KR100943993B1 - Nanocomposite and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 나노 복합체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 크게 감소된 세포 독성을 나타내면서도 우수한 발광 특성을 나타내어, 생체 내에서 각종 종양 또는 질병의 검출이나 효과적 약물 전달을 위해 적합하게 사용될 수 있는 생체 내 바이오 이미징 또는 약물 전달용 나노 복합체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to nanocomposites and methods for their preparation. More specifically, the present invention exhibits greatly reduced cytotoxicity and excellent luminescent properties, so that the nanoparticles for in vivo bio-imaging or drug delivery that can be suitably used for the detection of various tumors or diseases or effective drug delivery in vivo. It relates to a composite and a method for producing the same.
최근 종양 등의 각종 질병을 표적화하여 진단하는 방법이 다양하게 개발되고 있으며, 특히, 형광체의 광학 영상을 이용하는 방법이 개발된 바 있다. Recently, a variety of methods for diagnosis by targeting various diseases such as tumors have been developed, and in particular, a method of using an optical image of a phosphor has been developed.
그런데, 이때 사용되는 형광체는 주로 유기물로만 이루어져 있어 pH 또는 용해도 등의 환경적 요인에 의해 형광 강도가 크게 좌우될 뿐만 아니라, 빛의 노출에 따른 비가역적인 광표백 및 강한 소수성으로 인하여, 생체 내에서 사용되는데 한계가 있었다. However, the phosphor used at this time is mainly composed of organic materials, and the fluorescence intensity is greatly influenced by environmental factors such as pH or solubility, and is used in vivo due to irreversible photobleaching and strong hydrophobicity due to light exposure. There was a limit.
이로 인해, 양자점을 이용하여 생체 내 광학 영상을 얻어내는 방법이 주요하게 고려되고 있다. 양자점을 이용한 다양한 기능을 가진 무기 나노 입자 형태의 탐 침자는 종양 및 생체 내의 다양한 반응을 모니터링 하거나 생체 내에 각종 약물을 전달하는데 사용될 수 있다. 또한, 이러한 무기 나노 입자는 화학 반응에 비교적 안정하고 표면 처리에 의해 생체 물질과 상대적으로 용이하게 결합할 수 있으므로, 위 유기물 형광체가 갖는 단점을 어느 정도 해결할 수 있다. For this reason, a method of obtaining an in vivo optical image using quantum dots is mainly considered. Probes in the form of inorganic nanoparticles with various functions using quantum dots can be used to monitor various reactions in tumors and in vivo or to deliver various drugs in vivo. In addition, since the inorganic nanoparticles are relatively stable to chemical reactions and can be relatively easily bonded to biological materials by surface treatment, the inorganic nanoparticles can solve some of the disadvantages of the above organic phosphor.
그런데, 기존의 양자점을 이용한 무기 나노 입자는 주로 II-VI족 원소를 포함하고 있으며, 이러한 원소 중에는 강한 독성을 띄는 중금속 원소가 많다. 이러한 원소를 포함하는 나노 입자는 동물 모델에서 표적 물질 개발과 영상을 관찰하는 데 용이하다. 보다 구체적으로, 상기 나노 입자를 극성/비극성의 성질을 띄는 양친매성 물질로 표면 처리하고, 그 결과물을 생물학적 활성 물질, 예를 들어, 암세포 표면의 특이적 수용체에 반응하는 생체물질로 표지한다. 이렇게 표지된 나노 입자를 살아 있는 마우스에 정맥 주사하여, 동물 내에 존재하는 암세포와 반응하게 함으로서 암세포 자체를 검출할 수 있다. 이러한 방법으로 생체 또는 세포 내에서 일어나는 생물학적 변화를 분자 수준에서 실시간으로 관찰할 수 있게 되며, 생명 현상 및 질환에 대한 분자 수준의 근원적 이해가 가능해진다. However, conventional inorganic nanoparticles using quantum dots mainly contain group II-VI elements, and many of these elements have heavy metal elements with strong toxicity. Nanoparticles containing these elements make it easy to develop target materials and observe images in animal models. More specifically, the nanoparticles are surface treated with an amphiphilic material having polar / non-polar properties, and the resultant is labeled with a biologically active material, for example, a biomaterial that reacts to specific receptors on the surface of cancer cells. Cancer cells themselves can be detected by intravenously injecting the labeled nanoparticles into a living mouse to react with cancer cells present in the animal. In this way, biological changes occurring in vivo or in the cell can be observed at the molecular level in real time, and a molecular level fundamental understanding of life phenomena and diseases can be obtained.
그러나, 기존의 양자점을 이용한 무기 나노 입자는 상기한 바와 같은 강한 독성으로 인해, 세포/동물 모델, 더 나아가, 인체 모델에 적용하는데 한계가 있다. 또한, 표지된 나노 입자를 세포 내로 보다 효과적으로 전달하기 위한 기술의 개발이 필요하며, 생체 내 검출의 용이성을 위해 우수한 발광 특성, 예를 들어, 형광을 나타내면서도 생체 내에서 그 특성을 장기간 유지할 수 있는 나노 입자의 개발이 필요하다. However, due to the strong toxicity as described above, the inorganic nanoparticles using the conventional quantum dots have a limitation in being applied to a cell / animal model and even a human model. In addition, there is a need for the development of a technique for more effectively delivering labeled nanoparticles into cells, and it is possible to maintain its properties in vivo while exhibiting excellent luminescence properties such as fluorescence for ease of detection in vivo. Development of nanoparticles is needed.
이전부터 나노 입자를 다양한 친수성 화합물로 처리해 표면을 친수성으로 개질함으로서 나노 입자의 세포 내 전달을 용이하게 하거나, 독성을 줄이기 위해 나노 입자 표면에 실리카 또는 각종 폴리머 등을 코팅하는 방법이 고려된 바 있지만, 이러한 방법에 의하더라도, 상기 나노 입자의 강한 소수성 또는 독성으로 인하여 위와 같은 단점을 해결하는데 한계가 있었다. In the past, a method of coating the surface of the nanoparticles with silica or various polymers in order to facilitate intracellular transfer of the nanoparticles or reduce toxicity by treating the nanoparticles with various hydrophilic compounds to modify the surface to be hydrophilic, Even by this method, there was a limit in solving the above disadvantages due to the strong hydrophobicity or toxicity of the nanoparticles.
이에 본 발명은 크게 감소된 세포 독성을 나타내면서도 우수한 발광 특성을 나타내어, 생체 내에서 각종 종양 또는 질병의 검출이나 효과적 약물 전달을 위해 적합하게 사용될 수 있는 생체 내 바이오 이미징 또는 약물 전달용 나노 복합체를 제공하기 위한 것이다. Accordingly, the present invention exhibits greatly reduced cytotoxicity and excellent luminescent properties, thereby providing a nanocomposite for in vivo bio-imaging or drug delivery, which can be suitably used for detecting various tumors or diseases in vivo or for effective drug delivery. It is to.
본 발명은 또한, 상기 나노 복합체의 특성을 용이하게 제어하면서 이를 제조할 수 있는 상기 나노 복합체의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention is also to provide a method for producing the nanocomposite that can be produced while easily controlling the properties of the nanocomposite.
본 발명은 Ag1-xInxS2(x는 0.1 내지 0.9이다.)를 함유한 코어; 및 상기 코어를 둘러싸고 있으며 ZnS를 함유한 쉘을 포함하고, 1 내지 30nm의 입자 크기를 가지며, The present invention provides a core containing Ag 1-x In x S 2 (x is from 0.1 to 0.9); And a shell surrounding the core and containing ZnS, having a particle size of 1 to 30 nm,
상기 Ag1-xInxS2 및 ZnS를 1 : 3 ~ 1 : 0.2의 몰비로 포함하는 생체 내 바이오 이미징 또는 약물 전달용 나노 복합체를 제공한다. It provides a nanocomposite for in vivo bio-imaging or drug delivery comprising the Ag 1-x In x S 2 and ZnS in a molar ratio of 1: 3 to 1: 0.2.
또한, 본 발명은 수계 용매 내에서, 아연 전구체, 은 전구체, 인듐 전구체 및 소듐 디티오카바메이트(C5H10NNaS2)를 침전 반응시키는 단계; 및 도데실 아민 용매 내에서, 상기 침전 반응 결과물을 열분해하는 단계를 포함하는 상기 나노 복합체의 제조 방법을 제공한다. In addition, the present invention comprises the steps of precipitating the zinc precursor, silver precursor, indium precursor and sodium dithiocarbamate (C 5 H 10 NNaS 2 ) in an aqueous solvent; And pyrolysing the precipitate reaction product in a dodecyl amine solvent.
이하, 발명의 구체적인 구현예에 따른 나노 복합체 및 이의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, a nanocomposite and a method of manufacturing the same according to specific embodiments of the present invention will be described.
발명의 일 구현예에 따라, Ag1-xInxS2(x는 0.1 내지 0.9이다.)를 함유한 코어; 및 상기 코어를 둘러싸고 있으며 ZnS를 함유한 쉘을 포함하고, 1 내지 30nm의 입자 크기를 가지며, 상기 Ag1-xInxS2 및 ZnS를 1 : 3 ~ 1 : 0.2의 몰비로 포함하는 생체 내 바이오 이미징 또는 약물 전달용 나노 복합체가 제공된다. According to one embodiment of the invention, a core containing Ag 1-x In x S 2 (x is from 0.1 to 0.9); And a shell surrounding the core and containing ZnS, having a particle size of 1 to 30 nm, and comprising the Ag 1-x In x S 2 and ZnS in a molar ratio of 1: 3 to 1: 0.2. Nanocomposites for bioimaging or drug delivery are provided.
이러한 나노 복합체는 주로 Ag1-xInxS2(x는 0.1 내지 0.9이다.)와 같은 발광 반도체 물질로 이루어진 코어를, ZnS를 주성분으로 하는 쉘이 둘러싸고 있는 복합 나노 입자 형태를 띠고 있으며, 1 내지 30 nm의 나노 스케일의 입자 크기를 갖는 것이다. 이러한 나노 복합체에서, 상기 쉘은 상기 코어의 일부 또는 전부를 둘러싸고 있는 형태를 띨 수 있으며, 상기 코어를 이루는 Ag1-xInxS2와 쉘을 이루는 ZnS 사이에 특정 몰비를 충족한다. The nanocomposite is in the form of a composite nanoparticle mainly surrounded by a core composed of a light emitting semiconductor material such as Ag 1-x In x S 2 (x is 0.1 to 0.9.) And a shell composed mainly of ZnS. And have a nanoscale particle size of from 30 nm. In such nanocomposites, the shell may take the form of enclosing some or all of the core and meet a specific molar ratio between Ag 1-x In x S 2 constituting the core and ZnS constituting the shell.
본 발명자들의 실험 결과, 이러한 나노 복합체는 넓은 발광 스펙트럼을 보이기 때문에, 여러 가지 광원이 사용되어 가시광선 내지 근자외선 영역에 속하는 다 양한 파장의 빛을 발광할 수 있음이 밝혀졌다. 특히, 후술하는 실시예를 통해서도 뒷받침되는 바와 같이, 상기 나노 복합체는 입자 크기 및 조성(예를 들어, Ag와 In의 결합비 또는 코어에 포함된 Ag1-xInxS2와 쉘에 포함된 ZnS의 몰비 등)을 조절하여, 원하는 좁은 범위의 특정 파장의 빛을 발광하도록 제어될 수 있다. 따라서, 상기 나노 복합체는 생체 내에서 각종 종양 또는 질병의 검출 등을 용이하게 하는 우수한 발광(형광) 특성을 나타낼 수 있다. As a result of the experiments of the present inventors, since the nanocomposite exhibits a broad emission spectrum, it is found that various light sources can be used to emit light of various wavelengths belonging to the visible or near-ultraviolet region. In particular, as supported by the examples described below, the nanocomposite may contain a particle size and composition (eg, a bonding ratio of Ag and In or Ag 1-x In x S 2 contained in the core and the shell included in the core). By adjusting the molar ratio of ZnS, etc.), it can be controlled to emit light of a specific wavelength in a desired narrow range. Therefore, the nanocomposite may exhibit excellent luminescence (fluorescence) characteristics that facilitate the detection of various tumors or diseases in vivo.
이러한 나노 복합체의 우수한 발광 특성은 코어 물질, 즉, Ag1-xInxS2(x는 0.1 내지 0.9이다.)가 자체적으로 발광 특성을 나타내는 동시에, 상기 나노 복합체의 여기시에 상기 쉘 물질, 즉, ZnS로부터 효과적으로 에너지가 전달되기 때문으로 보인다. 이에 따라, 상기 나노 복합체는 생체 내 바이오 이미징 등에 적합하게 사용 가능한 우수한 발광 효율 및 발광 특성을 나타낼 수 있다. The excellent luminescence properties of such nanocomposites are that the core material, i.e., Ag 1-x In x S 2 (x is from 0.1 to 0.9), exhibits luminescence properties on its own, while the shell material, In other words, it seems that energy is effectively transferred from ZnS. Accordingly, the nanocomposite can exhibit excellent luminous efficiency and luminous properties that can be suitably used for in vivo bio-imaging.
또한, 상기 나노 복합체는 화학 반응에 비교적 안정하기 때문에, 생체 내에서 우수한 특성을 비교적 장시간 유지할 수 있으며, 이하에서도 설명하겠지만, 친수성 화합물을 이용한 표면 처리를 통해 다양한 생물학적 활성 물질 등과 용이하게 결합할 수 있다. In addition, since the nanocomposite is relatively stable to a chemical reaction, it can maintain excellent properties in vivo for a relatively long time, and as will be described below, it can be easily combined with various biologically active materials through surface treatment using a hydrophilic compound. .
그리고, 본 발명자들의 실험 결과, 상기 발명의 일 구현예에 따른 나노 복합체는 이전에 사용되던 양자점 또는 나노 입자 등에 비해 현저히 낮은 세포 독성을 나타냄이 밝혀졌다. 예를 들어, 상기 나노 복합체는 시료 첨가 후 50%의 세포가 죽게 되는 시료 농도를 뜻하는 CC50(50% Cytotoxity Concentration)이 이전의 양자점 등에 비해 거의 100배 가까이 높을 정도로 낮은 세포 독성을 나타낼 수 있다. 따라서, 상기 나노 복합체는 생체 내에서 매우 바람직하게 적용될 수 있다. And, as a result of the experiments of the present inventors, it was found that the nanocomposite according to the embodiment of the present invention exhibits significantly lower cytotoxicity compared to the quantum dots or nanoparticles, etc. previously used. For example, the nanocomposite may exhibit low cytotoxicity such that CC 50 (50% Cytotoxity Concentration), which represents the concentration of the sample at which 50% of the cells die after sample addition, is nearly 100 times higher than that of the previous quantum dots. . Therefore, the nanocomposite can be applied very preferably in vivo.
따라서, 상기 발명의 일 구현예에 따른 나노 복합체는 각종 생물학적 활성 물질(예를 들어, 암세포 표면의 특이적 수용체에 반응하는 생체물질) 등으로 표지된 채, 생체 또는 세포 내로 전달되어 각종 종양 또는 질병을 진단하거나 생체 내로 약물을 전달하는 등의 용도로 매우 바람직하게 사용될 수 있다. Therefore, the nanocomposite according to the embodiment of the present invention is delivered with a living body or cell while being labeled with various biologically active substances (for example, biomaterials that respond to specific receptors on the surface of cancer cells), and various tumors or diseases. It is very preferably used for the purpose of diagnosing or delivering a drug in vivo.
한편, AgInS2의 코어와, ZnS의 쉘을 포함하여, 상기 나노 복합체와 유사한 화학식으로 표시되는 복합체 입자는 "Chemical engineering science, 2009. 2. 10. Ching-Chen Wu et al.; A simple and environmentally friendly method of preparing sulfide photo catalyst"에 개시된 바 있다. 그러나. 이러한 선행 문헌에 개시된 복합체 입자는 최소 0.2㎛ (200nm)에서 2㎛에 이르는 마이크로 스케일에 가까운 입자 크기를 갖는 것이다. 그런데, 이와 같이 마이크로 스케일에 가까운 크기를 갖는 입자는 생체 내에서 각종 질병을 진단하거나 생체 내로 약물을 전달하는 양자점으로서 사용될 수 없음이 알려져 있다(한국 특허 공개 제 2006-0071763 호). On the other hand, the composite particles represented by the chemical formula similar to the nanocomposite, including the core of AgInS 2 and the shell of ZnS is "Chemical engineering science, February 10, 2009. Ching-Chen Wu et al .; A simple and environmentally friendly method of preparing sulfide photo catalyst ". But. The composite particles disclosed in this prior document are those having a microscale particle size ranging from at least 0.2 μm (200 nm) to 2 μm. By the way, it is known that particles having a size close to a micro scale cannot be used as quantum dots for diagnosing various diseases in vivo or delivering drugs to the living body (Korean Patent Publication No. 2006-0071763).
즉, 양자점이라 함은 빛 등의 에너지를 받아 특유의 빛을 내는 나노 스케일의 반도체적 구조물 입자로서, 입자의 크기에 따라 방출하는 빛의 파장이나 색상을 달리하는 것이다. 이러한 양자점이 특유의 빛을 나타내는 것은, 드브로이파 길이(예를 들어, 약 10nm)보다 작거나 이에 근접한 나노 스케일의 입자 크기를 가짐에 따라, 양자점을 이루는 물질 주위의 자유전자들을 드브로이파 길이보다 작은 영역 에 가두어 물질의 차원을 3차원계에서 2차원계로 줄일 수 있기 때문이다. 즉, 이와 같이 차원이 감소됨에 따라, 상기 자유전자들의 에너지와 상태 밀도는 양자화될 수 있다. 이에 따라, 상기 나노 스케일을 갖는 반도체적 구조물 입자들은 밴드갭 에너지가 상대적으로 증가하게 되므로, 입자의 크기가 조금만 변화하더라도 여러 가지 색상의 특유의 빛을 나타낼 수 있으며, 그 결과 상기 양자점으로 사용될 수 있는 것이다. In other words, the quantum dots are nano-scale semiconductor structure particles that emit unique light by receiving energy such as light, and vary the wavelength or color of light emitted according to the particle size. This quantum dot exhibits unique light as it has a nanoscale particle size that is less than or close to the DeBrowave length (e.g., about 10 nm), thereby freeing the free electrons around the material of the quantum dot. This is because the dimensions of matter can be reduced from three dimensions to two dimensions by confining them in smaller areas. That is, as the dimension is thus reduced, the energy and state density of the free electrons can be quantized. Accordingly, the semiconductor structure particles having the nanoscale have relatively increased bandgap energy, so that even if the size of the particles changes only a little, they can display light of various colors, and thus can be used as the quantum dots. will be.
그런데, 이와 달리 상기 반도체적 구조물 입자가 마이크로 스케일의 입자 크기를 갖는 경우, 이는 드브로이파 길이보다 훨씬 큰 입자 크기를 갖게 되어, 상술한 효과를 나타낼 수 없으며, 양자점 등으로 적용될 수 없다. In contrast, when the semiconductor structure particles have a microscale particle size, they have a particle size much larger than that of the debrowave length, and thus may not exhibit the above-described effects, and may not be applied as quantum dots.
이로 인해, 이전에는 상기 AgInS2의 코어와, ZnS의 쉘을 포함하는 복합체 입자가 양자점으로 사용 가능함이 전혀 알려진 바 없다. For this reason, it has never been known that composite particles comprising the core of AgInS 2 and the shell of ZnS can be used as quantum dots.
그러나, 본 발명자들은 후술하는 특정 제조 방법에 따라, 상기 Ag1-xInxS2(x는 0.1 내지 0.9이다.)를 함유한 코어와, ZnS를 함유한 쉘을 포함하는 복합체 입자를 1 내지 30 nm의 나노 스케일을 갖도록 제조할 수 있음을 밝혀내었다. 또한, 본 발명자들은 이러한 나노 스케일의 복합체 입자가 양자점으로서 생체 내 바이오 이미징 등에 적합하게 사용 가능한 우수한 발광 특성을 나타내며, 더 나아가, 이전에 알려진 어떠한 양자점에 비해서도 낮은 세포 독성을 나타냄을 밝혀 내고 본 발명을 완성하게 되었다. However, the inventors of the present invention, according to the specific manufacturing method described below, the composite particles comprising the core containing the Ag 1-x In x S 2 (x is 0.1 to 0.9.) And the shell containing ZnS 1 to 1 It was found that it can be prepared to have a nano-scale of 30 nm. In addition, the present inventors have found that such nanoscale composite particles exhibit excellent luminescent properties that can be suitably used for in vivo bio-imaging and the like as quantum dots, and furthermore, show low cytotoxicity compared to any previously known quantum dots. It was completed.
이에 발명의 일 구현예에 따른 나노 복합체는 1 내지 30nm의 특정 입자 크기 를 가지면서, 특정 성분으로 이루어진 코어-쉘 구조를 가짐에 따라, 각종 생물학적 활성 물질 등으로 표지된 상태로 생체 또는 세포 내로 전달되어 각종 종양 또는 질병을 진단하는 등의 양자점으로서의 용도로 매우 바람직하게 사용될 수 있음이 밝혀졌다. Accordingly, the nanocomposite according to one embodiment of the present invention has a specific particle size of 1 to 30 nm, and has a core-shell structure made of specific components, and thus is delivered to a living body or a cell labeled with various biologically active substances. It has been found that it can be very preferably used for use as a quantum dot for diagnosing various tumors or diseases.
한편, 상기 나노 복합체에서, 상기 코어 물질인 Ag1-xInxS2는 Ag와 In이 0.1 : 0.9 내지 0.9 : 0.1의 몰비(즉, x는 0.1 내지 0.9)로 결합된 것일 수 있으며, 바람직하게는 0.3 : 0.7 내지 0.9 : 0.1의 몰비(즉, x는 0.1 내지 0.7)로 결합된 것일 수 있다. 만일, 이러한 몰비를 벗어나는 코어 물질이 사용되는 경우, 상기 코어 물질 및 이를 포함하는 나노 복합체의 발광 효율 및 발광 특성이 크게 저하될 수 있다. 이에 따라, 상기 나노 복합체가 생체 내 바이오 이미징 등을 위해 사용되기 어렵게 된다. 또한, 상기 몰비를 벗어나는 경우, 상기 코어 물질 및 이를 포함하는 나노 복합체의 제조 수율 또한 크게 저하될 수 있다. Meanwhile, in the nanocomposite, Ag 1-x In x S 2, which is the core material, may be one in which Ag and In are combined in a molar ratio of 0.1: 0.9 to 0.9: 0.1 (that is, x is 0.1 to 0.9). Preferably it may be combined in a molar ratio of 0.3: 0.7 to 0.9: 0.1 (ie, x is 0.1 to 0.7). If a core material out of such molar ratio is used, the luminous efficiency and luminous properties of the core material and the nanocomposite including the same may be greatly reduced. Accordingly, the nanocomposite is difficult to use for in vivo bio-imaging and the like. In addition, when out of the molar ratio, the production yield of the core material and the nanocomposite including the same may also be greatly reduced.
그리고, 위 x = 0.1 내지 0.9, 바람직하게는 x = 0.1 내지 0.7로 되는 결합비 내에서 상기 Ag 및 In의 결합비를 적절히 조절함에 따라, 상기 나노 복합체의 발광 특성을 원하는 범위로 제어할 수 있다. 예를 들어, 후술하는 실시예를 통해서도 뒷받침되는 바와 같이, Ag의 몰비를 상대적으로 크게 하여 나노 복합체를 얻으면, 이러한 나노 복합체가 보다 긴 파장의 빛을 발광하도록 할 수 있다. 따라서, 상기 나노 복합체를 사용하고자 하는 구체적 용도 및 이에 따른 바람직한 발광 특성에 따라, 이를 쉽게 제어하여 사용할 수 있다. And, by appropriately adjusting the binding ratio of the Ag and In within a binding ratio of x = 0.1 to 0.9, preferably x = 0.1 to 0.7, the light emission characteristics of the nanocomposite can be controlled to a desired range. . For example, as also supported by the following examples, when the molar ratio of Ag is obtained to obtain a nanocomposite, the nanocomposite can emit light having a longer wavelength. Therefore, depending on the specific use of the nanocomposite and the desired light emission characteristics thereof, the nanocomposite can be easily controlled and used.
또한, 상기 나노 복합체는 상기 코어 물질인 Ag1-xInxS2 및 상기 쉘 물질인 ZnS를 1 : 3 내지 1 : 0.2의 몰비로 포함하는 것이다. 후술하는 실시예를 통해서도 뒷받침되는 바와 같이, 이러한 몰비를 벗어나 코어 또는 쉘 물질의 어느 하나를 지나치게 높은 비율로 포함하는 경우, 상기 쉘로부터의 에너지 전달이나 기타 코어와 쉘의 상호 작용이 적절치 않게 되어, 상기 나노 복합체의 발광 효율 및 발광 특성이 낮아지게 됨이 밝혀졌다. 예를 들어, 상기 코어 물질에 대비한 쉘 물질의 몰비가 1 : 0.2에 못미치는 경우, 상기 나노 복합체는 거의 아무런 발광 특성을 나타내지 못하여, 양자점으로 적용되기 어렵다. 또한, 상기 코어 물질에 대비한 쉘 물질의 몰비가 1 : 3을 초과하는 경우에도, 일부 발광이 관찰되기는 하나 발광 강도가 매우 낮아 양자점으로서의 사용이 매우 어려움이 확인되었다. The nanocomposite may include Ag 1-x In x S 2 , which is the core material, and ZnS, which is the shell material, in a molar ratio of 1: 3 to 1: 0.2. As is also supported by the embodiments described below, if one of such cores or shell materials is contained in an excessively high proportion beyond this molar ratio, energy transfer from the shell or other core and shell interactions become inappropriate. It was found that the light emission efficiency and light emission characteristics of the nanocomposite are lowered. For example, when the molar ratio of the shell material to the core material is less than 1: 0.2, the nanocomposite exhibits almost no luminescent property and thus is difficult to be applied as a quantum dot. In addition, even when the molar ratio of the shell material to the core material exceeds 1: 3, some light emission was observed but the emission intensity was very low, making it very difficult to use as a quantum dot.
이에 비해, 상기 특정한 몰비를 충족하는 나노 복합체는 생체 내 바이오 이미징 등을 위해 사용되기에 적합한 우수한 발광 특성을 나타냄이 밝혀졌다. In contrast, it has been found that nanocomposites that meet this particular molar ratio exhibit excellent luminescent properties suitable for use in vivo bioimaging and the like.
한편, 상기 발명의 일 구현예에 따른 나노 복합체는 구형의 나노 입자의 형태를 띨 수도 있지만, 나노 로드(rod), 나노 벨트 또는 나노 와이어와 같은 다양한 형태를 띌 수도 있다. 상술한 바와 같이, 이러한 나노 복합체는 1 내지 30nm의 입자 크기를 갖게 되는데, 바람직하게는 5 내지 20nm, 더욱 바람직하게는 3 내지 20nm의 입자 크기를 가질 수 있다. 이때, 입자 크기는 구형의 반경이나, 로드 또는 와이어 형상의 단반경, 또는 벨트 형상의 단면의 한 변의 크기 등으로 정의될 수 있다. Meanwhile, the nanocomposite according to one embodiment of the present invention may take the form of spherical nanoparticles, but may take various forms such as nanorods, nanobelts, or nanowires. As described above, such nanocomposites have a particle size of 1 to 30 nm, preferably 5 to 20 nm, more preferably 3 to 20 nm. In this case, the particle size may be defined as a radius of a sphere, a short radius of a rod or wire shape, or a size of one side of a cross section of a belt shape.
이미 충분히 상술한 바와 같이, 상기 나노 복합체가 이러한 나노 스케일의 입자 크기를 가짐에 따라, 비로소 생체 내 바이오 이미징 등에 사용되기에 적합한 우수한 발광 효율 및 발광 특성(예를 들어, 우수한 발광 효율로의 가시광선 내지 근자외선 영역의 발광)을 나타낼 수 있으며, 기타 우수한 생체 내 적용성 등을 나타낼 수 있다. As already fully described above, as the nanocomposite has such a nanoscale particle size, it is possible to obtain excellent light emission efficiency and light emission characteristics (for example, visible light with good light emission efficiency) suitable for use in vivo bio-imaging and the like. To light emission in the near ultraviolet region), and other excellent in vivo application properties.
그리고, 상기 입자 크기 범위 내에서 이를 적절히 조절함에 따라, 상기 나노 복합체의 발광 특성을 원하는 범위로 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 복합체의 입자 크기를 상대적으로 크게 하면, 이러한 나노 복합체가 보다 긴 파장의 빛을 발광하도록 할 수 있다. 따라서, 상기 나노 복합체를 사용하고자 하는 구체적 용도 및 이에 따른 바람직한 발광 특성에 따라, 이를 쉽게 제어하여 사용할 수 있다. And, by appropriately adjusting the within the particle size range, it is possible to control the luminescence properties of the nanocomposite in the desired range. For example, when the particle size of the nanocomposite is relatively large, the nanocomposite can emit light of a longer wavelength. Therefore, depending on the specific use of the nanocomposite and the desired light emission characteristics thereof, the nanocomposite can be easily controlled and used.
한편, 상술한 나노 복합체는, 예를 들어, 티올기를 갖는 친수성 화합물로 표면 처리된 것일 수 있다. 이러한 표면 처리에 의해, 상기 나노 복합체의 표면이 친수성으로 개질 수 있으며, 이에 따라, 상기 나노 복합체의 생체 내 전달이 효과적으로 이루어질 수 있다. 또한, 이러한 표면 처리를 통해, 상기 나노 복합체를 각종 생물학적 활성 물질 등으로 보다 용이하게 표지해 생체 내로 전달함으로서, 생체 내 각종 질병 등의 진단을 위한 바이오 이미징 또는 약물 전달 등의 용도로 바람직하게 사용할 수 있다. On the other hand, the nanocomposite described above may be, for example, surface-treated with a hydrophilic compound having a thiol group. By such a surface treatment, the surface of the nanocomposite can be modified to be hydrophilic, and thus, the in vivo delivery of the nanocomposite can be effectively performed. In addition, through such a surface treatment, the nanocomposite can be more easily labeled with various biologically active substances and delivered to the living body, and thus, the nanocomposite can be preferably used for bio imaging or drug delivery for diagnosis of various diseases in vivo. have.
상기 표면 처리를 위한 친수성 화합물로는, 이전부터 양자점 등의 표면 개질을 위해 통상적으로 사용되던 티올기 함유 친수성 화합물을 모두 사용할 수 있다. 이러한 친수성 화합물의 예에는, 머캅토아세트산(mercaptoacetic acid), 시스테아민(cysteamine), 머캅토에탄올(mercaptoethanol) 등이 있으며, 이외에도 다양한 티올기 함유 친수성 화합물을 사용할 수 있다. As the hydrophilic compound for the surface treatment, all thiol group-containing hydrophilic compounds that have been conventionally used for surface modification such as quantum dots can be used. Examples of such hydrophilic compounds include mercaptoacetic acid, cysteamine, mercaptoethanol, and the like, and various thiol group-containing hydrophilic compounds may be used.
그리고, 상기 나노 복합체는 다양한 생물학적 활성 물질로 표지된 상태로 적용될 수 있다. 이에 따라, 상기 나노 복합체가 생체 내에 전달되어 종양 기타 각종 질병이나 생체 내의 다양한 생물학적 상태를 진단하기 위한 바이오 이미징이나, 생체 내의 특정 부위로 약물을 전달하기 위한 용도 등으로 적합하게 사용될 수 있다. 이러한 적용의 대표적인 예로는, 암세포 표면에 특이적 수용체에 반응하는 생체물질로 상기 나노 복합체를 표지하고 생체 내에 전달하여, 이러한 나노 복합체의 발광 검출 등을 통해 생체 내 이동 및 결합부를 감지함으로서, 특정 종양을 진단하는 경우 등을 들 수 있다.In addition, the nanocomposite may be applied in a state labeled with various biologically active materials. Accordingly, the nanocomposite may be delivered in vivo, and may be suitably used for bio imaging for diagnosing tumors and various diseases or various biological conditions in the living body, or for delivering drugs to specific sites in the living body. Representative examples of such applications include labeling the nanocomposites with biomaterials that respond to specific receptors on the surface of cancer cells and delivering them in vivo to detect in vivo migration and binding by detecting luminescence of such nanocomposites, thereby detecting specific tumors. And the like can be mentioned.
또한, 상기 나노 복합체는 약학적 활성 물질을 함유한 약물 내에 분산된 상태로 보다 효과적인 생체 내 약물 전달을 위해 적용될 수 있다. 보다 구체적으로, 한국 특허 공개 제 2009-0063818 호 등에 개시된 바와 같이, 실리카 등으로 코팅된 약물 전달체 내에 약물에 분산된 형태로 포함되어, 상기 약물 전달을 위해 적용될 수 있다. 이와 같이, 상기 나노 복합체가 약물 전달체 내에 포함될 경우, 약물의 표적이 되는 세포를 보다 효과적으로 검출 및 타겟팅하여, 이러한 세포에 선택적으로 약물 전달을 할 수 있게 하며, 이에 의한 보다 효과적인 약물 전달을 가능케 한다. In addition, the nanocomposite may be applied for more effective in vivo drug delivery while dispersed in a drug containing a pharmaceutically active substance. More specifically, as disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2009-0063818 and the like, it may be included in the form of dispersed in the drug in the drug carrier coated with silica, etc., may be applied for the drug delivery. As such, when the nanocomposite is included in the drug delivery system, the cells targeted for the drug may be more effectively detected and targeted to selectively deliver the drug to such cells, thereby enabling more effective drug delivery.
상기 나노 복합체를 약물 전달의 용도로 적용하는 보다 구체적인 방법은 상 기 한국 특허 공개 제 2009-0063818 호 등에 개시되어 있고, 기타 당업자에게 자명한 방법을 적용할 수 있다. A more specific method of applying the nanocomposite for the use of drug delivery is disclosed in Korean Patent Publication No. 2009-0063818 and the like, and other methods obvious to those skilled in the art may be applied.
한편, 상기 나노 복합체에 표지 가능한 생물학적 활성 물질이나, 상기 나노 복합체와 함께 약물 전달체 내에 포함될 수 있는 약학적 활성 물질의 예는 특히 한정되지 않으며, 세포, 항원, 항체, 유전자, 단백질, 종양 마커-특이적 결합 물질 또는 항암제 등과 같은 모든 형태의 생물학적 또는 약학적 활성 물질로 될 수 있다. On the other hand, examples of biologically active substances that can be labeled on the nanocomposite or pharmaceutically active substances that can be included in the drug carrier together with the nanocomposite are not particularly limited, and may include cells, antigens, antibodies, genes, proteins, tumor markers-specific. It may be any form of biological or pharmaceutically active substance, such as a binding agent or an anticancer agent.
한편, 발명의 다른 구현예에 따라, 상술한 나노 복합체의 제조 방법이 제공된다. 이러한 나노 복합체의 제조 방법은 수계 용매 내에서, 아연 전구체, 은 전구체, 인듐 전구체 및 소듐 디티오카바메이트(C5H10NNaS2)를 침전 반응시키는 단계; 및 도데실 아민 용매 내에서, 상기 침전 반응 결과물을 열분해하는 단계를 포함할 수 있다. On the other hand, according to another embodiment of the invention, there is provided a method for producing the nanocomposite described above. The method for preparing such a nanocomposite may include: precipitating a zinc precursor, a silver precursor, an indium precursor, and sodium dithiocarbamate (C 5 H 10 NNaS 2 ) in an aqueous solvent; And pyrolyzing the resultant precipitation reaction in a dodecyl amine solvent.
이러한 제조 방법을 진행하면, 상술한 나노 복합체를 용이하게 제조할 수 있으며, 특히, 특정 황 전구체인 소듐 디티오카바메이트(C5H10NNaS2)와, 열분해 과정에서의 특정 아민계 용매인 도데실 아민 용매를 사용함에 따라, 양자점으로 바람직하게 적용 가능한 우수한 발광 특성을 나타내는 나노 스케일의 상술한 나노 복합체가 제조될 수 있음이 밝혀졌다. By proceeding with such a manufacturing method, it is possible to easily prepare the above-described nanocomposite, and in particular, sodium sulfothiocarbamate (C 5 H 10 NNaS 2 ), which is a specific sulfur precursor, and dode, which is a specific amine solvent during pyrolysis. It has been found that with the use of the sil amine solvent, the above-described nanocomposites of the nanoscale exhibiting excellent luminescent properties which are preferably applicable to quantum dots can be produced.
상기 나노 복합체의 제조 방법에서, 상기 아연 전구체, 은 전구체 및 인듐 전구체로는 이전부터 나노 입자 등의 제조를 위해 사용되어 왔던 각 금속의 전구체 를 별다른 제한없이 모두 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 아연 전구체, 은 전구체 또는 인듐 전구체로서 아연, 은 또는 인듐의 질화물, 황화물 또는 아세트화물을 사용할 수 있으며, 이러한 전구체의 대표적인 예로는 질산아연, 질산은 또는 인듐 아연 등이 있다. In the method of manufacturing the nanocomposite, as the zinc precursor, the silver precursor, and the indium precursor, any precursor of each metal that has been used for the production of nanoparticles, etc. may be used without any particular limitation. For example, as the zinc precursor, silver precursor or indium precursor, a nitride, sulfide or acetide of zinc, silver or indium may be used, and representative examples of such precursors include zinc nitrate, silver nitrate or indium zinc.
또한, 이들 금속 전구체와 반응하는 황 함유 화합물(황 공급원)로는 소듐디에틸디티오카바메이트와 같은 소듐 디티오카바메이트(C5H10NNaS2)를 사용하게 되며, 이로서 상기 침전 반응에 의해 Zn(S2CN(C2H5)2)2-AgIn(S2CN(C2H5)2)2와 같은 특정한 중간체를 형성할 수 있다. 이러한 중간체 화합물에 대해 후술하는 특정 아민계 용매에서의 열분해 공정을 진행하면, 나노 스케일의 상술한 나노 복합체가 용이하게 얻어질 수 있으며, 이러한 나노 복합체를 생체 내 바이오 이미징 또는 약물 전달용 양자점 등으로 매우 바람직하게 적용할 수 있다. In addition, as a sulfur-containing compound (sulfur source) to react with these metal precursors, sodium dithiocarbamate (C 5 H 10 NNaS 2 ) such as sodium diethyldithiocarbamate is used. Specific intermediates such as (S 2 CN (C 2 H 5 ) 2 ) 2 -AgIn (S 2 CN (C 2 H 5 ) 2 ) 2 may be formed. By proceeding the pyrolysis process in a specific amine solvent described below with respect to the intermediate compound, the above-described nanocomposite on a nano scale can be easily obtained, and such a nanocomposite is very useful as a quantum dot for in vivo bio-imaging or drug delivery. It is preferably applicable.
한편, 상기 아연 전구체, 은 전구체 및 인듐 전구체와 특정 황 함유 화합물은 상술한 코어 물질과 쉘 물질의 몰비를 고려하여 적절한 함량비로 반응시키게 된다. 더 나아가, 이들 각 반응물은 제조하고자 하는 나노 복합체 및 구체적 용도와 이에 따른 바람직한 발광 특성, 또한, 이를 고려한 나노 복합체의 바람직한 조성(예를 들어, Ag와 In의 결합비 등) 등을 감안하여, 적당한 함량비로 사용해 반응시킬 수 있다. Meanwhile, the zinc precursor, the silver precursor, the indium precursor, and the specific sulfur-containing compound are reacted at an appropriate content ratio in consideration of the molar ratio of the core material and the shell material. Furthermore, each of these reactants may be appropriate in consideration of the nanocomposite to be prepared and the specific use thereof, and the desirable luminescence properties thereof, and the desirable composition of the nanocomposite (eg, a bonding ratio between Ag and In). Can be reacted by using a content ratio.
이러한 반응 함량비의 조절 등을 통해, 원하는 적절한 파장의 빛을 발광하는 특성 등을 나타내는 나노 복합체를 얻을 수 있다. By controlling such a reaction content ratio, a nanocomposite exhibiting the property of emitting light of a desired appropriate wavelength and the like can be obtained.
한편, 상술한 각 금속 전구체 및 특정 황 함유 화합물을 반응시키면, 소듐 디티오카바메이트(C5H10NNaS2), 예를 들어, 소듐디에틸디티오카바메이트에 포함된 소듐이 상기 각 금속 전구체의 금속과 치환 및 결합된 복합 전구체, 예를 들어, Zn(S2CN(C2H5)2)2-AgIn(S2CN(C2H5)2)2가 형성된다. 이후, 이러한 복합 전구체를 도데실 아민 용매의 특정 아민계 용매 내에서 열분해함에 따라, 상기 나노 복합체를 제조할 수 있다. On the other hand, when each of the metal precursors described above and the specific sulfur-containing compound are reacted, sodium contained in sodium dithiocarbamate (C 5 H 10 NNaS 2 ), for example, sodium diethyldithiocarbamate, is reacted with each of the metal precursors. A composite precursor, for example Zn (S 2 CN (C 2 H 5 ) 2 ) 2 -AgIn (S 2 CN (C 2 H 5 ) 2 ) 2 , substituted and bonded with a metal of is formed. Then, the nanocomposite may be prepared by pyrolyzing such a composite precursor in a specific amine solvent of a dodecyl amine solvent.
특히, 이러한 열분해 단계에서는, 도데실 아민의 특정 아민계 용매를 사용하게 되는데, 이러한 도데실 아민 내에서 상기 열분해 반응을 진행하면, 열분해 반응이 비교적 서서히 진행되어 반응 시간이 상대적으로 오래 걸리지만, 상기 열분해 결과 형성되는 나노 복합체의 입자 크기의 변화폭이 크지 않아, 상기 나노 복합체의 입자 크기를 원하는 나노 스케일의 범위 내에서 용이하게 제어할 수 있으며, 원하는 발광 특성 등을 나타내는 나노 복합체를 보다 효과적으로 제조할 수 있다. 따라서, 상기 나노 복합체의 발광 특성 등을 보다 용이하고 정밀하게 제어하면서 양자점 등으로 바람직하게 적용 가능한 특성을 갖는 상기 나노 복합체를 얻을 수 있게 된다. 또한, 상기 도데실 아민을 사용하여 얻어진 나노 복합체는 보다 우수한 발광 강도 및 발광 특성을 나타낼 수 있다. In particular, in this pyrolysis step, a specific amine solvent of dodecyl amine is used. When the pyrolysis reaction is carried out in the dodecyl amine, the pyrolysis reaction proceeds relatively slowly, but the reaction time is relatively long. Since the change in particle size of the nanocomposite formed as a result of pyrolysis is not large, the particle size of the nanocomposite can be easily controlled within a desired nanoscale range, and a nanocomposite exhibiting desired luminescent properties can be more effectively produced. have. Accordingly, the nanocomposite having properties that can be preferably applied to quantum dots or the like can be obtained while controlling the light emission characteristics of the nanocomposites more easily and precisely. In addition, the nanocomposite obtained using the dodecyl amine may exhibit more excellent emission intensity and emission characteristics.
이에 비해, 올레일 아민 등의 다른 용매를 사용하는 경우, 반응 시간이 짧고 반응이 급격히 일어남에 따라, 나노 복합체의 입자 크기 변화 폭이 크기 때문에, 이러한 나노 복합체의 입자 크기나 발광 특성의 제어가 어렵게 될 수 있다. 더구 나, 이러한 올레일 아민을 사용하여 얻어진 나노 복합체는 상대적으로 낮은 발광 강도 및 발광 특성을 나타낸다. On the other hand, when other solvents such as oleyl amine are used, as the reaction time is short and the reaction occurs rapidly, the particle size change range of the nanocomposite is large, making it difficult to control the particle size and the luminescence properties of the nanocomposite. Can be. Moreover, nanocomposites obtained using such oleyl amines exhibit relatively low luminescence intensity and luminescence properties.
또한, 상기 열분해 단계는 160 내지 250℃, 바람직하게는 180 내지 240℃에서 진행할 수 있다. 이러한 열분해 공정을 진행함에 따라, Ag1-xInxS2(x는 0.1 내지 0.9이다.)를 포함하는 코어와, ZnS를 포함하는 쉘로 이루어진 나노 입자 형태의 나노 복합체가 용이하게 얻어질 수 있고, 특히, 상기 Ag와 In의 결합비가 적절히 조절되어 상기 나노 복합체가 생체 내 바이오 이미징 또는 약물 전달 등을 위해 바람직하게 사용 가능한 우수한 발광 특성 등을 나타낼 수 있다. In addition, the pyrolysis step may be performed at 160 to 250 ° C, preferably 180 to 240 ° C. As the pyrolysis process proceeds, a nanocomposite in the form of nanoparticles consisting of a core including Ag 1-x In x S 2 (x is 0.1 to 0.9) and a shell containing ZnS can be easily obtained. In particular, the binding ratio of Ag and In may be appropriately adjusted, and thus, the nanocomposite may exhibit excellent luminescence properties that can be preferably used for bioimaging or drug delivery in vivo.
그리고, 열분해 온도 범위 내에서, 이러한 온도를 적절히 조절함에 따라, 상기 나노 복합체의 입자 크기 및 발광 특성을 원하는 범위로 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 열분해 온도를 높일수록 보다 큰 입자 크기를 갖는 나노 복합체를 얻을 수 있으며, 이에 따라, 이러한 나노 복합체가 보다 긴 파장의 빛을 발광하도록 할 수 있다. 따라서, 상기 나노 복합체를 사용하고자 하는 구체적 용도 및 이에 요구되는 발광 특성에 따라, 바람직한 특성으로 제어된 나노 복합체를 쉽게 제조할 수 있다. In addition, within the pyrolysis temperature range, by appropriately adjusting such a temperature, the particle size and the luminescence properties of the nanocomposite can be controlled to a desired range. For example, as the pyrolysis temperature is increased, a nanocomposite having a larger particle size can be obtained, thereby allowing the nanocomposite to emit light of a longer wavelength. Therefore, according to the specific use of the nanocomposite and the light emitting properties required therein, the nanocomposite controlled to the desired properties can be easily manufactured.
한편, 상술한 나노 복합체의 제조 방법은 상기 열분해 단계 후에 형성된 나노 복합체를, 티올기를 갖는 친수성 화합물로 처리하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 이때, 사용 가능한 친수성 화합물은 이미 상술한 바와 같으며, 이러한 단계의 부가에 따라 나노 복합체의 표면이 친수성으로 개질되어, 생체 내 전달이 용이하고 생물학적 활성 물질 등으로 쉽게 표지 가능한 나노 복합체가 얻어질 수 있다. On the other hand, the above-described method for producing a nanocomposite may further comprise the step of treating the nanocomposite formed after the pyrolysis step, with a hydrophilic compound having a thiol group. In this case, the hydrophilic compounds that can be used are as described above, the surface of the nanocomposite is modified to be hydrophilic by the addition of these steps, it is possible to obtain a nanocomposite that is easy to in vivo delivery and easily labeled with a biologically active material, etc. have.
이러한 친수성 화합물의 처리 단계는, 열분해를 거친 나노 복합체를 클로로포름과 같은 유기 용매에 분산시킨 후 이에 친수성 화합물을 가하여 처리하는 방법으로 진행할 수 있다. 또한, 이러한 친수성 화합물 처리 단계는 pH 7~14, 바람직하게는 pH 9~13 하에서 진행하여 상기 나노 복합체의 표면을 효과적으로 개질할 수 있다. The treating step of the hydrophilic compound may be proceeded by dispersing the pyrolyzed nanocomposite in an organic solvent such as chloroform and adding hydrophilic compound thereto. In addition, the hydrophilic compound treatment step may be carried out at pH 7-14, preferably pH 9-13 to effectively modify the surface of the nanocomposite.
상술한 방법으로 제조된 나노 복합체는 표면이 친수성으로 개질되어 각종 생물학적 활성 물질 등으로 쉽게 표지될 수 있고, 생체 내에서 효과적으로 전달되어 각종 질병의 진단을 위한 바이오 이미징 또는 생체 내 약물 전달 등의 용도로 바람직하게 사용될 수 있다. 특히, 상기 나노 복합체는 사용하고자 하는 용도에 따라 원하는 범위로 제어된 발광 특성을 나타내어, 생체 내에서 용이하게 검출될 수 있고, 이에 따라, 상기 바이오 이미징 등을 위해 매우 바람직하게 적용될 수 있다. The nanocomposite prepared by the above-described method can be easily labeled with various biologically active substances due to its hydrophilic surface modification, and can be effectively delivered in vivo to be used for bio imaging or in vivo drug delivery for diagnosis of various diseases. It can be used preferably. In particular, the nanocomposite exhibits controlled luminescence properties in a desired range according to the intended use, and thus can be easily detected in vivo, and thus can be very preferably applied for the bio imaging.
본 발명에 따르면, 낮은 세포 독성을 나타내면서도 우수한 발광 특성 및 안정성 등을 나타냄에 따라, 생체 내에 효과적으로 전달되어 종양 기타 각종 질병의 진단을 위한 바이오 이미징이나 생체 내 약물 전달 등의 용도로 바람직하게 사용 가능한 나노 복합체 및 이의 제조 방법이 제공될 수 있다. According to the present invention, while exhibiting low cytotoxicity and excellent luminescence properties and stability, the present invention is effectively delivered in vivo, and thus can be preferably used for bio imaging or in vivo drug delivery for diagnosis of tumors and various diseases. Nanocomposites and methods for their preparation may be provided.
특히, 상기 나노 복합체의 구체적 적용 용도에 따라 그 발광 특성 등의 제반 물성을 용이하게 제어해 제공할 수 있으므로, 상기 바이오 이미징 등의 용도로 매우 바람직하게 사용 가능한 나노 복합체가 얻어질 수 있게 된다. In particular, since the physical properties such as its luminescence properties can be easily controlled and provided according to the specific application of the nanocomposite, the nanocomposite which can be used very preferably for the bio-imaging and the like can be obtained.
이하, 발명의 바람직한 실시예를 통하여 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이러한 실시예에 의해 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 이는 예시로서 제시된 것에 불과하다. Hereinafter, the configuration and operation of the invention through the preferred embodiments of the invention will be described in more detail. However, the scope of the invention is not limited by these embodiments, which are merely presented as an example.
실시예 1 Example 1
나노 복합체의 제조 (ZnS-Ag1-xInxS2; x=0.5) Preparation of Nanocomposites (ZnS-Ag 1-x In x S 2 ; x = 0.5)
Zn(NO3)2·6H2O 0.093g, AgNO3 0.0266g 및 In(NO3)3 0.0611g을 증류수 12.5 ml에 넣고 용해시켰다. C5H10NNaS2 0.2817g을 증류수 2.5 ml에 녹인 후, 두 용액을 혼합하여 반응시킴으로서 침전물을 제조하였다. 제조된 침전물을 여과 및 건조하여 복합 전구체를 제조하였다. 이렇게 전구체를 CH3(CH2)11NH2의 19 ml에 넣고 180℃로 가열하여 실시예 1의 나노 복합체를 제조하였다. 이러한 나노 복합체를 투과전자현미경으로 입자의 크기를 관찰한 결과 3 ~ 6nm의 입자 크기를 가지고 있었다. 또한, 이러한 나노 복합체에서, Ag1-xInxS2의 코어 물질과, ZnS의 쉘 물질의 몰비는 1 : 1이었다. 0.093 g of Zn (NO 3 ) 2 .6H 2 O, 0.0266 g of AgNO 3 and 0.0611 g of In (NO 3 ) 3 were dissolved in 12.5 ml of distilled water. 0.2817 g of C 5 H 10 NNaS 2 was dissolved in 2.5 ml of distilled water, and then the two solutions were mixed and reacted to prepare a precipitate. The prepared precipitate was filtered and dried to prepare a composite precursor. The precursor was added to 19 ml of CH 3 (CH 2 ) 11 NH 2 and heated to 180 ° C. to prepare a nanocomposite of Example 1. As a result of observing the particle size of the nanocomposite with a transmission electron microscope, it had a particle size of 3 ~ 6nm. In this nanocomposite, the molar ratio of the core material of Ag 1-x In x S 2 and the shell material of ZnS was 1: 1.
실시예 2. Example 2.
나노 복합체의 제조 (ZnS-Ag1-xInxS2; x=0.5)Preparation of Nanocomposites (ZnS-Ag 1-x In x S 2 ; x = 0.5)
복합 전구체를 CH3(CH2)11NH2의 19 ml에 넣고 200℃로 가열한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2의 나노 복합체를 제조하였다. 이러한 나노 복합체는 6 ~ 9nm의 입자 크기를 가지고 있었다. 또한, 이러한 나노 복합체에서, Ag1-xInxS2의 코어 물질과, ZnS의 쉘 물질의 몰비는 1 : 1이었다. Nanocomposite of Example 2 was prepared in the same manner as in Example 1, except that the composite precursor was added to 19 ml of CH 3 (CH 2 ) 11 NH 2 and heated to 200 ° C. These nanocomposites had a particle size of 6-9 nm. In this nanocomposite, the molar ratio of the core material of Ag 1-x In x S 2 and the shell material of ZnS was 1: 1.
실시예 3. Example 3.
나노 복합체의 제조 (ZnS-Ag1-xInxS2; x=0.5)Preparation of Nanocomposites (ZnS-Ag 1-x In x S 2 ; x = 0.5)
복합 전구체를 CH3(CH2)11NH2의 19 ml에 넣고 220℃로 가열한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 3의 나노 복합체를 제조하였다. 이러한 나노 복합체는 8 ~ 12nm의 입자 크기를 가지고 있었다. 또한, 이러한 나노 복합체에서, Ag1-xInxS2의 코어 물질과, ZnS의 쉘 물질의 몰비는 1 : 1이었다. Nanocomposite of Example 3 was prepared in the same manner as in Example 1, except that the composite precursor was added to 19 ml of CH 3 (CH 2 ) 11 NH 2 and heated to 220 ° C. These nanocomposites had a particle size of 8-12 nm. In this nanocomposite, the molar ratio of the core material of Ag 1-x In x S 2 and the shell material of ZnS was 1: 1.
실시예 4. Example 4.
나노 복합체의 제조 (ZnS-Ag1-xInxS2; x=0.5)Preparation of Nanocomposites (ZnS-Ag 1-x In x S 2 ; x = 0.5)
복합 전구체를 CH3(CH2)11NH2의 19 ml에 넣고 240℃로 가열한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 4의 나노 복합체를 제조하였다. 이러한 나노 복합체는 10 ~ 15nm의 입자 크기를 가지고 있었다. 또한, 이러한 나노 복합체에서, Ag1-xInxS2의 코어 물질과, ZnS의 쉘 물질의 몰비는 1 : 1이었다. Nanocomposite of Example 4 was prepared in the same manner as in Example 1, except that the composite precursor was added to 19 ml of CH 3 (CH 2 ) 11 NH 2 and heated to 240 ° C. These nanocomposites had a particle size of 10-15 nm. In this nanocomposite, the molar ratio of the core material of Ag 1-x In x S 2 and the shell material of ZnS was 1: 1.
비교예 1 Comparative Example 1
나노 입자의 제조 (Ag1-xInxS2; x=0.5) Preparation of Nanoparticles (Ag 1-x In x S 2 ; x = 0.5)
ZnS의 쉘 물질을 포함하지 않고, Ag1-xInxS2만을 포함하는 나노 입자를 다음의 방법으로 제조하였다. Nanoparticles containing only Ag 1-x In x S 2 , not including the shell material of ZnS, were prepared by the following method.
AgNO3 0.0266g 및 In(NO3)3 0.0611g을 증류수 12.5 ml에 넣고 용해시켰다. C5H10NNaS2 0.1409g을 증류수 2.5 ml에 녹인 후, 두 용액을 혼합하여 반응시킴으로서 침전물을 제조하였다. 제조된 침전물을 여과 및 건조하여 복합 전구체를 제조하였다. 이렇게 전구체를 CH3(CH2)11NH2의 19 ml에 넣고 220℃로 가열하여 비교예 1의 나노입자를 제조하였다. 0.0266 g AgNO 3 and 0.0611 g In (NO 3 ) 3 were dissolved in 12.5 ml of distilled water. 0.1409 g of C 5 H 10 NNaS 2 was dissolved in 2.5 ml of distilled water, and then the two solutions were mixed and reacted to prepare a precipitate. The prepared precipitate was filtered and dried to prepare a composite precursor. The precursor was added to 19 ml of CH 3 (CH 2 ) 11 NH 2 and heated to 220 ° C. to prepare nanoparticles of Comparative Example 1.
비교예 2 Comparative Example 2
나노 복합체의 제조 (ZnS-Ag1-xInxS2; x=0.5) Preparation of Nanocomposites (ZnS-Ag 1-x In x S 2 ; x = 0.5)
Zn(NO3)2·6H2O 0.372g, AgNO3 0.0266g 및 In(NO3)3 0.0611g을 증류수 50ml에 넣고 용해시켰다. C5H10NNaS2 1.1268g을 증류수 10ml에 녹인 후, 두 용액을 혼합하여 반응시킴으로서 침전물을 제조하였다. 제조된 침전물을 여과 및 건조하여 복합 전구체를 제조하였다. 이렇게 전구체를 CH3(CH2)11NH2의 38ml에 넣고 220℃로 가열하여 비교예 2의 나노 복합체를 제조하였다. 이러한 나노 복합체를 투과전자현미경으로 입자의 크기를 관찰한 결과 8 ~ 12nm의 입자 크기를 가지고 있었다. 또한, 이러한 나노 복합체에서, Ag1-xInxS2의 코어 물질과, ZnS의 쉘 물질의 몰비는 1 : 4이었다. 0.372 g of Zn (NO 3 ) 2 .6H 2 O, 0.0266 g of AgNO 3 and 0.0611 g of In (NO 3 ) 3 were dissolved in 50 ml of distilled water. 1.1268 g of C 5 H 10 NNaS 2 was dissolved in 10 ml of distilled water, and the two solutions were mixed and reacted to prepare a precipitate. The prepared precipitate was filtered and dried to prepare a composite precursor. The precursor was added to 38 ml of CH 3 (CH 2 ) 11 NH 2 and heated to 220 ° C. to prepare a nanocomposite of Comparative Example 2. As a result of observing the particle size of the nanocomposite with a transmission electron microscope, it had a particle size of 8 ~ 12nm. In addition, in this nanocomposite, the molar ratio of the core material of Ag 1-x In x S 2 and the shell material of ZnS was 1: 4.
상기 실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2에서 제조된 나노 복합체(또는 나노 입자)의 발광 특성을 Perkin Elmer LS50-B 및 Quartz 큐벳을 사용하고, 460 nm의 여기 파장을 이용하여 측정하였다. 실시예 1 내지 4의 비교 결과를 도 1에 도시하였고, 비교예 1 및 2의 측정 결과를 각각 도 2 및 3에 도시하였다. The luminescence properties of the nanocomposites (or nanoparticles) prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were measured using an excitation wavelength of 460 nm using Perkin Elmer LS50-B and Quartz cuvettes. Comparative results of Examples 1 to 4 are shown in FIG. 1, and measurement results of Comparative Examples 1 and 2 are shown in FIGS. 2 and 3, respectively.
도 1을 참조하면, 실시예 1 내지 4의 나노 복합체는 대략 가시광선 영역에 속하는 다양한 파장의 빛을 발광할 수 있음이 확인되었다. 또한, 그 제조 조건 및 입자 크기를 조절하여, 상기 나노 복합체가 좁은 범위의 특정 파장의 빛을 발광하도록 용이하게 제어할 수 있음이 확인되었다. Referring to FIG. 1, it was confirmed that the nanocomposites of Examples 1 to 4 may emit light of various wavelengths that are substantially in the visible light region. In addition, by adjusting the production conditions and particle size, it was confirmed that the nanocomposite can be easily controlled to emit light of a specific wavelength in a narrow range.
이로부터, 상기 나노 복합체는 바이오 이미징 등을 통한 질병의 진단 등을 위해 바람직하게 사용 가능한 우수한 발광 특성을 나타냄이 확인되었다. From this, it was confirmed that the nanocomposite exhibits excellent luminescence properties that can be preferably used for diagnosis of diseases through bio-imaging and the like.
이에 비해, 코어 물질과 쉘 물질의 일정 몰비, 즉, 1 : 3 ~ 1 : 0.2를 벗어나, 쉘 물질을 포함하지 않거나(비교예 1), 쉘 물질을 높은 비율로 포함하는 경우(비교예 2), 실질적으로 발광이 관찰되지 않거나(비교예 1), 발광이 나타나지만 그 발광 강도가 지나치게 낮아서 바이오 이미징 등을 통한 질병의 진단을 위해 거의 사용이 불가능함이 확인되었다. In contrast, when the core material and the shell material outside the constant molar ratio, that is, 1: 3 to 1: 0.2, and do not include the shell material (Comparative Example 1), or contain a high proportion of the shell material (Comparative Example 2) It was confirmed that luminescence was not substantially observed (Comparative Example 1), or luminescence appeared, but its luminescence intensity was too low to be almost impossible to use for diagnosis of diseases through bio-imaging.
한편, 실시예 2의 나노 복합체와, 실시예 2에서 도데실 아민(CH3(CH2)11NH2) 대신 올레일 아민을 사용해 제조된 나노 복합체의 발광 특성을 마찬가지로 측정 및 비교하여 도 4에 도시하였다. Meanwhile, the luminescence properties of the nanocomposite of Example 2 and the nanocomposite prepared by using oleyl amine instead of dodecyl amine (CH 3 (CH 2 ) 11 NH 2 ) in Example 2 were similarly measured and compared to FIG. 4. Shown.
도 4를 참조하면, 도데실 아민을 사용해 얻어진 실시예 2의 나노 복합체는, 올레일 아민을 사용해 얻어진 것에 비해 우수한 발광 강도를 나타냄이 확인되었다. 또한, 대체적으로 올레일 아민을 사용해 얻어진 나노 복합체는 보다 넓은 발광 스펙트럼 폭을 나타냄이 확인되었으며, 이에 따라, 올레일 아민을 사용한 경우 나노 복합체의 입자 크기 분포의 폭이 크고 이의 입자 크기 및 발광 특성을 보다 정밀하게 제어하기 어려움이 확인되었다. Referring to FIG. 4, it was confirmed that the nanocomposite of Example 2 obtained using dodecyl amine exhibited excellent luminescence intensity as compared with that obtained using oleyl amine. In addition, it was confirmed that nanocomposites generally obtained using oleyl amines showed a wider emission spectrum width, and thus, when oleyl amines were used, the width of the particle size distribution of the nanocomposite was large and its particle size and luminescence properties were increased. Difficulties in more precise control were identified.
실시예 5. Example 5.
나노 복합체의 제조 (ZnS-Ag1-xInxS2; x=0.1)Preparation of Nanocomposites (ZnS-Ag 1-x In x S 2 ; x = 0.1)
Zn(NO3)2·6H2O 0.093g, AgNO3 0.0053g 및 In(NO3)3 0.11g을 증류수 12.5 ml에 넣고 용해시켰다. C5H10NNaS2 0.2817g을 증류수 2.5 ml에 녹인 후, 두 용액을 혼합하여 반응시킴으로서 침전물을 제조하였다. 제조된 침전물을 여과 및 건조하여 복합 전구체를 제조하였다. 이렇게 전구체를 CH3(CH2)11NH2의 19 ml에 넣고 240℃로 가열하여 실시예 5의 나노 복합체를 제조하였다. 0.093 g of Zn (NO 3 ) 2 .6H 2 O, 0.0053 g of AgNO 3 , and 0.11 g of In (NO 3 ) 3 were dissolved in 12.5 ml of distilled water. 0.2817 g of C 5 H 10 NNaS 2 was dissolved in 2.5 ml of distilled water, and then the two solutions were mixed and reacted to prepare a precipitate. The prepared precipitate was filtered and dried to prepare a composite precursor. The precursor was added to 19 ml of CH 3 (CH 2 ) 11 NH 2 and heated to 240 ° C. to prepare a nanocomposite of Example 5.
실시예 6. Example 6.
나노 복합체의 제조 (ZnS-Ag1-xInxS2; x=0.3)Preparation of Nanocomposites (ZnS-Ag 1-x In x S 2 ; x = 0.3)
Zn(NO3)2·6H2O 0.093g, AgNO3 0.0159g 및 In(NO3)3 0.0855g 을 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 실시예 6의 나노 복합체를 제조하였다. A nanocomposite of Example 6 was prepared in the same manner as in Example 5, except that 0.093 g of Zn (NO 3 ) 2 .6H 2 O, 0.0159 g of AgNO 3 , and 0.0855 g of In (NO 3 ) 3 were used.
실시예 7. Example 7.
나노 복합체의 제조 (ZnS-Ag1-xInxS2; x=0.7)Preparation of Nanocomposites (ZnS-Ag 1-x In x S 2 ; x = 0.7)
Zn(NO3)2·6H2O 0.093g, AgNO3 0.0372g 및 In(NO3)3 0.0367g 을 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 실시예 7의 나노 복합체를 제조하였다. A nanocomposite of Example 7 was prepared in the same manner as in Example 5, except that 0.093 g of Zn (NO 3 ) 2 .6H 2 O, 0.0372 g of AgNO 3 , and 0.0367 g of In (NO 3 ) 3 were used.
상기 실시예 5 내지 7에서 제조된 나노 복합체의 발광 특성을 Perkin Elmer LS50-B 및 Quartz 큐벳을 사용하고, 460 nm의 여기 파장을 이용하여 측정하고, 이에 대한 비교 결과를 도 5에 도시하였다. 또한, 실시예 6에서 제조된 나노 복합체에 대해 투과 전자현미경을 이용해 이미지를 관찰하고, 이러한 투과 전자현미경 사진을 도 6에 도시하였다. The luminescence properties of the nanocomposites prepared in Examples 5 to 7 were measured using a Perkin Elmer LS50-B and a quartz cuvette, using an excitation wavelength of 460 nm, and the comparison results are shown in FIG. 5. In addition, the nanocomposite prepared in Example 6 was observed by using a transmission electron microscope, and this transmission electron microscope picture is shown in FIG.
도 5를 참조하면, 실시예 5 내지 7의 나노 복합체는 Ag 및 In의 결합비가 적절히 특정됨에 따라 대략 가시광선 영역에 속하는 다양한 파장의 빛을 우수한 발광 효율로 발광할 수 있음이 확인되었다. 또한, 상기 Ag 및 In의 결합비를 조절하여, 상기 나노 복합체가 특정 파장의 빛을 발광하도록 용이하게 제어할 수 있음이 확인되었다. Referring to FIG. 5, it was confirmed that the nanocomposites of Examples 5 to 7 were able to emit light of various wavelengths belonging to a substantially visible light region with excellent luminous efficiency, as the ratio of Ag and In is properly specified. In addition, it was confirmed that by controlling the binding ratio of Ag and In, the nanocomposite can be easily controlled to emit light of a specific wavelength.
이로부터, 상기 나노 복합체는 바이오 이미징 등을 통한 질병의 진단 등을 위해 바람직하게 사용 가능한 우수한 발광 특성을 나타냄이 확인되었다. From this, it was confirmed that the nanocomposite exhibits excellent luminescence properties that can be preferably used for diagnosis of diseases through bio-imaging and the like.
실시예 8. Example 8.
친수성 화합물로 처리된 나노 복합체의 제조 Preparation of Nanocomposites Treated with Hydrophilic Compounds
실시예 4에 의해 제조된 나노 복합체를 클로로포름에 분산시킨 후, 이 용액에 머캅토 아세트산(Mercaptoacetic acid)을 넣고 표면 처리하고 물 10ml를 넣어 표면 처리된 나노 복합체를 분리하였다. 이로부터 친수성 화합물로 표면 처리된 실시예 8의 나노 복합체를 제조하였다. After dispersing the nanocomposite prepared in Example 4 in chloroform, mercapto acetic acid (Mercaptoacetic acid) was added to the solution and surface-treated and 10ml of water to separate the surface-treated nanocomposite. This prepared a nanocomposite of Example 8 surface-treated with a hydrophilic compound.
실시예 9. Example 9.
친수성 화합물로 처리된 나노 복합체의 제조 Preparation of Nanocomposites Treated with Hydrophilic Compounds
실시예 4에 의해 제조된 나노 복합체를 클로로포름에 분산시킨 후, 이 용액에 시스테아민(Cysteamine)을 넣고 표면 처리하고 물 10ml를 넣어 표면 처리된 나 노 복합체를 분리하였다. 이로부터 친수성 화합물로 표면 처리된 실시예 9의 나노 복합체를 제조하였다. After dispersing the nanocomposite prepared in Example 4 in chloroform, the solution was added to the cysteamine (Cysteamine) surface treatment and 10ml of water to separate the surface-treated nanocomposite. This prepared a nanocomposite of Example 9 surface-treated with a hydrophilic compound.
실시예 10. Example 10.
친수성 화합물로 처리된 나노 복합체의 제조 Preparation of Nanocomposites Treated with Hydrophilic Compounds
실시예 4에 의해 제조된 나노 복합체를 클로로포름에 분산시킨 후, 이 용액에 머캅토에탄올(Mercaptoethanol)을 넣고 표면 처리하고 물 10ml를 넣어 표면 처리된 나노 복합체를 분리하였다. 이로부터 친수성 화합물로 표면 처리된 실시예 10의 나노 복합체를 제조하였다.After dispersing the nanocomposite prepared in Example 4 in chloroform, the solution was added to the mercaptoethanol (Mercaptoethanol) surface treatment and 10ml of water to separate the surface-treated nanocomposite. This prepared a nanocomposite of Example 10 surface-treated with a hydrophilic compound.
비교예 3. Comparative Example 3.
(1) CdTe/CdS 양자점 제조 (1) CdTe / CdS quantum dot manufacturing
Cd(NO3)2·4H2O 0.4535g을 도데실아민(Dodecylamine) 5g 과 트리옥틸포스핀 옥사이드(Trioctylphosphine oxide) 5g이 혼합된 용액에 넣어서 녹인 후, Te 0.16g을 트리옥틸포스틴(Trioctylphosphine) 5g에 녹인 용액을 첨가하였다. 이러한 혼합물을 가열하여 CdTe 코어를 제조하였다. 이러한 코어를 클로로포름과 메탄올을 이용하여 원심분리하고 분리 및 세척하였다. CdS 쉘을 형성하기 위하여, 제조된 코어를 도데실아민(Dodecylamine) 20g에 분산 시킨 후, Cd(NO3)2·4H2O 0.907g과 황 0.198g을 트리옥틸포스핀(Trioctylphosphine) 5g에 각각 용해시키고, 이들 두 용액 을 코어가 분산된 도데실아민 용액에 넣고 가열하여 CdTe 표면에 CdS 쉘을 형성하였다. 이러한 결과물을 클로로포름에 분산시킨 후, 이 용액에 머캅토 아세트산을 넣고 표면 처리하고, 물 10ml를 넣어 분리함으로서, 표제의 비교예 3의 양자점을 제조하였다. 0.4535 g of Cd (NO 3 ) 2 .4H 2 O was dissolved in a mixed solution of 5 g of dodecylamine and 5 g of trioctylphosphine oxide, and then 0.16 g of Te was dissolved in trioctylphosphine. A solution dissolved in 5 g was added. This mixture was heated to produce a CdTe core. This core was centrifuged using chloroform and methanol, separated and washed. To form a CdS shell, the prepared core was dispersed in 20 g of dodecylamine, and then 0.907 g of Cd (NO 3 ) 2 .4H 2 O and 0.198 g of sulfur were each added to 5 g of trioctylphosphine. After dissolving, these two solutions were placed in a dodecylamine solution in which the core was dispersed, and heated to form a CdS shell on the CdTe surface. After dispersing this result in chloroform, mercapto acetic acid was added to this solution, surface treatment was performed, and 10 ml of water was added to separate the resulting quantum dot of Comparative Example 3.
시험예 1: 나노 복합체(양자점)의 세포 독성 평가 Test Example 1 Evaluation of Cytotoxicity of Nanocomposites
실시예 8 내지 10 및 비교예 3에서 제조된 나노 복합체(양자점)의 세포 독성을 다음과 같은 방법으로 평가하였다. The cytotoxicity of the nanocomposites (quantum dots) prepared in Examples 8 to 10 and Comparative Example 3 was evaluated by the following method.
먼저, 96-well plate에 Vero세포를 증식시켰다. 각 나노 복합체(양자점) 시료들은 세포 증식을 중지시키기 위해 혈청이 제거된 배양액에 각 농도로 희석한 후, 세포 증식된 각 well에 100 uL씩 첨가되었다. 37℃, 5% CO2 배양기에서 24 시간 배양한 다음 MTT검색법으로 시료가 첨가된 각 well의 살아남은 세포 수를 시료가 첨가되지 않은 세포 control well과 비교하여 50%의 세포를 죽도록 한 시료의 농도를 CC50 (50% Cytotoxicity Concentration)으로 결정하였다. 이때, MTT검색법은 살아남은 세포의 mitochondrial dehydrogense가 노란색을 띤 MTT를 보라색을 지닌 formazan으로 환원시키고, 이 생성물을 유기용매로 녹여 흡광도를 측정함으로서 살아있는 세포와 죽은 세포의 수를 상대적으로 비교하는 방법이다. Microplate reader를 이용하여 540 nm와 690 nm에서의 흡광도를 읽었다. A540과 A690의 흡광편차에서 blank값을 뺀 후 세포 control과 비교하여 세포독성 값을 구하였다.First, Vero cells were grown on 96-well plates. Each nanocomposite (quantum dot) sample was diluted to each concentration in serum-free culture to stop cell proliferation, and then 100 uL was added to each cell proliferation well. Incubate for 24 hours at 37 ° C and 5% CO 2 incubator, and then compare the number of surviving cells of each well with MTT test to 50% of the cells. Was determined by CC 50 (50% Cytotoxicity Concentration). In this case, MTT detection method is to compare the number of living and dead cells by mitochondrial dehydrogense of surviving cells by reducing yellowish MTT to formazan with purple color, and measuring the absorbance by dissolving the product in organic solvent. . The absorbance at 540 nm and 690 nm was read using a microplate reader. After subtracting the blank from the absorbance deviations of A 540 and A 690, the cytotoxicity values were determined by comparison with the cell control.
이러한 방법으로 얻은 실시예 8 내지 10 및 비교예 3의 세포 독성 평가 결과를 하기 표 1에 정리해 표시하였다. The cytotoxicity evaluation results of Examples 8 to 10 and Comparative Example 3 obtained in this manner are summarized in Table 1 below.
[표 1]TABLE 1
상기 표 1을 참조하면, 실시예 8 내지 10의 나노 복합체는 시료 첨가 후 50%의 세포가 죽게 되는 시료 농도를 뜻하는 CC50(50% Cytotoxity Concentration)이 비교예 3의 양자점에 비해 거의 100배 가까이 높을 정도로 낮은 세포 독성을 나타냄이 확인되었다. Referring to Table 1, the nanocomposites of Examples 8 to 10 have a CC 50 (50% Cytotoxity Concentration), which means the sample concentration at which 50% of the cells die after sample addition, is almost 100 times higher than that of Comparative Example 3. It has been shown to exhibit cytotoxicity low enough to be close.
따라서, 실시예 8 내지 10의 나노 복합체는 동물 모델/세포 모델 등에서 생체 내에 바람직하게 적용되어 바이오 이미징 또는 약물 전달 등의 용도로 바람직하게 사용 가능함이 확인되었다. Therefore, it was confirmed that the nanocomposites of Examples 8 to 10 are preferably applied in vivo in animal models / cell models and the like, and thus can be preferably used for bio imaging or drug delivery.
시험예 2: 나노 복합체를 이용한 바이오 이미징. Test Example 2: Bio-imaging using a nanocomposite.
실시예 8에서 제조된 나노 복합체를 이용하여 마우스 조직에서의 발광 여부(바이오 이미징에 대한 적용 가능성)을 조사하였다. 마우스를 에테르로 흡입 마취시킨 후, 마우스의 복강을 70% 에탄올로 간이 소독하고 출혈 등이 생기지 않도록 피부만 절개하였다. 복강을 절개하여 내장이 노출된 후에, 위를 찾아 상기 실시예 8의 나노 복합체 50 uL를 위 조직에 주사하였다. 이러한 생체 조직 내에서의 나노 복합체의 발광 여부와 생체 내 이동 경로를 조사하였다. The nanocomposite prepared in Example 8 was used to investigate the luminescence (applicability to bioimaging) in mouse tissues. After inhalation anesthesia with ether, the abdominal cavity of the mouse was liver sterilized with 70% ethanol and only skin was cut to prevent bleeding. After the abdominal cavity was excised to expose the intestines, the stomach was found and 50 uL of the nanocomposite of Example 8 was injected into the stomach tissue. The nanocomposite's luminescence and its in vivo migration pathway were investigated.
도 7는 이러한 분석 과정 및 결과를 나타내는 사진이다. 도 7의 마지막 사진을 참조하면, 실시예 8의 나노 복합체는 실제 생체 내에서도 우수한 발광 효율로 발광을 나타낼 수 있어, 각종 질병의 진단을 위한 바이오 이미징이나 생체 내 약물 전달 등에 바람직하게 적용될 수 있음이 확인되었다.7 is a photograph showing such an analysis process and results. Referring to the last picture of Figure 7, the nanocomposite of Example 8 can exhibit luminescence with excellent luminous efficiency even in real life, it can be preferably applied to bio-imaging or in vivo drug delivery for the diagnosis of various diseases It became.
도 1은 실시예 1 내지 4에서 제조된 나노 복합체의 발광 특성을 비교하여 나타낸 그래프이다. 1 is a graph showing the light emission characteristics of the nanocomposites prepared in Examples 1 to 4.
도 2는 비교예 1 제조된 나노 입자의 발광 특성을 나타낸 그래프이다. 2 is a graph showing the light emission characteristics of the nanoparticles prepared in Comparative Example 1.
도 3은 비교예 2에서 제조된 나노 복합체의 발광 특성을 나타낸 그래프이다. 3 is a graph showing the light emission characteristics of the nanocomposite prepared in Comparative Example 2.
도 4는 실시예 2의 나노 복합체와, 도데실 아민 대신 올레일 아민을 사용해 얻어진 나노 복합체의 발광 특성을 비교하여 나타낸 그래프이다. FIG. 4 is a graph showing the light emission characteristics of the nanocomposite of Example 2 and the nanocomposite obtained by using oleyl amine instead of dodecyl amine.
도 5는 실시예 5 내지 7에서 제조된 나노 복합체의 발광 특성을 비교하여 나타낸 그래프이다. 5 is a graph showing a comparison of the light emission characteristics of the nanocomposites prepared in Examples 5 to 7.
도 6은 실시예 6에서 제조된 나노 복합체의 투과 전자 현미경 사진이다. 6 is a transmission electron micrograph of the nanocomposite prepared in Example 6.
도 7는 시험예 2에서 실시예 8의 나노 복합체를 마우스 조직 내에 이식하여 마우스 조직 내에서의 발광 여부를 분석하여 본 과정 및 결과(바이오 이미징 사진)를 나타내는 사진이다. 7 is a photograph showing the procedure and result (bio imaging photograph) of the nanocomposite of Example 8 in Experimental Example 2 in the mouse tissues and analyzed for luminescence in the mouse tissues.
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