoparticles having an average diameter within the above range from the gold salt.

본 발명에서 사용할 수 있는 환원제의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 시트르산일 수 있다. The kind of reducing agent that can be used in the present invention is not particularly limited, but may preferably be citric acid.

본 발명의 납 이온 검출용 나노입자의 제조 방법은 상기 제조된 금 나노입자 용액 및 알킬 포스페이트 용액을 혼합하는 단계를 수행할 수 있다. The method for preparing lead ion detecting nanoparticles of the present invention may be performed by mixing the prepared gold nanoparticle solution and the alkyl phosphate solution.

본 발명에서 상기 알킬 포스페이트 용액의 알킬 포스페이트는 탄소수 3 내지 20, 바람직하게는 6 내지 15, 보다 바람직하게는 8 내지 13의 알킬기를 가질 수 있다. 본 발명에서는, 예를 들면, 알킬 포스페이트로서 3-머캅토프로필 인산(3-mercaptopropyl phosphoric acid), 4-머캅토부틸 인산(4-mercaptobutyl phosphoric acid), 5-머캅토펜틸 인산(5-mercaptopentyl phosphoric acid), 6-머캅토헥실 인산(6-mercaptohexyl phosphoric acid), 7-머캅토헵틸 인산(7-mercaptoheptyl phosphoric acid), 8-머캅토옥틸 인산(8-mercaptooctyl phosphoric acid), 9-머캅토노닐 인산(9-mercaptononyl phosphoric acid), 10-머캅토데실 인산(4-mercaptodecyl phosphoric acid), 11-머캅토운데실 인산(11-mercaptoundecyl phosphoric acid), 12-머캅토도데실 인산(12-mercaptodocecyl phosphoric acid), 13-머캅토트리데실 인산(13-mercaptotridecyl phosphoric acid), 14-머캅토테트라데실 인산(14-mercaptotetradecyl phosphoric acid), 15-머캅토펜타데실 인산(15-mercaptopentadecyl phosphoric acid), 16-머캅토헥사데실 인산(16-mercaptohexadecyl phosphoric acid), 17-머캅토헵타데실 인산(17-mercaptoheptadecyl phosphoric acid), 18-머캅토옥타데실 인산(18-mercaptooctadecyl phosphoric acid), 19-머캅토노나데실 인산(19-mercaptononadecyl phosphoric acid)및 20-머캅토아이코실 인산(20-mercaptoeicosyl phosphoric acid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the present invention, the alkyl phosphate of the alkyl phosphate solution may have an alkyl group having 3 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 15 carbon atoms, more preferably 8 to 13 carbon atoms. In the present invention, for example, 3-mercaptopropyl phosphoric acid, 4-mercaptobutyl phosphoric acid, 5-mercaptopentyl phosphoric acid (5-mercaptopentyl phosphoric) as alkyl phosphate. acid), 6-mercaptohexyl phosphoric acid, 7-mercaptoheptyl phosphoric acid, 8-mercaptoctyl phosphoric acid, 9-mercaptononyl 9-mercaptononyl phosphoric acid, 10-mercaptodecyl phosphoric acid, 11-mercaptoundecyl phosphoric acid, 12-mercaptododecyl phosphoric acid ), 13-mercaptotridecyl phosphoric acid, 14-mercaptotetradecyl phosphoric acid, 15-mercaptopentadecyl phosphoric acid, 16-mer 16-mercaptohexadecyl phosphoric acid, 17-mercaptoheptadecyl phosphoric acid (17-m ercaptoheptadecyl phosphoric acid, 18-mercaptooctadecyl phosphoric acid, 19-mercaptononadecyl phosphoric acid, and 20-mercaptoeicosyl phosphoric acid One or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto.

본 발명에서 금 나노입자 용액 및 알킬 포스페이트 용액을 혼합하는 단계는, 구체적으로, 36 시간 이내, 바람직하게는 12 시간 내지 36 시간, 보다 바람직하게는 20 시간 내지 30 시간 동안에 일정한 간격으로 3회 내지 8회, 바람직하게는 4회 내지 6회에 걸쳐 알킬 포스페이트 용액을 금 나노입자 용액에 첨가함으로써 수행될 수 있다. 금 나노입자 용액 및 알킬 포스페이트 용액을 한번에 많은 양으로 혼합하게 되면, 금 나노입자의 표면에 알킬 포스페이트가 결합되지 않고, 금 나노입자 상호간의 결합에 의해 금 나노입자 집합체를 형성할 우려가 있다. 즉, 알킬 포스페이트 용액을 3회 미만에 걸쳐 금 나노입자 용액에 혼합하는 경우에는 금 나노입자 집합체가 형성될 우려가 있고, 8회 초과에 걸쳐 혼합하는 경우에는 반응 시간이 지나치게 오래 걸릴 수 있다. In the present invention, the step of mixing the gold nanoparticle solution and the alkyl phosphate solution is specifically 3 to 8 times at regular intervals within 36 hours, preferably 12 hours to 36 hours, more preferably 20 hours to 30 hours. It can be carried out by adding the alkyl phosphate solution to the gold nanoparticle solution three times, preferably four to six times. When the gold nanoparticle solution and the alkyl phosphate solution are mixed in a large amount at one time, the alkyl phosphate is not bonded to the surface of the gold nanoparticles, and there is a concern that gold nanoparticle aggregates are formed by bonding between the gold nanoparticles. That is, when the alkyl phosphate solution is mixed with the gold nanoparticle solution in less than three times, there is a fear that a gold nanoparticle aggregate may be formed, and when mixed over eight times, the reaction time may take too long.

