KR20220015844A - Fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica and preparation method thereof - Google Patents

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KR20220015844A
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Abstract

The present invention relates to fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica and a manufacturing method thereof and, more specifically, to: fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica, having low cytotoxicity, excellent biocompatibility, red-light emission and magnetic properties to enable tracking with a confocal microscope in-vitro and non-invasive tracking of particles using MRI in-vivo; and a manufacturing method of the fluorescent magnetic nanoparticles. To this end, the method comprises: (a) a step of using fatty acid and a metal precursor to prepare fatty acid-coated magnetic nanoparticles; (b) a step of coating the surface of the fatty acid-coated magnetic nanoparticles with phosphatidylcholine; (c) a step of adding the phosphatidylcholine-coated magnetic nanoparticles and a silica precursor to a positive ionic surfactant template to form a magnetic nanoparticle core/porous silica shell; (d) a step of introducing a methacrylate functional group into the porous silica shell using a silane coupling agent and then adding acrylic acid to activate a carboxyl group; (e) a step of synthesizing a europium complex; and (f) a step of making the materials obtained in (d) and (e), respectively, react to prepare fluorescent magnetic nanoparticles.

Description

다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자 및 이의 제조방법{FLUORESCENT MAGNETIC NANOPARTICLES USING POROUS SILICA AND PREPARATION METHOD THEREOF}Fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica and manufacturing method thereof

본 발명은 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 자성 코어의 표면에 메조 포러스 실리카 쉘 층을 형성함과 동시에, 실리카 표면에 화학적 결합이 가능한 작용기를 도입하여 란타나이드 금속착제를 코팅하여 제조됨으로써 in-vitro 분야에 적용 시 공초점 현미경으로 검출이 가능하고 in-vivo 상에서 MRI 조영제로 우수한 공간분해능을 제공하는 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica and a method for manufacturing the same, and more particularly, to form a mesoporous silica shell layer on the surface of a magnetic core and at the same time to introduce a functional group capable of chemical bonding on the silica surface to introduce lanthana Fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica that can be detected with a confocal microscope when applied to the in-vitro field by coating an id metal complex and provide excellent spatial resolution as an MRI contrast agent in in-vivo, and a method for manufacturing the same will be.

최근 몇 년 동안, 나노 물질은 바이오 센서, 바이오 이미징, 약물 전달 및 나노 기기 등에 다양한 응용분에 사용되어 주목을 받고 있다. 특히, 바이오 이미징 분야에서는 질병 초기에 분자 및 세포 수준에서 검출 한계를 극복하기 위해 이미징 디바이스와 적합한 조영제에 대한 개발은 지속되어왔다.In recent years, nanomaterials have been attracting attention for their use in various applications such as biosensors, bioimaging, drug delivery, and nanodevices. In particular, in the field of bio-imaging, development of imaging devices and suitable contrast agents has been continued in order to overcome the detection limit at the molecular and cellular level in the early stages of disease.

X-ray, magnetic resonance imaging (MRI), positron emission tomography (PET) 및 computer tomography (CT) 등을 포함한 바이오 이미징 진단 장비는 의료 분야에서 널리 이용되고 있다.Bio-imaging diagnostic equipment, including X-ray, magnetic resonance imaging (MRI), positron emission tomography (PET), and computer tomography (CT), is widely used in the medical field.

특히, MRI 장비는 비침습적 진단 적용이 가능하고, 높은 공간 분해능 및 단층 촬영 기능을 제공하는 우수한 장비 중 하나로 알려져 있지만, 형광 바이오 이미징 프로브와 비교했을 때 비교적 검출 한계가 낮다는 단점을 가지고 있다.In particular, MRI equipment is known as one of the excellent equipment that can apply non-invasive diagnostics and provides high spatial resolution and tomography function, but has a disadvantage in that it has a relatively low detection limit compared to a fluorescent bioimaging probe.

이러한 MRI의 단점은 외부 자기장에 의해 유도된 신호 응답을 향상시키기 위해 가돌리늄 (T1 조영제) 및 초상자성 산화철 나노입자 (SPION) (T2 조영제) 와 같은 마그네틱 조영제를 사용함으로써 해결될 수 있다.This drawback of MRI can be addressed by using magnetic contrast agents such as gadolinium (T1 contrast agent) and superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION) (T2 contrast agent) to enhance the signal response induced by external magnetic fields.

가돌리늄 기반 조영제는 혈관 및 생체 내 체류 시간이 짧기 때문에 고 해상도의 MRI 영상을 검출 하는데 한계가 있는 것으로 보고되었다. 가돌리늄을 대체하기 위해 비교적 낮은 독성과 고유한 마그네틱 특성을 갖는 SPION을 기반으로 하는 MRI 조영제에 대한 연구가 진행되었다. It has been reported that gadolinium-based contrast agents have limitations in detecting high-resolution MRI images because of their short residence time in blood vessels and in vivo. In order to replace gadolinium, a study on an MRI contrast agent based on SPION with relatively low toxicity and unique magnetic properties was conducted.

SPION의 합성은 마이크로에멀젼, 공침법, 열분해법과 같은 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 일반적인 단 분산된 SPION의 합성 방법으로 알려진 금속 올레에이트 전구체를 열분해 하여 합성하는 것으로 알려져 있다. 이 방법은 자성 나노입자의 표면에 극성 테일 그룹이 부착된 소수성 SPION을 생성하는 것으로 알려져 있다. 올레산 코팅된 SPION의 장점은 물리적 및 화학적 특성을 제어하기 쉽다.The synthesis of SPION can be prepared by various methods such as microemulsion, co-precipitation, and thermal decomposition. It is known to be synthesized by thermal decomposition of a metal oleate precursor, which is known as a general method for synthesizing monodisperse SPION. This method is known to generate hydrophobic SPIONs with polar tail groups attached to the surface of magnetic nanoparticles. The advantage of SPION coated with oleic acid is its easy to control physical and chemical properties.

그러나 소수성 물질이 코팅된 SPION의 특성은 생체 내 적용 및 수용액에서의 사용을 제한한다.However, the properties of SPION coated with a hydrophobic material limit its application in vivo and its use in aqueous solutions.

따라서, 올레산 코팅된 SPION의 표면을 덱스트란, 키토산, 폴리에틸렌 글리콜 및 실리카와 같은 친수성 물질로 표면 개질하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.Therefore, many studies are being conducted to modify the surface of the oleic acid-coated SPION with a hydrophilic material such as dextran, chitosan, polyethylene glycol and silica.

특히, 다공질 실리카는 화학적 안정성, 용이한 표면 기능화, 생체 적합성, 생분해성 및 약물 담지능력으로 인해 SPION 표면 코팅 재료로 널리 이용되고 있다. In particular, porous silica is widely used as a SPION surface coating material due to its chemical stability, easy surface functionalization, biocompatibility, biodegradability and drug loading ability.

란타나이드 (III) (Eu3 +, Sm3 +, Tb3 + 및 Dy3 +) 복합체로 코팅 된 마그네틱 코어/다공질 실리카 쉘 구조를 갖는 나노입자는 다기능 바이오 이미징 프로브로 활발히 개발되어지고 있고, 이러한 형광 마그네틱 나노입자는 in-vivo 및 in-vitro 분야서 적용 가능하다,Nanoparticles with a magnetic core/porous silica shell structure coated with lanthanide (III) (Eu 3 + , Sm 3 + , Tb 3 + and Dy 3 + ) complexes are being actively developed as multifunctional bioimaging probes, such Fluorescent magnetic nanoparticles are applicable in in-vivo and in-vitro fields,

이러한 이유로, 기존의 MRI 조영제의 단점을 개선하기 위해 다목적 나노입자에 관한 연구에 대한 집중적인 개발이 필요한 실정이다.For this reason, there is a need for intensive development of research on multi-purpose nanoparticles in order to improve the disadvantages of the existing MRI contrast agents.

아울러, 란타나이드 (III) 중에서 Eu3 +복합체는 배위 리간드로부터 효과적인 분자 간 에너지 전달로 인해 안티 포토블리칭과 UV 조사 하에서 매우 강한 적색 방출을 방출한다. Eu3 +복합체의 광 발광 (PL) 특성은 유기 리간드의 조성에 크게 의존한다.In addition, the Eu 3+ complex in lanthanide (III ) emits a very strong red emission under UV irradiation with anti-photobleaching due to the effective intermolecular energy transfer from the coordination ligand. The photoluminescence (PL) properties of Eu 3+ complexes are highly dependent on the composition of organic ligands.

또한, 아크릴산의 카복실산 그룹은 Eu3 +복합 성분 분자보다 Eu3 +와 강하게 킬레이트 되며 다양한 화학적 단편화 인자로부터 Eu3 +복합체의 해리를 보호한다. 상기 이론에 기초하여, 카르복실산 활성화된 폴리스티렌 계 공중 합체 나노입자를 제조 한 다음 카르복실산과 킬레이트화 된 Eu3 +복합체의 배위 결합을 통해 형광 나노입자를 합성하는 연구가 보고되었다.In addition, the carboxylic acid group of acrylic acid chelates strongly with Eu 3+ than the Eu 3+ complex component molecule, and protects the dissociation of the Eu 3+ complex from various chemical fragmentation factors . Based on the above theory, a study was reported to prepare carboxylic acid-activated polystyrene-based copolymer nanoparticles and then to synthesize fluorescent nanoparticles through coordination bonding of carboxylic acid and chelated Eu 3+ complex .

결과적으로, 이러한 접근법은 최종 조성물이 우수한 안티 광표백 특성과 매우 높은 발광 특성을 갖는 것으로 입증되었으나, 지금까지 다양한 코어(SPION)/쉘 (mSiO2)구조의 형광 프로브에 대한 연구가 진행되었지만 mSiO2@SPION에 킬레이트 화 된 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3에 대한 연구는 보고된 바가 없다.As a result, this approach has proven that the final composition has excellent anti-photobleaching properties and very high luminescence properties, but studies on fluorescent probes with various core (SPION)/shell (mSiO 2 ) structures have been conducted so far, but mSiO 2 @ A study on Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 chelated to SPION has not been reported.

대한민국 등록특허 제10-1749805호(2017.06.15)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1749805 (June 15, 2017)

본 발명의 목적은 in-vitro 분야에 적용 시 공초점 현미경으로 검출이 가능하고 in-vivo 상에서 MRI 조영제로 우수한 공간분해능을 제공하는 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a fluorescent magnetic nanoparticle using porous silica, which can be detected with a confocal microscope when applied to the in-vitro field, and provides excellent spatial resolution as an MRI contrast agent in-vivo, and a method for manufacturing the same.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면, 본 발명은, (a) 지방산과 금속전구체를 이용하여 지방산이 코팅된 자성 나노입자를 제조하는 단계: (b) 상기 지방산이 코팅된 자성 나노입자의 표면에 포스파티딜콜린을 코팅하는 단계; (c) 포스파티딜콜린이 코팅된 자성 나노입자와 실리카 전구체를 양이온 계면활성제 템플릿에 첨가하여 자성나노입자 코어/다공질 실리카 쉘을 형성하는 단계; (d) 실란 커플링제를 이용하여 다공질 실리카 쉘에 메타크릴레이트 작용기를 도입한 후 아크릴산을 첨가하여 카르복실기를 활성화 시키는 단계; (e) 유로퓸 클로라이드를 증류수에 녹인 용액과, 2-(4,4,4-트리플루오로아세토아세틸)나프탈렌을 에탄올에 녹인 용액과, 트리옥틸포스파인을 에탄올에 녹인 용액을 혼합 후 아크릴산을 첨가하고 암모니아를 첨가하여 pH를 조절한 후 중탕 가열하여 유로퓸 착제를 합성하는 단계; (f) 상기 상기 (d) 및 (e) 단계에서 얻어진 각각의 물질을 반응시켜, 다공질 실리카 쉘의 기공 내외부에 상기 유로퓸 착제를 공유 결합하여 형광 자성나노입자를 제조하는 단계를 포함한다.According to the features for achieving the above object, the present invention, (a) using a fatty acid and a metal precursor to prepare a fatty acid-coated magnetic nanoparticles: (b) the fatty acid-coated magnetic nanoparticles coating the surface of phosphatidylcholine; (c) adding phosphatidylcholine-coated magnetic nanoparticles and a silica precursor to a cationic surfactant template to form a magnetic nanoparticle core/porous silica shell; (d) introducing a methacrylate functional group into the porous silica shell using a silane coupling agent and then adding acrylic acid to activate the carboxyl group; (e) A solution of europium chloride in distilled water, a solution of 2-(4,4,4-trifluoroacetoacetyl)naphthalene in ethanol, and a solution of trioctylphosphine in ethanol were mixed, and then acrylic acid was added. and synthesizing a europium complex by adding ammonia to adjust the pH and heating in a bath; and (f) reacting each of the materials obtained in steps (d) and (e), and covalently bonding the europium complex to the inside and outside of the pores of the porous silica shell to prepare magnetic fluorescent nanoparticles.

그리고 상기 실리카 전구체는 TEOS(Tetraethyl orthosilicate)인 것을 특징으로 한다.And the silica precursor is characterized in that TEOS (Tetraethyl orthosilicate).

상기 자성 나노입자는, 산화철(II), 산화철(III), 코발트 페라이트, 징크 페라이트, 니켈 페라이트, 망간 페라이트, 철, 코발트, 니켈, 망간, FeAu, FePt, CoNi 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.The magnetic nanoparticles are preferably at least one selected from iron (II) oxide, iron (III) oxide, cobalt ferrite, zinc ferrite, nickel ferrite, manganese ferrite, iron, cobalt, nickel, manganese, FeAu, FePt, and CoNi.

또한, 상기 자성 나노입자는, 철(II)과 철(III)를 1:2의 몰비로 혼합하여 제조할 수 있다.In addition, the magnetic nanoparticles may be prepared by mixing iron (II) and iron (III) in a molar ratio of 1:2.

아울러, 상기 (b)단계에서, 상기 포스파티콜린은, 지방산 100중량부에 대하여 100 내지 1000중량부 첨가되는 것이 바람직하다.In addition, in step (b), the phosphaticholine is preferably added in an amount of 100 to 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of the fatty acid.

본 발명에 따른 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자 및 이의 제조방법에 의하면, 고감도 및 공간 분해능을 갖는 형광 프로브를 통해 특정 파장의 여기 후 분자에서 방출된 빛을 추적하는데 탁월한 성능을 보이는 효과가 있다.According to the fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica and a method for manufacturing the same according to the present invention, there is an effect of showing excellent performance in tracing light emitted from a molecule after excitation of a specific wavelength through a fluorescent probe having high sensitivity and spatial resolution.

또한, 본 발명에 의하면, in-vitro 상에서 공초점 현미경으로 추적이 가능하고 in-vivo상에서 MRI를 이용하여 비침습적으로 입자의 추적이 가능하여, 이를 통해 추가적인 질병추적자를 결합하여 특정 질환을 MRI를 이용하여 병변의 확인 가능할 뿐만 아니라 수술시에 UV 하에서 정확한 병변을 추적하여 정확하고 완전하게 절제가능하도록 하는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to track in-vitro with a confocal microscope and non-invasively track particles using MRI in-vivo. Not only can the lesion be identified by using it, but it also has the advantage of accurately and completely resecting the lesion by tracking the exact lesion under UV during surgery.

아울러, 본 발명에 의하면, 낮은 세포독성, 우수한 생체적합성, 적색 발광과 자성특성을 갖는 다기능 나노입자로 이중기능 조영제로 활용할 수 있고, 낮은 신호를 증폭시키기 위한 진단 키트에 활용될 수 있는 강점이 있다.In addition, according to the present invention, multifunctional nanoparticles with low cytotoxicity, excellent biocompatibility, red light emission and magnetic properties can be used as a dual-function contrast agent and have the advantage of being used in a diagnostic kit for amplifying low signals. .

도 1은 본 발명에 따른 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자의 합성과정을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자의 투과 전자 현미경 및 주사전자 현미경의 이미지와 EDX 결과,
도 3은 본 발명의 실시에 따른 제조된 나노입자들의 고유한 화학적 특징을 보여주는 Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 코어/쉘 구조의 mSiO2@SPION과 Eu(TTA)3(p(Oct)3)3 도핑된 mSiO2@SPION의 열분석 (DSC), (TGA) 그래프,
도 5는 본 발명의 실시에 따른 마그네틱 코어를 갖는 메조포러스 실리카 나노 입자의 비표면적과 포어 사이즈(BET)를 측정한 그래프,
도 6은 본 발명의 실시에 따른 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 여기 및 발광 파장 그래프 및 자외선 여기 하에 붉은색으로 발광하는 형광자성나노입자의 이미지,
도 7은 본 발명의 실시에 따른 H460 세포에서의 유로퓸 착물 배위 결합된 mSiO2@SPION의 세포독성 결과에 대한 그래프,
도 8은 본 발명의 실시에 따른 H460 세포에서의 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 농도에 따른 세포 내 흡수 및 분포를 공초점 현미경에 의해 검출된 이미지이다.
1 is a view showing a process of synthesizing fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica according to the present invention;
2 is a transmission electron microscope and scanning electron microscope images and EDX results of fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica according to the present invention;
3 is a Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) graph showing the unique chemical characteristics of nanoparticles prepared according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a core / shell structure according to the present invention mSiO 2 @SPION and Eu(TTA) 3 (p(Oct) 3 ) 3 Thermal analysis (DSC), (TGA) graph of doped mSiO 2 @SPION,
5 is a graph measuring the specific surface area and pore size (BET) of mesoporous silica nanoparticles having a magnetic core according to an embodiment of the present invention;
6 is a graph of excitation and emission wavelengths of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION and an image of fluorescent magnetic nanoparticles emitting light in red under ultraviolet excitation according to an embodiment of the present invention;
7 is a graph of the cytotoxicity results of europium complex coordinated mSiO 2 @SPION in H460 cells according to an embodiment of the present invention;
8 is an image detected by confocal microscopy of intracellular uptake and distribution according to the concentration of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION in H460 cells according to an embodiment of the present invention .

이하 실시예를 바탕으로 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명에 사용된 용어, 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고 통상의 기술자의 이해를 돕기 위하여 예시된 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 권리범위 등이 이에 한정되어 해석되어서는 안 된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail based on Examples. The terms, examples, etc. used in the present invention are merely exemplified to explain the present invention in more detail and help those of ordinary skill in the art to understand, and the scope of the present invention should not be construed as being limited thereto.

본 발명에 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 나타낸다.Technical terms and scientific terms used in the present invention represent meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined.

이하의 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것으로, 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다.The following embodiments are provided so that the disclosed content may be thorough and complete and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art, and also include complementary embodiments thereof.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, the terms 'comprise' and/or 'comprising' do not exclude the presence or addition of one or more other components.

이하의 특정 실시예들의 기술에 있어, 여러 특정적인 내용은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었으나, 이 분야의 지식을 갖고 있는 당업자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In the description of the specific embodiments below, several specific contents have been written to more specifically describe and help the understanding of the invention, but those skilled in the art may be used without these various specific contents. can recognize that In some cases, it is mentioned in advance that parts which are commonly known and not largely related to the invention in describing the invention are not described in order to avoid confusion in describing the invention.

도 1은 본 발명에 따른 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자의 합성과정을 도시한 도면이다.1 is a view showing a synthesis process of magnetic fluorescent nanoparticles using porous silica according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 다공질 실리카를 이용한 형광자성 나노입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.As shown in FIG. 1, the present invention relates to a fluorescent magnetic nanoparticle using porous silica and a method for preparing the same.

이를 위해, 먼저 (a) 지방산과 금속전구체를 이용하여 지방산이 코팅된 자성 나노입자를 제조하는 단계를 진행한다.To this end, first (a) using a fatty acid and a metal precursor, a step of preparing the fatty acid-coated magnetic nanoparticles is performed.

더욱 구체적으로, 상기 자성 나노입자를 제조하는 단계는, (a-1) 금속전구체를 합성하는 단계와, (a-2) 지방산과 금속전구체를 유기 용매에 첨가하여 열분해에 의해 자성 나노입자를 제조하는 단계로 구성될 수 있다.More specifically, the manufacturing of the magnetic nanoparticles includes: (a-1) synthesizing a metal precursor; (a-2) adding a fatty acid and a metal precursor to an organic solvent to produce magnetic nanoparticles by thermal decomposition It can consist of steps.

(a-1) 상기 금속전구체를 형성하는 단계는, 염화철 6 수화물 (FeCl3·6H2O)과 나트륨 올레에이트(NaOl)의 이온 교환에 의해 염화철 올레이트를 합성하는 것이 바람직하다.(a-1) In the step of forming the metal precursor, it is preferable to synthesize iron chloride oleate by ion exchange of iron chloride hexahydrate (FeCl 3 .6H 2 O) and sodium oleate (NaOl).

그리고 (a-2) 상기 지방산과 금속전구체를 유기 용매에 첨가하여 열분해에 의해 자성 나노입자를 제조하는 단계에서, 금속전구체와 지방산은 유기 용매에 첨가하여 용해함으로써 열분해법에 의해 균일하고 단 분산 초상자성 산화철 나노 입자를 합성할 수 있다.And (a-2) in the step of preparing magnetic nanoparticles by thermal decomposition by adding the fatty acid and the metal precursor to the organic solvent, the metal precursor and the fatty acid are added to and dissolved in the organic solvent to achieve a uniform and monodisperse supernatant by thermal decomposition. Magnetic iron oxide nanoparticles can be synthesized.

아울러, 상기 자성 나노입자는, 산화철(II), 산화철(III), 코발트 페라이트, 징크 페라이트, 니켈 페라이트, 망간 페라이트, 철, 코발트, 니켈, 망간, FeAu, FePt, CoNi 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하고, 공침법에 의해 수용액상에서 제조하는 나노입자이다.In addition, the magnetic nanoparticles are characterized in that at least one selected from iron (II) oxide, iron (III) oxide, cobalt ferrite, zinc ferrite, nickel ferrite, manganese ferrite, iron, cobalt, nickel, manganese, FeAu, FePt, CoNi and nanoparticles prepared in an aqueous phase by the coprecipitation method.

또한, 상기 자성 나노입자는, 초상자성을 갖는 자성 산화철 나노입자이고, 철(II)과 철(III)를 1:2의 몰비로 혼합하여 제조하는 것이 바람직하다.In addition, the magnetic nanoparticles are magnetic iron oxide nanoparticles having superparamagnetism, and are preferably prepared by mixing iron (II) and iron (III) in a molar ratio of 1:2.

이때 상기 자성 나노입자를 합성 시 사용되는 용매는 증류수, 메탄올, 에탄올 중 선택되는 하나 또는 하나 이상의 혼합물일 수 있다.In this case, the solvent used for synthesizing the magnetic nanoparticles may be one or a mixture of one or more selected from distilled water, methanol, and ethanol.

더욱 구체적으로, 상기 지방산은 올레인산인 것이 바람직하고, 금속전구체는 염화철 올레이트(FeOl)인 것이 바람직하며, 상기 유기 용매는 비등점이 높은 옥타데센인 것이 바람직하다.More specifically, the fatty acid is preferably oleic acid, the metal precursor is preferably iron chloride oleate (FeOl), and the organic solvent is preferably octadecene having a high boiling point.

즉, (a-2)단계는, 옥타데센 내에서 금속전구체인 염화철 올레이트와 올레익산을 첨가하여 열분해 방법에 의해 올레익산이 코팅된 초상자성 산화철 나노입자를 합성할 수 있다.That is, in step (a-2), oleic acid-coated superparamagnetic iron oxide nanoparticles can be synthesized by pyrolysis by adding iron chloride oleate and oleic acid, which are metal precursors, in octadecene.

다음으로 (b) 상기 지방산이 코팅된 자성 나노입자의 표면에 포스파티딜콜린을 코팅하는 단계를 진행한다.Next, (b) proceeds with the step of coating the phosphatidylcholine on the surface of the fatty acid-coated magnetic nanoparticles.

상기 (b)단계에서, 지방산으로 코팅된 자성 나노입자는 포스파티딜콜린을 첨가함으로써 소수성에서 친수성으로 상전이 된다.In step (b), the fatty acid-coated magnetic nanoparticles are phase-changed from hydrophobicity to hydrophilicity by adding phosphatidylcholine.

더욱 구체적으로, 포스파티딜콜린과 자성 나노입자의 표면에 존재하는 알킬사슬 간의 반데르발스 작용에 의해 1차 마이셀이 형성된다.More specifically, primary micelles are formed by van der Waals action between phosphatidylcholine and an alkyl chain present on the surface of the magnetic nanoparticles.

여기서 상기 포스파티콜린은, 포스포리피드로 헤드 그룹인 콜린과 테일그룹인 글리세로포스포린산, 다양한 형태의 지방산으로 구성된 지방산은 포화 지방산 또는 불포화 지방산으로 구성되는 것이 바람직하며, 포화 지방산과 불포화지방산의 혼재로 제조될 수도 있다.Here, the phosphaticholine is a phospholipid, and the fatty acid composed of choline as the head group and glycerophosphoric acid as the tail group, and various types of fatty acids is preferably composed of saturated fatty acids or unsaturated fatty acids, and saturated fatty acids and unsaturated fatty acids It can also be prepared as a mixture of

이러한 상기 포스파티콜린은, 지방산 100중량부에 대하여 100 내지 1000중량부 첨가되며, 더욱 구체적으로 지방산 : 포스파티딜콜린은 중량비 기준 1:1로 제조되는 것이 바람직하다.The phosphatidylcholine is added in an amount of 100 to 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of the fatty acid, and more specifically, the fatty acid: phosphatidylcholine is preferably prepared in a weight ratio of 1:1.

상기 포스파티콜린이 지방산 100중량부에 대하여 100중량부 미만 첨가되면 지방산이 코팅된 자성 나노입자의 표면에 포스파티딜콜린의 코팅이 이루어지지 않고, 1000중량부를 초과하게 되면 코어/쉘이 형성되지 않게 된다.When the phosphatidylcholine is added in less than 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the fatty acid, the coating of phosphatidylcholine is not made on the surface of the fatty acid-coated magnetic nanoparticles, and when it exceeds 1000 parts by weight, the core/shell is not formed.

더욱 구체적으로, 올레인산이 코팅된 초상자성 산화철 나노입자의 표면에 포스파티딜콜린을 도입하여 1차 마이셀을 형성할 수 있다.More specifically, it is possible to form primary micelles by introducing phosphatidylcholine to the surface of the superparamagnetic iron oxide nanoparticles coated with oleic acid.

아울러, 상기 포스파티딜콜린은, 지방산과 금속전구체를 열분해 한 후 불순물을 세척한 후에 첨가되어 그 후 가열하고 순차적으로 코팅할 수도 있으며, 자성 나노입자를 제조하기 위한 전구체와 포스파티딜콜린을 반응 전에 혼합하여 합성과 동시에 코팅할 수도 있다.In addition, the phosphatidylcholine may be added after pyrolysis of fatty acids and metal precursors, after washing impurities, and then heated and sequentially coated. It can also be coated.

그 다음으로 (c) 포스파티딜콜린이 코팅된 자성 나노입자와 실리카 전구체를 양이온 계면활성제 기반의 템플렛에 첨가하여 자성나노입자 코어/다공질 실리카 쉘을 형성하는 단계를 진행한다. 이때, 상기 실리카 전구체는 TEOS(Tetraethyl orthosilicate)이고, 상기 양이온 계면활성제는 CTAB인것이 바람직하다.Next, (c) phosphatidylcholine-coated magnetic nanoparticles and silica precursors are added to the cationic surfactant-based template to form a magnetic nanoparticle core/porous silica shell. In this case, it is preferable that the silica precursor is tetraethyl orthosilicate (TEOS), and the cationic surfactant is CTAB.

그리고 (d) 실란 커플링제를 이용하여 마그네틱 코어의 표면에 존재하는 다공질 실리카 쉘에 메타크릴레이트 작용기를 도입한 후 아크릴산을 첨가하여 카르복실기를 활성화 시키는 단계를 진행한다.And (d) a methacrylate functional group is introduced into the porous silica shell present on the surface of the magnetic core using a silane coupling agent, and then acrylic acid is added to activate the carboxyl group.

상기 (d)단계에서 자성나노입자 코어의 표면에 존재하는 다공질 실리카 쉘의 기공 내부와 표면을 실란 커플링제를 이용하여 메타크릴레이트 작용기를 도입할 수 있다.In step (d), a methacrylate functional group may be introduced into the pores and the surface of the porous silica shell existing on the surface of the magnetic nanoparticle core by using a silane coupling agent.

더욱 구체적으로, (d)단계는, 상기 (c)단계에서 얻어진 자성나노입자의 다공질 실리카 쉘의 기공 내부와 표면을 테트라메톡시실릴프로필 메타?레이트를 아세트산을 이용하여 코팅하고 자유 라디칼 중합반응에 의해 아크릴산을 결합할 수 있다.More specifically, in step (d), the inside and the surface of the pores of the porous silica shell of the magnetic nanoparticles obtained in step (c) are coated with tetramethoxysilylpropyl meta-rate using acetic acid and subjected to free radical polymerization. Acrylic acid can be bound by

또한, 실란 커플링제를 이용하여 mSiO2@SPION의 표면을 개질한 후 NH4NO3를 이용하여 실리카 쉘 층으로부터 CTAB를 제거하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to remove the CTAB from the silica shell layer using NH 4 NO 3 after modifying the surface of mSiO 2 @SPION using a silane coupling agent.

다음으로, (e) 유로퓸 착제를 합성하는 단계는, 유로퓸과 β-diketone을 이용한 착물을 제조하는 단계로, 카르복실기와 아크릴기를 포함하는 화합물인 아크릴릭산 또는 그 유도체, 즉 폴리에틴렌-co-아크릴릭산, 폴리아크릴 아마이드-co-아크릴릭산, 폴리-n-아이소프로필아크릴아마이드-co-아크릴릭산, 폴리아크릴릭 산, 메타크릴산 n-하이드록시썩신이미드에스터, 폴리에틸렌-co-메타크릴릭산, 3-(2-푸리)아크릴릭산 중 선택되는 어느 하나 또는 조합하여 사용할 수 있으며, 이의 사용은 어떠한 경우에도 서로 분리되기 어려운 구조체로 최종적으로 구조체의 물리/화학적 안정성을 크게 증대시킨다. Next, (e) synthesizing the europium complex is a step of preparing a complex using europium and β-diketone, and acrylic acid or a derivative thereof, which is a compound containing a carboxyl group and an acrylic group, that is, polyethylene-co-acrylic Acid, polyacrylamide-co-acrylic acid, poly-n-isopropylacrylamide-co-acrylic acid, polyacrylic acid, methacrylic acid n-hydroxysuccinimide ester, polyethylene-co-methacrylic acid, 3 -(2-Puri)Acrylic acid can be used in any one or a combination, and the use thereof is a structure that is difficult to separate from each other in any case, and finally the physical/chemical stability of the structure is greatly increased.

상기 (e)단계는, 유로퓸 클로라이드를 증류수에 녹인 용액과, 2-(4,4,4-트리플루오로아세토아세틸)나프탈렌을 에탄올에 녹인 용액과, 트리옥틸포스파인을 에탄올에 녹인 용액을 혼합 후 아크릴산을 첨가하고 암모니아를 첨가하여 pH를 조절한 후 중탕 가열하여 유로퓸 착제를 합성하는 단계이다.In step (e), a solution of europium chloride in distilled water, a solution of 2-(4,4,4-trifluoroacetoacetyl)naphthalene in ethanol, and a solution of trioctylphosphine in ethanol are mixed. Then, acrylic acid is added, pH is adjusted by adding ammonia, and then the europium complex is synthesized by heating in a bath.

더욱 구체적으로, 상기 유로퓸 클로라이드를 증류수에 녹여 농도 20mmol, 2-(4,4,4-트리플루오로아세토아세틸)나프탈렌을 에탄올에 녹여 20mmol, 트리옥틸포스파인을 에탄올에 녹여 20mmol이 되도록 한 용액을 일정비율로 혼합한 후 아크릴산을 첨가하고 암모니아를 첨가하는 것이 바람직하다.More specifically, a solution obtained by dissolving 20 mmol of europium chloride in distilled water, 20 mmol of 2-(4,4,4-trifluoroacetoacetyl) naphthalene in ethanol, and 20 mmol of trioctylphosphine in ethanol After mixing in a certain ratio, it is preferable to add acrylic acid and add ammonia.

다음으로 (f) 상기 (d) 및 (e) 단계에서 얻어진 각각의 물질을 혼합하여 반응시켜, 상기 (d) 단계에서 얻어진 다공질 실리카 쉘의 기공 내외부에 (e) 단계에서 얻어진 상기 유로퓸 착제를 공유 결합하여 형광 자성나노입자를 제조하는 단계를 진행한다.Next, (f) mix and react each material obtained in steps (d) and (e) to share the europium complex obtained in step (e) inside and outside the pores of the porous silica shell obtained in step (d) Proceed to the step of preparing fluorescent magnetic nanoparticles by binding.

본 발명에서는, 앞서 설명한 제조방법에 따라 다공질 실리카를 이용한 형광자성 나노입자를 제조하였으며, 특히 TEOS에 대한 비혼화성층인 올레인산 코팅된 자성 나노입자를 포스파티딜콜린을 사용하여 혼화성 층으로 변화시켰고, 그 후 초상자성 나노입자 표면에 미셀을 형성함으로써 mSiO2@SPION의 코어-쉘 구조가 성공적으로 합성되었다.In the present invention, fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica were prepared according to the manufacturing method described above. In particular, oleic acid-coated magnetic nanoparticles, which are immiscible layers for TEOS, were changed to a miscible layer using phosphatidylcholine, and then The core-shell structure of mSiO 2 @SPION was successfully synthesized by forming micelles on the surface of superparamagnetic nanoparticles.

이를 통해 제조된 다공질 실리카를 이용한 형광자성 나노입자는, 자성 코어의 표면에 실라케 쉘 층을 형성함과 동시에 실리카 표면에 화학적 결합이 가능한 작용기를 도입하여 란타나이드 금속착제를 코팅함으로써, in-vitro 분야에 적용 시 공초점 현미경으로 검출이 가능하고 in-vivo 상에서 MRI 조영제로 우수한 공간분해능을 제공하는 다중 기능 형광 프로브로로 적용할 수 있다.Fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica prepared in this way form a silicate shell layer on the surface of the magnetic core and at the same time introduce a functional group capable of chemical bonding to the silica surface and coat the lanthanide metal complex with a lanthanide metal complex in-vitro. When applied to the field, it can be detected with a confocal microscope and can be applied as a multifunctional fluorescent probe that provides excellent spatial resolution as an MRI contrast medium in in-vivo.

실리카 기공 내부에 담지된 Eu3 +복합체는 생물학적 샘플을 시각화하는 데 사용되어 지는 UV 및 레이저에 비 간접적으로 노출되기 때문에 수개월 동안 형광 특성을 연장시킬 수 있으며 세포 독성을 감소시킨다. 이러한 이유로, 본 발명에서 제안하고 있는 구조체인 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION는 낮은 세포독성, 우수한 생체적합성, 적색 발광과 자성특성을 갖는 다기능 나노입자로 이중기능 조영제의 잠재적 후보물질이며, 낮은 신호를 증폭시키기 위한 진단 키트를 제조하기 위한 형광 나노물질로 사용가능함 보여준다.The Eu 3+ complex supported inside the silica pores can extend the fluorescence properties for several months and reduce cytotoxicity due to indirect exposure to UV and laser, which are used to visualize biological samples . For this reason, the structure proposed in the present invention, Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION, is a multifunctional nanoparticle with low cytotoxicity, excellent biocompatibility, red light emission and magnetic properties. It is a potential candidate for a functional contrast agent, and shows that it can be used as a fluorescent nanomaterial to prepare a diagnostic kit for amplifying low signals.

이하, 실시예를 통해 보다 형광자성 나노입자의 제조방법에 대하여 더욱 자세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the fluorescent magnetic nanoparticles will be described in more detail through examples.

[실시예 1] [Example 1]

(a) 지방산과 금속전구체를 이용하여 지방산이 코팅된 자성 나노입자를 제조하는 단계(a) using a fatty acid and a metal precursor to prepare a fatty acid-coated magnetic nanoparticle

(a-1) 금속전구체의 합성하는 단계(a-1) synthesizing a metal precursor

염화철 올레이트 (FeOl) 복합체를 다음과 같이 합성하였다.An iron chloride oleate (FeOl) complex was synthesized as follows.

FeOl은 염화철 (III) 6 수화물 (FeCl3·6H2O)과 올레산 나트륨 (NaOl)의 이온 교환에 의해 생성되었다. 염화철 6 수화물 (10.8g, 40mmol) 및 NaOl (36.5g, 120mmol)을 80mL의 EtOH, 60mL의 증류수 및 140mL의 n-헥산에 용해시켰다.FeOl was produced by ion exchange of iron (III) chloride hexahydrate (FeCl 3 6H 2 O) with sodium oleate (NaOl). Iron chloride hexahydrate (10.8 g, 40 mmol) and NaOl (36.5 g, 120 mmol) were dissolved in 80 mL EtOH, 60 mL distilled water and 140 mL n-hexane.

혼합물을 함유하는 500mL 비이커를 밀봉하고 70℃에서 3시간 동안 교반하였다. 반응이 완료되면, 생성된 용액을 5시간 동안 냉동고에 보관하였다.The 500 mL beaker containing the mixture was sealed and stirred at 70° C. for 3 hours. Upon completion of the reaction, the resulting solution was stored in a freezer for 5 hours.

하부 층의 액체를 동결된 유기층으로부터 제거하고 증류수 80mL를 첨가하여 유기층을 세척하였다. 용액을 2시간 동안 냉동고에서 동결시키고 다시 FeOl을 함유하는 상부층을 하부층으로부터 분리하였다.The liquid in the lower layer was removed from the frozen organic layer, and 80 mL of distilled water was added to wash the organic layer. The solution was frozen in a freezer for 2 hours and again the upper layer containing FeOl was separated from the lower layer.

상기 공정을 3회 반복하여 FeOl을 포함하는 상부층을 수집하였다. 수집된 FeOl 용액을 실온에서 밤새 건조시켜 잔여 n-헥산을 증발시키고, 고체 왁스 형태의 FeOl을 냉동고에 보관하였다.The above process was repeated 3 times to collect the upper layer containing FeOl. The collected FeOl solution was dried overnight at room temperature to evaporate residual n-hexane, and FeOl in the form of a solid wax was stored in a freezer.

(a-2) 지방산과 금속전구체를 유기 용매에 첨가하여 열분해에 의해 자성 나노입자를 제조하는 단계(a-2) adding a fatty acid and a metal precursor to an organic solvent to prepare magnetic nanoparticles by thermal decomposition

다음과 같이 열분해법에 의한 단 분산 초상자성 산화철 나노입자를 합성하였다.Monodisperse superparamagnetic iron oxide nanoparticles were synthesized by thermal decomposition as follows.

올레인산(OA) 리간드-캡핑 된 SPION은 유기 용매에서 금속전구체의 열분해에 의해 합성되었다. 100 mL 플라스크 (2 구 둥근 바닥)에서 합성 된 FeOl 전구체 3.6 g 및 올레인산(OA) 0.57 g을 옥타디신 20g에 용해시켰다.Oleic acid (OA) ligand-capped SPIONs were synthesized by thermal decomposition of metal precursors in organic solvents. In a 100 mL flask (two-necked round bottom), 3.6 g of the synthesized FeOl precursor and 0.57 g of oleic acid (OA) were dissolved in 20 g of octadisin.

proportional integral derivative (PID) 제어 모듈을 히팅 맨틀 및 자기 교반기에 연결한 후, 혼합물을 함유하는 100mL 플라스크를 히팅 맨틀에 넣고 110℃에서 1시간 동안 교반하여 물리적으로 혼합물 내에 있는 물을 증발시켰다.After connecting the proportional integral derivative (PID) control module to the heating mantle and magnetic stirrer, a 100 mL flask containing the mixture was placed in the heating mantle and stirred at 110° C. for 1 hour to physically evaporate the water in the mixture.

이어서, FeOl 전구체를 함유하는 혼합물을 310℃에서 환류 가열하고 온도를 310℃에서 30분 동안 유지 한 다음, 용액을 실온에서 냉각시켰다.The mixture containing the FeOl precursor was then heated to reflux at 310°C and the temperature held at 310°C for 30 minutes, and then the solution was cooled to room temperature.

합성된 SPION을 n-헥산, 에탄올 및 아세톤 (1:2:1, V/V/V)을 사용하여 여러 번 세척하고, 용액을 21,500 g에서 20분 동안 원심분리하였다. The synthesized SPION was washed several times using n-hexane, ethanol and acetone (1:2:1, V/V/V), and the solution was centrifuged at 21,500 g for 20 minutes.

(b) 상기 지방산이 코팅된 자성 나노입자의 표면에 포스파티딜콜린을 코팅하는 단계(b) coating phosphatidylcholine on the surface of the fatty acid-coated magnetic nanoparticles

소수성 올레산 리간드로 코팅된 SPION은 리포좀계 포스파티딜콜린을 첨가함으로써 소수성에서 친수성으로 상전이 되었다.SPION coated with a hydrophobic oleic acid ligand was changed from hydrophobic to hydrophilic by adding liposome-based phosphatidylcholine.

간단히, 클로로포름에 분산된 0.5 mL의 SPION을 각각 2mL EP 튜브에 넣었다. 이어서, 1mL 에테르 및 0.5mL 에탄올을 EP 튜브에 첨가했다.Briefly, 0.5 mL of SPION dispersed in chloroform was placed in each 2 mL EP tube. Then 1 mL ether and 0.5 mL ethanol were added to the EP tube.

SPION을 함유한 2mL EP 튜브를 3분 동안 초음파 처리하였다. 그 후, 샘플을 21,500 g에서 5분 동안 원심분리하여 침전시켰다. 침전 후, 상층액을 제거하고 침전된 SPION을 함유하는 EP 튜브 내에 0.5 mL의 클로로포름 및 80mg의 포스파티딜콜린을 첨가하였다.A 2 mL EP tube containing SPION was sonicated for 3 min. The samples were then precipitated by centrifugation at 21,500 g for 5 minutes. After precipitation, the supernatant was removed and 0.5 mL of chloroform and 80 mg of phosphatidylcholine were added into the EP tube containing the precipitated SPION.

혼합물을 50℃에서 1시간 동안 초음파 처리 한 다음, 0.5 mL 에테르 및 1mL 에탄올을 EP 튜브에 첨가하고, 21,500g에서 10분 동안 원심분리 하였다. SPION 코팅된 포스파티딜콜린을 2 mL의 클로로포름에 재분산시켰다.The mixture was sonicated at 50 °C for 1 h, then 0.5 mL ether and 1 mL ethanol were added to the EP tube and centrifuged at 21,500 g for 10 min. The SPION-coated phosphatidylcholine was redispersed in 2 mL of chloroform.

(c) 포스파티딜콜린이 코팅된 자성 나노입자와 실리카 전구체를 양이온 계면활성제에 첨가하여 자성나노입자 코어-다공질 실리카 (c) magnetic nanoparticles core-porous silica by adding phosphatidylcholine-coated magnetic nanoparticles and a silica precursor to a cationic surfactant 쉘을shell 형성하는 단계 step to form

240mL의 45.73 mM CTAB(양이온계면활성제, Cetyl trimethy lammonium bromide) 수용액을 500mL 2구 둥근 바닥 플라스크에 넣은 다음, 1.76 mL의 2M NaOH를 첨가했다. 혼합물 용액을 70℃에서 1시간 동안 초음파 처리하였다.240 mL of 45.73 mM CTAB (cationic surfactant, cetyl trimethy lammonium bromide) aqueous solution was placed in a 500 mL two-necked round-bottom flask, and then 1.76 mL of 2M NaOH was added. The mixture solution was sonicated at 70° C. for 1 hour.

초음파 처리 후, 2mL 클로로포름에 분산 되어진 포스파티딜콜린으로 코팅된 SPION을 매우 천천히 첨가했다. 혼합물 용액을 70℃에서 1시간 동안 초음파 처리하여 잔류 클로로포름을 증발시켰다.After sonication, SPION coated with phosphatidylcholine dispersed in 2 mL chloroform was added very slowly. The mixture solution was sonicated at 70° C. for 1 hour to evaporate residual chloroform.

자기 교반기 위에 올려진 물 수조 내에 혼합물이 담긴 플라스크 놓고 750 r.p.m의 교반 속도로 40℃에서 1시간 동안 환류 교반 하였다. SPION의 표면에 다공질 실리카층을 형성하기 위해, 400μL TEOS를 매우 천천히 주입하고 30분 동안 유지시켰다.A flask containing the mixture was placed in a water bath placed on a magnetic stirrer and stirred under reflux at 40°C for 1 hour at a stirring rate of 750 r.p.m. To form a porous silica layer on the surface of SPION, 400 μL TEOS was injected very slowly and maintained for 30 minutes.

그 후, 800μL TEOS를 5초당 1방울의 속도로 추가로 첨가하고 2시간 동안 반응시켰다. 2시간 후, 온도를 80℃로 증가시키고 2시간 동안 반응시켰다. 반응 플라스크를 교반 하면서 실온으로 냉각시켰다.After that, 800 μL TEOS was further added at a rate of 1 drop per 5 seconds and reacted for 2 hours. After 2 hours, the temperature was increased to 80° C. and reacted for 2 hours. The reaction flask was cooled to room temperature with stirring.

샘플을 에탄올(200mL×3)로 세척하고 원심분리하였다. 이어서, 침전된 mSiO2@SPION을 20mL의 에탄올로 재분산시킨 후, 50mL 튜브에 넣어 보관하였다.Samples were washed with ethanol (200 mL×3) and centrifuged. Then, the precipitated mSiO 2 @SPION was redispersed in 20 mL of ethanol and stored in a 50 mL tube.

(d) 실란 커플링제(d) silane coupling agent cast 이용하여 다공질 실리카 using porous silica 쉘에in the shell 메타크릴레이트methacrylate 작용기를 도입한 후 아크릴산을 첨가하여 카르복실기를 활성화 시키는 단계 After introducing a functional group, adding acrylic acid to activate the carboxyl group

mSiO2상의 실라놀 그룹의 코팅은 TMSPMA를 이용하였다. 0.6 g/mL 농도의 20 mL 에탄올에 분산된 mSiO2@SPION을 50mL 튜브 내에 넣은 후, 100μL의 TMSPMA 를 첨가하고, 0.6 mL 희석 아세트산 (1:10 아세트산:DI 물)을 첨가하고 5분 동안 초음파 처리했다.TMSPMA was used for coating of silanol groups on mSiO 2 . mSiO 2 @SPION dispersed in 20 mL ethanol at a concentration of 0.6 g/mL was placed in a 50 mL tube, 100 μL of TMSPMA was added, 0.6 mL diluted acetic acid (1:10 acetic acid: DI water) was added, and ultrasonicated for 5 minutes. dealt with

샘플을 2mL EP 튜브로 옮긴 후 21,500g에서 5분 동안 원심분리 하였다. 침전 후, 상층액을 제거하고, 에탄올에 재분산시키고 다시 원심분리하였다. 세척 절차를 3 회 반복하였다.The samples were transferred to a 2mL EP tube and centrifuged at 21,500g for 5 minutes. After precipitation, the supernatant was removed, redispersed in ethanol and centrifuged again. The washing procedure was repeated 3 times.

수득된 실란으로 표면 개질된 mSiO2를 250mL 플라스크에 100mL의 에탄올(6 g/L, 질산암모늄/에탄올)을 첨가하여 분산시킨 후, 플라스크를 80℃에서 3시간 동안 초음파 처리하여 CTAB를 제거하였다. 3시간 후, 혼합물을 에탄올(200 mL×3)로 세척하고 원심 분리로 침전시켰다.The obtained silane-modified mSiO 2 was dispersed in a 250 mL flask by adding 100 mL of ethanol (6 g/L, ammonium nitrate/ethanol), and then the flask was sonicated at 80° C. for 3 hours to remove CTAB. After 3 h, the mixture was washed with ethanol (200 mL×3) and precipitated by centrifugation.

샘플을 30mL 증류수에 재분산시키고 50mL 튜브에 보관하였다. TMSPMA으로 표면 개질 된 mSiO2@SPION의 표면에서 카르복실기의 활성화는 AAc와의 자유 라디칼 중합에 의해 형성되었다. 30 mL 증류수에 분산된 TMSPMA로 코팅 된 mSiO2@SPION을 100 mL 플라스크 (2 구 둥근 바닥)에 옮긴 다음 27 mL 증류수, 3 mL 포타슘퍼설페이트 (PPS, 50 mL의 증류수에 용해 된 1.75 g의 PPS) 0.6 mL의 아크릴산을 첨가 하였다. Samples were redispersed in 30 mL distilled water and stored in 50 mL tubes. Activation of carboxyl groups on the surface of mSiO 2 @SPION surface-modified with TMSPMA was formed by free radical polymerization with AAc. Transfer TMSPMA-coated mSiO 2 @SPION dispersed in 30 mL distilled water to a 100 mL flask (two-necked round bottom), followed by 27 mL distilled water, 3 mL potassium persulfate (PPS, 1.75 g PPS dissolved in 50 mL of distilled water) ) 0.6 mL of acrylic acid was added.

반응 플라스크를 75℃에서 1시간 동안 초음파 처리하였다. 5 L의 증류수에 대해 투석 백 (Mw. Cutoff = 12,400)을 사용하여 불순물 및 미반응 화학 물질을 투석하였다. 투석된 증류수를 2시간마다 5번 신선한 5L 증류수로 교환하였다.The reaction flask was sonicated at 75° C. for 1 hour. Impurities and unreacted chemicals were dialyzed against 5 L of distilled water using a dialysis bag (Mw. Cutoff = 12,400). The dialyzed distilled water was exchanged with fresh 5L distilled water 5 times every 2 hours.

(e) 유로퓸 클로라이드를 증류수에 녹인 용액과, 2-(4,4,4-(e) a solution of europium chloride in distilled water, and 2-(4,4,4- 트리플루오로아세토아세틸trifluoroacetoacetyl )나프탈렌을 에탄올에 녹인 용액과, ) a solution of naphthalene in ethanol, 트리옥틸포스파인을trioctylphosphine 에탄올에 녹인 용액을 혼합 후 아크릴산을 첨가하고 암모니아를 첨가하여 pH를 조절한 후 중탕 가열하여 유로퓸 착제를 합성하는 단계 A step of synthesizing a europium complex by mixing a solution dissolved in ethanol, adding acrylic acid, adjusting the pH by adding ammonia, and heating in a bath

1mmol (0.366 g) Eu3 +를 50mL의 에탄올에 용해 시켰다. 4,4,4-trifluoro-1-(2-thienyl)-1,3-butanedione (TTA) 스톡 용액은 1mmol (0.222 g) TTA를 50mL 에탄올에 용해 시켜 제조하였다. 1mmol (0.37 g) Trioctylphosphine P(Oct)3을 50mL 에탄올에 용해시켜 P(Oct)3스톡 용액을 제조했다. 제조된 스톡 용액의 농도는 다음과 같았다; Eu3 +:20mM, TTA:20mM, P(Oct)3:20mM. 10 mL의 증류수 및 100μL의 (20mM) Eu3 +스톡 용액 및 300μL의 (20mM) TTA 및 300μL의 (20 mM) P(Oct)3을 각각 20mL 유리 바이알에 첨가하였다.1 mmol (0.366 g ) Eu 3+ was dissolved in 50 mL of ethanol. A stock solution of 4,4,4-trifluoro-1-(2-thienyl)-1,3-butanedione (TTA) was prepared by dissolving 1 mmol (0.222 g) of TTA in 50 mL of ethanol. 1 mmol (0.37 g) Trioctylphosphine P(Oct) 3 was dissolved in 50 mL ethanol to prepare a P(Oct) 3 stock solution. The concentrations of the prepared stock solutions were as follows; Eu 3 + :20 mM, TTA: 20 mM, P(Oct) 3 :20 mM. 10 mL of distilled water and 100 μL of (20 mM) Eu 3+ stock solution and 300 μL of (20 mM) TTA and 300 μL of ( 20 mM) P(Oct) 3 were each added to a 20 mL glass vial.

이어서 20μL의 농축 암모니아 용액을 첨가하였다. 유리 바이알 함유 혼합물을 수조 내에서 60℃로 600 r.p.m에서 자기 교반기로 교반 했다. 2시간 동안 교반 후, 생성된 β-디케톤 Eu3 +복합체를 실온에서 보관하였다.Then 20 μL of concentrated ammonia solution was added. The glass vial containing mixture was stirred with a magnetic stirrer at 600 rpm at 60 °C in a water bath. After stirring for 2 hours, the resulting β-diketone Eu 3 + complex was stored at room temperature.

(f) 상기 (d) 및 (e) 단계에서 얻어진 각각의 물질을 반응시켜, 다공질 실리카 (f) reacting each material obtained in steps (d) and (e) above, porous silica 쉘의of the shell 기공 내외부에 상기 유로퓸 The europium inside and outside the pores 착제를lubrication 공유 결합하여 형광 자성나노입자를 제조하는 단계 Covalent bonding to prepare fluorescent magnetic nanoparticles

β-디케톤 유로퓸 착물의 화학 구조는 mSiO2@SPION상의 카르복실산 리간드로 킬레이트화되었다. Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 합성은 증류수에 분산된 mSiO2@SPION 용액 50mL를 100mL 플라스크에 첨가한 후, 1mL의 Eu(TTA)3(TOP)3, 0.5μL의 암모니아 용액을 첨가하였다.The chemical structure of the β-diketone europium complex was chelated with a carboxylic acid ligand on mSiO 2 @SPION. Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 For the synthesis of @SPION, 50 mL of mSiO 2 @SPION solution dispersed in distilled water was added to a 100 mL flask, and then 1 mL of Eu(TTA) 3 (TOP) 3 , 0.5 μL of ammonia solution was added.

그리고 혼합물이 담긴 플라스크를 70℃에서 700 r.p.m으로 1시간 동안 수조에서 교반하였고, 제조된 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION은 투석 백 (Mw. Cutoff = 12,400)을 사용하여 5 L의 증류수로 세척하였다. 이때 증류수는 1시간마다 5회 교체한 후, 24시간 유지하였다.And the flask containing the mixture was stirred in a water bath at 70 ° C. at 700 rpm for 1 hour, and the prepared Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION was a dialysis bag (Mw. Cutoff = 12,400) was washed with 5 L of distilled water. At this time, distilled water was replaced 5 times every hour, and then maintained for 24 hours.

[[ 실험예Experimental example 1] 투과 전자 현미경 및 주사 전자 현미경 이미지와 1] Transmission electron microscopy and scanning electron microscopy images and EDXEDX 분석 결과 Analysis

실시예에 따른 투과 전자 현미경 및 주사 전자 현미경 이미지와 EDX 분석을 진행하였으며, 이는 도 2에 나타내었다.Transmission electron microscope and scanning electron microscope images and EDX analysis were performed according to the embodiment, which is shown in FIG. 2 .

도 2의 (a)는 FeOl 전구체의 열분해에 의해 형성된 OA-캡핑된 SPION에 대한 TEM 이미지로, 평균 크기가 약 12nm인 자성 나노 구가 성공적으로 합성되었음을 확인할 수 있다.2A is a TEM image of an OA-capped SPION formed by thermal decomposition of an FeOl precursor, and it can be confirmed that magnetic nanospheres having an average size of about 12 nm were successfully synthesized.

도 2의 (b)은 mSiO2@SPION의 TEM 이미지로, 평균 크기가 120nm인 것을 확인할 수 있었고, 측정한 평균 기공 사이즈는 30Å이며 표준 편차는 0.47였다.2 (b) is a TEM image of mSiO 2 @SPION, it was confirmed that the average size was 120 nm, the measured average pore size was 30 Å, and the standard deviation was 0.47.

도 2의 (c)는 유로퓸 착물 킬레이트 된 mSiO2@SPION의 TEM 이미지이고, 이에 따르면 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3로 킬레이트화된 후에 독특한 형태학적 차이가 보여지지 않는다.2(c) is a TEM image of mSiO 2 @SPION chelated with a europium complex, and according to this, no distinct morphological difference is seen after chelation with Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 .

또한, 도 2의 (d)는 mSiO2@SPION의 SEM 이미지이며, 이를 통해 mSiO2@SPION이 자기 코어를 가진 구형 구조를 가지고 있음을 확인할 수 있다.In addition, (d) of FIG. 2 is an SEM image of mSiO 2 @SPION, and through this, it can be confirmed that mSiO 2 @SPION has a spherical structure with a magnetic core.

도 2의 (e)는 mSiO2@SPION의 EDX 분석 결과로서 아연과 구리의 피크가 샘플 홀더에서 나오고 있음을 확인할 수 있다.2(e) is an EDX analysis result of mSiO 2 @SPION, and it can be confirmed that the peaks of zinc and copper are coming out of the sample holder.

[[ 실험예Experimental example 2] FT-IR 스펙트럼 측정 2] FT-IR spectrum measurement

본 발명의 실시예에 따른 FT-IR 스펙트럼을 측정하였으며, 이는 도 3에 나타내었다.An FT-IR spectrum according to an embodiment of the present invention was measured, which is shown in FIG. 3 .

도 3의 그래프 상에서 (a)는 올레산이 코팅된 자성 나노입자, (b)는 표면에 파스파티딜콜린이 코팅된 자성 나노입자, (c)는 mSiO2@SPION , (d)는 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION을 의미한다.On the graph of FIG. 3, (a) is oleic acid-coated magnetic nanoparticles, (b) is magnetic nanoparticles coated with pasphatidylcholine on the surface, (c) is mSiO 2 @SPION , (d) is Eu(TTA) ) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION.

도 3의 (a)에서 578cm-1에서의 피크는 FT-IR 스펙트럼이 Fe3O4로부터의 Fe-O 결합의 존재에 기인한다. 그리고 1438cm-1에서 피크는 SPION에서 철 카르복실레이트의 대칭 진동에 해당하고, 1540cm-1에서의 피크는 COO-를 나타내며, 1700cm-1에서의 피크는 COO-의 C=O stretch의 존재를 나타낸다. 또한, 2850cm-1에서의 피크와 2921cm-1에서의 피크는, OA로부터의 C-H 스크레칭 피크를 나타낸다.The peak at 578 cm -1 in Fig. 3 (a) is due to the presence of Fe-O bonds from Fe 3 O 4 in the FT-IR spectrum. And the peak at 1438 cm -1 corresponds to the symmetrical vibration of iron carboxylate in SPION, the peak at 1540 cm -1 indicates COO-, and the peak at 1700 cm -1 indicates the presence of C=O stretch of COO-. . In addition, the peak at 2850 cm -1 and the peak at 2921 cm -1 represent CH scratching peaks from OA.

도 3의 (b)에서 3240cm-1에서 넓은 피크는, mSiO2@SPION 상의 OH기에 해당한다. 그리고 1736cm-1에서의 피크는 포스파티딜콜린의 존재를 나타내는 에스테르 기의 C=O 연신에 상응하고, 1262cm-1에서의 피크는 P-O-R 결합에 상응한다. 또한, 1170cm-1에서의 피크는 C-O에 해당하고, 970cm-1에서의 피크는 인지질을 함유하는 콜린의 존재를 나타낸다. 또한, 518cm-1에서의 피크는 인산기(O-P-O)를 나타낸다.The broad peak at 3240cm -1 in (b) of FIG. 3 corresponds to the OH group on mSiO 2 @SPION. And the peak at 1736 cm -1 corresponds to the C=O elongation of the ester group indicating the presence of phosphatidylcholine, and the peak at 1262 cm -1 corresponds to the POR bond. In addition, the peak at 1170 cm -1 corresponds to CO, and the peak at 970 cm -1 indicates the presence of choline containing phospholipids. In addition, the peak at 518 cm -1 represents a phosphoric acid group (OPO).

도 3의 (c)에서 1087cm-1, 789cm-1, 470cm-1에서 나타난 피크는 Si-O-Si 결합을 나타낸다. 그리고 3442cm-1, 958cm-1에서의 피크는 각각의 나노입자에 대한 수소 결합으로 인한 Si-OH 및 자유 실라놀 기의 신축진동에 기인한다.The peaks shown at 1087 cm -1 , 789 cm -1 , and 470 cm -1 in (c) of FIG. 3 indicate a Si—O—Si bond. And the peaks at 3442 cm -1 and 958 cm -1 are due to stretching vibrations of Si-OH and free silanol groups due to hydrogen bonding to the respective nanoparticles.

도 3의 (d)에서 1595cm-1,1410cm-1에서 피크는 mSiO2SPION 상에 존재하는 TMSPMA의 자유 라디칼 중합에 의해 형성된 AAc의 카르복실산으로 킬레이트화 된 Eu3+을 나타낸다. 그리고 1700cm-1에서 피크는 C=O stretch에 해당한다.In Fig. 3(d), the peak at 1595 cm -1 and 1410 cm -1 represents Eu 3+ chelated with carboxylic acid of AAc formed by free radical polymerization of TMSPMA present on mSiO 2 SPION. And the peak at 1700cm -1 corresponds to the C=O stretch.

이러한 결과는, Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION에 대한 Eu3 + 복합체의 킬레이트화가 성공적으로 이루어졌음을 의미한다.These results mean that the chelation of the Eu 3+ complex to Eu ( TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION was successfully performed.

[[ 실험예Experimental example 3] mSiO 3] mSiO 22 @SPION과 @SPION and Eu(TTA)Eu (TTA) 33 (p(Oct)(p(Oct) 33 )) 33 @@ mSiOmSiO 22 @SPION의 열분석 (@SPION's thermal analysis ( DSCDSC -TGA)-TGA)

도 4의 (a)는 mSiO2@SPION의 DSC-TGA 그래프이고, 도 4의 (b)는 Eu(TTA)3(p(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 DSC-TGA 그래프이다.4 (a) is a DSC-TGA graph of mSiO 2 @SPION, and FIG. 4 (b) is a DSC-TGA graph of Eu(TTA) 3 (p(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION.

도 4의 (a) 및 (b)의 TGA 곡선은 130℃ 영역에서 입자에 흡수된 물의 탈수로 인하여 실온에서의 빠른 중량 손실을 나타낸다. 그리고 2차 중량 손실은 -CH3의 산화 및 잔류 유기 용매의 증발에 해당하는 300℃ 내지 500℃의 범위에서 나타난다.The TGA curves of FIGS. 4(a) and 4(b) show rapid weight loss at room temperature due to dehydration of water absorbed by the particles in the 130°C region. And secondary weight loss appears in the range of 300°C to 500°C corresponding to oxidation of -CH3 and evaporation of residual organic solvent.

mSiO2@SPION의 중량 손실은 Eu(TTA)3(p(Oct)3)3 킬레이트 된 mSiO2@SPION의 중량 손실보다 훨씬 낮으며, 이는 mSiO2@SPION 상에 킬레이트 된 Eu3 + 복합체의 존재를 의미한다. The weight loss of mSiO 2 @SPION is much lower than that of Eu(TTA) 3 (p(Oct) 3 ) 3 chelated mSiO 2 @SPION, which is due to the presence of chelated Eu 3+ complex on mSiO 2 @SPION . means

600℃ 부근에서 무게 손실이 적으며, 합성 나노 입자에 TEOS와 같은 유기 분자가 남아 있음을 나타낸다.The weight loss is small at around 600°C, indicating that organic molecules such as TEOS remain in the synthetic nanoparticles.

TGA 곡선에서 관찰된 바와 같이, 130℃에서 관찰된 DSC의 흡열 피크는 흡수 된 물의 탈수에 해당한다. 250~500℃의 온도 범위에서 발열 피크는 유기 분자의 분해와 관련이 있고, mSiO2@SPION 상에 킬레이트 화 된 Eu3 + 복합체의 존재로 인해 반응열이 증가한 것으로 추정될 수 있다.As observed in the TGA curve, the endothermic peak of DSC observed at 130 °C corresponds to the dehydration of absorbed water. In the temperature range of 250~500℃, the exothermic peak is related to the decomposition of organic molecules, and it can be estimated that the heat of reaction increased due to the presence of the Eu 3+ complex chelated on mSiO 2 @SPION.

[[ 실험예Experimental example 4] 마그네틱 코어를 갖는 4] having a magnetic core 메조포러스mesoporous 실리카 나노 입자의 of silica nanoparticles 비표면적specific surface area class 포어fore 사이즈(BET) 측정 Size (BET) measurement

BET 및 평균 기공 직경 (dp)은 0.05 내지 0.3의 상대 압력 범위에서 흡착 등온선을 사용하여 측정하였다.BET and mean pore diameter (dp) were determined using adsorption isotherms in the relative pressure range of 0.05 to 0.3.

도 5의 (a)에서 mSiO2@SPION의 질소 물리 흡수 등온선은 P/Po=0.9-1.0 부근에서 강한 흡수 경향을 갖는 등온선을 나타내며, 이는 전형적인 메조포러스 구조의 존재를 의미한다.In Fig. 5(a), the nitrogen physical absorption isotherm of mSiO 2 @SPION shows an isotherm with a strong absorption tendency near P/P o =0.9-1.0, which means the presence of a typical mesoporous structure.

그리고 도 5의 (b)는 mSiO2@SPION의 기공크기 및 분포곡선에 대한 그래프이고, mSiO2@SPION의 평균 기공크기는 약 28Å이고 비표면적은 464.96m2/g이다.And Fig. 5 (b) is a graph of the pore size and distribution curve of mSiO 2 @SPION, the average pore size of mSiO 2 @SPION is about 28Å, and the specific surface area is 464.96m 2 /g.

[[ 실험예Experimental example 5] 5] Eu(TTA)Eu (TTA) 33 (P(Oct)(P(Oct) 33 )) 33 @mSiO@mSiO 22 @SPION의 여기 및 발광 파장 그래프 및 자외선 여기 하에 붉은색으로 발광하는 형광자성 나노입자의 이미지@SPION excitation and emission wavelength graph and image of fluorescent magnetic nanoparticles emitting red light under UV excitation

도 6의 (a)는 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 농도에 따른 여기(309nm) 스펙트럼, 도 6의 (b)는 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 방출(621nm) 스펙트럼의 광 발광 (PL) 특성을 나타낸다.6 (a) is an excitation (309 nm) spectrum according to the concentration of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION, FIG. 6 (b) is Eu(TTA) 3 (P( Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 Shows the photoluminescence (PL) characteristics of the emission (621 nm) spectrum of @SPION.

도 6의 (a)에서 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 여기 스펙트럼은 강한 적색 방출 특성을 갖는 Eu3 + 복합체의 f-f 전이로 인한 전형적인 광학 경향을 나타낸다.In Fig. 6(a), the excitation spectrum of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION shows a typical optical trend due to the ff transition of the Eu 3+ complex with strong red emission characteristics .

도 6의 (b)에서 621nm에서 강한 방출 피크가 나타나는 것은 5D07F2 전이로 인한 것이고, 592nm에서 나타나는 더 낮은 피크는 D07F1 전이에 할당될 수 있다.The strong emission peak at 621 nm in FIG. 6(b) is due to the 5 D 07 F 2 transition, and the lower peak at 592 nm can be assigned to the D 07 F 1 transition.

도 6의 (b)는 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION이 안정적인 Eu3 + 복합체로부터 나오는 5D07F2 전이에서 강한 PL 특성을 갖음을 나타낸다.6(b) shows that Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION has strong PL properties at the 5 D 07 F 2 transition from a stable Eu 3 + complex.

도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 여기 스펙트럼은 309nm에서 최대 피크로 식별되고, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 농도가 점차 증가함에 따라 621nm에서 PL 강도가 증가하는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 6(a), the excitation spectrum of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION is identified as a maximum peak at 309 nm, and shown in FIG. 6(b). As shown, it can be seen that the PL intensity at 621 nm increases as the concentration of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION gradually increases.

그리고 도 6의 (c)는 실내등에서의 DI Water에 희석된 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 사진, 도 6의 (d)는 UV light에서의 Di water에 희석된 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 사진의 사진이다.And Figure 6 (c) is a photograph of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION diluted in DI Water in an indoor light, (d) of Figure 6 is Di water in UV light It is a photograph of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION diluted in .

[[ 실험예Experimental example 6] 세포독성 분석 6] Cytotoxicity assay

H460 세포에서의 유로퓸 착물 배위 결합된 mSiO2@SPION의 세포 독성을 측정하였으며, 이는 도 7에 나타냈다.The cytotoxicity of europium complex coordination-bound mSiO 2 @SPION in H460 cells was measured, which is shown in FIG. 7 .

이때, Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 농도는 10μg/mL, 50μg/mL, 100μg/mL, 200μg/mL, 300μg/mL, 500μg/mL로 하였으며, 10~500μg/mL의 농도 범위의 에서 H460 세포 생존력은 90% 이상이었다.At this time, the concentrations of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION were 10μg/mL, 50μg/mL, 100μg/mL, 200μg/mL, 300μg/mL, 500μg/mL, and 10 H460 cell viability was greater than 90% in the concentration range of ~500 μg/mL.

즉, Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION은 세포독성을 유발하지 않고 생체에 적합한 것을 의미한다.That is, Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION does not induce cytotoxicity and is biocompatible.

[[ 실험예Experimental example 7] H460 세포에서의 7] in H460 cells Eu(TTA)Eu (TTA) 33 (P(Oct)(P(Oct) 33 )) 33 @mSiO@mSiO 22 @SPION의 농도에 따른 공초점 현미경 이미지Confocal microscopy images according to the concentration of @SPION

도 8은 H460 세포에서의 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 농도에 따른 세포 내 흡수 및 분포를 공초점 현미경에 의해 검출된 이미지로서, Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 농도는 도 8의 (a)에서 10μg/mL, (b)에서 100μg/mL, (c)에서 300μg/mL, (d)에서 500μg/mL로 제조되었다.8 is an image detected by confocal microscopy of the intracellular uptake and distribution according to the concentration of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION in H460 cells, Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 The concentration of @SPION is 10 μg/mL in (a) of FIG. 8, 100 μg/mL in (b), 300 μg/mL in (c), and 500 μg/mL in (d). was made with

도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 농도가 100μg/mL로 증가함에 따라 세포 내 이입으로 인해 적색 방출 부분이 나타나기 시작하였다.As shown in (b) of FIG. 8, as the concentration of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION increased to 100 μg/mL, a red emission part appeared due to endocytosis. started

그리고 도 8의 (a) 내지 (d)에 도시된 바와 같이, Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 농도가 증가할수록 형광 강도 증가함을 확인하였으며, 결과적으로 시각화를 위한 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 최적의 농도는 약 500μg/mL인 것을 확인하였다.And as shown in (a) to (d) of FIG. 8 , it was confirmed that the fluorescence intensity increased as the concentration of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION increased, as a result. It was confirmed that the optimal concentration of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION for visualization was about 500 μg/mL.

아울러, 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.In addition, the rights of the present invention are not limited to the above-described embodiments, but are defined by the claims, and those of ordinary skill in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. It is self-evident that it can

Claims (6)

(a) 지방산과 금속전구체를 이용하여 지방산이 코팅된 자성 나노입자를 제조하는 단계:
(b) 상기 지방산이 코팅된 자성 나노입자의 표면에 포스파티딜콜린을 코팅하는 단계;
(c) 포스파티딜콜린이 코팅된 자성 나노입자와 실리카 전구체를 양이온 계면활성제 템플릿에 첨가하여 자성나노입자 코어/다공질 실리카 쉘을 형성하는 단계;
(d) 실란 커플링제를 이용하여 다공질 실리카 쉘에 메타크릴레이트 작용기를 도입한 후 아크릴산을 첨가하여 카르복실기를 활성화 시키는 단계;
(e) 유로퓸 클로라이드를 증류수에 녹인 용액과, 2-(4,4,4-트리플루오로아세토아세틸)나프탈렌을 에탄올에 녹인 용액과, 트리옥틸포스파인을 에탄올에 녹인 용액을 혼합 후 아크릴산을 첨가하고 암모니아를 첨가하여 pH를 조절한 후 중탕 가열하여 유로퓸 착제를 합성하는 단계;
(f) 상기 (d) 및 (e) 단계에서 얻어진 각각의 물질을 반응시켜, 다공질 실리카 쉘의 기공 내외부에 상기 유로퓸 착제를 공유 결합하여 형광 자성나노입자를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자의 제조방법.
(a) using a fatty acid and a metal precursor to prepare a fatty acid-coated magnetic nanoparticle:
(b) coating phosphatidylcholine on the surface of the fatty acid-coated magnetic nanoparticles;
(c) adding phosphatidylcholine-coated magnetic nanoparticles and a silica precursor to a cationic surfactant template to form a magnetic nanoparticle core/porous silica shell;
(d) introducing a methacrylate functional group into the porous silica shell using a silane coupling agent and then adding acrylic acid to activate the carboxyl group;
(e) A solution of europium chloride in distilled water, a solution of 2-(4,4,4-trifluoroacetoacetyl)naphthalene in ethanol, and a solution of trioctylphosphine in ethanol are mixed, and then acrylic acid is added. and synthesizing a europium complex by adding ammonia to adjust the pH and heating in a bath;
(f) reacting each of the materials obtained in steps (d) and (e) to covalently bond the europium complex inside and outside the pores of the porous silica shell to prepare magnetic fluorescent nanoparticles; A method for producing fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica.
제1항에 있어서,
상기 실리카 전구체는 TEOS(Tetraethyl orthosilicate)인 것을 특징으로 하는 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자의 제조방법.
According to claim 1,
The method for producing fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica, characterized in that the silica precursor is TEOS (Tetraethyl orthosilicate).
제1항에 있어서,
상기 자성 나노입자는, 산화철(II), 산화철(III), 코발트 페라이트, 징크 페라이트, 니켈 페라이트, 망간 페라이트, 철, 코발트, 니켈, 망간, FeAu, FePt, CoNi 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자의 제조방법.
According to claim 1,
The magnetic nanoparticles are porous, characterized in that at least one selected from iron (II) oxide, iron (III) oxide, cobalt ferrite, zinc ferrite, nickel ferrite, manganese ferrite, iron, cobalt, nickel, manganese, FeAu, FePt, CoNi A method for manufacturing fluorescent magnetic nanoparticles using silica.
제1항에 있어서,
상기 자성 나노입자는,
철(II)과 철(III)를 1:2의 몰비로 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자의 제조방법.
According to claim 1,
The magnetic nanoparticles,
A method for producing fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica, characterized in that it is prepared by mixing iron (II) and iron (III) in a molar ratio of 1:2.
제1항에 있어서,
상기 (b)단계에서,
상기 포스파티콜린은, 지방산 100중량부에 대하여 100 내지 1000중량부 첨가되는 것을 특징으로 하는 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자의 제조방법.
According to claim 1,
In step (b),
The phosphaticholine is a method for producing a magnetic fluorescent nanoparticles using porous silica, characterized in that the addition of 100 to 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of the fatty acid.
제1항, 제2항, 제3항, 제4항, 제5항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자.[Claim 6] Fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica, characterized in that it is prepared by the method according to any one of claims 1, 2, 3, 4, and 5.
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