KR20150097039A - Silica-silver core-shell nano particle for optical imaging in near-infrared region and its preparation method - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for producing a silica-core and silver-shell nanoparticle for a near-infrared ray optical image, the nanoparticle produced by the same method, and an in-vivo optical detection method using the same. The method for producing a silica-core and silver-shell nanoparticle includes the step of dispersing silica particles and silver precursors in a diol compound, adding an aliphatic or aromatic amine compound, and making a reaction. With respect to 1 part by weight of the silica particle, 5-50 parts by weight of the silver precursors are mixed. According to the present invention, a nano-marker particle for a near-infrared ray optical image enables a user to check an optical image of subcutaneous tissue in vivo for example; has excellent surface enhanced Raman scattering intensity; has excellent biocompatibility and stability; and thus can be used as a nano-probe for obtaining a multi-optical image in vivo.

Description

근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자 및 그의 제조방법{Silica-silver core-shell nano particle for optical imaging in near-infrared region and its preparation method}Technical Field [0001] The present invention relates to a silica core and silver shell nanoparticles for near-infrared optical images,

본 발명은 생체 내 광학영상을 확인하기 위한 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자, 그의 제조방법 및 그를 이용한 생체 내 진단방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a silica core and silver shell nanoparticles for near infrared optical images for confirming optical images in vivo, a method for producing the same and an in vivo diagnostic method using the same.

체내에서 생체리간드를 탐색하기 위한 방법으로 다양한 종류의 신호를 동시에 얻을 수 있는 광학영상(optical imaging) 방법이 적합한 것으로 알려지고 있으며, 최근 들어 금속 나노입자를 이용한 고감도 광학영상 방법이 세포 수준의 영상 또는 의학 진단 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. Recently, it has been known that a high-sensitivity optical imaging method using metal nanoparticles can be applied to a cell-level image or a biological image, It is widely used in medical diagnostics.

광학영상을 얻기 위해 종래 사용되어 온 형광 물질의 경우 적절한 조건에서 분자당 수천 개의 광자를 방출할 수 있어 단일분자 수준의 검출까지도 이론적으로 가능하지만, 방사성 동위원소처럼 활성 리간드의 원소를 직접 치환할 수는 없고, 구조 활성관계를 통해 비교적 활성에 영향을 주지 않는 부분을 변형하여 형광물질을 연결해야 하는 제한점이 있다. 또한 이러한 형광 표지물질들은 시간이 지나면서 형광 세기가 약해지며(photobleaching), 여기시키는 빛의 파장이 매우 좁고 발광되는 빛의 파장이 매우 넓어 서로 다른 형광물질 간에 간섭이 있는 단점을 가지고 있으며, 또한 사용할 수 있는 형광물질의 수가 극히 제한되어 있다.In the case of fluorescent materials conventionally used to obtain optical images, it is possible to detect thousands of photons per molecule under appropriate conditions, so that detection of a single molecule level is theoretically possible. However, it is possible to directly substitute an element of an active ligand like a radioactive isotope There is a limitation in that a fluorescent substance must be connected by modifying a part that does not affect relatively activity through the structural activity relation. In addition, these fluorescent markers have a disadvantage in that their fluorescence intensity is weakened over time, and the wavelength of the excited light is very narrow and the wavelength of the emitted light is very wide and there is interference between different fluorescent materials. The number of fluorescent materials that can be used is extremely limited.

한편 반도체 나노물질인 무기 양자점(inorganic quantum dot; QD)은 CdSe, CdS, ZnS, ZnSe 등으로 구성되어 있으며 크기 및 종류에 따라서 각각 다른 색의 빛을 발광한다. 유기 형광물질에 비하여 넓은 여기 파장을 가지고 있으며 좁은 발광 파장을 나타내기 때문에 구별 가능한 다른 색을 발광하는 가지 수가 유기 형광물질 보다 많다. 이 같은 장점 때문에 최근 들어 유기 형광물질의 단점들을 극복하기 위한 방법으로 양자점이 많이 사용되고 있다. 그러나, 독성이 있고 대량 생산이 힘들다는 단점이 있고, 이론적으로 그 가지 수는 다양하나 실제적으로 사용되고 있는 수는 극히 적어 생물 의학적 활용은 제한되어 있다.Inorganic quantum dots (QDs), which are semiconductor nanomaterials, are composed of CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, and emit light of different colors depending on their size and type. Has a broad excitation wavelength and exhibits a narrow emission wavelength as compared with the organic fluorescent substance, so that the number of branches emitting different distinguishable colors is larger than that of the organic fluorescent substance. Due to these advantages, quantum dots are widely used as a method for overcoming the disadvantages of organic fluorescent materials. However, there is a disadvantage that it is toxic and it is difficult to mass-produce, and the number of branches is theoretically different, but the number actually used is very few, so biomedical application is limited.

이러한 문제점들을 해결하기 위한 방법으로 장기간에 걸쳐서 안정성을 유지하며, 생체 적합성 또한 우수한, 금 또는 은 나노입자에 의해서 표지 분자의 진동 산란 광신호의 세기가 증강된 표면증강 라만산란(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS) 방법이 이용되고 있다. 표면증강 라만산란은 광학신호의 밴드 폭이 1 nm 이하로 매우 좁고, 활용 가능한 라만 표지 물질의 수가 매우 많고, 하나의 광원으로 다중 표지를 동시에 검출할 수 있다는 장점이 있어 다수의 표적에 대한 측정에서 활용도가 증가하고 있다.As a method for solving these problems, surface enhanced Raman scattering (Raman scattering) with enhanced intensity of vibration signals of a label molecule by gold or silver nanoparticles, which maintains stability over a long period of time and is also excellent in biocompatibility, SERS) method is used. The surface enhancement Raman scattering is very narrow, the bandwidth of the optical signal is as small as 1 nm or less, the number of available Raman markers is very large, and it is advantageous to simultaneously detect multiple markers with one light source. Utilization is increasing.

한국공개특허 제10-2013-0118086호는 실리카 중심 입자; 및 상기 실리카 중심 입자 주변을 둘러싸고 있는 할로우 금속 나노입자층;을 포함하여 이루어진 근적외선 광학영상용 나노-표지 입자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 실리카 중심 입자를 둘러산 은 나노입자 층을 형성하고, 상기 은 나노입자층의 은 나노입자를 갈바니 치환반응을 통해 할로우 금 및 은 나노입자를 형성시켰을 때에만 근적외선 광학영상을 얻을 수 있었다.Korean Patent Publication No. 10-2013-0118086 discloses a silica core particle; And a hollow metal nanoparticle layer surrounding the silica core particle, wherein the nanoparticle layer surrounds the silica core particle, the silver nanoparticle layer surrounds the silica core particle, and the hollow metal nanoparticle layer surrounds the silica core particle, Near-infrared optical images were obtained only when the silver nanoparticles were formed by hollow-silver and silver nanoparticles through a galvanic substitution reaction.

또한 한국특허 제10-0845010호는 NIR/MR 이중모드 분자영상용 고분자 입자에 관한 것이지만, 근적외선 영역의 광학영상을 얻기 위하여 NIR 형광물질을 활용하는 점에서 포토블리칭, 형광물질간의 간섭으로 다중 정량 진단에 적용하는데 있어서 한계가 있다.Korean Patent No. 10-0845010 discloses a polymer particle for NIR / MR dual mode molecular imaging. However, since NIR fluorescent material is used to obtain optical images in the near-infrared region, photo-blitting, There are limitations in application to diagnosis.

한편 은 껍질 나노입자는 도 1의 상부와 같이 시드 기반의 다단계 성장 방법(two-step seed mediated growth)이나 도 1의 하부와 같이 고분자 전해질을 이용한 다층 조립 방법을 통해 제조되어 왔다. 상기 방법들에서는 중심 입자에 은 껍질을 입히기 위한 시드로 사용될 금속 나노 입자를 먼저 부착시킨 후, 다음 단계에서 다시 은 전구체 용액을 첨가하가나, 또는 역시 시드로 사용될 금속 나노 입자를 먼저 부착한 후, 다음 단계에서 상보적인 전하를 가지는 고분자 전해질과 은 나노입자를 코어 물질에 쌓아 나감으로써 제조하였다. 상기 방법들은 모두 시드 나노입자를 제작하기 위해 여러 반응 단계가 필요하며, 반복적인 여러 단계의 반응으로 인한 시간 소모적인 점, 비교적 높은 온도에서 반응이 진행된다는 문제점을 가지고, 완전한 은 껍질 구조를 이루지 못하는 경우도 많고, 껍질의 두께를 쉽게 조절하기 어렵다는 한계가 있고, 은 껍질 표면에 나노 요철이 깊게 형성되어 SERS 강도를 증강시킬 수 있는 나노입자를 얻기 어렵다.
On the other hand, the shell nanoparticles have been produced through a seed-based seed-mediated growth method as shown in the upper part of FIG. 1 or a multilayer assembly method using a polymer electrolyte as shown in the lower part of FIG. In the above methods, a metal nanoparticle to be used as a seed for applying a silver shell to a center particle is first attached, and then a silver precursor solution is added again in the next step, or metal nanoparticles to be used as a seed are also first attached, In the next step, polymer electrolyte and silver nanoparticles with complementary charge were prepared by stacking the nanoparticles on the core material. All of these methods require multiple reaction steps to produce seed nanoparticles, time consuming due to repeated multi-step reactions, the reaction proceeds at relatively high temperatures, It is difficult to control the thickness of the shell easily and it is difficult to obtain a nanoparticle capable of enhancing SERS strength because nano irregularities are deeply formed on the silver shell surface.

본 발명은 근적외선 영역의 파장을 이용하여 생체 내 광학영상을 확인할 수 있고, 표면증강 라만산란 강도가 뛰어나며, 생체적합성 및 안정성이 뛰어난 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a method for producing silica core and silver shell nanoparticles for near infrared optical images, which can confirm optical images in vivo using wavelengths in the near infrared region, has excellent surface enhanced Raman scattering intensity, and is excellent in biocompatibility and stability .

본 발명은 상기 방법으로 제조된 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide silica core and silver shell nanoparticles for near infrared optical images prepared by the above method.

본 발명은 근적외선 영역의 라만 산란을 이용하여 상기 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자와 결합할 수 있는 물질의 생체 내 광학 검출방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide an in-vivo optical detection method of a substance capable of bonding to silica core and silver shell nanoparticles for near-infrared optical image using Raman scattering in the near-infrared region.

본 발명은 실리카 입자 및 은 전구체를 디올 화합물에 분산시킨 후, 지방족 또는 방향족 아민 화합물을 첨가하여 반응시키는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 실리카 입자 1 중량부에 대하여 5 내지 50 중량부, 바람직하게는 8 내지 20 중량부의 은 전구체가 혼합되는 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 제조방법을 제공한다.The present invention comprises a step of dispersing silica particles and a silver precursor in a diol compound and then adding an aliphatic or aromatic amine compound and reacting the mixture, wherein 5 to 50 parts by weight, preferably 5 to 50 parts by weight, And 8 to 20 parts by weight of a silver precursor are mixed with the silver nanoparticles.

실리카 입자에 대한 은 전구체의 중량부가 상기 상한치를 초과할 경우 은 껍질의 두께가 증가하고 나노 요철의 깊이가 감소하면서 근적외선 영역에서의 표면증강라만 활성이 약화되고, 상기 하한치 미만에서는 실리카 입자를 봉쇄할 정도로 은 껍질의 형성이 완벽하지 못하고, 은 전구체의 함량이 낮아지면서 실리카 입자의 표면에 구멍이 뚫린 네트워크 형태로 연결되거나 은 나노입자가 산발적으로 분포하게 되어, 근적외선 영역에서의 표면증강라만 활성이 약해질 수 있다.When the weight of the silver precursor exceeds the upper limit, the thickness of the silver shell increases, the depth of the nano irregularities decreases, the surface enhancement Raman activity in the near infrared region weakens, and when the weight is less than the lower limit, the silica particles are blocked The formation of silver shells is not perfect and silver precursor content is lowered, so that the surface of silica particles is connected to a network having pores on the surface thereof, or silver nanoparticles are scattered sporadically, and the surface enhancement Raman activity in the near- .

상기 실리카 입자는 크기가 50 내지 500 nm, 바람직하게는 80 내지 300 nm로서, 상기 하한치 미만에서는 라만 표면증강 효과가 떨어지고, 상기 상한치를 초과하면 생물학적 응용시 많은 제약을 받을 수 있다.The silica particles have a size of 50 to 500 nm, preferably 80 to 300 nm. If the silica particle size is less than the lower limit value, the Raman surface enhancement effect is deteriorated. If the upper limit is exceeded, the silica particle size may be restricted.

상기 실리카 입자는 테트라에틸 오르소실리케이트(tetraethyl orthosilicate) 및 테트라메틸 오르소실리케이트 (tetramethyl orthosilicate)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상으로부터 제조되는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.The silica particles are preferably prepared from at least one selected from the group consisting of tetraethyl orthosilicate and tetramethyl orthosilicate, but are not limited thereto.

실리카 중심 입자는 당 업계에서 통상적으로 이용되는 방법으로 제조될 수 있다(W.Stober et al., Controlled growth of monodisperse silica spheres in micro size range, J.Colloid Interface Sci. 1968, 26, 62).The silica core particles can be prepared by methods commonly used in the art (W. Tober et al., Controlled growth of monodisperse silica spheres in micro size range, J. Colloid Interface Sci., 1968, 26, 62).

상기 실리카 입자는 표면에 은 전구체와 결합가능한 관능기가 도입된 것이 바람직하다. 상기 은 전구체와 결합가능한 관능기는 예를 들어 티올기(-SH), 아민기(-NH2), 시아나이드기(-CN), 이소시아나이드(-CNO), 이소티오시아나이드(-CNS), 다이설파이드(-SS-) 또는 아자이드기(-N3) 등일 수 있고, 바람직하게는 티올기이다.It is preferable that the silica particles have a functional group capable of binding to the silver precursor on the surface thereof. The functional group capable of binding to the silver precursor is, for example, a thiol group (-SH), an amine group (-NH 2 ), a cyanide group (-CN), an isocyanide (-CNO), an isothiocyanide (-CNS) , and the like disulfide (-SS-), or azide group (-N 3), preferably a thiol group.

상기 은 전구체는 AgNO3, AgBF4, AgPF6, Ag2O, CH3COOAg, AgCF3SO3, AgClO4, AgCl, Ag2SO4, 및 CH3COCH-COCH3Ag 중에서 선택되는 은염일 수 있고, 바람직하게는 AgNO3이다.Wherein the precursor may be a AgNO 3, AgBF 4, AgPF 6 , Ag 2 O, CH 3 COOAg, AgCF 3 SO 3, AgClO 4, AgCl, Ag 2 SO 4, and CH 3 COCH-COCH 3 Ag silver salt is selected from And preferably AgNO 3 .

본 발명에서 실리카 입자 및 은 전구체는 디올 화합물에 분산되어야 실리카 입자 표면에 은 껍질이 본 발명의 높지 않은 반응 온도에서도 생성이 용이하고, 알코올이나 에테르 등의 용매에 분산시킬 경우 은 껍질 형성이 어려울 수 있다. 상기 디올 화합물은 탄소수 2 내지 8의 선형 디올 화합물일 수 있고, 바람직하게는 대칭형 디올 화합물이고, 더욱 바람직하게는 에틸렌글리콜이다.In the present invention, the silica particles and the silver precursor should be dispersed in the diol compound, so that the silver shell on the surface of the silica particle can be easily formed even at a low reaction temperature of the present invention. When the silver particle is dispersed in a solvent such as alcohol or ether, have. The diol compound may be a linear diol compound having 2 to 8 carbon atoms, preferably a symmetrical diol compound, more preferably ethylene glycol.

상기 지방족 또는 방향족 아민 화합물은 pKa 값이 5 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5 내지 15 범위인 것이 바람직하다. 상기 아민 화합물의 pKa 값이 5 미만인 경우 염기도가 낮아 은 이온의 환원 역할이 미미하고, 반면 15를 초과하는 경우에는 벌크에서의 은 이온 환원이 예상되어 바람직하지 않기 때문이다. 상기 지방족 아민 화합물의 바람직하게는 탄소수 2 내지 20, 더욱 바람직하게는 4 내지 12인 아민 화합물로서, 1급 아민, 2급 아민 또는 3급 아민인 것이 바람직하다. 탄소수가 상기 하한치 미만의 지방족 아민을 사용할 경우 전자공여가 충분치 못하여 환원 효과가 거의 없고, 탄소수가 상기 상한치를 초과하는 지방족 아민의 경우 은 이온과의 용해도 차이 문제로 적절한 용매를 찾기 어렵다. 상기 지방족 아민의 경우 1급, 2급 또는 3급아민일 수 있다. The aliphatic or aromatic amine compound preferably has a pKa value of 5 or more, more preferably 5 to 15. When the pKa value of the amine compound is less than 5, the basicity of the amine compound is low, so that the reduction of the silver ion is insignificant. On the other hand, when the pKa value is more than 15, silver ion reduction in the bulk is expected. The aliphatic amine compound is preferably an amine compound having 2 to 20 carbon atoms, more preferably 4 to 12 carbon atoms, and is preferably a primary amine, a secondary amine or a tertiary amine. When an aliphatic amine having a carbon number less than the lower limit is used, electron donation is insufficient and there is little reduction effect. In the case of an aliphatic amine having a carbon number exceeding the upper limit, it is difficult to find a suitable solvent because of the difference in solubility with ions. The aliphatic amine may be a primary, secondary or tertiary amine.

또한 상기 방향족 아민의 경우 탄소수 5 내지 20의 헤테로사이클 아민 화합물인 것이 바람직하다. 다만 탄소수가 상기 상한치를 초과하는 헤테로사이클 아민 화합물의 경우에는 전술한 입체적 장애도가 높아지기 때문에 바람직하지 않다.The aromatic amine is preferably a heterocyclic amine compound having 5 to 20 carbon atoms. However, in the case of a heterocyclic amine compound having a carbon number exceeding the upper limit value described above, the aforementioned stereoregulatory hindrance increases, which is not preferable.

본 발명의 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 제조방법은 종래 시드 기반의 다단계 성장 방법이나 고분자 전해질을 이용한 다층 조립 방법과 달리 온화한 조건에서도 은 껍질의 형성이 가능하고, 바람직한 반응온도는 5 내지 50 ℃, 더욱 바람직하게는 10 내지 40 ℃, 가장 바람직하게는 별도의 가온 없이 15 내지 30 ℃에서 수행할 수 있다. 이때 반응시간은 특별히 한정할 필요는 없으나 1 내지 200 분, 바람직하게는 10 내지 180 분, 더욱 바람직하게는 30 내지 160 분, 가장 바람직하게는 60 내지 140 분으로, 은 껍질의 형성 여부나 두께는 실리카 입자와 은 전구체의 함량비에 따라 결정되고, 반응시간은 이를 위해 충분한 시간 이상으로 유지할 경우 더 이상의 은 껍질의 두께가 비례해서 증가하는 것은 아니다.The method for producing silica core and silver shell nanoparticles for near-infrared optical images of the present invention is capable of forming silver shells even under mild conditions, unlike conventional seed-based multi-step growth methods or multi-layer assembly methods using polymer electrolytes, At a temperature of 5 to 50 DEG C, more preferably 10 to 40 DEG C, most preferably at 15 to 30 DEG C without separate heating. The reaction time is not particularly limited, but is preferably from 1 to 200 minutes, preferably from 10 to 180 minutes, more preferably from 30 to 160 minutes, and most preferably from 60 to 140 minutes. The reaction time depends on the ratio of the silica particles to the silver precursor, and if the reaction time is maintained for a sufficient time or longer, the thickness of the silver shell does not increase proportionally.

상기 은 껍질의 두께는 실리카 입자와 은 껍질의 계면부터 표면에 형성된 요철의 최외각까지의 길이로서, 20 내지 60 nm, 바람직하게는 30 내지 55 nm, 더욱 바람직하게는 35 내지 45 nm일 때 근적외선 영역에서의 표면증강라만 활성이 가장 증대된다.The thickness of the silver shell is a length from the interface of the silica particle and the silver shell to the outermost angle of the unevenness formed on the surface, and is in the range of 20 to 60 nm, preferably 30 to 55 nm, more preferably 35 to 45 nm. The surface enhancement Raman activity in the region is maximized.

상기 은 껍질에 형성된 나노 요철의 평균 깊이는 1 내지 40 nm, 바람직하게는 5 내지 30 nm, 더욱 바람직하게는 10 내지 25 nm인 것이고, 나노 요철의 평균 깊이가 상기 하한치 미만인 경우는 근적외선 영역에서의 표면증강라만 활성이 매우 약하고, 상기 상한치를 초과하는 경우는 실리카 입자 표면에 반구(半球) 형태로 형성되는 요철의 돌기 수가 감소하여 또한 근적외선 영역에서의 표면증강라만 활성이 약해질 수 있다.The average depth of the nano irregularities formed on the silver shell is 1 to 40 nm, preferably 5 to 30 nm, more preferably 10 to 25 nm. When the average depth of the nano irregularities is less than the lower limit value, The surface enhancement Raman activity is very weak. When the upper limit is exceeded, the number of protrusions and protrusions formed in a hemispherical shape on the surface of silica particles may decrease, and the surface enhancement Raman activity in the near infrared region may be weakened.

상기 은 껍질 표면에는 특정 표지물질로 이루어진 자기조립단층이 코팅될 수 있다. 상기 표지물질은 간단한 구조를 가지면서도 뚜렷한 지문 영역에서 라만 스펙트럼을 보여주기 때문에, 나노-표지 입자에 적합한 물질이라고 볼 수 있다.The surface of the silver shell may be coated with a self-assembled monolayer made of a specific marking material. The labeling material is a material suitable for nano-labeled particles because it shows a Raman spectrum in a clear fingerprint area while having a simple structure.

상기 표지물질은 4-머켑토 톨루엔(4-MT), 3,5-디메틸 벤젠티올(3,5-DMT), 티오페놀(TP), 4-아미노 티오페놀(4-ATP), 벤젠티올(BT), 4-브로모 벤젠티올(4-BBT), 2-브로모 벤젠티올(2-BBT), 4-이소프로필 벤젠티올(4-IBT), 2-나프탈렌 티올(2-NT), 3,4-디클로로 벤젠티올(3,4-DCT), 3,5-디클로로 벤젠티올(3,5-DCT), 4-클로로 벤젠티올(4-CBT), 2-클로로 벤젠티올(2-CBT), 2-플루오로 벤젠티올(2-FBT), 4-플루오로 벤젠티올(4-FBT), 4-메톡시 벤젠티올(4-MOBT), 3,4-디메톡시 벤젠티올(3,4-DMOBT), 2-머켑토 피리미딘(2-MPY), 2-머켑토-1-메틸 이미다졸(2-MMI), 2-머켑토-5-메틸 벤즈이미다졸(2-MBI), 2-아미노-4-(트리플루오로메틸) 벤젠티올(2-ATFT), 벤질 머켑탄(BZMT), 벤질 디설파이드(BZDSF), 2-아미노-4-클로로 벤젠티올(2-ACBT), 3-머켑토 벤조산(3-MBA), 1-페닐테트라졸-5-티올(1-PTET), 5-페닐-1,2,3-트리아졸-3-티올(5-PTRT), 2-아이오도아닐린(2-IAN), 페닐 이소티오시아네이트(PITC), 4-니트로페닐 디설파이드(4-NPDSF), 4-아지도-2-브로모아세토페논(ABAPN) 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하나, 은 껍질과 결합력이 높은 화학물질이면 제한되지 않고 사용될 수 있다. The labeling substance may be selected from the group consisting of 4-mercaptotoluene (4-MT), 3,5-dimethylbenzenethiol (3,5-DMT), thiophenol (TP), 4-aminothiophenol BT), 4-bromobenzenethiol (4-BBT), 2-bromobenzenethiol (2-BBT), 4-isopropylbenzene thiol Dichlorobenzenethiol (3,4-DCT), 3,5-dichlorobenzenethiol (3,5-DCT), 4-chlorobenzenethiol (4-CBT), 2- chlorobenzenethiol , 2-fluorobenzene thiol (2-FBT), 4-fluorobenzene thiol (4-FBT), 4-methoxybenzenethiol (4-MOBT), 3,4-dimethoxybenzenethiol (2-MBI), 2-mercapto-1-methylimidazole (2-MMI) Amino-4-chlorobenzenethiol (2-ACBT), 3-mercaptoethanol (2-ATFT), benzylmercaptan (BZMT), benzyl disulfide (BZDSF) Benzoic acid (3-MBA), 1-phenyltetrazole-5-thiol (1-PTET), 5-phenyl-1,2,3-triazole- (2) a compound selected from the group consisting of aniline (2-IAN), phenylisothiocyanate (PITC), 4-nitrophenyl disulfide (4-NPDSF), 4-azido-2-bromoacetophenone , But it can be used without limitation as long as it is a chemical substance having high binding force with silver shell.

