KR20130027884A - Fluorescent magnetic nanohybrids and method for preparing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of a fluorescent magnetic nano-composite is provided to manufacture a nano-composite with a uniform nano size and to improve the biocompatibility and the light stability by a simple method using a reversed micelle method. CONSTITUTION: A manufacturing method of a fluorescent magnetic nano-composite comprises a step of adding hydrophobic fluorescent polymer and hydrophobic magnetic nano particles to a surfactant and stirring the materials to form reversed micelle; and a step of silica precursor and a catalyst to the formed reversed micelle, stirring the mixture to manufacture fluorescent magnetic nano-composite. The manufactured fluorescent magnetic nano-composite comprises a core part containing hydrophobic fluorescent polymer and hydrophobic magnetic nano-particles; and a silica shell part surrounding the core part.

Description

형광 자성 나노복합체 및 그 제조방법{Fluorescent Magnetic Nanohybrids and Method for Preparing the Same}Fluorescent Magnetic Nanohybrids and Method for Preparing the Same

본 발명은 형광 자성 나노복합체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 방법으로 광학적 성질 및 자기적 성질을 동시에 가지는 균일한 나노크기의 형광 자성 나노복합체를 제조하기 위하여 형광 고분자, 자성 나노입자 및 실리카 전구체의 혼합반응을 통한 역마이셀법을 이용하는 형광 자성 나노복합체의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 형광 자성 나노복합체에 관한 것이다.
The present invention relates to a fluorescent magnetic nanocomposite and a method for manufacturing the same. More specifically, in order to prepare a uniform nano-sized fluorescent magnetic nanocomposite having both optical and magnetic properties by a simple method, fluorescent polymers and magnetic nanoparticles And it relates to a method for producing a fluorescent magnetic nanocomposite using a reverse micelle method through a mixing reaction of a silica precursor and a fluorescent magnetic nanocomposite prepared by the above method.

현재 질병의 진단에 있어서 형광, MRI, PET 등 다양한 영상 기법이 활용되고 있으나 각각의 영상 기법은 그 원리가 상이하며 적용 증례 역시 다르다. 따라서 동시에 모든 영상 기법을 만족시키는 영상용 재료를 개발하는 것은 질병의 진단에 있어서 그 시간적, 공간적 제약을 극복하는데 매우 중요한 수단이다(R. Weissleder et al ., Circulation, 117:379, 2008; T. Hyeon et al ., Angew . Chem . Int . Ed ., 47:8438, 2008; J. Cheon et al ., Angew . Chem . Int . Ed ., 47:6259, 2008).Currently, various imaging techniques such as fluorescence, MRI, PET, etc. are used in the diagnosis of disease, but each imaging technique is different in principle, and the application cases are also different. Therefore, developing imaging materials that satisfy all imaging techniques at the same time is a very important means to overcome the temporal and spatial constraints in the diagnosis of disease (R. Weissleder et al ., Circulation , 117: 379, 2008; T. Hyeon et al ., Angew . Chem . Int . Ed . , 47: 8438, 2008; J. Cheon et al ., Angew . Chem . Int . Ed . , 47: 6259, 2008).

이에 따라, 다기능성 나노입자는 생의학적 응용을 위한 첨단 물질로서 점차 관심이 증가되고 있다. 근래에 초상자성 나노입자를 형광성 유기염료 또는 양자점(quantum dots)과 결합시켜 자성과 형광성을 동시에 가지는 나노입자가 제조되었다(J. Choi et al ., Chem . Commun ., 1644, 2007; J. Gao et al ., J. Am . Chem . Soc., 130:3710, 2008). 이러한 하나의 나노입자에 자성과 형광성의 결합은 외부 자기장을 부가하여 형광 자성 나노입자의 이동을 유도하고, 형광측정으로 실시간 관찰하는 등의 종래의 물질로는 달성할 수 없었던 응용성을 제공하였다. Accordingly, multifunctional nanoparticles are of increasing interest as advanced materials for biomedical applications. Recently, superparamagnetic nanoparticles have been combined with fluorescent organic dyes or quantum dots to produce nanoparticles having both magnetic properties and fluorescence (J. Choi et. al ., Chem . Commun . , 1644, 2007; J. Gao et al ., J. Am . Chem . Soc. , 130: 3710, 2008). Magnetic and fluorescent binding to such a nanoparticle provides an application that could not be achieved with conventional materials such as adding an external magnetic field to induce the movement of the fluorescent magnetic nanoparticles, real-time observation by fluorescence measurement.

아울러, 형광성 자성 나노입자는 자기 공명과 광학 이미징 기술을 사용하여 동시 진단을 가능하게 하는 다기능 이미징 프로브(multimodality imaging probe)로도 사용될 수 있다.Fluorescent magnetic nanoparticles can also be used as multimodality imaging probes that enable simultaneous diagnosis using magnetic resonance and optical imaging techniques.

그러나, 양자점을 비롯한 대부분의 나노 입자는 카드뮴, 아연, 코발트 등 중금속으로 이루어져 있어, 바이오분야로의 응용성을 증대시키기 위해서는 합성된 나노 입자의 표면을 생체 적합하도록(biocompatible) 처리해야 한다. However, most nanoparticles, including quantum dots, are made of heavy metals such as cadmium, zinc, and cobalt, so that the surface of the synthesized nanoparticles must be biocompatible in order to increase their applicability to biotechnology.

예를 들어 생체에 무독성을 나타낸다고 알려져 있는 실리카나 PEG(polyethyleneglycol)와 같은 무기, 유기 화합물을 합성된 나노 입자의 표면에 도입함으로써, 나노 입자의 친수성 정도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인해 생체내 흐름 시간(circulation time)을 증가시키는 등의 연구가 급속도로 진행되고 있다(Shuming Nie et al ., Biotechnol ., 22:969, 2004). For example, by introducing inorganic and organic compounds such as silica and polyethyleneglycol (PEG), which are known to be non-toxic to living organisms, on the surface of the synthesized nanoparticles, not only can the hydrophilicity of the nanoparticles be increased, but also in vivo. Increasing the circulation time, such as research is rapidly progressing (Shuming Nie et al ., Biotechnol . , 22: 969, 2004).

특히, 실리카 기반의 코어/쉘 나노입자는 실리카 나노 입자 안에 다양한 형광 물질이나 자성 물질 등을 넣어서 원하는 특성을 가지도록 만들 수 있기 때문에 실리카를 암진단이나 약물전달에 사용하기 위한 연구가 세계적으로 활발하게 진행되고 있다. In particular, since silica-based core / shell nanoparticles can be made to have desired characteristics by putting various fluorescent materials or magnetic materials in the silica nanoparticles, research for using silica for cancer diagnosis or drug delivery has been actively conducted worldwide. It's going on.

그러나, 의료용으로 쓸 수 있을 만큼의 작은 크기로 균일하게 만드는 것이 어려워 큰 진전을 이루지 못하였으며, 특히 진단용 형광물질, 자성물질 또는 치료용 약물을 담아 암 조직에 보내려면 나노입자의 크기가 100㎚ 이하인 것이 적당하지만 실리카를 나노입자로 만들면 서로 뭉쳐 200~300㎚ 정도로 커지는 문제점이 있었다.However, it has been difficult to make it uniform in size small enough to be used for medical purposes, and it has not made great progress. Especially, in order to send diagnostic fluorescent substance, magnetic substance or therapeutic drug to cancer tissue, the size of nanoparticle is 100 nm or less. Although it is suitable to make the silica nanoparticles, there was a problem that agglomeration with each other grows to about 200 ~ 300nm.

또한, 실리카를 이용한 코어-쉘(core-shell) 나노구조를 제조하기 위해서는 유화 액적(emulsion droplet)의 응집을 방지하기 위해 높은 교반 속도 없이도 emulsion system의 안정성을 유지하는 자기주형법(self-templating method)을 이용해야 하고, 자기주형법을 이용한 단일 단계의 O/W 에멀젼 시스템(emulsion system)을 통해 코어/쉘 입자를 제조하는 방법이 이미 개시되어 있으나, 코어-쉘 나노입자의 크기가 마이크로미터 수준이며, 균일도가 높지 않다는 문제점이 있다(Qing Zhang et al ., European Polymer Journal, 44:3957, 2008; Bok Yeop Ahn et al ., Chem . Commun ., 189, 2006). In addition, in order to manufacture core-shell nanostructures using silica, a self-templating method of maintaining the stability of the emulsion system without high stirring speed to prevent aggregation of emulsion droplets. ), And a method for preparing core / shell particles through a single step O / W emulsion system using a self-molding method has already been disclosed, but the size of the core-shell nanoparticles is micrometer level. There is a problem that the uniformity is not high (Qing Zhang et al ., European Polymer Journal , 44: 3957, 2008; Bok Yeop Ahn et al ., Chem . Commun . , 189, 2006).

이에, 한국등록특허 제10-1047422호는 자성 나노클러스트를 코어로 하고, 코어를 둘러싸고 있는 형광물질이 도입된 실리카 쉘로 구성되는 것을 특징으로 하는 형광 자성 실리카 나노입자를 개시하고 있고, 한국등록특허 제10-0821192호에서는 자기물질을 포함하는 코어와 코어 외부에 유기 형광물질을 포함하고, 표면 개질된 실리카 껍질로 코팅된 수용성 자성 나노입자를 개시하고 있다.Accordingly, Korean Patent No. 10-1047422 discloses fluorescent magnetic silica nanoparticles characterized in that the magnetic nanocluster is composed of a silica shell in which a fluorescent substance surrounding the core is introduced. 10-0821192 discloses water-soluble magnetic nanoparticles coated with a surface-modified silica shell containing a core containing magnetic material and an organic fluorescent material outside the core.

그러나, 상기 문헌들에서 개시하고 있는 나노입자들은 자성 나노입자를 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone; PVP) 고분자로 처리하여 코어로 제조한 다음, 상기 자성나노입자와 형광염료 및 실리카 전구체를 혼합하여 쉘 구조를 코팅하는 등의 복잡한 다중 단계(multi-step)로 제조되어야 하기 때문에 그 적용에 대한 한계점이 존재한다. 또한, 형광물질로서 주로 형광 염료와 양자점 등을 이용함으로써, 생 분야로의 응용성을 증대시키기 위해서는 생체 접합하도록 처리해야 하며, 표면 처리 과정을 통한 전체 수율이 매우 낮은 문제점을 가지고 있다.However, the nanoparticles disclosed in the above documents are prepared by treating the magnetic nanoparticles with a polyvinylpyrrolidone (PVP) polymer to prepare a core, and then mixing the magnetic nanoparticles, a fluorescent dye, and a silica precursor with a shell. There are limitations to their application because they have to be made in complex multi-steps such as coating structures. In addition, by using mainly fluorescent dyes and quantum dots as a fluorescent material, in order to increase the applicability to the live field, it must be treated to be bioconjugated, and the overall yield through the surface treatment process is very low.

한편, 실리카를 이용한 코어-쉘(core-shell) 나노구조를 제조하기 위해서는 유화 액적(emulsion droplet)의 응집을 방지하기 위해 높은 교반 속도 없이도 유화 액적(emulsion droplet)의 안정성을 유지하는 자기 주형법(self-templating method)을 이용할 수 있으며, 자기주형법을 이용한 단일 단계의 O/W emulsion system을 통해 코어-쉘 입자를 제조하는 방법에 대해서는 이미 개시되어 있으나, 코어-쉘 나노입자의 크기가 마이크로미터 수준이며, 균일도가 높지 않다는 문제점이 있다(Qing Zhang et al ., European Polymer Journal, 44:3957, 2008; Bok Yeop Ahn et al ., Chem . Commun ., 189, 2006).Meanwhile, in order to manufacture a core-shell nanostructure using silica, a magnetic casting method of maintaining stability of emulsion droplets without high stirring speed in order to prevent aggregation of emulsion droplets ( self-templating method, and the method for preparing core-shell particles through a single-step O / W emulsion system using the self-molding method has already been disclosed, but the size of the core-shell nanoparticles is micrometer Level, uniformity is not high (Qing Zhang et al ., European Polymer Journal , 44: 3957, 2008; Bok Yeop Ahn et al ., Chem . Commun . , 189, 2006).

이에, 본 발명자들은 균일한 나노크기의 형광 자성 나노복합체를 간단한 방법으로 용이하게 제조하기 위해 예의 노력한 결과, 형광 고분자, 자성 나노입자 및 실리카 전구체를 혼합시킨 다음, 역마이셀을 이용한 마이크로에멀젼 방법을 통하여 형광 자성 나노복합체를 제조할 경우, 단일 단계만으로도 균일한 크기의 코어/셀 구조를 형성할 수 있으며, 제조된 형광 자성 나노복합체는 광 안정성 및 생체 적합성이 우수하다는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
Accordingly, the present inventors have made diligent efforts to easily prepare a uniform nano-sized fluorescent magnetic nanocomposite by a simple method. As a result, the fluorescent polymer, magnetic nanoparticles, and silica precursors were mixed, and then, through a microemulsion method using reverse micelles. When manufacturing a fluorescent magnetic nanocomposite, it is possible to form a core / cell structure of a uniform size in a single step, and confirmed that the prepared fluorescent magnetic nanocomposite is excellent in light stability and biocompatibility, to complete the present invention It became.

본 발명의 주된 목적은 간단한 방법으로 생체적합성 및 광 안정성을 향상시키면서 균일한 나노크기의 나노복합체를 제조하기 위하여 역마이셀법을 이용하는 형광 자성 나노복합체의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조되는 형광 자성 나노복합체를 제공하는데 있다.
The main object of the present invention is to prepare a fluorescent magnetic nanocomposite using the reverse micelle method and to produce a uniform nano-sized nanocomposite while improving the biocompatibility and light stability by a simple method and the fluorescent magnetic nano prepared by the method To provide a complex.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 계면활성제에 소수성 형광고분자 및 소수성 자성 나노입자를 첨가하고, 교반하여 역마이셀을 형성시키는 단계; 및 (b) 상기 형성된 역마이셀에 실리카 전구체 및 촉매제를 첨가하고, 교반하여 형광 자성 나노복합체를 제조하는 단계를 포함하는 형광 자성 나노복합체의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of (a) adding a hydrophobic fluorescent polymer and hydrophobic magnetic nanoparticles to the surfactant, and stirred to form a reverse micelle; And (b) adding a silica precursor and a catalyst to the formed reverse micelle and stirring to prepare a fluorescent magnetic nanocomposite.

본 발명은 또한, 상기 제조방법에 의해 제조되고, 소수성 형광고분자 및 소수성 자성 나노입자를 함유하는 코어부; 및 상기 코어부를 둘러싸고 있는 실리카 쉘부를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광 자성 나노복합체를 제공한다.
The present invention also comprises a core portion prepared by the above production method, containing a hydrophobic fluorescent polymer and a hydrophobic magnetic nanoparticle; And it provides a fluorescent magnetic nanocomposite comprising a silica shell surrounding the core.

