KR20160056707A - 신경전달 물질 탐지를 위한 표면증강 라만 산란 측정용 프로브, 및 이의 제조방법 - Google Patents
신경전달 물질 탐지를 위한 표면증강 라만 산란 측정용 프로브, 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20160056707A KR20160056707A KR1020140157361A KR20140157361A KR20160056707A KR 20160056707 A KR20160056707 A KR 20160056707A KR 1020140157361 A KR1020140157361 A KR 1020140157361A KR 20140157361 A KR20140157361 A KR 20140157361A KR 20160056707 A KR20160056707 A KR 20160056707A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- optical fiber
- chitosan
- probe
- raman scattering
- enhanced raman
- Prior art date
Links
- 238000004416 surface enhanced Raman spectroscopy Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 239000002858 neurotransmitter agent Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 77
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims abstract description 53
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 35
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 21
- 125000003172 aldehyde group Chemical group 0.000 claims description 17
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 10
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 abstract 1
- VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N dopamine Chemical compound NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 54
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 43
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 42
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 33
- 229960003638 dopamine Drugs 0.000 description 27
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 17
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 15
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 8
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- NJSVDVPGINTNGX-UHFFFAOYSA-N [dimethoxy(propyl)silyl]oxymethanamine Chemical compound CCC[Si](OC)(OC)OCN NJSVDVPGINTNGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 5
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000001157 Fourier transform infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- NTYJJOPFIAHURM-UHFFFAOYSA-N Histamine Chemical compound NCCC1=CN=CN1 NTYJJOPFIAHURM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001299 aldehydes Chemical group 0.000 description 2
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 2
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N catechol Chemical compound OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- BTCSSZJGUNDROE-UHFFFAOYSA-N gamma-aminobutyric acid Chemical compound NCCCC(O)=O BTCSSZJGUNDROE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 2
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- QZAYGJVTTNCVMB-UHFFFAOYSA-N serotonin Chemical compound C1=C(O)C=C2C(CCN)=CNC2=C1 QZAYGJVTTNCVMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 description 2
- AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O thiamine pyrophosphate Chemical compound CC1=C(CCOP(O)(=O)OP(O)(O)=O)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- -1 tilamine Chemical compound 0.000 description 2
- APJYDQYYACXCRM-UHFFFAOYSA-N tryptamine Chemical compound C1=CC=C2C(CCN)=CNC2=C1 APJYDQYYACXCRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- OGNSCSPNOLGXSM-UHFFFAOYSA-N (+/-)-DABA Natural products NCCC(N)C(O)=O OGNSCSPNOLGXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SFLSHLFXELFNJZ-QMMMGPOBSA-N (-)-norepinephrine Chemical compound NC[C@H](O)C1=CC=C(O)C(O)=C1 SFLSHLFXELFNJZ-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 1
- UCTWMZQNUQWSLP-VIFPVBQESA-N (R)-adrenaline Chemical compound CNC[C@H](O)C1=CC=C(O)C(O)=C1 UCTWMZQNUQWSLP-VIFPVBQESA-N 0.000 description 1
- 229930182837 (R)-adrenaline Natural products 0.000 description 1
- QHGUCRYDKWKLMG-QMMMGPOBSA-N (R)-octopamine Chemical compound NC[C@H](O)C1=CC=C(O)C=C1 QHGUCRYDKWKLMG-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YJPIGAIKUZMOQA-UHFFFAOYSA-N Melatonin Natural products COC1=CC=C2N(C(C)=O)C=C(CCN)C2=C1 YJPIGAIKUZMOQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QHGUCRYDKWKLMG-MRVPVSSYSA-N Octopamine Natural products NC[C@@H](O)C1=CC=C(O)C=C1 QHGUCRYDKWKLMG-MRVPVSSYSA-N 0.000 description 1
- BHHGXPLMPWCGHP-UHFFFAOYSA-N Phenethylamine Chemical compound NCCC1=CC=CC=C1 BHHGXPLMPWCGHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 238000005251 capillar electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 210000003792 cranial nerve Anatomy 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229960005139 epinephrine Drugs 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000000445 field-emission scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 229960003692 gamma aminobutyric acid Drugs 0.000 description 1
- 210000004392 genitalia Anatomy 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229960001340 histamine Drugs 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- DRLFMBDRBRZALE-UHFFFAOYSA-N melatonin Chemical compound COC1=CC=C2NC=C(CCNC(C)=O)C2=C1 DRLFMBDRBRZALE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960003987 melatonin Drugs 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 230000004001 molecular interaction Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 229960002748 norepinephrine Drugs 0.000 description 1
- SFLSHLFXELFNJZ-UHFFFAOYSA-N norepinephrine Natural products NCC(O)C1=CC=C(O)C(O)=C1 SFLSHLFXELFNJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960001576 octopamine Drugs 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011896 sensitive detection Methods 0.000 description 1
- 229940076279 serotonin Drugs 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 description 1
- SDKPSXWGRWWLKR-UHFFFAOYSA-M sodium;9,10-dioxoanthracene-1-sulfonate Chemical compound [Na+].O=C1C2=CC=CC=C2C(=O)C2=C1C=CC=C2S(=O)(=O)[O-] SDKPSXWGRWWLKR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0009—Forming specific nanostructures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/44—Raman spectrometry; Scattering spectrometry ; Fluorescence spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/65—Raman scattering
- G01N21/658—Raman scattering enhancement Raman, e.g. surface plasmons
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/94—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving narcotics or drugs or pharmaceuticals, neurotransmitters or associated receptors
- G01N33/9406—Neurotransmitters
- G01N33/9413—Dopamine
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Pathology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
Abstract
본 발명은 표면증강라만산란(SERS)을 이용하여 뇌신경전달물질을 감지하기 위한 표면증강 라만 산란용 프로브와 이의 제조방법 및 이를 이용한 라만 신호 검출 장치에 관한 것이다.
