KR102042584B1 - Quantum dot having a structure of alloy typed core and shell and process for preparing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 합금형 코어 및 쉘 구조를 갖는 양자점 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 합금형 코어 및 쉘 구조를 갖는 양자점 및 이의 제조방법은 RNA 및 단백질 검출시 보다 민감성이 높은 센서로 활용이 가능하여, 바이오센서, 세포추적, 약물전달체 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.The present invention provides a quantum dot having an alloy type core and shell structure and a method of manufacturing the same.
Quantum dots and alloying method having an alloy core and shell structure of the present invention can be used as a more sensitive sensor when detecting RNA and protein, it can be useful in the field of biosensor, cell tracking, drug delivery.
Description
본 발명은 양자점 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 합금형 코어 및 쉘 구조를 갖는 양자점 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a quantum dot and a method for manufacturing the same, and more particularly to a quantum dot having an alloy-type core and shell structure and a method for manufacturing the same.
양자점(Quantum Dot)은 반도체 나노입자로써, 양자고립 효과에 의하여 입자의 크기에 따라 다른 빛을 발광하는 특성을 가진다. 이러한 특성 태문에 양자점은 광소자 분야뿐만 아니라, 바이오 분야에까지 폭넓게 이용되고 있다.Quantum Dot is a semiconductor nanoparticle, and has a characteristic of emitting light different according to the size of the particle by the quantum isolation effect. Due to these characteristics, quantum dots are widely used not only in the field of optical devices but also in the field of biotechnology.
양자점은 형광 세기가 강하고 시간에 따라 형광 신호가 유지되기 때문에 최근에 바이오센서로 각광을 받고 있으며, 양자점 자체를 변형하여 형광 신호를 높임으로써 보다 더 민감한 질환 진단 센서를 제작할 수 있기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다.Quantum dots have recently been spotlighted as biosensors because of their high fluorescence intensity and fluorescence signal retention over time, and many studies have been conducted because more sensitive disease diagnosis sensors can be manufactured by modifying the quantum dots themselves to increase the fluorescence signal. It is becoming.
양자점을 바이오 분야에 응용하기 위해서는 양자점 나노입자에 친수성 기능기를 도입하거나 생체적합성(biocompatibility)을 갖도록 처리하는 기술(바이오 리간드 도입 등)이 필수적이다. 그러나, 친수성 및 생체적합성 처리시 양자수율이 급격하게 저하되는 문제점이 있다. In order to apply quantum dots to biotechnology, technologies for introducing hydrophilic functional groups into quantum dot nanoparticles or processing them to have biocompatibility (such as introduction of bio ligands) are essential. However, there is a problem that the quantum yield is sharply lowered during hydrophilicity and biocompatibility treatment.
따라서, 바이오 리간드 도입 등의 과정에서 양자수율이 저하되는 문제를 해결하고 효율적으로 리간드(링커)를 결합할 수 있는 표면개질 조건을 찾는 것은 바이오 적용실험에 있어 매우 필요한 기술이다.Therefore, to solve the problem of lowering the quantum yield in the process of introducing the bio ligand, and to find the surface modification conditions that can efficiently bind the ligand (linker) is a very necessary technique in the bio-application experiment.
본 발명의 발명자들은 끓는점이 높은 유기용매 기반으로 고온열분해법을 통하여 합성된 소수성의 양자점에 친수성 및 생체적합성 물질 처리 또는 리간드 도입 과정에서 양자수율이 급격히 낮아지는 문제점을 해결하기 위한 기술에 대하여 연구하던 중, 양자점 표면 쉘(shell)의 합성 방법을 달리하여 양자수율을 높이는 기술을 개발하였고, 이를 통해 기존 양자점보다 현저히 밝은 고-민감도의 양자점을 기반으로 바이오센서 및 약물전달체 기술에 활용할 수 있다는 것을 발견하였다.The inventors of the present invention have been studying a technique for solving the problem that the quantum yield is rapidly lowered during the hydrophilic and biocompatible material treatment or ligand introduction process to hydrophobic quantum dots synthesized by high-temperature pyrolysis method based on a high boiling organic solvent Among them, we developed a technique to increase the quantum yield by changing the method of synthesizing the surface of the quantum dot shell, and found that it can be used for biosensor and drug delivery technology based on high-sensitivity quantum dots that are significantly brighter than the existing quantum dots. It was.
따라서, 본 발명은 양자점에 친수성 및 생체적합성 물질 처리 또는 리간드 도입 과정에서 양자수율의 감소 현상이 최소화되는 양자점을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a quantum dot that minimizes the phenomenon of decrease in quantum yield during hydrophilic and biocompatible material treatment or ligand introduction process.
본 발명의 일 측면에 따라, 합금형 코어 및 쉘 구조를 갖는 양자점이 제공된다.According to one aspect of the invention, a quantum dot having an alloyed core and shell structure is provided.
일 구현예에서, 상기 양자점은 평균 직경 9.0 - 15.0 nm일 수 있으며, 상기 합금형 코어는 평균 직경 8.0 - 14.0 nm일 수 있으며, 상기 쉘은 두께 0.1 - 1.0 nm일 수 있다. In one embodiment, the quantum dots may have an average diameter of 9.0-15.0 nm, the alloyed core may have an average diameter of 8.0-14.0 nm, and the shell may have a thickness of 0.1-1.0 nm.
일 구현예에서, 상기 양자점은 Cd, Se, Zn 및 S를 포함하는 합금형 코어; 및 Zn 및 S를 포함하는 쉘 구조일 수 있으며, 상기 합금형 코어는 CdxSeyZnzS[1-(x+y+z)]의 몰비로 구성되고, 쉘이 ZnqS(1-q)의 몰비로 구성되고, 0.400≤x≤0.450, 0.010≤y≤0.100, 0.050≤z≤0.150, 0.1≤q≤0.8일 수 있다.In one embodiment, the quantum dot is an alloy core including Cd, Se, Zn and S; And Zn and S, wherein the alloy core has a molar ratio of Cd x Se y Zn z S [1- (x + y + z)] , and the shell is Zn q S (1-based). and a molar ratio of q) , and may be 0.400 ≦ x ≦ 0.450, 0.010 ≦ y ≦ 0.100, 0.050 ≦ z ≦ 0.150, and 0.1 ≦ q ≦ 0.8.
일 구현예에서, 상기 양자점은 바이오물질로 표면개질된 것일 수 있으며, 상기 바이오물질은 엽산일 수 있다.In one embodiment, the quantum dots may be surface-modified with a biomaterial, the biomaterial may be folic acid.
본 발명의 다른 측면에 따라, (a) 합금형 코어를 제조하는 단계; 및 (b) 단계(a)에서 얻어진 합금형 코어의 외곽에 쉘을 제조하는 단계를 포함하는, 합금형 코어 및 쉘 구조를 갖는 양자점의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the invention, the method comprising the steps of: (a) preparing an alloyed core; And (b) manufacturing a shell on the outside of the alloyed core obtained in step (a), a method of producing a quantum dot having an alloyed core and a shell structure.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 상기 양자점을 포함하는 광학영상용 조성물이 제공된다.According to another aspect of the invention, there is provided a composition for an optical image comprising the quantum dots.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 상기 양자점을 포함하는 생체물질 진단용 조성물 및 상기 조성물을 포함하는 생체물질 진단용 키트가 제공된다.According to another aspect of the invention, there is provided a biomaterial diagnostic composition comprising the quantum dot and a biomaterial diagnostic kit comprising the composition.
본 발명에 의해, 양자점 표면 쉘의 합성 방법을 달리하여 얻어진 합금형 코어 및 쉘 구조를 갖는 양자점이 기존 양자점에 비하여 현저히 높은 PL 강도를 나타내고, 실제 UV 광선 하에서 현저히 밝은 형광을 나타낼 뿐만 아니라, 친수성 및 생체적합성 물질 처리 또는 리간드 도입 과정에서 표면개질 후에도 양자수율(QY)을 잘 유지하고, 시험관내 측정에서도 높은 형광 세기를 나타내며, 세포 및 생체내(마우스)에서도 효율적으로 표적화되며, 합금 QD의 농도 증가에 따라 높은 형광 신호의 세포 막 분포를 나타내는 것을 확인하였다.According to the present invention, a quantum dot having an alloyed core and shell structure obtained by different methods of synthesizing a quantum dot surface shell exhibits a significantly higher PL intensity than a conventional quantum dot, exhibits notably bright fluorescence under actual UV light, as well as hydrophilicity and Maintain quantum yield (QY) well after surface modification during biocompatible material treatment or ligand introduction, high fluorescence intensity in in vitro measurements, efficient targeting in cells and in vivo (mouse), increased concentration of alloy QD As a result, it was confirmed that the cell membrane distribution of the high fluorescence signal was shown.
따라서, 본 발명의 합금형 코어 및 쉘 구조를 갖는 양자점은 RNA 및 단백질 검출시 보다 민감성이 높은 센서로 활용이 가능하여, 바이오센서, 세포추적, 약물전달체 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the quantum dot having the alloy-type core and shell structure of the present invention can be used as a more sensitive sensor when detecting RNA and protein, and can be usefully used in the fields of biosensor, cell tracking, and drug delivery.
도 1은 기존의 다중-쉘 양자점(multi-shell quantum dot, MQD) 및 합금 양자점(alloy typed quantum dot, 합급 QD) 사이의 특성을 비교한 것으로서, i) MQD, ⅱ) 합금 QD의 도식적 표현이다.
도 2는 i) MQD, ⅱ) 합금 QD의 TEM 이미지이다.
도 3은 i) MQD, ⅱ) 합금 QD의 UV 스펙트럼 및 PL(Photoluminescence, 광루미네선스) 강도이다[삽입도: 365 nm의 자외선에서의 실제로 촬영한 형광 사진].
도 4는 i) MQD, ⅱ) 합금 QD의 시뮬레이션 및 실제 측정된 TOF-MEIS 스펙트럼의 비교이다.
도 5는 양자점 표면에의 분자 결합에 대한 표면 변형 정도를 비교 측정하여 나타낸 결과로서, (a) 각 QD에 대한 엽산 PEG 아민(Folate-PEG-NH2, FA) 컨쥬게이션 전후의 UV 스펙트럼의 비교, (b) FA 컨쥬게이션 후 각 QD의 제타 전위 변화, (c) MQD와 합금 QD 사이의 각 분자[N3: 3-아지도-1-프로판아민(3-azido-1-propanamine), DOPA: 도파민 히드로클로라이드]의 컨쥬게이션 후 양자수율(QY)의 변화를 나타낸 것이다.
도 6은 (a) MQD, (b) 합금 QD의 EDX 스펙트럼이다.
도 7은 i) MQD, ⅱ) 합금 QD에 있어서 표면개질에 의한 FA 컨쥬게이션 후의 TEM 이미지이다.
도 8은 (A) 마이크로 튜브에서 같은 양의 MQD 및 합금 QD의 시험관내(in vitro) 형광 이미지를 플루오로미터(fluorometer) 장치를 사용하여 측정한 사진, (B) 각 MQD 및 합금 QD를 마이크로플레이트 내 HeLa 세포(4×104)로 옮긴 다음, PBS로 2 회 세척 한 후 얻은 형광 마이크로플레이트 이미지, (C) MQD 또는 합금 QD 처리 HeLa 세포(7×105 세포 / 70 uL)를 마우스의 대퇴부에 피하접종한 다음 측정한 형광 이미지 사진이다.
도 9는 엽산 수용체 양성 세포(folate receptor positive cell)를 엽산-표지 된 MQD 또는 엽산-표지된 합금 QD로 처리한 후 얻은 형광 신호 사진이다. 1 is a schematic representation of i) MQD, ii) alloy QD, comparing the properties between conventional multi-shell quantum dots (MQDs) and alloy typed quantum dots (MQDs). .
2 is a TEM image of i) MQD, ii) alloy QD.
Figure 3 is the UV spectrum and PL (Photoluminescence) intensity of i) MQD, ii) alloy QD (insertion: Actually taken fluorescence photograph in ultraviolet of 365 nm).
4 is a comparison of i) MQD, ii) alloy QD and actual measured TOF-MEIS spectra.
5 is a result showing the measurement compares the surface modification degree of the molecular bonding of the quantum dot surface, (a) Comparison of folic acid PEG amine UV spectrum before and after (Folate-PEG-NH 2, FA) conjugated for each QD (b) change in zeta potential of each QD after FA conjugation, (c) each molecule between MQD and alloy QD [N 3 : 3-azido-1-propanamine, DOPA : Change in quantum yield (QY) after conjugation of dopamine hydrochloride].
6 is an EDX spectrum of (a) MQD, (b) alloy QD.
7 is a TEM image after FA conjugation by surface modification in i) MQD, ii) Alloy QD.
FIG. 8 is a photograph of (A) an in vitro fluorescence image of the same amount of MQD and alloy QD in a microtube, measured using a fluorometer device, and (B) each MQD and alloy QD Transfer to HeLa cells in plate (4 × 10 4 ), then fluorescein microplate images obtained after two washes with PBS, (C) MQD or alloy QD treated HeLa cells (7 × 10 5 cells / 70 uL) Fluorescence image was taken after subcutaneous inoculation of the thigh.
9 is a fluorescence signal photograph obtained after treatment of folate receptor positive cells with folate-labeled MQD or folate-labeled alloy QD.
본 발명은 합금형 코어 및 쉘 구조를 갖는 양자점을 제공한다.The present invention provides a quantum dot having an alloyed core and a shell structure.
양자점은 나노크기의 반도체 물질로서, 벌크(bulk) 상태와는 발광 파장이 달라지는 양자제한(quantum confinement) 효과를 나타내는 물질이고, 여기원(excitation source)으로부터 빛을 받아 에너지 여기 상태에 이르면, 자체적으로 해당하는 에너지 밴드 갭(band gap)에 따른 에너지를 방출하게 된다. 양자점은 일반적 형광염료와는 다른 성질을 많이 보여준다. 또한, 양자점은 같은 물질의 중심으로 구성되더라도 입자의 크기에 따라 형광 파장이 달라진다. 입자의 크기가 작아질수록 짧은 파장의 형광을 내며, 크기를 조절하여 원하는 파장의 가시광선 영역의 형광을 거의 다 나타내도록 할 수 있다.Quantum dots are nano-sized semiconductor materials that exhibit a quantum confinement effect in which the emission wavelength is different from the bulk state, and when the light reaches an energy excited state by receiving light from an excitation source, Energy is emitted according to the corresponding energy band gap. Quantum dots show a lot of different properties from ordinary fluorescent dyes. In addition, even if the quantum dot is composed of the center of the same material, the fluorescence wavelength varies depending on the size of the particles. As the size of the particles becomes smaller, a short wavelength of fluorescence is emitted, and the size can be adjusted so that almost all of the fluorescence of the visible light region of a desired wavelength can be represented.
일반적인 유기형광 화합물과 달리, 양자점에 있어서는 발광 파장(excitation wavelength)을 임의로 선택해도 형광을 얻을 수 있으므로, 여러 가지 양자점이 공존할 때 하나의 파장으로 발광시킬 경우 여러 가지 색의 형광을 한꺼번에 관찰할 수 있다. 따라서, 양자점의 크기를 조절하면 복수의 색채를 발하게 할 수 있는데, 기존 널리 사용되는 일반적인 염료에 비해 흡광계수(excitation coefficient)가 100~1000배 크고, 양자수율(quantum yield, QY)도 높으므로 매우 센 형광을 발생시킬 수 있다. 또한, 전도대의 바닥진동 상태(ground vibration state)에서 가저자대의 바닥진동 상태로의 전이만을 관찰하므로 형광파장이 거의 단색광이다. 또한, 일반적인 염료가 들뜬 상태에서 광화학 반응에 의해 분해되어 광탈색(photobleaching, 포토블리칭)이 일어나는 반면에, 양자점은 매우 안정하다. 포토블리칭에 대하여 100배 가량 안정하며, FWHM(full width at a half maximum) 기준으로 40 nm 또는 그 이하의 좁은 스펙트럼선 폭(spectral line width)을 가지며 표지물질의 수가 많아, 전자, 광통신, 바이오시스템, 신소재 등 다양하고도 광범위한 분야에 걸쳐 연구가 이루어지고 있다. 특히, 양자점 나노입자를 이용하여 세포 내에 양자점을 침투시켜 양자점에서 발산되는 형광을 외부에서 측정하는 연구를 시작으로, 나노입자를 이용한 바이오 분야에 활용될 수 있다.Unlike general organic fluorescent compounds, fluorescence can be obtained by selecting an excitation wavelength arbitrarily in quantum dots. Therefore, when several quantum dots coexist and emit light with one wavelength, fluorescence of various colors can be observed at once. have. Therefore, by controlling the size of the quantum dot can emit a plurality of colors, compared with the conventional dyes widely used, the absorption coefficient (excitation coefficient) is 100 ~ 1000 times larger, the quantum yield (QY) is also very high Strong fluorescence may be generated. In addition, since only the transition from the ground vibration state of the conduction band to the ground vibration state of the low pass is observed, the fluorescence wavelength is almost monochromatic light. In addition, while a general dye is decomposed by a photochemical reaction in a excited state, photobleaching occurs, while quantum dots are very stable. It is about 100 times stable to photobleaching, has a narrow spectral line width of 40 nm or less on the basis of FWHM (full width at a half maximum), and has a large number of labeling materials. Research is being done in a wide variety of fields, including systems and new materials. In particular, starting with the study of measuring the fluorescence emitted from the quantum dots from the outside by infiltrating the quantum dots into the cells using the quantum dot nanoparticles, it can be used in the bio field using nanoparticles.
가시광선 영역과 적외선 영역의 파장대의 빛을 조사하여 생물학적인 영상을 볼 수 있는 방법인 광학영상법(optical imaging) 또는 면역염색법에 기존에 가장 보편적으로 많이 사용되고 있는 유기 염료에 비해, 양자점 나노입자의 경우 포토블리칭(photobleaching)이 현저히 줄어들고 방출되는 빛의 세기가 매우 크다는 장점으로 인해, 현재 광학 분야에서 가장 보편적으로 많이 사용되고 있는 유기 염료를 대체할 수 있는 물질로써 고려되고 있다.Compared to organic dyes, which are most commonly used in optical imaging or immunostaining, which can be used to view biological images by irradiating light in the visible and infrared wavelength ranges, In this case, the photobleaching is significantly reduced and the intensity of emitted light is very high. Therefore, it is considered as a material that can replace the organic dye which is most commonly used in the optical field.
본 발명은 소수성의 양자점에 친수성 및 생체적합성 물질 처리 또는 리간드 도입 과정에서 양자수율이 급격히 낮아지는 문제점을 해결하기 위하여, 양자점 표면 쉘(shell)의 합성 방법을 달리하여 양자수율을 높이는 기술을 개발하였다. 이를 통해 기존 양자점보다 현저히 밝은 고-민감도의 양자점을 기반으로 바이오센서 및 약물전달체 기술에 활용할 수 있다.The present invention has been developed to improve the quantum yield by changing the method of synthesizing the surface of the quantum dot shell in order to solve the problem that the quantum yield is rapidly lowered during the hydrophilic and biocompatible material treatment or ligand introduction process to the hydrophobic quantum dots . This can be used in biosensor and drug delivery technology based on high-sensitivity quantum dots, which are significantly brighter than conventional quantum dots.
따라서, 본 발명의 양자점은 친수성 및 생체적합성 물질 처리 또는 리간드 도입 과정에서 양자수율의 감소 현상이 최소화된 양자점이다. 이에 따라, 본 발명의 양자점은 링커 결합 시 양자수율이 저하되는 문제를 해결하고 효율적으로 링커를 결합할 수 있는 표면개질 조건을 제시하고, 고효율 양자점 특성을 유지하는 표면개질된 양자점을 제공한다.Accordingly, the quantum dot of the present invention is a quantum dot in which the reduction of quantum yield is minimized during hydrophilic and biocompatible material treatment or ligand introduction. Accordingly, the quantum dot of the present invention solves the problem of lowering the quantum yield when linker is coupled, suggests surface modification conditions for efficiently linker linkage, and provides a surface modified quantum dot that maintains high efficiency quantum dot characteristics.
일 구현예에서, 상기 양자점은 평균 직경 9.0 - 15.0 nm일 수 있으며, 바람직하게는 10.0 - 13.0 nm, 가장 바람직하게는 10.5 - 11.0 nm일 수 있다.In one embodiment, the quantum dots may have an average diameter of 9.0-15.0 nm, preferably 10.0-13.0 nm, most preferably 10.5-11.0 nm.
또한, 상기 합금형 코어는 평균 직경 8.0 - 14.0 nm일 수 있으며, 바람직하게는 9.0 - 12.0 nm, 가장 바람직하게는 10.2 - 10.4 nm일 수 있다.In addition, the alloy core may have an average diameter of 8.0-14.0 nm, preferably 9.0-12.0 nm, most preferably 10.2-10.4 nm.
또한, 상기 쉘은 두께 0.1 - 1.0 nm일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 - 0.7 nm, 가장 바람직하게는 0.1 - 0.4 nm일 수 있다.In addition, the shell may have a thickness of 0.1-1.0 nm, preferably 0.1-0.7 nm, most preferably 0.1-0.4 nm.
일 구현예에서, 상기 양자점은 Cd, Se, Zn 및 S를 포함하는 합금형 코어; 및 Zn 및 S를 포함하는 쉘 구조일 수 있다. 또한, 상기 합금형 코어는 CdxSeyZnzS[1-(x+y+z)]의 몰비로 구성되고, 쉘이 ZnqS(1-q)의 몰비로 구성되고, 0.400≤x≤0.450, 0.010≤y≤0.100, 0.050≤z≤0.150, 0.1≤q≤0.8일 수 있다. 바람직하게는, 0.410≤x≤0.430, 0.040≤y≤0.060, 0.080≤z≤0.120, 0.15≤q≤0.6이며, 더욱 바람직하게는, 0.419≤x≤0.424, 0.045≤y≤0.053, 0.100≤z≤0.106, 0.20≤q≤0.50이다.In one embodiment, the quantum dot is an alloy core including Cd, Se, Zn and S; And it may be a shell structure including Zn and S. In addition, the alloy core is composed of a molar ratio of Cd x Se y Zn z S [1- (x + y + z)] , the shell is composed of a molar ratio of Zn q S (1-q) , and 0.400≤x ≤ 0.450, 0.010 ≤ y ≤ 0.100, 0.050 ≤ z ≤ 0.150, 0.1 ≤ q ≤ 0.8. Preferably, it is 0.410≤x≤0.430, 0.040≤y≤0.060, 0.080≤z≤0.120, 0.15≤q≤0.6, more preferably, 0.419≤x≤0.424, 0.045≤y≤0.053, 0.100≤z≤ 0.106 and 0.20? Q? 0.50.
일 구현예에서, 상기 양자점은 바이오물질로 표면개질된 것일 수 있으며, 상기 바이오물질은 엽산일 수 있다.In one embodiment, the quantum dots may be surface-modified with a biomaterial, the biomaterial may be folic acid.
본 발명은 또한, (a) 합금형 코어를 제조하는 단계; 및 (b) 단계(a)에서 얻어진 합금형 코어의 외곽에 쉘을 제조하는 단계를 포함하는, 합금형 코어 및 쉘 구조를 갖는 양자점의 제조방법을 제공한다.The invention also comprises the steps of (a) preparing an alloyed core; And (b) provides a method for producing a quantum dot having an alloy core and shell structure, comprising the step of manufacturing a shell on the outer periphery of the alloy core obtained in step (a).
일 구현예에서, 단계(b) 이후에 (c) 단계(b)에서 얻어진 합금형 코어-쉘의 표면에 수용성 리간드를 도입하는 단계가 추가로 포함될 수 있다.In one embodiment, after step (b), the step of (c) may further comprise introducing a water soluble ligand to the surface of the alloyed core-shell obtained in step (b).
일 구현예에서, 단계(c) 이후에 (d) 단계(c)에서 도입된 수용성 리간드에 엽산을 컨쥬게이션시키는 단계가 추가로 포함될 수 있다.In one embodiment, further comprising the step of conjugating folic acid to the water soluble ligand introduced in step (c) after step (c).
단계(a)는 합금형 코어를 제조하는 단계이다. 구체적으로, 코어의 구성원소를 포함하는 물질[예를 들어, Zn(Ac), CdO, 올레산(oleic acid), 옥타데센(octadecene)]을 혼합하고, 약 150 ℃에서 1시간 동안 질소 분위기 하에서 수분을 제거한 다음 300 ℃로 승온한 후 TOP(trioctylphosphine, 트리옥틸포스핀)와 Se를 주입하여 3분간 가열함으로써 코어를 형성할 수 있다. 이후 도데칸티올(dodecanethiol)을 첨가하고, 10분간 반응시킨 후, TOP와 S가 포함되어 있는 용액을 상기 반응물에 투입하여 20분 반응시켜 표면에 도입하여 1차 쉘(예비 쉘)을 형성시킬 수 있다. 이후 에탄올과 톨루엔 혼합 용액으로 정제한 후 유기용매에 녹여 양자점을 합성할 수 있다. 합성된 코어-쉘(예비 쉘) 층의 양자점은 하기 단계(b)에서 최종적으로 합금화된다.Step (a) is to prepare an alloyed core. Specifically, a material containing a component of the core (eg, Zn (Ac), CdO, oleic acid, octadecene) is mixed and moistened under nitrogen atmosphere at about 150 ° C. for 1 hour. After removing the temperature and then heated to 300 ℃ TOP (trioctylphosphine, trioctylphosphine) and Se by injecting and heating for 3 minutes to form a core. After the addition of dodecanethiol (dodecanethiol), the reaction for 10 minutes, the solution containing the TOP and S to the reactant is added to the reaction for 20 minutes to be introduced into the surface to form a primary shell (preliminary shell) can be have. After purification with ethanol and toluene mixed solution it can be dissolved in an organic solvent to synthesize a quantum dot. The quantum dots of the synthesized core-shell (preliminary shell) layer are finally alloyed in step (b) below.
단계(b)는 단계(a)에서 얻어진 예비 합금형 코어(코어-예비 쉘)의 외곽에 쉘을 제조하는 단계이다. 구체적으로, 상기 단계(a)에서 정제된 양자점, Zn(Ac), CdO, 올레산, 옥타데센을 300 ℃에서 30분간 반응시키고, 이후 옥탄티올(octanethiol)을 넣고 10분 동안 저어준 후 TOP와 S를 주입한 후 20분간 반응시킨 다음, 에탄올과 톨루엔 혼합 용액으로 정제한 후 유기용매에 녹여 코어 합금-쉘 층의 양자점을 합성할 수 있다. 이 때, 상기 단계(a)에서 얻어진 코어-예비 쉘 층의 양자점이 2차 쉘 형성 과정을 거치면서 합금화되어 코어를 형성하고, 2차 쉘 형성 과정에서 형성된 쉘이 최종적인 쉘을 형성하여 합금-쉘의 구조를 갖는 양자점을 얻을 수 있다.Step (b) is a step of manufacturing a shell on the periphery of the prealloyed core (core preliminary shell) obtained in step (a). Specifically, the purified quantum dot, Zn (Ac), CdO, oleic acid, octadecene in step (a) was reacted for 30 minutes at 300 ℃, then octanethiol (octanethiol) and stirred for 10 minutes and then TOP and S After the reaction, the reaction was performed for 20 minutes, and then purified by a mixed solution of ethanol and toluene, and then dissolved in an organic solvent to synthesize a quantum dot of the core alloy-shell layer. In this case, the quantum dots of the core-preliminary shell layer obtained in step (a) are alloyed to form a core through the secondary shell forming process, and the shell formed during the secondary shell forming process forms the final shell. A quantum dot having a shell structure can be obtained.
단계(c)는 단계(b)에서 얻어진 합금형 코어-쉘의 표면에 수용성 리간드를 도입하는 단계이다. 구체적으로, 메르캅토프로피온산(MPA)이 포함되어 있는 반응주에 상기 제조된 양자점 입자를 투입하여, 60 ℃에서 60분 동안 반응시켜 수용성 리간드 도입된 양자점을 합성할 수 있다.Step (c) is a step of introducing a water soluble ligand to the surface of the alloyed core-shell obtained in step (b). Specifically, the prepared quantum dot particles in the reaction column containing mercaptopropionic acid (MPA) may be reacted at 60 ° C. for 60 minutes to synthesize quantum dots into which a water-soluble ligand is introduced.
단계(d)는 단계(c)에서 도입된 수용성 리간드에 엽산을 컨쥬게이션시키는 단계이다. 구체적으로, EDC[ethyl(dimethylaminopropyl) carbodiimide] 및 NHS[N-Hydroxysuccinimide]를 양자점 몰수 대비 1000배의 몰수를 PBS(Phosphate-buffered saline)에 분산하고, QD 0.1 nmol 이 들어있는 1.5 mL 튜브에 EDC, NHS 각각을 30 uL씩 넣어준 후 100 uL가 안된다면 나머지를 PBS(pH 5)로 채운 다음, 2시간 동안 와류교반기(vortex)에서 반응시킨다. 반응이 끝나면, 원심분리하고, QD가 아래로 침전되면 PBS(pH 5) 150 uL를 넣고 분산시킨 뒤, 생체물질[예를 들어, 엽산]을 QD의 몰수 대비 10배 양을 넣은 후, 1시간 동안 와류교반기에서 반응시킨다. 반응이 끝나면 TPBS로 3 회, PBS(pH 7.4)로 1 회 세척한다(13000 RPM, 15 min, 4 ℃). 얻어진 반응물을 5 % BSA(PBS(pH 7.4) 중)에 분산시킨 후, 1시간 동안 와류교반기에서 반응시키고, 반응이 끝나면 TPBS로 3 회, PBS(pH 7.4)로 1 회 세척한다(13000 RPM, 15 min, 4 ℃). 최종적으로 1 M 트리스 완충액(Tris-buffer, pH 8) + 0.1 % 트윈20(tween20) + 0.1 % 트리톤 X-100(0.1 % triton X-100)에 분산시킨다(0.1 nmol/mL).Step (d) is a step of conjugating folic acid to the water soluble ligand introduced in step (c). Specifically, EDC [ethyl (dimethylaminopropyl) carbodiimide] and NHS [N-Hydroxysuccinimide] were dispersed in PBS (Phosphate-buffered saline) containing 1000 times the number of moles of quantum dots, and EDC, After adding 30 uL of NHS to each other, if less than 100 uL, the remainder is filled with PBS (pH 5) and reacted in a vortex for 2 hours. At the end of the reaction, centrifuge, and when QD precipitates down, add 150 uL of PBS (pH 5), disperse, and add biomaterial [for example, folic acid] to 10 times the number of moles of QD, and then 1 hour. The reaction is carried out in a vortex stirrer. After the reaction was washed three times with TPBS, once with PBS (pH 7.4) (13000 RPM, 15 min, 4 ℃). The resulting reactant was dispersed in 5% BSA (in PBS (pH 7.4)), then reacted in a vortex stirrer for 1 hour, and washed three times with TPBS and once with PBS (pH 7.4) at the end of the reaction (13000 RPM, 15 min, 4 ° C). Finally, it is dispersed (0.1 nmol / mL) in 1 M Tris buffer (pH 8) + 0.1% Tween20 + 0.1% Triton X-100 (0.1% triton X-100).
또한, 본 발명은 상기 양자점을 포함하는 광학영상용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for an optical image comprising the quantum dots.
또한, 본 발명은 상기 양자점을 포함하는 생체물질 진단용 조성물 및 상기 조성물을 포함하는 생체물질 진단용 키트, 특히, 호흡기 바이러스 진단용 키트를 제공한다.The present invention also provides a biomaterial diagnostic composition comprising the quantum dots and a kit for diagnosing a biomaterial including the composition, in particular, a kit for diagnosing a respiratory virus.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.
<실시예><Example>
1. 합금형 1. Alloy type QD의Of QD 제조 Produce
(1) 합금형 코어의 제조(1) Manufacture of Alloy Cores
3구 플라스크에, Zn(Ac) 1.0 g, CdO 0.441 g, 올레산(oleic acid) 20 ml, 옥타데센(octadecene) 75 ml를 혼합하고, 150 ℃에서 1시간 동안 질소 분위기 하에서 수분을 제거한 다음 300 ℃로 승온한 후 TOP(trioctylphosphine, 트리옥틸포스핀) 1 ml과 Se 0.045 g을 주입하여 3분간 가열하여 코어를 형성하였다.In a three-necked flask, 1.0 g of Zn (Ac), 0.441 g of CdO, 20 ml of oleic acid and 75 ml of octadecene were mixed, and water was removed under nitrogen atmosphere at 150 ° C. for 1 hour, followed by 300 ° C. After heating up to 1 ml of TOP (trioctylphosphine, trioctylphosphine) and 0.045 g of Se were injected and heated for 3 minutes to form a core.
이후 도데칸티올(dodecanethiol) 0.5 ml을 첨가하고, 10분간 반응시킨 후, TOP 1 ml과 S 0.025 g 포함되어 있는 용액을 상기 3구 플라스크의 반응구에 투입하여 20분 반응시켜 1차 쉘(예비 쉘)을 형성하였다.Thereafter, 0.5 ml of dodecanethiol was added and reacted for 10 minutes, and then a solution containing 1 ml of TOP and 0.025 g of S was added to the reaction port of the three-necked flask and reacted for 20 minutes. Shell).
이후 에탄올과 톨루엔 혼합 용액으로 정제한 후 유기 용매에 녹여 코어-쉘 층의 양자점을 합성하였으며, 제조된 코어-쉘(예비 쉘) 층의 양자점은 하기 (2) 항목에서 최종적으로 합금화된다.After purification with ethanol and toluene mixed solution and dissolved in an organic solvent to synthesize a quantum dot of the core-shell layer, the quantum dots of the prepared core-shell (pre-shell) layer is finally alloyed in the following (2).
(2) (2) 쉘의Shell 제조 Produce
3구 플라스크에 상기 (1)에서 정제된 양자점 0.5 g, Zn(Ac) 1 g, CdO 0.21 g, 올레산 10 ml, 옥타데센 35 ml를 300 ℃에서 30분간 반응시켰다. 이후 옥탄티올(octanethiol) 0.5 ml을 넣고 10분 동안 저어준 후 TOP 1 ml과 S 0.025 g을 주입 후 20분간 반응시켰다. 이후 에탄올과 톨루엔 혼합 용액으로 정제한 후 유기용매에 녹여 합금-쉘(2차 쉘)의 양자점을 합성하였다. 이 때, 상기 (1) 항목에서 제조된 코어-쉘(예비 쉘) 층이 2차 쉘 형성 과정을 거치면서 합금화되어, 최종적으로 합금-쉘의 구조를 갖는 양자점을 얻었다.0.5 g of quantum dots, 1 g of Zn (Ac), 0.21 g of CdO, 10 ml of oleic acid, and 35 ml of octadecene were reacted in a three-necked flask at 300 ° C. for 30 minutes. Thereafter, 0.5 ml of octanethiol was added and stirred for 10 minutes, followed by reaction for 20 minutes after injection of
(3) 수용성 치환(3) water-soluble substitution
그 후 메르캅토프로피온산(MPA)이 포함되어 있는 반응주에 상기 제조된 양자점 입자를 투입하여, 60 ℃에서 60분 동안 반응시켜 수용성 리간드 양자점을 합성하였다.Thereafter, the prepared quantum dot particles were added to a reaction column containing mercaptopropionic acid (MPA) and reacted at 60 ° C. for 60 minutes to synthesize a water-soluble ligand quantum dot.
(4) 구조(4) structure
양자점 크기는 측정 결과 11 nm였고, 양자점 각 부분의 구성 비율은 하기와 같이 측정되었다.The quantum dot size was 11 nm, and the composition ratio of each portion of the quantum dot was measured as follows.
<양자점의 구조><Structure of quantum store>
[1] Cd 0.419 Se 0.053 Zn 0.106 S 0.422 (D 10.2 nm)[1] Cd 0.419 Se 0.053 Zn 0.106 S 0.422 (D 10.2 nm)
[2] Zn 0.5 S 0.5 (t 0.4 nm)[2] Zn 0.5 S 0.5 (t 0.4 nm)
[3] 올레산 (t 1.6 nm)[3] oleic acid (t 1.6 nm)
(5) 구성원소가 상이한 (5) Different members 양자점의Quantum dots 제조 Produce
합금형 코어의 제조 단계에서 Zn(Ac) 0.943 g, CdO 0.446 g, Se 0.038 g, S 0.026 g을 사용하고, 쉘(2차 쉘)의 제조 단계에서 Zn(Ac) 0.4 g, S 0.040 g을 사용하는 것 이외에는 상기 제조방법과 동일하게 제조하여 하기 원소 구성의 양자점을 제조하였다.Zn (Ac) 0.943 g, CdO 0.446 g, Se 0.038 g, S 0.026 g was used in the preparation of the alloyed core, and Zn (Ac) 0.4 g, S 0.040 g was used in the preparation of the shell (secondary shell). A quantum dot having the following element structure was prepared in the same manner as in the above production method except for using.
[1] Cd 0.424 Se 0.045 Zn 0.1 S 0.431 (D 10.4 nm)[1] Cd 0.424 Se 0.045 Zn 0.1 S 0.431 (D 10.4 nm)
[2] Zn 0.2 S 0.8 (t 0.1 nm)[2] Zn 0.2 S 0.8 (t 0.1 nm)
[3] 올레산 (t 1 nm)[3] oleic acid (
(6) (6) 컨쥬게이션Conjugation 방법 Way
[1] EDC[ethyl(dimethylaminopropyl) carbodiimide], NHS[N-Hydroxysuccinimide] 각각 100 nmol(QD의 몰수 대비 1000배)을 30 uL PBS(Phosphate-buffered saline, pH 5, 100 nmol/30 uL)에 분산하였다.[1] EDC [ethyl (dimethylaminopropyl) carbodiimide] and NHS [N-Hydroxysuccinimide] are dispersed in 30 uL PBS (Phosphate-buffered saline,
[2] QD 0.1 nmol 이 들어있는 1.5 mL 튜브에 EDC, NHS 각각을 30 uL씩 넣어준 후 100 uL가 안된다면 나머지를 PBS(pH 5)로 채워주었다.[2] In a 1.5 mL tube containing 0.1 nmol of QD, 30 uL of EDC and NHS were added. If not 100 uL, the rest was filled with PBS (pH 5).
[3] 2시간 동안 와류교반기(vortex)에서 반응시켰다.[3] The reaction was carried out in a vortex for 2 hours.
[4] 반응이 끝나면, 원심분리하였다(17000 RPM, 15 min, 4 ℃).[4] After the reaction was completed, centrifugation was performed (17000 RPM, 15 min, 4 ° C.).
[5] QD가 아래로 침전되면 PBS(pH 5) 150 uL를 넣고 분산시킨 뒤, 생체물질을 QD의 몰수 대비 10배 양을 넣은 후, 1시간 동안 와류교반기에서 반응시켰다.[5] When QD precipitated down, 150 μL of PBS (pH 5) was added and dispersed, and the biomaterial was added 10 times the number of moles of QD, and then reacted in a vortex stirrer for 1 hour.
[6] 반응이 끝나면 TPBS(Tris phosphate buffered saline)로 3 회, PBS(pH 7.4)로 1 회 세척하였다(13000 RPM, 15 min, 4 ℃).[6] After the reaction was washed three times with TPBS (Tris phosphate buffered saline), once with PBS (pH 7.4) (13000 RPM, 15 min, 4 ℃).
[7] 5 % BSA(PBS(pH 7.4) 중) 1 mL에 분산시킨 후, 1시간 동안 와류교반기에서 반응시켰다.[7] After dispersing in 1 mL of 5% BSA (in PBS pH 7.4), it was reacted in a vortex stirrer for 1 hour.
[8] 반응이 끝나면 TPBS로 3 회, PBS(pH 7.4)로 1 회 세척하였다(13000 RPM, 15 min, 4 ℃).[8] After the reaction, the mixture was washed three times with TPBS and once with PBS (pH 7.4) (13000 RPM, 15 min, 4 ° C.).
[9] 최종적으로 1 M 트리스 완충액(Tris-buffer, pH 8) + 0.1 % 트윈20(tween20) + 0.1 % 트리톤 X-100(0.1 % triton X-100) 1 mL에 분산시켰다(0.1 nmol/mL).[9] Finally, 1 M Tris buffer (pH 8) + 0.1
2. 제조된 합금 2. Manufactured Alloy QD의Of QD 특성 확인 Property check
(1) 구조(1) structure
각 QD의 모식도를 도 1에 나타내었다. 본 발명에서 제조된 합금 QD(ⅱ)는 코어/쉘 형태로 되어 있으며, 코어에 CdSeZnS가 합금으로 형성되어 있다. 기존의 다중 쉘 타입의 양자점(ⅰ)은 코어/쉘/쉘 구조로 되어 있다.The schematic diagram of each QD is shown in FIG. Alloy QD (ii) produced in the present invention is in the form of a core / shell, and CdSeZnS is formed of an alloy in the core. Conventional multiple shell type quantum dots have a core / shell / shell structure.
이 후, 본 발명의 합금 QD와 기존의 MQD에 대하여 형광 세기 및 표면개질 전, 후의 QY를 비교하였다.After that, the fluorescence intensity and the QY before and after surface modification were compared with respect to the alloy QD of the present invention and the existing MQD.
(2) (2) TEMTEM 측정 Measure
각 QD의 투과전자현미경(transmission electron microscope, TEM) 이미지를 도 2에 나타내었다. 도 2에 나타난 바와 같이, 기존의 다중 쉘 타입 QD(ⅰ)에 비하여 제조된 합금 QD(ⅱ)의 크기가 더 큰 것으로 확인되었다.A transmission electron microscope (TEM) image of each QD is shown in FIG. 2. As shown in FIG. 2, it was confirmed that the size of the alloy QD (ii) produced was larger than that of the conventional multi-shell type QD (iii).
(3) UV 흡광도 및 (3) UV absorbance and PLPL 강도 burglar
각 QD의 UV 흡광도(absorbance) 및 PL 강도(intensity)를 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타난 바와 같이, 같은 양(1 nmol)을 사용하여 측정한 결과에서 UV 흡광도는 동일해 보이나, PL 강도는 합금 QD(ⅱ)에서 현저히 높다는 것을 알 수 있다. 또한, 삽입도에 나타난 바와 같이, 실제 UV 광선 하에서 촬영한 결과, 합금 QD(ⅱ)에서 현저히 밝은 형광을 나타내는 것을 알 수 있다.The UV absorbance and PL intensity of each QD is shown in FIG. 3. As shown in FIG. 3, the UV absorbance looks the same in the results measured using the same amount (1 nmol), but it can be seen that the PL strength is significantly higher in the alloy QD (ii). In addition, as shown in the inset, it was found that the images taken under actual UV light show a markedly bright fluorescence in the alloy QD (ii).
(4) (4) TOFTOF -- MEISMEIS 스펙트럼 spectrum
비행 시간 중간 에너지 이온 산란 분광법(Time-of-Flight Medium-energy ion scattering spectroscopy, TOF-MEIS)으로 측정한 스펙트럼을 도 4에 나타내었다. TOF-MEIS는 중간 에너지 이온(100 - 400 keV H+ 또는 He+)과 타겟 원자와의 이진 원자 산란을 이용하여 각 원자를 정량화하여 각 코어 및 쉘의 조성의 비율과 크기를 나타낸다. 도 4에 나타난 바와 같이, 다중 쉘 타입 QD(ⅰ) 및 합금 QD(ⅱ)에서 시뮬레이션된 수치와 실제 측정값이 거의 유사한 것으로 나타났으며, 이 분석법을 통해 합금형의 QD가 잘 합성된 것을 알 수 있다.The spectrum measured by time-of-flight medium-energy ion scattering spectroscopy (TOF-MEIS) is shown in FIG. 4. TOF-MEIS uses binary atomic scattering of intermediate energy ions (100-400 keV H + or He + ) with target atoms to quantify each atom to represent the proportion and size of the composition of each core and shell. As shown in FIG. 4, the simulated values and the actual measured values of the multi-shell type QD (iii) and the alloy QD (ii) were found to be almost similar, and it was found that the alloyed QD was well synthesized through this analysis. Can be.
3. 3. 컨쥬게이션Conjugation 분자가 도입된 Molecule Introduced 양자점의Quantum dots 특성 확인 Property check
(1) (One) 표면개질에On surface modification 의한 by 컨쥬게이션Conjugation 여부 Whether
양자점 표면에의 분자 결합에 대한 표면 변형 정도를 각 양자점에서 비교 측정하여 그 결과를 도 5에 나타내었다.The degree of surface deformation with respect to the molecular bonds to the surface of the quantum dot was measured in each quantum dot and the results are shown in FIG. 5.
도 5(a)에 나타난 바와 같이, 각 QD에 대한 엽산 PEG 아민(Folate-PEG-NH2, FA) 컨쥬게이션 전후의 UV 스펙트럼이 적색이동(red shift)한 것을 알 수 있다. 이는 UV 흡광도를 통한 엽산(FA)의 도입 여부를 간접적으로 확인한 것으로서, 일반적으로 FA가 컨쥬게이션되면 UV 파장(wavelength)이 적색이동(red shift)하게 된다. 상기 스펙트럼에서와 같이 각 QD가 표면개질 전에 비하여 표면개질 후에 적색이동된 것을 알 수 있으며, 이로써 FA 컨쥬게이션되었음을 확인할 수 있다.As shown in Figure 5 (a), it can be seen that the UV spectrum before and after the folate PEG amine (Folate-PEG-NH 2 , FA) conjugation for each QD red shifted (red shift). This indirectly confirms whether folic acid (FA) is introduced through UV absorbance. In general, when the FA is conjugated, the UV wavelength is red shifted. As shown in the spectrum, it can be seen that each QD shifted red after surface modification compared to before surface modification, thereby confirming FA conjugation.
또한, 도 5(b)에 나타난 바와 같이, FA 컨쥬게이션 후 각 QD의 제타 전위(Zeta potential) 변화를 측정하여 FA 도입 여부를 확인한 결과, 각 QD(- charge)에 있어서 FA가 도입된 이후에 표면개질 전에 비하여 + 전하 쪽으로 이동한 것을 알 수 있다. 제타 전위는 입자의 전하를 나타내 주어, 이에 의해 표면의 전하 변화를 통해 간접적으로 컨쥬게이션 분자의 도입 여부를 확인할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 5 (b), after FA conjugation, the change of zeta potential of each QD was measured to confirm whether FA was introduced, and after FA was introduced in each QD (-charge), It can be seen that the shift toward the + charge compared to before the surface modification. The zeta potential indicates the charge of the particles, thereby confirming whether or not the conjugation molecule is introduced indirectly through a charge change on the surface.
또한, 도 5(c)에 MQD와 합금 QD에 각 분자[N3: 3-아지도-1-프로판아민(3-azido-1-propanamine, azide group), DOPA: 도파민 히드로클로라이드]를 컨쥬게이션시킨 후 양자수율(QY)의 변화를 측정한 결과를 나타내었다.In addition, in FIG. 5 (c), each molecule [N 3 : 3-azido-1-propanamine (azide group), DOPA: dopamine hydrochloride] is conjugated to the MQD and the alloy QD. After the measurement, the change in quantum yield (QY) was measured.
우선, 대조군(control)의 QY 측정 수치에서 알 수 있는 바와 같이, 합금 QD는 MQD보다 QY가 월등히 높은 것으로 측정되었다. 이 후, EDC/NHS 커플링 반응(coupling reaction)을 통해 각각의 분자를 도입하면, 합금 QD에 있어서는 QY가 대략 10% 정도 감소하는 반면에, MQD는 약 20% 정도 감소하여(대조군 대비 QD의 QY 80% 이상 유지함) 절대 수치에서는 2배 이상의 감소량을 나타냈으며, 이는 표면개질 이전 양자점의 QY 수치가 MQD에서 낮았다는 점을 고려하면 상대적인 감소치는 훨씬 더 크다는 것을 알 수 있다. 이상의 결과로부터, 합금 QD는 표면개질 후에도 QY를 잘 유지한다는 것을 알 수 있다.First, as can be seen from the QY measurement value of the control, the alloy QD was determined to have a much higher QY than the MQD. Subsequently, the introduction of each molecule through the EDC / NHS coupling reaction results in a decrease of approximately 10% QY for alloy QDs, while a reduction of approximately 20% for MQDs ( Maintaining more than 80% of QY) The absolute value showed a more than double reduction, which is much larger considering that the QY value of the quantum dots before surface modification was low in the MQD. From the above results, it can be seen that the alloy QD maintains QY well even after surface modification.
(2) 각 (2) each 양자점의Quantum dots 원자 구성 측정 Atomic composition measurement
TOF-MEIS와는 별개로 TEM 상에서 입자 하나를 에너지 분산형 X-선 분광법(Energy-dispersive X-ray spectroscopy, EDX)을 통해 분석한 데이터를 도 6에 나타내었다. 이는 개별 입자에 각 원소가 도입 되었는지의 여부와 그 비율을 나타내주는 데이터이다.Apart from the TOF-MEIS, data obtained by analyzing one particle on TEM through energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) is shown in FIG. 6. This is data indicating whether each element is introduced into individual particles and their proportions.
또한, 하기 표 1에 MQD 및 합금 QD의 EDX 스펙트럼에 해당하는 원자 구성을 수치화하여 나타내었다.In addition, in Table 1, the atomic configuration corresponding to the EDX spectrum of the MQD and the alloy QD is numerically shown.
(3) FA (3) FA 컨쥬게이션Conjugation 후의 Later TEMTEM 이미지 측정 Image measurement
도 7에 i) MQD, ⅱ) 합금 QD에 있어서 표면개질에 의한 FA 컨쥬게이션 후의 TEM 이미지를 나타내었다. 도 7에 나타난 바와 같이, 각 QD에 FA 도입 후에도 기존의 QD와 거의 유사한 것을 알 수 있고, 크기도 합금 QD이 약간 크다는 것을 알 수 있다.Figure 7 shows the TEM image after FA conjugation by surface modification in i) MQD, ii) Alloy QD. As shown in FIG. 7, it can be seen that even after the introduction of FA in each QD, it is almost similar to the existing QD, and the alloy QD is also slightly larger in size.
4. 세포 4. Cell 표적화Targeting (targeting) 시험(targeting) test
마이크로 튜브에서 같은 양의 MQD 및 합금 QD의 시험관내(in vitro) 형광 이미지를 플루오로미터(fluorometer) 장치를 사용하여 측정한 결과를 도 8(A)에 나타내었다. 도 8(A)에 나타난 바와 같이, 합금 QD의 형광 세기가 최소한 100배 높은 것을 알 수 있다.In vitro fluorescence images of the same amount of MQDs and alloy QDs in the microtubes were measured using a fluorometer device and are shown in FIG. 8 (A). As shown in Fig. 8A, it can be seen that the fluorescence intensity of the alloy QD is at least 100 times higher.
또한, 각 MQD 및 합금 QD를 마이크로플레이트 내 HeLa 세포(4×104)로 옮긴 다음 얻은 형광 마이크로플레이트 이미지를 도 8(B)에 나타내었다. 도 8(B)에 나타난 바와 같이, MQD는 HeLa 세포 내로 거의 도입되지 않은 반면에, 합금 QD는 세로 세척 후에도 세포주에 남아 있어 형광 신호를 나타내는 것을 알 수 있다.In addition, each of the MQDs and alloy QDs were transferred to HeLa cells (4 × 10 4 ) in microplates and the resulting fluorescent microplate images are shown in FIG. 8 (B). As shown in FIG. 8 (B), MQD was hardly introduced into HeLa cells, while alloy QD remained in the cell line even after longitudinal washing, indicating a fluorescence signal.
또한, MQD 또는 합금 QD 처리 HeLa 세포(7×105 세포 / 70 uL)를 마우스의 대퇴부에 피하접종한 다음 측정한 형광 이미지 사진을 도 8(C)에 나타내었다. 도 8(C)에 나타난 바와 같이, 합금 QD 처리 HeLa 세포군의 생체 내 형광 신호가 MQD 처리 HeLa 세포군 접종 영역보다 더 강한 것으로 측정되었다.In addition, the fluorescent image photograph measured after subcutaneous inoculation of the mouse femoral MQA or alloy QD-treated HeLa cells (7 × 10 5 cells / 70 uL) is shown in Figure 8 (C). As shown in FIG. 8 (C), the in vivo fluorescence signal of the alloy QD treated HeLa cell population was determined to be stronger than the MQD treated HeLa cell population inoculation area.
또한, 엽산 수용체 양성 세포(folate receptor positive cell)를 엽산-표지 된 MQD 또는 엽산-표지된 합금 QD로 처리하여 얻은 형광 신호 사진을 도 9에 나타내었다. 도 9에 나타난 바와 같이, MQD에 비하여 합금 QD에서 형광 신호가 높은 빈도 및 높은 세기로 나타나는 것을 알 수 있고, 이러한 형광 세기는 합금 QD의 농도 증가에 따라 증가되어 7㎍ 합금 QD-FA 처리 군에서 가장 높은 형광 신호의 세포 막 분포를 나타내는 것을 알 수 있다.In addition, fluorescence signal photographs obtained by treating folate receptor positive cells with folate-labeled MQD or folate-labeled alloy QD are shown in FIG. 9. As shown in FIG. 9, it can be seen that the fluorescence signal is exhibited with high frequency and high intensity in the alloy QD compared to the MQD, and the fluorescence intensity is increased with increasing concentration of the alloy QD, and thus, in the 7 μg alloy QD-FA treatment group. It can be seen that the cell membrane distribution of the highest fluorescence signal is shown.
Claims (12)
The alloy core consists of a molar ratio of Cd x Se y Zn z S [1- (x + y + z)] , the shell consists of a molar ratio of Zn q S (1-q) , 0.400 ≦ x ≦ 0.450, A quantum dot having an alloy type core and shell structure, characterized in that 0.010 ≦ y ≦ 0.100, 0.050 ≦ z ≦ 0.150, 0.1 ≦ q ≦ 0.8.
The quantum dot of claim 1, wherein the quantum dot is surface-modified with a biomaterial.
8. The quantum dot of claim 7, wherein said biomaterial is folic acid.
(b) 단계(a)에서 얻어진 합금형 코어의 외곽에 ZnqS(1-q)의 몰비로 구성되고, 0.1≤q≤0.8인 것을 특징으로 하는 쉘을 제조하는 단계
를 포함하는, 제1항의 합금형 코어 및 쉘 구조를 갖는 양자점의 제조방법.
(a) an alloy comprising a molar ratio of Cd x Se y Zn z S [1- (x + y + z)] , wherein 0.400 ≦ x ≦ 0.450, 0.010 ≦ y ≦ 0.100, 0.050 ≦ z ≦ 0.150 Manufacturing a mold core; And
(b) preparing a shell comprising a molar ratio of Zn q S (1-q) at the outer periphery of the alloy core obtained in step (a), wherein 0.1 ≦ q ≦ 0.8
A method of producing a quantum dot having an alloy core and shell structure of claim 1.
An optical imaging composition comprising a quantum dot of any one of claims 1, 7 and 8.
A biomaterial diagnostic composition comprising a quantum dot of any one of claims 1, 7 and 8.
Kit for diagnosing a biological material comprising the composition of claim 11.
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