KR20230103810A - Polydiacetylene liposome containing a ligand specific for lead(II) ions, and lead(II) ions detection method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 납 검출방법에 관한 것이다.It relates to a polydiacetylene liposome containing a lead ion-specific ligand, a method for preparing the same, and a method for detecting lead using the same.
납 이온은 생태계와 인간 건강을 위협할 수 있는 중금속의 한 종류로써, 토양의 납 오염은 작물의 성장을 방해하고, 작물 수확량과 품질을 감소시키며, 체내에 축적될 시 면역 체계, 간, 신장, 신경계에 영향을 미칠 수 있다.Lead ion is a kind of heavy metal that can threaten the ecosystem and human health. Lead contamination in soil hinders crop growth, reduces crop yield and quality, and accumulates in the body to the immune system, liver, kidney, May affect the nervous system.
현재 납 이온을 제거할 수 있는 방식으로 응집 침전법, 이온 교환법, 화학 침전법이 있다. 응집 침전은 설치가 용이하지만 처리 효율이 낮고 다량의 부산물이 생성되는 단점이 존재하며 이온 교환법은 고가의 이온 수지를 사용하는 단점이 있으며, 화학 침전법은 다른 금속 이온과 비교하여 납 이온의 침전 반응성이 낮다(Fe3+＞Al3+＞Cu2+＞Zn2+＞Ni2+＞Fe2+＞Pb2+＞Cd2+＞Mn2+ 순으로 침전이 잘 됨).Currently, there are a coagulation precipitation method, an ion exchange method, and a chemical precipitation method as methods capable of removing lead ions. Coagulation precipitation is easy to install, but has the disadvantage of low treatment efficiency and large amount of by-products. The ion exchange method has the disadvantage of using expensive ion resins. is low (Fe 3+ ＞Al 3+ ＞Cu 2+ ＞Zn 2+ ＞Ni 2+ ＞Fe 2+ ＞Pb 2+ ＞Cd 2+ ＞Mn 2+ precipitates well in this order).
납 이온을 검출할 수 있는 방식으로 현재 유도 결합 플라즈마 (ICP) 질량 분석법, 원자 흡수 분석법, 박리 전압 전류법 등이 사용되지만, 값 비싼 장비와 긴 분석 시간, 전문 인력을 필요로 하는 단점이 존재하고 있는 실정이었다. Currently, inductively coupled plasma (ICP) mass spectrometry, atomic absorption spectrometry, and exfoliation voltammetry are used as methods for detecting lead ions, but there are disadvantages of requiring expensive equipment, long analysis time, and specialized personnel. It was a fact.
상기 문제를 해결하기 위한 목적은 다음과 같다.The purpose of solving the above problem is as follows.
납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀, 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a polydiacetylene liposome containing a lead ion-specific ligand, and a method for preparing the same.
상기 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀을 이용하여 납 이온 검출방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a lead ion detection method using polydiacetylene liposomes containing lead ion-specific ligands.
일 측면에 따른 폴리디아세틸렌 리포좀은 납 이온에 특이적인 리간드를 포함한다. The polydiacetylene liposome according to one aspect includes a ligand specific for lead ions.
상기 납 이온에 특이적인 리간드는 도파민, 항-납 이온 항체, 및 납 이온에 특이적인 압타머로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The lead ion-specific ligand may include at least one selected from the group consisting of dopamine, an anti-lead ion antibody, and a lead ion-specific aptamer.
상기 납 이온에 특이적인 리간드가 납 이온과의 상호작용에 의해 청색에서 적색으로의 색전이를 나타낼 수 있다.The lead ion-specific ligand may exhibit a color transition from blue to red by interaction with the lead ion.
다른 일 측면에 따른 폴리디아세틸렌 리포좀 제조방법은 N-하이드록시숙신이미드(n-hydroxysuccinimide)로 수식화된 디아세틸렌 단량체, 및 납 이온에 특이적인 리간드를 혼합하여, 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체를 제조하는 단계; 상기 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체로부터 자가조립(Self-assembly)시켜, 납 이온에 특이적인 리간드가 포함된 초기 디아세틸렌 리포좀을 제조하는 단계; 및 상기 초기 디아세틸렌 리포좀에 자외선을 조사시켜 납 이온에 특이적인 리간드가 포함된 폴리디아세틸렌 리포좀을 제조하는 단계;를 포함한다.In another embodiment, a method for producing polydiacetylene liposomes is a mixture of a diacetylene monomer modified with n-hydroxysuccinimide and a ligand specific for lead ion, and modified with a ligand specific for lead ion. preparing a diacetylene monomer; self-assembly from diacetylene monomers modified with lead ion-specific ligands to prepare initial diacetylene liposomes containing lead-specific ligands; and preparing polydiacetylene liposomes containing lead-specific ligands by irradiating the initial diacetylene liposomes with ultraviolet rays.
상기 디아세틸렌 단량체는 펜타코사다이이노익산(PCDA: pentacosadiynoic acid), 펜타코사다이이노익산-에틸렌다이아민(PCDA-EDA: pentacosadiynoic acid-ethylenediamine), 트리코사다이이노익산(TCDA: tricosadiynoic acid), 헤네이코사다이이노익산(HCDA: heneicosadiynoic acid), 헵타데카다이이노익산(HDDA: heptadecadiynoic acid) 및 에이코사다이이노익산(eicosadiynoic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.The diacetylene monomer is pentacosadiynoic acid (PCDA: pentacosadiynoic acid), pentacosadiynoic acid-ethylenediamine (PCDA-EDA: pentacosadiynoic acid-ethylenediamine), tricosadiynoic acid (TCDA: tricosadiynoic acid), Hena It may be one or more selected from the group consisting of heneicosadiynoic acid (HCDA), heptadecadiynoic acid (HDDA), and eicosadiynoic acid.
상기 납 이온에 특이적인 리간드는 도파민, 항-납 이온 항체, 및 납 이온에 특이적인 압타머로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The lead ion-specific ligand may include at least one selected from the group consisting of dopamine, an anti-lead ion antibody, and a lead ion-specific aptamer.
상기 자가조립(Self-assembly)은 상기 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체와, 디아세틸렌 단량체를 혼합시키는 단계; 및 상기 혼합된 결과물을 2 ℃ 내지 6 ℃의 온도에서 12시간 내지 16시간 동안 유지시키는 단계;를 포함할 수 있다.The self-assembly may include mixing a diacetylene monomer modified with a lead ion-specific ligand and a diacetylene monomer; and maintaining the mixed product at a temperature of 2° C. to 6° C. for 12 hours to 16 hours.
상기 자외선을 250 nm 내지 260 nm의 파장범위에서 10분 내지 30분 동안 조사시킬 수 있다.The ultraviolet rays may be irradiated for 10 minutes to 30 minutes in a wavelength range of 250 nm to 260 nm.
또 다른 일 측면에 따른 납 이온의 검출방법은 상기 폴리디아세틸렌 리포좀을 납 이온 함유 시료와 접촉시키는 단계; 및 상기 접촉으로 인해 유도되는 광학적 특성 변화를 측정하는 단계;를 포함한다.A lead ion detection method according to another aspect includes contacting the polydiacetylene liposome with a lead ion-containing sample; and measuring a change in optical characteristics induced by the contact.
상기 광학적 특성 변화는 육안 또는 측정 장치에 의해 측정될 수 있다.The change in optical properties may be measured with the naked eye or with a measuring device.
상기 측정 장치는 UV-Vis 분광기 또는 형광 분광기일 수 있다.The measuring device may be a UV-Vis spectrometer or a fluorescence spectrometer.
상기 납 이온의 검출방법은 농도 70 μM 내지 100 μM의 납 이온을 검출할 수 있다.The lead ion detection method may detect lead ions having a concentration of 70 μM to 100 μM.
일 구현예에 따른 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀은 납 이온에 특이적인 리간드가 납 이온과 특이적으로 배위결합을 형성하여, 납 이온과의 광학적 변화를 통해 청색에서 적색으로 변화하여 납 이온을 선택적으로 민감하게 검출할 수 있는 장점이 있다.In the polydiacetylene liposome including a lead ion-specific ligand according to an embodiment, the lead ion-specific ligand forms a specific coordination bond with the lead ion, and through an optical change with the lead ion, the polydiacetylene liposome turns from blue to red. It has the advantage of being able to selectively and sensitively detect lead ions by changing.
도 1은 일 구현예에 따른 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀의 개략도이다.
도 2는 다른 일 구현예에 따른 상기 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀을 제조하는 제조방법을 간략하게 나타낸 모식도이다.
도 3은 또 다른 일 실시예에 따른 납 이온의 검출방법을 나타낸 개략도이다.
도 4는 실시예 1-1에 따라 합성한 N-하이드록시숙신이미드(n-hydroxysuccinimide)로 수식화된 디아세틸렌 단량체의 1H-핵자기공명스펙트럼이다.
도 5a는 실시예 1-2에 따라 합성한 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체의 박막 크로마토그래피이다.
도 5b는 실시예 1-2에 따라 합성한 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체의 1H-핵자기공명스펙트럼이다.
도 6은 실시예 1에 따라 합성한 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀의 흡광 스펙트럼이다.
도 7은 실시예 1에 따라 합성한 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀의 민감성을 정량화 한 그래프이다.
도 8은 실시예 1에 따라 합성한 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀의 여러 중금속 이온에 대한 흡광 스펙트럼이다.
도 9는 실시예 1에 따라 합성한 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀의 여러 중금속 이온에 대한 선택성을 정량화한 그래프이다.1 is a schematic diagram of a polydiacetylene liposome including a lead ion-specific ligand according to one embodiment.
2 is a schematic diagram briefly illustrating a manufacturing method for preparing polydiacetylene liposomes containing the lead ion-specific ligand according to another embodiment.
3 is a schematic diagram showing a method for detecting lead ions according to another embodiment.
4 is a 1 H-nuclear magnetic resonance spectrum of a diacetylene monomer modified with N-hydroxysuccinimide synthesized according to Example 1-1.
5a is thin layer chromatography of diacetylene monomers modified with lead ion-specific ligands synthesized according to Example 1-2.
5B is a 1 H-nuclear magnetic resonance spectrum of a diacetylene monomer modified with a lead ion-specific ligand synthesized according to Example 1-2.
6 is an absorption spectrum of polydiacetylene liposomes containing lead ion-specific ligands synthesized according to Example 1.
7 is a graph quantifying the sensitivity of polydiacetylene liposomes containing lead ion-specific ligands synthesized in Example 1.
8 is an absorption spectrum of various heavy metal ions of polydiacetylene liposomes containing lead ion-specific ligands synthesized according to Example 1.
9 is a graph quantifying the selectivity of polydiacetylene liposomes containing lead ion-specific ligands synthesized in Example 1 to various heavy metal ions.
이상의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages will be easily understood through the following preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, it is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and the technical idea will be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Like reference numerals have been used for like elements throughout the description of each figure. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown enlarged than actual for clarity of the present invention. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. In addition, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the case where it is "directly on" the other part, but also the case where another part is present in the middle. Conversely, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be "under" another part, this includes not only the case where it is "directly below" the other part, but also the case where another part is in the middle.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.Unless otherwise specified, all numbers, values and/or expressions expressing quantities of components, reaction conditions, polymer compositions and formulations used herein refer to the number of factors that such numbers arise, among other things, to obtain such values. Since these are approximations that reflect the various uncertainties of the measurement, they should be understood to be qualified by the term "about" in all cases. Also, when numerical ranges are disclosed herein, such ranges are contiguous and include all values from the minimum value of such range to the maximum value inclusive, unless otherwise indicated. Furthermore, where such ranges refer to integers, all integers from the minimum value to the maximum value inclusive are included unless otherwise indicated.
본 명세서에 있어서, 범위가 변수에 대해 기재되는 경우, 상기 변수는 상기 범위의 기재된 종료점들을 포함하는 기재된 범위 내의 모든 값들을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, "5 내지 10"의 범위는 5, 6, 7, 8, 9, 및 10의 값들뿐만 아니라 6 내지 10, 7 내지 10, 6 내지 9, 7 내지 9 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 5.5, 6.5, 7.5, 5.5 내지 8.5 및 6.5 내지 9 등과 같은 기재된 범위의 범주에 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다. 또한 예를 들면, "10% 내지 30%"의 범위는 10%, 11%, 12%, 13% 등의 값들과 30%까지를 포함하는 모든 정수들뿐만 아니라 10% 내지 15%, 12% 내지 18%, 20% 내지 30% 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 10.5%, 15.5%, 25.5% 등과 같이 기재된 범위의 범주 내의 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다.In this specification, where ranges are stated for a variable, it will be understood that the variable includes all values within the stated range inclusive of the stated endpoints of the range. For example, a range of "5 to 10" includes values of 5, 6, 7, 8, 9, and 10, as well as any subrange of 6 to 10, 7 to 10, 6 to 9, 7 to 9, and the like. inclusive, as well as any value between integers that fall within the scope of the stated range, such as 5.5, 6.5, 7.5, 5.5 to 8.5 and 6.5 to 9, and the like. Also, for example, the range of "10% to 30%" includes values such as 10%, 11%, 12%, 13%, etc., and all integers up to and including 30%, as well as values from 10% to 15%, 12% to 12%, etc. It will be understood to include any sub-range, such as 18%, 20% to 30%, and the like, as well as any value between reasonable integers within the scope of the stated range, such as 10.5%, 15.5%, 25.5%, and the like.
종래 납 이온과 같은 중금속 이온 검출방법은 값 비싼 장비와 긴 분석 시간, 전문 인력을 필요로 하는 단점이 존재하고 있는 문제가 있었다.Conventional methods for detecting heavy metal ions such as lead ions have disadvantages of requiring expensive equipment, long analysis time, and specialized personnel.
이에, 본 발명자들은 상기 문제를 예의 연구한 결과, 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀으로 납 이온을 효율적으로 검출할 수 있다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the inventors of the present invention have intensively studied the above problem and found that lead ions can be efficiently detected with polydiacetylene liposomes containing lead ion-specific ligands, thereby completing the present invention.
도 1은 일 구현예에 따른 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a polydiacetylene liposome including a lead ion-specific ligand according to one embodiment.
이를 참고하면, 상기 폴리디아세틸렌 리포좀은 수용액 상태에서 지질층 막에 의하여 격리된 내부공간을 갖는 구조일 수 있다. 또한, 납 이온에 특이적인 리간드가 지질층막 상부에 특정공간에 일부 위치할 수 있고, 바람직하게는, 지질층막 상부 보다 밖에 돌출되도록 위치하여 납 이온과 더 쉽게 결합할 수 있다.Referring to this, the polydiacetylene liposome may have a structure having an internal space isolated by a lipid layer membrane in an aqueous solution state. In addition, a ligand specific for lead ions may be partially located in a specific space on the upper part of the lipid layer membrane, and preferably, it is positioned so as to protrude outside the upper part of the lipid layer membrane, so that it can more easily bind to lead ions.
상기 폴리디아세틸렌은 디아세틸렌 리포좀의 중합 반응에 의해 형성되는 공액고분자로서 별도의 표지 없이 광학적 특성이 변화할 수 있는 소재일 수 있다.The polydiacetylene is a conjugated polymer formed by polymerization of diacetylene liposomes, and may be a material capable of changing optical properties without a separate label.
상기 납 이온에 특이적인 리간드는 납 이온과 특이적으로 결합할 수 있다. 이는 폴리디아세틸렌 리포좀 내 공액구조를 변화시켜 색전이인 광학적 변화를 나타낼 수 있다.The lead ion-specific ligand may specifically bind to lead ion. This can change the conjugated structure in the polydiacetylene liposome to exhibit an optical change that is embolism.
일 실시예에 따라, 상기 납 이온에 특이적인 리간드는 도파민, 항-납 이온 항체, 및 납 이온에 특이적인 압타머로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는, 경제적으로 뛰어날 뿐만 아니라 외부오염에 민감하지 않은 도파민일 수 있다.According to one embodiment, the lead ion-specific ligand may include at least one selected from the group consisting of dopamine, an anti-lead ion antibody, and a lead ion-specific aptamer, preferably economically superior. In addition, it may be dopamine that is not sensitive to external contamination.
일 실시예에 따라, 상기 구성을 갖는 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀은 크기가 수백 nm로 다양할 수 있고, 특정 크기로 제한되지 않는다. According to one embodiment, the size of the polydiacetylene liposome including a lead ion-specific ligand having the above structure may vary from several hundred nm, and is not limited to a specific size.
일 구현예에 따른 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀은 지질층막 상부 보다 밖에 돌출되도록 위치한 납 이온에 특이적인 리간드가 납 이온과 결합하여 폴리디아세틸렌 내 공액구조를 변화시킴으로써 광학적 변화, 구체적으로, 청색에서 적색으로의 색전이가 발생하는 바, 납 이온을 보다 효과적으로 검출할 수 있는 장점이 있다.In polydiacetylene liposomes containing lead ion-specific ligands according to an embodiment, lead-specific ligands positioned so as to protrude outside the top of the lipid layer membrane combine with lead ions to change the conjugated structure in polydiacetylene, resulting in optical changes. , Specifically, since a color transition from blue to red occurs, there is an advantage in that lead ions can be more effectively detected.
도 2는 다른 일 구현예에 따른 상기 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀을 제조하는 제조방법을 간략하게 나타낸 모식도이다. 2 is a schematic diagram briefly illustrating a manufacturing method for preparing polydiacetylene liposomes containing the lead ion-specific ligand according to another embodiment.
이를 참고하면, N-하이드록시숙신이미드(n-hydroxysuccinimide)로 수식화된 디아세틸렌 단량체, 및 납 이온에 특이적인 리간드를 혼합하여, 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체를 제조하는 단계; 상기 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체로부터 자가조립(Self-assembly)시켜, 납 이온에 특이적인 리간드가 포함된 초기 폴리디아세틸렌 리포좀을 제조하는 단계; 및 상기 초기 폴리디아세틸렌 리포좀에 자외선을 조사시켜 납 이온에 특이적인 리간드가 포함된 폴리디아세틸렌 리포좀을 제조하는 단계;를 포함한다.Referring to this, preparing a diacetylene monomer modified with a lead ion-specific ligand by mixing a diacetylene monomer modified with n-hydroxysuccinimide and a lead ion-specific ligand. ; self-assembly from diacetylene monomers modified with lead ion-specific ligands to prepare initial polydiacetylene liposomes containing lead-specific ligands; and irradiating the initial polydiacetylene liposome with ultraviolet rays to prepare a polydiacetylene liposome containing a ligand specific for lead ions.
이때, 상기 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀을 설명하기 위한 내용 중 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀 제조방법과 중복되는 내용은 생략할 수 있다.In this case, among the descriptions of the polydiacetylene liposome containing the lead ion-specific ligand, the content overlapping with the method for preparing the polydiacetylene liposome containing the lead ion-specific ligand may be omitted.
상기 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체를 제조하는 단계는 폴리디아세틸렌 리포좀을 형성시키기 위한 기본 단위인 단량체를 제조하는 단계이다.The step of preparing the diacetylene monomer modified with the lead ion-specific ligand is a step of preparing a monomer, which is a basic unit for forming polydiacetylene liposomes.
구체적으로, N-하이드록시숙신이미드(n-hydroxysuccinimide)로 수식화된 디아세틸렌 단량체, 및 납 이온에 특이적인 리간드를 혼합하여 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체를 제조할 수 있다.Specifically, a diacetylene monomer modified with a lead ion-specific ligand may be prepared by mixing a diacetylene monomer modified with n-hydroxysuccinimide and a lead-ion-specific ligand.
다만, 디아세틸렌 단량체를 준비한 다음 N-하이드록시숙신이미드(n-hydroxysuccinimide)로 수식화된 디아세틸렌 단량체를 먼저 제조할 수 있다.However, after preparing the diacetylene monomer, the diacetylene monomer modified with N-hydroxysuccinimide may be prepared first.
일 실시예에 따라, 상기 디아세틸렌 단량체는 펜타코사다이이노익산(PCDA: pentacosadiynoic acid), 펜타코사다이이노익산-에틸렌다이아민(PCDA-EDA: pentacosadiynoic acid-ethylenediamine), 트리코사다이이노익산(TCDA: tricosadiynoic acid), 헤네이코사다이이노익산(HCDA: heneicosadiynoic acid), 헵타데카다이이노익산(HDDA: heptadecadiynoic acid) 및 에이코사다이이노익산(eicosadiynoic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the diacetylene monomer is pentacosadiynoic acid (PCDA: pentacosadiynoic acid), pentacosadiynoic acid-ethylenediamine (PCDA-EDA: pentacosadiynoic acid-ethylenediamine), tricosadiynoic acid (TCDA: tricosadiynoic acid), heneicosadiynoic acid (HCDA: heneicosadiynoic acid), heptadecadiynoic acid (HDDA: heptadecadiynoic acid) and eicosadiynoic acid (eicosadiynoic acid). .
일 실시예에 따라, 상기 준비한 디아세틸렌 단량체에 N-하이드록시숙신이미드(n-hydroxysuccinimide; NHS) 및 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필 카보디이미드 (1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide; EDC)을 첨가하여 커플링 반응에 의해 디아세틸렌 단량체가 활성화되어 결과적으로, NHS 작용기가 치환된 디아세틸렌 단량체, 바람직하게는, N-하이드록시숙신이미드(n-hydroxysuccinimide)로 수식화된 디아세틸렌 단량체를 제조할 수 있다.According to one embodiment, N-hydroxysuccinimide (NHS) and 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl carbodiimide (1-ethyl-3-( 3-dimethylaminopropyl)carbodiimide; EDC) is added to activate the diacetylene monomer by a coupling reaction, and as a result, the diacetylene monomer in which the NHS functional group is substituted, preferably, N-hydroxysuccinimide (n-hydroxysuccinimide) Diacetylene monomers modified with can be prepared.
상기 준비한 N-하이드록시숙신이미드(n-hydroxysuccinimide)로 수식화된 디아세틸렌 단량체에 납 이온에 특이적인 리간드를 혼합하면 상기 디아세틸렌 단량체에 수식된 N-하이드록시숙신이미드(n-hydroxysuccinimide)와 납 이온에 특이적인 리간드의 아민기 결합하여 최종적으로 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체를 제조할 수 있다.When a lead ion-specific ligand is mixed with the diacetylene monomer modified with N-hydroxysuccinimide prepared above, N-hydroxysuccinimide modified with the diacetylene monomer and A diacetylene monomer modified with a lead-ion-specific ligand can be finally prepared by binding the lead-ion-specific ligand to an amine group.
상기 납 이온에 특이적인 리간드가 포함된 초기 디아세틸렌 리포좀을 제조하는 단계는 상기 제조한 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체로부터 자가조립(Self-assembly)시켜 제조할 수 있다.The step of preparing the initial diacetylene liposome containing the lead ion-specific ligand may be prepared by self-assembly from the prepared diacetylene monomer modified with the lead-ion-specific ligand.
구체적으로, 상기 자가조립(Self-assembly) 방법은 상기 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체와, 디아세틸렌 단량체를 혼합시키는 단계; 및 상기 혼합된 결과물을 2 ℃ 내지 6 ℃의 온도에서 12시간 내지 16시간 동안 유지시키는 단계;를 포함할 수 있다.Specifically, the self-assembly method includes mixing a diacetylene monomer modified with a ligand specific for the lead ion and the diacetylene monomer; and maintaining the mixed product at a temperature of 2° C. to 6° C. for 12 hours to 16 hours.
상기 혼합시키는 단계에서 디아세틸렌 단량체는 상기 N-하이드록시숙신이미드(n-hydroxysuccinimide)로 수식화된 디아세틸렌 단량체를 제조하기 위해 사용한 디아세틸렌 단량체와 동일하거나 다를 수 있다.In the mixing step, the diacetylene monomer may be the same as or different from the diacetylene monomer used to prepare the diacetylene monomer modified with N-hydroxysuccinimide.
일 실시예에 따라, 상기 혼합된 결과물을 2 ℃ 내지 6 ℃의 온도에서 12 시간 내지 16시간 동안 유지시킬 수 있고, 바람직하게는, 3 ℃ 내지 4 ℃의 온도에서 12시간 내지 16시간 동안 유지시켜서 자가조립(Self-assembly)을 진행시킬 수 있다. 상기 범위를 벗어나면, 자가조립이 진행되지 않는 단점이 있다.According to one embodiment, the mixed product may be maintained at a temperature of 2 ° C to 6 ° C for 12 hours to 16 hours, preferably, maintained at a temperature of 3 ° C to 4 ° C for 12 hours to 16 hours Self-assembly can proceed. Outside the above range, there is a disadvantage that self-assembly does not proceed.
일 실시예에 따라, 상기 혼합된 결과물을 유기용매에 용해시키고, 퍼지 가스를 사용하여, 유기용매를 제거하면, 디아세틸렌 단량체 박막이 형성되며, 그 후 물 또는 완충 용액을 넣고 상기 적정 유지온도 및 유지시간을 유지시켜 자가조립을 유도하게되면, 디아세틸렌 단량체들이 알킬 체인(alkyl chain)간의 소수성 상호작용에 의해 서로 가까운 거리를 유지하면서 모이게 되어 최종적으로 초기 디아세틸렌 리포좀이 형성될 수 있다.According to an embodiment, when the mixed product is dissolved in an organic solvent and the organic solvent is removed using a purge gas, a diacetylene monomer thin film is formed, and then water or a buffer solution is added to the appropriate maintaining temperature and When self-assembly is induced by maintaining the retention time, the diacetylene monomers are gathered while maintaining a close distance to each other by hydrophobic interactions between alkyl chains, and finally, initial diacetylene liposomes can be formed.
상기 납 이온에 특이적인 리간드가 포함된 폴리디아세틸렌 리포좀을 제조하는 단계는 상기 초기 디아세틸렌 리포좀에 자외선을 조사시켜 초기 디아세틸렌 리포좀 내 이중-삼중결합이 형성되어 다른 단량체와 고분자 주쇄(backbone)의 특정부위가 결합하는 방식으로 중합될 수 있다.In the step of preparing the polydiacetylene liposome containing the lead ion-specific ligand, the initial diacetylene liposome is irradiated with ultraviolet rays to form a double-triple bond in the initial diacetylene liposome to form a polymer backbone with other monomers. It can be polymerized in such a way that specific sites bind.
일 실시예에 따라, 상기 자외선을 250 nm 내지 260 nm의 파장범위에서 10분 내지 30분 동안 조사시킬 수 있고, 바람직하게는, 254 nm의 UV 및 γ(감마)선에서 15분 내지 20분 동안 조사시킬 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 조사시간이 너무 짧으면 완전한 중합이 어려운 단점이 있고, 조사시간이 너무 길면 오랜 자극에 반응하여 적색으로 변질될 수 있는 단점이 있다.According to one embodiment, the ultraviolet rays may be irradiated in a wavelength range of 250 nm to 260 nm for 10 minutes to 30 minutes, preferably, 254 nm UV and γ (gamma) rays for 15 minutes to 20 minutes can be investigated. Outside the above range, if the irradiation time is too short, there is a disadvantage in that complete polymerization is difficult, and if the irradiation time is too long, there is a disadvantage in that it may change to red in response to a long stimulus.
도 3은 또 다른 일 실시예에 따른 납 이온의 검출방법을 나타낸 개략도이다.3 is a schematic diagram showing a method for detecting lead ions according to another embodiment.
이를 참고하면, 일 실시예에 따른 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀을 납 이온 함유 시료와 접촉시키는 단계; 및 상기 접촉으로 인해 유도되는 광학적 특성 변화를 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.Referring to this, the step of contacting the polydiacetylene liposome containing a lead ion-specific ligand according to an embodiment with a lead ion-containing sample; and measuring a change in optical characteristics induced by the contact.
이때, 상기 폴리디아세틸렌 리포좀 또는 폴리디아세틸렌 리포좀 제조 방법을 설명하기 위한 내용 중 납 이온 검출방법 설명을 위한 내용과 중복되는 내용은 생략할 수 있다.At this time, among the contents for explaining the polydiacetylene liposome or the method for preparing the polydiacetylene liposome, the contents overlapping with the contents for the description of the lead ion detection method may be omitted.
상기 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀은 최대 흡수 파장이 640 nm인 청색을 발현할 수 있다. 이후, 폴리디아세틸렌 리포좀에 포함된 납 이온에 특이적인 리간드가 납 이온과 특이적으로 반응함에 따라 흡수 스펙트럼이 변화하여 최대 흡수 파장이 540 nm인 적색으로 색 전이가 일어날 수 있다.The polydiacetylene liposome containing the lead ion-specific ligand can express a blue color with a maximum absorption wavelength of 640 nm. Thereafter, as the lead ion-specific ligand included in the polydiacetylene liposome reacts specifically with the lead ion, the absorption spectrum may change and color transition may occur to red with a maximum absorption wavelength of 540 nm.
이때, 상기 납 이온의 검출방법을 통해 농도 70 μM 내지 100 μM의 납 이온을 특이적으로 검출할 수 있다.In this case, lead ions having a concentration of 70 μM to 100 μM can be specifically detected through the method for detecting lead ions.
일 실시예에 따라, 상기 광학적 특성 변화는 육안 또는 측정 장치에 의해 측정될 수 있고, 상기 측정 장치는 UV-Vis 분광기 또는 형광 분광기를 사용할 수 있다.According to one embodiment, the change in optical properties may be measured by the naked eye or a measuring device, and the measuring device may use a UV-Vis spectrometer or a fluorescence spectrometer.
일 실시예에 따라, 납 이온 함유 시료는 질산납을 수화시킨 임의의 시료로써, 그 종류가 특별히 한정되는 것으 아니며, 예를 들어, 질산납(Lead(II) nitrate), 또는 아세트산 납(Lead(II) acetate)을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the lead ion-containing sample is any sample in which lead nitrate is hydrated, and the type is not particularly limited. For example, lead (II) nitrate or lead acetate (Lead (II) nitrate) II) acetate).
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, these examples are intended to illustrate the present invention by way of example, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
실시예 1 : 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀 제조Example 1: Preparation of polydiacetylene liposomes containing lead ion-specific ligands
실시예 1-1 : N-하이드록시숙신이미드(n-hydroxysuccinimide)로 수식화된 디아세틸렌 단량체 합성Example 1-1: Synthesis of diacetylene monomer modified with N-hydroxysuccinimide
디아세틸렌 단량체인 PCDA(10, 12-pentacosadiynoic acid)(0.3 g, 0.8 mmol)를 MC(Methylene Chloride) 10 mL에 용해시켰으며 EDC(1-Ethyl-3-[3-dimethylami-nopropyl]-carbodiimide hydrochloride) (0.179 g, 0.936 mmol), NHS(N-Hydroxysuccinimide) (0.104 g, 0.904 mmol)를 첨가하였다. 상온에서 3시간 교반한 후 감압 증류를 통해 MC를 제거하였으며, EA(Ethyl Acetate)와 탈이온수를 사용하여 추출하고 고염수(Brine) 5 mL를 첨가하여 세척하였다. 유기층의 수용액을 황산마그네슘(MgSO4)을 사용하여 건조하였으며 필터링하였다. 용매를 제거하여 최종 반응 산물인 N-하이드록시숙신이미드(n-hydroxysuccinimide)로 수식화된 디아세틸렌 단량체 PCDA-NHS를 수득하였다.PCDA (10, 12-pentacosadiynoic acid) (0.3 g, 0.8 mmol), a diacetylene monomer, was dissolved in 10 mL of Methylene Chloride (MC) and EDC (1-Ethyl-3-[3-dimethylami-nopropyl]-carbodiimide hydrochloride ) (0.179 g, 0.936 mmol), N-Hydroxysuccinimide (NHS) (0.104 g, 0.904 mmol) were added. After stirring at room temperature for 3 hours, MC was removed by distillation under reduced pressure, extracted using EA (Ethyl Acetate) and deionized water, and washed by adding 5 mL of high brine (Brine). The aqueous solution of the organic layer was dried using magnesium sulfate (MgSO 4 ) and filtered. The solvent was removed to obtain the final reaction product, diacetylene monomer PCDA-NHS modified with n-hydroxysuccinimide.
실시예 1-2 : 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체 합성Example 1-2: Synthesis of diacetylene monomer modified with lead ion-specific ligand
상기 합성한 N-하이드록시숙신이미드(n-hydroxysuccinimide)로 수식화된 디아세틸렌 단량체인 PCDA-NHS와 납 이온에 특이적인 리간드인 도파민(Dopamine, DA) (0.145 g, 0.763 mmol)을 5 mL의 DMF(Dimethylformamide)에 용해시킨 후 질소 환경에서 교반하였고 TEA(Triethylamine) (106 μL, 0.763 mmol)을 천천히 부가하며 상온에서 overnight 반응시켰다. 반응 후 EA(Ethyl Acetate)와 탈이온수를 사용하여 추출하였으며 추출 과정을 2-3회 반복한 후 황산마그네슘(MgSO4)을 사용하여 수분을 제거하였다. 최종적으로 MC:MA (9:1) 용매를 사용하여 Silica-gel 크로마토그래피 방식으로 정제하여, 최종 산물 단량체인 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체 PCDA-DA를 합성하였다.PCDA-NHS, a diacetylene monomer modified with n-hydroxysuccinimide synthesized above, and Dopamine (DA) (0.145 g, 0.763 mmol), a ligand specific for lead ions, were mixed into 5 mL of After dissolving in DMF (Dimethylformamide), the mixture was stirred in a nitrogen environment, and TEA (Triethylamine) (106 μL, 0.763 mmol) was slowly added and reacted overnight at room temperature. After the reaction, extraction was performed using EA (Ethyl Acetate) and deionized water, and after repeating the extraction process 2-3 times, moisture was removed using magnesium sulfate (MgSO 4 ). Finally, it was purified by silica-gel chromatography using an MC:MA (9:1) solvent to synthesize a diacetylene monomer, PCDA-DA, modified with a ligand specific for lead ion, the final product monomer.
실시예 1-3 : 납 이온에 특이적인 리간드가 포함된 폴리디아세틸렌 리포좀 합성Example 1-3: Synthesis of polydiacetylene liposome containing lead ion-specific ligand
폴리디아세틸렌 단량체 PCDA 1 mg, 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체 PCDA-DA 0.2 mg을 계량한 후 MC(Methylene chloride):MA(Methanol) (10:1) 용매 1 mL에 용해시켰다. 질소 가스를 사용하여 용매를 제거하여 필름 상을 얻었으며 탈 이온수를 3.5 mL 첨가하여 90 ℃의 초음파 수조에서 분산시켰다. 이후 0.8 μm 크기의 기공을 가지는 시린지 필터를 사용하여 용액을 필터링한 후 4 ℃에서 overnight 반응시켜 자가 조립을 유도하여 초기 폴리디아세틸렌 리포좀을 제조하였다. 그 다음, 자가 조립된 초기 디아세틸렌 리포좀에 254 nm의 자외선을 10분간 조사하여 최종적으로 납 이온에 특이적인 리간드가 포함된 청색의 폴리디아세틸렌 리포좀을 합성하였다.After weighing 1 mg of polydiacetylene monomer PCDA and 0.2 mg of diacetylene monomer PCDA-DA modified with a ligand specific for lead ion, they were dissolved in 1 mL of MC (Methylene chloride):MA (Methanol) (10:1) solvent. . The solvent was removed using nitrogen gas to obtain a film phase, and 3.5 mL of deionized water was added and dispersed in an ultrasonic bath at 90 °C. Thereafter, the solution was filtered using a syringe filter having a pore size of 0.8 μm, and then reacted overnight at 4 ° C. to induce self-assembly, thereby preparing initial polydiacetylene liposomes. Then, 254 nm ultraviolet light was irradiated on the self-assembled initial diacetylene liposome for 10 minutes to finally synthesize a blue polydiacetylene liposome containing a ligand specific for lead ions.
실험예 1 : 합성된 전구체들의 합성 성공 여부 검토Experimental Example 1: Examination of successful synthesis of synthesized precursors
실시예 1-1에 따라 합성한 N-하이드록시숙신이미드(n-hydroxysuccinimide)로 수식화된 디아세틸렌 단량체의 구조를 확인하기 위해 1H-핵자기공명분광법(Nuclear magnetic resonance spectroscopy; NMR)을 사용하여 분석하고 그 결과를 도 4에 나타내었다.In order to confirm the structure of the diacetylene monomer modified with n-hydroxysuccinimide synthesized according to Example 1-1, 1 H-Nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) was used. and analyzed, and the results are shown in Figure 4.
구체적으로, 도 4는 실시예 1-1에 따라 합성한 N-하이드록시숙신이미드(n-hydroxysuccinimide)로 수식화된 디아세틸렌 단량체의 1H-핵자기공명스펙트럼이다.Specifically, FIG. 4 is a 1 H-nuclear magnetic resonance spectrum of a diacetylene monomer modified with N-hydroxysuccinimide synthesized according to Example 1-1.
도 4를 참고하면 실시예 1-1에 따라 합성한 N-하이드록시숙신이미드(n-hydroxysuccinimide)로 수식화된 디아세틸렌 단량체인 PCDA-NHS가 의도한 구조대로 합성한 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 4, it was confirmed that PCDA-NHS, a diacetylene monomer modified with n-hydroxysuccinimide synthesized according to Example 1-1, was synthesized according to the intended structure.
또한, 실시예 1-2에 따라 합성한 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체의 구조를 확인하기 위해 크로마토그래피를 통해 검토하였다. 구체적으로, TLC Plate 위에 Starting materials로 사용한 PCDA-NHS과 도파민(Dopamine), 합성한 PCDA-DA를 Drop 한 후 유기 용매를 사용하여 전개시키는 크로마토그래피를 통해 검토하고 그 결과를 도 5a에 나타내었다.In addition, in order to confirm the structure of the diacetylene monomer modified with a lead ion-specific ligand synthesized according to Example 1-2, it was reviewed through chromatography. Specifically, PCDA-NHS and dopamine, which were used as starting materials, and synthesized PCDA-DA were dropped on a TLC plate, and then examined through chromatography developed using an organic solvent, and the results are shown in FIG. 5a.
구체적으로, 도 5a는 실시예 1-2에 따라 합성한 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체의 박막 크로마토그래피이다.Specifically, FIG. 5A is thin layer chromatography of a diacetylene monomer modified with a lead ion-specific ligand synthesized according to Example 1-2.
도 5a를 참고하면, 전개 후 과망가니즈산 칼륨(Potassium permanganate, KMnO4) 염색을 통해 생성물 점(P)에서 나타나는 새로운 밴드를 확인할 수 있었는 바, 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체인 PCDA-DA를 성공적으로 합성한 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 5A, after development, it was confirmed that a new band appeared at the product point (P) through potassium permanganate (KMnO 4 ) staining, which is a diacetylene monomer modified with a lead ion-specific ligand. It was confirmed that PCDA-DA was successfully synthesized.
또한, 실시예 1-2에 따라 합성한 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체의 구조를 확인하기 위해 1H-핵자기공명분광법(Nuclear magnetic resonance spectroscopy; NMR)을 사용하여 분석하고 그 결과를 도 5b에 나타내었다.In addition, in order to confirm the structure of the diacetylene monomer modified with a lead ion-specific ligand synthesized according to Example 1-2, it was analyzed using 1 H-Nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), and the The results are shown in Figure 5b.
구체적으로, 도 5b는 실시예 1-2에 따라 합성한 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체의 1H-핵자기공명스펙트럼이다.Specifically, FIG. 5B is a 1 H-nuclear magnetic resonance spectrum of a diacetylene monomer modified with a lead ion-specific ligand synthesized according to Example 1-2.
도 5b를 참고하면 실시예 1-2에 따라 합성한 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체인 PCDA-DA가 의도한 구조대로 합성한 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 5B , it was confirmed that PCDA-DA, a diacetylene monomer modified with a lead ion-specific ligand synthesized in Example 1-2, was synthesized according to the intended structure.
실험예 2 : 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀의 납이온 검출 민감성 평가Experimental Example 2: Lead ion detection sensitivity evaluation of polydiacetylene liposomes containing lead ion-specific ligands
실시예 1에 따라 합성한 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀의 납 이온 검출민감성 평가를 하기와 같이 진행하였다.The lead ion detection sensitivity of the polydiacetylene liposome containing the lead ion-specific ligand synthesized in Example 1 was evaluated as follows.
구체적으로, 실시예 1에 따른 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀에 최종 납 이온 농도가 0 μM 내지 100 μM이 되도록 각기 다른 농도의 납 이온 용액을 첨가하였으며, 이때, 반응 용액의 총 부피는 60 μL이다. 납 이온 용액을 첨가 후 15분간 반응시켰으며 220-800 nm 범위의 흡수 스펙트럼을 분석하였다. 납 이온 검출의 민감성을 정량화하기 위해 비색 반응 값 (Colorimetric response, CR (%))을 하기 수학식 1과 같이 계산하였다.Specifically, lead ion solutions of different concentrations were added to the polydiacetylene liposomes containing lead ion-specific ligands according to Example 1 so that the final lead ion concentration was 0 μM to 100 μM. At this time, the reaction solution The total volume is 60 μL. After adding the lead ion solution, it was reacted for 15 minutes and the absorption spectrum in the range of 220-800 nm was analyzed. In order to quantify the sensitivity of lead ion detection, the colorimetric response (CR (%)) was calculated as shown in
위 수식에서 
이에 따른 납 이온 검출민감성 평가결과를 도 6에 나타내었다. The lead ion detection sensitivity evaluation result according to this is shown in FIG. 6.
구체적으로, 도 6은 실시예 1에 따라 합성한 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀의 흡수 스펙트럼이다.Specifically, FIG. 6 is an absorption spectrum of polydiacetylene liposomes containing lead ion-specific ligands synthesized according to Example 1.
납 이온에 특이적인 리간드인 도파민의 카테콜 그룹(Catechol Group)은 폴리디아세틸렌이 형성될 때 외부로 노출되도록 설계되었다. 카테콜 그룹은 납 이온과 배위 결합을 형성할 수 있는 것으로 알려져 있다. 따라서, 납 이온의 농도가 증가함에 따라 ①폴리디아세틸렌 표면에 위치하는 도파민의 카테콜 그룹과 납 이온 사이의 상호 작용이 더 커지게 되고 ②폴리디아세틸렌 내부의 공액 백본 뒤틀림 또한 더 크게 발생하여 ③적색으로의 색 전이 정도가 커지는 것으로 추정하고 있다.Dopamine's catechol group, a lead-specific ligand, is designed to be exposed to the outside when polydiacetylene is formed. It is known that catechol groups can form coordinating bonds with lead ions. Therefore, as the concentration of lead ion increases, ① the interaction between the catechol group of dopamine located on the surface of polydiacetylene and the lead ion becomes greater, ② the distortion of the conjugated backbone inside the polydiacetylene also increases, and ③ It is estimated that the degree of color transition to red increases.
도 6을 참조하면, 청색일 때 특징적으로 나타나는 640 nm 및 580 nm 영역의 피크 강도가 점차 감소하고, 540 nm 및 480 nm 부근에서 새로운 피크가 생성되었다. 이 결과는 폴리디아세틸렌의 색 변화를 통해 납 이온을 성공적으로 검출할 수 있음을 의미한다.Referring to FIG. 6 , peak intensities of the 640 nm and 580 nm regions, which appear characteristically when blue, gradually decreased, and new peaks were generated around 540 nm and 480 nm. This result means that lead ions can be successfully detected through the color change of polydiacetylene.
도 7은 실시예 1에 따라 합성한 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀의 민감성을 정량화한 그래프이다.7 is a graph quantifying the sensitivity of polydiacetylene liposomes containing lead ion-specific ligands synthesized according to Example 1.
즉 도 6에 따른 흡수 스펙트럼의 변화를 도 7에 육안으로 확인할 수 있다. 이를 참조하면, 처리한 납 이온의 농도가 증가함에 따라 폴리디아세틸렌의 색상이 청색에서 적색으로 변화하였다. 이러한 변화를 비색 반응 값(CR, %)을 계산하여 정량화하였으며 납 이온의 농도가 0 μM에서 100 μM로 증가할수록 폴리디아세틸렌의 비색 반응 값은 각각 1.35±0.31% (10 μM의 납 이온 첨가), 4.45±0.32% (30 μM의 납 이온 첨가), 6.03±1.37% (50 μM의 납 이온 첨가), 11.9±4.60% (70 μM의 납 이온 첨가), 39.9±1.16% (100 μM의 납 이온 첨가)로 증가하였다. That is, the change in the absorption spectrum according to FIG. 6 can be visually confirmed in FIG. 7 . Referring to this, the color of polydiacetylene changed from blue to red as the concentration of treated lead ions increased. This change was quantified by calculating the colorimetric response value (CR, %), and as the lead ion concentration increased from 0 μM to 100 μM, the colorimetric response value of polydiacetylene increased by 1.35±0.31% (with the addition of 10 μM lead ion). , 4.45±0.32% (added 30 μM lead ions), 6.03±1.37% (added 50 μM lead ions), 11.9±4.60% (added 70 μM lead ions), 39.9±1.16% (added 100 μM lead ions) added).
이를 참고하면, 70 μM 농도의 납 이온에서 100 μM 농도의 납 이온을 반응시킬 때 비색 반응 값이 현저하게 증가한 것을 확인할 수 있는 바, 일 실시예에 따른 폴리디아세틸렌 리포좀은 농도 70 μM 내지 100 μM의 납 이온을 특이적으로 검출할 수 있는 것을 확인할 수 있다.Referring to this, it can be seen that the colorimetric response value significantly increased when lead ions at a concentration of 70 μM reacted with lead ions at a concentration of 100 μM. It can be confirmed that the lead ion of can be specifically detected.
실험예 3 : 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀의 납 이온 검출선택성 평가Experimental Example 3: Evaluation of lead ion detection selectivity of polydiacetylene liposomes containing lead ion-specific ligands
실시예 1에 따라 합성한 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀의 납 이온 검출선택성 평가를 하기와 같이 진행하였다.The lead ion detection selectivity of the polydiacetylene liposome containing a lead ion-specific ligand synthesized in Example 1 was evaluated as follows.
구체적으로, 실시예 1에 따른 폴리디아세틸렌 리포좀의 납 이온 검출 선택성을 평가하기 위해, 납 이온의 결합 과정에서 경쟁할 수 있는 금속 양이온 [나트륨(Na+), 칼슘(Ca2+), 마그네슘(Mg2+), 철(Fe3+), 니켈(Ni2+)]을 실시예 1에 따른 폴리디아세틸렌 리포좀과 반응시켰다. 이들의 최종 농도는 100 μM이 되도록 첨가하였으며, 납 이온 검출 절차와 동일하게 반응 용액의 총 부피는 60 μL이고 각각의 금속 양이온 첨가 후 15분간 반응시켰다. 220-800 nm 범위의 흡수 스펙트럼을 분석하였으며 납 이온 검출의 선택성을 나타내기 위해 비색 반응 값(CR, %)을 계산하고 그 결과를 도 8 및 도 9에 나타내었다.Specifically, in order to evaluate the lead ion detection selectivity of the polydiacetylene liposome according to Example 1, metal cations [sodium (Na + ), calcium (Ca 2+ ), magnesium ( Mg 2+ ), iron (Fe 3+ ), and nickel (Ni 2+ )] were reacted with the polydiacetylene liposome according to Example 1. Their final concentration was added to be 100 μM, and the total volume of the reaction solution was 60 μL, and reacted for 15 minutes after each metal cation was added in the same manner as in the lead ion detection procedure. An absorption spectrum in the range of 220-800 nm was analyzed, and a colorimetric response value (CR, %) was calculated to indicate the selectivity of lead ion detection, and the results are shown in FIGS. 8 and 9 .
구체적으로, 도 8은 실시예 1에 따라 합성한 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀의 여러 중금속 이온에 대한 흡광 스펙트럼이다.Specifically, FIG. 8 is an absorption spectrum of various heavy metal ions of polydiacetylene liposomes containing lead ion-specific ligands synthesized according to Example 1.
또한, 도 9는 실시예 1에 따라 합성한 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀의 여러 중금속 이온에 대한 선택성을 정량화 한 그래프이다.9 is a graph quantifying the selectivity of polydiacetylene liposomes containing lead ion-specific ligands synthesized in Example 1 to various heavy metal ions.
먼저 도 8을 참고하면, 납 이온을 제외한 다른 금속 이온에 대해서는 폴리디아세틸렌 리포좀의 흡수 스펙트럼 변화가 무시할 수준인 것으로 보이며 마그네슘 이온에 대해서만 흡수 스펙트럼의 전반적인 강도가 감소하였으나 적색으로의 색 변화와는 무관하였다. First, referring to FIG. 8, for metal ions other than lead ions, the change in the absorption spectrum of the polydiacetylene liposome seems to be negligible, and the overall intensity of the absorption spectrum decreased only for the magnesium ion, but it has nothing to do with the color change to red. did
따라서, 납 이온(Pb2+)을 제외한 모든 금속 이온과의 반응 후 적색으로 변이 시 보이는 540 nm에서의 흡수 피크를 확인할 수 없었으므로, 실시예 1에 따른 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀은 납 이온에 대한 선택성이 매우 큰 것으로 확인할 수 있었다.Therefore, since it was not possible to confirm the absorption peak at 540 nm, which is seen when the color changes to red after reaction with all metal ions except for lead ion (Pb 2+ ), polyol containing a lead ion-specific ligand according to Example 1 It was confirmed that diacetylene liposomes had very high selectivity for lead ions.
또한, 도 9를 참고하면, 비색 반응 값(CR, %)을 비교했을 때, 납 이온을 제외한 다른 금속 양이온 [나트륨 (Na+), 칼슘 (Ca2+), 마그네슘 (Mg2+), 철 (Fe3+), 니켈 (Ni2+)]과 폴리디아세틸렌을 반응시킨 후 색 전이가 무시할 수준이었다. 이는 실시예 1에 따른 납 이온에 특이적인 리간드를 포함하는 폴리디아세틸렌 리포좀이 다른 금속 양이온이 존재하는 상황에서도 납 이온과만 선택적으로 반응하여 납 이온만을 모니터링할 수 있음을 보여주는 결과임을 확인할 수 있었다.In addition, referring to FIG. 9, when comparing colorimetric response values (CR, %), metal cations other than lead ions [sodium (Na + ), calcium (Ca 2+ ), magnesium (Mg 2+ ), iron (Fe 3+ ), nickel (Ni 2+ )] and polydiacetylene were reacted, and the color transition was negligible. This is a result showing that the polydiacetylene liposome containing a lead ion-specific ligand according to Example 1 selectively reacts only with lead ions even in the presence of other metal cations and can monitor only lead ions. .
Claims (12)
상기 납 이온에 특이적인 리간드는 도파민, 항-납 이온 항체, 및 납 이온에 특이적인 압타머로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 폴리디아세틸렌 리포좀.According to claim 1,
The polydiacetylene liposome, wherein the lead ion-specific ligand includes at least one selected from the group consisting of dopamine, an anti-lead ion antibody, and a lead ion-specific aptamer.
상기 납 이온에 특이적인 리간드가 납 이온과의 상호작용에 의해 청색에서 적색으로의 색전이를 나타내는 것인 폴리디아세틸렌 리포좀.According to claim 1,
The polydiacetylene liposome, wherein the lead ion-specific ligand exhibits color transition from blue to red by interaction with lead ion.
상기 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체로부터 자가조립(Self-assembly)시켜, 납 이온에 특이적인 리간드가 포함된 초기 디아세틸렌 리포좀을 제조하는 단계; 및
상기 초기 디아세틸렌 리포좀에 자외선을 조사시켜 납 이온에 특이적인 리간드가 포함된 폴리디아세틸렌 리포좀을 제조하는 단계;를 포함하는,
폴리디아세틸렌 리포좀 제조방법.preparing a diacetylene monomer modified with a lead ion-specific ligand by mixing a diacetylene monomer modified with N-hydroxysuccinimide and a lead-ion-specific ligand;
self-assembly from diacetylene monomers modified with lead ion-specific ligands to prepare initial diacetylene liposomes containing lead-specific ligands; and
Preparing polydiacetylene liposomes containing lead ion-specific ligands by irradiating the initial diacetylene liposomes with ultraviolet rays;
Method for preparing polydiacetylene liposomes.
상기 디아세틸렌 단량체는 펜타코사다이이노익산(PCDA: pentacosadiynoic acid), 펜타코사다이이노익산-에틸렌다이아민(PCDA-EDA: pentacosadiynoic acid-ethylenediamine), 트리코사다이이노익산(TCDA: tricosadiynoic acid), 헤네이코사다이이노익산(HCDA: heneicosadiynoic acid), 헵타데카다이이노익산(HDDA: heptadecadiynoic acid) 및 에이코사다이이노익산(eicosadiynoic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것인 폴리디아세틸렌 리포좀 제조방법.According to claim 4,
The diacetylene monomer is pentacosadiynoic acid (PCDA: pentacosadiynoic acid), pentacosadiynoic acid-ethylenediamine (PCDA-EDA: pentacosadiynoic acid-ethylenediamine), tricosadiynoic acid (TCDA: tricosadiynoic acid), Hena A method for producing polydiacetylene liposomes, which is at least one selected from the group consisting of heneicosadiynoic acid (HCDA), heptadecadiynoic acid (HDDA), and eicosadiynoic acid.
상기 납 이온에 특이적인 리간드는 도파민, 항-납 이온 항체, 및 납 이온에 특이적인 압타머로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 폴리디아세틸렌 리포좀 제조방법.According to claim 4,
Wherein the lead ion-specific ligand includes at least one selected from the group consisting of dopamine, an anti-lead ion antibody, and a lead ion-specific aptamer.
상기 자가조립(Self-assembly)은
상기 납 이온에 특이적인 리간드로 수식화된 디아세틸렌 단량체와, 디아세틸렌 단량체를 혼합시키는 단계; 및
상기 혼합된 결과물을 2 ℃ 내지 6 ℃의 온도에서 12시간 내지 16시간 동안 유지시키는 단계;를 포함하는 것인,
폴리디아세틸렌 리포좀 제조방법.According to claim 4,
The self-assembly is
mixing a diacetylene monomer modified with a lead ion-specific ligand and a diacetylene monomer; and
Maintaining the mixed product at a temperature of 2 ° C to 6 ° C for 12 hours to 16 hours;
Method for preparing polydiacetylene liposomes.
상기 자외선을 250 nm 내지 260 nm의 파장범위에서 10분 내지 30분 동안 조사시키는 것인 폴리디아세틸렌 리포좀 제조방법.According to claim 4,
Polydiacetylene liposome production method of irradiating the ultraviolet rays in the wavelength range of 250 nm to 260 nm for 10 minutes to 30 minutes.
상기 접촉으로 인해 유도되는 광학적 특성 변화를 측정하는 단계;를 포함하는,
납 이온의 검출방법.Contacting the polydiacetylene liposome of claim 1 with a sample containing lead ions;
Measuring the optical characteristic change induced by the contact; including,
A method for detecting lead ions.
상기 광학적 특성 변화는 육안 또는 측정 장치에 의해 측정되는 것인 납 이온의 검출방법.According to claim 9,
The optical characteristic change is a method for detecting lead ions that is measured by the naked eye or a measuring device.
상기 측정 장치는 UV-Vis 분광기 또는 형광 분광기인 것인 납 이온의 검출방법.According to claim 10,
Wherein the measuring device is a UV-Vis spectrometer or a fluorescence spectrometer.
농도 70 μM 내지 100 μM의 납 이온을 검출하는 것인 납 이온의 검출방법.According to claim 9,
A lead ion detection method for detecting lead ions at a concentration of 70 μM to 100 μM.
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-
2022
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Dong-En Wang et al., J. Mater. Chem. A, 2015, Vol. 3, pp 21690-21698. 1부.* * |
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| KR102714617B1 (en) | 2024-10-11 |
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