또한, 본 발명에서 상기 혼합 시간이 12 시간 미만이면, 금 나노입자와 알킬 포스페이트 간의 결합이 제대로 수행되지 않을 우려가 있고, 36 시간을 초과하면, 반응 시간이 너무 길어져 본 발명의 나노입자의 제조 효율을 감소시킬 우려가 있다. In addition, in the present invention, if the mixing time is less than 12 hours, there is a fear that the bonding between the gold nanoparticles and the alkyl phosphate may not be performed properly, if it exceeds 36 hours, the reaction time is too long, the production efficiency of the nanoparticles of the present invention There is a fear of reducing.

본 발명에서 여러 회에 걸쳐 상기 금 나노입자 용액 및 알킬 포스페이트 용액을 혼합하는 경우, 일정한 간격으로 혼합할 수 있고, 상기 일정한 간격은 1.5 시간 내지 12 시간, 바람직하게는 2 시간 내지 9 시간 보다 바람직하게는 3.5 시간 내지 7.5 시간일 수 있다. In the present invention, when the gold nanoparticle solution and the alkyl phosphate solution are mixed several times, they may be mixed at regular intervals, and the regular intervals are more preferably from 1.5 hours to 12 hours, preferably from 2 hours to 9 hours. May be from 3.5 hours to 7.5 hours.

본 발명의 납 이온 검출용 나노입자의 제조 방법은 상기 금 나노입자 용액 및 알킬 포스페이트 용액을 혼합하는 단계 이 후, pH를 6.5 내지 7.5로 조절하는 단계를 추가로 수행할 수 있다. 본 발명에서 상기 pH가 6.5 미만이거나, 7.5를 초과하면, 금 나노입자 표면에 알킬 포스페이트가 결합되지 않고, 금 나노입자 상호간의 결합에 의해 금 나노입자 집합체를 형성할 우려가 있다. In the method for preparing lead ion-detecting nanoparticles of the present invention, after mixing the gold nanoparticle solution and the alkyl phosphate solution, the pH may be further adjusted to 6.5 to 7.5. In the present invention, when the pH is less than 6.5 or exceeds 7.5, alkyl phosphate is not bonded to the surface of the gold nanoparticles, and there is a fear that gold nanoparticle aggregates are formed by the bonding between the gold nanoparticles.

본 발명에서 상기 pH를 조절하는 단계는 완충 용액을 금 나노입자 용액 및 알킬 포스페이트 용액의 혼합 용액에 첨가함으로써 수행될 수 있다. 본 발명에서 상기 완충 용액의 종류는 특별히 한정되지 않고, 상기 범위 내로 pH를 조절할 수 있는 것이라면 제한 없이 가능하다. 본 발명에서는 예를 들면, 완충 용액으로서 4-(2-히드록시에틸)-1-피페라진에탄술폰산(HEPES)을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the present invention, the step of adjusting the pH may be performed by adding a buffer solution to the mixed solution of the gold nanoparticle solution and the alkyl phosphate solution. In the present invention, the type of the buffer solution is not particularly limited, and any one capable of adjusting pH within the above range is possible without limitation. In the present invention, for example, 4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazineethanesulfonic acid (HEPES) may be mentioned as a buffer solution, but is not limited thereto.

본 발명의 납 이온 검출용 나노입자의 제조 방법은 상기 pH를 조절하는 단계 이 후, 10 시간 내지 14 시간 동안 배양하는 단계를 추가로 수행할 수 있다. 본 발명에서 상기 배양 시간이 10 시간 미만이면, 금 나노입자와 알킬 포스페이트 간의 결합이 제대로 수행되지 않을 우려가 있고, 14 시간을 초과하면, 반응 시간이 너무 길어져 본 발명의 나노입자의 제조 효율을 감소시킬 우려가 있다.The method for preparing lead ion-detecting nanoparticles of the present invention may further perform a step of culturing for 10 hours to 14 hours after adjusting the pH. In the present invention, if the incubation time is less than 10 hours, there is a fear that the binding between the gold nanoparticles and the alkyl phosphate may not be performed properly, if it exceeds 14 hours, the reaction time is too long to reduce the production efficiency of the nanoparticles of the present invention There is a risk of making.

본 발명의 납 이온 검출용 나노입자의 제조 방법은 상기 배양하는 단계 이 후, 적어도 1회 이상 원심분리 하는 단계를 추가로 수행할 수 있다. 본 발명에서 상기 원심분리 하는 단계는 금 나노입자와 알킬 포스페이트가 공유결합을 통해 결합을 형성한 후, 미반응된 알킬 포스페이트를 제거하기 위해 수행될 수 있다.
The method for producing lead ion detection nanoparticles of the present invention may further perform a step of centrifugation at least once after the culturing step. In the present invention, the step of centrifugation may be performed to remove unreacted alkyl phosphate after gold nanoparticles and alkyl phosphate form a bond through a covalent bond.

본 발명은 또한, 본 발명에 따른 납 이온 검출용 나노입자 용액과 시료를 혼합하고, 색 변화를 관찰하는 단계를 포함하는 납 이온의 검출 방법에 관한 것이다.
The present invention also relates to a method for detecting lead ions comprising mixing a sample with a nanoparticle solution for detecting lead ions according to the present invention and observing a color change.

이하, 본 발명의 납 이온 검출 방법을 첨부된 도 1 을 참조하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a method of detecting lead ions of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.

첨부된 도 1 은 본 발명의 일 태양에 따른 납 이온의 검출 방법을 모식적으로 나타내는 도면이다. 첨부된 도 1 에 나타난 바와 같이, 유기 링커(13)를 통해 알킬 포스페이트(12)와 공유 결합된 적색의 금 나노입자(11)로 구성되는 납 이온 검출용 나노입자(10) 용액과 납 이온(30)을 포함하는 시료를 혼합하면, 알킬 포스페이트(12)의 말단에 있는 인산이 납 이온(30)과 배위 결합을 형성하게 되고, 이를 통해 납 이온 검출용 나노입자(10)가 상호 간에 연결되면서 집합체(20)를 형성할 수 있다. 이에 따라, 집합체(20)에 포함되는 금 나노입자(21)는 청색을 띨 수 있다. 1 is a diagram schematically illustrating a method for detecting lead ions according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a lead ion detection nanoparticle solution and lead ions composed of red gold nanoparticles 11 covalently bonded to alkyl phosphate 12 through an organic linker 13 When the sample including 30) is mixed, the phosphoric acid at the end of the alkyl phosphate 12 forms a coordination bond with the lead ions 30, through which the lead ion detection nanoparticles 10 are connected to each other. The aggregate 20 can be formed. Accordingly, the gold nanoparticles 21 included in the aggregate 20 may be blue.

상기와 같이, 시료에 납 이온이 포함되어 있는지 여부에 따라 색 변화가 일어날 수 있기 때문에 본 발명에 따른 납 이온 검출용 나노입자 용액과 시료를 혼합하고, 색 변화를 관찰하는 단계를 수행함으로써 납 이온의 유무를 색 변화를 통해 육안으로 간편하게 확인할 수 있다.
As described above, since color change may occur depending on whether or not lead ions are included in the sample, lead ions are mixed by performing a step of mixing the sample with the nanoparticle solution for detecting lead ions according to the present invention and observing the color change. You can easily check the presence or absence of color through visual changes.

본 발명은 또한, 본 발명에 따른 납 이온 검출용 나노입자 용액과 시료를 혼합하고, 자외선/가시광선 스펙트럼을 측정하는 단계를 포함하는 납 이온의 검출 방법에 관한 것이다.
The present invention also relates to a method for detecting lead ions comprising mixing a sample of a nanoparticle solution for detecting lead ions according to the present invention and a sample and measuring an ultraviolet / visible spectrum.

이하, 본 발명의 납 이온의 검출 방법을 첨부된 도 4 를 참조로 하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a method of detecting lead ions of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4.

첨부된 도 4 는 다양한 금속 이온의 존재하에서 본 발명에 따른 납 이온 검출용 나노입자 용액의 가시광선 흡광 스펙트럼을 측정한 그래프이다. 첨부된 도 4 에 나타난 바와 같이, 철 이온, 은 이온, 칼슘 이온, 카드뮴 이온, 코발트 이온, 구리 이온, 수은 이온, 칼륨 이온, 마그네슘 이온, 나트륨 이온, 니켈 이온 및 아연 이온의 존재 시에는 금속 이온이 없는 경우와 유사한 흡광 스펙트럼을 나타내고 있지만, 납 이온의 존재 시에는 상기 다른 이온이 존재하는 경우와 상이한 흡광 스펙트럼을 나타내고 있다. 4 is a graph illustrating visible light absorption spectra of a nanoparticle solution for detecting lead ions according to the present invention in the presence of various metal ions. As shown in FIG. 4, metal ions in the presence of iron ions, silver ions, calcium ions, cadmium ions, cobalt ions, copper ions, mercury ions, potassium ions, magnesium ions, sodium ions, nickel ions and zinc ions Absorption spectrum similar to the case without is shown, but in the presence of lead ions, the absorption spectrum is different from that in the case where the other ions are present.

상기와 같이, 시료에 납 이온이 포함되어 있는지 여부에 따라 흡광 스펙트럼이 다르기 때문에 본 발명에 따른 납 이온 검출용 나노입자 용액과 시료를 혼합하고, 자외선/가시광선 스펙트럼을 측정하는 단계를 수행함으로써 납 이온의 유무를 흡광 스펙트럼을 통해 확인할 수 있다. As described above, since the absorption spectrum is different depending on whether or not the sample contains lead ions, by mixing the lead ion detection nanoparticle solution and the sample according to the present invention and performing a step of measuring the ultraviolet / visible spectrum The presence or absence of ions can be confirmed through an absorption spectrum.

본 발명에서 상기 자외선/가시광선 스펙트럼을 측정하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 통상적으로 사용되는 모든 공지의 수단을 사용할 수 있다.
In the present invention, the method for measuring the ultraviolet / visible spectrum is not particularly limited, and all known means commonly used in the art may be used.

본 발명은 또한, 본 발명에 따른 납 이온 검출용 나노입자를 포함하는 납 이온 센서에 관한 것이다. The present invention also relates to a lead ion sensor comprising the nanoparticles for lead ion detection according to the present invention.

본 발명에서 상기 납 이온 센서의 형태는 특별히 제한되지 않고, 본 발명에 따른 납 이온 검출용 나노입자를 포함하는 형태라면 제한 없이 가능하다. In the present invention, the form of the lead ion sensor is not particularly limited, and any form including the lead ion detection nanoparticles according to the present invention is possible without limitation.

상기 납 이온 센서의 구체적인 예로서, 납 이온 검출용 나노입자를 포함하는 용액이 담겨 있는 용기 또는 납 이온 검출용 나노입자가 부착되어 있는 키트(kit) 등 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
As a specific example of the lead ion sensor, it may be a container containing a solution containing lead ion detection nanoparticles or a kit to which lead ion detection nanoparticles are attached, but is not limited thereto.

[[ 실시예Example ]]

이하 본 발명에 따르는 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples, but the scope of the present invention is not limited by the following examples.

실시예 1Example 1

금 나노입자 용액의 제조Preparation of Gold Nanoparticle Solutions

왕수(염산:질산 = 3:1, 부피비)를 가지고 유리 용기를 세척한 후, 두 번 증류한 증류수를 가지고 추가 세척을 하였다. 그 후, 농도가 1.0 mM인 HAuCl4?3H2O(Sigma Aldrich(제)) 용액 500 mL를 상기 세척한 유리 용기에 넣고, 농도가 38.8 mM인 시트르산 염(Sigma Aldrich(제)) 용액 50 mL를 상기 유리 용기에 넣은 후, 끓이면서 격렬하게 교반하였으며, 진한 적색이 나타난 후, 15 분 동안 끓이면서 교반하였다. 그 후, 상기 용액을 계속 교반하면서 상온으로 냉각시켜 13 nm의 평균 직경을 가지는 금 나노입자 용액을 제조하였다.
The glass vessel was washed with aqua regia (hydrochloric acid: nitric acid = 3: 1, volume ratio), and then further washed with distilled water twice distilled. Thereafter, 500 mL of a solution of HAuCl 4 -3H 2 O (Sigma Aldrich) having a concentration of 1.0 mM was placed in the washed glass container, and 50 mL of a solution of citric acid salt (Sigma Aldrich) having a concentration of 38.8 mM was added to the glass. After being placed in a container, the mixture was stirred vigorously while boiling, and after dark red color appeared, the mixture was stirred while boiling for 15 minutes. Thereafter, the solution was cooled to room temperature with continuous stirring to prepare a gold nanoparticle solution having an average diameter of 13 nm.

알킬 포스페이트가 결합된 금 나노입자 (납 이온 검출용 나노입자)의 제조Preparation of Gold Nanoparticles (nanoparticles for Lead Ion Detection) Bonded with Alkyl Phosphates

