KR101420257B1 - Magnetic inorganic composite nanocrystals, preparing method of the same, and uses of the same - Google Patents

Abstract

본원은, 1-차원 메조세공을 가지는 실리카 주형을 이용한 자성 무기 복합체 나노입자 및 자성 무기 복합체 나노입자의 제조 방법 그리고 상기 자성 무기 복합체의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing magnetic inorganic composite nanoparticles and magnetic-inorganic composite nanoparticles using a silica template having a one-dimensional mesopore, and a use of the magnetic inorganic composite.

Description

자성 무기 복합체 나노입자, 이의 제조 방법 및 그의 용도{MAGNETIC INORGANIC COMPOSITE NANOCRYSTALS, PREPARING METHOD OF THE SAME, AND USES OF THE SAME}MAGNETIC INORGANIC COMPOSITE NANOCRYSTALS, PREPARING METHOD OF THE SAME, AND USES OF THE SAME,

본원은, 자성 무기 복합체 나노입자 및 그의 제조 방법, 그리고 상기 자성 무기 복합체 나노입자의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to magnetic inorganic composite nanoparticles, a method for producing the same, and uses of the magnetic inorganic composite nanoparticles.

무기 나노결정은 특유의 광학적, 자기적, 및 전자적 성질들 때문에 생체 의학 분야의 응용에 있어 큰 관심사였다[참고문헌: a) P. Alivisatos, Nature Biotechnol. 2004, 22, 47-52; b) C. M. Niemeyer, Angew . Chem . Int . Ed . 2001, 40, 4128-4158; c) M. De, P. S. Ghosh, V. M. Rotello, Adv . Mater . 2008, 20, 1-17]. 특별히, 자성 나노결정은 자기 공명 영상 장치(magnetic resonance imaging; MRI) 조영 증대(contrast enhancement), 약물 전달체, 암 치료, 발열요법 같은 in vivo 에서의 응용 및 in vitro 에서의 셀 분리 등을 위하여 널리 사용되어 왔다[a) S. Mornet, S. Vasseur, F. Grasset, E. Duguest, J. Mater . Chem., 2004, 14, 2161-2175. b) M. Mahmoudi, M. A. Sahraian, M. A. Shokrgozar, S. Laurent, ACS Chem . Neurosci. 2011, 2, 118-140; c) H. B. Na, I. C. Song, T. Hyeon, Adv . Mater . 2009, 21, 2133-2148.]. 이들 생체 의약 분야의 응용에 있어서, 각 개별의 나노 결정은 조절된 생체 분포 및 조영 증대 효과를 위하여 거의 동일한 물리적 및 화학적 성질을 갖도록 하기 위해 나노 결정들은 균일화 될 필요가 있다[참고문헌: C. Xu, S. Sun, Polym Int. 2007, 56, 821-826]. 그러나, 콜로이드 합성법을 포함한 몇 가지 방법만이 10% 미만의 표준편차를 갖는 균일한 자성 나노결정의 합성을 위하여 보고되었다[참고문헌: a) Y. Yin, A. P. Alivisatos, Nature. 2005, 437, 664-670; b) J. Park, J. Joo, S. G. Kwon, Y. Jang, T. Hyeon, Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 4630-4660.]. 더욱이, 현재 연구들은 주로 철 산화물-기재 자성물질에 초점이 맞추어져 있다. Inorganic nanocrystals have been of great interest in biomedical applications due to their unique optical, magnetic, and electronic properties. [Reference: a) P. Alivisatos, Nature Biotechnol . 2004 , 22 , 47-52; b) CM Niemeyer, Angew . Chem . Int . Ed . 2001, 40, 4128-4158; c) M. De, PS Ghosh, VM Rotello, Adv . Mater . 2, 008 , 20 , 1-17]. In particular, magnetic nanocrystals are used for in vivo applications such as magnetic resonance imaging (MRI) contrast enhancement, drug delivery, cancer therapy, fever therapy, and in in vitro Cell separation, etc. [a) S. Mornet, S. Vasseur, F. Grasset, E. Duguest, and J. Mater . Chem ., 2004 , 14 , 2161-2175. b) M. Mahmoudi, MA Sahraian, MA Shokrgozar, S. Laurent, ACS Chem . Neurosci . 2011 , 2 , 118-140; c) HB Na, IC Song, T. Hyeon, Adv . Mater . 2, 009 , 21 , 2133-2148.]. In these biomedical applications, nanocrystals need to be homogenized in order to have nearly the same physical and chemical properties for controlled individual biodistribution and contrast enhancement effects. [Reference: C. Xu , S. Sun, Polym Int . 2007 , 56 , 821-826]. However, only a few methods, including colloidal synthesis, have been reported for the synthesis of homogeneous magnetic nanocrystals with a standard deviation of less than 10%. References: Y. Yin, AP Alivisatos, Nature. 2005, 437, 664-670; b) J. Park, J. Joo, SG Kwon, Y. Jang, T. Hyeon, Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 4630-4660.]. Moreover, current research has focused primarily on iron oxide-based magnetic materials.

잘 알려진 자성의 나노결정 가운데, FeCo 합금은 가장 높은 포화자화량(saturation magnetization) 및 ~20 nm의 높은 초상자성 한계를 포함하는 우수한 자기적 특성들을 가진다[참고문헌: A. Hutten, D. Sudfeld, I. Ennen, G. Reiss, K. Wojczykowski, P. Jutzi, J. Magn . Magn . Mater . 2005, 293, 93-101.]. 그들의 우수한 자기적 특성들에도 불구하고, 순수 FeCo 나노결정의 낮은 산화 저항성과 잠재적인 세포 독성은 넓은 생체 의학 분야의 응용을 저해한다. 이러한 상기 문제들을 회피하기 위해서, FeCo/그래파이트 카본 쉘(FeCo/GC) 나노 결정은 간단한 CVD 법에 의해 최근 합성되었다[참고문헌: W. S. Seo, J. H. Lee, X. Sun, Y. Suzuki, D. Mann, Z. Liu, M. Terashima, P. C. Yang, M. V. McConnell, D. G. Nishimura, H. Dai, Nature Materials 2006, 5, 971-976]. FeCo 나노결정 상의 단일 그래파이트 카본은 코어 금속의 빠른 환경적 분해를 방지하고 생체 적합성을 증대시킨다. 더욱이, 탄소의 근-적외선 흡광도(optical absorbance)를 기초로 하는 광열제(photothermal agent)와 같은 나노결정을 사용하는 잠재력을 제공할 수 있다. 포스포리피드-폴리 에틸렌 글리콜(phospholipid-poly(ethylene glycol); PL-PEG) 분자들에 의하여 기능화된 FeCo/GC 나노결정이 MRI 조영 증대, 약물 전달체, 암 치료를 위한 적합한 비독성 제제임이 입증되었다[참고문헌: W. S. Seo, J. H. Lee, X. Sun, Y. Suzuki, D. Mann, Z. Liu, M. Terashima, P. C. Yang, M. V. McConnell, D. G. Nishimura, H. Dai, Nature Materials 2006, 5, 971-976 ; J. H. Lee, S. P. Sherlock, M. Terashima, H. Kosuge, Y. Suzuki, A. Goodwin, J. Robinson, W. S. Seo, Z. Liu, R. Luong, M. V. McConnell, D. G. Nishimura, H. Dai, Magn . Reson . Med. 2009, 62, 1497-1509; b) S. P. Sherlock, S. M. Tabakman, L. Xie, H. Dai, ACS Nano 2011, 5, 1505-1512.]. Of the well-known magnetic nanocrystals, FeCo alloys have excellent magnetic properties including highest saturation magnetization and high superlattice limit of ~ 20 nm [Reference: A. Hutten, D. Sudfeld, I. Ennen, G. Reiss, K. Wojczykowski, P. Jutzi, J. Magn . Magn . Mater . 2005 , 293 , 93-101.]. Despite their excellent magnetic properties, the low oxidation resistance and potential cytotoxicity of pure FeCo nanocrystals inhibit the application of wide range of biomedical applications. In order to avoid these problems, FeCo / graphite carbon shell (FeCo / GC) nanocrystals have recently been synthesized by simple CVD method (References: WS Seo, JH Lee, X. Sun, Y. Suzuki, , Z. Liu, M. Terashima, PC Yang, MV McConnell, DG Nishimura, H. Dai, Nature Materials 2006 , 5 , 971-976]. Single graphitic carbon on FeCo nanocrystals prevents rapid environmental degradation of the core metal and increases biocompatibility. Furthermore, it can provide the potential to use nanocrystals such as photothermal agents based on the near-infrared optical absorbance of carbon. FeCo / GC nanocrystals functionalized with phospholipid-poly (ethylene glycol) (PL-PEG) molecules have proved to be suitable non-toxic agents for MRI contrast enhancement, drug delivery, and cancer therapy [References: WS Seo, JH Lee, X. Sun, Y. Suzuki, D. Mann, Z. Liu, M. Terashima, PC Yang, and McConnell, DG Nishimura, H. Dai, Nature Materials 2006 , 5 , 971-976; JH Lee, SP Sherlock, M. Terashima, H. Kosuge, Y. Suzuki, A. Goodwin, J. Robinson, WS Seo, Z. Liu, R. Luong, MV McConnell, DG Nishimura, H. Dai, Magn . Reson . Med . 2009 , 62 , 1497-1509; b) SP Sherlock, SM Tabakman, L. Xie, H. Dai, ACS Nano 2011 , 5 , 1505-1512.].

그러나, 이러한 나노결정들의 중요한 응용에도 불구하고, T ₁ MRI 조영 증대를 포함한 생체 의학 분야 응용을 위한 초소형의 균일한 및 분리된 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정의 합성에 대한 개선된 합성 방법 개발이 요구되고 있으며, 더욱이, 나노결정의 조성과 자기 공명 성질 간의 관계에 대한 체계적인 연구가 수행되지 않았다. However, despite the important applications of these nanocrystals, an improved synthesis method for the synthesis of ultra-small, homogeneous and isolated Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals for biomedical applications, including T ₁ MRI contrast enhancement And there is no systematic study on the relationship between the composition and the magnetic resonance properties of nanocrystals.

본원은, 1-차원 메조세공을 가지는 실리카를 주형으로서 이용하여 간단한 공정에 의하여 자성 무기 복합체 나노입자를 제조할 수 있는 방법을 제공하고, 상기 방법에 의하여 제조된 자성 무기 복합체 나노입자 및 그의 용도를 제공하고자 한다.The present invention provides a method for producing magnetic inorganic composite nanoparticles by a simple process using silica having a 1-dimensional mesopores as a template, and a method for producing the magnetic inorganic composite nanoparticles prepared by the above method, .

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본원의 제 1 측면은, 하기를 포함하는, 자성 무기 복합체 나노입자의 제조 방법을 제공할 수 있다:A first aspect of the present invention provides a method for preparing magnetic-inorganic composite nanoparticles, comprising:

(a) 1-차원 메조세공을 가지는 실리카에 자성입자 형성을 위한 금속 전구체를 로딩(loading)하는 단계; (a) loading a metal precursor for forming magnetic particles into silica having a one-dimensional mesopore;

(b) 상기 전구체가 로딩된 상기 실리카를 환원 분위기 하에서 가열한 후 탄소원 가스를 이용한 화학기상증착(chemical vapor deposition; CVD)에 의하여 카본을 증착함으로써 상기 실리카의 메조세공에 내포된 자성 입자 코어/카본 쉘 나노입자를 포함하는 자성 무기 복합체를 형성하는 단계; 및(b) heating the silica loaded with the precursor in a reducing atmosphere and then depositing carbon by chemical vapor deposition (CVD) using a carbon source gas to form a magnetic particle core / carbon contained in the mesopores of the silica Forming a magnetic inorganic composite comprising shell nanoparticles; And

(c) 상기 실리카를 제거하는 단계.(c) removing the silica.

본원의 제 2 측면은, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 방법에 의하여 제조되는, 자성 무기 복합체 나노입자를 제공할 수 있다.A second aspect of the present invention provides a magnetic inorganic composite nanoparticle produced by the method according to the first aspect of the present invention.

본원의 제 3 측면은, 상기 본원의 제 2 측면에 따른 자성 입자 코어/카본 쉘 나노입자를 포함하는 자성 무기 복합체 나노입자에 결합된 생체 적합 물질을 포함하는 것인, MRI 조영제를 제공할 수 있다.The third aspect of the invention provides an MRI contrast agent comprising a biocompatible material bound to magnetic inorganic composite nanoparticles comprising magnetic particle core / carbon shell nanoparticles according to the second aspect of the present invention .

본원의 제 4 측면은, 상기 본원의 제 2 측면에 따른 자성 입자 코어/카본 쉘 나노입자를 포함하는 자성 무기 복합체 나노입자에 결합된 생체 적합 물질을 포함하는 것인, 약물 전달체를 제공할 수 있다.A fourth aspect of the present invention provides a drug delivery system comprising a biocompatible material bound to magnetic inorganic composite nanoparticles comprising magnetic particle cores / carbon shell nanoparticles according to the second aspect of the present invention .

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 1-차원 메조세공을 가지는 실리카를 주형으로서 이용하여 간단한 CVD 공정에 의하여 코어/카본 쉘 나노입자를 포함하는 자성 무기 복합체 나노입자를 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공할 수 있다. 이러한 방법에 의하여 제조되는 본원에 따른 자성 무기 복합체 나노입자는 인체에 무해할 뿐만 아니라, 기존의 자성 입자보다 물리적, 화학적으로 안정하며 초상자성을 가지며, 코어 금속의 빠른 환경적 분해를 방지하고 생체 적합성을 증대시킨다. 상기 본원에 따른 자성 입자/카본 쉘 나노입자를 포함하는 자성 무기 복합체 나노입자에 생체 적합 물질이 결합된 것을 약물 전달체, MRI 조영제 등의 다양한 분야에 유용하게 사용될 수 있다. According to the above-mentioned task solution of the present invention, a method capable of easily producing magnetic / inorganic composite nanoparticles containing core / carbon shell nanoparticles by a simple CVD process using silica having a one-dimensional mesopores as a template Can be provided. The magnetic inorganic composite nanoparticles according to the present invention produced by this method are not only harmless to human body but also physically and chemically stable than conventional magnetic particles and have a superparamagnetic property to prevent rapid environmental degradation of the core metal, . The bio-compatible substance bound to the magnetic inorganic composite nanoparticle including the magnetic particle / carbon shell nanoparticle according to the present invention may be usefully used in various fields such as a drug delivery system and an MRI contrast agent.

본원의 일 구현예에 의하여, PL-PEG을 이용하여 기능화된 FeCo/그래파이트 탄소 쉘 (FeCo/GC) 나노결정은 우수한 자기적 성질, 화학적 안전성 및 근적외선에서의 높은 광흡수도 때문에, MRI 조영 효과 증대, 약물 전달체, 및 암치료를 위한 뛰어난 비독성 제제로서 사용될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, FeCo / graphite carbon shell (FeCo / GC) nanocrystals functionalized with PL-PEG exhibit enhanced MRI contrast enhancement due to their excellent magnetic properties, chemical stability, and high light absorption in the near- , Drug delivery vehicles, and excellent non-toxic agents for cancer treatment.

본원의 일 구현예에 의하여, < 4 nm 의 평균 직경들을 가지는 초소형의 균일한 단일 bcc상의 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정의 합성이 최초로 보고되는 것이다. 본원의 제조방법에 의하여 1-차원 메조세공을 가지는 실리카를 주형으로서 이용하여 제조되는 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정은 MR 증대시키는 성질을 가진다. 본원의 일 구현예에 의하여, Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정들의 조성은 해당 금속 전구체들의 Fe:Co 비율을 간단하게 변화시킴으로써 쉽게 조절될 수 있다. 본원의 일 구현예에 의하여, 용액 중 PL-PEG을 이용하여 기능화된 상기 단일 bcc상의 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정들은 뛰어난 T ₁ MRI 조영제로서 사용될 수 있다. 이러한 효과는, 본 발명자들이 알고 있는 바로는, 단일 bcc FeCo 상을 가지는 초소형의 균일한 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정들의 MR 증대시키는 성질들의 첫 번째 입증이다.According to one embodiment of the present invention, the synthesis of an ultra small, uniform single bcc phase Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals with average diameters of <4 nm is reported for the first time. The Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals prepared by using the silica having one-dimensional mesopores as a template according to the present invention have the property of MR enhancement. According to one embodiment of the present invention, the composition of Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals can be easily controlled by simply changing the Fe: Co ratio of the metal precursors. According to one embodiment of the invention, the Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals on the single bcc functionalized with PL-PEG in solution are superior T ₁ MRI contrast agent. This effect is, as we know it, the first demonstration of the MR-enhancing properties of tiny, uniform Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals with a single bcc FeCo phase.

본원의 일 구현예에 의하여, T ₁ 또는 T ₂ 조영제로서 MR 시그날-증대 효과뿐만 아니라, 간단하고 신뢰할 만한 초소형의 균일한 및 단일 체심입방(bcc)상 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정의 합성법이 최초로 보고된다. According to one embodiment of the invention, T ₁ or T ₂ As a contrast agent, a method for synthesizing Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals is reported for the first time, as well as MR signal-enhancing effects, as well as simple and reliable ultra-small uniform and single body-centered cubic (bcc) phases.

도 1 은 본원의 일 실시예에 따른 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정의 제조를 위한 개략도이다.
도 2 는 본원의 일 실시예에 따른 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정의 구조적 특징: a) MCM-41에 내포된 Fe_{0 .50}Co_{0 .50}/GC 나노결정의 TEM 이미지, 3.8 ± 0.4 nm Fe_0.50Co_0.50/GC 나노결정의 b) TEM 및 c) 고해상도 TEM 이미지, 및 d) SAED 패턴. e) 3.7 ± 0.4 nm Fe_{0 .13}Co_{0 .87}/GC TEM 이미지, f) 3.7 ± 0.4 nm Fe_{0 .36}Co_{0 .64}/GC TEM 이미지, g) 3.8 ± 0.4 nm Fe_{0 .42}Co_{0 .58}/GC TEM 이미지, h) 3.8 ± 0.4 nm Fe_{0 .56}Co_{0 .44}/GC TEM 이미지, 및 i) 3.7 ± 0.4 nm Fe_{0 .62}Co_{0 .38}/GC 나노결정 (삽도들은 SAED 패턴들이고: 백색 Miller 지수는 bcc FeCo에 해당되는 것이고, 반면에 청색 Miller 지수는 fcc Co에 해당됨.) j) Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정의 XRD 패턴들이다(*로 표시된 피크는 fcc Co에 해당됨).
도 3 은 본원의 일 실시예에 따른 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정들에 대한 300K에서 자기장-의존성 자화 곡선이다.
도 4 는 본원의 일 실시예에 따른 a) PL-PEG로 기능화된 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정의 개략도. b) 기능화된 Fe_{0 .50}Co_{0 .50}/GC 나노결정들의 PBS 용액들 사진. Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정 용액들에 대한 금속 농도 대 c) T ₁ ^-1 및 e) T ₂ ^-1. 0.1 mM 금속 농도에서의 Fe_xCo_1-x/GC 나노결정 용액의 d) T ₁- 및 f) T ₂-중량화된 MR 이미지들(T ₁-중량화된 스핀-에코 시퀀스: 에코 시간(T _E) 7.8 ms 및 펄스 반복 시간(T _R) 1,000 ms, T ₂-중량화된 스핀-에코 시퀀스: T _E 51.8 ms 및 T _R 10,000 ms.)이다.
도 5 는 본원의 일 실시예에 따른 a) TEM 이미지, b) 질소 흡착-탈착 등온선(Brunauer-EmmettTeller (BET) 표면적: 656.1 m²/g) 및 c) ~60 nm MCM-41의 기공 크기 분포 곡선(Barrett-joyner-Halenda (BJH) 탈착 평균 기공 직경 2.7 nm)이다.
도 6 은 본원의 일 실시예에 따른 a) Fe_{0 .13}Co_{0 .87}/GC, b) Fe_{0 .36}Co_{0 .64}/GC, c) Fe_0.42Co_0.58/GC, d) Fe_{0 .50}Co_{0 .50}/GC, e) Fe_{0 .56}Co_{0 .44}/GC, 및 f) Fe_{0 .62}Co_{0 .38}/GC 나노결정 각각의 EDX 스펙트럼. 이들은 상기 나노결정의 Fe:Co 비율을 결정하는 데 사용하였다. 구리는 TEM 그리드에 기인된 것이다.
도 7 은 본원의 일 실시예에 따른 Fe_{0 .22}Co_{0 .78}/GC 나노결정의 a) TEM 이미지 (삽도는 SAED 패턴이다.) 및 b) XRD 패턴(*로 표시된 피크는 fcc Co로 나타낸 것이다). 상기 Fe_{0 .22}Co_{0 .78}/GC 나노결정은 발연 실리카에서 Fe:Co 비율이 76:24 [실리카 1.00 g 중 Fe(NO₃)₃·9H₂O (0.137 mmol) 0.055 g 및 Co(NO₃)₂·6H₂O (0.043 mmol) 0.013 g]을 가지는 금속 전구체의 열분해에 의해 합성되었다.
도 8 은 본원의 일 실시예에 따른 TEM 이미지들(a ~ c) : a) 0.5 ~ 1 ㎛의 범위의 크기를 가지는 MCM-41, b) MCM-41 내에 내포된 Fe_{0 .39}Co_{0 .61}/GC 나노결정, 및 c) Fe_0.39Co_0.61/GC 나노결정; d) Fe_{0 .39}Co_{0 .61}/GC 나노결정의 XRD 패턴(*표시된 피크는 fcc Co임을 나타낸 것이다.). 상기 Fe_{0 .39}Co_{0 .61}/GC 나노결정이 MCM-41 내에 Fe:Co 비율이 50:50 (실리카 1.00 g 중의 Fe(NO₃)₃·9H₂O (0.450 mmol) 0.182 g 및 Co(NO₃)₂·6H₂O (0.450 mmol) 0.131 g)을 가지는 금속전구체의 열분해에 의해 합성되었다.
도 9 는 본원의 일 실시예에 따른 합성된 SBA-15의 TEM 이미지이다.
도 10 은 본원의 일 실시예에 따른 SBA-15에서 합성된 Fe_{0 .57}Co_{0 .43}/GC 나노입자의 TEM 이미지이다 (HF 처리에 의한 SBA-15 제거 전).
도 11 은 본원의 일 실시예에 따른 SBA-15에 의한 Fe_{0 .57}Co_{0 .43}/GC 나노입자의 TEM 이미지이다 (HF 처리에 의한 SBA-15 제거 후).
도 12 는 본원의 일 실시예에 따른 SBA-15에 의한 Fe_{0 .57}Co_{0 .43}/GC 나노입자의 EDX 스펙트럼이다 (구리는 TEM 그리드에 기인된 것이다)BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic diagram for the production of Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals according to one embodiment of the present application.
Figure 2 shows the structural features of Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals according to one embodiment of the present invention: a) TEM image of Fe _{0 .50} Co _{0 .50} / GC nanocrystals embedded in MCM-41, B) TEM and c) high resolution TEM images of 0.4 nm Fe _0.50 Co _0.50 / GC nanocrystals, and d) SAED patterns. _{e) 3.7 ± 0.4 nm Fe 0} .13 Co 0 .87 / GC TEM image, f) 3.7 ± 0.4 nm Fe 0 .36 Co 0 .64 / GC TEM image, g) 3.8 ± 0.4 nm Fe 0 .42 Co 0 _.58 / GC TEM image, h) 3.8 ± 0.4 nm Fe 0 .56 Co 0 .44 / GC TEM image, and _{i) 3.7 ± 0.4 nm Fe 0} .62 Co 0 .38 / GC nanocrystals (SAED patterns are sapdo The white Miller index corresponds to bcc FeCo, while the Blue Miller index corresponds to fcc Co.) J) The XRD patterns of Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals Applicable).
Figure 3 is a magnetic field-dependent magnetization curve at 300K for Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals according to one embodiment of the present disclosure.
4 is a schematic diagram of a) Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals functionalized with PL-PEG, according to one embodiment of the present application. b) Photo of functionalized Fe _{0 .50} Co _{0 .50} / GC nanocrystals in PBS solutions. C) T ₁ ^-1 and e) T ₂ ^-1 for Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystalline solutions. E) T ₁ - and f) T ₂ -weighted MR images of the Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystal solution at 0.1 mM metal concentration ( T ₁ - weighted spin-echo sequence: T _E ) 7.8 ms and pulse repetition time ( T _R ) 1,000 ms, T ₂ - weighted spin-echo sequence: T _E 51.8 ms And T _R 10,000 ms.).
Figure 5 shows a) TEM image, b) nitrogen adsorption-desorption isotherm (BET surface area: 656.1 m ² / g) and c) ~ 60 nm pore size distribution of MCM-41 according to one embodiment of the present application. Curve (Barrett-joyner-Halenda (BJH) desorption average pore diameter 2.7 nm).
FIG. 6 is a graph of a) Fe _{0 .13} Co _{0 .87} / GC, b) Fe _{0 .36} Co _{0 .64} / GC, c) Fe _0.42 Co _0.58 / GC, d) Fe _{0 . 50} Co _{0 .50} / GC, e) Fe _{0 .56} Co _{0 .44} / GC, and f) Fe _{0 .62} Co _{0 .38} / GC nanocrystals EDX spectrum. They were used to determine the Fe: Co ratio of the nanocrystals. Copper is due to the TEM grid.
7 is a TEM image of a Fe _{0 .22} Co _{0 .78} / GC nanocrystal according to one embodiment of the present application (the illustration is a SAED pattern) and b) an XRD pattern (a peak denoted by * will be). The Fe _{0 .22} Co _{0 .78} / GC nanocrystals have a Fe: Co ratio of 76:24 (0.055 g of Fe (NO ₃ ) ₃ .9H ₂ O (0.137 mmol) in 1.00 g of silica and Co ₃ ) ₂ · 6H ₂ O (0.043 mmol) 0.013 g].
8 is a TEM image (a to c) according to one embodiment of the present application: a) MCM-41 having a size ranging from 0.5 to 1 탆, b) Fe _{0 .39} Co _{0 . 61} / GC nanocrystals, and c) Fe _0.39 Co _0.61 / GC nanocrystals; d) Fe _{0 .39} Co _{0 .61} / GC The XRD pattern of the nanocrystals (* marked peak is fcc Co). The Fe _{0 .39} Co _{0 .61} / GC nanocrystals were found to have a Fe: Co ratio of 50:50 (0.182 g of Fe (NO ₃ ) ₃ .9H ₂ O (0.450 mmol) in 1.00 g of silica and 0.182 g of Co NO ₃ ) ₂揃 6H ₂ O (0.450 mmol) 0.131 g) was synthesized by thermal decomposition of a metal precursor.
9 is a TEM image of synthesized SBA-15 according to one embodiment of the present application.
10 is a TEM image of Fe _{0 .57} Co _{0 .43} / GC nanoparticles synthesized in SBA-15 according to one embodiment of the present invention (before removal of SBA-15 by HF treatment).
11 is a TEM image of Fe _{0 .57} Co _{0 .43} / GC nanoparticles by SBA-15 (after removal of SBA-15 by HF treatment) according to one embodiment of the present application.
FIG. 12 is an EDX spectrum of Fe _{0 .57} Co _{0 .43} / GC nanoparticles by SBA-15 according to one embodiment of the present application (copper is due to TEM grid)

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is "on " another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is another member between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise. The terms "about "," substantially ", etc. used to the extent that they are used throughout the specification are intended to be taken to mean the approximation of the manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure. The word " step (or step) "or" step "used to the extent that it is used throughout the specification does not mean" step for.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
Throughout this specification, the term "combination thereof" included in the expression of the machine form means one or more combinations or combinations selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the machine form, And the like.

본원의 제 1 측면은, 하기를 포함하는, 자성 무기 복합체 나노입자의 제조 방법을 제공할 수 있다:A first aspect of the present invention provides a method for preparing magnetic-inorganic composite nanoparticles, comprising:

(a) 1-차원 메조세공을 가지는 실리카에 자성입자 형성을 위한 금속 전구체를 로딩(loading)하는 단계;(a) loading a metal precursor for forming magnetic particles into silica having a one-dimensional mesopore;

(b) 상기 전구체가 로딩된 실리카를 환원 분위기 하에서 가열한 후 탄소원 가스를 이용한 화학기상증착(chemical vapor deposition; CVD)에 의하여 카본을 증착함으로써 상기 실리카의 1-차원 메조세공에 내포된 자성 입자 코어/카본 쉘 나노입자를 포함하는 자성 무기 복합체를 형성하는 단계; 및 (b) heating the precursor-loaded silica in a reducing atmosphere, and then depositing carbon by chemical vapor deposition (CVD) using a carbon source gas to form a magnetic particle core / Carbon-shell nanoparticles; And

(c) 상기 실리카를 제거하는 단계.(c) removing the silica.

본원 명세서 전체에 있어서, 상기 용어 "자성 입자 코어/카본 쉘 나노입자"는 자성입자를 포함하는 코어와 상기 코어 상에 형성된 카본 쉘을 포함하는 나노입자를 의미한다.Throughout the specification, the term "magnetic particle core / carbon shell nanoparticle" means a nanoparticle comprising a core comprising magnetic particles and a carbon shell formed on the core.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 자성 입자는 철, 망간, 크롬, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 사마륨, 가돌리늄, 네오디뮴, 유로퓸, 바륨, 백금 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 금속, 합금, 산화물, 인화물, 또는 황화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the invention, the magnetic particles include those selected from the group consisting of iron, manganese, chromium, cobalt, nickel, copper, zinc, samarium, gadolinium, neodymium, europium, barium, platinum and combinations thereof But are not limited to, metals, alloys, oxides, phosphides, or sulfides.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 전구체는 철, 망간, 크롬, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 사마륨, 가돌리늄, 네오디뮴, 유로퓸, 바륨, 백금 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 금속의 화합물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 금속 전구체는 상기 예시한 금속의 질산염, 황산염, 탄산염, 인산염 또는 할로겐 염을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment, the metal precursor is selected from the group consisting of iron, manganese, chromium, cobalt, nickel, copper, zinc, samarium, gadolinium, neodymium, europium, barium, platinum and combinations thereof But are not limited thereto. For example, the metal precursor may include, but is not limited to, nitrates, sulfates, carbonates, phosphates, or halide salts of the metals illustrated above.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 증착된 카본은 탄소나노튜브, 흑연, 그래핀, 활성탄 또는 카본블랙을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the deposited carbon may include, but is not limited to, carbon nanotubes, graphite, graphene, activated carbon, or carbon black.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 1-차원 메조세공을 가지는 실리카 및 그의 제조방법은 당업계에 공지된 것들을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 1-차원 메조세공을 가지는 실리카는 당업계에 공지된 방법에 의하여 실리카 소스 및 계면 활성제를 이용하여 제조될 수 있다. 상기 1-차원 메조세공을 가지는 실리카는 상기 메조세공이 기둥 모양을 가지는 1-차원 형태를 가지는 것을 의미하여, 상기 메조세공 내에 상기 자성입자 형성을 위한 전구체가 로딩되어 상기 메조세공 내에서 자성 무기 복합체 나노입자가 형성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the silica having the one-dimensional mesopores and the method for producing the silica can be used without any particular limitation. For example, the one-dimensional mesoporous silica may be prepared using a silica source and a surfactant by methods known in the art. The silica having the one-dimensional mesopores means that the mesopores have a one-dimensional shape having a columnar shape, so that the precursor for forming the magnetic particles is loaded in the mesopores, and the magnetic inorganic complex Nanoparticles can be formed.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 1-차원 메조세공을 가지는 실리카는 MCM-41, SBA-15 또는 MSU-H를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 MCM-41, SBA-15 또는 MSU-H는 당업계에 공지된 방법에 의하여 제조될 수 있다. 상기 1-차원 메조세공을 가지는 실리카의 메조세공의 크기가 작으면 상기 실리카의 크기가 작아야 상기 금속 전구체 물질이 모두 상기 메조세공 내로 들어갈 수 있을 것이고, 상기 메조세공이 어느 정도 크면 상기 실리카의 크기가 조금 커도 상기 전구체 물질이 충분히 속까지 들어가 상기 자성 무기 복합체 나노입자가 메조세공 속에서 균일하게 제조되는 것으로 보인다.According to one embodiment of the present invention, the silica having the one-dimensional mesopores may be MCM-41, SBA-15 or MSU-H, but is not limited thereto. The MCM-41, SBA-15 or MSU-H may be prepared by methods known in the art. If the size of the mesopores of the silica having the one-dimensional mesopores is small, the size of the silica should be small so that the metal precursor materials can all enter the mesopores. If the mesopores are large enough, The precursor material sufficiently enters into the inside and the magnetic inorganic composite nanoparticles are uniformly produced in mesopores.

본원의 일 구현예에 따르면, MCM-41 제조를 위한 실리카 소스는 당업계에 공지된 것들을 이용할 수 있으며, 예를 들어, 테트라에틸 오르소실리케이트, 테트라메틸 오르소실리케이트, 테트라부틸 오르소실리케이트, 아미노프로필트리에톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리에톡시실란, 소듐 실리케이트, C18TMS(테트라메틸실란) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 실리카 전구체를 이용하여 제조될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present disclosure, silica sources for the preparation of MCM-41 may be those known in the art and include, for example, tetraethylorthosilicate, tetramethylorthosilicate, tetrabutylorthosilicate, amino Group consisting of propyltriethoxysilane, aminopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, sodium silicate, C18TMS (tetramethylsilane), and combinations thereof &Lt; / RTI &gt; but not limited thereto.

예를 들어, 상기 MCM-41 제조를 위한 계면활성제로서 옥타데실트리메틸암모늄 브로마이드, 세틸트리메틸암모늄 클로라이드, 미리스틸트리메틸암모늄 클로라이트, 도데실트리메틸암모늄 브로마이드, 데실트리메틸암모늄 브로마이드, 옥틸트리메틸암모늄 브로마이드, 헥실트리메틸암모늄 브로마이드를 각각 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. For example, as the surfactant for preparing MCM-41, octadecyltrimethylammonium bromide, cetyltrimethylammonium chloride, myristyltrimethylammonium chlorite, dodecyltrimethylammonium bromide, decyltrimethylammonium bromide, octyltrimethylammonium bromide, hexyltrimethyl Ammonium bromide may be used, but not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 메조세공 SBA-15 및 그의 제조방법은 당업계에 공지된 것들을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 메조세공 SBA-15은 당업계에 공지된 방법에 의하여 실리카 소스 및 계면 활성제를 이용하여 제조될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the mesoporous SBA-15 and the method for producing the mesoporous SBA-15 can be used without any particular limitation in those known in the art. For example, mesoporous SBA-15 can be prepared using a silica source and a surfactant by methods known in the art.

예를 들어, 상기 메조세공 SBA-15 제조를 위한 계면활성제로서 플루로닉 (Pluronic) L121, L123, L31, L81, L101 및 P123, 브리지(Brij) 56, 58, 76 및 78, 서피놀스(Surfynols) 465 및 485, 산화에틸렌 및 산화프로필렌의 블록 공중합체, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 에톡실화 아세틸렌 디올, 트리톤(Triton) X-110, X-114 및 옥틸페놀 에톡실레이트, 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 계면활성제를 각각 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. For example, Pluronic L121, L123, L31, L81, L101, and P123, Brij 56, 58, 76 and 78 as surfactants for the preparation of mesopores SBA-15, Surfynols ) 465 and 485, block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, polyoxyethylene alkyl ethers, ethoxylated acetylenic diols, Triton X-110, X-114 and octylphenol ethoxylates, and mixtures thereof Surfactants selected from the group can be used, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 1-차원 메조세공을 가지는 실리카에 상기 자성입자 형성을 위한 전구체를 로딩하는 것은 상기 전구체를 함유하는 용액에 상기 1-차원 메조세공을 가지는 실리카를 함침(impregnation)시키는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. According to one embodiment of the present invention, loading the precursor for forming the magnetic particles into the silica having the one-dimensional mesopores is performed by impregnating silica having the one-dimensional mesopores into a solution containing the precursor, , But is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 1-차원 메조세공을 가지는 실리카의 입자 크기는 약 10 nm 내지 약 5 mm , 약 10 nm 내지 약 4 mm , 약 10 nm 내지 약 3 mm, 약 10 nm 내지 약 2 mm, 약 10 nm 내지 약 1 mm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 10 nm 내지 약 90 nm, 약 10 nm 내지 약 80 nm, 약 10 nm 내지 약 70 nm, 약 10 nm 내지 약 60 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 40 nm, 약 10 nm 내지 약 30 nm, 약 20 nm 내지 약 100 nm, 약 20 nm 내지 약 90 nm, 약 20 nm 내지 약 80 nm, 약 20 nm 내지 약 70 nm, 약 20 nm 내지 약 60 nm, 약 20 nm 내지 약 50 nm, 약 20 nm 내지 약 40 nm, 약 20 nm 내지 약 30 nm, 약 30 nm 내지 약 100 nm, 약 30 nm 내지 약 90 nm, 약 30 nm 내지 약 80 nm, 약 30 nm 내지 약 70 nm, 약 30 nm 내지 약 60 nm, 약 30 nm 내지 약 50 nm, 약 30 nm 내지 약 40 nm, 약 40 nm 내지 약 100 nm, 약 40 nm 내지 약 90 nm, 약 40 nm 내지 약 80 nm, 약 40 nm 내지 약 70 nm, 약 40 nm 내지 약 60 nm, 약 40 nm 내지 약 50 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm, 약 50 nm 내지 약 90 nm, 약 50 nm 내지 약 80 nm, 약 50 nm 내지 약 70 nm, 약 50 nm 내지 약 60 nm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the invention, the particle size of the silica having the one-dimensional mesopores is from about 10 nm to about 5 mm, from about 10 nm to about 4 mm, from about 10 nm to about 3 mm, from about 10 nm to about From about 10 nm to about 70 nm, from about 10 nm to about 60 nm, from about 10 nm to about 100 nm, from about 10 nm to about 100 nm, from about 10 nm to about 90 nm, from about 10 nm to about 80 nm, From about 10 nm to about 50 nm, from about 10 nm to about 40 nm, from about 10 nm to about 30 nm, from about 20 nm to about 100 nm, from about 20 nm to about 90 nm, from about 20 nm to about 80 nm, From about 20 nm to about 30 nm, from about 20 nm to about 100 nm, from about 20 nm to about 60 nm, from about 20 nm to about 50 nm, from about 20 nm to about 40 nm, from about 20 nm to about 30 nm, From about 30 nm to about 50 nm, from about 30 nm to about 40 nm, from about 40 nm to about 80 nm, from about 30 nm to about 80 nm, from about 30 nm to about 70 nm, from about 30 nm to about 60 nm, 100 nm, from about 40 nm to about 90 nm, from about 40 nm to about 80 nm, from about 40 nm to about From about 50 nm to about 80 nm, from about 50 nm to about 70 nm, from about 40 nm to about 60 nm, from about 40 nm to about 50 nm, from about 50 nm to about 100 nm, from about 50 nm to about 90 nm, , From about 50 nm to about 60 nm, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 1-차원 메조세공을 가지는 실리카에 존재하는 메조세공의 평균 크기는 약 2 nm 내지 약 10 nm, 약 2 nm 내지 약 8 nm, 약 2 nm 내지 약 5 nm, 약 2 nm 내지 약 3 nm, 약 3 nm 내지 약 10 nm, 약 3 nm 내지 약 8 nm, 약 3 nm 내지 약 5 nm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다According to one embodiment herein, the average size of the mesopores present in the silica with the 1-dimensional mesopores is from about 2 nm to about 10 nm, from about 2 nm to about 8 nm, from about 2 nm to about 5 nm, From about 2 nm to about 3 nm, from about 3 nm to about 10 nm, from about 3 nm to about 8 nm, from about 3 nm to about 5 nm, but are not limited thereto

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 자성입자의 크기는 약 1 nm 내지 약 10 nm, 약 1 nm 내지 약 8 nm, 약 1 nm 내지 약 5 nm, 약 1 nm 내지 약 3 nm, 약 3 nm 내지 약 10 nm, 약 3 nm 내지 약 8 nm, 약 3 nm 내지 약 5 nm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 자성입자의 크기가 약 1 nm 미만일 경우, 자성 무기 복합체의 제조가 용이하지 않고, 약 10 nm를 초과할 경우, 균일한 자성 무기 복합체의 제조가 용이하지 않을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the invention, the size of the magnetic particles is in the range of about 1 nm to about 10 nm, about 1 nm to about 8 nm, about 1 nm to about 5 nm, about 1 nm to about 3 nm, About 10 nm, about 3 nm to about 8 nm, about 3 nm to about 5 nm, but are not limited thereto. For example, when the size of the magnetic particles is less than about 1 nm, the production of the magnetic inorganic composite is not easy, and when the size is more than about 10 nm, the uniform magnetic inorganic composite may not be easily produced. It is not.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 자성입자는 Fe/Co 복합 나노입자를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. According to one embodiment of the present invention, the magnetic particles may include, but are not limited to, Fe / Co composite nanoparticles.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 자성입자는 Fe/Ni 복합 나노입자 또는 Co/Ni 복합 나노입자를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the magnetic particles may include Fe / Ni composite nanoparticles or Co / Ni composite nanoparticles, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 환원 분위기는 수소 기체, 아르곤 기체, 헬륨 기체, 질소 기체 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 가스를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the reducing atmosphere may include, but is not limited to, a gas selected from the group consisting of hydrogen gas, argon gas, helium gas, nitrogen gas, and combinations thereof.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 탄소원 가스는 메탄 기체, 에틸렌 기체, 에탄올 기체, 아세틸렌 기체 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 가스를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, the carbon source gas may include, but not limited to, a gas selected from the group consisting of methane gas, ethylene gas, ethanol gas, acetylene gas, and combinations thereof.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 단계 (b)에서 상기 가열 온도는 약 500℃ 내지 약 1,000℃, 약 500℃ 내지 약 900℃, 약 500℃ 내지 약 800℃, 약 500℃ 내지 약 700℃, 약 500℃ 내지 약 600℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
According to one embodiment of the present application, in the step (b), the heating temperature is about 500 ° C to about 1,000 ° C, about 500 ° C to about 900 ° C, about 500 ° C to about 800 ° C, But is not limited to, about 500 &lt; 0 &gt; C to about 600 &lt; 0 &gt; C.

본원의 제 2 측면은, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 방법에 의하여 상기 1-차원 메조세공을 가지는 실리카를 주형으로서 이용하여 제조되는 자성 입자 코어/카본 쉘 나노입자를 포함하는 자성 무기 복합체 나노입자를 제공할 수 있다.The second aspect of the present invention relates to a magnetic inorganic composite nanoparticle comprising magnetic particle cores / carbon shell nanoparticles produced by using the silica having the 1-dimensional mesopores as a template by the method according to the first aspect of the present invention Can be provided.

본원의 상기 자성 무기 복합체 나노입자는 금속 전구체 Fe : Co의 비율을 조절함으로써 상기 나노입자의 크기 조절이 가능하고, 결정으로 만들 수 있고, 이에, 본원의 제 3 측면은, 상기 본원의 제 2 측면에 따른 자성 입자 코어/카본 쉘 나노입자를 포함하는 자성 무기 복합체 나노입자에 생체 적합 물질이 결합된 것을 포함하는 것인, MRI 조영제를 제공할 수 있다. The magnetic inorganic composite nanoparticles of the present invention can control the size of the nanoparticles and can be made into crystals by controlling the ratio of the metal precursor Fe: Co. Thus, the third aspect of the present invention is a method of manufacturing a magnetic nanoparticle, Wherein the biocompatible material is bonded to the magnetic inorganic composite nanoparticle comprising the magnetic particle core / carbon shell nanoparticle according to the present invention.

상기 MRI 조영제는 본원에 따른 자성 무기 복합체를 특별한 처리 없이 사용할 수 있으며, 조영 효과를 높이기 위하여 당업계에 잘 알려진 생체 적합 물질을 추가하여 조영제를 제조할 수 있다. 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 자성 무기 복합체 나노입자에 MRI 조영제에 결합되는 생체 적합 물질은 포스포리피드-폴리 에틸렌 글리콜[(phospholipid-poly(ethylene glycol);PL-PEG)], 폴리비닐알콜, 폴리락타이드(polylactide), 폴리글리콜라이드(polyglycolide), 폴리락타이드글리콜라이드공중합체(poly(lactide-co-glycolide)), 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리에스테르(polyester), 폴리에테르에스테르(polyetherester), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리에스테르아마이드(polyesteramide), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리비닐플루오라이드(polyvinyl fluoride), 폴리비닐이미다졸(poly(vinyl imidazole)), 클로로술포네이트 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefin), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리에틸렌글리콜(poly(ethylene glycol)) 및 덱스트란(dextran)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나, 이들의 혼합물 또는 이들의 공중합체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The MRI contrast agent can be used without specific treatment of the magnetic inorganic complex according to the present invention. In order to enhance the contrast effect, a biocompatible material well known in the art can be added to prepare a contrast agent. According to one embodiment of the present invention, the biocompatible material to be bound to the MRI contrast agent in the magnetic inorganic composite nanoparticles is selected from the group consisting of phospholipid-poly (ethylene glycol) (PL-PEG) Polylactide, polyglycolide, poly (lactide-co-glycolide), polyanhydride, polyester, polyetherester polyamide, polyetheretherketone, polyetheretherketone, polyetherester, polycaprolactone, polyesteramide, polyacrylate, polyurethane, polyvinyl fluoride, poly (vinyl imidazole ), A group consisting of chlorosulphonate polyolefin, polyethylene oxide, poly (ethylene glycol), and dextran. , A mixture thereof, or a copolymer thereof. However, the present invention is not limited thereto.

본원의 제 4 측면은, 상기 본원의 제 2 측면에 따른 자성 입자 코어/카본 쉘 나노입자를 포함하는 자성 무기 복합체 나노입자에 결합된 상기 설명된 생체 적합 물질을 포함하는, 약물 전달체를 제공할 수 있다. 상기 자성 입자의 표면에 약물을 결합시켜 약물 전달체로 활용할 수 있다. A fourth aspect of the present invention is to provide a drug delivery system comprising the above-described biocompatible material bound to magnetic inorganic composite nanoparticles comprising magnetic particle core / carbon shell nanoparticles according to the second aspect of the present invention have. The drug can be used as a drug delivery body by binding a drug to the surface of the magnetic particles.

상기 본원의 제 1 측면에 따른 방법에 대하여 기술된 내용은 모두 상기 본원의 제 2 측면 내지 제 4 측면에 대하여 적용될 수 있으며, 편의상 그의 중복 기재를 생략한다.
The description of the method according to the first aspect of the present application may be applied to all of the second to fourth aspects of the present invention, and duplicate description thereof is omitted for the sake of convenience.

이하, 실시예를 이용하여 본원을 좀 더 구체적으로 설명하지만, 본원이 이에 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

[[ 실시예Example 1] One]

본 실시예에서, Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정의 합성을 위한 전형적인 방법은 도 1과 같다. 종래 사용된 발연 실리카(도 5) 대신에 ~60 nm 입자 크기를 가지는 MCM-41이 나노결정의 합성을 위해 지지체로서 사용되었다. MCM-41은 계면활성제로서 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(cetyltrimethylammonium bromide; CTAB) 및 실리카 소스로서 테트라에틸오르쏘실리케이트(tetraethylorthosilicate ; TEOS)를 사용하여 공개된 방법에 따라 합성되었다 [참고문헌 : a) C. E. Fowler, D. Khushalani, B. Lebeau, S. Mann, Adv . Mater. 2001, 13, 649-652; b) Q. Cai, Z. S. Luo, W. Q. Pang, Y. W. Fan, X. H. Chen, F. Z. Cui, Chem . Mater. 2001, 13, 258-263.]. MCM-41 전구체 용액의 몰비는 1 TEOS : 0.016 CTAB : 579 H₂O : 0.0001 NaOH이다. 다양한 비율의 금속 전구체 Fe(NO₃)₃·9H₂O 및 Co(NO₃)₂·6H₂O은, 상기 금속의 염의 메탄올 용액 중에 함침함으로써 MCM-41 내로 로딩되었고 이어서 메탄올은 증발시켰다. 상기 금속-로딩된 MCM-41은 H₂ 하에서 900℃까지 가열되었고, 그리고 나서, 상기 MCM-41 내에 형성된 Fe_xCo_{1 -x} 나노결정 상에 탄소 증착을 위해 메탄 화학 기상 증착법(CVD)을 실시하였다. 실온으로 냉각되면, HF 중에 상기 물질을 에칭하여 상기 MCM-41을 제거하여, Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정을 수득하였다.
In this embodiment, a typical method for the synthesis of Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals is shown in Fig. MCM-41 having a particle size of ~ 60 nm was used as a support for the synthesis of nanocrystals instead of the fumed silica (Fig. 5) used conventionally. MCM-41 was synthesized according to a published method using cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as a surfactant and tetraethylorthosilicate (TEOS) as a silica source. [Reference: a) CE Fowler, D. Khushalani, B. Lebeau, S. Mann, Adv . Mater . 2001, 13649-652; b) Q. Cai, ZS Luo, WQ Pang, YW Fan, XH Chen, FZ Cui, Chem . Mater . 2001 , 13 , 258-263.]. The molar ratio of the MCM-41 precursor solution is 1 TEOS: 0.016 CTAB: 579 H ₂ O: 0.0001 NaOH. Various proportions of metal precursors Fe (NO ₃ ) ₃ .9H ₂ O and Co (NO ₃ ) ₂ .6H ₂ O were loaded into MCM-41 by impregnation into a methanol solution of the salt of the metal, followed by evaporation of the methanol. The metal-loaded MCM-41 is a H ₂ , And then the Fe _x Co _{1 -x} nanocrystals formed in the MCM-41 were subjected to methane chemical vapor deposition (CVD) for carbon deposition. Upon cooling to room temperature, the material was etched in HF to remove the MCM-41, resulting in Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals.

<물질들> <Materials>

세틸트리메틸암모늄 브로마이드 (CTAB, Aldrich, 98+%), 수산화나트륨 (Aldrich), 테트라에틸오르쏘실리케이트 (TEOS, Aldrich, reagent grade), 질산철·9수화물 (Fe(NO₃)₃·9H₂O, Aldrich, 99.99%), 질산코발트·6수화물 (Co(NO₃)₂·6H₂O, Aldrich, 99.999%), 불산 (J.T.Baker, 49%), 염산 (Kanto, 35%), 1,2-디스테아로일-sn -글리세로-3-포스포에탄올아민-N-[메톡시(폴리에틸렌글리콜)-5000] (암모늄 염) (PL-PEG, Avanti Polar Lipids)은 추가적 정제 없이 사용되었다. 상업적인 소스로부터 구매된 다른 모든 시약은 추가적 정제 없이 수득된 상태로 사용되었다.
Cetyltrimethylammonium bromide (CTAB, Aldrich, 98 +% ), sodium hydroxide (Aldrich), tetraethyl ortho silicate (TEOS, Aldrich, reagent grade) , iron nitrate, nonahydrate _{(Fe (NO 3) 3 ·} 9H 2 O , Aldrich, 99.99%), cobalt nitrate, hexahydrate _{(Co (NO 3) 2 ·} 6H 2 O, Aldrich, 99.999%), hydrofluoric acid (JTBaker, 49%), hydrochloric acid (Kanto, 35%), 1,2- The distearoyl- sn - glycero- 3 -phosphoethanolamine- N- [methoxy (polyethylene glycol) -5000] (ammonium salt) (PL-PEG, Avanti Polar Lipids) was used without further purification. All other reagents purchased from commercial sources were used as obtained without further purification.

<~60 <~ 60 nmnm MCMMCM -41의 제조> -41 >

CTAB (0.316 mmol) 0.115 g은 탈이온수 200 mL에 용해되었다. 0.5 M NaOH 용액 4.8 mL가 상기 용액에 첨가되었고, 상기 혼합물은 60℃에서 교반한 후, 이어서 TEOS (19.2 mmol) 4 mL를 첨가하였다. 상기 온도에서 3 시간 동안 연속적인 교반 후에, 합성된 고체 생성물은 원심분리에 의해 수집되었고, 각각 증류수 및 에탄올을 가지고 반복적으로 세척해 주었다. 상기 실리카에 혼입된 계면활성제를 완전히 제거하기 위해서, 상기 합성된 고체 생성물은 염산(conc. HCl) 2 mL를 포함하는 에탄올 용액 100 mL 중에 3 시간 동안 60℃에서 환류시켰다. 상기 결과로 수득된 메조포러스 실리카 스피어, MCM-41는 원심분리에 의해 수집되었고, 증류수와 에탄올을 이용하여 반복적으로 세척되었고, 그리고 나서 오븐에서 건조되어 백색의 분말을 수득하였다.
0.115 g of CTAB (0.316 mmol) was dissolved in 200 mL of deionized water. 4.8 mL of 0.5 M NaOH solution was added to the solution and the mixture was stirred at 60 &lt; 0 &gt; C, followed by the addition of 4 mL of TEOS (19.2 mmol). After 3 hours of continuous stirring at this temperature, the synthesized solid product was collected by centrifugation and washed repeatedly with distilled water and ethanol, respectively. To completely remove the surfactant incorporated into the silica, the synthesized solid product was refluxed at 60 DEG C for 3 hours in 100 mL of an ethanol solution containing 2 mL of hydrochloric acid (conc. HCl). The resulting mesoporous silica spear, MCM-41, was collected by centrifugation, washed repeatedly with distilled water and ethanol, and then dried in an oven to yield a white powder.

<< FeFe _xx CoCo _{1One -x-x} // GCGC 나노결정의 제조>  Production of nanocrystals>

Fe _x Co _{1 -x} / GC 나노결정을 제조하기 위해서, 메탄올 50 mL 중 Fe(NO₃)₃·9H₂O (0.576 mmol) 0.233 g 및 Co(NO₃)₂·6H₂O (0.324 mmol) 0.094g (Fe:Co 비율 64:36)을 이용하여 ~60 nm MCM-41 1.00 g을 함침하였고, 1 시간 동안 초음파 처리하였다. Fe_0.13Co_0.87/GC, Fe_{0 .36}Co_{0 .64}/GC, Fe_{0 .42}Co_{0 .58}/GC, Fe_{0 .56}Co_{0 .44}/GC, 및 Fe_{0 .62}Co_{0 .38}/GC 나노결정을 제조하기 위해서, 각각 Fe:Co 비율을 24:76 [ Fe(NO₃)₃·9H₂O (0.216 mmol) 0.087 g 및 Co(NO₃)₂·6H₂O (0.684 mmol) 0.199 g ], 50:50 [ Fe(NO₃)₃·9H₂O (0.450 mmol) 0.182 g 및 Co(NO₃)₂·6H₂O (0.450 mmol) 0.131 g ], 57:43 [ Fe(NO₃)₃·9H₂O (0.513 mmol) 0.207 g 및 Co(NO₃)₂·6H₂O (0.387 mmol) 0.113 g ], 70:30 [ Fe(NO₃)₃·9H₂O (0.630 mmol) 0.255 g 및 Co(NO₃)₂·6H₂O (0.270 mmol) 0.079 g ], 76:24 [ Fe(NO₃)₃·9H₂O (0.684 mmol) 0.276 g 및 Co(NO₃)₂·6H₂O (0.216 mmol)) 0.063 g ]을 각각 사용하였다. 메탄올의 제거 및 80℃에서 건조한 후에, 상기 분말을 분쇄하여 전형적으로 튜브 로(tube furnace) 내에서 메탄 CVD를 위해 0.2 g을 사용했다. H₂를 주입하면서 상기 샘플을 900℃에 도달하도록 가열시켰고, 그리고 나서 5 분 동안 400 cm³ min^-1의 메탄을 주입하였다. 냉각 후, H₂O (75%) 및 에탄올(10%) 중 15% HF로 상기 샘플을 에칭하여 주형으로 사용되었던 상기 MCM-41을 용해시켰다. 원심분리에 의해 Fe_xCo_1-x/GC 나노결정을 수집하였고 증류수와 에탄올을 이용하여 반복적으로 그것들을 완전히 세척하였다.
Fe _x Co _{1 -x} / GC To prepare the nanocrystals, 0.233 g of Fe (NO ₃ ) ₃ .9H ₂ O (0.576 mmol) and 0.094 g of Co (NO ₃ ) ₂ .6H ₂ O (0.324 mmol) in 50 mL of methanol : 36) was used to measure the fluorescence intensity of ~ 60 nm 1.00 g of MCM-41 was impregnated and ultrasonicated for 1 hour. _{Fe 0.13 Co 0.87 / GC, Fe} 0 .36 Co 0 .64 / GC, Fe 0 .42 Co 0 .58 / GC, Fe 0 .56 Co 0 .44 / GC, and Fe _{0 .62} Co _{0 .38} / To prepare GC nanocrystals, 0.087 g of Fe: Co ratio [Fe (NO ₃ ) ₃ .9H ₂ O (0.216 mmol) and Co (NO ₃ ) ₂ .6H ₂ O (0.684 mmol) g], 50:50 [Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O (0.450 mmol) 0.182 g and _{Co (NO 3) 2 · 6H} 2 O (0.450 mmol) 0.131 g], 57:43 [Fe (NO 3 _{) 3 · 9H 2 O (0.513} mmol) 0.207 g and _{Co (NO 3) 2 · 6H} 2 O (0.387 mmol) 0.113 g], 70:30 [Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O (0.630 mmol) 0.255 g of _{Co (NO 3) 2 · 6H} 2 O (0.270 mmol) 0.079 g], 76:24 [Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O (0.684 mmol) 0.276 g and _{Co (NO 3) 2 · 6H} 2 O (0.216 mmol)) 0.063 g], respectively. After removal of the methanol and drying at 80 DEG C, the powder was milled and typically 0.2 g was used for methane CVD in a tube furnace. The sample was heated to 900 占 폚 while H ₂ was being introduced and then 400 cm ³ min ^-1 methane was injected for 5 minutes. After cooling, the sample was etched with 15% HF in H ₂ O (75%) and ethanol (10%) to dissolve the MCM-41 used as the template. The Fe _x Co _1-x / GC nanocrystals were collected by centrifugation and washed repeatedly with distilled water and ethanol.

<< FeFe _xx CoCo _{1One -x-x} // GCGC 나노결정 중의 금속 함량 정량 분석> Quantitative analysis of metal content in nanocrystals>

몰흡수계수(molar extinction coefficients)를 계산하기 위해서, 35% 염산 용액 중에 Fe(NO₃)₃·9H₂O 및 Co(NO₃)₂·6H₂O의 알려진 양을 용해시켰다. 362 nm 에서 Fe^{3 +} 및 691 nm에서 Co^{2 +} 의 특징적인 자외선-가시광선 흡광도 피크 및 몰 흡수 계수를 계산하기 위해 상기 수득된 용액들을 사용했다. 공기 중에 500℃에서 그래파이트 쉘을 하소하고 염산 용액 중 금속 종들을 용해시키고 두 개의 파장에서 자외선-가시광선 흡광도를 측정하는 것에 대해, Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정의 화학양론 및 금속 함량을 측정하였다.
To calculate the molar extinction coefficients, known amounts of Fe (NO ₃ ) ₃ .9H ₂ O and Co (NO ₃ ) ₂ .6H ₂ O were dissolved in 35% hydrochloric acid solution. At 362 nm of Co ^{2 +} in Fe ^{3 +} and 691 nm The solutions obtained above were used to calculate the characteristic ultraviolet-visible light absorption peak and the molar absorption coefficient. Calcining the graphite shell at 500 ° C in air and dissolving metal species in the hydrochloric acid solution and measuring ultraviolet-visible light absorbance at two wavelengths, the stoichiometry and metal content of Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals Respectively.

< Fe _x Co _{1 -x} / GC 나노결정들의 합성에 따른 특성 분석 > < Characterization of Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals by synthesis>

XRD [Rigaku Miniflex II (4.5 KW), 30 kV 및 15 mA 에서 Cu-Kα방사선을 사용한 회절계], 제한시야전자회절 (selected area electron diffraction ; SAED)패턴을 이용하는 TEM (200 KV 에서 작동되는 JEOL JEM-2100F) 및 X-선 방출 (X-ray emission ; EDX)의 에너지 분산 분석에 의해 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정의 특성을 분석하였다. TEM 측정을 위한 샘플은 300 mesh 탄소 지지 구리 그리드(Ted Pella, Inc.) 상에 에탄올 중에 용해된 희석된 상기 샘플을 적하시킴으로써 제조하였다. 자성측정은 초전도성 양자 간섭 디바이스-진동 시료 자력계 (Quantum Design MPMS SQUID-VSM) 상에서 수행하였다. DC 감수율(susseptability) 및 이력현상에 대한 측정은 젤라틴 캡슐내의 분말화된 샘플에 대해 측정되었다. 상기 이력현상 곡선은 +7 T 에서 -7 T까지 변화하는 자기장에서 획득되었다. 흡착 탈착 측정은 질소를 이용하여 BELSORP - max 기기를 이용하여 수행하였다. BET 표면적은 BET 방정식을 사용하여 상기 흡착 곡선에서 p/p ₀ = 0.05 - 0.30 로부터 계산되었다. BJH 방법에 의해 기공 크기 분포를 계산하였다. 각 흡착 측정 전에, 상기 샘플은 모든 불순물을 완전히 제거하기 위해 진공 하에서 24 시간 동안 300℃에서 가스를 제거하였다.
XRD [diffractometer using Rigaku Miniflex II (4.5 KW), Cu-Kα radiation at 30 kV and 15 mA], TEM (200 KV operated JEOL JEM -2100F) and X-ray emission (EDX) were analyzed to characterize Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals. Samples for TEM measurements were prepared by dropping the diluted sample dissolved in ethanol onto a 300 mesh carbon supported copper grid (Ted Pella, Inc.). Magnetic measurements were performed on a superconducting quantum interference device-vibrating sample magnetometer (Quantum Design MPMS SQUID-VSM). Measurements of DC susceptibility and hysteresis were measured for powdered samples in gelatin capsules. The hysteresis curve was obtained in a magnetic field varying from +7 T to -7 T. Adsorption and desorption measurements were carried out using a BELSORP - max instrument using nitrogen. The BET surface area was calculated from the adsorption curve using the BET equation as p / p ₀ = 0.05 - 0.30. The pore size distribution was calculated by the BJH method. Prior to each adsorption measurement, the sample was degassed at 300 캜 for 24 hours under vacuum to completely remove all impurities.

< < PLPL -- PEGPEG 를 이용한 Using FeFe _xx CoCo _{1One -x-x} // GCGC 나노결정들의 기능화 > Functionalization of nanocrystals>

Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정을 PL-PEG (Avanti Polar Lipids, 1 mg ml^-1)의 PBS 용액에 첨가하였고, 1 시간 동안 초음파 처리하였다. 응집체(aggregates)를 제거하기 위해 15 분 동안 14,000 g에서 원심 분리를 사용하였다. 여과에 의해서 과잉의 PL-PEG을 제거하였고, 그 결과 수득된 PL-PEG-기능화된 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정들은 뛰어난 안정성을 보였다.
Fe _x Co _{1 -x} / GC The nanocrystals were added to a PBS solution of PL-PEG (Avanti Polar Lipids, 1 mg ml ^-1 ) and sonicated for 1 hour. Centrifugation at 14,000 g was used for 15 minutes to remove aggregates. The excess PL-PEG was removed by filtration and the resulting PL-PEG-functionalized Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals showed excellent stability.

<< TT _1One 및 And TT ₂₂ 측정 >Measurement>

72 mm 용량 코일을 가지는 4.7 T 동물 MRI 스캐너 (BioSpec 47/40; Bruker, Germany)를 이용하여 T ₁ 및 T ₂ 측정에 대해 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정의 다양한 농도의 PBS 용액을 사용했다. T ₁ 측정의 경우, 유효시야(field of view ; FOV) 6 cm, 슬라이스 두께 2.0 mm 및 영상 메트릭스 크기 128 X 128를 가지는 포화 회복 RARE(rapid acquisition with relaxation enhancement) 시퀀스를 이용하였다. T _E는 7.8 ms 이고 T _R은 50, 100, 300, 700, 1,000, 2,000, 4,000, 6,000 ms 였다. FOV 6 cm, 슬라이스 두께 2.0 mm 및 영상 메트릭스 크기 128 X 128를 가지는 CPMG (Carr-Purcell-Meiboom-Gill) 시퀀스를 이용하여 T ₂를 측정하였다. T _R은 10,000 ms 이고 T _E는 7.4 ms 스텝에서 7.4 ms 내지 473.6 ms였다.
Using a 4.7 T animal MRI scanner (BioSpec 47/40; Bruker, Germany) with a 72 mm capacity coil, T ₁ And T ₂ For the measurement, PBS solutions of various concentrations of Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals were used. T ₁ For the measurement, a saturated recovery RARE (rapid acquisition with relaxation enhancement) sequence with a field of view (FOV) of 6 cm, a slice thickness of 2.0 mm and an image metric size of 128 x 128 was used. T _E was 7.8 ms and T _R was 50, 100, 300, 700, 1,000, 2,000, 4,000 and 6,000 ms. T ₂ was measured using a Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) sequence with a FOV of 6 cm, a slice thickness of 2.0 mm and an image metric size of 128 x 128. T _R was 10,000 ms and T _E was 7.4 ms to 473.6 ms in 7.4 ms steps.

< 결과 및 고찰><Results and Discussion>

~60 nm MCM-41 내의 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정의 투과 전자 현미경(transmission electron microscopy; TEM) 이미지는 상기 나노결정이 MCM-41 내에 내포되었음을 분명하게 보여준다(도 2a). 금속 전구체(Fe:Co = 64:36)의 0.90 mmol이 MCM-41 의 1.0 g 내에 로딩된 경우, 도 2b 및 2c의 TEM 이미지에서 보여주는 것처럼, 3.8 ± 0.4 nm의 평균 직경을 갖는 거의 구형의 Fe_{0 .50}Co_{0 .50}/GC 나노결정을 수득했다. 나노결정 크기의 평균 및 표준편차는 ~500 나노결정에 대해 TEM에 의해 측정되었다. 상기 나노결정의 Fe:Co 비율은 상기 샘플의 발광(emission)에 대한 에너지 분산 X-선(EDX) 분석으로부터 결정되었다(도 6); 상기 Fe/Co 비율 또한 이전의 보고된 소성/HCl/자외선-가시광선 방법으로부터 획득된 데이터와 매우 잘 일치되었다. 제한 시야 전자 회절(selected area electron diffraction ; SAED) (도 2d) 및 분말 X-선 회절(XRD) (도 2j)을 이용해 (110), (200), (211), 및 (220) 면에 기인된 반사를 갖는 상기 나노결정의 체심입방(bcc)의 단일 결정 구조를 확인하였다. 도 2c의 고해상도 TEM 이미지는 상기 bcc-FeCo 코어 [(110) 반사에 대한 d spacing = 2.02 Å 격자 프린지 및 단일 그래파이트 쉘을 분명하게 보여준다. 데바이-셰러 방정식(Debye-Scherrer equation)을 이용하여 XRD 데이터(도 2j)의 (110) 반사에 대해 결정된 상기 결정성 입자 크기는 3.8 nm로서, 이것은 상기 TEM 이미지로부터 측정된 평균 직경과 일치하며, 이것은 각각의 FeCo 나노결정들의 단일-결정성 및 구형 특징을 나타낸다.Transmission electron microscopy (TEM) images of Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals in ~ 60 nm MCM-41 clearly show that the nanocrystals were nested within MCM-41 (Figure 2a). When 0.90 mmol of the metal precursor (Fe: Co = 64:36) was loaded into 1.0 g of MCM-41, as shown in the TEM image of Figures 2b and 2c, almost spherical Fe with an average diameter of 3.8 +/- 0.4 nm _{0 .50} Co _{0 .50} / GC to give a nanocrystal. The mean and standard deviation of nanocrystal sizes were measured by TEM for ~ 500 nanocrystals. The Fe: Co ratio of the nanocrystals was determined from an energy dispersive X-ray (EDX) analysis of the emission of the sample (FIG. 6); The Fe / Co ratio was also very consistent with the data obtained from the previously reported calcined / HCl / ultraviolet-visible light method. (110), (200), (211), and (220) planes using selected area electron diffraction (SAED) (FIG. 2D) and powder X-ray diffraction (Bcc) crystal structure of the nanocrystals having the reflections. The high resolution TEM image of Figure 2c clearly shows the bcc-FeCo core [ d spacing = 2.02 A lattice fringe for the (110) reflection and a single graphite shell. The crystalline particle size determined for the (110) reflection of the XRD data (Figure 2j) using the Debye-Scherrer equation is 3.8 nm, which corresponds to the average diameter measured from the TEM image, This represents the single-crystalline and spherical character of each FeCo nanocrystal.

Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정의 조성은 상기MCM-41 내에서 상기 금속 전구체들의 비율을 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 본원에서 MCM-41 (1.0 g)내에 24:76, 50:50, 57:43, 70:30, 및 76:24의 상이한 Fe:Co 비율을 갖는 금속 전구체들의 동일한 양(0.90 mmol)을 사용할 때, 13:87, 36:64, 42:58, 56:44, 및 62:38의 Fe:Co 비율을 갖는 유사한 크기의 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정들이 도 2e 내지 2i의 TEM 이미지에서 보여진 것처럼 각각 형성되었다. 먼저 보고된 것들과 유사한 Fe:Co 비율을 갖는 Fe_0.13Co_0.87/GC 나노결정들은 비교를 목적으로 합성되었다. 상기 나노 결정에서 Fe 성분은 상기 전구체들의 상이한 분해 특성 때문에 상기 전구체들 내의 Fe성분보다 일반적으로 적다. 그러나, 발연 실리카를 지지체로서 사용된 경우와 비교할 때, 상기 전구체들과 상기 나노결정들의 Fe:Co 비율들 간의 편차는 MCM-41을 사용함으로써 크게 감소되었다. 이전에는, 혼합된 bcc FeCo 및 fcc Co 상들을 갖는 ~4 nm Fe_0.12Co_0.88/GC 나노결정이 1:1의 Fe:Co 전구체 비율로부터 발연 실리카 내에서 제조되었으나, 반면에 본 발명에서는 ~3.7 nm Fe_{0 .36}Co_{0 .64}/GC 나노결정이 상기와 동일한 Fe:Co 전구체로부터 MCM-41 내에서 합성되었다. 더욱이, 단일 bcc 상 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정이 MCM-41에서 합성될 수 있었다. 상기 SAED (도 2e 내지 2i의 삽도) 및 XRD 데이터는, Fe_{0 .13}Co_{0 .87}/GC, Fe_{0 .36}Co_{0 .64}/GC, 및 Fe_{0 .42}Co_{0 .58} 나노결정들이 fcc Co(상기XRD 데이터 위에 *로 표시된 피크)를 포함할지라도, Fe_{0 .50}Co_{0 .50}/GC 나노결정과 함께 Fe_{0 .56}Co_{0 .44}/GC 및 Fe_{0 .62}Co_{0 .38}/GC 나노결정이 단일 bcc FeCo 상을 가지는 것을 분명하게 확인한다. 단일 bcc상을 갖는 ~4 nm Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정의 합성은 76:24의Fe:Co 전구체 비율로부터 발연 실리카에서는 가능하지 않았다(도 7). MCM-41은 2.7 nm의 BJH (Barret-Joyner-Halenda) 탈착 평균 기공 직경을 갖는 2D-육방정계 메조포러스 물질이다(도 5). 상기 전구체들과 나노결정의 Fe:Co 비율 간에 감소된 편차는 곧고, 작고, 및 단리된 기공들을 갖는 상기 MCM-41의 제한된 전구체 분해 조건에 기인될 수 있다. The composition of the Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals can be controlled by varying the ratio of the metal precursors in the MCM-41. When using the same amount of metal precursors (0.90 mmol) having different Fe: Co ratios of 24:76, 50:50, 57:43, 70:30, and 76:24 in MCM-41 (1.0 g) Similar sizes of Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals with Fe: Co ratios of 13:87, 36:64, 42:58, 56:44, and 62:38 were observed in TEM images of FIGS. 2e to 2i Respectively. Fe _0.13 Co _0.87 / GC nanocrystals with Fe: Co ratios similar to those reported earlier were synthesized for comparison purposes. The Fe component in the nanocrystals is generally less than the Fe component in the precursors because of the different decomposition properties of the precursors. However, when compared to the case where fumed silica is used as a support, the deviation between the Fe: Co ratios of the precursors and the nanocrystals was greatly reduced by using MCM-41. Previously, ~ 4 nm Fe _0.12 Co _0.88 / GC nanocrystals with mixed bcc FeCo and fcc Co phases were prepared in fumed silica from a 1: 1 Fe: Co precursor ratio, whereas in the present invention ~ 3.7 nm Fe _{0 .36} Co _{0 .64} / GC nanocrystals is the same as the Fe: was synthesized in the MCM-41 from Co precursor. Furthermore, single bcc phase Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals could be synthesized in MCM-41. The SAED (sapdo in Figure 2e to 2i) and XRD _{data, Fe 0 .13 Co 0 .87 /} GC, Fe 0 .36 Co 0 .64 / GC, and Fe _{0 .42} Co _{0 .58} nanocrystals fcc Although it includes Co (peaks indicated by * on the XRD _{data), Fe 0 .50 Co 0 .50} / GC nanocrystals and with Fe _{0 .56} Co _{0 .44} / GC and Fe _{0 .62} Co _{0 .38} / It is clearly confirmed that the GC nanocrystals have a single bcc FeCo phase. Synthesis of ~ 4 nm Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals with a single bcc phase was not possible in fumed silica from the Fe: Co precursor ratio of 76:24 (Figure 7). MCM-41 is a 2D-hexagonal mesoporous material with a BJH (Barret-Joyner-Halenda) desorption average pore diameter of 2.7 nm (Figure 5). The reduced deviation between the Fe: Co ratios of the precursors and the nanocrystals can be due to the limited precursor decomposition conditions of MCM-41 with straight, small, and isolated pores.

상기 MCM-41의 제한된 조건은 또한 균일한 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정의 합성을 유도한다. 상기 나노결정 크기의 표준편차는 발연 실리카 대신에 MCM-41을 사용함으로써, 20%로부터 10%로 감소되었다. MCM-41의 기공 크기에 상응하는 크기까지 상기 나노 결정이 성장함에 따라 상기 MCM-41이 상기 나노결정의 이동을 제한하고, 이에 따라, 소결에 의해 일으켜지는 나노결정의 성장을 억제하고, 궁극적으로 초소형의 균일한 Fe_xCo_1-x/GC 나노결정들을 생산하는 것이 가능하다. 그러나, 상기 나노결정들의 크기는 상기 기공 크기를 초과하고; 상기 기공 벽들이 나노결정의 성장을 완전히 제한할 수 없고, 상기 기공 크기보다 상기 나노결정들의 성장이 더 크기 때문에 일그러졌음이 분명하다. The limited conditions of MCM-41 also lead to the synthesis of homogeneous Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals. The standard deviation of the nanocrystal size was reduced from 20% to 10% by using MCM-41 instead of fumed silica. As the nanocrystals grow to a size corresponding to the pore size of the MCM-41, the MCM-41 limits the movement of the nanocrystals, thereby inhibiting the growth of nanocrystals produced by sintering, and ultimately It is possible to produce very small, uniform Fe _x Co _1-x / GC nanocrystals. However, the size of the nanocrystals exceeds the pore size; It is clear that the pore walls can not completely limit the growth of the nanocrystals and are distorted because the growth of the nanocrystals is greater than the pore size.

발연 실리카 대신에 MCM-41을 사용함으로써, 실리카에서 나노결정들의 수율이 5 배 증가되었다는 것은 또한 주목할 만하다. ~4 nm FeCo/GC 나노결정을 제조하기 위해서, MCM-41에 있어서 전구체양(금속 전구체들의 0.90 mmol /실리카 1.0 g)은 발연 실리카의 양(금속 전구체들 0.18 mmol /실리카 1.0 g)보다 5 배의 더 큰 양으로 적용될 수 있다. 발연 실리카 1.0 g에서 금속 전구체의 0.90 mmol이 합성에서 사용되었을 때, ~7 nm FeCo/GC 나노결정들이 수득될 수 있었다. 고수율을 위해 작은 크기의 MCM-41을 사용하는 것이 중요하다. 다른 반응 조건들 모두를 변화하지 않고 유지하면서 더 큰 크기의 MCM-41(0.5 ~ 1 ㎛)이 상기 합성에서 사용될 때, 넓은 크기 분포를 갖는(2 nm 내지 10 nm 크기들) FeCo/GC 나노결정들이 합성되었고(도 8), 이것은 모세관 작용에 의하여 MCM-41의 메조기공 내부로 아직 로딩되지 않은 금속 전구체의 열분해에 기인될 수 있다. It is also noteworthy that by using MCM-41 instead of fumed silica, the yield of nanocrystals in the silica was increased five-fold. To prepare ~ 4 nm FeCo / GC nanocrystals, the amount of precursor (0.90 mmol of the metal precursor / 1.0 g of silica) in MCM-41 was 5 times higher than the amount of fumed silica (0.18 mmol of the metal precursor / 1.0 g of silica) Lt; / RTI &gt; When 0.90 mmol of the metal precursor in 1.0 g of fumed silica was used in the synthesis, ~7 nm FeCo / GC nanocrystals could be obtained. It is important to use a small size MCM-41 for high yield. (2 nm to 10 nm sizes) FeCo / GC nanocrystals having a broad size distribution when larger size MCM-41 (0.5-1 mu m) is used in the synthesis while maintaining all other reaction conditions unchanged (Fig. 8), which can be attributed to pyrolysis of metal precursors that have not yet been loaded into the mesopores of MCM-41 by capillary action.

초전도성 양자 간섭 디바이스-진동 시료 자력계(superconducting quantum interference device-vibrating sample magnetometer ; SQUID-VSM)를 사용한 자기장-의존성 자화 측정은, Fe_xCo_1-x/GC 나노결정들 모두가 실온에서 초상자성이었다는 것을 보여주었다(도 3 및 표 1).Magnetic field-dependent magnetization measurements using a superconducting quantum interference device-vibrating sample magnetometer (SQUID-VSM) showed that all of the Fe _x Co _1-x / GC nanocrystals were superparamagnetic at room temperature (Fig. 3 and Table 1).

상기 초상자성 성질은 자화 곡선(magnetization loop)에 의해 뒷받침되는데, 이것은 인가된 자기장과 함께 빠르게 증가되고 이력현상(hysteresis)을 갖지 않는다. Fe_xCo_1-x/GC 나노결정의 자기 모멘트(magnetic moments)는 상기 나노결정들의 조성보다 단일 결정성에 더 민감했다. Fe_{0 .13}Co_{0 .87}/GC, Fe_{0 .36}Co_{0 .64}/GC, 및 Fe_0.42Co_0.58/GC 나노결정들의 포화 자화량(saturation magnetization ; M_s) 값은 각각 161.6, 179.4, 및 186.6 e.m.u. metal g^-1이었다. 벌크 FeCo(235 e.m.u. g^-1)의 값보다 더 낮은 M_s값은 주로 나노결정들 중에 존재하는 혼합된 bcc-FeCo 및 fcc-Co 상 때문이었다. 단일상의 Fe_{0 .50}Co_{0 .50}/GC, Fe_{0 .56}Co_{0 .44}/GC, 및 Fe_{0 .62}Co_{0 .38}/GC 나노결정들은 193.5 ~ 196.3 e.m.u. metal g^-1의 유사한 M_s값을 가지는 것을 발견하였고, 이것은 Fe_{0 .65}C_{0 .35}의 조성에서 관찰된 가장 높은 M_s를 갖는 벌크 FeCo 합금에서 M_s의 상기 보고된 조성 의존성에 대조되었다. 상기 단일상의 나노결정들의 유사한 M_s값들 및 벌크 FeCo의 값보다 더 낮은 M_s값은 작은 결정 부피 및 표면 스핀들의 자기장 질서의 부재로 일어나는 표면 스핀-캔팅(canting) 효과에 기인될 수 있다. 상기 자기 나노결정들의 스핀 캔팅 효과는 또한 이러한 MR 시그널-증대 효과에 대하여 중요한 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다.
The superparamagnetic property is backed by a magnetization loop, which rapidly increases with the applied magnetic field and does not have hysteresis. The magnetic moments of the Fe _x Co _1-x / GC nanocrystals were more sensitive to single crystallinity than the composition of the nanocrystals. _{Fe 0 .13 Co 0 .87 / GC} , Fe 0 .36 Co 0 .64 / GC, and Fe _0.42 Co _0.58 / GC saturation magnetization amount of the nanocrystalline (saturation magnetization; M _s) values were 161.6, 179.4, and 186.6 emu metal g ^-1 . M _s values lower than the values of bulk FeCo (235 emu g ^-1 ) were mainly due to the mixed bcc-FeCo and fcc-Co phases present in the nanocrystals. The single phase Fe _{0 .50} Co _{0 .50} / GC, Fe _{0 .56} Co _{0 .44} / GC, and Fe _{0 .62} Co _{0 .38} / GC nanocrystals have been found to have an emu metal g ^-1 of 193.5 to 196.3 Have similar M _s values, which contrasts with the reported compositional dependence of M _s in the bulk FeCo alloy with the highest M _s observed in the composition of Fe _{0 .65} C _{0 .35} . Similar M _s values of the single phase nanocrystals and a lower M _s value than the bulk FeCo value can be attributed to the small crystal volume and the surface spin-canting effect resulting from the absence of the magnetic order of the surface spindle. The spin-cansing effect of the magnetic nanocrystals is also known to have a significant effect on such MR signal-enhancing effects.

MRI 실험들은 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정들의 양성자 이완 시간을 단축시키는 효과를 연구하기 위해 실시되었다. 본 발명자들은 이전에 보고된 유사한 방법에 따라서 PL-PEG (PEG의 분자량= 5,000) 분자들을 이용한 비-공유결합 기능화에 의해 상기 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정의 안정한 인산완충용액 (phosphate buffered saline ; PBS)을 제조했다(도 4a 및 도 4b). Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정 용액의 금속 농도의 함수로서 종축(longitudinal (T ₁)) 및 횡축(transverse (T ₂)) 이완 시간에서의 변화가 4.7 T 동물 MRI 스캐너 시스템에서 계산되었다. T ₁ 및 T ₂는 상기 나노결정들의 농도에 선형적으로 의존하고, 종축(longitudinal (r ₁)) 및 횡축(transverse (r ₂)) 이완성은 도 4c 및 도 4e에서 보여진 것처럼, T ₁ ^-1 및 T ₂ ^-1 대 농도의 플롯의 기울기를 결정함으로써 얻어질 수 있었다. 상기 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정 샘플의 r ₁ 및 r ₂ 값은 표 1에 요약되어 있다. 상기 Fe_xCo_1-x/GC 나노결정들의 샘플은 bcc FeCo 및 fcc Co 의 혼합물로부터 단일상의 bcc FeCo로 변화됨에 따라, r ₁ 및 r ₂ 값은 각각 Fe_{0 .13}Co_{0 .87}/GC에 대해 8.2 및 199.2 mM^-1s^-1부터 Fe_{0 .50}Co_{0 .50}/GC에 대해 12.6 및 315.1 mM^-1s^-1까지 각각 증가되었다. 그러나, r ₂/r ₁ 비율은 실험적 오차 이내로 유지된다. 주어진 상기 결정 크기가 같은 경우, FeCo는 Co 보다 더 높은 r ₁ 및 r ₂를 가지나, r ₂/r ₁ 비율은 서로 매우 유사하다. 단일 bcc FeCo 상을 갖는 상기 3개의 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정 샘플은 비슷한 r ₁ 및 r ₂ 값을 가지고, 이것은 상기 샘플의 비슷한 M_s값과 일치한다. 도 4d 및 도 4f는 0.1 mM 금속 농도에서 상기 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정 용액에 대한 T ₁- 및 T ₂-중량화된 이미지들을 나타낸 것이다. 예상된 바와 같이, 상기 단일상의 Fe_0.50Co_0.50/GC, Fe_{0 .56}Co_{0 .44}/GC, 및 Fe_{0 .62}Co_{0 .38}/GC 나노결정 샘플들은 다른 것들보다 더 큰 T ₁- 및 T ₂-중량화된 MR 조영효과(contrast)를 주었다. Co 보다 FeCo의 더 높은 r ₂값은 Co 보다 FeCo의 더 높은 M_s값을 가지는 것으로 설명될 수 있다. 나노결정-기재 MRI 조영제의 T ₁ 조영효과 메커니즘은 아직 완전히 밝혀지지 않았음에도 불구하고, 상기 나노결정 표면에서 Fe 및 Co 금속 간의 원자간 교환 상호작용은 Fe_xCo_1-x/GC 나노결정 근처의 물 분자의 양성자들의 높은 이완 향상에 기인된 것으로 보인다. 상기 단일 bcc상의 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정 샘플은 in vivo 에서의 영상에 대해 뛰어난 T₁-조영제임이 이미 증명되었던 Fe_{0 .13}Co_{0 .87}/GC 나노결정 샘플에 비해 50% 증가된 r ₁ 값을 가지기 때문에, 매우 효과적인 T ₁-조영제로서 사용되기에 좋은 잠재력을 가진다. 이러한 높은 r ₁ 및 r ₂ 값들 때문에, 상기 단일 bcc상의 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정들은 다른 조영제들에 비해 더 낮은 농도에서 사용될 수 있다는 것을 주목할 만하다.
MRI experiments were conducted to study the effect of reducing the proton relaxation time of Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals. The present inventors have found that the Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals can be phosphate buffered by non-covalent functionalization using PL-PEG (molecular weight of PEG = 5,000) saline; PBS) (Figs. 4A and 4B). Changes in longitudinal ( T ₁ ) and transverse ( T ₂ ) relaxation times as a function of metal concentration in the Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystal solution were calculated in a 4.7 T animal MRI scanner system. T ₁ And T ₂ is linearly dependent on the concentration of the nanocrystals and the longitudinal ( r ₁ ) and transverse ( r ₂ ) relaxibilities are T ₁ ^-1 and T ₂ , as shown in FIGS. 4C and 4E. ^{Lt; -1} &gt; concentration. &Lt; tb &gt;&lt; TABLE &gt; The r ₁ and r ₂ of the Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystal sample The values are summarized in Table 1. As the sample of Fe _x Co _1-x / GC nanocrystals changes from a mixture of bcc FeCo and fcc Co to a single phase bcc FeCo, r ₁ and r ₂ Values were increased from 8.2 and 199.2 mM ^-1 s ^-1 for Fe _{0 .13} Co _{0 .87} / GC to 12.6 and 315.1 mM ^-1 s ^-1 for Fe _{0 .50} Co _{0 .50} / GC, respectively . However, the r ₂ / r ₁ ratio remains within the experimental error. If the given crystal size is the same, FeCo is Co The higher r ₁ and r ₂ R ₂ / r ₁ The ratios are very similar to each other. The three Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystal samples with a single bcc FeCo phase have similar r ₁ and r ₂ Value, which matches a similar M _s value of the sample. Figures 4d and 4f show T ₁ - and T ₂ - weighted images for the Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystal solution at 0.1 mM metal concentration. The single phase _{Fe 0.50 Co 0.50 / GC, Fe} 0 .56 Co 0 .44 / GC, and Fe _{0 .62} Co _{0 .38} / GC nanocrystals, as expected samples T ₁ larger than others - and T ₂ -weighted MR contrast effect. The higher r ₂ value of FeCo than Co can be explained as having a higher value of M _{s of} FeCo than that of Co. T ₁ of nanocrystal-based MRI contrast agent Although the mechanism of the imaging effect has not yet been fully elucidated, the interatomic exchange interaction between the Fe and Co metals at the nanocrystal surface is believed to enhance the high relaxation of protons in water molecules near the Fe _x Co _1-x / GC nanocrystals Seems to have been attributed. The Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystalline sample on the single bcc was grown in excellent for imaging of in vivo T ₁ - Fe _{0 .13 0 .87} has already been proven to be contrast Co / GC nanocrystal sample in a 50% increase compared to r ₁ , It has a good potential to be used as a highly effective T ₁ contrast agent. Because of these high r ₁ and r ₂ values, it is noteworthy that the Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals on the single bcc can be used at lower concentrations than other contrast agents.

본원에 의하여, < 4 nm 의 평균 직경들을 가지는 초소형의 균일한 단일 bcc상의 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정들을 ~60 nm MCM-41에서 금속 전구체의 열분해와 메탄 CVD에 의해서 제조되었다. Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정들의 조성은 금속 전구체들의 Fe:Co 비율을 간단하게 변화시킴으로써 쉽게 조절되어 질 수 있다. 용액 중 PL-PEG을 가지고 기능화된 상기 단일 bcc상의 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정들은 뛰어난 T ₁ MRI 조영제임이 입증되었다. 이러한 결과는, 본 발명자들이 알고 있는 바로는, 단일 bcc상의 FeCo 결정구조를 가지는 초소형의 균일한 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정들의 MR 증대시키는 성질들의 첫번째 입증이다. 본 발명자들은 현재 동물 조직에서 혈관 내 주입에 대한 Fe_xCo_{1 -x}/GC 나노결정들의 MR 성질들을 연구 중이다.
We have fabricated an ultra-small, uniform single bcc phase Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals with mean diameters of <4 nm by pyrolysis of metal precursors and methane CVD at ~ 60 nm MCM-41. The composition of the Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals can be easily controlled by simply changing the Fe: Co ratio of the metal precursors. The Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals on the single bcc functionalized with PL-PEG in solution proved to be excellent T ₁ MRI contrast agents. These results, as we know, are the first demonstration of the MR-enhancing properties of ultra-small, uniform Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals with FeCo crystal structures on a single bcc. The present inventors are currently studying the MR properties of Fe _x Co _{1 -x} / GC nanocrystals for intravascular injection in animal tissues.

[[ 실시예Example 2] 2]

<< SBASBA -- 15메조세공15 Meshwork 실리카의 제조>  Preparation of silica >

P123 4 g 를 탈이온수 30 g에 용해시키고 2 M HCL 용액 120 g이 상기 용액에 첨가되었고, 상기 혼합물을 35℃에서 교반한 후, 이어서 TEOS 8.5 g을 첨가하였다. 상기 온도에서 20 시간 동안 35℃에서 연속적인 교반 후에 24 시간 동안 80℃에서 숙성(aging)한 후, 증류수 및 에탄올을 가지고 반복적으로 세척해 주었다. 이어서, 상기 수득된 분말을 550℃에서 소성시켜 SBA-15 분말을 수득하였다. 4 g of P123 was dissolved in 30 g of deionized water and 120 g of a 2 M HCl solution was added to the solution and the mixture was stirred at 35 DEG C and then 8.5 g of TEOS was added. After agitation at 80 &lt; 0 &gt; C for 24 hours after continuous stirring at 35 [deg.] C for 20 hours at this temperature, it was washed repeatedly with distilled water and ethanol. Subsequently, the obtained powder was fired at 550 DEG C to obtain SBA-15 powder.

상기 수득된 SBA-15 분말의 입자 크기는 ~1.5 mm이고 메조세공 크기는 5.3 nm - 6 nm 이었다(도 9).
The SBA-15 powder thus obtained had a particle size of ~ 1.5 mm and a mesopore size of 5.3 nm-6 nm (Figure 9).

<< FeFe _xx CoCo _{1One -x-x} // GCGC 나노결정의 제조>  Production of nanocrystals>

Fe_xCo_{1 -x}/GC 결정을 제조하기 위해서, 메탄올 50 mL 중 Fe(NO₃)₃·9H₂O (2.088 mmol) 0.844 g 및 Co(NO₃)₂·6H₂O (1.512 mmol) 0.440 g (Fe:Co 비율 0.58 : 0.42)을 이용하여 SBA-15 1.00 g을 함침하여, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Fe_xCo_{1 -x}/GC 결정을 제조하였다. 도 10은 본 실시예에 의하여 SBA-15 내에서 합성된 상태의 Fe_{0 .57}Co_{0 .43}/GC 나노입자의 TEM 이미지이다 (HF 처리 전이라 SBA-15의 메조실리카 속에 있음). 도 11은 본 실시예에 의하여 SBA-15 내에서 합성한 후 HF 처리에 의하여 SBA-15가 제거된 Fe₅₇Co₄₃/GC 나노입자의 TEM 이미지이고, 도 12는 Fe_0.57Co_0.43/GC 나노입자의 EDX 분석 결과이다. 상기 수득된 Fe_{0 .57}Co_{0 .43}/GC 나노입자의 크기는 약 5.3 nm - 6.7 nm로서 균일한 입자 크기 분포를 나타내었다. SBA-15 실리카를 사용한 경우, MCM-41 경우보다 상기 금속의 로딩 양이 4 배 증가하였다. 또한 Fe:Co의 전구체의 비율인 58:42인 경우 합성된 FeCo/GC 나노입자는　Fe:Co의 비율이　57:43으로 상기 전구체의 비율과 거의 유사하게 수득되었다.
Fe _x Co ₁ to producing a _-x / GC determines, methanol 50 mL of _{Fe (NO 3) 3 · 9H} 2 O (2.088 mmol) 0.844 g and _{Co (NO 3) 2 · 6H} 2 O (1.512 mmol) 0.440 (Fe: Co ratio: 0.58: 0.42) was impregnated with SBA-15 (1.00 g) to prepare Fe _x Co _{1 -x} / GC crystals in the same manner as in Example 1. FIG. 10 is a TEM image of Fe _{0 .57} Co _{0 .43} / GC nanoparticles synthesized in SBA-15 according to this embodiment (which is in the SBA-15 _mesosilica before HF treatment). FIG. 11 is a TEM image of Fe ₅₇ Co ₄₃ / GC nanoparticles synthesized in SBA-15 and then SBA-15 removed by HF treatment according to the present embodiment, and FIG. 12 is a TEM image of Fe _0.57 Co _0.43 / GC nanoparticles . The size of the Fe _{0 .57} Co _{0 .43} / GC nanoparticles obtained was about 5.3 nm - 6.7 nm and exhibited a uniform particle size distribution. When SBA-15 silica was used, the amount of loading of the metal increased 4-fold compared with the case of MCM-41. Also, in the case of the ratio of Fe: Co precursor of 58:42, the synthesized FeCo / GC nanoparticles had a ratio of Fe: Co of 57:43, almost similar to the ratio of the precursor.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일상으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

Claims (14)

(a) 메조세공을 가지는 실리카에 자성입자 형성을 위한 금속 전구체를 로딩(loading)하는 단계;
(b) 상기 전구체가 로딩된 실리카를 환원 분위기 하에서 가열한 후 탄소원 가스를 이용한 화학기상증착(chemical vapor deposition; CVD)에 의하여 카본을 증착함으로써 상기 실리카의 메조세공에 내포된 자성 입자 코어/카본 쉘 나노입자를 포함하는 자성 무기 복합체를 형성하는 단계; 및
(c) 상기 실리카를 제거하는 단계
를 포함하는 자성 무기 복합체 나노입자의 제조 방법으로서,
제조된 상기 자성 무기 복합체 나노입자의 직경의 표준편차가 10% 이하이고, 단일상의 체심 입방 구조를 가지는 것인,
자성 무기 복합체 나노입자의 제조 방법.
(a) loading a metal precursor for forming magnetic particles in silica having mesopores;
(b) heating the precursor-loaded silica in a reducing atmosphere, and then depositing carbon by chemical vapor deposition (CVD) using a carbon source gas to form a magnetic particle core / carbon shell embedded in the mesopores of the silica Forming a magnetic inorganic composite comprising nanoparticles; And
(c) removing the silica
Wherein the magnetic nanoparticles have a particle size of not more than 100 nm,
Wherein the produced magnetic-inorganic composite nanoparticles have a standard deviation in diameter of 10% or less and a single-phase body-centered cubic structure,
(Method for producing magnetic / inorganic composite nanoparticles).
제 1 항에 있어서,
상기 메조세공을 가지는 실리카는 MCM-41, SBA-15 또는 MSU-H를 포함하는 것인, 자성 무기 복합체 나노입자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the mesoporous silica comprises MCM-41, SBA-15 or MSU-H.
제 1 항에 있어서,
상기 자성 입자는 철, 망간, 크롬, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 사마륨, 가돌리늄, 네오디뮴, 유로퓸, 바륨, 백금, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 금속, 합금, 산화물, 인화물, 또는 황화물을 포함하는 것인, 자성 무기 복합체 나노입자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the magnetic particles are selected from the group consisting of metals, alloys, oxides, metal oxides, metal oxides, metal oxides, metal oxides, metal oxides, metal oxides and metal oxides thereof, including those selected from the group consisting of iron, manganese, chromium, cobalt, nickel, copper, zinc, samarium, gadolinium, neodymium, Wherein the magnetic nanoparticle comprises a metal oxide, a metal oxide, a metal oxide, a metal oxide, a metal oxide, a metal oxide, a phosphide, or a sulfide.
제 1 항에 있어서,
상기 증착된 카본은 탄소나노튜브, 흑연, 그래핀, 활성탄, 또는 카본블랙을 포함하는 것인, 자성 무기 복합체 나노입자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the deposited carbon comprises carbon nanotubes, graphite, graphene, activated carbon, or carbon black.
제 1 항에 있어서,
상기 메조세공을 가지는 실리카에 상기 자성입자 형성을 위한 금속 전구체를 로딩하는 것은, 상기 전구체를 함유하는 용액에 상기 실리카를 함침(impregnation)시키는 것을 포함하는 것인, 자성 무기 복합체 나노입자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein loading the metal precursor for forming the magnetic particles in the mesoporous silica comprises impregnating the silica with the solution containing the precursor.
제 1항에 있어서,
상기 메조세공을 가지는 실리카의 입자 크기가 10 nm 내지 5 mm인, 자성 무기 복합체 나노입자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the mesoporous silica has a particle size of 10 nm to 5 mm.
제 1 항에 있어서,
상기 자성입자의 크기는 1 nm 내지 10 nm인, 자성 무기 복합체 나노입자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the magnetic particles have a size of 1 nm to 10 nm.
제 1 항에 있어서,
상기 자성입자는 Fe/Co 복합 나노입자를 포함하는 것인, 자성 무기 복합체 나노입자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the magnetic particles comprise Fe / Co composite nanoparticles.
제 1 항에 있어서,
상기 환원 분위기는 수소 기체, 아르곤 기체, 헬륨 기체, 질소 기체, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 가스를 포함하는 것인, 자성 무기 복합체 나노입자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reducing atmosphere comprises a gas selected from the group consisting of hydrogen gas, argon gas, helium gas, nitrogen gas, and combinations thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 탄소원 가스는 메탄 기체, 에틸렌 기체, 에탄올 기체, 아세틸렌 기체, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 가스를 포함하는 것인, 자성 무기 복합체 나노입자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the carbon source gas comprises a gas selected from the group consisting of methane gas, ethylene gas, ethanol gas, acetylene gas, and combinations thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (b)에서 상기 가열 온도는 500℃ 내지 1,000℃인, 자성 무기 복합체 나노입자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the heating temperature in the step (b) is 500 ° C to 1,000 ° C.
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