본 발명에 따른 형광 자성 나노복합체는 역마이셀법으로 제조됨으로써, 간단한 방법으로 용이하게 균일한 크기를 가지는 코어/쉘 구조의 나노복합체를 제조할 수 있고, 광학적 성질 및 자기적 성질을 동시에 가지고 있을 뿐만 아니라, 세포독성이 없고, 광 안정성 및 세포 투과성이 우수하며, 형광 고분자의 분자구조를 변화시킴으로써 다양한 파장대의 나노입자를 제조할 수 있어 바이오 진단, 분석 등의 다양한 바이오 분야에 효과적으로 적용될 수 있다.
The fluorescent magnetic nanocomposite according to the present invention can be prepared by the reverse micelle method, thereby easily producing a core / shell structured nanocomposite having a uniform size by a simple method, and having both optical and magnetic properties. In addition, there is no cytotoxicity, excellent light stability and cell permeability, and by changing the molecular structure of the fluorescent polymer can be produced nanoparticles of various wavelengths can be effectively applied to a variety of bio applications, such as bio diagnostics, analysis.

도 1은 본 발명에 따른 형광 자성 나노복합체의 제조방법 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 소수성 자성 나노입자의 TEM (a: 100만 배율, b: 200만 배율) 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 형광 자성 나노복합체의 SEM(a: 18만 배율, b: 18만 배율) 및 TEM(c:15만 배율, d:20만 배율, e: 30만 배율) 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 형광 자성 나노복합체의 흡광 및 형광 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 형광 자성 나노복합체의 형광 및 자성 특성을 나타낸 사진으로, (a)는 자성특성 측정 전이고, (b)는 자석을 이용한 자성 특성 측정 후이다.
도 6은 본 발명에 따른 형광 자성 나노복합체(a) 및 형광고분자/실리카 나노입자(b)의 XPS 스펙트럼이다.
도 7은 본 발명에 따른 형광 자성 나노복합체의 T2-weighted MR 이미지를 나타낸 것으로, (a) 형광 자성 나노복합체의 형광 이미지이고, (b) 내지 (e)는 형광 자성 나노복합체의 농도(0.2mg/ml~0.05mg/ml)에 따른 MR 이미지이며, (f)는 컨트롤(H2O) MR 이미지이다.
도 8은 본 발명에 따른 형광 자성 나노복합체의 자기장에 대한 자화율(a) 및 spin-spin relaxivity(r2) 값(b)을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 형광 자성 나노복합체의 세포독성 결과 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 bare(대조군)(a) 및 형광 자성 나노복합체(b)의 HeLa 세포의 형광 사진이다.1 is a schematic diagram of a method of manufacturing a fluorescent magnetic nanocomposite according to the present invention.
2 is a TEM (a: 1 million magnification, b: 2 million magnification) photograph of the hydrophobic magnetic nanoparticles according to the present invention.
3 is a SEM (a: 180,000 magnification, b: 180,000 magnification) and TEM (c: 150,000 magnification, d: 200,000 magnification, e: 300,000 magnification) photograph of the fluorescent magnetic nanocomposite according to the present invention.
4 is an absorption and fluorescence graph of the fluorescent magnetic nanocomposite according to the present invention.
5 is a photograph showing the fluorescence and magnetic properties of the fluorescent magnetic nanocomposite according to the present invention, (a) is before measuring the magnetic properties, (b) is after measuring the magnetic properties using a magnet.
6 is an XPS spectrum of the fluorescent magnetic nanocomposite (a) and the fluorescent polymer / silica nanoparticle (b) according to the present invention.
Figure 7 shows a T2-weighted MR image of the fluorescent magnetic nanocomposite according to the present invention, (a) is a fluorescent image of the fluorescent magnetic nanocomposite, (b) to (e) is the concentration of the fluorescent magnetic nanocomposite (0.2mg / ml ~ 0.05mg / ml), and (f) is a control (H 2 O) MR image.
8 is a graph showing the susceptibility (a) and spin-spin relaxivity (r 2 ) values (b) of the magnetic field of the fluorescent magnetic nanocomposite according to the present invention.
9 is a cytotoxicity result graph of the fluorescent magnetic nanocomposite according to the present invention.
10 is a fluorescence picture of HeLa cells of bare (control) (a) and fluorescent magnetic nanocomposites (b) according to the present invention.

일 관점에서, 본 발명은 (a) 소수성 형광고분자 및 소수성 자성 나노입자에 계면활성제를 첨가시키고, 교반하여 역마이셀을 형성시키는 단계; 및 (b) 상기 형성된 역마이셀에 실리카 전구체 및 촉매제를 첨가시키고, 교반하여 형광 자성 나노복합체를 제조하는 단계를 포함하는 형광 자성 나노복합체의 제조방법에 관한 것이다.In one aspect, the present invention comprises the steps of (a) adding a surfactant to the hydrophobic fluorescent polymer and hydrophobic magnetic nanoparticles, by stirring to form a reverse micelle; And (b) adding a silica precursor and a catalyst to the formed reverse micelle and stirring to prepare a fluorescent magnetic nanocomposite.

보다 구체적으로, 도 1에 나타난 바와 같이 본 발명의 형광 자성 나노복합체 제조방법은 계면활성제에 소수성 형광고분자 및 자성 나노입자를 첨가시켜 역마이셀을 형성시킨 다음, 상기 형성된 역마이셀에 실리카 전구체 및 촉매제를 첨가시켜 제조됨으로써 간단한 방법으로 균일한 크기를 가지는 코어/쉘 구조의 나노복합체를 제조할 수 있고, 광학적 성질 및 자기적 성질을 동시에 가지고 있을 뿐만 아니라, 세포독성이 없고, 광 안정성 및 세포 투과성이 우수한 형광 자성 나노복합체를 제조할 수 있다.More specifically, as shown in FIG. 1, in the method of manufacturing a fluorescent magnetic nanocomposite of the present invention, hydrophobic fluorescent polymer and magnetic nanoparticles are added to a surfactant to form reverse micelles, and then a silica precursor and a catalyst are formed on the reverse micelles. The nanocomposite of the core / shell structure having a uniform size can be prepared by a simple method, and has both optical and magnetic properties as well as no cytotoxicity, and excellent light stability and cell permeability. Fluorescent magnetic nanocomposites can be prepared.

본 발명에 있어서, 상기 역마이셀(reverse micelles) 방법이라 함은 나노크기의 물방울을 반응장으로 이용하여 입도분포가 조밀한 입자를 응집시키지 않고, 독립적으로 분산시킨 상태로 제조하는 방법을 말한다. 특히, 유기 용매상에 존재하는 계면활성제 집합체인 역마이셀은 분자 수준의 미세반응기로 작용함으로써 반응물이 개별적인 마이크로에멀젼 개개의 미세반응기 내에 분산되어 반응하기 때문에 코어/쉘 구조의 코어의 형성과 성장을 효과적으로 제어시킬 수 있는 효과가 있다.In the present invention, the reverse micelles method refers to a method of preparing nanoparticles having a particle size distribution in a state of being dispersed independently without agglomerating the particles having a dense particle size distribution as a reaction field. In particular, reverse micelles, which are aggregates of surfactants present on organic solvents, act as molecular microreactors, effectively reacting and dispersing the reactants in individual microemulsions. There is an effect that can be controlled.

상기 계면활성제는 소수성 형광 고분자와 소수성 자성 나노입자를 함유하는 집합체를 이루어 역마이셀을 형성하며, 이때 계면활성제의 집합체에 따라 나노복합체의 크기와 수를 결정할 수 있다. 상기 계면활성제는 화학적 구조와 농도에 따라 구분지을 수 있는데, 구체적으로 알킬기의 길이, 기능기의 종류, 위치 등으로 나눌 수 있고, 크게 비이온성 계면활성제와 이온성 계면활성제로 나눌 수 있다.The surfactant forms a reverse micelle by forming an aggregate containing a hydrophobic fluorescent polymer and a hydrophobic magnetic nanoparticle, wherein the size and number of nanocomposites can be determined according to the aggregate of the surfactant. The surfactant may be classified according to chemical structure and concentration. Specifically, the surfactant may be divided into an alkyl group length, a type of functional group, a position, and the like, and may be broadly divided into a nonionic surfactant and an ionic surfactant.

상기 비이온성 계면활성제는 트리톤 X-100, 노닐페닐테트라에틸렌글리콜(NP4), 노닐페닐 펜타에틸렌글라이콜(NP5), 노닐페닐노나에틸렌글리콜(NP9), 소디움 라우릴설페이트(SLS) 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되며, 상기 이온성 계면활성제는 소디움다이-2-에틸헥실술폰석신네이트, 소디움도데실설페이트, 소디움 알칸술포네이트(SAS), 알킬설페이트(AS) 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된다.The nonionic surfactant is triton X-100, nonylphenyl tetraethylene glycol (NP4), nonylphenyl pentaethylene glycol (NP5), nonylphenyl nonaethylene glycol (NP9), sodium lauryl sulfate (SLS) and their Selected from the group consisting of mixtures, wherein the ionic surfactant comprises sodium di-2-ethylhexylsulfon succinate, sodium dodecyl sulfate, sodium alkanesulfonate (SAS), alkylsulfate (AS), and mixtures thereof Is selected.

본 발명에 있어서, 상기 소수성 형광 고분자는 PDDF(Poly[di(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy))-2,7-(9,9-dioctylfluorene)]), PFO(polyfluorene), PFPV(poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-2,7-(9,9-dioctylfluorene)]), PPP(poly(p-phenylene, POMeOPT(poly[3-(2'-methoxy-5'-octylpheneyl)thiophene)], 및 MEHPPV(poly(2-methoxy-5-(2′-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene vinylene))로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 실리카 전구체는 TEOS(tetraethoxysilane), TMOS(Tetramethylorthosilicate), TEES(triethoxy(ethyl)silane) 및 BTSE(1,2-bis(triethoxysilyl)ethane)로 구성된 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.In the present invention, the hydrophobic fluorescent polymer is PDDF (Poly [di (2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy))-2,7- (9,9-dioctylfluorene)]), PFO (polyfluorene), PFPV ( poly [2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -2,7- (9,9-dioctylfluorene)]), PPP (poly (p-phenylene, POMeOPT (poly [3- (2'-methoxy-5 ' -octylpheneyl) thiophene), and MEHPPV (poly (2-methoxy-5- (2′-ethylhexyloxy) -1,4-phenylene vinylene))), and the silica precursor may be selected from the group consisting of It may be selected from the group consisting of tetraethoxysilane (TEOS), tetramethylorthosilicate (TMOS), triethoxy (ethyl) silane (TEES), and BTSE (1,2-bis (triethoxysilyl) ethane), but is not limited thereto.

또한, 본 발명에 따른 형광 자성 나노복합체는 상기 소수성 형광 고분자의 분자구조의 벤젠고리 및 탄소사슬 수를 변화시킴으로써 다양한 파장대의 나노입자를 제조할 수 있다. 예를 들어, 고분자 구조내의 벤젠고리의 수가 늘어날수록 [PFO(blue) -> PFPV(Green) -> PDDF(Red)] 장파장으로의 적색편이(red shift)가 일어나서 다양한 색깔의 형광을 내는 고분자를 합성할 수 있고 이를 이용하여 상기와 같은 방법으로 다양한 파장대의 형광 나노입자를 제조할 수 있다.In addition, the fluorescent magnetic nanocomposite according to the present invention can produce nanoparticles of various wavelengths by changing the number of benzene rings and carbon chains of the molecular structure of the hydrophobic fluorescent polymer. For example, as the number of benzene rings in the polymer structure increases, [PFO (blue)-> PFPV (Green)-> PDDF (Red)] red shifts to longer wavelengths, resulting in polymers that emit various colors of fluorescence. It can be synthesized and can be used to produce fluorescent nanoparticles of various wavelengths in the same manner as described above.

본 발명에 있어서, 상기 소수성 자성 나노입자는 평균 지름이 6~8 nm인 금속 산화물로, Fe2O3, Fe3O4, FePt 및 Co로 구성된 군에서 선택된다.In the present invention, the hydrophobic magnetic nanoparticles are metal oxides having an average diameter of 6 to 8 nm, and are selected from the group consisting of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FePt, and Co.

본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 계면활성제 100 중량부에 대하여, 소수성 형광고분자 0.8 ~ 1 중량부 및 소수성 자성 나노입자 0.5 ~ 0.6 중량부를 첨가시키는 것이 바람직하다. 만일 소수성 형광 고분자 또는 소수성 자성 나노입자가 상기 범위 미만인 경우에는 형광 또는 자성 세기가 낮아 효용성이 없으며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 역마이셀 생성에 방해가 되는 문제가 있다.In the production method according to the present invention, it is preferable to add 0.8 to 1 parts by weight of hydrophobic fluorescent polymer and 0.5 to 0.6 parts by weight of hydrophobic magnetic nanoparticles based on 100 parts by weight of the surfactant. If the hydrophobic fluorescent polymer or the hydrophobic magnetic nanoparticles are less than the above range, the fluorescence or the magnetic intensity is low, and thus, there is no utility. If the hydrophobic fluorescent polymer or the hydrophobic magnetic nanoparticle is less than the above range, there is a problem that the production of reverse micelles is hindered.

전술된 바와 같이 형성된 역마이셀은 실리카 전구체 및 촉매제를 첨가시키고, 교반하여 형광 자성 나노복합체를 제조한다. 이때, 역마이셀에 실리카 전구체 및 촉매제 첨가는 역마이셀 100중량부에 대하여, 실리카 전구체 45 ~ 50 중량부 및 촉매제 25 ~ 30 중량부를 첨가시키는 시킨다. 만일 상기 실리카 전구체가 상기 범위 미만으로 첨가된 경우, 입자의 불균일성 문제가 발생될 수 있고, 상기 범위를 초과한 경우에는 입자의 뭉침현상 문제가 발생될 수 있다. 또한, 촉매제가 상기 범위 미만으로 첨가된 경우, 입자의 불균일성 문제가 발생될 수 있고, 상기 범위를 초과한 경우에는 입자의 크기가 너무 커지는 문제가 발생될 수 있다.The reverse micelle formed as described above is added with a silica precursor and a catalyst and stirred to prepare a fluorescent magnetic nanocomposite. At this time, the addition of the silica precursor and the catalyst to the reverse micelles is to add 45 to 50 parts by weight of the silica precursor and 25 to 30 parts by weight of the catalyst with respect to 100 parts by weight of reverse micelles. If the silica precursor is added below the above range, the problem of particle non-uniformity may occur, and if the above silica range is exceeded, the problem of aggregation of particles may occur. In addition, when the catalyst is added in less than the above range, the problem of non-uniformity of the particles may occur, and if the catalyst exceeds the above range, the problem of too large particle size may occur.

상기 실리카 전구체는 형광 자성 나노복합체의 재료로서, 상기 실리카 전구체의 종류에 따라 제조되는 복합체의 크기와 모양을 조절할 수 있다. 이때 사용되는 실리카 전구체는 테트라메틸 오르토실리케이트(tetra- metheyl orthosilicate, TMOS), 테트라에틸 오르토실리케이트(tetraetheyl ortho- silicate, TEOS), 테트라프로필 오르토실리케이트(tetrapropyl orthosilicate, TPOS) 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The silica precursor is a material of the fluorescent magnetic nanocomposite, and can control the size and shape of the composite prepared according to the type of the silica precursor. The silica precursor used here is tetramethyl orthosilicate (TMOS), tetraethyl orthosilicate (TEOS), tetrapropyl orthosilicate (TPOS) and a mixture thereof It may be selected, but is not limited thereto.

상기 촉매제는 역마이셀에 함유된 실리카 전구체를 가수분해하여 실리카를 형성시키고, 이때 소수성 형광고분자 및 소수성 자성 나노입자로 형성되어진 나노입자를 실리카로 코팅시키는 역할을 한다. 이때 사용되는 촉매제는 암모니아 수용액인 것이 바람직하고, 상기 암모니아 수용액의 암모니아 농도는 3 ~ 4 중량%인 것이 바람직하다. 만일 상기 범위를 벗어난 경우 형광 자성 나노복합체가 뭉치는 문제점이 발생될 수 있다.The catalyst hydrolyzes the silica precursor contained in the reverse micelles to form silica, wherein the catalyst serves to coat nanoparticles formed of hydrophobic fluorescent polymers and hydrophobic magnetic nanoparticles with silica. At this time, the catalyst used is preferably an aqueous ammonia solution, and the ammonia concentration of the aqueous ammonia solution is preferably 3 to 4% by weight. If outside the above range, the fluorescent magnetic nanocomposite may aggregate.

이후, 생성된 형광 자성 나노복합체 주위에 있는 미반응 물질을 제거하기 위해 메탄올, 에탄올 등의 알코올 또는 알코올 수용액을 사용하여 정제시키고, 원심분리법 또는 자성분리법으로 회수하는 단계를 추가로 포함하여 본 발명에 따른 형광 자성 나노복합체를 수득할 수 있다.Thereafter, in order to remove the unreacted material around the generated fluorescent magnetic nanocomposite, the purification is performed using an alcohol or an aqueous solution of alcohol, such as methanol and ethanol, and the method further includes recovering by centrifugation or magnetic separation. Fluorescent magnetic nanocomposites according to the present invention can be obtained.

다른 관점에서, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조되고, 소수성 형광고분자 및 소수성 자성 나노입자를 함유하는 코어부; 및 상기 코어부를 둘러싸고 있는 실리카 쉘부를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광 자성 나노복합체에 관한 것이다.In another aspect, the present invention is prepared by the above method, the core portion containing a hydrophobic fluorescent polymer and hydrophobic magnetic nanoparticles; And it relates to a fluorescent magnetic nanocomposite comprising a silica shell surrounding the core.

전술된 바와 같은 제조방법으로 제조된 형광 자성 나노복합체는 코어/쉘 구조로 입자 직경이 60~70nm의 균일한 크기를 가지는 구형인 것을 특징으로 할 수 있다.The fluorescent magnetic nanocomposite prepared by the above-described manufacturing method may be characterized in that the core / shell structure has a spherical shape having a uniform size of 60 to 70 nm in particle diameter.

또한, 형광 자성 나노복합체는 소수성 형광고분자와 소수성 자성 나노입자를 함유하고 있어 광학적 성질 및 자기적 성질을 동시에 가지고 있을 뿐만 아니라, 세포독성이 없고, 광 안정성 및 세포 투과성이 우수하며, 형광 고분자의 분자구조를 변화시킴으로써 다양한 파장대의 나노입자를 제조할 수 있어 바이오 진단, 분석 등의 다양한 바이오 분야에 효과적으로 적용될 수 있다.
In addition, the fluorescent magnetic nanocomposites contain hydrophobic fluorescent polymers and hydrophobic magnetic nanoparticles, which not only have optical and magnetic properties, but also have no cytotoxicity, are excellent in light stability and cell permeability, and are molecules of fluorescent polymers. By changing the structure, it is possible to manufacture nanoparticles in various wavelength bands, which can be effectively applied to various bio fields such as bio diagnosis and analysis.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only intended to illustrate the invention, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the invention is not to be construed as limited by these examples.

실시예Example 1: 형광 자성 나노복합체 제조 1: Preparation of Fluorescent Magnetic Nanocomposites

1-1: Poly[1-1: Poly [ didi (2-(2- methoxymethoxy -5-(2--5- (2- ethylhexyloxyethylhexyloxy ))-2,7-(9,9- ))-2,7- (9,9- dioctylfluorenedioctylfluorene )] (PDDF)의 합성)] Synthesis of (PDDF)

형광 기반 바이오분석에 적용할 수 있는 소수성 형광 고분자를 제조하기 위하여 poly(p-phenylenevinylene)s(PPVs)의 유도체인 형광 고분자 Poly[di(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy))-2,7-(9,9-dioctylfluorene)](PDDF)를 제조하였다. PDDF를 제조하기 위하여, 두 개의 모노머 Methoxy-4-(2-ethylhexyloxy)benzene, 4-Dibromo-2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)xylene을 연속적으로 각각 제조하였다(P. P. Bhavin et al ., Macromolecules , 27:8883, 2004).In order to prepare hydrophobic fluorescent polymers applicable to fluorescence-based bioanalysis, fluorescent polymers Poly [di (2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy))-2, a derivative of poly (p-phenylenevinylene) s (PPVs), 7- (9,9-dioctylfluorene)] (PDDF) was prepared. To prepare PDDF, two monomers, Methoxy-4- (2-ethylhexyloxy) benzene and 4-Dibromo-2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) xylene, were prepared in succession (PP Bhavin et. al ., Macromolecules , 27: 8883, 2004).

환류 온도에서 가열하면서, 상기 제조된 1,4-Dibromo-2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)xylene 2g과 9,9-Dioctyl-2,7-dibromofluorene(Sigma Aldrich Chemical) 1.26g을 질소분위기에서 교반(stirring)하여 100ml THF(Tetrahydrofuran)에 녹이고, THF에 녹인 1.0mol potassium tert-butoxide 20ml를 1시간 동안 한 방울씩 첨가하였다(20ml/h). 환류 온도에서 16시간 동안 가열 후, 메탄올로부터 재결정화시키고, 헥산(hexane)으로 정제하였다. 제조된 고분자를 환산 압력(reduced pressure)에서 건조시켜 0.5g의 PDDF를 수득하였다. PDDF의 광루미네선스(photoluminescence)는 554nm로 측정되었다.
While heating at reflux temperature, 2 g of 1,4-Dibromo-2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) xylene and 1.26 g of 9,9-Dioctyl-2,7-dibromofluorene (Sigma Aldrich Chemical) were prepared in a nitrogen atmosphere. The mixture was stirred at 100 ml in THF (Tetrahydrofuran), and 20 ml of 1.0 mol potassium tert-butoxide dissolved in THF was added dropwise (20 ml / h) for 1 hour. After heating at reflux for 16 h, it was recrystallized from methanol and purified with hexane. The prepared polymer was dried at reduced pressure to obtain 0.5 g of PDDF. Photoluminescence of PDDF was measured at 554 nm.

1-2: 1-2: 초상자성Superparamagnetism 산화철 합성 Iron oxide synthesis

바이오분석에 적용할 수 있는 소수성 자성 나노입자를 제조하기 위하여 아이론아세틸아세토네이트(iron acetylacetonate) 0.508g, 1,2-헥사데칸디올(1,2-hexadecanediol) 2.584ml, 올레산(oleic acid) 1.904ml, 올레일아민(oleylamine) 2.357ml 및 벤질에테르(benzylether) 20ml를 혼합한 다음, 265℃에서 10분 동안 가열하여 1시간 동안 반응시키고, 1시간 역류시켜 검은색의 혼합물을 생성하였다. 상기 생성된 검은색의 혼합물을 실온에서 냉각시키고, 침전시킨 다음 원심분리하여 초상자성 산화철(Fe3O4)을 제조하였다(도 2).
0.508g of iron acetylacetonate, 2.584ml of 1,2-hexadecanediol, 1.904ml of oleic acid to prepare hydrophobic magnetic nanoparticles applicable to bioanalysis , 2.357 ml of oleylamine and 20 ml of benzylether were mixed, and then heated at 265 ° C. for 10 minutes to react for 1 hour, and then refluxed for 1 hour to produce a black mixture. The resulting black mixture was cooled at room temperature, precipitated and centrifuged to produce superparamagnetic iron oxide (Fe 3 O 4 ) (FIG. 2).

1-3: 형광 자성 나노복합체 제조1-3: Fluorescence Magnetic Nanocomposite Preparation

실시예 1-1에서 제조된 PDDF 0.4mg, 실시예 1-2에서 제조된 초상자성 산화철 0.1mg을 Tritonx-100(Sigma aldrich) 0.85ml에 첨가하여 5분 동안 교반한 다음, 0.24 mmol TEOS(tetraethoxysilane, Sigma aldrich) 0.05 ml 및 28 % NH4OH(Sigma aldrich) 0.03ml을 첨가하여 20 시간 동안 교반하였다. 그 다음, 상기 혼합액에 99.9% 에탄올(Sigma aldrich) 13ml을 첨가하고 다시 실온에서 6 시간 동안 교반하였다. 상기 혼합액을 3000rpm에서 20분 동안 원심분리하여 불투명한 붉은색 파우더를 수득한 다음, 에탄올로 3번 반복 세척한 후에 에탄올에 다시 녹여 형광 자성 나노복합체를 제조하였다.0.4 mg of PDDF prepared in Example 1-1 and 0.1 mg of superparamagnetic iron oxide prepared in Example 1-2 were added to 0.85 ml of Tritonx-100 (Sigma aldrich), followed by stirring for 5 minutes, followed by 0.24 mmol TEeth (tetraethoxysilane). 0.05 ml of Sigma aldrich) and 0.03 ml of 28% NH 4 OH (Sigma aldrich) were added and stirred for 20 hours. Then, 13 ml of 99.9% ethanol (Sigma aldrich) was added to the mixture, and the mixture was stirred at room temperature for 6 hours. The mixture was centrifuged at 3000 rpm for 20 minutes to obtain an opaque red powder, washed three times with ethanol, and then dissolved in ethanol to prepare a fluorescent magnetic nanocomposite.

상기 제조된 형광 자성 나노복합체의 크기 및 균일성을 확인하기 위하여 주사전자현미경(SEM, FEI Sirion)을 이용하여 확인하였다. 제조된 형광 자성 나노복합체는 에탄올에 분산시키고, 상기 현탁액의 한 방울을 슬라이드 조각 위에 떨어트린 다음, 양면테이프를 이용하여 시료대 위에 고정시켰다. 또한, 200kV의 가속전압에서 FEI(Tecnai G2F30S-Twin) 투과 전자 현미경(TEM)을 이용하여 코어-쉘 입자의 형태 및 마이크로구조를 확인하였다. 이때, 샘플은 실온에서 24시간 동안 건조시켜 사용하였다. In order to confirm the size and uniformity of the prepared fluorescent magnetic nanocomposite, scanning electron microscope (SEM, FEI Sirion) was used. The prepared fluorescent magnetic nanocomposites were dispersed in ethanol, one drop of the suspension was dropped on a slide piece, and then fixed on a sample bed using double-sided tape. In addition, the shape and microstructure of the core-shell particles were confirmed using a Teginai G2F30S-Twin (TEM) transmission electron microscope (TEM) at an acceleration voltage of 200 kV. At this time, the sample was used by drying at room temperature for 24 hours.

그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이, 형광 자성 나노복합체는 소수성 형광 고분자(PDDF) 및 소수성 자성 나노입자(Fe3O4)를 코어(core)로 하고, 실리카(SiO2)를 쉘(shell)을 형성하는 코어/쉘 구조를 가지는 것으로 나타났으며, 60~70nm의 매우 균일한 크기를 가지는 단순 분산(monodisperse) 구형으로, 코어 나노입자의 크기보다 작은 10nm 두께의 실리카층으로 이루어진 코어/쉘 구조임을 확인하였다.
As a result, as shown in FIG. 3, the fluorescent magnetic nanocomposite has a hydrophobic fluorescent polymer (PDDF) and a hydrophobic magnetic nanoparticle (Fe 3 O 4 ) as a core, and silica (SiO 2 ) as a shell. It has been shown to have a core / shell structure that forms a simple, monodisperse sphere having a very uniform size of 60-70 nm, and a core / shell structure consisting of a silica layer of 10 nm thickness smaller than the size of the core nanoparticles. It was confirmed that.

실험예Experimental Example 1: 형광 자성 나노복합체의 광학적 특성 및 자기적 특성 측정 1: Measurement of Optical and Magnetic Properties of Fluorescent Magnetic Nanocomposites

실시예 1에서 제조된 형광 자성 나노복합체의 광학적 특성을 알아보기 위해 UV/Vis spectrophotometer(BECHMAN COULTER, DU 800), Luminescence spectrophotometer(PerkinElmer, LS 55)을 이용하여 UV/Visible 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 측정하였다. In order to examine the optical properties of the fluorescent magnetic nanocomposites prepared in Example 1, UV / Visible spectra and emission spectra were measured using a UV / Vis spectrophotometer (BECHMAN COULTER, DU 800) and a Luminescence spectrophotometer (PerkinElmer, LS 55). .

그 결과, 도 4에 나타난 바와 같이, 실시예 1에서 제조된 형광 자성 나노복합체는 자외선 영역의 빛을 흡수하고 가시 광선 영역의 빛을 방출하는 것으로 나타났고, 구체적으로 자외선 영역 범위 내의 300~400nm의 빛을 흡수하여 500~700nm에 이르는 넓은 영역에 이르러 빛을 방출하며, 600nm의 최대로 빛을 방출함을 알 수 있었다.As a result, as shown in Figure 4, the fluorescent magnetic nanocomposite prepared in Example 1 was found to absorb light in the ultraviolet region and emit light in the visible region, specifically, 300 ~ 400nm within the ultraviolet region range It absorbs light and emits light in a wide area ranging from 500 to 700 nm, and emits light at a maximum of 600 nm.

또한, 나노복합체가 분산되어 있는 용액(1mg/ml)에 자석을 이용하여 약 10분 동안 방치하면, 도 5에 나타낸 바와 같이 형광 자성 나노복합체 자석에 의해 끌려옴으로서 형광 자성 나노복합체의 자성특성을 확인하였다.In addition, when the magnet is left in the solution (1 mg / ml) in which the nanocomposite is dispersed for about 10 minutes, as shown in FIG. 5, the magnetic properties of the fluorescent magnetic nanocomposite are attracted by the fluorescent magnetic nanocomposite magnet. Confirmed.

한편, 자성 나노입자를 포함하는 형광 자성 나노복합체(a)와 자성 나노입자를 포함하지 않는 형광 나노입자(b)의 EDAX(Energy Dispersive X-ray Spectrometer, X-MAX)를 측정하였다.On the other hand, EDAX (Energy Dispersive X-ray Spectrometer, X-MAX) of the fluorescent magnetic nanocomposite (a) containing the magnetic nanoparticles and the fluorescent nanoparticles (b) not containing the magnetic nanoparticles were measured.

그 결과, 도 6에 나타난 바와 같이, 자성 나노입자를 포함하는 형광 자성 나노복합체(도6a)와 자성 나노입자를 포함하지 않는 형광 나노입자(도6b)를 살펴보면, 도6b에서 검출되지 않은 Fe 성분이 도 6a에서 Fe 성분이 검출됨으로써 산화철 나노입자를 포함하는 형광 자성 나노복합체가 제조되었음을 확인하였다.As a result, as shown in Figure 6, when looking at the fluorescent magnetic nanocomposite containing the magnetic nanoparticles (Fig. 6a) and the fluorescent nanoparticles (Fig. 6b) not containing the magnetic nanoparticles, Fe component not detected in Figure 6b By detecting the Fe component in FIG. 6A, it was confirmed that the fluorescent magnetic nanocomposite including the iron oxide nanoparticles was prepared.

또한, 본 발명에 따른 형광 자성 나노복합체의 T2-weighted MR 이미지를 측정하기 위해, 핵자기공명 마이크로영상기(MR micro-imaging, DMX 600 & AVANCE 800)를 이용하여 분석하였다. In addition, in order to measure the T2-weighted MR image of the fluorescent magnetic nanocomposite according to the present invention, it was analyzed using a nuclear magnetic resonance microimaging (MR micro-imaging, DMX 600 & AVANCE 800).

그 결과, 도 7에 나타난 바와 같이, 형광 자성 나노복합체의 Fe 농도(0mg/ml, 0.05mg/ml, 0.1mg/ml, 0.15mg/ml, 0.2mg/ml)에 따라 T2-weighted MR 이미지 세기가 증가하는 것을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 7, T2-weighted MR image intensity according to Fe concentration (0 mg / ml, 0.05 mg / ml, 0.1 mg / ml, 0.15 mg / ml, 0.2 mg / ml) of the fluorescent magnetic nanocomposite It was confirmed that increases.

또한, 자기특성측정시스템 (Magnetic Property Measurement System, MPMS-7)을 통하여 형광 자성 나노복합체의 자기특성을 측정하였다. 실시예 1의 형광 자성 나노복합체 1mg을 진공상태에서 건조시킨 다음, 초전도 SQUID(Superconducting Quantum Interference, 초전도 양자 간접소자) 센서를 사용하여 300K에서 시료에 자기장을 가했을 때 생기는 자화를 정밀하게 측정하여 초상자성 특성을 확인하였다.In addition, the magnetic properties of the fluorescent magnetic nanocomposites were measured through a magnetic property measurement system (MPMS-7). After drying 1 mg of the fluorescent magnetic nanocomposite of Example 1 in a vacuum state, a superconductivity was measured by precisely measuring the magnetization generated when the magnetic field was applied to the sample at 300 K using a superconducting Superconducting Quantum Interference (SQUID) sensor. The characteristics were confirmed.

그 결과, 도 8에 나타난 바와 같이, 나노입자 내의 Fe의 함량이 증가함에 따라 초상자성이 증가함을 확인하였다.
As a result, as shown in Figure 8, it was confirmed that the superparamagnetism increased as the content of Fe in the nanoparticles increases.

실험예Experimental Example 2: 형광 자성 나노복합체의 세포독성 및 세포투과성 측정 2: Measurement of Cytotoxicity and Cell Permeability of Fluorescent Magnetic Nanocomposites

바이오이미징 물질로서 본 발명에 따른 형광 자성 나노복합체의 사용 가능성을 확인하기 위해, 세포독성(cytotoxicity) 및 세포 투과성(cell permeability)을 측정하였다. ATCC 사에서 구매한 HeLa cell을 인큐베이터 (95% air, 5% CO2, 37℃)에 24 시간 방치하였다. 그 후, 형광 자성 나노복합체를 Hela Cell에 첨가하여 1시간 동안 방치한 후, 500 ml PBS로 3회 세척하였다. 형광 자성 나노복합체가 처리된 Hela cell의 Lightscattering 이미지 inverted dark-field microscope (Nikon)으로 측정하였다. In order to confirm the possibility of using the fluorescent magnetic nanocomposite according to the present invention as a bioimaging material, cytotoxicity and cell permeability were measured. HeLa cells purchased from ATCC were left for 24 hours in an incubator (95% air, 5% CO 2 , 37 ℃). Thereafter, the fluorescent magnetic nanocomposite was added to Hela Cell and left for 1 hour, and then washed three times with 500 ml PBS. Lightscattering images of Hela cells treated with fluorescent magnetic nanocomposites were measured with an inverted dark-field microscope (Nikon).

그 결과, 도 9에 나타난 바와 같이, 각각 24시간, 48시간 동안 방치하였을 때 형광 자성 나노복합체의 농도가 500ug/ml ~ 10ug/ml 일 경우 92~ 88%의 cell 생존률을 확인하였다. 또한, 도 10에 나타난 바와 같이 형광 자성 나노복합체의 농도가 100ug/ml일때 세포형광이미지를 확인하였고, 셀 투과가 잘 되었음을 알 수 있었다.
As a result, as shown in Figure 9, when the concentration of the fluorescent magnetic nanocomposite is 500ug / ml ~ 10ug / ml when left for 24 hours, 48 hours, respectively, the cell survival rate of 92 ~ 88% was confirmed. In addition, as shown in FIG. 10, when the concentration of the fluorescent magnetic nanocomposite was 100 ug / ml, the cell fluorescence image was confirmed, and the cell permeation was found to be good.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시예일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As described above in detail specific parts of the present invention, it is apparent to those skilled in the art that such specific descriptions are merely preferred embodiments, and thus the scope of the present invention is not limited thereto. something to do. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (17)