상기에서 제조된 시트르산으로 안정화된 11.15 nM의 금 나노입자 용액 30 mL에 1%의 계면활성제(TWEEN 20, Sigma Aldrich(제)) 1.5 mL를 첨가하고, 상기 용액에 THF에 용해되어 있는 10 mM의 11-머캅토운데실 인산 12 ㎕를 일정 간격으로 36 시간 이내에 5회 첨가하였다. 그 후, 1 mM의 HEPES 완충 용액(pH 7.0)을 가지고, 상기 용액의 pH를 7.0으로 조절하였고, 상기 용액을 12 시간 동안 배양하였다. 그 후, 2회의 원심분리를 통해 미반응된 11-머캅토운데실 인산 및 계면활성제를 제거함으로써, 11-머캅토운데실 인산이 결합된 금 나노입자(평균 직경: 13 nm)를 제조하였다.
To 30 mL of the 11.15 nM gold nanoparticle solution stabilized with citric acid prepared above, 1.5 mL of 1% surfactant (TWEEN 20, Sigma Aldrich) was added, and 10 mM of dissolved in THF was added to the solution. 12 μl of 11-mercaptodecyl phosphate was added five times within 36 hours at regular intervals. Thereafter, with 1 mM HEPES buffer solution (pH 7.0), the pH of the solution was adjusted to 7.0 and the solution was incubated for 12 hours. Thereafter, unreacted 11-mercaptodecyl phosphate and surfactant were removed by two centrifugations, thereby preparing gold nanoparticles (average diameter: 13 nm) bound with 11-mercaptodecyl phosphate.

시험예 1 Test Example 1

상기 실시예에서 제조된 알킬 포스페이트가 결합된 금 나노입자(납 이온 검출용 나노입자)의 납 이온에 대한 민감성을 평가하기 위해, 3 nM의 납 이온 검출용 나노입자 용액 900 mL에 다양한 농도의 납 이온 용액 100 mL를 혼합 하고, 15 분 동안 배양한 후, 흡광 스펙트럼 변화를 측정하였다. 첨부된 도 2 는 납 이온의 농도에 따른 520 nm 파장에서의 납 이온 검출용 나노입자의 흡광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 첨부된 도 2 에서 볼 수 있는 바와 같이, 납 이온의 농도가 증가할수록 520 nm 파장에서의 흡광도가 감소함을 알 수 있다. 특히, 도 3 에서 볼 수 있는 바와 같이, 520 nm 파장에서의 흡광도는 납 이온의 농도와 거의 반비례하였다. 또한, 납 이온 검출용 나노입자를 납 이온으로 적정한 결과, 납 이온의 검출 한계 농도는 1.637 μM로 측정되었고, 이는 납 이온 검출용 형광 프로브의 검출 한계 농도(1.0 μM 내외)와 유사한 수치이다. 즉, 본 발명의 납 이온 검출용 나노입자는 납 이온 검출용 형광 프로브와 동일한 수준으로 납 이온에 대한 민감도를 가짐을 확인하였다.
In order to evaluate the sensitivity to lead ions of the gold phosphate-bonded gold nanoparticles (lead ion detection nanoparticles) prepared in the above embodiment, lead of various concentrations in 900 mL of 3 nM lead ion detection nanoparticle solution 100 mL of the ionic solution was mixed, incubated for 15 minutes, and then the change in absorbance spectrum was measured. 2 is a graph showing an absorption spectrum of lead ion detection nanoparticles at a wavelength of 520 nm according to the concentration of lead ions. As can be seen in FIG. 2, it can be seen that as the concentration of lead ions increases, the absorbance at 520 nm wavelength decreases. In particular, as can be seen in Figure 3, the absorbance at 520 nm wavelength was almost inversely proportional to the concentration of lead ions. In addition, as a result of titration of lead ion detection nanoparticles with lead ions, the detection limit concentration of lead ions was measured to 1.637 μM, which is similar to the detection limit concentration (about 1.0 μM) of the lead ion detection fluorescent probe. That is, the lead ion detection nanoparticles of the present invention was confirmed to have a sensitivity to lead ions at the same level as the fluorescent probe for lead ion detection.

시험예 2Test Example 2

상기 실시예에서 제조된 알킬 포스페이트가 결합된 금 나노입자(납 이온 검출용 나노입자)의 납 이온에 대한 선택성을 평가하기 위해, 3 nM의 납 이온 검출용 나노입자 용액 900uL에 30 μM의 다양한 금속 이온 용액 100 ㎕를 혼합하고, 15 분 동안 배양한 후, 흡광 스펙트럼 변화 및 색 변화를 관찰하였다. 첨부된 도 4 는 다양한 금속 이온의 존재하에서 납 이온 검출용 나노입자 용액의 가시광선 흡광 스펙트럼을 측정한 그래프이다. 첨부된 도 4 에 나타난 바와 같이, 철 이온, 은 이온, 칼슘 이온, 카드뮴 이온, 코발트 이온, 구리 이온, 수은 이온, 칼륨 이온, 마그네슘 이온, 나트륨 이온, 니켈 이온 및 아연 이온의 존재 시에는 금속 이온이 없는 경우(control)와 유사한 흡광 스펙트럼을 나타내고 있지만, 납 이온의 존재 시에는 상기 다른 이온의 흡광 스펙트럼과 상이한 흡광 스펙트럼을 나타내고 있다. 특히, 첨부된 도 5 에 나타난 바와 같이, 680 nm 파장 및 520nm 파장 흡광도 비율을 측정한 결과, 납 이온 첨가시에만 월등히 높은 흡광도(약 0.35)를 나타내었으며, 아연 이온(약 0.15)을 제외한 다른 금속 이온의 경우 낮은 흡광도(약 0.10)를 나타내었다. 첨부된 도 6 은 납 이온 검출용 나노입자 용액에 다양한 금속 이온을 혼합한 경우의 색 변화를 나타내는 사진이다. 첨부된 도 6 에 나타난 바와 같이, 납 이온의 혼합 시에는 확연한 색 변화를 나타내었으나, 다른 금속 이온의 혼합 시에는 아연 이온(약간의 색변화)을 제외하고는 색 변화가 거의 없었다. 이로부터 납 이온 검출용 나노입자가 납 이온에 대한 높은 선택성을 가짐을 알 수 있었다.
In order to evaluate the selectivity of lead ions of the gold phosphate-bonded gold nanoparticles (lead ion detection nanoparticles) prepared in the above example, 30 μM of various metals in 900 uL of 3 nM lead ion detection nanoparticle solution 100 μl of the ionic solution was mixed and incubated for 15 minutes, after which the absorbance spectrum change and the color change were observed. 4 is a graph showing visible light absorption spectra of nanoparticle solutions for detecting lead ions in the presence of various metal ions. As shown in FIG. 4, metal ions in the presence of iron ions, silver ions, calcium ions, cadmium ions, cobalt ions, copper ions, mercury ions, potassium ions, magnesium ions, sodium ions, nickel ions and zinc ions Absorption spectrum similar to the control is shown, but in the presence of lead ions, the absorption spectrum is different from that of the other ions. In particular, as shown in the accompanying FIG. 5, the 680 nm wavelength and the 520 nm wavelength absorbance ratios were measured. As a result, the absorbance was significantly higher when lead ions were added. In the case of ions, the absorbance was low (about 0.10). 6 is a photograph showing color change when various metal ions are mixed in a nanoparticle solution for lead ion detection. As shown in FIG. 6, when the lead ions were mixed, there was a marked color change, but when the other metal ions were mixed, there was almost no color change except for zinc ions (slight color change). This shows that the nanoparticles for lead ion detection have high selectivity to lead ions.

시험예 3Test Example 3

상기 실시예에서 제조된 알킬 포스페이트가 결합된 금 나노입자(납 이온 검출용 나노입자)의 납 이온에 대한 선택성이 다른 금속 이온의 병존 시 영향을 받는지 평가하기 위해, 30 μM의 납 이온 및 30 μM의 다른 금속 이온을 혼합한 혼합 용액 100 ㎕을 제조하고, 이를 각각 3 nM의 납 이온 검출용 나노입자 용액 900mL에 혼합한 후, 15 분 동안 배양한 다음, 흡광 스펙트럼 변화를 관찰하였다. 첨부된 도 7 은 납 이온과 다른 금속 이온을 혼합한 혼합 이온의 존재하에서 납 이온 검출용 나노입자 용액의 가시광선 파장 변화에 따른 흡광 스펙트럼을 측정한 그래프이다. 첨부된 도 7 에 나타난 바와 같이, 납 이온 용액만 첨가한 경우의 흡광 스펙트럼과 납 이온과 다른 이온을 혼합한 혼합 이온 용액을 첨가한 경우의 흡광 스펙트럼이 유사한 패턴을 나타내고 있다. 첨부된 도 8 은 납 이온 용액만을 첨가한 경우의 흡광도 대비 납 이온 및 다른 금속 이온의 혼합 용액을 첨가한 경우의 흡광도를 비교한 그래프이다. 첨부된 도 8 에 나타난 바와 같이, 납 이온 용액만을 첨가한 경우의 흡광도를 1로 보았을 때, 납 이온 및 다른 금속 이온의 혼합 용액을 첨가한 경우의 흡광도 또한 거의 1에 가깝다는 것을 알 수 있다. 이로부터 납 이온 검출용 나노입자의 납 이온에 대한 선택성이 다른 이온의 존재에 따른 영향을 받지 않는다는 점을 알 수 있었다.
In order to evaluate whether the alkyl phosphate-bonded gold nanoparticles (lead ion detection nanoparticles) prepared in the above example are affected by the coexistence of other metal ions, 30 μM of lead ions and 30 μM 100 μl of a mixed solution of different metal ions was prepared, and each of them was mixed with 900 mL of 3 nM of lead ion detection nanoparticle solution, followed by incubation for 15 minutes, and then observed changes in absorbance spectra. 7 is a graph illustrating absorption spectra of visible light wavelengths of lead nanoparticle solutions for detecting lead ions in the presence of mixed ions mixed with lead ions and other metal ions. As shown in FIG. 7, the absorption spectrum when only the lead ion solution was added and the absorption spectrum when the mixed ion solution in which lead ions and other ions were mixed showed similar patterns. 8 is a graph comparing the absorbance when the mixed solution of lead ions and other metal ions is added to the absorbance when only the lead ion solution is added. As shown in the attached FIG. 8, when the absorbance when only the lead ion solution is added is 1, it can be seen that the absorbance when the mixed solution of lead ions and other metal ions is added is also almost close to one. This shows that the selectivity for lead ions of the lead ion detection nanoparticles is not affected by the presence of other ions.

10: 납 이온 검출용 나노입자 11: 적색의 금 나노입자
12: 알킬 포스페이트 13: 유기 링커
20: 납 이온 검출용 나노입자의 집합체 21: 청색의 금 나노입자
30: 납 이온10: nanoparticle for detecting lead ion 11: red gold nanoparticle
12: alkyl phosphate 13: organic linker
20: Aggregate of nanoparticles for lead ion detection 21: Blue gold nanoparticles
30: lead ion

Claims (18)

금 나노입자; 및 상기 금 나노입자의 표면에 결합된 알킬 포스페이트를 포함하는 납 이온 검출용 나노입자. Gold nanoparticles; And Lead ion detection nanoparticles comprising an alkyl phosphate bonded to the surface of the gold nanoparticles. 제 1 항에 있어서,
금 나노입자는 그 평균 직경이 5 nm 내지 50 nm 인 납 이온 검출용 나노입자. The method of claim 1,
Gold nanoparticles are nanoparticles for lead ion detection having an average diameter of 5 nm to 50 nm. 제 1 항에 있어서,
알킬 포스페이트는 알킬기의 말단에 결합된 유기 링커를 통해 금 나노입자의 표면에 결합 되어 있는 납 이온 검출용 나노입자. The method of claim 1,
Alkyl phosphate is lead ion detection nanoparticles bonded to the surface of the gold nanoparticles through an organic linker bonded to the end of the alkyl group. 제 3 항에 있어서,
유기 링커는 황(-S-)인 납 이온 검출용 나노입자.The method of claim 3, wherein
The organic linker is sulfur (-S-) nanoparticles for lead ion detection. 제 1 항에 있어서,
알킬 포스페이트는 하기의 화학식 1로 표시되는 납 이온 검출용 나노입자.
[화학식 1]
Figure pat00002

상기 화학식 1에서, n은 3 내지 20을 나타낸다. The method of claim 1,
Alkyl phosphate is lead ion detection nanoparticles represented by the following formula (1).
[Formula 1]
Figure pat00002