상기 은 껍질과 결합력이 높은 화학물질은 말단에 티올기(-SH), 아민기(-NH2), 시아나이드기(-CN), 이소시아나이드(-CNO), 이소티오시아나이드(-CNS), 다이설파이드(-SS-) 또는 아자이드기(-N3)가 존재하는 화학물질을 의미한다.The chemical substance having a high binding force with the silver shell has a thiol group (-SH), an amine group (-NH 2 ), a cyanide group (-CN), an isocyanide (-CNO), an isothiocyanide ), Disulfide (-SS-) or azide group (-N 3 ).

본 발명의 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자에서, 상기 은 껍질은 실리카, 단백질 및 고분자 중에서 선택되는 어느 하나 이상으로 껍질 층으로 둘러싸여 있을 수 있다. 껍질 층으로는 실리카뿐만 아니라 고분자나 단백질 등도 포함될 수 있다. 고분자의 경우 친수성 고분자이면 특별히 한정할 필요는 없으나, 예를 들어 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌이민, 폴리비닐알코올 등이 사용될 수 있고, 단백질로는 알부민, 스트랩타비딘 등이 사용될 수 있다. 상기 껍질 층은 하나 이상의 껍질이 적층된 형태일 수 있다. 상기 껍질로 인하여 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 안정성이 증대되고, 물에 대한 용해성이 증대되며, 비특이적인 결합을 방지하고, 자가 형광을 제거할 수 있으며, 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 제어되지 않는 응집을 억제하고, 표지 물질의 누출이나 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자 표면에 원치 않는 화합물의 흡착을 억제할 수 있으며, 특정 물질과 결합하는 리간드나 기능기를 도입할 수 있다.In the silica core and silver shell nanoparticles for near-infrared optical images of the present invention, the silver shell may be surrounded by a shell layer of at least one selected from silica, protein, and polymer. The shell layer may include not only silica but also polymers and proteins. The polymer is not particularly limited as long as it is a hydrophilic polymer. For example, polyvinylpyrrolidone, polyethyleneimine, polyvinyl alcohol and the like can be used. Albumin, straptavidin and the like can be used as the protein. The shell layer may be in the form of a laminate of one or more shells. The shell enhances the stability of the silica core and silver shell nanoparticles, increases solubility in water, prevents nonspecific binding, removes autofluorescence, prevents the control of silica center and silver shell nanoparticles It is possible to inhibit aggregation, to inhibit the leakage of the labeling substance and the adsorption of undesired compounds onto the surface of the silica core and silver shell nanoparticles, and to introduce a ligand or a functional group which binds to a specific substance.

상기 실리카 껍질은 실리카 전구 물질, 즉 테트라에틸 오르소실리케이트 또는 테트라메틸 오르소실리케이트로부터 제조될 수 있고, 두께는 5 내지 10 nm인 것이 바람직하다. 상기 실리카 껍질의 두께가 5nm 미만으로 너무 얇게 되면 표지물질이 코팅된 은 껍질을 외부의 환경으로부터 보호해 줄 수 없고, 10 nm를 초과하게 되면 세포나 생체 조직 등의 생물학적 응용시 제약이 될 수 있는 문제점이 있기 때문에 상기 범위의 두께로 조절하는 것이 바람직하다.
The silica shell may be prepared from a silica precursor, i.e., tetraethylorthosilicate or tetramethylorthosilicate, and preferably has a thickness of 5 to 10 nm. If the thickness of the silica shell is less than 5 nm, the silver shell coated with the labeling material can not be protected from the external environment. If the thickness is more than 10 nm, it may be a limitation in biological applications such as cells and living tissues It is preferable to adjust the thickness to the above range.

본 발명은 상기 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자를 제공한다.The present invention provides silica core and silver shell nanoparticles for near-infrared optical images, which are produced by the above-described method.

또한 본 발명은 평균 입자크기 50 내지 500 nm인 실리카 중심 입자; 및 상기 실리카 중심 입자가 표면에 드러나지 않도록 코팅된 평균 두께 20 내지 60 nm의 은 껍질;을 포함하여 이루어지고, 상기 은 껍질에 형성된 나노 요철의 평균 깊이는 1 내지 40 nm인 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자를 제공한다.The present invention also relates to silica core particles having an average particle size of 50 to 500 nm; And a silver shell having an average thickness of 20 to 60 nm coated on the surface of the silica core particles so as not to be exposed on the surface, wherein an average depth of nano-irregularities formed on the silver shell is 1 to 40 nm. Image silica core and silver shell nanoparticles.

상기 나노입자의 최대 흡광파장이 500 내지 1000 nm이다.The maximum absorption wavelength of the nanoparticles is 500 to 1000 nm.

상기 나노입자의 은 껍질은 표지물질로 코팅될 수 있다.The silver shell of the nanoparticles may be coated with a labeling substance.

상기 은 껍질 주변을 둘러싸는 실리카, 단백질 및 고분자 중에서 선택되는 어느 하나 이상으로 껍질층을 더 포함할 수 있다.
And may further comprise a shell layer formed of at least one selected from the group consisting of silica, protein and polymer surrounding the silver shell.

본 발명은 적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자를 인간 또는 인간을 제외한 동물의 생체 조직에 주입하는 단계; 및 상기 생체 조직에 주입된 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자와 결합할 수 있는 물질을 근적외선 영역의 라만 산란을 이용하여 검출하는 생체 내 광학 검출방법을 제공한다. The present invention relates to a method for manufacturing a silver halide photographic light-sensitive material, which comprises the steps of injecting silica core and silver shell nanoparticles for infrared optical images into a living tissue of an animal other than human or human; And an in-vivo optical detection method of detecting a substance capable of binding to silica core and silver shell nanoparticles for near-infrared optical images injected into the living tissue using Raman scattering in a near-infrared region.

상기 검출방법에서 사용되는 근적외선 영역 광원의 파장은 650 내지 900 nm 범위, 더욱 바람직하게는 750 내지 850 nm인 것이 생체 조직의 광학영상을 얻는데 바람직하다. 상기 근적외선 영역의 파장을 얻기 위한 여기 소스로 2.5 내지 50 mW, 바람직하게는 10 내지 20 mW의 레이저(LASER)인 것이 바람직하고, 상기 하한치 미만에서는 생체조직에서 표면증강 라만산란을 얻기위한 충분한 침투깊이를 얻을 수 없고, 상기 상한치를 초과하면 생체조직에 영향을 주어 세포를 파괴할 수 있기 때문에 생체 내(in vivo) 광학 검출이 어렵다. 상기 검출방법은 특히 피하 조직 내 검출에 적합하고, 이때 표면증강 라만산란을 얻을 수 있는 피하 조직의 침투 깊이는 1 내지 10 mm이다.The wavelength of the near-infrared light source used in the detection method is preferably 650 to 900 nm, more preferably 750 to 850 nm, to obtain an optical image of a living tissue. Preferably, the excitation source for obtaining the wavelength of the near infrared region is a laser (LASER) having a wavelength of 2.5 to 50 mW, preferably 10 to 20 mW. When the wavelength is less than the lower limit, sufficient penetration depth And if it exceeds the upper limit value, it may affect the living tissue and destroy the cell, so that optical detection in vivo is difficult. The detection method is particularly suitable for detection in subcutaneous tissue, wherein the depth of penetration of the subcutaneous tissue to obtain surface enhanced Raman scattering is 1 to 10 mm.

특히 본 발명의 검출방법은 서로 다른 물질과 결합하여 라만 산란을 방출하는 2 이상의 표지물질로 코팅된 상기 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자를 인간 또는 인간을 제외한 동물의 생체 조직에 주입하는 단계; 및 상기 2 이상의 표지물질에 결합되는 2 이상의 물질을 근적외선 영역의 라만 산란을 이용하여 동시에 검출하는 단계;를 포함하는 생체 내 광학 다중검출방법에 적용할 수 있다.
In particular, the detection method of the present invention comprises the steps of: injecting the silica core and silver shell nanoparticles coated with two or more labeling substances, which bind to different substances and release Raman scattering, into living tissue of an animal other than human or human; And simultaneously detecting two or more substances bound to the two or more labeling substances using Raman scattering in the near infrared region.

본 발명의 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자는 근적외선 영역의 파장을 이용하여 생체 내, 예를 들어 피하 조직의 광학 영상을 확인할 수 있고, 표면증강 라만산란 강도가 뛰어나며, 생체적합성 및 안정성이 뛰어나므로, 생체 내 다중 광학영상을 얻기 위한 나노 프로브로서 활용될 수 있다.
The silica core and silver shell nanoparticles for near-infrared optical image of the present invention can confirm the optical image of the subcutaneous tissue in vivo using the wavelength in the near-infrared region, have excellent surface enhanced Raman scattering strength, have biocompatibility and stability Can be utilized as nano-probes for obtaining multi-optical images in vivo.

도 1은 종래 코어쉘 형태의 은 껍질 나노입자의 제조공정을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 은 껍질 표면에 나노 요철이 형성된 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자를 제조하는 공정의 개략도이다.
도 3은 제조예 1에서 실리카 입자에 대한 은 전구체의 중량비를 변화시키기 위해 실리카 입자의 사용량을 50 mg부터 5 mg까지 변화시키면서 제조한 나노입자의 TEM 사진이다.
도 4a는 제조예 1에서 실리카 입자에 대한 은 전구체의 중량비를 변화시키기 위해 실리카 입자의 사용량을 4 mg부터 1 mg까지 변화시키면서 제조한 나노입자의 TEM 사진으로, 좌측은 우측 사진을 확대한 것이다. a)는 실리카 입자를 4 mg 사용하여 제조한 나노입자(AgNS-7.5), b)는 3 mg 사용한 나노입자(AgNS-15), c)는 2 mg 사용한 나노입자(AgNS-22.5), d)는 1 mg 사용한 나노입자(AgNS-30)이다. 상기 나노입자 내부의 점선으로 표시한 원은 약 150 nm의 실리카 입자를 나타낸 것이다.
도 4b는 제조예 1에서 실리카 입자에 대한 은 전구체의 중량비를 변화시키기 위해 실리카 입자의 사용량을 4 mg부터 1 mg까지 변화시키면서 제조한 나노입자의 SEM 사진이다. a)는 실리카 입자를 4 mg 사용하여 제조한 나노입자(AgNS-7.5), b)는 3 mg 사용한 나노입자(AgNS-15), c)는 2 mg 사용한 나노입자(AgNS-22.5), d)는 1 mg 사용한 나노입자(AgNS-30)이다.
도 5는 실험예 1에서 785 nm의 레이저원으로 여기시켰을 때 각각의 나노입자의 1075 cm-1에서의 표면증강 라만산란(SERS) 강도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실험예 2에서 제조예 1에서 실리카 입자의 사용량을 3 mg 사용하여 제조한 나노입자(AgNS-15)를 에너지 분산형 X-선 분광 분석기를 이용하여 원소 매핑(elemental mapping)한 사진이다.
도 7a는 실험예 3에서 실리카 입자와 은 전구체의 중량비에 따라 제조된 나노입자의 흡광 밴드 그래프이다.
도 7b는 실험예 3에서 실리카 입자와 은 전구체의 중량비에 따라 제조된 나노입자의 현탁액 색깔을 확인할 수 있는 사진이다.
도 8a는 실험예 4에서 785 nm의 레이저원으로 여기시켰을 때 AgNS-7.5, AgNS-15, AgNS-22.5 및 AgNS-30 나노입자의 1075 cm-1에서의 표면증강 라만산란(SERS) 강도를 나타낸 그래프이다.
도 8b는 실험예 4에서 AgNS-15 나노입자를 532, 647 및 785 nm의 레이져원으로 여기시켰을 때 각각의 나노입자의 1075 cm-1에서의 표면증강 라만산란(SERS) 강도를 나타낸 그래프이다.
도 9은 실험예 4에서 AgNS-15 나노입자를 532, 647 및 785 nm의 레이져원으로 여기시켰을 때의 이산 쌍극자 근사(discrete dipole approximation)를 나타낸 이미지이다.
도 10은 비교예 2의 나노요철이 없이 평탄한 나노입자 및 AgNS-15 나노입자를 785 nm의 레이져원으로 여기시켰을 때의 이산 쌍극자 근사(discrete dipole approximation)를 나타낸 이미지이다.
도 11a는 비교예 3에서 에틸렌글리콜 대신 무수 에탄올을 용매로 이용하여 제조한 나노입자의 TEM 사진이다.
도 11b는 비교예 3에서 에틸렌글리콜 대신 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르를 용매로 이용하여 제조한 나노입자의 TEM 사진이다.
도 12는 비교예 3에서 용매로 에틸렌글리콜 및 무수 에탄올을 각각 사용했을 때의 싸이클릭 볼타모그램을 나타낸 그래프이다.
도 13a는 실험예 5에서 4-플루오로벤젠티올로 표지된 AgNS-15 나노입자의 1075 cm-1에서의 표면증강 라만산란의 강도의 매핑(mapping)과 이에 해당하는 SEM 사진을 중첩시킨 사진이다.
도 13b는 도 13a의 4-플루오로벤젠티올로 표지된 AgNS-15 나노입자의 표면증강 라만산란 스펙트럼이다.
도 13c는 4 개의 라만 표지 물질, 4-플루오로벤젠티올(4-FBT), 4-브로모벤젠티올(4-BBT), 4-아미노벤젠티올(4-ABT) 및 4-클로로벤젠티올(4-CBT)으로 표지된 AgNS-15 입자의 표면증강라만산란 스펙트럼이다.
도 14a는 실험예 6에서 제조예 2의 나노입자를 정맥으로 투여한 3일 후, 간, 비장, 신장 및 심장에서의 라만 스펙트럼이다.
도 14b는 실험예 6에서 제조예 2의 나노입자를 정맥으로 투여한 3일 후의 간, 비장, 신장 및 심장의 H&E 염색 사진이다.
도 15a는 실험예 7에서 A549 세포만 고정시킨 슬라이드의 표면증강라만산란 활성 강도를 매핑한 이미지이다.
도 15b는 실험예 7에서 A549 세포와 제조예 2의 나노입자를 혼합한 후 A549 세포에 나노입자의 세포내 섭취 여부를 확인하기 위해 슬라이드의 표면증강라만산란 활성 강도를 매핑한 이미지이다.
도 15c는 실험예 7에서 나노입자의 주사 부위 및 라만 프로브에 커플된 광섬유 센서의 사진이다.
도 15d는 실험예 7에서 나노입자 주사 부위의 표면증강라만산란 활성 스펙트럼을 시간의 흐름에 따라 확인한 것이다.
도 15e는 실험예 7에서 나노입자 주사 부위의 표면증강라만산란 활성 스펙트럼을 시간의 흐름에 따라 1075 cm-1의 피크 강도를 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 is a schematic view showing a manufacturing process of silver shell nanoparticles of the conventional core shell type.
FIG. 2 is a schematic view of a process for preparing silica core and silver shell nanoparticles having nano irregularities formed on the silver shell surface according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a TEM photograph of nanoparticles prepared by varying the amount of silica particles from 50 mg to 5 mg in order to change the weight ratio of silver precursor to silica particles in Production Example 1. FIG.
FIG. 4A is a TEM photograph of nanoparticles prepared by varying the amount of silica particles from 4 mg to 1 mg in order to change the weight ratio of silver precursor to silica particles in Production Example 1, and on the left is enlarged a photograph on the right side. a) nanoparticles (AgNS-7.5) prepared using 4 mg of silica particles, b) 3 mg nanoparticles (AgNS-15), c) 2 mg nanoparticles (AgNS-22.5) (AgNS-30). The circles indicated by dotted lines inside the nanoparticles represent silica particles of about 150 nm.
FIG. 4B is a SEM photograph of the nanoparticles prepared by varying the amount of silica particles from 4 mg to 1 mg in order to change the weight ratio of silver precursor to silica particles in Production Example 1. FIG. a) nanoparticles (AgNS-7.5) prepared using 4 mg of silica particles, b) 3 mg nanoparticles (AgNS-15), c) 2 mg nanoparticles (AgNS-22.5) (AgNS-30).
5 is a graph showing surface enhanced Raman scattering (SERS) intensity at 1075 cm -1 of each nanoparticle when excited with a 785 nm laser source in Experimental Example 1. FIG.
6 is a photograph of elemental mapping of nanoparticles (AgNS-15) prepared by using 3 mg of silica particles in Production Example 1 in Experimental Example 2 using an energy dispersive X-ray spectrometer .
7A is an absorption band graph of nanoparticles prepared according to the weight ratio of silica particles and silver precursor in Experimental Example 3. FIG.
FIG. 7B is a photograph showing the color of the suspension of nanoparticles prepared according to the weight ratio of silica particles and silver precursor in Experimental Example 3. FIG.
FIG. 8A shows the surface enhanced Raman scattering (SERS) intensity at 1075 cm -1 of AgNS-7.5, AgNS-15, AgNS-22.5 and AgNS-30 nanoparticles when excited with a 785 nm laser source in Experimental Example 4 Graph.
8B is a graph showing the surface enhanced Raman scattering (SERS) intensity at 1075 cm -1 of each nanoparticle when AgNS-15 nanoparticles were excited with a source of 532, 647, and 785 nm in Experimental Example 4. FIG.
FIG. 9 is an image showing a discrete dipole approximation when the AgNS-15 nanoparticles were excited with a laser source of 532, 647, and 785 nm in Experimental Example 4. FIG.
10 is an image showing a discrete dipole approximation when the nano irregularities of the nano-irregularities of the flat nanoparticles and AgNS-15 nanoparticles of Comparative Example 2 were excited with a laser source of 785 nm.
11A is a TEM photograph of nanoparticles prepared by using anhydrous ethanol as a solvent in place of ethylene glycol in Comparative Example 3. FIG.
FIG. 11B is a TEM photograph of nanoparticles prepared by using ethylene glycol monoethyl ether as a solvent instead of ethylene glycol in Comparative Example 3. FIG.
12 is a graph showing the cyclic voltammogram when ethylene glycol and anhydrous ethanol were used as solvents in Comparative Example 3, respectively.
13A is a photograph showing the mapping of the intensity of surface enhanced Raman scattering at 1075 cm -1 of the AgNS-15 nanoparticles labeled with 4-fluorobenzenethiol in Experimental Example 5 and the corresponding SEM photographs .
13B is a surface enhanced Raman scattering spectrum of AgNS-15 nanoparticles labeled with 4-fluorobenzene thiol of FIG. 13A. FIG.
FIG. 13c shows a schematic representation of four Raman labeling materials, 4-fluorobenzenethiol (4-FBT), 4-bromobenzenethiol (4-BBT), 4-aminobenzenethiol (4-ABT) 4-CBT) labeled AgNS-15 particles.
14A is a Raman spectrum in liver, spleen, kidney, and heart after 3 days of intravenous administration of the nanoparticles of Preparation Example 2 in Experimental Example 6. FIG.
FIG. 14B is a photograph of H & E staining of liver, spleen, kidney and heart 3 days after intravenous administration of nanoparticles of Preparation Example 2 in Experimental Example 6. FIG.
15A is an image mapping the intensity of surface enhanced Raman scattering activity of a slide on which only A549 cells are fixed in Experimental Example 7. FIG.
FIG. 15B is an image obtained by mixing the A549 cells with the nanoparticles of Preparation Example 2 in Experimental Example 7, and then mapping the surface enhancement Raman scattering activity intensity of the slide in order to confirm intracellular intake of the nanoparticles into A549 cells.
15C is a photograph of an optical fiber sensor coupled to the injection site of the nanoparticles and the Raman probe in Experimental Example 7. FIG.
15D is a graph showing the spectrum of the surface enhanced Raman scattering activity at the nano-particle injection site in Experimental Example 7 with the passage of time.
FIG. 15E is a graph showing the peak intensity at 1075 cm -1 of the surface enhanced Raman scattering activity spectrum of the nanoparticle injection site in Experimental Example 7 over time. FIG.

이하 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. It will be apparent to those skilled in the art, however, that these examples are provided to further illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

제조예 1: 근적외선 분자영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노 입자Preparation Example 1: Preparation of silica core and silver shell nanoparticles for near-infrared molecular image

먼저 3 ㎖의 27% 암모니아수(NH4OH)를 40 ㎖의 무수에탄올에 첨가하였다. 다음으로, 1.6 ㎖의 테트라에틸오르소 실리케이트(TEOS)을 상기 암모니아수와 무수에탄올의 혼합용액에 첨가하고, 이를 25 ℃에서 20 시간 동안 교반하였다. 원심분리 후 에탄올로 5회 세척하여 크기가 평균 150 nm 이하인 실리카 중심 입자를 합성하였다(J. Colloid Interface Sci. 1968, 26, 62). First, 27% ammonia water (NH 4 OH) of 3 ㎖ was added to absolute ethanol for 40 ㎖. Next, 1.6 ml of tetraethylorthosilicate (TEOS) was added to the mixed solution of ammonia water and anhydrous ethanol, and the mixture was stirred at 25 ° C for 20 hours. Centrifugation followed by washing with ethanol 5 times to synthesize silica core particles with an average size of 150 nm or less (J. Colloid Interface Sci., 1968, 26, 62).

상기 실리카 중심 입자 300 mg을 에탄올 6 ㎖에 분산시킨 후, 300 ㎕의 3-머켑토프로필트리메톡시실란((3-mercaptopropyl)trimethoxy silane, MPTS)과 60 ㎕의 27% 암모니아수를 첨가후 25 ℃에서 12 시간 동안 교반하하였다. 이를 원심분리 후 에탄올로 수회 세척하여 표면에 티올기가 도입된 실리카 입자, 즉 MPTS 처리된 실리카 입자(silica)를 합성하였다.
After 300 mg of the silica core particles were dispersed in 6 ml of ethanol, 300 μl of 3-mercaptopropyl trimethoxysilane (MPTS) and 60 μl of 27% ammonia water were added thereto, Lt; / RTI > for 12 hours. This was centrifuged and washed several times with ethanol to synthesize silica particles with thiol groups introduced on the surface, that is, silica particles treated with MPTS.

5 mg의 폴리비닐피롤리돈을 25 ㎖의 에틸렌글리콜과 혼합하고, 여기에 상기 MPTS 처리된 실리카 나노입자를 다양한 농도로 첨가하였다. 한편 AgNO3가 용해된 25 ㎖의 에틸렌글리콜에 상기 다양한 농도로 조제된 MPTS 처리된 실리카 나노입자 함유 에틸렌글리콜 용액을 첨가하고, 최종 AgNO3의 농도가 3.5 mM이 되도록 충분히 혼합하였다. 이 혼합용액에 41.37 ㎕의 옥틸아민(octylamine)을 5 mM이 되도록 첨가하고, 이를 25 ℃에서 1 시간 동안 교반한 후, 원심분리와 에탄올 세척을 통해 표면에 나노 요철이 형성된 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자(bumpy silver nanoshell particles)를 얻었다.
5 mg of polyvinylpyrrolidone was mixed with 25 ml of ethylene glycol, and the MPTS-treated silica nanoparticles were added thereto at various concentrations. On the other hand, MPTS-treated silica nanoparticle-containing ethylene glycol solution prepared in the above various concentrations was added to 25 ml of ethylene glycol in which AgNO 3 was dissolved and sufficiently mixed so that the final concentration of AgNO 3 was 3.5 mM. To this mixed solution, 41.37 μl of octylamine was added thereto so as to have a concentration of 5 mM. The mixture was stirred at 25 ° C for 1 hour, and then centrifuged and washed with ethanol to remove the silica core having nano- Bumpy silver nanoshell particles were obtained.

상기 은 껍질 표면에 나노 요철이 형성된 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자를 제조하는 공정의 개략도를 도 2에 나타내었다.FIG. 2 shows a schematic view of a process for producing the center of silica and the silver shell nanoparticles having the nano irregularities formed on the silver shell surface.

상기 실리카 입자의 농도를 달리하여 제조한 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 실리카 입자 및 은 전구체의 입자와 그 비율을 표 1에 나타내고, 이때 각각 제조된 나노입자의 TEM 사진을 도 3 및 도 4a에 나타내었다.Table 1 shows the ratio of silica particles and silver precursor particles of the silica core and silver shell nanoparticles prepared by varying the concentration of the silica particles, and TEM photographs of the nanoparticles thus prepared are shown in FIGS. 3 and 4A Respectively.

도 4a의 a)는 실리카 입자를 4 mg 사용하여 제조한 나노입자(AgNS-7.5), b)는 3 mg 사용한 나노입자(AgNS-15), c)는 2 mg 사용한 나노입자(AgNS-22.5), d)는 1 mg 사용한 나노입자(AgNS-30)이고, 상기 각각의 나노입자의 SEM 사진을 도 4b에 나타내었다.(AgNS-22.5) using 2 mg of nanoparticles (AgNS-7.5) prepared using 4 mg of silica particles, b) 3 mg of nanoparticles (AgNS-15) , d) is 1 mg of nanoparticles (AgNS-30), and SEM photographs of the respective nanoparticles are shown in FIG. 4B.

은전구체/실리카Silver spheres / silica 은전구체 함량Silver sphere content 실리카입자 함량Silica particle content 은 껍질의 두께The thickness of the silver shell 0.60.6 30 mg30 mg 50 mg50 mg -- 1.21.2 30 mg30 mg 25 mg25 mg -- 1.51.5 30 mg30 mg 20 mg20 mg -- 22 30 mg30 mg 15 mg15 mg -- 33 30 mg30 mg 10 mg10 mg -- 66 30 mg30 mg 5 mg5 mg 25 nm25 nm 7.57.5 30 mg30 mg 4 mg4 mg 32 nm32 nm 1010 30 mg30 mg 3 mg3 mg 39 nm39 nm 1515 30 mg30 mg 2 mg2 mg 51 nm51 nm 3030 30 mg30 mg 1 mg1 mg 76 nm76 nm

상기 실리카 입자에 대한 은 전구체의 중량비가 2 이하에서는 은 나노입자가 실리카 중심 입자 표면에 서로 이격되어 산포되어 있거나 몇 개씩 응집되어 있었지만, 실리카 입자에 대한 은 전구체의 중량비가 3 인 경우는 은 껍질을 형성하여 실리카 입자를 봉쇄하지는 않았으나 은 나노입자끼리 서로 연결되어 네트워크를 형성하고 있었고, 실리카 입자에 대한 은 전구체의 중량비가 6 이상부터는 은 껍질이 형성되기 시작하였음을 확인할 수 있었다. 또한 도 4a의 a)부터 d)까지의 은 껍질 표면은 20-30 nm 깊이의 나노 요철이 형성되어 있음을 알 수 있었다.
When the weight ratio of the silver precursor to the silica particles is less than 2, the silver nanoparticles are dispersed on the surface of the silica core particle or are aggregated by several, but when the weight ratio of the silver precursor to the silica particle is 3, The silver nanoparticles were connected to each other to form a network, and it was confirmed that the silver shell was formed from the silver precursor at a weight ratio of 6 or more to the silica particles. Also, it was found that nano irregularities having a depth of 20-30 nm were formed on the surface of the silver shell from FIGS. 4A to 4A.

비교예 1: 실리카 중심 입자에 할로우 금 및 은 나노입자층이 형성된 나노입자Comparative Example 1: Preparation of nanoparticles in which hollow gold and silver nanoparticle layers were formed on silica core particles

상기 은 전구체 함량 30 mg 및 실리카 입자 함량 50 mg을 사용하여 제조되어 실리카 중심 입자 표면에 은 나노입자가 산포되어 있는 나노입자 1 mg/㎖를 분자량 40,000의 8 중량%의 폴리비닐피롤리돈 수용액 5 ㎖에 분산시키고, 그 분산용액에 0.1 mM HAuCl4 수용액을 마이크로 펌프를 이용하여 0.75 ㎖/분의 속도로 주입하였다. 상기 HAuCl4 수용액의 첨가량에 따라 할로우의 크기가 다른 할로우 금 및 은 나노입자가 형성되므로, HAuCl4 수용액의 첨가량을 1.5 ㎖로 제조하였다. 1 mg / ml of nanoparticles prepared by using the silver precursor content of 30 mg and the silica particle content of 50 mg and nanoparticles in which silver nanoparticles were dispersed on the surface of the silica core particles were dispersed in an aqueous 8 wt% polyvinylpyrrolidone solution 5 And 0.1 mM HAuCl 4 aqueous solution was injected into the dispersion solution at a rate of 0.75 ml / min using a micropump. Since the size of a hollow formed in the other hollow gold and silver nano-particles according to the amount of the aqueous solution of HAuCl 4 was prepared in the addition amount of the aqueous solution of HAuCl 4 with 1.5 ㎖.

HAuCl4 수용액을 주입한 후, 금 및 은 나노입자가 안정화되도록 100 ℃에서 10 분간 교반하고, 이 후 교반하면서 실온으로 냉각하였다. 은 나노입자가 표면에 코팅된 실리카 중심 입자는 암갈색을 나타내지만, HAuCl4 수용액이 첨가되면 현탁액은 회색이 된다.After the HAuCl 4 aqueous solution was injected, the mixture was stirred at 100 ° C for 10 minutes to stabilize the gold and silver nanoparticles, and then cooled to room temperature while stirring. Silver nanoparticles coated on the surface of the silica core particles are dark brown, but when HAuCl 4 aqueous solution is added, the suspension becomes gray.

상기 반응 혼합물로부터 AgCl을 제거하기 위해 NaCl 포화용액으로 세척하고, 현탁액을 원심분리한 후 증류수로 3회, 에탄올로 2회 세척하여, 실리카 중심 입자 표면의 은 나노입자가 갈바니 치환반응을 통해 할로우 금 및 은 나노입자를 형성한 실리카 입자를 제조하였다.
After washing the suspension with NaCl saturated solution to remove AgCl from the reaction mixture, the suspension was centrifuged and washed three times with distilled water and twice with ethanol to remove silver nanoparticles on the surface of the silica core particle through a hollow- And silver nanoparticles were prepared.

실험예 1: 근적외선 레이저원에서의 표면증강 라만산란 강도 비교Experimental Example 1: Comparison of surface enhancement Raman scattering intensity in a near-infrared laser source

제조예 1에서 실리카 입자 함량 50 mg, 10 mg 및 3 mg을 각각 사용하여 제조한 나노입자(AgNS), 비교예 1의 할로우 금 및 은 나노입자가 코팅된 나노입자(Au/Ag HSA) 1 mg에 2 mM의 라만 표지 물질인 4-플루오로 벤젠티올 농도의 에탄올 1 ㎖를 첨가하고, 상기 혼합용액을 25 ℃에서 1 시간 동안 교반하여, 라만 표지 물질의 자기조립 층이 형성된 나노입자를 제조하였다.
(AgNS) prepared using the silica particle contents of 50 mg, 10 mg and 3 mg respectively in Production Example 1, 1 mg of the hollow gold and silver nanoparticle-coated nanoparticles (Au / Ag HSA) of Comparative Example 1 , 1 ml of ethanol with a concentration of 4-fluorobenzene thiol of 2 mM Raman labeling substance was added and the mixture solution was stirred at 25 캜 for 1 hour to prepare a nanoparticle having a self-assembled layer of Raman labeling substance .

상기 나노입자 1 mg을 각각 에탄올 50 ㎖에 첨가하여 분산시키고, 785 nm의 레이저원으로 여기시켰을 때 각각의 나노입자의 표면증강 라만산란(SERS) 강도를 확인하였다. 이를 위해 4-플루오로벤젠티올의 농도는 일정하게 하였고, 스펙트럼의 강도는 에탄올(882 cm-1)의 것에 대해 표준화하였다.1 mg of each of the nanoparticles was added to 50 ml of ethanol and dispersed. When the nanoparticles were excited by a laser source at 785 nm, the surface enhanced Raman scattering (SERS) intensity of each nanoparticle was confirmed. For this purpose, the concentration of 4-fluorobenzenethiol was kept constant and the intensity of the spectrum was normalized to that of ethanol (882 cm -1 ).

도 5는 785 nm의 레이저원으로 여기시켰을 때 각각의 나노입자의 1075 cm-1에서의 표면증강 라만산란(SERS) 강도를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the surface enhanced Raman scattering (SERS) intensity at 1075 cm -1 of each nanoparticle when excited with a 785 nm laser source.

785 nm의 근적외선 레이저원으로 여기시켰을 때 제조예 1의 실리카 입자 50 mg 및 10 mg을 사용하여 제조한 나노입자는 비교예 1의 할로우 금 및 은 나노입자가 코팅된 실리카 입자에 비해서 현저히 낮은 표면증강라만산란 강도를 나타내었다.Nanoparticles prepared using 50 mg and 10 mg of silica particles of Preparation Example 1 when excited with a near infrared ray laser source of 785 nm exhibited significantly lower surface enhancement than silica particles coated with the hollow gold and silver nanoparticles of Comparative Example 1 Raman scattering intensity.

그러나 실리카 입자의 참량을 3 mg으로 낮춘 경우 별도의 할로우 형성을 위한 갈바니 치환 반응을 하지 않았지만, 실리카 입자 둘레에 나노 요철을 가진 은 껍질이 두껍게 형성되면서 표면증강라만산란 강도가 할로우 금 및 은 나노입자층이 형성된 나노입자와 동등한 수준으로 현저히 증가하였다.
However, when the true particle size of the silica particles was reduced to 3 mg, the galvanic substitution reaction for forming a separate hollow was not performed. However, as the silver shell having the nano irregularities around the silica particles was formed thick, the surface enhanced Raman scattering strength was lowered to the hollow silver and silver nanoparticle layers Was significantly increased to the level equivalent to that of the nanoparticles formed.

실험예 2: 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 원소 분석Experimental Example 2: Elemental analysis of silica core and silver shell nanoparticles

도 4a의 b)의 실리카 입자를 3 mg 사용하여 제조한 나노입자(AgNS-15)는 약 400 개의 나노입자를 확인한 결과 은 껍질을 완벽하게 형성하지 못한 것이 1 % 미만임을 확인할 수 있었다. 이를 에너지 분산형 X-선 분광 분석기(Energy dispersive X-ray spectroscopy)를 이용하여 원소 매핑(elemental mapping)을 실시하여 도 6에 나타내었다.The nanoparticles (AgNS-15) prepared by using 3 mg of the silica particles of FIG. 4 (b) (b) showed that about 400 nanoparticles were found to be less than 1% in which the shells were not completely formed. This is shown in FIG. 6 by performing elemental mapping using energy dispersive X-ray spectroscopy.

상기 원소 매핑에 따르면 은 원자만이 관찰되고, 중심의 실리콘 원자는 확인되지 않아, 상기 나노입자의 실리카 표면에 빈 공간이 없이 은 껍질이 두껍게 형성되어 봉쇄되어 있음을 알 수 있었다.
According to the element mapping, only silver atoms were observed, and the central silicon atoms were not observed, and it was found that silver shells were formed thickly on the silica surface of the nanoparticles without voids.

실험예 3: 실리카 입자와 은 전구체의 중량비에 따른 나노입자의 흡광밴드Experimental Example 3: Absorption band of nanoparticles by weight ratio of silica particles and silver precursor

제조예 1에서 실리카 입자의 첨가량을 4, 3, 2 및 1 mg 첨가하여 각각 제조하고, 은 껍질을 형성한 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 흡광밴드 및 최대 흡광파장과 현탁액의 색깔변화를 확인하였다.The addition amounts of silica particles in Preparation Example 1 were 4, 3, 2, and 1 mg, respectively, and the absorption bands and the maximum absorption wavelengths of silver core and silver shell nanoparticles formed with silver shells were observed, .

도 7a는 상기 나노입자들의 흡광 밴드를 나타낸 그래프로서, 상기 은 껍질이 형성된 나노입자들에서 560 내지 1000 nm의 가시광선부터 근적외선 영역까지 넓은 흡광 밴드를 나타내었다. 상기 플라즈몬 흡광 밴드의 확장은 상기 은 껍질의 나노 요철 구조에 기인할 것으로 예상되었다. FIG. 7A is a graph showing the absorption bands of the nanoparticles, showing broad absorption bands from visible light to near-infrared region of 560 to 1000 nm in the silver-coated nanoparticles. Expansion of the plasmon absorption band was expected to be due to the nano-irregular structure of the silver shell.

도 7b는 입자 현탁액의 색깔을 확인할 수 있는 사진으로, 은 껍질의 두께가 두꺼워질수록 청색에서 갈색으로 변화되었다.
FIG. 7B is a photograph showing the color of the particle suspension. As the thickness of the silver shell increases, the color changes from blue to brown.

실험예 4: 실리카 입자와 은 전구체의 중량비에 따른 나노입자의 근적외선 영역의 표면증강라만산란 활성Experimental Example 4: Surface enhancement Raman scattering activity of the near-infrared region of nanoparticles according to the weight ratio of silica particles and silver precursor

제조예 1에서 실리카 입자의 첨가량을 4, 3, 2 및 1 mg 첨가하여 각각 제조한 은 껍질의 두께가 다른 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자들의 근적외선 영역에서의 표면증강라만산란 활성을 비교하였다.The surface enhancement Raman scattering activity in the near infrared region of silica core and silver shell nanoparticles having different silver shell thicknesses prepared by adding 4, 3, 2 and 1 mg of silica particles in Production Example 1 were compared.

실험예 1과 같이 나노입자 1 mg에 2 mM의 4-플루오로 벤젠티올가 용해된 에탄올 1 ㎖를 첨가하고, 상기 혼합용액을 25 ℃에서 1 시간 동안 교반하여, 라만 표지 물질의 자기조립 층이 형성된 나노입자를 제조하였다.As in Experimental Example 1, 1 ml of ethanol dissolved with 2 mM of 4-fluorobenzenethiol in 1 mg of nanoparticles was added, and the mixture solution was stirred at 25 DEG C for 1 hour to form a self-assembled layer of Raman labeling substance Nanoparticles were prepared.

도 8a는 785 nm의 레이저원으로 여기시켰을 때 각각의 나노입자의 1075 cm-1에서의 표면증강 라만산란(SERS) 강도를 나타낸 그래프로서, 은 껍질의 두께가 39 nm인 AgNS-15 나노입자에서 가장 강한 표면증강라만산란 활성을 나타내었다.
FIG. 8A is a graph showing the surface enhanced Raman scattering (SERS) intensity at 1075 cm -1 of each nanoparticle when excited with a 785 nm laser source. The AgNS-15 nanoparticles having a silver shell thickness of 39 nm And exhibited the strongest surface enhanced Raman scattering activity.

여기 파장과 표면증강라만산란 활성의 관계를 확인하기 위해서 상기 AgNS-15 나노입자를 각각 532, 647 및 785 nm에서 여기시켰을 때의 표면증강라만산란 활성을 도 8b에 나타내었다. AgNS-15의 표면증강라만산란 활성이 모든 파장에서 넓은 흡광밴드를 나타낼 것으로 예상했으나, 가장 강한 표면증강라만산란 활성은 785 nm의 근적외선 여기 레이져원에서 나타났고, 이는 가시광선 영역인 532 nm에 비해서 1.7 배나 높은 것이었다.
The surface enhanced Raman scattering activity when the AgNS-15 nanoparticles were excited at 532, 647 and 785 nm, respectively, in order to confirm the relationship between excitation wavelength and surface enhanced Raman scattering activity is shown in FIG. Although the surface enhanced Raman scattering activity of AgNS-15 was expected to exhibit a broad absorption band at all wavelengths, the strongest surface enhanced Raman scattering activity appeared at 785 nm near-infrared excitation source, 1.7 times higher.

표면증강라만산란 활성의 넓은 흡광밴드의 광학적 특성과 가시광선 영역부터 근적외선 영역까지의 파장 사이의 관계를 확인하기 위하여, 각각 532, 647 및 785 nm의 레이져원으로 여기시켰을 때의 이산 쌍극자 근사(discrete dipole approximation)를 이용하여 전기장의 증강을 비교하여 도 9에 나타내었다.To confirm the relationship between the optical characteristics of the broad absorption band of the surface enhanced Raman scattering activity and the wavelengths from the visible light region to the near infrared region, discrete dipole approximation (excitation) of excitation with 532, 647 and 785 nm laser sources, respectively, The dipole approximation is used to compare the enhancement of the electric field and is shown in Fig.

이산 쌍극자 근사 계산값은 모든 파장에서 AgNS-15 나노입자 표면 근처에서 증강되었고, 가시광선 영역에서 근적외선 영역으로 이동할수록 더욱 증강되었다. 특히 785 nm의 레이져원으로 여기시켰을 때에는 AgNS-15 나노입자의 나노요철의 끝에서 매우 높게 국지화한 전기장을 확인할 수 있었고, 이는 가시광선 영역인 532 nm에 비해서 2.3 배나 높은 것이었다. 이를 통하여 상기 AgNS-15 나노입자는 근적외선 여기 레이져원에서 표면증강라만산란 활성이 가장 강하다는 것을 확인할 수 있었다.
The discrete dipole approximation was enhanced near the surface of the AgNS-15 nanoparticles at all wavelengths and was further enhanced as it moved from the visible to the near infrared region. Especially, when excited by a 785 nm laser source, a highly localized electric field was observed at the tip of the nano irregularities of the AgNS-15 nanoparticles, which was 2.3 times higher than the visible light region of 532 nm. As a result, it was confirmed that the AgNS-15 nanoparticles have the strongest surface-enhanced Raman scattering activity in the near-infrared excitation laser source.

비교예 2: 씨드 입자를 이용하여 제조한 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자Comparative Example 2: Synthesis of silica core and silver shell nanoparticles prepared using seed particles

상기 본원발명의 제조예 1의 방법과 조건이 아닌 종래 씨드 입자를 이용하여 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자를 제조하였다(N.J. Halas, J. Phys. Chem. B2001,105,2743-2746)The silica seeds and the silver shell nanoparticles were prepared using conventional seed particles, which were not the method and conditions of Production Example 1 of the present invention (N. J. Halas, J. Phys. Chem. B2001,105, 2743-2746)

1 내지 3 nm의 금 나노입자가 표면에 결합된 실리카 나노입자를 0.15 mM의 질산은 용액과 혼합하여 격렬히 교반하였다. 상기 씨드 입자로 사용되는 금 나노입자 표면에서 은이 환원되기 시작하도록 50 ㎕의 37 % 포름알데히드를 첨가하하고, 2회 증류된 농축 암모니아수 50 ㎕를 첨가하였다. 상기 암모니아수는 상기 용액의 pH를 급속히 상승시켜 은 이온의 환원 및 이로인한 은 껍질의 형성을 유도하여 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자를 제조하였다.
The silica nanoparticles having the surface-bound gold nanoparticles of 1 to 3 nm were mixed with 0.15 mM silver nitrate solution and vigorously stirred. 50 [mu] l of 37% formaldehyde was added to the surface of the gold nanoparticles used as the seed particle so that the silver was reduced, and 50 [mu] l of twice distilled concentrated ammonia water was added. The aqueous ammonia rapidly raised the pH of the solution to induce reduction of silver ions and formation of silver shells, thereby preparing silica core and silver shell nanoparticles.

상기 씨드 입자를 이용해 제조한 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자는 표면에 나노요철이 없이 평탄한 것으로, 이를 제조예 1의 실리카 입자 3 mg을 이용하여 제조한 나노요철이 형성된 나노입자의 785 nm의 레이져원으로 여기시켰을 때의 이산 쌍극자 근사(discrete dipole approximation)를 이용하여 전기장의 증강을 비교하여 도 10에 나타내었다.The silica core and silver shell nanoparticles prepared by using the seed particles were flat and free of nano irregularities on the surface. The silica core and silver shell nanoparticles prepared by using the seed particles were prepared by using 3 mg of the silica particles of Preparation Example 1, 10 shows a comparison of the electric field enhancement using a discrete dipole approximation when excitation is performed.

도 10의 a)는 제조예 1의 AgNS-15 나노입자이고, b)는 상기 비교예 2의 씨드 입자를 이용하여 제조한 나노입자로서 나노입자의 크기는 220 내지 250 nm로 거의 유사함에도 전기장은 제조예 1의 나노입자에서 3 배 이상 우수하였다.
10 (a) is the AgNS-15 nanoparticles of Preparation Example 1, and b) is the nanoparticles prepared using the seed particles of Comparative Example 2. The nanoparticles are almost similar in size to 220 to 250 nm, 3 times more than the nanoparticles of Preparation Example 1.

비교예 3: 분산 용매를 달리하여 제조한 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자Comparative Example 3: Center of silica and silver shell nanoparticles prepared by different dispersion solvents

제조예 1에서 실리카 입자를 3 mg 이용하여 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자를 제조하는 방법과 동일하게 나노입자를 제조하되, 다만 대칭형 디올 화합물인 에틸렌글리콜 대신 각각 무수 에탄올 및 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르를 용매로 이용하여 나노입자를 제조하였다.The preparation of nanoparticles was carried out in the same manner as in the preparation of the silica core and silver shell nanoparticles by using 3 mg of the silica particles in Production Example 1 except that anhydrous ethanol and ethylene glycol monoethyl ether were used instead of ethylene glycol as a symmetric diol compound To prepare nanoparticles.

도 11a는 에틸렌글리콜 대신 무수 에탄올을 용매로 이용하여 제조한 나노입자의 TEM 사진이고, 도 11b는 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르를 용매로 이용하여 제조한 나노입자의 TEM 사진이다.11A is a TEM photograph of nanoparticles prepared by using anhydrous ethanol as a solvent in place of ethylene glycol, and FIG. 11B is a TEM photograph of nanoparticles prepared by using ethylene glycol monoethyl ether as a solvent.

대칭형 디올 화합물이 아닌 무수 에탄올이나 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르로 이용했을 때에는 실리카 입자 표면에 은 껍질이 형성되지 않음을 확인할 수 있었다.
When used as anhydrous ethanol or ethylene glycol monoethyl ether instead of a symmetric diol compound, it was confirmed that no silver shell was formed on the surface of silica particles.

AgNO3의 10 mM, Au 작동전극, Pt 상대전극, Ag/Ag/Cl 기준전극으로, -1.7부터 1.3V까지 스캔하고, 스캔 속도는 50 mVs-1로 하여 용매로 에틸렌글리콜 및 무수 에탄올을 각각 사용했을 때, AgNO3의 환원 전위를 싸이클릭 볼타모그램(cyclic voltammogram)으로 비교하여 도 12에 나타내었다. 10 mM AgNO, Au working electrode 3, Pt counter electrode, Ag / Ag / Cl reference electrode into, and scan from -1.7 to 1.3V, respectively, the scanning speed glycol and absolute ethanol as solvent in 50 mVs -1 When used, the reduction potential of AgNO 3 is compared with a cyclic voltammogram and is shown in FIG.

용매로 에틸렌글리콜을 이용했을 때에는 은 이온과 대칭형 디올 화합물 사이에 착화합물이 형성되어 은 이온의 환원 전위가 증가되어, 실온에서도 은 이온이 빠른 환원 속도를 나타내었으나, 은 이온 및 에탄올은 착화합물을 형성하기 어려워 은 이온의 환원 속도가 상대적으로 느렸다. 이는 은 이온(Ag+)은 대칭형 디올 화합물에 분산되어 아민 화합물로부터 하나의 전자를 전달받아 쉽게 환원되고, 실리카 표면 부근에서 은 결정핵(Ag0)을 형성하도록 함으로써 실리카 중심 입자의 표면에서 은 껍질을 형성하는 것으로 추정된다.
When ethylene glycol was used as a solvent, a complex was formed between the silver ion and the symmetric diol compound to increase the reduction potential of the silver ion, and the silver ion showed a rapid reduction rate even at room temperature. However, silver ion and ethanol form a complex The reduction rate of the difficult ion was relatively slow. This is because the silver ion (Ag + ) is dispersed in the symmetric diol compound to receive one electron from the amine compound and is easily reduced to form silver nuclei (Ag 0 ) near the silica surface, . ≪ / RTI >

실험예 5: 근적외선 레이저원에서의 나노입자의 표면증강 라만산란 활성Experimental Example 5: Surface enhanced Raman scattering activity of nanoparticles in a near-infrared laser source

나노입자의 표면증강 라만산란 활성을 확인하기 위하여, 표면증강 라만활성 매핑(mapping)과 SEM 사진 상관관계 방법을 통해 단일입자 표면증강 라만산란 실험을 실시하였다.In order to confirm the surface enhancement Raman scattering activity of nanoparticles, single particle surface enhanced Raman scattering experiments were carried out by surface enhancement Raman mapping and SEM photo correlation method.

제조예 1의 AgNS-15 나노입자를 에탄올에 0.1 mg/㎖ 현탁하여, 패턴화된 슬라이드 글라스에 떨어뜨리고 0.5 ㎛ 단위로 785 nm에서 2초 동안, 2.3 mW 광원의 세기로 표면증강 라만산란 강도를 측정하였다.The AgNS-15 nanoparticles of Preparation Example 1 were suspended in ethanol at a concentration of 0.1 mg / ml, dropped onto a patterned slide glass, and the surface enhanced Raman scattering intensity was measured with a power of 2.3 mW at 785 nm for 2 seconds in 0.5 탆 increments Respectively.

도 13a는 4-플루오로벤젠티올로 표지된 AgNS-15 나노입자의 표면증강 라만산란의 강도의 매핑(mapping)과 이에 해당하는 SEM 사진을 중첩시킨 사진이다. 상기 나노입자의 표면증강 라만산란 신호는 노이즈에 대한 신호 검출비가 높게 나와 명확히 검출되었고, 증강인자는 약 3.8 ㅧ105 내지 7.7 ㅧ105이었으며, 검출가능한 나노-표지 입자의 비율 80% 이상이었다.13A is a photograph showing the mapping of the intensity of surface enhanced Raman scattering of AgNS-15 nanoparticles labeled with 4-fluorobenzene thiol and the corresponding SEM photographs. The surface enhanced Raman scattering signal of the nanoparticles was clearly detected with a high signal detection ratio against noise, and the enhancement factor was about 3.8 ㅧ 10 5 to 7.7 ㅧ 10 5, and the ratio of detectable nano-labeled particles was more than 80%.

상기 4-플루오로벤젠티올로 표지된 AgNS-15 나노입자의 표면증강 라만산란 스펙트럼은 도 13b에 나타내었다. 상기 결과로부터 4-플루오로벤젠티올로 표지된 AgNS-15 나노입자는 근적외선 영역에서 검출하기에 충분한 강도, 즉 평균 6.4 ㅧ105 정도의 증강인자를 가짐을 확인하였다. 이러한 높은 증강인자는 비교예 2에서 확인할 수 있듯이 AgNS-15 나노입자 표면의 나노요철에 기인한 것으로 추정되었다.The surface enhanced Raman scattering spectrum of the AgNS-15 nanoparticles labeled with the 4-fluorobenzenethiol is shown in FIG. 13B. From the above results, it was confirmed that the AgNS-15 nanoparticles labeled with 4-fluorobenzenethiol had a sufficient strength to be detected in the near-infrared region, that is, an enhancement factor of about 6.4 ㅧ 10 5 on average. These high enhancers were estimated to be due to the nano irregularities on the surface of the AgNS-15 nanoparticles, as can be seen in Comparative Example 2.

도 13c에는 4개의 서로 다른 라만 표지 물질을 이용해 상기 AgNS-15 나노입자를 제조한 후 표면증강라만산란 스펙트럼을 확인한 것으로, 각각은 서로 중첩되지 않고 각각 고유의 스펙트럼을 나타냄을 확인하였고, 이로서 다중검출이 용이한 나노-표지 입자로 사용될 수 있음을 확인하였다.
FIG. 13C shows the surface enhanced Raman scattering spectra of the AgNS-15 nanoparticles prepared using four different Raman labeling materials. It was confirmed that each of the AgNS-15 nanoparticles exhibits unique spectra without overlapping each other, Can be used as easy nano-labeled particles.

제조예 2: PEG로 코팅된 실리카 중심 및 은 껍질 나노 입자Production Example 2: PEG-coated silica center and silver shell nanoparticles

AgNS-15 나노입자 1 mg에 2 mM의 4-플루오로 벤젠티올인 에탄올 1 ㎖를 첨가하고, 상기 혼합용액을 25 ℃에서 1 시간 동안 교반한 후, 원심분리와 에탄올 세척을 통해, 라만 표지 물질의 자기조립 층이 형성된 나노입자를 제조하였다. To 1 mg of AgNS-15 nanoparticles, 2 ml of 4-fluorobenzenethiol, 1 ml of ethanol was added. The mixture was stirred at 25 캜 for 1 hour, and then centrifuged and washed with ethanol to obtain a Raman labeling substance Nanoparticles with self-assembled layers were prepared.

상기 라만 표지 물질의 자기조립 층이 형성된 나노입자 1mg을 2 mM의 메톡시폴리(에틸렌글리콜)설피드릴(m-PEG-SH, 분자량 5000)가 용해된 에탄올 1 ㎖를 첨가하고, 상기 혼합용액을 25 ℃에서 1 시간 동안 교반한 후, 원심분리와 증류수 세척을 통해 PEG로 코팅된 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자를 제조하였다.
1 mg of the nanoparticles in which the self-assembling layer of the Raman labeling substance was formed was added to 1 ml of ethanol containing 2 mM of methoxypoly (ethylene glycol) sulfhydryl (m-PEG-SH, molecular weight 5000) After stirring at 25 ° C for 1 hour, PEG-coated silica center and silver shell nanoparticles were prepared by centrifugation and washing with distilled water.

실험예 6: 근적외선 광학영상용 나노입자의 생체 내(Experimental Example 6: In-vivo measurement of near-infrared optical image nanoparticles ( in vivoin vivo ) 독성) Toxicity

상기 제조예 2의 PEG 코팅된 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 생체 내 독성을 확인하였다.The in vivo toxicity of the PEG-coated silica center and silver shell nanoparticles of Preparation Example 2 was confirmed.

상기 제조예 2의 PEG 코팅된 나노입자 400 ㎕(0.5 nM)을 3 % BSA를 포함하는 pH7.0의 PBS 완충액에 분산시키고, 쥐의 꼬리 정맥을 통해 은 함량 기준으로 50 mg/kg으로 투여하였다. 대조군으로 400 ㎕의 PBS 완충액만 정맥 주사한 군을 이용하였다. 상기 쥐들은 3일 후 희생시키고, 심장에서 혈액을 채취한 후, 간, 비장, 신장 및 심장에서 표면증강라만산란 스펙트럼을 확인하였다. 도 14a는 각 주요 장기에서의 라만 스펙트럼을 나타낸 것이다. 상기 결과 간 및 비장에서 주로 나노입자가 축적되었음을 확인할 수 있었다.400 μl (0.5 nM) of the PEG-coated nanoparticles of Preparation Example 2 was dispersed in PBS buffer at pH 7.0 containing 3% BSA and administered at a dose of 50 mg / kg via the rat's tail vein . As a control group, 400 μl of PBS buffer solution was intravenously injected. The rats were sacrificed 3 days later, and blood was collected from the heart, and surface enhanced Raman scattering spectra were observed in liver, spleen, kidney and heart. 14A shows Raman spectra in each major organ. It was confirmed that the nanoparticles were mainly accumulated in the liver and spleen.

또한 혈액에서 백혈구, 헤모글로빈 및 혈소판 함량을 측정하여 표 2에 나타내고, 간 활성을 확인할 수 있는 효소 함량을 측정하여 표 3에 나타내었다.In addition, leukocyte, hemoglobin and platelet content were measured in blood, and the content of enzyme capable of confirming liver activity was shown in Table 2 and shown in Table 3.

구분division 대조군Control group 나노입자 투여군Nanoparticle-administered group 백혈구(개수/㎕)Leukocytes (counts / μl) 4600±18004600 ± 1800 5600±19005600 ± 1900 헤모글로빈(g/㎗)Hemoglobin (g / dl) 12.0±1.212.0 ± 1.2 10.9±0.910.9 ± 0.9 혈소판(개수/㎕)Platelets (number / l) 675700±236400675700 ± 236400 564300±201800564300 ± 201800

구분division 대조군Control group 나노입자 투여군Nanoparticle-administered group 알카라인 포스파타아제(U/L)Alkaline phosphatase (U / L) 61.7±14.261.7 ± 14.2 81.7±5.981.7 ± 5.9 알라닌 아미노트렌스퍼라제(U/L)Alanine aminotransferase (U / L) 46.7±1.546.7 ± 1.5 49.3±2.449.3 ± 2.4 총 빌리루빈(mg/㎗)Total bilirubin (mg / ㎗) 0.3±0.00.3 ± 0.0 0.3±0.00.3 ± 0.0 알부민(g/㎗)Albumin (g / ㎗) 3.1±0.063.1 ± 0.06 2.7±0.152.7 ± 0.15 콜레스테롤(mg/㎗)Cholesterol (mg / ㎗) 97.0±11.597.0 ± 11.5 96.3±11.696.3 ± 11.6 감마글루타밀트렌스퍼라제(U/L)Gamma glutamyltransferase (U / L) 〈5<5 〈5<5

혈액 내 백혈구, 헤모글로빈 및 혈소판은 대조군과 제조예 2의 나노입자 투여군 사이에 큰 차이가 없었고, 간 활성을 나타내는 각종 효소들의 경우에도 차이를 발견할 수 없었다.Hemoglobin, hemoglobin and platelets in the blood were not significantly different between the control group and the nanoparticle-treated group of Preparation Example 2, and no difference was found in various enzymes showing liver activity.

또한 도 14 b를 통해 각 장기의 조직 손상, 염증이나 형태적 변화를 살펴본 결과 어느 장기에서도 대조군과 차이를 보이지 않았다. 상기 결과로부터 제조예 2의 나노입자는 상기 시험농도까지는 어떠한 생체 내 독성도 나타내지 않음을 알 수 있었다.
In Fig. 14 (b), the tissue damage, inflammation, and morphological changes of each organ were examined. From the above results, it was found that the nanoparticles of Preparation Example 2 showed no in vivo toxicity up to the test concentration.

실험예 7: 생체 내 광학 영상(optical imaging) 및 다중 검출 가능성 확인Experimental Example 7: In-vivo optical imaging and confirmation of multiple detectability

먼저 제조예 2의 나노입자가 세포 내로 내부화될 수 있는지 확인하였다.First, it was confirmed whether the nanoparticles of Production Example 2 could be internalized into cells.

6 ㅧ 105 A549 세포(adenocarcinomic human alveolar basal epithelial cells)를 Lab-tek 챔버 슬라이드에서 24 시간 배양하고, 제조예 2의 나노입자 함유 용액과 12 시간 혼합하였다. 상기 슬라이드를 PBS 용액으로 수차례 세척하고, 상기 세포들은 4 % 파라포름알데하이드로 37 ℃에서 10 분 동안 고정시켰다. 상기 슬라이드는 다시 세척한 후 건조하여, 31 mW 레이져 전압의 785 nm 광-여기 및 광 획득 시간 1 초로, 라만 스펙트럼 강도 매핑을 실시하였다. 대조군으로 제조예 2의 나노입자를 혼합하는 것을 생략한 슬라이드를 이용하였다.6 5 10 5 A549 cells (adenocarcinomic human alveolar basal epithelial cells) were cultured on a Lab-tek chamber slide for 24 hours and mixed with the nanoparticle-containing solution of Preparation Example 2 for 12 hours. The slides were washed several times with PBS solution and the cells were fixed with 4% paraformaldehyde at 37 &lt; 0 &gt; C for 10 min. The slides were washed again, dried, and subjected to Raman spectral intensity mapping at 785 nm light-excitation with a 31 mW laser voltage and 1 second light acquisition time. As a control, a slide in which the mixing of the nanoparticles of Production Example 2 was omitted was used.

도 15a는 대조군으로 A549 세포만 고정된 것이고, 도 15b는 A549 세포에 제조예 2의 나노입자를 혼합하여 내부화되었는지를 확인한 것으로, 상기 결과를 통해 제조예 2의 나노입자는 A549 세포의 세포내 섭취를 통해 내부화되었음을 확인할 수 있었다.
FIG. 15A shows only the A549 cells immobilized as a control group. FIG. 15B shows that the A549 cells were internally blended with the nanoparticles of Preparation Example 2. As a result, the nanoparticles of Preparation Example 2 showed intracellular uptake of A549 cells It was confirmed that it was internalized through.

상기 실험에서 제조예 2의 나노입자를 함유한 A549 세포를 100 ㎕ PBS로 희석하여 8주령의 누드 마우스 엉덩이 근육 부위에 피하 주사하였다. 도 15c는 나노입자의 주사 부위 및 라만 프로브에 커플된 광섬유 센서의 사진을 나타낸 것이다In this experiment, A549 cells containing the nanoparticles of Preparation Example 2 were diluted with 100 [mu] l PBS and subcutaneously injected into the nude mouse hip muscle area at 8 weeks of age. 15C shows a photograph of an optical fiber sensor coupled to the injection site of the nanoparticle and the Raman probe

또한 휴대용 라만 프로브에 커플된 광섬유 센서로 나노입자 주사 부위의 표면증강라만산란 활성 스펙트럼을 90 mW 레이져 전압의 785 nm 광-여기 및 광 획득 시간 30 초로 실시하여, 시간의 흐름에 따라 스펙트럼 얻어 도 15d에 나타내었다. 또한 1075 cm-1의 피크 강도를 도 15e에 나타내었다. In addition, the surface enhanced Raman scattering activity spectrum of the nanoparticle injection site with the optical fiber sensor coupled to the portable Raman probe was performed at 785 nm light-excitation and light acquisition time of 30 mW with a 90 mW laser voltage, Respectively. The peak intensity at 1075 cm &lt; -1 &gt; is shown in Fig. 15E.

주사 직후는 물론 2 일 후까지도 라만 스펙트럼을 확인할 수 있었으나, 3일 째부터는 1075 cm-1의 피크 강도가 감소되었다.The Raman spectra could be confirmed immediately after the injection as well as after 2 days, but the peak intensity at 1075 cm -1 decreased from the third day.

Claims (24)

실리카 입자 및 은 전구체를 디올 화합물에 분산시킨 후, 지방족 또는 방향족 아민 화합물을 첨가하여 반응시키는 단계를 포함하여 이루어지고,
상기 실리카 입자 1 중량부에 대하여 5 내지 50 중량부의 은 전구체가 혼합되는 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 제조방법.
Silica particles and a silver precursor are dispersed in a diol compound, and then an aliphatic or aromatic amine compound is added and reacted,
Wherein the silver precursor is mixed with 5 to 50 parts by weight of silver particles per 1 part by weight of the silica particles.
제 1 항에 있어서, 상기 실리카 입자 1 중량부에 대하여 8 내지 20 중량부의 은 전구체가 혼합되는 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein 8 to 20 parts by weight of silver precursor is mixed with 1 part by weight of the silica particles.
제 1 항에 있어서, 상기 실리카 입자의 평균 입자크기는 50 내지 500 nm인 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the average particle size of the silica particles is 50 to 500 nm.
제 1 항에 있어서, 상기 실리카 입자는 표면에 은 전구체와 결합가능한 관능기가 도입된 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the silica particles have a functional group capable of binding to a silver precursor introduced into the surface thereof.
제 1 항에 있어서, 상기 은 전구체는 AgNO3, AgBF4, AgPF6, Ag2O, CH3COOAg, AgCF3SO3, AgClO4, AgCl, Ag2SO4, 및 CH3COCH-COCH3Ag 중에서 선택되는 은염인 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 제조방법.
2. The method of claim 1, wherein the precursor is AgNO 3, AgBF 4, AgPF 6 , Ag 2 O, CH 3 COOAg, AgCF 3 SO 3, AgClO 4, AgCl, Ag 2 SO 4, and CH 3 COCH-COCH 3 Ag &Lt; / RTI &gt; wherein the silver halide is selected from the group consisting of silver nitrate and silver nitrate.
제 1 항에 있어서, 상기 디올 화합물은 탄소수 2 내지 8의 선형 디올 화합물인 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the diol compound is a linear diol compound having 2 to 8 carbon atoms.
제 6 항에 있어서, 상기 디올 화합물은 대칭형 디올 화합물인 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 제조방법.
7. The method according to claim 6, wherein the diol compound is a symmetric diol compound.
제 1 항에 있어서, 상기 지방족 아민 화합물은 탄소수 4 내지 12의 지방족 아민 화합물인 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the aliphatic amine compound is an aliphatic amine compound having 4 to 12 carbon atoms.
제 1 항에 있어서, 상기 반응은 5 내지 50 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the reaction is carried out at 5 to 50 ° C. 2. The method for producing silica core and silver shell nanoparticles for near-infrared optical images according to claim 1,
제 1 항에 있어서, 상기 반응은 1 내지 200 분 수행되는 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the reaction is performed for 1 to 200 minutes.
제 1 항에 있어서, 상기 은 껍질의 두께는 20 내지 60 nm인 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the thickness of the silver shell is 20 to 60 nm.
제 11 항에 있어서, 상기 은 껍질의 은 껍질에 형성된 나노 요철의 평균 깊이는 1 내지 40 nm인 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 제조방법.
12. The method according to claim 11, wherein the average depth of the nano irregularities formed on the silver shell of the silver shell is 1 to 40 nm.
제 1 항에 있어서, 상기 은 껍질 표면에 표지물질을 고정화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 제조방법.
The method of claim 1, further comprising immobilizing a labeling substance on the surface of the silver shell.
제 13 항에 있어서, 상기 은 껍질 주변을 둘러싸는 실리카, 단백질 및 고분자 중에서 선택되는 어느 하나 이상 껍질층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자의 제조방법.
14. The method of claim 13, further comprising the step of forming at least one shell layer selected from the group consisting of silica, protein, and polymer surrounding the silver shell, wherein the silver core and silver shell nanoparticles for near- Gt;
청구항 제1항 내지 제14항 중의 어느 한 항의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자.
A silica core and silver shell nanoparticle for near-infrared optical images, which is produced by the method of any one of claims 1 to 14.
평균 입자크기 50 내지 500 nm인 실리카 중심 입자; 및 상기 실리카 중심 입자가 표면에 드러나지 않도록 코팅된 평균 두께 20 내지 60 nm의 은 껍질;을 포함하여 이루어지고, 상기 은 껍질에 형성된 나노 요철의 평균 깊이는 1 내지 40 nm인 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자.
Silica core particles having an average particle size of 50 to 500 nm; And a silver shell having an average thickness of 20 to 60 nm coated on the surface of the silica core particles so as not to be exposed on the surface, wherein an average depth of nano-irregularities formed on the silver shell is 1 to 40 nm. Image centered silica and silver shell nanoparticles.
제 16 항에 있어서, 상기 나노입자의 최대 흡광파장이 500 내지 1000 nm인 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자.
17. The silica core and silver shell nanoparticles according to claim 16, wherein the maximum absorption wavelength of the nanoparticles is 500 to 1000 nm.
제 16 항에 있어서, 상기 나노입자의 은 껍질은 표지물질로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자.
17. The silica core and silver shell nanoparticles according to claim 16, wherein the silver shell of the nanoparticles is coated with a labeling substance.
제 18 항에 있어서, 상기 표지물질은 4-머켑토 톨루엔(4-MT), 3,5-디메틸 벤젠티올(3,5-DMT), 티오페놀(TP), 4-아미노 티오페놀(4-ATP), 벤젠티올(BT), 4-브로모 벤젠티올(4-BBT), 2-브로모 벤젠티올(2-BBT), 4-이소프로필 벤젠티올(4-IBT), 2-나프탈렌 티올(2-NT), 3,4-디클로로 벤젠티올(3,4-DCT), 3,5-디클로로 벤젠티올(3,5-DCT), 4-클로로 벤젠티올(4-CBT), 2-클로로 벤젠티올(2-CBT), 2-플루오로 벤젠티올(2-FBT), 4-플루오로 벤젠티올(4-FBT), 4-메톡시 벤젠티올(4-MOBT), 3,4-디메톡시 벤젠티올(3,4-DMOBT), 2-머켑토 피리미딘(2-MPY), 2-머켑토-1-메틸 이미다졸(2-MMI), 2-머켑토-5-메틸 벤즈이미다졸(2-MBI), 2-아미노-4-(트리플루오로메틸) 벤젠티올(2-ATFT), 벤질 머켑탄(BZMT), 벤질 디설파이드(BZDSF), 2-아미노-4-클로로 벤젠티올(2-ACBT), 3-머켑토 벤조산(3-MBA), 1-페닐테트라졸-5-티올(1-PTET), 5-페닐-1,2,3-트리아졸-3-티올(5-PTRT), 2-아이오도아닐린(2-IAN), 페닐 이소티오시아네이트(PITC), 4-니트로페닐 디설파이드(4-NPDSF) 및 4-아지도-2-브로모아세토페논(ABAPN)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자.
19. The method of claim 18, wherein the labeling material is selected from the group consisting of 4-mercaptotoluene (4-MT), 3,5-dimethylbenzenethiol (3,5-DMT), thiophenol (TP) ATP), benzene thiol (BT), 4-bromobenzene thiol (4-BBT), 2-bromobenzene thiol (2-BBT), 4- isopropylbenzene thiol 2-NT), 3,4-dichlorobenzenethiol (3,4-DCT), 3,5-dichlorobenzenethiol (3,5-DCT), 4-chlorobenzenethiol (2-CBT), 2-fluorobenzene thiol (2-FBT), 4-fluorobenzene thiol (4-FBT), 4-methoxybenzenethiol (4-MOBT), 3,4-dimethoxybenzene 2-mercapto-1-methylimidazole (2-MMI), 2-mercapto-5-methylbenzimidazole (2-mercapto- Amino-4-chlorobenzenethiol (2-ACBT), 2-amino-4- (trifluoromethyl) benzenethiol (2-ATFT), benzylmercaptan (BZMT), benzyl disulfide ), 3-mercaptobenzoic acid (3-MBA), 1-phenyltetrazole-5-thiol (1-PTET), 5-phenyl-1,2,3-triazole- (5-PTRT), 2-iodoaniline (2-IAN), phenylisothiocyanate (PITC), 4-nitrophenyldisulfide (4-NPDSF) and 4-azido-2-bromoacetophenone ABAPN). &Lt; / RTI &gt;&lt; Desc / Clms Page number 19 &gt;
제 16 항에 있어서, 상기 은 껍질 주변을 둘러싸는 실리카, 단백질 및 고분자 중에서 선택되는 어느 하나 이상으로 껍질층을 더 포함하여 이루어진 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자.
17. The silica core and silver shell nanoparticles according to claim 16, further comprising a shell layer selected from the group consisting of silica, protein and polymer surrounding the silver shell.
청구항 제 16 항 내지 제 20 항 중에서 선택되는 어느 하나의 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자를 인간을 제외한 동물의 생체 조직에 주입하는 단계; 및
상기 생체 조직에 주입된 근적외선 광학영상용 실리카 중심 및 은 껍질 나노입자와 결합할 수 있는 물질을 근적외선 영역의 라만 산란을 이용하여 검출하는 생체 내 광학 검출방법.
A step of injecting silica core and silver shell nanoparticles for near-infrared optical image selected from claims 16 to 20 into a living tissue of an animal other than a human; And
And detecting a substance capable of binding to silica core and silver shell nanoparticles for near-infrared optical images injected into the living tissue using Raman scattering in a near-infrared region.
제 21 항에 있어서, 상기 근적외선 영역의 파장은 650 내지 900 nm 범위인 것을 특징으로 하는 생체 내 광학 검출방법.
22. The in-vivo optical detection method according to claim 21, wherein the wavelength of the near infrared region is in the range of 650 to 900 nm.
제 22 항에 있어서, 상기 근적외선 영역의 파장의 흥분 소스로 2.5 내지 50 mW의 레이저(LASER)를 이용하는 것을 특징으로 하는 생체 내 광학 검출방법.
23. The in-vivo optical detection method according to claim 22, wherein a laser (LASER) of 2.5 to 50 mW is used as an excitation source of the wavelength of the near-infrared region.
제 23 항에 있어서, 상기 생체 조직은 피하 조직인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 생체 내 광학 검출방법.24. The in-vivo optical detection method according to claim 23, wherein the living tissue is a subcutaneous tissue.
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