다음 단계를 포함하는 형광 자성 나노복합체의 제조방법:
(a) 계면활성제에 소수성 형광고분자 및 소수성 자성 나노입자를 첨가하고, 교반하여 역마이셀을 형성시키는 단계; 및
(b) 상기 형성된 역마이셀에 실리카 전구체 및 촉매제를 첨가하고, 교반하여 형광 자성 나노복합체를 제조하는 단계.
Method for producing a fluorescent magnetic nanocomposite comprising the following steps:
(a) adding a hydrophobic fluorescent polymer and a hydrophobic magnetic nanoparticle to the surfactant and stirring to form reverse micelles; And
(b) adding a silica precursor and a catalyst to the formed reverse micelle and stirring to prepare a fluorescent magnetic nanocomposite.
제1항에 있어서, 상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제 또는 이온성 계면활성제인 것을 특징으로 하는 형광 자성 나노복합체의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the surfactant is a nonionic surfactant or an ionic surfactant.
제2항에 있어서, 상기 비이온성 계면활성제는 트리톤 X-100, 노닐페닐테트라에틸렌글리콜(NP4), 노닐페닐 펜타에틸렌글라이콜(NP5), 노닐페닐노나에틸렌글리콜(NP9), 소디움 라우릴설페이트(SLS) 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 형광 자성 나노복합체의 제조방법.
The nonionic surfactant of claim 2, wherein the nonionic surfactant is triton X-100, nonylphenyl tetraethylene glycol (NP4), nonylphenyl pentaethylene glycol (NP5), nonylphenyl nonaethylene glycol (NP9), sodium lauryl sulfate (SLS) and a method for producing a fluorescent magnetic nanocomposite, characterized in that selected from the group consisting of.
제2항에 있어서, 상기 이온성 계면활성제는 소디움다이-2-에틸헥실술폰석신네이트, 소디움도데실설페이트, 소디움 알칸술포네이트(SAS), 알킬설페이트(AS) 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 형광 자성 나노복합체의 제조방법.
The method of claim 2, wherein the ionic surfactant is selected from the group consisting of sodium di-2-ethylhexyl sulfon succinate, sodium dodecyl sulfate, sodium alkanesulfonate (SAS), alkyl sulfates (AS) and mixtures thereof Method for producing a fluorescent magnetic nanocomposite, characterized in that.
제1항에 있어서, 상기 소수성 형광고분자는 PDDF(Poly[di(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy))-2,7-(9,9-dioctylfluorene)]), PFO(polyfluorene), PFPV(poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-2,7-(9,9-dioctylfluorene)]), PPP(poly(p-phenylene, POMeOPT(poly[3-(2'-methoxy-5'-octylpheneyl)thiophene)], 및 MEHPPV(poly(2-methoxy-5-(2′-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene vinylene))로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 형광 자성 나노복합체의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the hydrophobic fluorescent polymer is PDDF (Poly [di (2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy))-2,7- (9,9-dioctylfluorene)]), PFO (polyfluorene), PFPV (poly [2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -2,7- (9,9-dioctylfluorene)]), PPP (poly (p-phenylene, POMeOPT (poly [3- (2'-methoxy-5) '-octylpheneyl) thiophene)], and MEHPPV (poly (2-methoxy-5- (2'-ethylhexyloxy) -1,4-phenylene vinylene)) is prepared from the group consisting of magnetic fluorescent nanocomposite Way.
제1항에 있어서, 상기 소수성 자성 나노입자는 Fe2O3, Fe3O4, FePt 및 Co로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 형광 자성 나노복합체의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the hydrophobic magnetic nanoparticles are selected from the group consisting of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FePt, and Co.
제1항에 있어서, 상기 실리카 전구체는 테트라메틸 오르토실리케이트(tetra- metheyl orthosilicate, TMOS), 테트라에틸 오르토실리케이트(tetraetheyl ortho- silicate, TEOS), 테트라프로필 오르토실리케이트(tetrapropyl orthosilicate, TPOS) 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 형광 자성 나노복합체의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the silica precursor is tetramethyl orthosilicate (TMOS), tetraethyl orthosilicate (TEOS), tetrapropyl orthosilicate (TPOS) and mixtures thereof Method for producing a fluorescent magnetic nanocomposite, characterized in that selected from the group consisting of.
제1항에 있어서, 상기 촉매제는 암모니아 수용액인 것을 특징으로 하는 형광 자성 나노복합체의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the catalyst is a method for producing a fluorescent magnetic nanocomposite, characterized in that the aqueous ammonia solution.
제8항에 있어서, 상기 암모니아 수용액의 암모니아 농도는 25 ~ 28 중량%인 것을 특징으로 하는 형광 자성 나노복합체의 제조방법.
The method of claim 8, wherein the ammonia concentration of the aqueous ammonia solution is 25 to 28% by weight.
제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는 계면활성제 100 중량부에 대하여, 소수성 형광고분자 0.8 ~ 1.0 중량부 및 소수성 자성 나노입자 0.5 ~ 0.6 중량부를 첨가시키는 것을 특징으로 하는 형광 자성 나노복합체의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the step (a) is to prepare a fluorescent magnetic nanocomposite, characterized in that the addition of 0.8 to 1.0 parts by weight of hydrophobic fluorescent polymer and 0.5 to 0.6 parts by weight of hydrophobic magnetic nanoparticles based on 100 parts by weight of the surfactant Way.
제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는 역마이셀 100중량부에 대하여, 실리카 전구체 45 ~ 50 중량부 및 촉매제 25 ~ 30 중량부를 첨가시키는 것을 특징으로 하는 형광 자성 나노복합체의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the step (b) comprises adding 45 to 50 parts by weight of the silica precursor and 25 to 30 parts by weight of the catalyst with respect to 100 parts by weight of the reverse micelles.
제1항에 있어서, (c) 상기 (b) 단계에서 제조된 형광 자성 나노복합체를 정제하고, 회수하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 형광 자성 나노복합체의 제조방법.
The method of claim 1, further comprising (c) purifying and recovering the fluorescent magnetic nanocomposite prepared in step (b).
제12항에 있어서, 상기 정제는 알코올을 첨가시켜 세척하고, 회수는 원심분리 또는 자성분리법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 형광 자성 나노복합체의 제조방법.
The method of claim 12, wherein the purification is performed by adding alcohol, and the recovery is performed by centrifugation or magnetic separation.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되고, 소수성 형광고분자 및 소수성 자성 나노입자를 함유하는 코어부; 및 상기 코어부를 둘러싸고 있는 실리카 쉘부를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광 자성 나노복합체.
A core part prepared by the method according to any one of claims 1 to 13 and containing a hydrophobic fluorescent polymer and a hydrophobic magnetic nanoparticle; And a silica shell portion surrounding the core portion.
제14항에 있어서, 상기 형광 자성 나노복합체는 입자 직경이 60 ~ 70nm이고, 구형인 것을 특징으로 하는 형광 자성 나노복합체.
15. The fluorescent magnetic nanocomposite of claim 14, wherein the fluorescent magnetic nanocomposite has a particle diameter of 60 to 70 nm and is spherical.
제14항에 있어서, 상기 소수성 형광고분자는 PDDF(Poly[di(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy))-2,7-(9,9-dioctylfluorene)]), PFO(polyfluorene), PFPV(poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-2,7-(9,9-dioctylfluorene)]), PPP(poly(p-phenylene, POMeOPT(poly[3-(2'-methoxy-5'-octylpheneyl)thiophene)], 및 MEHPPV(poly(2-methoxy-5-(2′-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene vinylene))로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 형광 자성 나노복합체.
The method of claim 14, wherein the hydrophobic fluorescent polymer is PDDF (Poly [di (2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy)) -2,7- (9, 9-dioctylfluorene)]), PFO (polyfluorene), PFPV (poly [2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -2,7- (9,9-dioctylfluorene)]), PPP (poly (p-phenylene, POMeOPT (poly [3- (2'-methoxy-5) '-octylpheneyl) thiophene), and MEHPPV (poly (2-methoxy-5- (2'-ethylhexyloxy) -1,4-phenylene vinylene)) is a fluorescent magnetic nanocomposite, characterized in that selected from the group consisting of.
제14항에 있어서, 상기 소수성 자성 나노입자는 Fe2O3, Fe3O4, FePt 및 Co로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 형광 자성 나노복합체.15. The fluorescent magnetic nanocomposite of claim 14, wherein the hydrophobic magnetic nanoparticles are selected from the group consisting of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FePt, and Co.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180096325A (en) * 2017-02-21 2018-08-29 성균관대학교산학협력단 Polymer-iron oxide nano-complex, uses thereof and preparation method thereof
KR20190079020A (en) * 2017-12-27 2019-07-05 주식회사 디엔에스 Blue phosphor nanoparticles having a core cell structure and blue light emitting diode using the same

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