In Chemical Formula 1, n represents 3 to 20. 금 나노입자 용액 및 알킬 포스페이트 용액을 혼합하는 단계를 포함하는 납 이온 검출용 나노입자의 제조 방법. Method of producing a nanoparticle for lead ion detection comprising the step of mixing a gold nanoparticle solution and an alkyl phosphate solution. 제 6 항에 있어서,
금 나노입자는 그 평균 직경이 5 nm 내지 50 nm인 납 이온 검출용 나노입자의 제조 방법.The method according to claim 6,
Gold nanoparticles are 5 nm to 50 nm in average diameter of the lead ion detection method for producing nanoparticles. 제 6 항에 있어서,
금 나노입자 용액은 금염 및 환원제를 혼합하여 제조되는 납 이온 검출용 나노입자의 제조 방법. The method according to claim 6,
Gold nanoparticle solution is a method for producing lead ion detection nanoparticles are prepared by mixing a gold salt and a reducing agent. 제 8 항에 있어서,
금염은 염화금산칼륨(KAuCl4), 염화금산나트륨 수화물(NaAuCl4?2H2O), 사염화금산 수화물(HAuCl4?3H2O), 염화금(III)(AuCl3) 및 브롬화금(III)(AuBr3)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 납 이온 검출용 나노입자의 제조 방법. The method of claim 8,
Geumyeom are chloroauric acid, potassium (KAuCl 4), chloroauric acid, sodium hydrate (NaAuCl 4? 2H 2 O) , titanium tetrachloride Keumsan hydrate (HAuCl4? 3H 2 O), yeomhwageum (III) (AuCl 3) and hydrobromic gold (III) (AuBr 3 ) at least one lead ion detection nanoparticles selected from the group consisting of. 제 8 항에 있어서,
환원제는 시트르산인 납 이온 검출용 나노입자의 제조 방법.The method of claim 8,
Reducing agent is a method for producing nanoparticles for lead ion detection is citric acid. 제 6 항에 있어서,
알킬 포스페이트는 3-머캅토프로필 인산(3-mercaptopropyl phosphoric acid), 4-머캅토부틸 인산(4-mercaptobutyl phosphoric acid), 5-머캅토펜틸 인산(5-mercaptopentyl phosphoric acid), 6-머캅토헥실 인산(6-mercaptohexyl phosphoric acid), 7-머캅토헵틸 인산(7-mercaptoheptyl phosphoric acid), 8-머캅토옥틸 인산(8-mercaptooctyl phosphoric acid), 9-머캅토노닐 인산(9-mercaptononyl phosphoric acid), 10-머캅토데실 인산(4-mercaptodecyl phosphoric acid), 11-머캅토운데실 인산(11-mercaptoundecyl phosphoric acid), 12-머캅토도데실 인산(12-mercaptodocecyl phosphoric acid), 13-머캅토트리데실 인산(13-mercaptotridecyl phosphoric acid), 14-머캅토테트라데실 인산(14-mercaptotetradecyl phosphoric acid), 15-머캅토펜타데실 인산(15-mercaptopentadecyl phosphoric acid), 16-머캅토헥사데실 인산(16-mercaptohexadecyl phosphoric acid), 17-머캅토헵타데실 인산(17-mercaptoheptadecyl phosphoric acid), 18-머캅토옥타데실 인산(18-mercaptooctadecyl phosphoric acid), 19-머캅토노나데실 인산(19-mercaptononadecyl phosphoric acid) 및 20-머캅토아이코실 인산(20-mercaptoeicosyl phosphoric acid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 납 이온 검출용 나노입자의 제조 방법. The method according to claim 6,
Alkyl phosphates include 3-mercaptopropyl phosphoric acid, 4-mercaptobutyl phosphoric acid, 5-mercaptopentyl phosphoric acid, and 6-mercaptohexyl 6-mercaptohexyl phosphoric acid, 7-mercaptoheptyl phosphoric acid, 8-mercaptoctyl phosphoric acid, 9-mercaptononyl phosphoric acid , 4-mercaptodecyl phosphoric acid, 11-mercaptooundecyl phosphoric acid, 12-mercaptodocecyl phosphoric acid, 13-mercaptodecyl phosphoric acid 13-mercaptotridecyl phosphoric acid, 14-mercaptotetradecyl phosphoric acid, 15-mercaptopentadecyl phosphoric acid, 16-mercaptohexadecyl phosphoric acid phosphoric acid), 17-mercaptoheptadecyl phosphoric acid, 18- One or more lead selected from the group consisting of 18-mercaptooctadecyl phosphoric acid, 19-mercaptononadecyl phosphoric acid and 20-mercaptoeicosyl phosphoric acid Method for producing nanoparticles for ion detection. 제 6 항에 있어서,
금 나노입자 용액과 알킬 포스페이트 용액의 혼합은 12 시간 내지 36 시간 동안 일정한 간격으로 3회 내지 8회에 걸쳐 수행되는 납 이온 검출용 나노입자의 제조 방법.The method according to claim 6,
Mixing of the gold nanoparticle solution and the alkyl phosphate solution is a method for producing lead ion detection nanoparticles are carried out three to eight times at regular intervals for 12 to 36 hours. 제 6 항에 있어서,
금 나노입자 용액 및 알킬 포스페이트 용액을 혼합하는 단계 이 후, pH를 6.5 내지 7.5로 조절하는 단계를 추가로 포함하는 납 이온 검출용 나노입자의 제조 방법.The method according to claim 6,
After the step of mixing the gold nanoparticles solution and the alkyl phosphate solution, the method of producing a lead ion detection nanoparticles further comprising the step of adjusting the pH to 6.5 to 7.5. 제 12 항에 있어서,
pH를 조절하는 단계 이 후, 10 시간 내지 14 시간 동안 배양하는 단계를 추가로 포함하는 납 이온 검출용 나노입자의 제조 방법. The method of claim 12,
After adjusting the pH, a method for producing lead ion detection nanoparticles further comprising the step of culturing for 10 hours to 14 hours. 제 14 항에 있어서,
배양하는 단계 이 후, 적어도 1회 이상의 원심분리를 수행하는 단계를 추가로 포함하는 납 이온 검출용 나노입자의 제조 방법. 15. The method of claim 14,
After the culturing step, at least one or more centrifugation step further comprises the step of producing a lead ion detection nanoparticles. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 납 이온 검출용 나노입자 용액과 시료를 혼합하고, 색 변화를 관찰하는 단계를 포함하는 납 이온의 검출 방법. A method for detecting lead ions, comprising mixing a sample with a lead ion-detecting nanoparticle solution according to any one of claims 1 to 5 and observing a color change. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 납 이온 검출용 나노입자 용액과 시료를 혼합하고, 자외선/가시광선 스펙트럼을 측정하는 단계를 포함하는 납 이온의 검출 방법. A method of detecting lead ions comprising mixing a sample of a lead ion-detecting nanoparticle solution according to any one of claims 1 to 5 and a sample and measuring an ultraviolet / visible spectrum. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 납 이온 검출용 나노입자를 포함하는 납 이온 센서.
A lead ion sensor comprising the nanoparticles for detecting lead ions according to any one of claims 1 to 5.
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