본 발명의 표면증강 라만 산란용 프로브는 광섬유를 기반으로 한 라만시스템을 이용하여 신경전달물질의 수치에 대하여 민감하게 반응할 수 있다.
본 발명의 표면증강 라만 산란용 프로브는 생체적합성을 가지므로, 생체 내 또는 생체 외 신경전달물질의 수치를 감지하는데 적용될 수 있다.
본 발명의 표면증강 라만 산란용 프로브의 제조 방법은 코어-쉘 시스템을 이용하여 키토산 입자에 비전해 도금을 통하여 금속을 코팅하므로, SERS에 필요한 금속 분자 층을 보다 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명의 표면증강 라만 산란용 프로브를 이용한 라만 신호 검출 장치는 신경전달물질에 민감하게 반응하는 SERS 기판으로 사용될 수 있다.
본 발명의 표면증강 라만 산란용 프로브는 광섬유를 기반으로 한 라만시스템을 이용하여 신경전달물질의 수치에 대하여 민감하게 반응할 수 있다.
본 발명의 표면증강 라만 산란용 프로브는 생체적합성을 가지므로, 생체 내 또는 생체 외 신경전달물질의 수치를 감지하는데 적용될 수 있다.
본 발명의 표면증강 라만 산란용 프로브의 제조 방법은 코어-쉘 시스템을 이용하여 키토산 입자에 비전해 도금을 통하여 금속을 코팅하므로, SERS에 필요한 금속 분자 층을 보다 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명의 표면증강 라만 산란용 프로브를 이용한 라만 신호 검출 장치는 신경전달물질에 민감하게 반응하는 SERS 기판으로 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 표면증강라만산란(SERS)을 이용하여 뇌신경전달 물질을 감지하기 위한 표면증강 라만 산란 측정용 프로브, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
표면증강라만산란(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)은 높은 민감도(sensitivity)로 인해 화학물질(chemical)을 탐지하고 생화학적으로 분석하는 방법으로 각광받고 있다.
라만산란은 입자의 진동과 회전 에너지로 인해 에너지를 잃거나 얻으면서 산란되는 과정을 말하고, 화학물질에 따라 고유의 스펙트럼을 방출한다. 하지만, 그 크기가 매우 작기 때문에 표면증강법을 사용하여 산란을 증가시킨다.
표면증강법은 금속나노입자에서 발생하는 플라즈모닉 현상을 이용하여 금속나노입자 표면주위에서 라만 산란을 증강시키는 것을 말한다. 이때, 사용되는 금속입자는 일반적으로 금(Au) 나노입자와 은(Ag) 나노입자를 사용한다.
한편, 뇌 화학 분야에서는 신경전달 물질의 선택적이고 민감한 감지가 요구된다. 이러한 신경전달 물질의 활성 영역에서 측정하는 센서의 디자인은 효과적인 치료를 위한 실시간 정보를 제공한다. HPLC, 모세관 전기영동, 전기화학적 및 광학적 방법과 같은 신경전달물질 수치를 감지하기 위한 많은 접근들이 있다. 이중에서, SERS는 빠르고 직접적인 신경전달물질의 감지를 위한 유망한 기술로써 떠오르고 있으나, 여전히 상기와 같은 문제점들이 존재하여 신경전달 물질의 민감한 감지에 어려움이 있었다.
[선행특허]
1. 한국 등록특허 10-1006700호
2. 한국등록특허 10-733085호
본 발명은 신경전달 물질 분자에 민감하게 반응하는 표면증강 라만 산란 측정용 프로브 및 이를 이용한 표면증강 라만 산란 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 생체 적합성을 가지는 표면증강 라만 산란 측정용 프로브 및 이를 이용한 표면증강 라만 산란 측정 장치를 제공하는 것이다.
하나의 양상에서 본 발명은
광섬유; 상기 광섬유 표면을 따라 부착된 키토산 나노입자; 및 상기 키토산 나노입자 표면에 코팅된 금속층을 포함하는 표면증강 라만 산란 측정용 프로브에 관계한다.
다른 양상에서 본 발명은
광섬유를 알데히드기로 표면 개질하는 단계; 상기 광섬유 표면에 상기 알데히드기를 이용하여 키토산 나노입자를 부착하는 단계; 및 상기 키토산 나노입자 표면에 금속 층을 코팅하는 단계를 포함하는 표면증강 라만 산란 측정용 프로브 제조방법에 관계한다.
본 발명의 표면증강 라만 산란 측정용 프로브는 광섬유를 기반으로 키토산-금속 나노복합체를 포함한 라만시스템을 이용하여 신경전달 물질의 수치에 대하여 민감하게 반응할 수 있다.
본 발명의 표면증강 라만 산란 측정용 프로브는 생체적합성을 가지므로, 생체 내 또는 생체 외 신경전달물질의 수치를 감지하는데 적용될 수 있다.
본 발명의 표면증강 라만 산란 측정용 프로브의 제조 방법은 키토산 입자에 비전해 도금을 통하여 금속을 코팅하므로, SERS에 필요한 금속 분자 층을 보다 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명의 표면증강 라만 산란 측정용 프로브를 이용한 표면증강 라만 산란 측정용 장치는 신경전달 물질에 민감하게 반응하는 SERS 기판으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 표면증강 라만 산란 측정용 프로브의 구조를 그린 모식도이다.
도 2는 본 발명의 표면증강 라만 산란 측정용 프로브의 제조방법 및 상기 표면증강 라만 산란 측정용 프로브에 도파민이 부착되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 3의 (a)는 순수한 SiO2 기재의 공기/물 접촉각을 나타낸다.
도 3의 (b)는 APTMS로 기능기화 시킨 SiO2 기재의 공기/물 접촉각을 나타낸다.
도 3의 (c)는 glutaraldehyde로 기능기화 시킨 SiO2 기재의 공기/물 접촉각을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 키토산 나노입자의 SEM 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 상의 키토산-금 나노복합체의 SEM 이미지이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 상의 키토산-금 나노복합체의 EDX 분석 결과이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiO2 상의 키토산-금속나노복합체의 XRD 분석 결과이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a)키토산-금 나노복합체 (b)도파민 (c)도파민이 부착된 키토산-금 나노복합체의 FR-IR 스펙트럼이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 (a)광섬유 (b)광섬유 상의 키토산-금 나노복합체 (c)도파민이 부착된 광섬유 상의 키토산-금 나노복합체의 광학 이미지이다.
도 10은 본 발명의 표면증강 라만 산란 측정 장치의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 도파민이 부착된 광섬유 상의 키토산-금 나노복합체의 라만 스펙트럼을 도파민 농도 범위에 따라 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 도파민이 부착된 광섬유 상의 키토산-금 나노복합체의 1348 cm1의 파장에서 도파민 농도 범위에 따른 라만 강도를 나타낸 검정곡선이다.
도 2는 본 발명의 표면증강 라만 산란 측정용 프로브의 제조방법 및 상기 표면증강 라만 산란 측정용 프로브에 도파민이 부착되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 3의 (a)는 순수한 SiO2 기재의 공기/물 접촉각을 나타낸다.
도 3의 (b)는 APTMS로 기능기화 시킨 SiO2 기재의 공기/물 접촉각을 나타낸다.
도 3의 (c)는 glutaraldehyde로 기능기화 시킨 SiO2 기재의 공기/물 접촉각을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 키토산 나노입자의 SEM 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 상의 키토산-금 나노복합체의 SEM 이미지이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 상의 키토산-금 나노복합체의 EDX 분석 결과이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiO2 상의 키토산-금속나노복합체의 XRD 분석 결과이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a)키토산-금 나노복합체 (b)도파민 (c)도파민이 부착된 키토산-금 나노복합체의 FR-IR 스펙트럼이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 (a)광섬유 (b)광섬유 상의 키토산-금 나노복합체 (c)도파민이 부착된 광섬유 상의 키토산-금 나노복합체의 광학 이미지이다.
도 10은 본 발명의 표면증강 라만 산란 측정 장치의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 도파민이 부착된 광섬유 상의 키토산-금 나노복합체의 라만 스펙트럼을 도파민 농도 범위에 따라 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 도파민이 부착된 광섬유 상의 키토산-금 나노복합체의 1348 cm1의 파장에서 도파민 농도 범위에 따른 라만 강도를 나타낸 검정곡선이다.
본 발명은 표면증강 라만 산란 측정용 프로브, 이의 제조방법 및 이를 이용한 표면증강 라만 산란 측정 장치를 제공한다. 본 발명의 구현예를 상세히 설명한다.
본 발명에서는 소형화, 저비용, 원격측정 등의 장점을 가질 수 있고 간단한 광학계를 사용할 수 있다는 우수한 장점을 가지는 광섬유를 이용하여, 광섬유에 키토산을 부착시키고, 키토산에 금속 층을 코팅시킴으로써 표면증강 라만 산란 측정용 프로브를 제조하였다.
하나의 양상에서 본 발명은 광섬유(10); 상기 광섬유 표면을 따라 부착된 키토산 나노입자(20); 상기 키토산 나노입자의 표면에 코팅된 금속층(30)을 포함하는, 표면증강 라만 산란 측정용 프로브에 관계한다.
이에 관하여, 도 1은 본 발명의 표면증강 라만 산란 측정용 프로브의 구조를 나타낸 모식도이다. 도 1을 참고하면, 광섬유(10)을 기반으로 키토산 나노입자(20)가 광섬유(10)의 장측 측면 부분에 부착되어 있으며, 상기 키토산 나노입자(20)의 외부에 금속층(30)이 코팅되어 있다.
광섬유는 빛 신호를 전달하는 가느다란 유리 또는 플라스틱 섬유의 일종으로서, 코어라 불리는 중심 부위와 코어를 감싸는 클래드라 불리는 피복으로 이루어져 있다. 레이저, 전구 등의 광원에서 나온 빛이 광섬유의 한쪽 끝으로 들어가면 빛이 코어을 통과해서 전송되는 동안 클래드가 광섬유 내부의 표면을 때리는 빛을 다시 안쪽으로 반사시켜 빛이 코어 속에서 계속 나아가게 하며, 광섬유의 다른쪽 끝에서는 광검출기나 사람의 눈으로 빛을 감지하는 방식으로 이용한다.
본 발명의 광섬유는 클래드 부분을 제거한 코어 부분을 사용한다.
본 발명의 광섬유 코어는 상기 키토산 나노입자(20)의 부착이 용이하도록 표면개질된다. 예를 들면, 상기 광섬유 표면은 키토산의 아민기와 반응하는 알데히드기로 표면개질될 수 있다. 상기 광섬유 표면을 알데히드기로 표면 개질하는 방법은 공지된 방법을 사용할 수 있다.
예를 들면, 상기 알데히드기나 아민기, 바람직하게는 알데히드기로 표면 개질된 광섬유 표면은 순수한 광섬유보다 큰 친수성을 가지므로 키토산 입자와의 결합이 용이하다. 즉, 알데히드기로 표면 개질된 광섬유 표면은 극성이 높아 키토산의 아민기와 극성-극성 공유결합이 가능하다.
상기 키토산 나노입자(20)는 상기 광섬유 표면을 따라 부착된다. 좀 더 구체적으로는, 상기 키토산 나노 입자는 상기 알데히드기와 결합되어 광섬유 표면에 고정될 수 있다.
성기 키토산 나노입자(20)는 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 키토산 파우더를 포함한 수용액을 아세트산 및 TPP와 반응시켜 제조할 수 있다.
본 발명에서 사용가능한 상기 키토산 나노입자의 크기는 30~300nm, 바람직하게는 50~120nm이다.
키토산은 생체 적합적이고 생분해 가능한 비독성의 생체 물질이다. 키토산은 우수한 접착 및 화학적 개질에 대한 민감성을 가지고 있어 바이오센서의 고정화 매트릭스로 많이 이용되고 있다. 또한 키토산은 고유 표면 플라즈몬 공명을 가진 금 나노입자에 대한 높은 친화력을 가지는, 아민기를 가진 고분자 생체분자이기 때문에 키토산 입자를 금 나노입자를 코팅시키기 위한 템플릿으로 이용할 수 있다.
상기 금속층(30)은 상기 키토산 나노입자 표면에 코팅된다.
상기 금속층(30)을 형성하는 금속은 표면 플라즈몬 공명 현상을 나타내는 금속일 수 있으며, 바람직하게는 표면증강 라만 산란이 일어나는 금속일 수 있으며, 보다 바람직하게는 금, 은, 백금, 구리 또는 알루미늄일 수 있다.
상기 금속층(30)은 무전해 도금으로 상기 키토산 나노입자 표면에 코팅될 수 있다.
상기 금속층(30)은 키토산을 둘러싼 쉘 구조를 띄는 것이 바람직하다. 상기 금속층의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 10~50nm 범위일 수 있다.
상기 금속층(30)은 신경전달 물질과 결합하여 라만 신호를 증폭시킬 수 있다.
상기 신경전달 물질로는 아민기를 포함하는 물질일 수 있으며, 예를 들면, 히스타민, 도파민, 에피네프린, 노르에피네프린, 세로토닌, 멜라토닌, 페닐에틸아민, 티라민, 트립타민, 옥토파민, 감마아미노뷰티르산(GABA), 또는 이들의 조합들로 이루어진 것일 수 있다.
다른 양상에서 본 발명은 표면증강 라만 산란 측정용 프로브 제조방법에 관계한다. 도 2는 본 발명의 표면증강 라만 산란 측정용 프로브 제조방법을 나타낸다. 도 2를 참고하면, 상기 제조방법은 표면개질단계, 키토산 나노입자 부착단계 및 금속층 코팅단계를 포함한다.
상기 표면개질 단계는 키토산과의 결합이 용이하도록 광섬유를 알데히드기로 표면개질하는 단계이다.
상기 키토산 나노입자를 부착하는 단계는 상기 광섬유 표면에 상기 알데히드기를 이용하여 키토산 나노입자를 부착한다. 상기 광섬유 표면이 APTMS로 개질됨으로써 광섬유 표면에 아민기가 생성되고 glutaraldehyde로 개질됨으로써 알데히드기가 생성되며 상기 개질된 광섬유의 알데히드기와 키토산 입자의 아민기가 결합하여 키토산 입자가 개질된 광섬유에 부착된다.
상기 금속층을 키토산 나노입자 표면에 코팅하는 단계는 무전해도금법으로 코팅하는 단계이다.
상기 코팅단계는 상기 키토산 나노입자가 부착된 광섬유, 금속염 및 환원제를 수용액에 넣어 무전해 도금으로 코팅하는 단계이다. 상기 무전해도금법은 공지된 방법을 사용할 수 있다.
상기 금속염은 HAuCl4· 3H2O, NaAuCl4·2 H2O 등을 사용할 수 있으며, 환원제로는 아스코르빈산, 소듐 시트레이트 등을 사용할 수 있다. 첨가되는 상기 금속염과 환원제의 농도를 조절하여 금속층의 두께를 제어할 수 있다.
상기 코팅단계는 상기 수용액에 상기 환원제를 첨가하면, 금속이온, 예를 들면, 금 이온이 상기 키토산 표면에 3~5nm 크기의 금 시드(seed)로 석출되며, 계속해서 금 시드(seed) 상에서 금속층이 성장하게 된다.
또 다른 양상에서 본 발명은 상기 프로브를 포함하는 라만 신호 검출장치를 포함한다. 도 9는 본 발명의 라만 신호 검출장치의 일구현예이다. 도 10을 참고하면, 상기 라만 신호 검출장치는 상기 표면증강 라만 산란 측정용 프로브(100), 광 파장 조사장치(200) 및 신호검출부(300)를 포함한다.
상기 표면증강 라만 산란 측정용 프로브(100)는 앞에서 상술한 내용을 참고할 수 있다.
상기 광 파장 조사장치(200) 및 신호검출부(300)는 공지된 장치를 사용할 수 있다. 상기 광 파장 조사장치(200)는 레이저 조사장치(210), 대역 필터(220), 빔 분할기(230) 또는 포커싱 렌즈(240)을 포함할 수 있다. 또한 상기 신호 검출 장치(300)는 신호를 연속적으로 수용하여 라만 스펙트럼을 나타낼 수 있는 공지의 검출장치를 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.
대역 필터(220)란 밴드 패스 필터라고도 하는데, 특정 주파수 사이의 신호만 통과시키는 필터이다. 밴드 패스 필터(220)가 통과시키는 주파수 범위를 통과 대역(band pass)이라고 한다. 밴드 패스 필터(220)를 통과하는 레이저만 상기 광섬유 기반 키토산-금속 나노 복합재(100)에 도달할 수 있다. 빔 분할기(230)은 레이저 조사 장치(210)에서 출력되어 나온 레이저의 광로를 두 개 이상의 방향으로 분리하는 장치, 포커싱 렌즈(240)는 레이저를 모아주는 장치를 말하며, 이는 효과적으로 라만 신호를 수집하기 위해 필요하다.
광 파장 조사장치(200)로 라만 광을 상기 광프로브(100)로 조사하면, 상기 프로브의 금속층은 결합된 특정 신경전달 물질에 따라 고유의 스펙트럼을 증강시켜 방출한다. 상기 신호검출부(300)는 상기 라만 스펙트럼을 감지하여 디스플레이할 수 있다.
도 9를 참고하여, 좀 더 구체적으로 살펴보면, 상기 라만 신호 검출장치는, 레이저 조사 장치(210)에서 방출된 레이저가 대역 필터(220)를 거쳐 빔 분할기(230) 및 포커싱 렌즈(240)를 통해 신경전달물질과 결합한 표면증강 라만 산란 측정용 프로브(100)로 조사된다. 프로브로 조사된 광 파장은 상기 신경전달물질과 결합한 표면증강 라만 산란 측정용 프로브(100)를 통해 표면증강라만산란(SERS)을 일으켜 신호검출부(300)를 통해 신경전달물질의 수치를 감지한다.
이하 본 발명을 다음의 실시 예에 의해 좀더 상세하게 설명하겠으나, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명이 범위를 한정하는 것은 아니다.
실시예 1 : 표면증강 라만 산란용 프로브의 제조
<광섬유의 개질 및 준비>
먼저 광섬유를 광섬유를 8cm 정도로 자른 후, 황산용액에 120℃에서 침지시키고, 한 시간 동안 계속 교반시켰다. clad 부분이 완전히 제거되면, 노출된 핵심 부분을 끓는 증류수, 메탄올, 및 끓는 증류수로 차례로 세척하였다. 샘플을 피라냐(Piranaha) 용액(1:3 = 30% H2O2: 농축된 H2SO4)에서 30분 동안 반응시키고, 30분 동안 75℃ 증류수에서 세척하였다. 그리고 15분 동안 메탄올에서 초음파 세정하였다. 세척된 광섬유는 2%(v/v) APTMS와 비활성 질소 하에 2시간 동안 반응시켰다. 얻어진 광섬유는 120℃에서 30분 동안 진공 건조기에 보관되었고, 2시간 동안 10%(v/v) glutaraldehyde 와 반응시켰다. 최종샘플을 3시간 동안 건조시켰고, 데시케이터에 보관하였다.
<광섬유 기반 키토산-금 나노복합체의 제조>
표면증강 라만 산란용 프로브는 알데히드기로 개질된 광섬유 상에 키토산 나노입자를 부착하고, 상기 부착된 키토산 나노입자의 표면에 금 층을 코팅함으로써 제조된다.
0.06g 키토산 파우더를 29.94mL의 HPLC(high performance liquid chromatography) 물을 포함한 vial에 넣어 혼합물을 제조하였다.상기 혼합물을 300μL 의 아세트산을 넣은 후 교반하여 용액을 제조하였다. 이어서, 0.1%(v/v) TPP (20mL)를 상기 용액에 넣고, 1시간 동안 반응시켰다. 마지막으로 샘플을 원심분리하고 정제하여, 키토산 나노입자(CNPs)를 수득하였다.
Glutaraldehye로 기능화된 광섬유를 0.2% CNPs 30mL에 넣고, 1시간 동안 질소 존재 하에 반응시켰다.
CNPs가 부착된 광섬유를 1시간 동안 20mL의 금 콜로이드(2.1%(v/v))와 반응시켰다. 이어서, 10 mL의 금 염 (HAuCl4· 3H2O, NaAuCl4·2 H2O 등을 사용함), 20 μL의 아스코르브산, and 60 μL의 NH4OH를 차례로 넣고, 무전해 도금을 통해, 광섬유 위에 배열된 키토산-금 나노복합체를 수득하였다.
실시예 2 : 광섬유 기반 키토산-금속 나노복합체에 도파민의 부착
광섬유 기반 키토산-금 나노복합체를 500rpm으로 교반하면서 5분 동안 도파민 수용액(1-10mM) 30mL와 반응시켰다. Raman Spectroscopy (LabRam HR, He-Ne laser 633 nm, Horiba company, France)는 광섬유 샘플에 흡수된 도파민을 탐지하기 위해 사용되었다.
실험 1 : 공기/물 접촉각 측정
상기 실시예 1의 광섬유 개질의 효과를 분석하기 위하여, 광섬유와 동일한 성분인 순수한 SiO2 기재, (b) APTMS로 기능기화 시킨 SiO2 기재, (c) glutaraldehyde로 기능기화 시킨 SiO2 기재의 공기/물 접촉각을 접촉각 계량기로 측정하였다.
도 3은 각각 (a) 순수한 SiO2 기재, (b) APTMS로 기능기화 시킨 SiO2 기재, (c) glutaraldehyde로 기능기화 시킨 SiO2 기재의 공기/물 접촉각을 나타낸다. 도 3의 (a)는 약간의 OH기와 주로 Si-O-Si로 구성된 순수 SiO2표면 상의 58.7도의 공기/물 접촉각을 보여준다. 도 3의 (b)는 APTMS 리간드로 기능화된 SiO2 표면 상의 16.5도의 공기/물 접촉각을 보여준다. 접촉각은 깨끗한 SiO2표면의 Si-O-Si 와 비교했을 때 친수성 특성을 가진 아민기에 기인하여 낮아진다. 도 3의 (c)는 glutaraldehyde에 의해 기능화된 SiO2표면 상의 1.6도 공기/물 접촉각을 보여준다. 이것은 알데히드기가 아민기보다 더 큰 친수성을 가진다는 것을 보여준다. 접촉각 측정은 실험적으로 SiO2표면이 APTMS와 glutaraldehyde에 의해 성공적으로 기능화 되었다는 것을 확인할 수 있고, 아민으로 또는 알데히드로 종결된 표면을 생산한다.
실험 2 : SEM 이미지 분석
상기 실시예 1에서 수득된 샘플의 크기와 표면 morphology는 전자 현미경(FE-SEM; S-4700, Hitachi’'s, Japan)로 분석하였다. 도 4는 금 부착을 위한 템플릿 역할을 하는 키토산 나노입자의 SEM 이미지를 보여준다. 크기는 대략 90-120nm 범위이고 모양은 원형이다. 도 5는 광섬유에 부착된 키토산-금 나노복합체의 SEM 이미지이다. 키토산-금 나노복합체(CGNs)는 광섬유의 표면에 응집된 배열을 나타낸다. CGNs의 크기는 대략 100-150nm로 추정되고, 이는 키토산 나노입자(CNPs)에 대한 금 층의 성장을 나타낸다.
실험 3 : EXD 및 XRD 분석
상기 실시예 1에서 수득된 광섬유 기반 키토산-금 나노복합체를 이용하여 EDX (energy dispersive X-ray: 에너지 분산형 X선) 분석 및 XRD (X-ray diffraction: X선 회절)분석 을 실시하였다. 도 6은 상기 실시예 1에 따른 광섬유 기반 키토산-금 나노복합체의 EDX 분석 결과이며, 도 7은 SiO2 기반(XRD 측정시, 광섬유는 작고 둥글기 때문에 XRD를 찍을 수 없으므로, 광섬유와 같은 성분인 SiO2 기재 기반에서 키토산-금 나노복합체의 XRD를 촬영하였음) 키토산-금 나노복합체의 XRD 분석 결과이다.
도 5에서, 광섬유 기반의 CGNs의 EDX 분석은 광섬유에 부착된 CGNs에 기여하는 금 피크를 보여주고, 이는 CNPs에 상의 금 층의 존재를 확인한다. 도 6에서, SiO2기재 기반의 CGNs의 XRD 분석은 금속성 금(JCPDS no. 04-0784)의 면심입방(face centered cubic: fcc) 결정구조에 대응하여 (111), (200), (220), (311), (222) facets 를 보여준다.
실험 4 : FT-IR 스펙트럼 분석
상기 실시예 1 및 2에서 수득된 광섬유 기반 키토산-금 나노복합체 및 도파민이 부착된 광섬유 기반 키토산-금 나노복합체를 이용하여 FT-IR 스펙트럼 분석을 실시하였다.
FT-IR spectroscopy (FT/IR-4100, Jasco, UK)는 준비된 샘플의 표면 조성을 분석하는데 사용된다. 도 8은 상기 실시예 1에 따른 (a)키토산-금 나노복합체, (b)도파민, 상기 실시예 2에 따른 (c)도파민이 부착된 키토산-금 나노복합체의 FR-IR 스펙트럼이다. 도 8의 (a)는 3331 cm1에서 O-H 및 N-H, 2896 cm1에서 C-H stretching, 및 1078 cm1에서 C-O stretching의 폭넓은 stretching 변화량에서 기인한 CGNs의 FT-IR 피크를 보여준다. 도 8의 (b)는 3338 cm1에서 O-H 및 N-H의 stretching 변화량, 3037 cm1 및 2942 cm1에서 방향족의 C-H stretching, 및 1623 cm1에서 N-H stretching에 기인한 도파민의 FT-IR 피크를 보여준다. 도 8의 (c)에 따르면, CGNs에서 각각 3331 cm1 및 1078 cm1의 것과 비교할 때, 각각 O-H stretching 변화량 및 C-O stretching에서 기인한 3363 cm1 및 1094 cm1에서 도파민이 흡착된 CGNs의 흡수밴드의 놀라운 변화가 관찰된다. 도파민 분자 내 방향족의 C-H stretching 및 N-H stretching 에서 기인한 2942 cm1 및 1623 cm1의 FT-IR 피크는 도파민의 아민 그룹과 CGNs의 금 표면 사이의 분자 상호작용에 기인하여 도파민이 흡착된 CGNs에서 2928 cm1 및 1598 cm1로 이동된다.
실험 5 : 광학 이미지 분석
상기 실시예 1 및 2에서 수득된 광섬유 기반 키토산-금 나노복합체 및 도파민이 부착된 광섬유 기반 키토산-금 나노복합체를 이용하여 광학 이미지 분석을 실시하였다.
도 9는 현미경 (BX51, Jinoptic, 한국)을 사용하여 다양한 광학 섬유의 광학 이미지를 보여준다. 도 9의 (a) 및 (b)는 각각 깨끗한 광섬유 및 CGNs와 결합된 광섬유의 광학이미지를 보여준다. 도 9의 (c)는 광섬유와 결합된 CGNs와 흡착한 도파민의 광학 이미지를 보여준다. CGNs가 도파민 분자와 반응하면, 현미경 이미지의 황금색이 줄어든다. 또한 광학 이미지는 CGNs의 분리된 배열을 나타내고 이것은 넓게 광섬유에 걸쳐 분산되어 있다.
실험 6 : 라만 산란 측정
상기 실시예 1 및 2에서 수득된 광섬유 기반 키토산-금 나노복합체 및 도파민이 부착된 광섬유 기반 키토산-금 나노복합체를 이용하여 라만 산란을 측정하였다.
광섬유 기반의 키토산-금 나노복합체를 통한 도파민 분자의 라만 산란을 조사하였다.
도 11은 도파민이 부착된 광섬유 기반의 키토산-금 나노복합체의 라만 스펙트럼을 도파민 농도 범위에 따라 나타낸 것이다. 도 11은 라만 산란 측정에 따른 1348 cm1 및 1565 cm1 에서 도파민 분자의 라만 이동을 보여준다. 1565 cm1 에서 라만 피크는 도파민 분자의 카테콜 링 모이어티(moiety) 에 할당되었고(assigned), 1348 cm1 에서 피크는 카테콜 C-O 밴드의 stretching에 할당되었다. 도 11에 따르면, 라만 피크의 세기는 도파민 농도에 비례해서 증가했다.
도 12는 도파민이 부착된 광섬유 기반의 키토산-금 나노복합체의 1348 cm1의 파장에서 도파민 농도 범위에 따른 라만 강도를 나타낸 검정곡선이며, 대략 Y=303X+2385 (R2=0.97)인 선형 곡선을 나타낸다. 광섬유 기반 시스템은 프로브 농도에 대해 라만 신호 세기의 선형 의존성을 보여줌으로써, 도파민 분자의 시험관내 감지의 잠재적 적용을 보여준다.
이상에서, 본 발명의 바람직한 구현 예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위가 이들로 제한되는 것은 아니다.
10: 광섬유
20: 키토산 나노입자
30: 금속층
100: 표면증강 라만 산란 측정용 프로브
200: 광 파장 조사장치
210: 레이저 조사장치
220: 필터
230: 빔 분할기
240: 포커싱 렌즈
300: 신호검출부
20: 키토산 나노입자
30: 금속층
100: 표면증강 라만 산란 측정용 프로브
200: 광 파장 조사장치
210: 레이저 조사장치
220: 필터
230: 빔 분할기
240: 포커싱 렌즈
300: 신호검출부
Claims (6)
- 광섬유 ;
상기 광섬유 표면을 따라 부착된 키토산 나노입자 ; 및
상기 키토산 나노입자 표면에 코팅된 금속층을 포함하는 표면증강 라만 산란 측정용 프로브. - 제 1항에 있어서, 상기 광섬유는 아민기와 알데히드기로 순차적으로 표면개질 되고, 상기 키토산 입자는 상기 알데히드기와 결합된 것을 특징으로 하는 표면증강 라만 산란 측정용 프로브.
- 제 1항에 있어서, 상기 금속층은 무전해 도금으로 상기 키토산 나노입자 표면에 코팅된 것을 특징으로 하는 표면증강 라만 산란 측정용 프로브.
- 제 1항에 있어서, 상기 금속층이 신경전달 물질과 결합하여 라만 신호를 증폭시키는 것을 특징으로 하는 표면증강 라만 산란 측정용 프로브.
- 광섬유를 알데히드기로 표면개질하는 단계 ;
상기 광섬유 표면에 상기 알데히드기를 이용하여 키토산 나노입자를 부착하는 단계 ; 및
상기 키토산 나노입자 표면에 금속층을 코팅하는 단계를 포함하는 표면증강 라만 산란 측정용 프로브 제조방법. - 제 5항에 있어서, 상기 금속층을 코팅하는 단계는 상기 키토산 나노입자가 부착된 광섬유, 금속염 및 환원제를 수용액에 넣어 무전해 도금으로 코팅하는 단계인 것을 특징으로 하는 표면증강 라만 산란 측정용 프로브 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140157361A KR101629569B1 (ko) | 2014-11-12 | 2014-11-12 | 신경전달 물질 탐지를 위한 표면증강 라만 산란 측정용 프로브, 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140157361A KR101629569B1 (ko) | 2014-11-12 | 2014-11-12 | 신경전달 물질 탐지를 위한 표면증강 라만 산란 측정용 프로브, 및 이의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160056707A true KR20160056707A (ko) | 2016-05-20 |
| KR101629569B1 KR101629569B1 (ko) | 2016-06-10 |
Family
ID=56103829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140157361A KR101629569B1 (ko) | 2014-11-12 | 2014-11-12 | 신경전달 물질 탐지를 위한 표면증강 라만 산란 측정용 프로브, 및 이의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101629569B1 (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106841169A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-06-13 | 重庆师范大学 | 基于表面增强拉曼效应的超痕量检测光极 |
| EP3542856A4 (en) * | 2016-11-15 | 2020-05-27 | Samsung Life Public Welfare Foundation | DEVICE FOR DEEP BRAIN STIMULATION AND METHOD FOR DEEP BRAIN STIMULATION ON THE BASIS OF SURFACE-ENHANCED RAMAN SPECTROSCOPY |
| KR20210068253A (ko) * | 2019-11-29 | 2021-06-09 | 한국생산기술연구원 | 내구성이 향상된 sers 기판 |
| KR102268892B1 (ko) * | 2020-03-04 | 2021-06-23 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | 종이 기반의 표면증강라만산란용 기판 및 그의 제조방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102094318B1 (ko) | 2017-03-07 | 2020-03-27 | 재단법인대구경북과학기술원 | 노르에피네프린 검출용 MoO3 나노와이어 전극 및 이를 이용한 바이오센서 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000206048A (ja) * | 1999-01-11 | 2000-07-28 | Jasco Corp | ラマン分光用プロ―ブ |
| KR20120078098A (ko) * | 2010-12-31 | 2012-07-10 | 숭실대학교산학협력단 | 키토산 또는 ＢＰＥＩ, ＲＮＡｉ 및 라만 염료 결합 금속 나노입자, 및 이를 이용한 세포로 전달 효율 및 세포내 위치 측정방법 |
| KR20130042341A (ko) * | 2011-10-18 | 2013-04-26 | 한국과학기술연구원 | 무전해 치환 도금 방법을 이용한 금 나노 구조체의 제조 방법 |
| KR20140109072A (ko) * | 2013-03-05 | 2014-09-15 | 가천대학교 산학협력단 | 은 입자 복합체 및 그의 제조방법 |
-
2014
- 2014-11-12 KR KR1020140157361A patent/KR101629569B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000206048A (ja) * | 1999-01-11 | 2000-07-28 | Jasco Corp | ラマン分光用プロ―ブ |
| KR20120078098A (ko) * | 2010-12-31 | 2012-07-10 | 숭실대학교산학협력단 | 키토산 또는 ＢＰＥＩ, ＲＮＡｉ 및 라만 염료 결합 금속 나노입자, 및 이를 이용한 세포로 전달 효율 및 세포내 위치 측정방법 |
| KR20130042341A (ko) * | 2011-10-18 | 2013-04-26 | 한국과학기술연구원 | 무전해 치환 도금 방법을 이용한 금 나노 구조체의 제조 방법 |
| KR20140109072A (ko) * | 2013-03-05 | 2014-09-15 | 가천대학교 산학협력단 | 은 입자 복합체 및 그의 제조방법 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3542856A4 (en) * | 2016-11-15 | 2020-05-27 | Samsung Life Public Welfare Foundation | DEVICE FOR DEEP BRAIN STIMULATION AND METHOD FOR DEEP BRAIN STIMULATION ON THE BASIS OF SURFACE-ENHANCED RAMAN SPECTROSCOPY |
| CN106841169A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-06-13 | 重庆师范大学 | 基于表面增强拉曼效应的超痕量检测光极 |
| KR20210068253A (ko) * | 2019-11-29 | 2021-06-09 | 한국생산기술연구원 | 내구성이 향상된 sers 기판 |
| KR102268892B1 (ko) * | 2020-03-04 | 2021-06-23 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | 종이 기반의 표면증강라만산란용 기판 및 그의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101629569B1 (ko) | 2016-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Do et al. | The highly sensitive determination of serotonin by using gold nanoparticles (Au NPs) with a localized surface plasmon resonance (LSPR) absorption wavelength in the visible region | |
| Ogundare et al. | A review of cellulose-based substrates for SERS: fundamentals, design principles, applications | |
| KR101629569B1 (ko) | 신경전달 물질 탐지를 위한 표면증강 라만 산란 측정용 프로브, 및 이의 제조방법 | |
| US20130242297A1 (en) | Substrate for optical sensing by surface enhanced raman spectroscopy (sers) and methods for forming the same | |
| KR101918840B1 (ko) | 신경전달 물질 탐지를 위해 표면 개질된 키토산 코어 금 쉘 나노입자를 구비하는 표면증강 라만 산란 측정용 프로브 | |
| KR101538218B1 (ko) | 표면―증강 라만 산란에 기초한 고속 및 고감도 미량 분석용 유무기 나노섬유 복합체 기판 및 이의 제조방법 | |
| Nafisah et al. | Improved sensitivity and selectivity of direct localized surface plasmon resonance sensor using gold nanobipyramids for glyphosate detection | |
| Puente et al. | Silver-chitosan and gold-chitosan substrates for surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS): Effect of nanoparticle morphology on SERS performance | |
| KR101494776B1 (ko) | 미량 분석용 고감도 자극 반응성 표면증강 라만 산란 기판 제조 방법 및 그의 응용 | |
| CN101961791B (zh) | 具有表面增强拉曼散射效应的二维金膜自组装制备方法 | |
| Lee et al. | Single gold bipyramids with sharp tips as sensitive single particle orientation sensors in biological studies | |
| Eskandari et al. | A surface-enhanced Raman scattering (SERS) biosensor fabricated using the electrodeposition method for ultrasensitive detection of amino acid histidine | |
| Zhu et al. | Self-assembled Ag nanoparticles for surface enhanced Raman scattering | |
| Tran et al. | Gold nanoparticles are capped under the IRMOF-3 platform for in-situ surface-enhanced Raman scattering technique and optic fiber sensor | |
| Cao et al. | Laser-induced synthesis of Ag nanoparticles on the silanized surface of a fiber taper and applications as a SERS probe | |
| Mai et al. | Au nanoparticle–decorated ZnO nanorods as fluorescent non-enzymatic glucose probe | |
| CN108645837B (zh) | 一种Ag@NGO复合纳米材料的制备方法及其应用 | |
| CN108802005B (zh) | 基于粒子-波导耦合结构的拉曼散射增强基底及制备方法 | |
| TWI657166B (zh) | 攜帶式拉曼光學檢測試紙及其製法與使用方法 | |
| Ma et al. | Silk fibroin-decorated with tunable Au/Ag nanodendrites: A plastic near-infrared SERS substrate with periodic microstructures for ultra-sensitive monitoring of lactic acid in human sweat | |
| KR20210018606A (ko) | 종이기반 분광분석용 기판 및 이의 제조방법 | |
| KR102081391B1 (ko) | 이방성 이중금속 나노와이어, 이중금속 나노와이어 내장 폴리머 나노섬유, 이중금속 나노와이어 포함 sers 기판, 이의 제조방법 및 용도 | |
| CN113740311B (zh) | 一种金属-介电材料复合探针sers基底及其制备方法 | |
| KR101339731B1 (ko) | 표면증강라만분광 활성 입자를 이용한 액상-액상계면에서의 분석물 검출 방법 | |
| JP5971789B2 (ja) | ファイバー用プローブの作製方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |