KR20230114517A - 표적물질 분리 및 검출이 동시에 가능한 나노입자 복합체 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
표적물질 분리 및 검출이 동시에 가능한 나노입자 복합체, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 표적물질 분리용 조성물 또는 표적물질 검출용 조성물에 관한 것으로써, 에멀젼 증발방법이라는 간단한 방법을 통해 제조할 수 있으므로 경제적이고, 이에 포함된 자성나노입자로 인해 표적 물질을 어려운 장비 없이 자석 또는 자기장을 이용하여 쉽게 분리할 수 있을 뿐만 아니라, 탄소양자점의 형광 방출을 통해 표적 물질의 검출까지 동시에 가능한 장점이 있다.
Description
표적물질 분리 및 검출이 동시에 가능한 나노입자 복합체, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 표적물질 분리용 조성물 또는 표적물질 검출용 조성물에 관한 것이다.
기존의 자성나노입자는 높은 자기 효과를 가져 표적 물질을 분리하는 데 이용할 수 있었다.
다만, 자성나노입자는 특별한 신호를 방출하지 않기 때문에 개별적인 방법을 통해 표적 물질을 진단해야 한다는 단점이 있었다.
상기 문제를 해결하기 위한 목적은 다음과 같다.
유용성 고분자 내 자성나노입자와 탄소양자점이 고루 분산되어 있는 코어와, 상기 코어 표면에 특이적 리간드와 결합하는 작용기가 위치한 쉘을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자복합체; 이를 제조하는 방법; 및 이를 포함하는 표적물질 분리/검출용 조성물;을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에 따른 나노입자복합체는 유용성 고분자 내 자성나노입자와 탄소양자점이 고루 분산되어 있는 코어부; 및 상기 코어 표면에, 특이적 리간드와 결합하는 작용기가 위치한 쉘부;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유용성 고분자는 PSMA (poly(styrene-co-maleic anhydride), PMMA (Poly(Methyl Methacrylate), PEMA (Poly(ethylene-alt-maleic anhydride)), 및MAgPP(Maleic anhydride-grafted polypropylene)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 자성나노입자는 Fe3O4, MFE2O4, 및 Fe2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 작용기는 카르복실기(COOH), 및 아민기(NH2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
다른 일 측면에 따른 표적물질 분리용 조성물은 상기 나노입자복합체를 포함하고, 상기 자성나노입자의 자성으로, 특이적인 리간드를 갖는 표적물질을 분리한다.
또 다른 일 측면에 따른 표적물질 검출용 조성물은 상기 나노입자복합체를 포함하고, 상기 탄소양자점의 형광으로, 특이적인 리간드를 갖는 표적물질을 검출한다.
또 다른 일 측면에 따른 나노입자복합체 제조방법은 탄소양자점을 준비하는 단계; 자성나노입자를 준비하는 단계; 상기 탄소양자점과 자성나노입자를 유용성 고분자와 혼합시키는 단계: 및 상기 혼합된 결과물을 초음파 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 혼합시키는 단계에서, 음이온성 계면활성제를 더 첨가하여 혼합시킬 수 있다.
상기 음이온성 계면활성제는 도데실 황산 나트륨(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS), 로릴 황산 나트륨(Sodium laureth sulfate, SLES), 및 미레스 황산 나트륨(Sodium myreth sulfate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 혼합된 결과물을 초음파 처리하기 전, 80rpm 내지 150rpm의 조건으로 2분 내지 4분 동안 교반시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 초음파 처리는 0℃ 내지 4℃의 온도에서 2분 내지 4분간 수행할 수 있다.
일 구현예에 따른 나노입자복합체는 에멀젼 증발방법이라는 간단한 방법을 통해 제조할 수 있으므로 경제적이고, 이에 포함된 자성나노입자로 인해 표적 물질을 어려운 장비 없이 자석 또는 자기장을 이용하여 쉽게 분리할 수 있을 뿐만 아니라, 탄소양자점의 형광 방출을 통해 표적 물질의 검출까지 동시에 가능한 장점이 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 나노입자 복합체를 간략하게 나타낸 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 나노입자복합체가 리간드와 결합한 것을 나타낸 개략도이다.
도 3은 제조예 1에 따라 제조한 탄소나노입자의 TEM이미지이다.
도 4a는 제조예 1에 따라 제조한 탄소나노입자의 자외선 조사 결과를 나타낸 이미지이고, 도 4b는 제조예 1에 따라 제조한 탄소나노입자의 유용성을 확인한 이미지이다.
도 5는 제조예 2에 따라 제조하여 oleic acid로 코팅된 자성나노입자의 TEM 이미지이다.
도 6a는 제조예 2에 따라 제조한 자성나노입자의 유용성을 확인한 이미지이고, 도 6b는 제조예 2에 따라 제조한 자성나노입자의 자석으로 분리한 결과를 나타낸 이미지이다.
도 7는 제조예 3에 따라 제조한 나노입자복합체의 TEM 이미지이다.
도 8은 제조예 3에 따라 제조한 나노입자복합체의 표면 작용기를 푸리에 변환 분광 광도계로 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 제조예 3에 따라 제조한 나노입자복합체의 자성 및 형광성을 확인한 이미지이다.
도 2는 일 실시예에 따른 나노입자복합체가 리간드와 결합한 것을 나타낸 개략도이다.
도 3은 제조예 1에 따라 제조한 탄소나노입자의 TEM이미지이다.
도 4a는 제조예 1에 따라 제조한 탄소나노입자의 자외선 조사 결과를 나타낸 이미지이고, 도 4b는 제조예 1에 따라 제조한 탄소나노입자의 유용성을 확인한 이미지이다.
도 5는 제조예 2에 따라 제조하여 oleic acid로 코팅된 자성나노입자의 TEM 이미지이다.
도 6a는 제조예 2에 따라 제조한 자성나노입자의 유용성을 확인한 이미지이고, 도 6b는 제조예 2에 따라 제조한 자성나노입자의 자석으로 분리한 결과를 나타낸 이미지이다.
도 7는 제조예 3에 따라 제조한 나노입자복합체의 TEM 이미지이다.
도 8은 제조예 3에 따라 제조한 나노입자복합체의 표면 작용기를 푸리에 변환 분광 광도계로 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 제조예 3에 따라 제조한 나노입자복합체의 자성 및 형광성을 확인한 이미지이다.
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.
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.
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.
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.
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.
종래 자성나노입자는 높은 자기 효과를 가져 표적 물질을 분리하는 데 이용할 수 있었으나, 특별한 신호를 방출하지 않기 때문에 개별적인 방법을 통해 표적 물질을 진단해야 한다는 단점이 있었다.
이에 본 발명자들은 상기 문제를 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 유용성 고분자 내 자성나노입자와 탄소양자점이 고루 분산되어 있는 코어; 및 상기 코어 표면에, 특이적 리간드와 결합하는 작용기가 위치한 쉘;을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자복합체를 사용하는 경우, 에멀젼 증발방법이라는 간단한 방법을 통해 제조할 수 있으므로 경제적이고, 이에 포함된 자성나노입자로 인해 표적 물질을 어려운 장비 없이 자석 또는 자기장을 이용하여 쉽게 분리할 수 있을 뿐만 아니라, 탄소양자점의 형광 방출을 통해 표적 물질의 검출까지 동시에 가능하다는 것을 확인하고 이를 완성하였다.
도 1은 일 구현예에 따른 나노입자 복합체를 간략하게 나타낸 단면도이다.
이를 참고하면, 상기 나노입자복합체(1)는 유용성 고분자(15) 내 자성나노입자(11)와 탄소양자점(13)이 고루 분산되어 있는 코어부(10); 및 상기 코어 표면에, 특이적 리간드와 결합하는 작용기(21)가 위치한 쉘부(20);을 포함한다.
상기 코어부(10)는 유용성 고분자(15) 내 자성나노입자(11)와 탄소양자점(13)이 고루 분산되어 표적물질의 분리 및/또는 검출이 용이할 수 있다.
상기 자성나노입자(11)는 자성을 띄어 추후 표적물질 분리에 사용될 수 있는 입자, 예를 들어, Fe3O4, MFE2O4, 및 Fe2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는, 간단한 방법으로 Oleic acid를 코팅할 수 있는 Fe3O4일 수 있다.
상기 탄소양자점(13)은 형광을 발해 추후 표적물질을 검출할 수 있는 물질이면 특별하게 제한되지 않는다. 상기 탄소양자점의 크기는 2 nm 내지 10 nm 일 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 탄소양자점의 크기가 너무 작거나 크다면 고분자 내로 잘 둘러싸지지 않는 단점이 있다.
상기 유용성 고분자(15)는 코어 내부의 대부분 차지하고, 상기 자성나노입자(11) 및 탄소양자점(13)을 고루 분산시키며, 추후 쉘부의 작용기를 결정할 수 있는 고분자로써, 예를 들어, PSMA (poly(styrene-co-maleic anhydride), PMMA (Poly(Methyl Methacrylate), PEMA (Poly(ethylene-alt-maleic anhydride)), 및MAgPP(Maleic anhydride-grafted polypropylene)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는, 유용성이며 카르복실기로 표면 기능화가 가능한 PSMA (poly(styrene-co-maleic anhydride)를 포함할 수 있다.
상기 쉘부(20)는 상기 코어부(10) 표면에 작용기(21)가 위치할 수 있다. 상기 작용기는 표적물질이 가지고 있는 특이적 리간드와 결합할 수 있다. 상기 작용기(21)는 상기 유용성 고분자(15)에 따라 기능화됨에 따라 종류가 달라질 수 있고, 예를 들어, 카르복실기(COOH), 및 아민기(NH2), 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는, 간단한 EDC/NHS 반응을 통해 다양한 리간드와 결합할 수 있는 카르복실기(COOH)일 수 있다.
이에, EDC/NHS 반응을 위해 아민기(NH2)를 가지는 리간드로써 Folic acid, CD326 (EpCAM) 항체 및 압타머, CD 63 항체 및 압타머, EGFR 항체 및 압타머 등 일 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 나노입자복합체가 리간드와 결합한 것을 나타낸 개략도이다. 이를 참고하면, 쉘부에 있는 작용기인 카르복실기(COOH)가 표적물질이 가지고 있는 리간드인 아민기(NH2)와 결합하여 코어부의 자성나노입자를 이용하여 분리, 및 코어부의 탄소양자점을 이용하여 검출이 가능하다.
즉, 일 구현예에 따른 나노입자복합체는 이의 쉘부에 있는 작용기가 표적물질의 리간드와 결합함으로써, 코어 내 자성나노입자를 통해 표적물질을 쉽게 분리시킬 수 있음과 동시에 탄소양자점을 통해 표적물질을 쉽게 정량적으로 검출 가능한 장점이 있다.
이에, 다른 일 구현예에 따라, 상기 나노입자복합체를 포함하고, 이에 포함된 자성나노입자의 자성을 이용하여 특이적인 리간드를 갖는 표적물질을 분리하는 표적물질 분리용 조성물; 또는 이에 포함된 탄소양자점의 형광 발광을 이용하여 특이적인 리간드를 갖는 표적물질을 검출하는 표적물질 검출용 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 또 다른 일 구현예에 따라 상기 나노입자복합체를 제조하는 방법을 제공한다.
구체적으로, 상기 나노입자복합체의 제조방법은 상기 탄소양자점을 준비하는 단계; 자성나노입자를 준비하는 단계; 상기 탄소양자점과 자성나노입자를 유용성 고분자와 혼합시키는 단계: 및 상기 혼합된 결과물을 초음파 처리하는 단계;를 포함한다.
상기 탄소양자점을 준비하는 단계는 산과 염기를 무극성 용매에 용해시키는 단계; 용해된 결과물을 탄화시키는 단계; 및 냉각 및 정제시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 산과 염기를 무극성 용매에 용해시키는 단계는 1-pyrenecarboxylic acid와 Ethylenediamine을 Chloroform (CHCl3)에 용해시킬 수 있다. 또한, 용해된 결과물을 탄화시키는 단계는 상기 용해된 결과물을 밀봉한 후 furnace 에서 170℃ 내지 190℃의 온도에서 17시간 내지 19시간 동안 탄화시킬 수 있다. 또한, 상기 냉각 및 정제시키는 단계는 상기 탄화된 결과물을 실온으로 냉각시킨 후, silica gel column chromatography를 통해 용액을 정제하여 최종적으로 탄소양자점(CQDs)를 수득할 수 있다.
상기 자성나노입자를 준비하는 단계는 자성전구체를 증류수에 용해시키는 단계; 이를 교반시키는 단계; 이를 워싱 후 건조시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따라, 자성전구체를 증류수에 용해시키는 단계는 FeCl2·4H2O, FeCl3·6H2O을 증류수에 용해시킬 수 있다. 또한, 이를 교반시키는 단계는 70°C내지 90℃의 온도에서 0.5시간 내지 1.5시간 동안 교반시키는 단계, 암모니아수(NH4OH)를 추가로 첨가 후 3분 내지 7분 동안 1차 추가 교반하는 단계, 및 Oleic acid 첨가 후 20분 내지 30분 동안 2차 추가 교반하는 단계를 포함하여 교반시킬 수 있다. 또한, 워싱 후 건조시키는 단계는 상기 교반된 결과물을 Ethyl alcohol 및 Water를 사용하여 2번 내지 4번 워싱 후 Vacuum drying chamber를 사용해 70℃ 내지 90℃의 온도에서 밤새 건조시켜 자성나노입자를 준비할 수 있다.
상기 혼합시키는 단계는 상기 준비한 탄소양자점과 자성나노입자를 유용성 고분자와 혼합시킨 후 교반시킬 수 있다. 이때, 음이온성 계면활성제를 더 첨가하여 혼합시킬 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 준비한 탄소양자점과 자성나노입자를 PSMA-cumene terminated와 클로로포름에 용해시킨 뒤, 증류수에 용해시킨 음이온성 계면활성제인 도데실 황산 나트륨(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS)를 상기 클로로포름 용해 결과물에 첨가하여 80rpm 내지 150rpm의 조건으로 2분 내지 4분 동안 교반시킬 수 있다.
상기 초음파 처리한 단계는 상기 혼합된 결과물을 초음파 처리하여 에멀젼 상태로 만드는 과정이다.
일 실시예에 따라, 상기 혼합 교반된 결과물을 처리는 0℃ 내지 4℃의 온도 조건의 초음파 수조 (Bransonic ultrasonic bath cpx2800h-e, USA)에서 2분 내지 4분간 바람직하게는 3분간 초음파 처리하는 조건으로 수행하여 에멀젼 상태로 제조할 수 있다.
그 다음 추가적으로, 상기 에멀젼 상태의 결과물을 원심분리하여 펠렛 형성 후 상층액 제거 및 증류수 첨가해 분산시킨 후 자기 분리로 정제하여 최종적으로 나노입자복합체를 얻을 수 있다.
즉, 또 다른 일 구현예에 따라 상기 나노입자복합체를 제조하는 방법은 에멀젼 증발방법이라는 간단한 방법을 통해 제조할 수 있으므로 경제적인 장점이 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
제조예 1 : 탄소양자점 제조
1-pyrenecarboxylic acid (0.025 g, 1 mmol)와 Ethylenediamine (330 μL, 50 mmol)을 Chloroform (CHCl3) 10 mL에 용해시켰다. 그 다음, 용해된 결과물을PTFE 용기로 옮겨 stainless steel로 밀봉한 후, furnace에서 180 ℃의 조건 하에 18시간 동안 탄화시켰다. 그 다음, 상기 탄화시킨 결과물을 실온으로 냉각시킨 후, silica gel column chromatography를 통해 용액을 정제하여 탄소양자점 (CQDs)를 수득하였다.
제조예 2 : 자성나노입자 제조
FeCl24H2O (4.3 g), FeCl36H2O (11.6 g) 을 350 mL의 water에 용해시켰다. 그 다음, 용해시킨 결과물을 80 ℃에서 1시간 동안 격렬하게 교반하였다. 그 다음, 암모니아수 (NH4OH) 20 mL를 빠르게 첨가하여 5분 동안 1차 추가 교반하였다. 그 다음, Oleic acid 3 mL 첨가하여 25분 동안 2차 추가 교반하였다. 그 다음, 2차 추가 교반한 결과물을 Ethyl alcohol 및 Water를 사용하여 3번 워싱하고, Vacuum drying chamber를 사용해 80 ℃에서 밤새 건조시킨 다음, 고체 상태로 수득하여 4 ℃에서 보관하여 최종적으로 자성나노입자(MNPs)를 얻었다.
제조예 3 : 나노입자복합체 제조
탄소양자점(CQDs) (2 mg), 자성나노입자(MNPs) (2 mg), 유용성 고분자(PSMA-cumene terminated) (2 mg)을 Chloroform 1 mL에 용해시켰다. 그 다음, Water에 음이온 계면활성제인 Sodium dodecyl sulfate (SDS) (11.6 mg)를 용해시켰다. 그 다음, 상기 클로로포름 용해 결과물과 음이온 계면활성제 용해 결과물을 혼합한 뒤 150 rpm의 조건으로 3분간 교반시켰다. 그 다음, 교반 결과물을 10초간 가동, 10초간 정지하며 3분간 초음파 처리하는 조건으로 0 ℃의 조건 하에 초음파 처리를 실행해 에멀젼을 형성시켰다. 그 다음, 에멀젼 결과물을 200 rpm의 조건 하에 밤새 교반시킨 뒤, 12298 rcf, 15 min, 4 ℃ 조건으로 원심분리를 사용해 펠렛을 형성시킨 다음, 상층액을 제거하고 water를 첨가해 분산시키고, 자기 분리로 정제를 3회 진행하여 나노입자복합체을 얻은 후, 4 ℃에서 보관하였다.
분석방법
하기 자외선-가시광선 분광 광도계 (UV-vis spectrophotometer), 형광 분광 광도계 (Fluorescence spectrophotometer), 푸리에 변환 적외선 분광기 (Fourier transform infrared spectrometer), 전계 방사형 투과 전자 현미경 (Field Emission Transmission Electron Microscope), 초음파 욕조(Ultrasonic bath) 는 각각 Agilent 社의 Cary 60, Shimadzu 社의 RF-6000, Shimadzu 社의 IRSpirit, JEOL 社의 JEM-2100F 모델, Bransonic 社을 사용했다.
실시예 1 : 탄소나노입자 합성 결과 확인 및 형광성 검토
제조예 1에 따라 제조한 탄소나노입자가 성공적으로 합성되었는지 확인하기 위해 TEM으로 구조 분석하고 그 결과를 도 3에 나타내었다.
구체적으로, 도 3은 제조예 1에 따라 제조한 탄소나노입자의 TEM이미지이다.
이를 참고하면, 10 nm의 스케일에서 확인한 결과, 탄소양자점의 평균 크기는 2.9±0.3 nm이었고 입자의 형태는 응집되지 않고 분산된 구형이었으며 선명한 결정 격자면을 확인할 수 있어 탄소양자점이 성공적으로 형성되었음을 확인할 수 있었다.
또한, 합성된 탄소나노입자가 유용성을 띄면서 형광을 발하는지를 확인하기 위해 자외선를 조사하고 그 결과를 도 4a 내지 도 4b에 나타내었다.
구체적으로, 도 4a는 제조예 1에 따라 제조한 탄소나노입자의 자외선 조사 결과를 나타낸 이미지이고, 도 4b는 제조예 1에 따라 제조한 탄소나노입자의 유용성을 확인한 이미지이다.
도 4a를 참고하면, 합성한 탄소양자점에 365 nm 자외선을 조사하였을 때, 강한 푸른색의 형광을 띄는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 4b를 참고하면, 물을 첨가하였을 때, 혼화되지 않고 층이 나뉘는 것을 확인할 수 있었다.
즉, 일 구현예에 따라 제조된 나노입자복합체에 포함되는 탄소나노입자는 유용성 형태로써 강한 형광을 띈다는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 2 : 자성나노입자 합성 결과 확인 및 자성 검토
제조예 2에 따라 제조한 자성나노입자가 성공적으로 합성되었는지 확인하기 위해 TEM으로 구조 분석하고 그 결과를 도 5에 나타내었다.
구체적으로, 도 5는 제조예 2에 따라 제조하여 oleic acid로 코팅된 자성나노입자의 TEM 이미지이다.
상기 도 5를 참고하면, 50nm의 스케일에서 확인한 결과, 크기는 8.4±1.05 nm로 나타냄을 확인하였는 바 자성나노입자가 성공적으로 합성되었음을 확인할 수 있었다.
또한, 합성된 자성나노입자가 유용성을 띄면서 자성을 띄는지 확인한 결과를 도 6a 내지 도 6b에 나타내었다.
구체적으로, 도 6a는 제조예 2에 따라 제조한 자성나노입자의 유용성을 확인한 이미지이고, 도 6b는 제조예 2에 따라 제조한 자성나노입자의 자석으로 분리한 결과를 나타낸 이미지이다.
도 6b를 참고하면, 물을 첨가하였을 때, 혼화되지 않고 층이 나뉘는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 6b를 참고하면, 합성한 자성나노입자를 자석으로 분리하였을 때, 수초 내로 입자가 끌려오는 것을 확인할 수 있었다.
즉, 일 구현예에 따라 제조된 나노입자복합체에 포함되는 자성나노입자는 유용성 형태로써 자성을 띈다는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 3 : 나노입자복합체 합성 결과 확인 및 형광성과 자성 검토
제조예 3에 따라 제조한 나노입자복합체가 성공적으로 합성되었는지 확인하기 위해 TEM으로 구조 분석, 및 표면 작용기를 푸리에 변환 분광 광도계로 분석하고 그 결과를 각각 도 7 및 도 8에 나타내었다.
구체적으로, 도 7는 제조예 3에 따라 제조한 나노입자복합체의 TEM 이미지이다.
상기 도 7을 참고하면, 200 nm의 스케일에서 확인한 결과, 크기는 412.3±34.5 nm로 고분자가 둘러싼 구형 형태를 나타냄을 확인하였다.
또한, 도 8은 제조예 3에 따라 제조한 나노입자복합체의 표면 작용기를 푸리에 변환 분광 광도계로 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
상기 도 8을 참고하면, 2910 (O-H 신축 진동), 1810 (C=O 신축 진동), 1194 (C-O 신축 진동), 1491 (O-H 굽힘 진동), 903 (O-H 굽힘 진동)에서 피크를 나타내는 것을 확인하였으며 표면이 카복실기로 기능화되었다는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 일 구현예에 따라 제조된 나노입자복합체는 유용성 고분자 내 자성나노입자와 탄소양자점이 고루 분산되어 있는 코어부; 및 상기 코어 표면에, 특이적 리간드와 결합하는 작용기가 위치한 쉘부;을 포함하여 성공적으로 합성되었음을 확인할 수 있었다.
또한, 합성된 나노입자복합체가 유용성을 띄면서 형광성 및 자성을 띄는지 확인한 결과를 도 9에 나타내었다.
구체적으로, 도 9는 제조예 3에 따라 제조한 나노입자복합체의 자성 및 형광성을 확인한 이미지이다.
도 9를 참고하면, 자석으로 분리를 실시한 결과 10분이 지나자 분산되어 있던 형광이 자석으로 고립되는 것을 확인하였는 바, 이에 365 nm 자외선을 조사하였을 시, 나노입자복합체가 강한 형광을 가지며 신속하게 자기분리가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.
Claims (11)
- 유용성 고분자 내 자성나노입자와 탄소양자점이 고루 분산되어 있는 코어부; 및
상기 코어 표면에, 특이적 리간드와 결합하는 작용기가 위치한 쉘부;을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자복합체. - 제1항에 있어서,
상기 유용성 고분자는 PSMA (poly(styrene-co-maleic anhydride), PMMA (Poly(Methyl Methacrylate), PEMA (Poly(ethylene-alt-maleic anhydride)), 및MAgPP(Maleic anhydride-grafted polypropylene)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 나노입자복합체. - 제1항에 있어서,
상기 자성나노입자는 Fe3O4, MFE2O4, 및 Fe2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것인 나노입자복합체. - 제1항에 있어서,
상기 작용기는 카르복실기(COOH), 및 아민기(NH2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것인 나노입자복합체. - 제1항의 나노입자복합체를 포함하고,
상기 자성나노입자의 자성으로, 특이적인 리간드를 갖는 표적물질을 분리하는 표적물질 분리용 조성물. - 제1항의 나노입자복합체를 포함하고,
상기 탄소양자점의 형광으로, 특이적인 리간드를 갖는 표적물질을 검출하는 표적물질 검출용 조성물. - 탄소양자점을 준비하는 단계;
자성나노입자를 준비하는 단계;
상기 탄소양자점과 자성나노입자를 유용성 고분자와 혼합시키는 단계: 및
상기 혼합된 결과물을 초음파 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자복합체 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 혼합시키는 단계에서,
음이온성 계면활성제를 더 첨가하여 혼합시키는 것인 나노입자복합체 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 음이온성 계면활성제는 도데실 황산 나트륨(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS), 로릴 황산 나트륨(Sodium laureth sulfate, SLES), 및 미레스 황산 나트륨(Sodium myreth sulfate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 나노입자복합체 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 혼합된 결과물을 초음파 처리하기 전,
80rpm 내지 150rpm의 조건으로 2분 내지 4분 동안 교반시키는 단계를 더 포함하는 것인 나노입자복합체 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 초음파 처리는 0℃ 내지 4℃의 온도에서 2분 내지 4분간 수행하는 것인 나노입자복합체 제조방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020220010777A KR20230114517A (ko) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | 표적물질 분리 및 검출이 동시에 가능한 나노입자 복합체 및 이의 제조방법 |
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| KR1020220010777A KR20230114517A (ko) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | 표적물질 분리 및 검출이 동시에 가능한 나노입자 복합체 및 이의 제조방법 |
Publications (1)
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| KR (1) | KR20230114517A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101267313B1 (ko) | 2011-03-22 | 2013-05-27 | 연세대학교 산학협력단 | 유기 고분자 나노입자를 이용한 암세포의 광열치료법 |
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2022
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101267313B1 (ko) | 2011-03-22 | 2013-05-27 | 연세대학교 산학협력단 | 유기 고분자 나노입자를 이용한 암세포의 광열치료법 |
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|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |