KR101129694B1 - Nano silica-metal complex particles, and preparation methods for thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노 실리카-금속 복합 입자체, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nano silica-metal composite particle, and a method for producing the same.
본 발명의 나노 실리카-금속 복합 입자체의 제조방법은, 1) 실리카 나노입자와 금속 전구체 용액을 각각 준비하는 단계; 2) 상기 실리카 나노입자를 금속 전구체 용액을 혼합하고, 약 염기성 용액을 첨가하여 반응성 용액을 제조하는 단계; 및 3) 상기 반응성 용액에 초음파를 가하여 나노입자체를 제조하는 단계; 을 포함한다.Method for producing a nano-silica-metal composite particle of the present invention, 1) preparing silica nanoparticles and a metal precursor solution, respectively; 2) mixing the silica nanoparticles with a metal precursor solution and adding a weakly basic solution to prepare a reactive solution; And 3) preparing nanoparticles by applying ultrasonic waves to the reactive solution. .
본 발명의 나노 실리카-금속 복합 입자체를 제조하는 방법은 금속 전구체 용액과 실리카 전구체 용액을 제조하여 혼합하고, 상온 및 대기압 조건에서 초음파를 가하는 조건으로도, 용이하게 금속 나노입자와 실리카 나노입자체를 제조하고, 연속적으로 실리카 나노입자체에 금속 나노입자를 결합시킬 수 있는 것이다. 본 발명의 제조 방법은 제조 조건에서 초음파를 사용함으로써, 반응시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 사용되는 실리카의 종류를 조절함으로써, 실리카 나노입자체의 크기를 용이하게 조절할 수 있다는 장점이 있다.The method for producing the nano-silica-metal composite particle of the present invention prepares and mixes a metal precursor solution and a silica precursor solution, and easily mixes the metal nanoparticle and the silica nanoparticle body even under conditions of applying ultrasonic waves at room temperature and atmospheric pressure. To prepare, and the metal nanoparticles can be continuously bonded to the silica nanoparticles. The production method of the present invention can shorten the reaction time by using ultrasonic waves in the production conditions. In addition, by adjusting the type of silica used, there is an advantage that the size of the silica nanoparticles can be easily adjusted.
Description
본 발명은 나노 실리카-금속 입자체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nano silica-metal particle and a method for producing the same.
본 발명의 실리카 나노입자체는 인체 내 안정성을 높이기 위하여 제조된 나노사이즈의 실리카 입자이며, 물질과의 반응성 및 물질의 전달 효율을 높이기 위하여 금속 입자가 결합되어 있는 형태이다.Silica nanoparticle body of the present invention is a nano-sized silica particles prepared to increase the stability in the human body, the form of the metal particles are combined in order to increase the reactivity with the material and the efficiency of delivery of the material.
금, 은, 백금, 팔라듐 등의 금속 나노입자는 여러 가지 촉매, 방부제, 화학 및 바이오센서 등으로 널리 사용되고 있다. 금속 이온의 수용액으로부터 금속을 환원시켜 제조하며 생성된 금속 나노입자를 안정화시키지 않으면, 일반적으로 금속 나노입자는 서로 결합하여 금속 덩어리를 형성하여 나노입자의 크기가 균일하지 못하며, 나노입자의 단위 무게당 표면적이 감소한다는 단점을 가진다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 제조된 금속 나노입자를 담지하기 위한 안정적인 고분자 물질이 요구된다. Metal nanoparticles such as gold, silver, platinum and palladium are widely used as various catalysts, preservatives, chemicals and biosensors. If metal nanoparticles are prepared by reducing metal from an aqueous solution of metal ions and do not stabilize the resulting metal nanoparticles, the metal nanoparticles generally bind to each other to form agglomerates of metal, which makes the nanoparticles uneven in size and per unit weight of the nanoparticles. The disadvantage is that the surface area is reduced. In order to solve such a problem, a stable polymer material for supporting the prepared metal nanoparticles is required.
그런데, 환원 반응 후 잔존하는 환원제, 환원제 부산물 및 나노 금속 입자를 담지하기 위한 고분자 물질은 제조된 금속 나노입자를 오염시키는 주된 오염원이 되는 문제가 있다. However, a polymer material for supporting the reducing agent, the reducing agent by-product, and the nano metal particles remaining after the reduction reaction has a problem of becoming a major pollutant that contaminates the produced metal nanoparticles.
하지만, 나노 금속 입자를 담지하기 위한 고분자 물질의 경우에는 금속 나노입자를 안정한 상태로 유지하는데 필수적이므로 근본적으로 제거할 수 없다. 따라서 나노 금속 입자를 담지하기 위한 고분자 물질의 특성에 따라 금속 나노입자의 용도가 결정되기도 한다. 예를 들어 의료용으로 사용하기 위한 금속 나노입자를 제조하는 경우에는 독성이 있는 고분자 물질을 사용할 수 없다. However, in the case of the polymer material for supporting the nano metal particles, it is essential to keep the metal nano particles in a stable state, and thus cannot be fundamentally removed. Therefore, the use of the metal nanoparticles may be determined depending on the characteristics of the polymer material for supporting the nano metal particles. For example, when manufacturing metal nanoparticles for medical use, toxic polymers cannot be used.
또한, 금속 나노입자를 제조하는 것과 별개로 이들을 고분자 물질에 고정하는 것도 중요한 문제가 되고 있다. 예컨대, 고정되지 않은 금속 나노입자는 지속적으로 고정된 상태여야 하는 촉매와 같은 경우에는 사용이 적합하지 않다.In addition, in addition to preparing metal nanoparticles, fixing them to a polymer material is also an important problem. For example, unfixed metal nanoparticles are not suitable for use in cases such as catalysts which must be constantly fixed.
종래의 금속 입자를 고정하는 방법으로는 치올기, 아민기 등을 함유한 분자로 소정의 물질을 코팅하고 금속 나노입자와 이들 사이의 상호인력에 의하여 활성기를 가진 분자위치에 금속 나노입자를 고정시키는 하는 방법이 개시되어 있다. 이러한 방법은 금속 나노입자를 별도로 제조해야 하기 때문에 절차가 복잡할 뿐만 아니라, 특정한 활성기를 가진 분자를 모든 물질에 안정하게 코팅하는 것이 어려워 그 응용이 제한적이다.Conventional methods for fixing metal particles include coating a predetermined material with molecules containing thiol groups, amine groups, etc. and fixing the metal nanoparticles to the molecular position having the active group by the metal nanoparticles and mutual attraction therebetween. A method is disclosed. This method not only complicates the procedure because the metal nanoparticles have to be prepared separately, but also has limited application because it is difficult to stably coat all materials with a specific active group.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 인체에 안전한 지지체를 합성하여 제조된 물질에 활성기를 결합시키고, 여기에 금속 나노입자를 결합시킬 수 있는 입자체 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention for solving the problems of the prior art described above is to provide a method for producing a particle body that can bind the active group to a material prepared by synthesizing a support that is safe for the human body, and can bind metal nanoparticles thereto.
위와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 나노 실리카-금속 복합 입자체의 제조방법은, 1) 실리카 나노입자와 금속 전구체 용액을 각각 준비하는 단계; 2) 상기 실리카 나노입자를 금속 전구체 용액을 혼합하고, 약 염기성 용액을 첨가하여 반응성 용액을 제조하는 단계; 및 3) 상기 반응성 용액에 초음파를 가하여 나노입자체를 제조하는 단계; 을 포함한다.Method for producing a nano-silica-metal composite particles according to one feature of the present invention for achieving the above object, 1) preparing a silica nanoparticle and a metal precursor solution, respectively; 2) mixing the silica nanoparticles with a metal precursor solution and adding a weakly basic solution to prepare a reactive solution; And 3) preparing nanoparticles by applying ultrasonic waves to the reactive solution. .
상기 실리카 나노입자는 실리카 전구체, 알코올 및 염기성 화합물을 혼합 및 교반하여 제조될 수 있다.The silica nanoparticles may be prepared by mixing and stirring a silica precursor, an alcohol and a basic compound.
상기 실리카 나노입자와 금속 전구체는 금속 전구체 1 중량부에 대해서 실리카 나노입자를 3~10 중량부로 혼합하고, 여기에 첨가되는 암모니아의 최종 농도가 1~30 중량%가 되도록 첨가할 수 있다.The silica nanoparticles and the metal precursor may be mixed with 3 to 10 parts by weight of the silica nanoparticles with respect to 1 part by weight of the metal precursor, and may be added so that the final concentration of ammonia added thereto may be 1 to 30% by weight.
상기 초음파 처리는 주파수가 20~60 ㎑이고, 초음파의 파워는 10~900 W/㎝2로 하여 1~20 분간 처리할 수 있다.The ultrasonic treatment is a frequency of 20 ~ 60 kHz, the power of the ultrasonic wave can be treated for 1 to 20 minutes to 10 ~ 900 W / cm 2 .
상기 금속 전구체는 금, 은, 팔라듐, 아연 또는 주석 등을 포함하는 금속화 합물이 사용될 수 있다.The metal precursor may be a metal compound including gold, silver, palladium, zinc or tin and the like.
상기 실리카 입자는 직경이 20~900 ㎚인 구형 나노입자며, 상기 입자에 고정된 금속 나노입자는 1~10 ㎚ 크기를 가질 수 있다.The silica particles are spherical nanoparticles having a diameter of 20 to 900 nm, and the metal nanoparticles fixed to the particles may have a size of 1 to 10 nm.
또한, 본 발명은 실리카 나노입자의 직경이 20~900 ㎚이고, 상기 입자 표면에 크기가 1~10 ㎚인 금속 입자가 고정된 나노 실리카-금속 복합 입자체를 제공한다.The present invention also provides a nano-silica-metal composite particle having a diameter of the silica nanoparticles of 20 to 900 nm and a metal particle having a size of 1 to 10 nm fixed to the particle surface.
본 발명에 따른 나노 실리카-금속 복합 입자체는 반응성이 높은 금속 나노입자를 사용하여 낮은 첨가량에도 높은 반응성을 갖는다. 더불어, 상기 금속 나노입자는 실리카 나노입자에 결합되어 있어서, 세포 독성이 높지 않아, 인체에도 사용 가능하다는 장점이 있다.The nano silica-metal composite particle according to the present invention has high reactivity even at a low addition amount by using highly reactive metal nanoparticles. In addition, since the metal nanoparticles are bonded to the silica nanoparticles, the cytotoxicity is not high, and thus the metal nanoparticles can be used in the human body.
또한, 본 발명의 나노 실리카-금속 복합 입자체를 제조하는 방법은 금속 전구체 용액과 실리카 나노입자를 제조하여 혼합하고, 상온 및 대기압 조건에서 초음파를 가하는 조건으로도, 실리카 나노입자에 금속 나노입자를 결합시킬 수 있는 것이다. 본 발명의 제조 방법은 제조 조건으로 초음파를 사용함으로써, 반응시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 사용되는 실리카의 크기를 조절함으로써, 실리카 표면에 제조되는 나노입자의 크기를 용이하게 조절할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the method for producing the nano-silica-metal composite particles of the present invention is prepared by mixing the metal precursor solution and the silica nanoparticles, and the addition of the metal nanoparticles to the silica nanoparticles even under the condition of applying ultrasonic waves at room temperature and atmospheric pressure conditions It can be combined. The production method of the present invention can shorten the reaction time by using ultrasonic waves as the production conditions. In addition, by controlling the size of the silica used, there is an advantage that the size of the nanoparticles prepared on the silica surface can be easily adjusted.
본 출원인은 실리카 나노입자를 이용한 다양한 용도의 촉매 또는 전달체를 연구하던 중에, 실리카 나노입자 및 금속 전구체를 혼합하고, 여기에 초음파를 가 할 경우, 상온 및 대기압 조건으로도 금속이 결합된 실리카-금속 복합 입자체를 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.Applicants, while studying catalysts or carriers for various applications using silica nanoparticles, when the silica nanoparticles and metal precursors are mixed and ultrasonic waves are applied thereto, the metals are bonded to silica-metals even at room temperature and atmospheric pressure. It was confirmed that the composite particle body can be produced and completed the present invention.
이와 같이, 본 발명의 나노 실리카-금속 복합 입자체의 제조방법은,As such, the method for producing the nano-silica-metal composite particle of the present invention,
1) 실리카 나노입자와 금속 전구체 용액을 각각 준비하는 단계; 1) preparing silica nanoparticles and metal precursor solutions, respectively;
2) 상기 실리카 나노입자를 금속 전구체 용액을 혼합하고, 약 염기성 용액을 첨가하여 반응성 용액을 제조하는 단계; 및 2) mixing the silica nanoparticles with a metal precursor solution and adding a weakly basic solution to prepare a reactive solution; And
3) 상기 반응성 용액에 초음파를 가하여 나노입자체를 제조하는 단계; 3) preparing nanoparticles by applying ultrasonic waves to the reactive solution;
을 포함하여 이루어진다.It is made, including.
이하 본 발명의 각 단계를 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, each step of the present invention will be described in detail.
먼저, 단계 1)은 반응을 위한 재료를 준비하는 단계이다.First, step 1) is to prepare a material for the reaction.
실리카 나노입자는 실리카 전구체, 알코올 및 염기성 화합물을 혼합 및 교반하여 제조될 수 있다.Silica nanoparticles can be prepared by mixing and stirring silica precursors, alcohols and basic compounds.
상기 실리카 전구체는 테트라에틸오르소실리케이트, 트리메속시페닐실레인, (3-아미노프로필)트리메속시실레인 또는 트리메속시실레인 등을 사용될 수 있으며, 상기 금속 전구체는 금, 은, 팔라듐, 아연 또는 주석 등을 포함하는 금속화합물이 사용될 수 있다. The silica precursor may be used tetraethyl orthosilicate, trimesoxy phenyl silane, (3-aminopropyl) trimesoxy silane or trimesoxy silane, the metal precursor is gold, silver, palladium, Metal compounds including zinc or tin can be used.
상기 알코올은 C1~C6 알코올이며, 반응의 효율성을 높이기 위해서 에틸 에테르도 사용될 수 있다.The alcohol is a C 1 ~ C 6 alcohol, ethyl ether may also be used to increase the efficiency of the reaction.
상기 염기성 화합물은 실리카 전구체가 환원되어 구형을 이룰 수 있도록 도 와주는 물질이면 한정하지 않으며, 바람직하게는 암모니아를 사용할 수 있다.The basic compound is not limited as long as it is a substance that helps to reduce the silica precursor to form a sphere, preferably ammonia can be used.
이때 상기 알코올과 실리카 전구체의 혼합비는 실리카 전구체 1 중량부에 알코올이 4~12 중량부이며, 염기성 화합물과 실리카 전구체의 혼합비는 암모니아 1 중량부에 실리카 전구체가 1~3 중량부로 혼합될 수 있다. 상기 혼합비들은 20~900 ㎚의 직경을 갖는 실리카 나노입자를 제조하기 위한 바람직한 혼합 범위이다.In this case, the mixing ratio of the alcohol and the silica precursor may be 4 to 12 parts by weight of alcohol in 1 part by weight of the silica precursor, and the mixing ratio of the basic compound and the silica precursor may be mixed in 1 to 3 parts by weight of the silica precursor. The mixing ratios are the preferred mixing ranges for producing silica nanoparticles having a diameter of 20-900 nm.
상기에서 제조된 실리카 나노입자는 50~100 ℃에서 10 분 이상 건조시키고, 나노입자 표면에 생성된 불순물을 제거하기 위하여, 400 ℃ 이상의 온도에서 10 시간 처리하여, 분말 형태의 실리카 나노입자가 제조될 수 있다. 상기 실리카 나노입자는 직경이 20~900 ㎚이고, 구형을 이루는 것이 특징이다.The silica nanoparticles prepared above are dried at 50 to 100 ° C. for at least 10 minutes, and in order to remove impurities generated on the surface of the nanoparticles, the silica nanoparticles are treated at a temperature of 400 ° C. or higher for 10 hours to prepare silica nanoparticles in powder form. Can be. The silica nanoparticles are 20 to 900 nm in diameter and are characterized by forming a sphere.
상기와 같이 제조된 실리카 나노입자와 금속 전구체는 금속 전구체 1 중량부에 대해서 실리카 나노입자를 3~10 중량부로 혼합하고, 여기에 첨가되는 암모니아의 최종 농도가 1~30 중량%가 되도록 첨가할 수 있다. 이때, 상기 실리카 나노입자가 3 중량부 미만으로 혼합될 경우, 상기 실리카 나노입자에 결합되는 금속 나노입자가 충분히 결합되기에 어려워, 목적하는 효과를 얻기 힘들고, 10 중량부를 초과할 경우, 실리카 나노입자의 첨가량에 비하여 효율이 더 이상 증가하지 않기 때문에 경제성이 떨어진다.The silica nanoparticles prepared as described above and the metal precursor may be mixed with 3 to 10 parts by weight of the silica nanoparticles with respect to 1 part by weight of the metal precursor, and may be added so that the final concentration of ammonia added thereto may be 1 to 30% by weight. have. At this time, when the silica nanoparticles are mixed in less than 3 parts by weight, it is difficult to sufficiently bond the metal nanoparticles to the silica nanoparticles, it is difficult to obtain the desired effect, when exceeding 10 parts by weight, silica nanoparticles Economic efficiency is inferior because efficiency does not increase any more compared with the addition amount of.
상기 실리카 나노입자와 금속 전구체 용액이 혼합된 용액에 반응성을 높이기 위하여, 초음파를 가할 수 있다. 상기 초음파 처리는 주파수가 20~60 ㎑이고, 초음파의 파워는 10~900 W/㎝2로 하여 1~20 분간 처리할 수 있다.In order to increase the reactivity to the solution in which the silica nanoparticles and the metal precursor solution are mixed, ultrasonic waves may be added. The ultrasonic treatment is a frequency of 20 ~ 60 kHz, the power of the ultrasonic wave can be treated for 1 to 20 minutes to 10 ~ 900 W / cm 2 .
초음파를 상기의 제조 방법으로 사용할 경우 초음파가 용매 속에서 작은 기체 버블들(bubbles)을 발생시킨다. 이렇게 발생된 버블들은 서로 충돌하게 되며 이러한 충돌 반응이 일어날 경우 순간적으로 온도는 5000 ℃ 이상 압력은 1000 atm 이상 된다. 이러한 고온 및 고압의 상태는 순간적으로 많은 에너지를 제공하여 화학 반응을 촉진하는 역할을 하게 되며 일반적인 화학반응 시간을 단축하여 짧은 시간 내에 대량으로 많은 나노입자가 생성될 수 있는 조건을 제공하게 된다.When ultrasonic waves are used in the above manufacturing method, ultrasonic waves generate small gas bubbles in a solvent. The bubbles generated in this manner collide with each other, and when such a collision reaction occurs, the temperature is instantaneously over 5000 ° C. and over 1000 atm. These high temperature and high pressure conditions provide a large amount of energy in an instant to promote a chemical reaction and shorten a general chemical reaction time to provide a condition in which a large number of nanoparticles can be produced in a short time.
상기와 같은 초음파 조건으로 제조되는 입자체는 직경이 20~900 ㎚인 구형 나노입자다. 이때, 상기 입자체의 직경이 20 ㎚ 미만일 경우, 입자의 크기가 너무 작아, 세포 내로 물질이 투과될 가능성이 높아, 세포 독성이 높아질 가능성이 있고, 실리카의 분산성이 약해질 수도 있으며, 900 ㎚를 초과할 경우, 실리카의 분산성이 낮아질 수도 있으며, 입자체의 표면적이 작아져 본 발명이 원하는 효과를 충분히 나타내기 힘들다.Particle bodies prepared under the ultrasonic conditions as described above are spherical nanoparticles having a diameter of 20 ~ 900 nm. At this time, when the diameter of the particle body is less than 20 nm, the size of the particles is too small, there is a high possibility that the material is permeated into the cell, there is a possibility that the cytotoxicity can be increased, silica dispersibility may be weakened, 900 nm If it exceeds, the dispersibility of the silica may be lowered, and the surface area of the particle body becomes small, so that the present invention hardly exhibits the desired effect.
상기 실리카 나노입자에 결합된 금속 나노입자는 1~10 ㎚ 크기를 가질 수 있다. 이때, 상기 금속 나노입자의 크기가 1 ㎚ 미만일 경우, 실리카 나노입자 사이에 묻히게 되어 반응성을 보이기 힘들게 되고, 10 ㎚를 초과할 경우, 금속 나노입자의 반응성은 높아질 수 있으나, 제조된 입자의 분상성이 낮아질 가능성이 있어서, 바람직하지 않다. Metal nanoparticles bonded to the silica nanoparticles may have a size of 1 ~ 10 nm. In this case, when the size of the metal nanoparticles is less than 1 nm, buried between the silica nanoparticles are difficult to show the reactivity, if the size exceeds 10 nm, the reactivity of the metal nanoparticles may be increased, but the powder phase of the prepared particles This is likely to be low, which is not preferable.
또한, 본 발명은 직경이 20~900 ㎚이고, 나노 실리카-금속 복합 입자체를 제공한다. The present invention also provides a nano-silica-metal composite particle having a diameter of 20 to 900 nm.
상기 나노 실리카-금속 복합 입자체는 표면에 반응성이 높은 금속 나노입자 가 결합되어 있으며, 상기 입자체는 입자의 크기가 나노 크기이므로, 단위 그램당 표면적이 상당히 넓어 상기 금속 나노입자의 반응성을 최대한으로 할 수 있다. 상기 나노 실리카-금속 복합 입자체는 코어 부분을 실리카를 사용하였기 때문에, 독성이 낮을 뿐만 아니라, 분산력이 좋아, 반응 촉매제 또는 MRI 조영제 등에 유용하게 사용될 수 있다.The nano silica-metal composite particles have a highly reactive metal nanoparticles bonded to the surface, and since the particle size of the particles is nano size, the surface area per gram is considerably wider to maximize the reactivity of the metal nanoparticles. can do. Since the nano-silica-metal composite particle body uses silica as its core part, not only the toxicity is low, but also the dispersibility is good, and thus it may be usefully used in reaction catalysts or MRI contrast agents.
상기 나노 실리카-금속 복합 입자체는 다양한 단백질, 항체 및 항원의 결합이 가능하고, 치올기로 치환된 DNA, RNA는 본 발명의 입자체에 부착하여 세포내로 침투시킬 수 있는 전달체로 사용할 수 있다.The nano-silica-metal composite particles can bind various proteins, antibodies, and antigens, and DNA and RNA substituted with thiol groups can be used as a carrier that can penetrate into cells by attaching to the particle bodies of the present invention.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to a preferred embodiment so that those skilled in the art can easily practice the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
실시예Example
1: 나노 실리카-금 복합 1: Nano Silica-Gold Composite
입자체
200 ㎖의 에탄올에 정제수 14 ㎖ 및 암모니아수(28%) 6.5 ㎖을 첨가하고 15 분 동안 혼합하였다. 이렇게 생성된 혼합물에 13.2 ㎖의 테트라에틸오르소실리케이트 용액(정제수 13.2 ㎖에 테트라에틸오르소실리케이트 100 ㎎ 혼합, 이하 동일한 농도의 테트라에틸오르소실리케이트 용액 사용)을 넣어주고 3 시간 동안 교반하였다. 이를 원심분리기를 이용하여 분리한 후, 80 ℃에서 건조하고 500 ℃에서 12시간 동안 열처리하여 불순물을 태워, 직경이 330 ㎚인 실리카 나노입자를 제조하였 다.To 200 ml of ethanol was added 14 ml of purified water and 6.5 ml of ammonia water (28%) and mixed for 15 minutes. 13.2 ml of tetraethylorthosilicate solution (100 mg of tetraethylorthosilicate mixed in 13.2 ml of purified water, using the same concentration of tetraethylorthosilicate solution) was added to the resulting mixture and stirred for 3 hours. This was separated using a centrifugal separator, dried at 80 ° C. and heat-treated at 500 ° C. for 12 hours to burn impurities to prepare silica nanoparticles having a diameter of 330 nm.
염화금 17.5 ㎎을 7 ㎖에 녹여 금 전구체 용액을 제조하고, 여기에 상기 실리카 나노입자 100 ㎎을 혼합하였다. 상기 혼합된 용액에 농도 28% 암모니아수 3 ㎖을 용액에 첨가하고, 15분 동안 초음파(45 ㎑, 600 W/㎝2)를 가하여, 나노 실리카-금 복합 입자체를 제조하였다.17.5 mg of gold chloride was dissolved in 7 ml to prepare a gold precursor solution, which was mixed with 100 mg of the silica nanoparticles. To the mixed solution, 3 ml of a 28% aqueous ammonia solution was added to the solution, and ultrasonic waves (45 kW, 600 W / cm 2 ) were added for 15 minutes to prepare a nano silica-gold composite particle.
실시예Example
2: 나노 실리카-금 복합 2: nano silica-gold composite
입자체
실리카 나노입자를 제조하기 위하여, 정제수 12 ㎖, 암모니아수 18 ㎖ 및 테트라에틸오르소실리케이트 9.4 ㎖을 사용하여 제조된 직경이 100 ㎚인 실리카 나노입자를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 나노 실리카-금 복합 입자체 제조 2를 제조하였다.In order to prepare silica nanoparticles, the same method as in Example 1 was used except that silica nanoparticles having a diameter of 100 nm prepared using 12 mL of purified water, 18 mL of ammonia water, and 9.4 mL of tetraethylorthosilicate were used. As a result, nano-silica-gold
실시예Example
3: 나노 실리카-금 복합 3: nano silica-gold composite
입자체
사이클로헥산 45 ㎖, 트리톤 엑스-100 11 g 및 n-헥산올 10 ㎖를 넣고 10 분 동안 교반하고, 여기에 정제수 2 ㎖과 0.6 ㎖의 테트라에틸오르소실케이드 및 암모니아수 0.5 ㎖(28%)를 넣고 24 시간 동안 반응시켰다. 이를 원심분리기를 이용하여 분리한 후, 80 ℃에서 건조하고 500 ℃에서 12시간 동안 열처리하여 불순물을 태워, 직경이 330 ㎚인 실리카 나노입자를 제조하였다.Add 45 ml of cyclohexane, 11 g of Triton X-100, and 10 ml of n-hexanol, and stir for 10 minutes, add 2 ml of purified water, 0.6 ml of tetraethylorthosilicate and 0.5 ml (28%) of ammonia The reaction was carried out for 24 hours. This was separated using a centrifugal separator, dried at 80 ° C. and heat treated at 500 ° C. for 12 hours to burn impurities to prepare silica nanoparticles having a diameter of 330 nm.
본 발명에 따른 나노 실리카-금속 복합 입자체는 실리카의 표면을 아민기 또는 치올기로 개질할 필요가 없으며, 금속 나노입자를 따로 생성하여 실리카의 표면에 부착시키는 것이 아니라 초음파를 이용하여 다량의 금속 나노입자를 생성하면서 실리카 표면에 부착시키기 때문에 제조된 금속 나노입자가 고르게 일정한 간격을 유지하면서 실리카 표면에 부착된다는 것을 알 수 있었다(도 3 및 4 참조). 또한 여기서 사용된 초음파는 제조되는 금속 입자를 합성되는 과정에서 지속적으로 용액 속에서 분산시켜줄 뿐만 아니라 상기에 언급한 고온 고압의 조건을 형성하여 대량의 금속 입자를 짧은 시간에 생산할 수 있음을 알 수 있었다.The nano-silica-metal composite particles according to the present invention do not need to modify the surface of silica with amine groups or thiols, and do not generate metal nanoparticles separately and attach them to the surface of silica. Since the particles are attached to the silica surface while generating particles, it can be seen that the prepared metal nanoparticles are attached to the silica surface with evenly spaced intervals (see FIGS. 3 and 4). In addition, the ultrasonic waves used here not only continuously disperse the prepared metal particles in the solution, but also form the above-mentioned conditions of the high temperature and high pressure, and it can be seen that a large amount of metal particles can be produced in a short time. .
실험예Experimental Example 1: 금 나노입자가 1: gold nanoparticles 결합된Combined 실리카 Silica 입자체의Particulate 세포 독성 평가 Cytotoxicity Assessment
상기 실시예 1의 나노 실리카-금 복합 입자체를 10, 20, 40, 80, 160 및 360 μg/㎖로 제조하고, 이를 인간 신장 배아세포 293T 세포(1×104 세포수/㎖)에 각각 투여하고, 세포 독성을 측정하였다.The nano-silica-gold composite particles of Example 1 were prepared at 10, 20, 40, 80, 160, and 360 μg / ml, which were respectively formed in human kidney embryonic 293T cells (1 × 10 4 cells / ml). Administration and cytotoxicity was measured.
그 결과, 상기 실시예 1~3의 실리카 나노입자체의 농도가 200 μg/㎖ 이하일 때 인간 신장 배아세포 293T 세포는 90% 이상의 생존율을 보였다.As a result, when the concentration of the silica nanoparticles of Examples 1 to 3 is 200 μg / ml or less, human kidney embryonic 293T cells showed a survival rate of 90% or more.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea of the present invention, which also belongs to the appended claims. Do.
도 1은 본 발명에 사용된 평균 지름이 330 ㎚ 실리카 입자의 크기 분포를 도시하는 주사전자현미경 사진이다.1 is a scanning electron micrograph showing the size distribution of 330 nm silica particles having an average diameter used in the present invention.
도 2는 본 발명에 사용된 평균 지름이 55 ㎚ 실리카 입자의 크기 분포를 도시하는 주사전자현미경 사진이다.2 is a scanning electron micrograph showing the size distribution of 55 nm silica particles having an average diameter used in the present invention.
도 3은 본 발명의 방법에 따라 제조된 나노 실리카-금속 복합 입자체(평균 지름 330 ㎚)의 투과전자현미경 사진이다. 3 is a transmission electron microscope photograph of a nano silica-metal composite particle (average diameter 330 nm) prepared according to the method of the present invention.
도 4는 본 발명의 방법에 따라 제조된 나노 실리카-금속 복합 입자체(평균 지름 57 ㎚)의 투과전자현미경 사진이다. Figure 4 is a transmission electron micrograph of the nano-silica-metal composite particles (average diameter 57 nm) prepared according to the method of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예 1의 나노 실리카-금속 복합 입자체의 에너지 분산형 ×선 분광기를 이용한 원소 분석 사진이다.5 is an elemental analysis photograph using an energy dispersive x-ray spectrometer of the nano silica-metal composite particle of Example 1 of the present invention.
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| POL, V. G. et al. Deposition of Gold Nanoparticles on Silica Spheres: A Sonochemical Approach, Chem. Mater. 2003, 15, 1111-1118.* |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023248242A1 (en) * | 2022-06-23 | 2023-12-28 | Anna University, Chennai | A method for synthesis of carbon-silica-metal composite and combination thereof |
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