KR101354647B1 - Method for controlling surface charge of nanoparticle by introducing ligand sequentially - Google Patents

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KR101354647B1
KR101354647B1 KR1020120115009A KR20120115009A KR101354647B1 KR 101354647 B1 KR101354647 B1 KR 101354647B1 KR 1020120115009 A KR1020120115009 A KR 1020120115009A KR 20120115009 A KR20120115009 A KR 20120115009A KR 101354647 B1 KR101354647 B1 KR 101354647B1
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권영은
송남웅
정덕호
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한국표준과학연구원
동국대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a method for controlling the surface charge of nanoparticles by introducing ligands sequentially. The method for controlling the surface charge of nanoparticles by introducing ligands sequentially according to the present invention provides nanoparticles which prevent aggregation during the control of the surface charge of nanoparticles by introducing an existing ligand, maintains the single dispersion of nanoparticles, and maintains long term stability in a neutral solution. Moreover, the method can stably introduce second ligands at a time interval by maintaining the stability of the gold nanoparticles after a certain period of time even after the introduction of a first ligand. [Reference numerals] (1) Gold nanoparticles; (2) 500 uM of mercaptopropionic acid + 500 uM of 11-amino-1-undecane thiol hydrochloride; (AA) 500 uM of 3-mercaptopropionic acid + 500 uM of 11-amino-1-undecanol hydrochloride

Description

순차적인 리간드 도입을 통한 나노입자의 표면 전하 조절방법 {Method for controlling surface charge of nanoparticle by introducing ligand sequentially}Method for controlling surface charge of nanoparticle by introducing ligand sequentially}

본 발명은 순차적인 리간드 도입을 통한 나노입자의 표면 전하 조절방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of controlling surface charge of nanoparticles through sequential ligand introduction.

나노입자(nanoparticle) 란 입자 크기가 수 nm 에서 수백 nm 크기의 범주에 속하는 입자를 말한다. 이러한 나노입자 기술은 21세기 첨단 산업의 근간이 되는 핵심기술로서 나노 기술의 중요 부분을 차지하고 있는데, 특히 나노입자는 벌크 입자와는 다른 빛, 전기 및 자기 등의 독특한 물성을 나타내어 전자기, 광학, 촉매, 센서, 저장, 약물전달시스템, 조직 공학, 진단 시료 등의 다양한 응용 분야에서 뛰어난 성능을 나타낼 수 있다.Nanoparticles refer to particles whose size ranges from several nm to several hundred nm. This nanoparticle technology is the core technology of the 21st century's high-tech industry and occupies an important part of nanotechnology. In particular, nanoparticles exhibit unique properties such as light, electricity and magnetism, which are different from bulk particles. Excellent performance in a variety of applications including sensors, storage, drug delivery systems, tissue engineering and diagnostic samples.

기본적으로 나노바이오 연구는 나노기술을 생명과학 연구에 대한 응용과 생명현상 및 생체고분자물질의 나노기술 개발에 대한 이용으로 정의할 수 있다. 나노바이오 기술은 질병 진단, 나노 의학 및 화장품 등 다양한 분야에서 무한한 응용가능성을 가지고 있는 미래 지향적인 연구 분야이다. 하지만 나노입자가 생체 내 잔류 및 생체조직에 영향을 미친다는 유해성이 대두되고 있는 상황에서 나노입자의 안정성 기준이 명확히 제시되어 있지 않아 기준 규명의 필요성이 더욱 대두되고 있는 실정이다. Basically, nanobio research can be defined as the application of nanotechnology to life science research and the development of biophenomena and nanotechnology development of biopolymers. Nanobiotechnology is a future-oriented research field with unlimited applicability in various fields such as disease diagnosis, nanomedicine and cosmetics. However, in the situation that there is a danger that nanoparticles affect the remaining in vivo and tissues, the stability criteria of nanoparticles are not clearly presented, so the necessity of identifying standards is increasing.

나노입자들은 매우 크기가 작아서 질량에 비하여 표면적이 매우 크므로 입자의 질량에 의한 중력의 영향은 중요하지 않으며, 주로 표면 현상이 나노입자의 상태를 제어한다. 나노입자들은 표면에 코팅되어 있는 물질의 특징에 의하여 전하를 띠고 있으며, 이 표면 전하는 입자간의 정전기적 반발력에 의하여 입자들이 상호 응집되지 못하고 안정화되는 주요 인자에 해당한다.Since nanoparticles are very small and have a very large surface area relative to mass, the influence of gravity on the mass of the particles is not important, and surface phenomenon mainly controls the state of the nanoparticles. The nanoparticles are charged by the characteristics of the material coated on the surface, and the surface charge is a major factor in which the particles are not aggregated and stabilized by the electrostatic repulsive force between the particles.

금 나노입자 중 시트르산염으로 코팅되어 있는 금 나노입자는 그 자체로는 매우 높은 안정성을 유지하지만 표면 전하가 음전하만을 가진다는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 한계를 극복하기 위하여 금 나노입자를 다양한 전하로 코팅하여 표면 전하를 조절하는 방법에 관한 연구가 진행되고 있다. Among the gold nanoparticles, the gold nanoparticles coated with citrate have their own very high stability but have a problem that the surface charge has only negative charge. Therefore, in order to overcome these limitations, research on a method of controlling surface charges by coating gold nanoparticles with various charges is being conducted.

이러한 방법 중 하나로 금 나노입자와 티올기(thiol group)간의 강한 결합을 이용하여 자기조립단분자막(Self assembled monolayers. SAMs)을 형성하는 방법이 있다. SAMs은 고체표면에 자발적으로 형성되는 유기 단분자막을 말한다. 유기막을 형성하는데 사용되는 분자의 구조는 크게 세 부분으로 나뉘는데 티올기는 금과 강한 결합으로 금 표면위에 화학흡착되며 결과적으로 근접 패킹된 단분자막이 형성된다. 두 번째 부분은 알킬 사슬로서 긴 사슬간의 반데르 발스 상호작용으로 인해 정렬된 단분자막이 형성된다. 마지막으로 말단 부분은 작용이 부분으로 필요에 따라 여러 종류의 작용기를 도입할 수 있으며, 이는 사용자의 목적에 맞게 도입할 수 있어 여러 분야로의 응용을 가능케 해주는 부분이다. SAMs은 주어진 기질의 표면에 자발적이며 규칙적으로 잘 정렬된 유기 분자막으로 열적, 화학적 안정도 및 물리적 강도가 매우 우수하다.One such method is a method of forming self assembled monolayers (SAMs) using strong bonds between gold nanoparticles and thiol groups. SAMs are organic monolayers that spontaneously form on solid surfaces. The structure of the molecules used to form the organic film is divided into three parts. The thiol group is a strong bond with gold and chemisorbed on the surface of gold, resulting in a closely packed monomolecular film. The second part is an alkyl chain, which forms an ordered monomolecular film due to van der Waals interactions between the long chains. Lastly, the end part is a function part, and can introduce various kinds of functional groups as necessary, which can be introduced according to a user's purpose, thereby enabling applications in various fields. SAMs are spontaneous and regularly ordered organic molecular membranes on the surface of a given substrate, with excellent thermal, chemical stability and physical strength.

다만 이를 이용하여 나노입자의 표면 전하 조절시에 응집현상이 일어나지 않게 하는 금 나노입자의 표면 전하 조절방법은 그 실험 방법 및 분석의 난이성 때문에 아직 연구자에 의하여 보고된 바가 없는 바, 이에 대한 연구의 필요성이 요구되고 있다.However, the method of controlling surface charge of gold nanoparticles, which prevents agglomeration from occurring during surface charge control of nanoparticles, has not been reported by researchers because of the difficulty of the experiment and analysis. This is required.

본 발명자들은 나노입자의 표면 전하 조절시에 응집현상이 일어나지 않게 하는 방법에 대해 탐색하던 중, 순차적으로 리간드를 도입하면 응집현상이 일어나지 않는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.The present inventors have been searching for a method of preventing agglomeration from occurring during the surface charge control of the nanoparticles, and when the ligands are sequentially introduced, it is confirmed that the agglomeration does not occur, thus completing the present invention.

따라서, 본 발명은 순차적인 리간드 도입을 통한 나노입자의 표면 전하 조절방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention is to provide a method for controlling the surface charge of nanoparticles through sequential ligand introduction.

또한, 본 발명은 순차적인 리간드 도입을 통한 나노입자의 표면 전하 조절키트를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a surface charge control kit of nanoparticles through sequential ligand introduction.

본 발명은 순차적인 리간드 도입을 통한 나노입자의 표면 전하 조절방법을 제공한다.The present invention provides a method for controlling surface charge of nanoparticles through sequential ligand introduction.

또한, 본 발명은 순차적인 리간드 도입을 통한 나노입자의 표면 전하 조절키트를 제공한다.The present invention also provides a kit for surface charge control of nanoparticles through sequential ligand introduction.

본 발명에 따른 순차적인 리간드 도입을 통한 나노입자의 표면 전하 조절방법은, 기존의 단일 리간드 도입을 통한 나노입자 표면 전하 조절시에 응집이 일어나는 문제를 획기적으로 해결하였으며, 나노입자의 단분산성을 유지할 수 있고, 중성 용액 하에서도 장기간 안정도를 유지할 수 있는 나노입자를 제공한다. 또한 1차 리간드 도입 후 일정 시간이 지난 뒤에도 금 나노입자의 안정도가 유지되어 시간적 간격을 두고 안정적으로 2차 리간드를 도입할 수 있는 효과가 있다.The method of controlling the surface charge of nanoparticles through the sequential ligand introduction according to the present invention has greatly solved the problem of aggregation occurring when controlling the surface charge of nanoparticles through the introduction of a single ligand, and maintains monodispersity of the nanoparticles. The present invention provides nanoparticles capable of maintaining long-term stability even under a neutral solution. In addition, even after a certain time after the introduction of the primary ligand, the stability of the gold nanoparticles is maintained, there is an effect that can be stably introduced to the secondary ligand at a time interval.

도 1은 하기 실시예 1에 따라 표면 전하 조절된 금 나노입자의 (A):제타 포텐셜 측정 결과, (B):DLS 측정 결과, (C):UV-Vis 측정 결과 및 (D):용액의 색상을 나타낸 도이다.
도 2는 하기 실시예 2에 따라 표면 전하 조절된 금 나노입자의 (A):제타 포텐셜 측정 결과, (B):DLS 측정 결과, (C):UV-Vis 측정 결과 및 (D):용액의 색상을 나타낸 도이다.
도 3은 하기 실시예 3에 따라 표면 전하 조절된 금 나노입자의 (A):제타 포텐셜 측정 결과, (B):DLS 측정 결과, (C):UV-Vis 측정 결과 및 (D):용액의 색상을 나타낸 도이다.
도 4는 하기 실시예 4 내지 5에 따라 표면 전하 조절된 금 나노입자의 UV-Vis 측정 결과를 나타낸 도이다((A):CTAB이 코팅된 금 나노입자, (B):양전하성 1차 리간드가 도입 경우, (C):실시예 4, (D):실시예 5).
도 5는 하기 비교예 1 내지 4에 따라 표면 전하 조절된 금 나노입자의 UV-Vis 측정 결과를 나타낸 도이다((A):비교예 1, (B):비교예 2, (C):비교예 3, (D):비교예 4).
도 6은 시트르산염이 금 나노입자의 UV-Vis 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 7은 시트르산염이 코팅된 금 나노입자 및 1차 리간드가 도입된 금 나노입자의 직후 및 7일 후의 UV-Vis 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 8은 음전하성 1차 리간드를 도입한 후 및 순차적으로 양전하성 2차 리간드를 도입한 후에 각각 측정한 UV-Vis 결과를 나타낸 도이다.1 shows (A): zeta potential measurement results, (B): DLS measurement results, (C): UV-Vis measurement results, and (D): solution of gold nanoparticles whose surface charge is controlled according to Example 1 below. The figure shows the color.
FIG. 2 shows (A): zeta potential measurement results, (B): DLS measurement results, (C): UV-Vis measurement results, and (D): solution of gold nanoparticles with surface charge control according to Example 2 below. The figure shows the color.
FIG. 3 shows (A): zeta potential measurement results, (B): DLS measurement results, (C): UV-Vis measurement results, and (D): solution of gold nanoparticles whose surface charge is controlled according to Example 3 below. The figure shows the color.
Figure 4 is a diagram showing the UV-Vis measurement results of the surface charge-controlled gold nanoparticles according to Examples 4 to 5 ((A): gold nanoparticles coated with CTAB, (B): positively charged primary ligand (C) Example 4, (D) Example 5).
5 is a view showing the UV-Vis measurement results of the surface charge-controlled gold nanoparticles according to Comparative Examples 1 to 4 ((A): Comparative Example 1, (B): Comparative Example 2, (C): Comparative Example 3, (D): Comparative Example 4).
6 is a diagram showing the results of UV-Vis measurement of citrate gold nanoparticles.
FIG. 7 shows UV-Vis measurement results immediately after and 7 days after citrate-coated gold nanoparticles and primary ligand-introduced gold nanoparticles.
FIG. 8 is a diagram showing UV-Vis results measured after the introduction of a negatively charged primary ligand and sequentially after the introduction of a positively charged secondary ligand.

본 발명은 하기 반응식 1로 표시되는, The present invention is represented by the following scheme 1,

1) 음전하성 계면활성제로 코팅된 금 나노입자에 하기 화학식 1로 표시되는 음전하성 1차 리간드를 도입하는 단계;1) introducing a negatively charged primary ligand represented by Formula 1 to the gold nanoparticles coated with a negatively charged surfactant;

2) 상기 1)단계의 1차 리간드가 도입된 금 나노입자에 하기 화학식 2로 표시되는 중성 또는 양전하성 2차 리간드를 도입하는 단계;2) introducing a neutral or positively charged secondary ligand represented by Formula 2 to the gold nanoparticles to which the primary ligand of step 1) is introduced;

를 포함하는 나노입자의 표면 전하 조절방법을 제공한다.It provides a method for controlling the surface charge of nanoparticles comprising a.

[화학식 1][Formula 1]

HS-(CH2)n-R1 HS- (CH 2 ) n -R 1

상기 화학식 1에서, R1은 COOH, SO3H, C≡CH, NO2, 페닐, 및 음전하로 하전된 펩티드로 이루어진 군에서 선택되며,In Formula 1, R 1 is selected from the group consisting of COOH, SO 3 H, C≡CH, NO 2 , phenyl, and a negatively charged peptide,

n은 1 내지 30의 정수이다.n is an integer of 1 to 30;

[화학식 2](2)

HS-(CH2)m-R2 HS- (CH 2 ) m -R 2

상기 화학식 2에서, R2는 H; X; OH; CHO; CX3; C1-C10의 알킬, X로 치환 또는 비치환된 1차 또는 2차 아민; CONH2; 및 양전하로 하전된 펩티드로 이루어진 군에서 선택되며,In Formula 2, R 2 is H; X; OH; CHO; CX 3 ; C 1 -C 10 alkyl, primary or secondary amines unsubstituted or substituted with X; CONH 2 ; And it is selected from the group consisting of a positively charged peptide,

X는 할로겐 원자이며,X is a halogen atom,

m은 1 내지 60의 정수이다.m is an integer from 1 to 60.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112012084119875-pat00001

Figure 112012084119875-pat00001

상기 음전하성 계면활성제는 시트르산염 또는 SDS(sodium dodecylsulfate)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The negatively charged surfactant may be citrate or sodium dodecylsulfate (SDS), but is not limited thereto.

상기 음전하성 1차 리간드는 11-머캅토운데칸산, 3-머캅토프로피온산 및 소듐 2-술파닐에탄술포네이트로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 상기 중성 또는 양전하성 2차 리간드는 에탄티올, 11-머캅토운데칸올, β-머캅토에탄올, 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드 및 아세틸티오콜린 아이오다이드로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
The negatively charged primary ligand may be selected from the group consisting of 11-mercaptodecanoic acid, 3-mercaptopropionic acid and sodium 2-sulfanylethanesulfonate, wherein the neutral or positively charged secondary ligand is ethanethiol, 11 Mercaptodecanol, β-mercaptoethanol, 11-amino-1-undecanethiol hydrochloride, and acetylthiocholine iodide, but may be selected from the group consisting of but not limited thereto.

또한, 본 발명은 하기 반응식 2로 표시되는, In addition, the present invention is represented by the following scheme 2,

1) 양전하성 계면활성제로 코팅된 금 나노입자에 하기 화학식 3으로 표시되는 양전하성 1차 리간드를 도입하는 단계;1) introducing a positively charged primary ligand represented by Formula 3 to gold nanoparticles coated with a positively charged surfactant;

2) 상기 1)단계의 1차 리간드가 도입된 금 나노입자에 하기 화학식 4로 표시되는 중성 또는 음전하성 2차 리간드를 도입하는 단계;2) introducing a neutral or negatively charged secondary ligand represented by Formula 4 to the gold nanoparticles to which the primary ligand of step 1) is introduced;

를 포함하는 나노입자의 표면 전하 조절방법을 제공한다.It provides a method for controlling the surface charge of nanoparticles comprising a.

[화학식 3](3)

HS-(CH2)n-R3 HS- (CH 2 ) n -R 3

상기 화학식 3에서, R3는 할로겐 원자로 치환 또는 비치환된 1차 또는 2차 아민, CONH2, 및 양전하로 하전된 펩티드로 이루어진 군에서 선택되며,In Formula 3, R 3 is selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted primary or secondary amine, CONH 2 , and a positively charged peptide,

n은 1 내지 30의 정수이다.n is an integer of 1 to 30;

[화학식 4][Chemical Formula 4]

HS-(CH2)m-R4 HS- (CH 2 ) m -R 4

상기 화학식 4에서, R4는 H, X, OH, CHO, CX3, C1-C10의 알킬, COOH, SO3H, C≡CH, NO2, 페닐, 및 음전하로 하전된 펩티드로 이루어진 군에서 선택되며,In Formula 4, R 4 is H, X, OH, CHO, CX 3 , C 1 -C 10 Alkyl, COOH, SO 3 H, C≡CH, NO 2 , phenyl, and a negatively charged peptide Selected from the military,

X는 할로겐 원자이며,X is a halogen atom,

m은 1 내지 60의 정수이다.m is an integer from 1 to 60.

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure 112012084119875-pat00002

Figure 112012084119875-pat00002

상기 양전하성 계면활성제는 CTAB(cetyltrimethylammonium bromide)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The positively charged surfactant may be CTAB (cetyltrimethylammonium bromide), but is not limited thereto.

상기 양전하성 1차 리간드는 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드 및 아세틸티오콜린 아이오다이드로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 상기 중성 또는 음전하성 2차 리간드는 에탄티올, 11-머캅토운데칸올, β-머캅토에탄올, 11-머캅토운데칸산, 3-머캅토프로피온산 및 소듐 2-술파닐에탄술포네이트로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
The positively charged primary ligand may be selected from the group consisting of 11-amino-1-undecanethiol hydrochloride and acetylthiocholine iodide, and the neutral or negatively charged secondary ligand may be ethanethiol, 11-mercaptoundane Ol, β-mercaptoethanol, 11-mercaptodecanoic acid, 3-mercaptopropionic acid and sodium 2-sulfanylethanesulfonate, but is not limited thereto.

이하, 본 발명의 나노입자의 표면 전하 조절방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the surface charge control method of the nanoparticles of the present invention will be described in detail.

본 발명의 나노입자의 표면 전하 조절방법은 하기와 같은 방법으로 수행될 수 있다.Surface charge control method of the nanoparticles of the present invention can be carried out by the following method.

첫 번째로, 음전하로 하전된 금 나노입자를 중성 또는 양전하로 하전되도록 표면 전하를 조절하는 방법으로써,First, as a method of controlling the surface charge so that negatively charged gold nanoparticles are neutrally or positively charged,

구체적으로는 음전하성 계면활성제로 코팅된 금 나노입자에, 금 나노입자의 부피의 7 내지 13배에 해당하는 증류수를 가한다. 이후 혼합물의 농도가 1 uM 내지 100 mM이 되도록 음전하성 1차 리간드 용액을 가하여 반응시킨다. 이후, 원심분리하여 반응되지 않은 1차 리간드 및 분리된 계면활성제를 제거하고, 여기에 중성 또는 양전하성 2차 리간드 용액을 혼합물의 농도가 1 uM 내지 100 mM이 되도록 가한다.Specifically, distilled water corresponding to 7 to 13 times the volume of the gold nanoparticles is added to the gold nanoparticles coated with the negatively charged surfactant. Thereafter, the mixture is reacted by adding a negatively charged primary ligand solution such that the concentration is 1 uM to 100 mM. The unreacted primary ligand and the isolated surfactant are then removed by centrifugation, to which a neutral or positively charged secondary ligand solution is added so that the concentration of the mixture is from 1 uM to 100 mM.

상기 음전하성 계면활성제는 시트르산염 또는 SDS(sodium dodecylsulfate)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The negatively charged surfactant may be citrate or sodium dodecylsulfate (SDS), but is not limited thereto.

상기 음전하성 1차 리간드는 11-머캅토운데칸산, 3-머캅토프로피온산 및 소듐 2-술파닐에탄술포네이트로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 상기 중성 또는 양전하성 2차 리간드는 에탄티올, 11-머캅토운데칸올, β-머캅토에탄올, 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드 및 아세틸티오콜린 아이오다이드로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
The negatively charged primary ligand may be selected from the group consisting of 11-mercaptodecanoic acid, 3-mercaptopropionic acid and sodium 2-sulfanylethanesulfonate, wherein the neutral or positively charged secondary ligand is ethanethiol, 11 Mercaptodecanol, β-mercaptoethanol, 11-amino-1-undecanethiol hydrochloride, and acetylthiocholine iodide, but may be selected from the group consisting of but not limited thereto.

두 번째로, 양전하로 하전된 금 나노입자를 중성 또는 음전하로 하전되도록 표면 전하를 조절하는 방법으로써,Secondly, as a method of controlling the surface charge so that positively charged gold nanoparticles are neutral or negatively charged,

구체적으로는 양전하성 계면활성제로 코팅된 금 나노입자에, 금 나노입자의 부피의 7 내지 13배에 해당하는 증류수를 가한다. 이후 혼합물의 농도가 1 uM 내지 100 mM이 되도록 양전하성 1차 리간드 용액을 가하여 반응시킨다. 이후, 원심분리하여 반응되지 않은 1차 리간드 및 분리된 계면활성제를 제거하고, 여기에 중성 또는 음전하성 2차 리간드 용액을 혼합물의 농도가 1 uM 내지 100 mM이 되도록 가한다.Specifically, distilled water corresponding to 7 to 13 times the volume of the gold nanoparticles is added to the gold nanoparticles coated with the positively charged surfactant. Thereafter, the mixture is reacted by adding a positively charged primary ligand solution such that the concentration is 1 uM to 100 mM. The unreacted primary ligand and the isolated surfactant are then removed by centrifugation, to which a neutral or negatively charged secondary ligand solution is added so that the concentration of the mixture is from 1 uM to 100 mM.

상기 양전하성 계면활성제는 CTAB(cetyltrimethylammonium bromide)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The positively charged surfactant may be CTAB (cetyltrimethylammonium bromide), but is not limited thereto.

상기 양전하성 1차 리간드는 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드 및 아세틸티오콜린 아이오다이드로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 상기 중성 또는 음전하성 2차 리간드는 에탄티올, 11-머캅토운데칸올, β-머캅토에탄올, 11-머캅토운데칸산, 3-머캅토프로피온산 및 소듐 2-술파닐에탄술포네이트로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
The positively charged primary ligand may be selected from the group consisting of 11-amino-1-undecanethiol hydrochloride and acetylthiocholine iodide, and the neutral or negatively charged secondary ligand may be ethanethiol, 11-mercaptoundane Ol, β-mercaptoethanol, 11-mercaptodecanoic acid, 3-mercaptopropionic acid and sodium 2-sulfanylethanesulfonate, but is not limited thereto.

또한 본 발명은,Further, according to the present invention,

1) 상기 화학식 1로 표시되는 음전하성 1차 리간드가 도입된, 음전하성 계면활성제로 코팅된 금 나노입자; 및1) gold nanoparticles coated with a negatively charged surfactant to which the negatively charged primary ligand represented by Formula 1 is introduced; And

2) 상기 화학식 2로 표시되는 중성 또는 양전하성 2차 리간드를 포함하는, 나노입자의 표면 전하 조절키트를 제공한다.
2) It provides a surface charge control kit of nanoparticles comprising a neutral or positively charged secondary ligand represented by the formula (2).

또한 본 발명은,Further, according to the present invention,

1) 상기 화학식 3으로 표시되는 양전하성 1차 리간드가 도입된, 양전하성 계면활성제로 코팅된 금 나노입자; 및1) a gold nanoparticle coated with a positively charged surfactant, to which a positively charged primary ligand represented by Formula 3 is introduced; And

2) 상기 화학식 4로 표시되는 중성 또는 음전하성 2차 리간드를 포함하는, 나노입자의 표면 전하 조절키트를 제공한다.
2) It provides a surface charge control kit of nanoparticles comprising a neutral or negatively charged secondary ligand represented by the formula (4).

상기와 같이, 계면 활성제가 코팅된 금 나노입자에 1차 리간드를 도입한 후, 일정 시간이 지난 후에 2차 리간드를 도입하여도 금 나노입자의 표면전하가 안정적으로 조절될 수 있는 바, 1차 리간드가 도입된 금 나노입자 및 2차 리간드 용액을 키트로 제작하여 활용할 수 있다.
As described above, after the primary ligand is introduced into the gold nanoparticles coated with the surfactant, the surface charge of the gold nanoparticles can be stably controlled even if a secondary ligand is introduced after a certain time. Ligated gold nanoparticles and secondary ligand solution can be prepared and utilized as a kit.

본 발명에 따른 순차적인 리간드 도입을 통한 나노입자의 표면 전하 조절방법은, 기존의 단일 리간드 도입을 통한 나노입자 표면 전하 조절시에 응집이 일어나는 문제를 획기적으로 해결하였으며, 나노입자의 단분산성을 유지할 수 있고, 중성 용액 하에서도 장기간 안정도를 유지할 수 있는 나노입자를 제공한다. 또한 1차 리간드 도입 후 일정 시간이 지난 뒤에도 금 나노입자의 안정도가 유지되어 시간적 간격을 두고 안정적으로 2차 리간드를 도입할 수 있는 효과가 있다.
The method of controlling the surface charge of nanoparticles through the sequential ligand introduction according to the present invention has greatly solved the problem of aggregation occurring when controlling the surface charge of nanoparticles through the introduction of a single ligand, and maintains monodispersity of the nanoparticles. The present invention provides nanoparticles capable of maintaining long-term stability even under a neutral solution. In addition, even after a certain time after the introduction of the primary ligand, the stability of the gold nanoparticles is maintained, there is an effect that can be stably introduced to the secondary ligand at a time interval.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공하는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are merely provided to more easily understand the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the examples.

실시예 1.Example 1. 1차 리간드(음전하성) 및 2차 리간드(양전하성)의 순차적인 도입을 통한 음전하에서 양전하로의 금 나노입자의 표면 전하 조절 (500 uM의 3-머캅토프로피온산 + 500 uM의 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드) Surface charge regulation of gold nanoparticles from negative to positive charge through sequential introduction of primary ligand (negative charge) and secondary ligand (positive charge) (500 uM of 3-mercaptopropionic acid + 500 uM of 11-amino- 1-undecantiol hydrochloride)

1-1. 1차 리간드(3-머캅토프로피온산(500 uM))의 도입1-1. Introduction of the primary ligand (3-mercaptopropionic acid (500 uM))

상온에서 시트르산염(citrate)으로 코팅된 금 나노입자 1 mL에 증류수 9 mL를 가하였다. 이후, 혼합물의 농도가 500 uM이 되도록 3-머캅토프로피온산 용액(1차 리간드)을 가하고, 30분간 부드럽게 교반하였다.
9 mL of distilled water was added to 1 mL of gold nanoparticles coated with citrate at room temperature. Thereafter, 3-mercaptopropionic acid solution (primary ligand) was added so that the concentration of the mixture was 500 uM, and gently stirred for 30 minutes.

1-2. 1차 리간드 및 시트르산염의 제거1-2. Removal of Primary Ligands and Citrates

금 나노입자로부터 분리된 시트르산염 및 반응하지 않은 1차 리간드를 제거하기 위하여 상기 혼합물을 5000×g로 10분간 원심분리하였다. 원심분리 후, 시트르산염 및 반응하지 않은 3-머캅토프로피온산이 포함된 상층액을 제거하였다.
The mixture was centrifuged at 5000 x g for 10 minutes to remove citrate and unreacted primary ligand from the gold nanoparticles. After centrifugation, the supernatant containing citrate and unreacted 3-mercaptopropionic acid was removed.

1-3. 2차 리간드(11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드(500 uM))의 도입1-3. Introduction of Secondary Ligand (11-Amino-1-Undecanethiol Hydrochloride (500 uM))

상기 상층액을 제거한 금 나노입자에 1 mL의 증류수를 가하고 펠렛(pellet) 형태로 뭉쳐있는 금 나노입자를 풀어주기 위하여 재현탁시켰다. 여기에 혼합물의 농도가 500 uM이 되도록 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드(2차 리간드)를 가하였다.
1 mL of distilled water was added to the gold nanoparticles from which the supernatant was removed, and resuspended to release the gold nanoparticles aggregated in a pellet form. To this was added 11-amino-1-undecanethiol hydrochloride (secondary ligand) such that the concentration of the mixture was 500 uM.

1-4. 반응하지 않은 2차 리간드의 제거1-4. Removal of Unreacted Secondary Ligands

2차 리간드가 포함되어 있는 상기 혼합물에 증류수 10 ml을 가한 후 5000×g로 10분간 원심분리하였다. 이후, 반응하지 않은 2차 리간드가 포함된 상층액을 제거하였다. 펠렛 형태의 금나노입자에 증류수 1 ml을 가하여 재현탁시켜 표면 전하가 개질된 금 나노입자를 얻었다.
10 ml of distilled water was added to the mixture containing the secondary ligand, followed by centrifugation at 5000 × g for 10 minutes. Then, the supernatant containing the unreacted secondary ligand was removed. 1 ml of distilled water was added to the gold nanoparticles in pellet form to resuspend to obtain gold nanoparticles having a surface charge.

실시예 2.Example 2. 1차 리간드(음전하성) 및 2차 리간드(양전하성)의 순차적인 도입을 통한 음전하에서 양전하로의 금 나노입자의 표면 전하 조절 (500 uM의 3-머캅토프로피온산 + 2 mM의 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드) Surface charge regulation of gold nanoparticles from negative to positive charge through sequential introduction of primary ligand (negative charge) and secondary ligand (positive charge) (500 uM 3-mercaptopropionic acid + 2 mM 11-amino- 1-undecantiol hydrochloride)

상기 실시예 1에서 2차 리간드로 500 uM의 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드 대신 2 mM의 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, 금 나노입자의 표면 전하를 조절하였다.
Same as Example 1 except that 2 mM 11-amino-1-undecanthiol hydrochloride instead of 500 uM 11-amino-1-undecanethiol hydrochloride as a secondary ligand in Example 1 The surface charge of the gold nanoparticles was controlled.

실시예 3.Example 3. 1차 리간드(음전하성) 및 2차 리간드(양전하성)의 순차적인 도입을 통한 음전하에서 양전하로의 금 나노입자의 표면 전하 조절 (500 uM의 소듐 2-술파닐에탄술포네이트 + 2 mM의 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드) Surface charge regulation of gold nanoparticles from negative to positive charge through the sequential introduction of primary ligand (negative charge) and secondary ligand (positive charge) (500 uM of sodium 2-sulfanylethanesulfonate + 2 mM 11 -Amino-1-undecanethiol hydrochloride)

상기 실시예 1에서 1차 리간드로 500 uM의 3-머캅토프로피온산 대신 500 uM의 소듐 2-술파닐에탄술포네이트를, 2차 리간드로 500 uM의 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드 대신 2 mM의 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, 금 나노입자의 표면 전하를 조절하였다.
In Example 1, instead of 500 uM of 3-mercaptopropionic acid as the primary ligand, 500 uM of sodium 2-sulfanylethanesulfonate was replaced with 500 uM of 11-amino-1-undecanethiol hydrochloride as the secondary ligand. The surface charge of the gold nanoparticles was controlled in the same manner as in Example 1 except that 2 mM of 11-amino-1-undecanethiol hydrochloride was used.

실시예 4.Example 4. 1차 리간드(양전하성) 및 2차 리간드(중성)의 순차적인 도입을 통한 양전하에서 중성으로의 금 나노입자의 표면 전하 조절 (1 mM의 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드 + 2 mM의 11-머캅토운데칸올)Surface charge control of gold nanoparticles from positive to neutral through sequential introduction of primary ligands (positive charges) and secondary ligands (neutral) (1 mM 11-amino-1-undecanthiol hydrochloride + 2 mM 11-mercaptodecanol)

1-1. 1차 리간드(11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드(1 mM))의 도입1-1. Introduction of Primary Ligands (11-amino-1-Undecanethiol Hydrochloride (1 mM))

상온에서 CTAB(cetyltrimethylammonium bromide)으로 코팅된 금 나노입자 1 mL에 증류수 9 mL를 가하였다. 이후, 혼합물의 농도가 1 mM이 되도록 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드 용액(1차 리간드)을 가하고, 30분간 부드럽게 교반하였다.
9 mL of distilled water was added to 1 mL of gold nanoparticles coated with CTAB (cetyltrimethylammonium bromide) at room temperature. Thereafter, 11-amino-1-undecanethiol hydrochloride solution (primary ligand) was added so that the concentration of the mixture was 1 mM, and the mixture was stirred gently for 30 minutes.

1-2. 1차 리간드 및 CTAB의 제거1-2. Removal of Primary Ligands and CTAB

금 나노입자로부터 분리된 CTAB 및 반응하지 않은 1차 리간드를 제거하기 위하여 상기 혼합물을 5000×g로 10분간 원심분리하였다. 원심분리 후, CTAB 및 반응하지 않은 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드가 포함된 상층액을 제거하였다.
The mixture was centrifuged at 5000 × g for 10 minutes to remove CTAB and unreacted primary ligand from gold nanoparticles. After centrifugation, the supernatant containing CTAB and unreacted 11-amino-1-undecanethiol hydrochloride was removed.

1-3. 2차 리간드 (11-머캅토운데칸올(2 mM))의 도입1-3. Introduction of Secondary Ligands (11-mercaptodecanol (2 mM))

상기 상층액을 제거한 금 나노입자에 1 mL의 증류수를 가하고 펠렛 형태로 뭉쳐있는 금 나노입자를 풀어주기 위하여 재현탁시켰다. 여기에 혼합물의 농도가 2 mM이 되도록 11-머캅토운데칸올(2차 리간드)를 가하였다.
1 mL of distilled water was added to the gold nanoparticles from which the supernatant was removed, and resuspended to release the gold nanoparticles aggregated in pellet form. To this was added 11-mercaptodecanol (secondary ligand) such that the concentration of the mixture was 2 mM.

1-4. 반응하지 않은 2차 리간드의 제거1-4. Removal of Unreacted Secondary Ligands

2차 리간드가 포함되어 있는 상기 혼합물에 증류수 10 ml을 가한 후 5000×g로 10분간 원심분리하였다. 이후, 반응하지 않은 2차 리간드가 포함된 상층액을 제거하였다. 펠렛 형태의 금나노입자에 증류수 1 ml을 가하여 재현탁시켜 표면 전하가 개질된 금 나노입자를 얻었다.
10 ml of distilled water was added to the mixture containing the secondary ligand, followed by centrifugation at 5000 × g for 10 minutes. Then, the supernatant containing the unreacted secondary ligand was removed. 1 ml of distilled water was added to the gold nanoparticles in pellet form to resuspend to obtain gold nanoparticles having a surface charge.

실시예 5.Example 5. 1차 리간드(양전하성) 및 2차 리간드(음전하성)의 순차적인 도입을 통한 양전하에서 음전하로의 금 나노입자의 표면 전하 조절 (1 mM의 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드 + 2 mM의 11-머캅토운데칸산) Surface charge regulation of gold nanoparticles from positive to negative charges through the sequential introduction of primary ligands (positive charge) and secondary ligands (negative charge) (1 mM 11-amino-1-undecanthiol hydrochloride + 2 mM 11-mercaptodecanoic acid)

상기 실시예 4에서 2차 리간드로 2 mM의 11-머캅토운데칸올 대신 2 mM의 11-머캅토운데칸산을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 실시하여, 표면 전하가 개질된 금 나노입자를 얻었다.
In Example 4, except that 2 mM 11-mercaptodecanoic acid instead of 2 mM 11-mercaptodecanol as a secondary ligand was carried out in the same manner as in Example 4, the surface charge modified gold Nanoparticles were obtained.

비교예 1.Comparative Example 1 단일 리간드(음전하성)의 도입을 통한 금 나노입자의 표면 전하 조절 (500 uM의 11-머캅토운데칸산) Surface charge control of gold nanoparticles through the introduction of a single ligand (negative charge) (500 uM 11-mercaptodecanoic acid)

1-1. 시트르산염의 제거1-1. Removal of citrate

상온에서 시트르산염(citrate)으로 코팅된 금 나노입자로부터 시트르산염을 제거하기 위하여 금 나노입자 1 mL에 증류수 9 mL를 가하였다. 이후 5000×g 로 10분간 원심분리하여 상층액을 제거함으로서 시트르산염을 제거하였다.
9 mL of distilled water was added to 1 mL of the gold nanoparticles to remove the citrate from the gold nanoparticles coated with the citrate (citrate) at room temperature. The citrate was then removed by centrifugation at 5000 x g for 10 minutes to remove the supernatant.

1-2. 단일 리간드의 도입1-2. Introduction of single ligand

펠렛 형태로 뭉쳐있는 금나노입자에 1 ml 의 증류수를 가하여 재현탁하였다. 여기에 혼합물의 농도가 500 uM이 되도록 11-머캅토운데칸산을 가하여 표면 전하가 개질된 금나노입자를 얻었다.
1 ml of distilled water was added and resuspended to the gold nanoparticles aggregated in pellet form. 11-mercaptodecanoic acid was added thereto so that the concentration of the mixture was 500 uM, thereby obtaining gold nanoparticles having modified surface charges.

비교예 2.Comparative Example 2 단일 리간드(음전하성)의 도입을 통한 금 나노입자의 표면 전하 조절 (500 uM의 소듐 2-술파닐에탄술포네이트) Surface charge control of gold nanoparticles through the introduction of a single ligand (negative charge) (500 uM of sodium 2-sulfanylethanesulfonate)

상기 비교예 1에서 단일 리간드로 500 uM의 11-머캅토운데칸산 대신 500 uM의 소듐 2-술파닐에탄술포네이트를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 실시하여, 표면 전하가 개질된 금 나노입자를 얻었다.
The surface charge was modified in the same manner as in Comparative Example 1 except that 500 uM of sodium 2-sulfanylethanesulfonate was used instead of 500 uM of 11-mercaptoundecanoic acid as a single ligand in Comparative Example 1 Gold nanoparticles were obtained.

비교예 3.Comparative Example 3 단일 리간드(중성)의 도입을 통한 금 나노입자의 표면 전하 조절 (100 uM의 11-머캅토운데칸올) Surface charge control of gold nanoparticles through the introduction of a single ligand (neutral) (100 uM 11-mercaptodecanol)

상기 비교예 1에서 단일 리간드로 500 uM의 11-머캅토운데칸산 대신 100 uM의 11-머캅토운데칸올을 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 실시하여, 표면 전하가 개질된 금 나노입자를 얻었다.
In Comparative Example 1, except that 100 uM of 11-mercaptodecanol instead of 500 uM of 11-mercaptodecanoic acid as a single ligand was carried out in the same manner as in Comparative Example 1, the surface charge-modified gold nano The particles were obtained.

비교예 4.Comparative Example 4 단일 리간드(양전하성)의 도입을 통한 금 나노입자의 표면 전하 조절 (10 uM의 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드) Surface charge regulation of gold nanoparticles through the introduction of a single ligand (positive charge) (10 uM of 11-amino-1-undecantthiol hydrochloride)

상기 비교예 1에서 단일 리간드로 500 uM의 11-머캅토운데칸산 대신 10 uM의 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드를 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 실시하였으나, 응집이 일어났다.
Comparative Example 1 was carried out in the same manner as in Comparative Example 1 except that 10 uM of 11-amino-1-undecanethiol hydrochloride instead of 500 uM of 11-mercapto undecanoic acid as a single ligand, but the aggregation is woke up.

실험예 1. 제타 포텐셜(Zeta potential)의 측정Experimental Example 1 Measurement of Zeta Potential

상기 비교예 1 내지 4와 실시예 1 내지 3에 따라 표면 전하가 개질된 금 나노입자의 제타 포텐셜을 측정하였다. 결과는 하기 표 1, 도 1(A), 도 2(A) 및 도 3(A)에 나타내었다.According to Comparative Examples 1 to 4 and Examples 1 to 3, the zeta potential of the gold nanoparticles whose surface charge was modified was measured. The results are shown in Table 1, Figure 1 (A), Figure 2 (A) and Figure 3 (A).

리간드Ligand 제타 포텐셜
(mV)Zeta Potential
(mV) 단일 음전하성 리간드 도입
Introduction of single negatively charged ligand
비교예 1 [11-머캅토운데칸산]Comparative Example 1 [11-mercaptodecanoic acid] -30.5-30.5 비교예 2[소듐 2-술파닐에탄술포네이트]Comparative Example 2 [Sodium 2-sulfanylethanesulfonate] -45.8-45.8 단일 중성 리간드 도입Single Neutral Ligand Introduction 비교예 3[11-머캅토운데칸올]Comparative Example 3 [11-mercaptodecanol] -49.1-49.1 단일 양전하성 리간드 도입Introduction of single positively charged ligand 비교예 4 [11-아미노-운데칸티올 하이드로클로라이드]Comparative Example 4 [11-Amino-Undecanethiol Hydrochloride] 15.815.8 1차 및 2차 리간드의 순차적인 도입Sequential Introduction of Primary and Secondary Ligands 실시예 1 [3-머캅토프로피온산 (500 uM) + 11-아미노-운데칸티올 하이드로클로라이드 (500 uM)]Example 1 [3-mercaptopropionic acid (500 uM) + 11-amino-undecantithiol hydrochloride (500 uM)] 20.520.5 실시예 2 [3-머캅토프로피온산 (500 uM) + 11-아미노-운데칸티올 하이드로클로라이드 (2 mM)]Example 2 [3-mercaptopropionic acid (500 uM) + 11-amino-undecantiol hydrochloride (2 mM)] 31.831.8 실시예 3 [소듐 2-술파닐에탄술포네이트 (500 uM) + 11-아미노-운데칸티올 하이드로클로라이드 (2 mM)]Example 3 [Sodium 2-sulfanylethanesulfonate (500 uM) + 11-amino-undecantithiol hydrochloride (2 mM)] 27.127.1

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 비교예 1 내지 3의 경우에는 음의 제타 포텐셜 값을 나타내었다.As shown in Table 1, in the case of Comparative Examples 1 to 3 showed a negative zeta potential value.

비교예 4의 경우에는 음전하성 시트르산염으로 코팅된 금 나노입자의 표면 전하를 양전하로 변화시켜, 양의 제타 포텐셜 값을 나타내었다.In Comparative Example 4, the surface charge of the gold nanoparticles coated with the negatively charged citrate was changed to a positive charge, thereby showing a positive zeta potential value.

실시예 1 내지 3의 경우에는 1차 및 2차 리간드의 순차적인 도입을 통해 금 나노입자의 표면 전하를 양전하로 변화시켜 양의 제타 포텐셜 값을 나타내어 금 나노입자의 표면을 음전하에서 양전하로 개질시킨 것을 확인하였다. 이는 상기 비교예 4의 경우보다 낮은 제타 포텐셜 값을 나타내지만, 하기 금 나노입자의 크기 측정 결과에 나타난 바와 같이, 비교예 4는 응집이 일어나기 때문에 올바른 표면 개질이 되었다고 보기는 어렵다.
In Examples 1 to 3, the surface charge of the gold nanoparticles was changed to positive charge through the sequential introduction of the primary and secondary ligands, thereby indicating a positive zeta potential value, thereby modifying the surface of the gold nanoparticles from negative to positive charges. It was confirmed. This shows a lower zeta potential value than that of Comparative Example 4, but as shown in the size measurement results of gold nanoparticles below, Comparative Example 4 is hardly considered to be a correct surface modification because aggregation occurs.

실험예 2.Experimental Example 2 동적광산란(Dynamic light scattering, DLS)을 이용한 금 나노입자의 크기 측정 Size Measurement of Gold Nanoparticles Using Dynamic Light Scattering (DLS)

상기 비교예 1 내지 4와 실시예 1 내지 3에 따라 표면 전하가 개질된 금 나노입자의 크기를 측정하였다. 결과는 하기 표 2, 도 1(B), 도 2(B) 및 도 3(B)에 나타내었다. 코팅되지 않은 금 나노입자의 평균 지름은 39 nm이다.According to Comparative Examples 1 to 4 and Examples 1 to 3, the size of the gold nanoparticles whose surface charge was modified was measured. The results are shown in Table 2, FIG. 1 (B), FIG. 2 (B), and FIG. 3 (B). The average diameter of the uncoated gold nanoparticles is 39 nm.

리간드Ligand 평균 지름 (nm)Average diameter (nm) 단일 음전하성 리간드 도입
Introduction of single negatively charged ligand
비교예 1 [11-머캅토운데칸산]Comparative Example 1 [11-mercaptodecanoic acid] 66.4466.44 비교예 2 [소듐 2-술파닐에탄술포네이트]Comparative Example 2 [Sodium 2-sulfanylethanesulfonate] 41.0641.06 단일 중전하성 리간드 도입Introduction of a single heavy charge ligand 비교예 3 [11-머캅토운데칸올]Comparative Example 3 [11-mercaptodecanol] 78.9478.94 단일 양전하성 리간드 도입Introduction of single positively charged ligand 비교예 4 [11-아미노-운데칸티올 하이드로클로라이드]Comparative Example 4 [11-Amino-Undecanethiol Hydrochloride] 515.26515.26 1차 및 2차 리간드의 순차적인 도입Sequential introduction of primary and secondary ligands 실시예 1 [3-머캅토프로피온산 (500 uM) + 11-아미노-운데칸티올 하이드로클로라이드 (500 uM)]Example 1 [3-mercaptopropionic acid (500 uM) + 11-amino-undecantithiol hydrochloride (500 uM)] 86.386.3 실시예 2 [3-머캅토프로피온산 (500 uM) + 11-아미노-운데칸티올 하이드로클로라이드 (2 mM)]Example 2 [3-mercaptopropionic acid (500 uM) + 11-amino-undecantiol hydrochloride (2 mM)] 68.568.5 실시예 3 [소듐 2-술파닐에탄술포네이트 (500 uM) + 11-아미노-운데칸티올 하이드로클로라이드 (2 mM)]Example 3 [Sodium 2-sulfanylethanesulfonate (500 uM) + 11-amino-undecantithiol hydrochloride (2 mM)] 151.6151.6

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 리간드가 도입된 모든 금 나노입자의 크기는 기존의 아무것도 코팅되지 않은 금 나노입자보다 증가하였다. As shown in Table 2 above, the size of all the gold nanoparticles to which the ligand was introduced was increased compared to the gold nanoparticles which were not coated with anything existing.

비교예 4의 평균 지름은 515.26 nm로 측정되었는 바, 응집이 있어났음을 알 수 있다. The average diameter of Comparative Example 4 was measured at 515.26 nm, and it can be seen that aggregation occurred.

실시예 1 내지 3의 경우에는 비교예 1 내지 3에 비해서 비교적 금 나노입자 평균 지름이 크지만 응집 현상이 일어났다고 볼 수는 없으며, 상기 실험예 1의 결과와 종합해 보면 음전하를 띠는 금 나노입자의 표면 전하를 양전하로 안정적으로 변화시켰으며, 나노입자의 지름을 크게 변화시키지 않았다.
In Examples 1 to 3, although the average diameter of gold nanoparticles is relatively larger than that of Comparative Examples 1 to 3, agglomeration phenomenon cannot be seen, and when combined with the results of Experimental Example 1, the gold nanoparticles are negatively charged. The surface charge of the particles was stably changed to a positive charge, and the diameter of the nanoparticles was not significantly changed.

실험예 3.Experimental Example 3. UV-Vis 스펙트럼을 이용한 표면 개질된 금 나노입자의 안정도 측정 Stability Measurement of Surface-Modified Gold Nanoparticles Using UV-Vis Spectrum

3-1. 상기 실시예 1 내지 3에 따라 순차적으로 리간드가 도입된 금 나노입자의 안정도 측정3-1. Stability measurement of gold nanoparticles in which ligand was sequentially introduced according to Examples 1 to 3 above

상기 실시예 1 내지 3에 따라 리간드가 도입된 금 나노입자의 안정도를 측정하였다. 결과를 도 1(C), 도 2(C) 및 도 3(C)에 나타내었다. 또한 시트르산염이 코팅된 금 나노입자의 UV-Vis 스펙트럼을 도 6에 나타내었다.Stability of the gold nanoparticles in which the ligand was introduced according to Examples 1 to 3 was measured. The results are shown in FIGS. 1 (C), 2 (C) and 3 (C). In addition, UV-Vis spectra of citrate-coated gold nanoparticles are shown in FIG. 6.

도 1(C), 도 2(C) 및 도 3(C)에 나타난 바에 따라, 순차적으로 1차 및 2차 리간드가 도입된 금 나노입자의 스펙트럼은, 시트르산염이 코팅된 금 나노입자의 스펙트럼과 비교하여 큰 변화가 없는 바, 금 나노입자의 안정도가 유지되었음을 알 수 있다.As shown in FIG. 1 (C), FIG. 2 (C) and FIG. 3 (C), the spectrum of gold nanoparticles into which primary and secondary ligands were sequentially introduced is the spectrum of gold nanoparticles coated with citrate. Compared with the comparison with no significant change, it can be seen that the stability of the gold nanoparticles was maintained.

3-2. 상기 실시예 4 내지 5에 따라 리간드가 도입된 금 나노입자의 안정도 측정3-2. Measurement of stability of ligand-introduced gold nanoparticles according to Examples 4 to 5

상기 실시예 4 내지 5에 따라 리간드가 도입된 금 나노입자의 안정도를 측정하였다. 결과를 도 4(C) 및 도 4(D)에 나타내었다. 또한 CTAB이 코팅된 금 나노입자의 UV-Vis 스펙트럼을 도 4(A)에 나타내었다.According to Examples 4 to 5, the stability of the gold nanoparticles to which the ligand was introduced was measured. The results are shown in FIGS. 4 (C) and 4 (D). In addition, UV-Vis spectrum of the gold nanoparticles coated with CTAB is shown in Figure 4 (A).

도 4(C) 및 도 4(D)에 나타난 바에 따라, 순차적으로 1차 및 2차 리간드가 도입된 금 나노입자의 스펙트럼은, CTAB이 코팅된 금 나노입자의 스펙트럼과 비교하여 큰 변화가 없는 바, 금 나노입자의 안정도가 유지되었음을 알 수 있다.As shown in FIG. 4 (C) and FIG. 4 (D), the spectra of the gold nanoparticles to which the primary and the secondary ligands were sequentially introduced have no significant change compared to the spectra of the gold nanoparticles coated with CTAB. It can be seen that the stability of the gold nanoparticles was maintained.

3-3. 상기 비교예 1 내지 4에 따라 리간드가 도입된 금 나노입자의 안정도 측정3-3. Measurement of stability of ligand-introduced gold nanoparticles according to Comparative Examples 1 to 4

상기 비교예 1 내지 4에 따라 단일 리간드가 도입된 금 나노입자의 안정도를 측정하였다. 결과를 도 5에 나타내었다. 또한 시트르산염이 코팅된 금 나노입자의 UV-Vis 스펙트럼을 도 6에 나타내었다.According to Comparative Examples 1 to 4, the stability of gold nanoparticles into which a single ligand was introduced was measured. The results are shown in Fig. In addition, UV-Vis spectra of citrate-coated gold nanoparticles are shown in FIG. 6.

도 5에 나타난 바와 같이, 비교예 1(도 5(A)), 비교예 2(도 5(B)) 및 비교예 3(도 5(C))의 경우에는 시트르산염이 코팅된 금 나노입자의 흡광도 스펙트럼과 비교하여 큰 변화가 없는 바, 금 나노입자의 안정도가 유지되었음을 알 수 있다. 다만, 비교예 4(도 5(D))의 경우에는, 시트르산염이 코팅된 금 나노입자의 흡광도 스펙트럼과 비교하여 크게 변화가 있는 바, 안정도가 유지되지 못하고 응집이 일어났음을 알 수 있다.As shown in FIG. 5, in the case of Comparative Example 1 (FIG. 5A), Comparative Example 2 (FIG. 5B), and Comparative Example 3 (FIG. 5C), citrate-coated gold nanoparticles were used. Compared with the absorbance spectrum of, there was no significant change, indicating that the stability of the gold nanoparticles was maintained. However, in the case of Comparative Example 4 (FIG. 5D), when the citrate-coated gold nanoparticles have a large change compared to the absorbance spectrum, it can be seen that stability was not maintained and aggregation occurred.

3-4. 1차 리간드 도입 후의 시간에 따른 금 나노입자의 안정도 측정3-4. Stability Measurement of Gold Nanoparticles with Time after Primary Ligand Introduction

시트르산염으로 코팅된 금 나노입자에 음전하성 1차 리간드인 11-머캅토운데칸산을 도입한 직후 및 7일 후의 금 나노입자의 흡광도를 측정하였다. 1차 리간드는 상기 실시예 1의 방법에 의하여 도입하였다. 결과를 도 7에 나타내었다.The absorbance of the gold nanoparticles immediately after and 7 days after the introduction of the negatively charged primary ligand 11-mercaptodecanoic acid to the gold nanoparticles coated with citrate was measured. Primary ligands were introduced by the method of Example 1 above. The results are shown in Fig.

도 7에 나타난 바와 같이, 시트르산염이 코팅된 금 나노입자의 흡광도 스펙트럼과 비교해 보면 도입 직후 및 7일이 지나도록 흡광도 스펙트럼의 변화가 크지 않은 바, 금 나노입자의 안정도가 유지되었음을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, when compared with the absorbance spectrum of the citrate-coated gold nanoparticles, the change in the absorbance spectrum was not significant immediately after introduction and after 7 days, indicating that the stability of the gold nanoparticles was maintained.

3-5. 금 나노입자의 표면 전하를 음전하에서 양전하로 조절하기 위한 1차 및 2차 리간드의 순차적인 도입 후의 금 나노입자의 안정도 측정3-5. Stability measurement of gold nanoparticles after sequential introduction of primary and secondary ligands to control the surface charge of gold nanoparticles from negative to positive

시트르산염으로 코팅된 금 나노입자에 음전하성 1차 리간드로 소듐 2-술파닐에탄술포네이트를 도입한 후에 흡광도를 측정하였다(도 8(A)). 이어서, 여기에 양전하성 2차 리간드로 11-아미노-운데칸티올 하이드로클로라이드를 도입한 후에 흡광도를 측정하였다(도 8(B)). 결과를 도 8에 나타내었다.Absorbance was measured after introducing sodium 2-sulfanylethanesulfonate as a negatively charged primary ligand to the gold nanoparticles coated with citrate (FIG. 8 (A)). Subsequently, after introducing 11-amino-undecanethiol hydrochloride as a positively charged secondary ligand, absorbance was measured (Fig. 8 (B)). The results are shown in Fig.

도 8에 나타난 바와 같이, 음전하성 1차 리간드를 금 나노입자에 도입하고 이어서 양전하성 2차 리간드를 도입한 후에도, 흡광도 스펙트럼의 변화가 크지 않은 것을 확인하였는 바, 금 나노입자의 안정도가 유지되었음을 알 수 있다.As shown in FIG. 8, even after introducing the negatively charged primary ligand into the gold nanoparticles and subsequently introducing the positively charged secondary ligand, it was confirmed that the change in the absorbance spectrum was not large, indicating that the stability of the gold nanoparticles was maintained. Able to know.

3-6. 금 나노입자의 표면 전하를 양전하에서 음전하로 조절하기 위한 1차 및 2차 리간드의 순차적인 도입 후의 금 나노입자의 안정도 측정3-6. Stability measurement of gold nanoparticles after sequential introduction of primary and secondary ligands to control the surface charge of gold nanoparticles from positive to negative charges

양전하성 계면활성제인 CTAB으로 코팅된 금 나노입자에 양전하성 1차 리간드로 11-아미노-운데칸티올 하이드로클로라이드를 도입한 후에 흡광도를 측정하였다(도 4(B)). 이어서, 여기에 중성 2차 리간드로 11-머캅토운데칸올을 도입한 후에 흡광도를 측정하였다(도 4(C)). 결과를 도 8에 나타내었다.Absorbance was measured after introducing 11-amino-undecanethiol hydrochloride as a positively charged primary ligand to the gold nanoparticles coated with CTAB, a positively charged surfactant (FIG. 4 (B)). Subsequently, after introducing 11-mercaptodecanol into the neutral secondary ligand, absorbance was measured (Fig. 4 (C)). The results are shown in Fig.

또한, 상기 중성 2차 리간드 11-머캅토운데칸올 대신 음전하성 2차 리간드 11-머캅토운데칸산을 도입한 후에 흡광도를 측정하였다(도 4(D)).In addition, the absorbance was measured after the introduction of the negatively charged secondary ligand 11-mercaptodecanoic acid instead of the neutral secondary ligand 11-mercaptodecanol (Fig. 4 (D)).

도 4에 나타난 바와 같이, 양전하성 1차 리간드를 금 나노입자에 도입한 후, 이어서 중성 또는 음전하성 2차 리간드를 도입한 후에도, 흡광도 스펙트럼의 변화가 크지 않은 것을 확인하였는 바, 금 나노입자의 안정도가 유지되었음을 알 수 있다.
As shown in FIG. 4, after the positively charged primary ligand was introduced into the gold nanoparticles and subsequently the neutral or negatively charged secondary ligand was introduced, it was confirmed that the change in the absorbance spectrum was not large. It can be seen that stability was maintained.

실험예 4.Experimental Example 4. 리간드 도입 후의 응집 여부를 확인하기 위한 용액의 색상 관찰 Observation of the color of the solution to confirm aggregation after ligand introduction

상기 실시예 1 내지 3에 따라 리간드가 도입된 금 나노입자 용액의 색상을 도 1(D), 도 2(D) 및 도 3(D)에 나타내었으며, 상기 비교예 1 내지 4에 따라 리간드가 도입된 금 나노입자 용액의 색상을 도 5에 나타내었다.The color of the gold nanoparticle solution in which the ligand was introduced according to Examples 1 to 3 is shown in FIGS. 1 (D), 2 (D) and 3 (D), and the ligands were prepared according to Comparative Examples 1 to 4. The color of the gold nanoparticle solution introduced is shown in FIG. 5.

도 1(D), 도 2(D), 도 3(D) 및 도 5에 나타난 바와 같이, 상기 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3의 경우에는 색상의 변화가 관찰되지 않아 응집이 일어나지 않음을 확인하였으나, 비교예 4(도 5(D))의 경우에는 색상의 변화가 나타났으며 이는 응집이 일어났음을 알 수 있다.As shown in Figure 1 (D), Figure 2 (D), Figure 3 (D) and Figure 5, in the case of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, no change in color is observed and aggregation does not occur. In the case of Comparative Example 4 (FIG. 5 (D)), a change in color was observed, which indicates that aggregation occurred.

Claims (8)

1) 음전하성 계면활성제로 코팅된 금 나노입자에 하기 화학식 1로 표시되는 음전하성 1차 리간드를 도입하는 단계;
2) 상기 1)단계의 1차 리간드가 도입된 금 나노입자에 하기 화학식 2로 표시되는 중성 또는 양전하성 2차 리간드를 도입하는 단계;
를 포함하는 나노입자의 표면 전하 조절방법:
[화학식 1]
HS-(CH2)n-R1
상기 화학식 1에서, R1은 COOH, SO3H, C≡CH, NO2, 페닐, 및 음전하로 하전된 펩티드로 이루어진 군에서 선택되며,
n은 1 내지 30의 정수이다.
[화학식 2]
HS-(CH2)m-R2
상기 화학식 2에서, R2는 H; X; OH; CHO; CX3; C1-C10의 알킬; X로 치환 또는 비치환된 1차 또는 2차 아민; CONH2; 및 양전하로 하전된 펩티드로 이루어진 군에서 선택되며,
X는 할로겐 원자이며,
m은 1 내지 60의 정수이다.1) introducing a negatively charged primary ligand represented by Formula 1 to the gold nanoparticles coated with a negatively charged surfactant;
2) introducing a neutral or positively charged secondary ligand represented by Formula 2 to the gold nanoparticles to which the primary ligand of step 1) is introduced;
Surface charge control method of the nanoparticles comprising:
[Chemical Formula 1]
HS- (CH 2 ) n -R 1
In Formula 1, R 1 is selected from the group consisting of COOH, SO 3 H, C≡CH, NO 2 , phenyl, and a negatively charged peptide,
n is an integer from 1 to 30.
(2)
HS- (CH 2 ) m -R 2
In Formula 2, R 2 is H; X; OH; CHO; CX 3 ; Alkyl of C 1 -C 10 ; Primary or secondary amines unsubstituted or substituted with X; CONH 2 ; And it is selected from the group consisting of a positively charged peptide,
X is a halogen atom,
m is an integer from 1 to 60. 제1항에 있어서, 상기 음전하성 계면활성제는 시트르산염 또는 SDS(sodium dodecylsulfate)인 것을 특징으로 하는 나노입자의 표면 전하 조절방법.The method of claim 1, wherein the negatively charged surfactant is citrate or sodium dodecylsulfate (SDS). 제1항에 있어서, 상기 음전하성 1차 리간드는 11-머캅토운데칸산, 3-머캅토프로피온산 및 소듐 2-술파닐에탄술포네이트로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 중성 또는 양전하성 2차 리간드는 에탄티올, 11-머캅토운데칸올, β-머캅토에탄올, 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드 및 아세틸티오콜린 아이오다이드로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 나노입자의 표면 전하 조절방법.The method of claim 1, wherein the negatively charged primary ligand is selected from the group consisting of 11-mercaptodecanoic acid, 3-mercaptopropionic acid and sodium 2-sulfanylethanesulfonate, wherein the neutral or positively charged secondary ligand is Method for controlling the surface charge of nanoparticles, characterized in that selected from the group consisting of ethanethiol, 11-mercaptodecanol, β-mercaptoethanol, 11-amino-1-undecanethiol hydrochloride and acetylthiocholine iodide. 1) 양전하성 계면활성제로 코팅된 금 나노입자에 하기 화학식 3으로 표시되는 양전하성 1차 리간드를 도입하는 단계;
2) 상기 1)단계의 1차 리간드가 도입된 금 나노입자에 하기 화학식 4로 표시되는 중성 또는 음전하성 2차 리간드를 도입하는 단계;
를 포함하는 나노입자의 표면 전하 조절방법:
[화학식 3]
HS-(CH2)n-R3
상기 화학식 3에서, R3는 할로겐 원자로 치환 또는 비치환된 1차 또는 2차 아민, CONH2, 및 양전하로 하전된 펩티드로 이루어진 군에서 선택되며,
n은 1 내지 30의 정수이다.
[화학식 4]
HS-(CH2)m-R4
상기 화학식 4에서, R4는 H, X, OH, CHO, CX3, C1-C10의 알킬, COOH, SO3H, C≡CH, NO2, 페닐, 및 음전하로 하전된 펩티드로 이루어진 군에서 선택되며,
X는 할로겐 원자이며,
m은 1 내지 60의 정수이다.1) introducing a positively charged primary ligand represented by Formula 3 to gold nanoparticles coated with a positively charged surfactant;
2) introducing a neutral or negatively charged secondary ligand represented by Formula 4 to the gold nanoparticles to which the primary ligand of step 1) is introduced;
Surface charge control method of the nanoparticles comprising:
(3)
HS- (CH 2 ) n -R 3
In Formula 3, R 3 is selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted primary or secondary amine, CONH 2 , and a positively charged peptide,
n is an integer from 1 to 30.
[Chemical Formula 4]
HS- (CH 2 ) m -R 4
In Formula 4, R 4 is H, X, OH, CHO, CX 3 , C 1 -C 10 Alkyl, COOH, SO 3 H, C≡CH, NO 2 , phenyl, and a negatively charged peptide Selected from the military,
X is a halogen atom,
m is an integer from 1 to 60. 제4항에 있어서, 상기 양전하성 계면활성제는 CTAB(cetyltrimethylammonium bromide)인 것을 특징으로 하는 나노입자의 표면 전하 조절방법.5. The method of claim 4, wherein the positively charged surfactant is cetyltrimethylammonium bromide (CTAB). 제4항에 있어서, 상기 양전하성 1차 리간드는 11-아미노-1-운데칸티올 하이드로클로라이드 및 아세틸티오콜린 아이오다이드로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 중성 음전하성 2차 리간드는 에탄티올, 11-머캅토운데칸올, β-머캅토에탄올, 11-머캅토운데칸산, 3-머캅토프로피온산 및 소듐 2-술파닐에탄술포네이트로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 나노입자의 표면 전하 조절방법.The method of claim 4, wherein the positively charged primary ligand is selected from the group consisting of 11-amino-1-undecanethiol hydrochloride and acetylthiocholine iodide, and the neutral negatively charged secondary ligand is ethanethiol, 11- A method for controlling surface charge of a nanoparticle, characterized in that selected from the group consisting of mercaptodecanol, β-mercaptoethanol, 11-mercaptodecanoic acid, 3-mercaptopropionic acid and sodium 2-sulfanylethanesulfonate. 1) 하기 화학식 1로 표시되는 음전하성 1차 리간드가 도입된, 음전하성 계면활성제로 코팅된 금 나노입자; 및
2) 하기 화학식 2로 표시되는 중성 또는 양전하성 2차 리간드를 포함하는, 나노입자의 표면 전하 조절키트:
[화학식 1]
HS-(CH2)n-R1
상기 화학식 1에서, R1은 COOH, SO3H, C≡CH, NO2, 페닐, 및 음전하로 하전된 펩티드로 이루어진 군에서 선택되며,
n은 1 내지 30의 정수이다.
[화학식 2]
HS-(CH2)m-R2
상기 화학식 2에서, R2는 H; X; OH; CHO; CX3; C1-C10의 알킬; X로 치환 또는 비치환된 1차 또는 2차 아민; CONH2; 및 양전하로 하전된 펩티드로 이루어진 군에서 선택되며,
X는 할로겐 원자이며,
m은 1 내지 60의 정수이다.1) gold nanoparticles coated with a negatively charged surfactant, to which a negatively charged primary ligand represented by Formula 1 is introduced; And
2) a surface charge control kit of a nanoparticle comprising a neutral or positively charged secondary ligand represented by the following formula (2):
[Chemical Formula 1]
HS- (CH 2 ) n -R 1
In Formula 1, R 1 is selected from the group consisting of COOH, SO 3 H, C≡CH, NO 2 , phenyl, and a negatively charged peptide,
n is an integer from 1 to 30.
(2)
HS- (CH 2 ) m -R 2
In Formula 2, R 2 is H; X; OH; CHO; CX 3 ; Alkyl of C 1 -C 10 ; Primary or secondary amines unsubstituted or substituted with X; CONH 2 ; And it is selected from the group consisting of a positively charged peptide,
X is a halogen atom,
m is an integer from 1 to 60. 1) 하기 화학식 3으로 표시되는 양전하성 1차 리간드가 도입된, 양전하성 계면활성제로 코팅된 금 나노입자; 및
2) 하기 화학식 4로 표시되는 중성 또는 음전하성 2차 리간드를 포함하는, 나노입자의 표면 전하 조절키트:
[화학식 3]
HS-(CH2)n-R3
상기 화학식 3에서, R3는 할로겐 원자로 치환 또는 비치환된 1차 또는 2차 아민, CONH2, 및 양전하로 하전된 펩티드로 이루어진 군에서 선택되며,
n은 1 내지 30의 정수이다.
[화학식 4]
HS-(CH2)m-R4
상기 화학식 4에서, R4는 H, X, OH, CHO, CX3, C1-C10의 알킬, COOH, SO3H, C≡CH, NO2, 페닐, 및 음전하로 하전된 펩티드로 이루어진 군에서 선택되며,
X는 할로겐 원자이며,
m은 1 내지 60의 정수이다.1) gold nanoparticles coated with a positively charged surfactant, to which a positively charged primary ligand represented by Formula 3 is introduced; And
2) a surface charge control kit of a nanoparticle comprising a neutral or negatively charged secondary ligand represented by the following formula (4):
(3)
HS- (CH 2 ) n -R 3
In Formula 3, R 3 is selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted primary or secondary amine, CONH 2 , and a positively charged peptide,
n is an integer from 1 to 30.
[Chemical Formula 4]
HS- (CH 2 ) m -R 4
In Formula 4, R 4 is H, X, OH, CHO, CX 3 , C 1 -C 10 Alkyl, COOH, SO 3 H, C≡CH, NO 2 , phenyl, and a negatively charged peptide Selected from the military,
X is a halogen atom,
m is an integer from 1 to 60.
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