KR102338483B1 - Gold-naringin nanoclusters for Mercury sensors and method of preparing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수은에 대한 높은 선택성과 민감성을 가지며 다색 컬러 이미지, 광안정성 및 생체내에서의 무독성 특성을 동시에 가지는 금-나린진 나노복합 클러스터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 수은 감지 및 형광 이미지 센서용 나노복합 클러스터는 녹색 형광 특성을 보이는 금 클러스터와 여기에 결합된 글루타티온 및 금 클러스터를 둘러싸는 나린진과 상기 혈청 알부민을 포함한다.
본 발명의 나노복합 클러스터는 수은 이온(Hg2+) 선택적으로 결합하는 글루타티온 유래의 티올기를 구비하여 다른 금속 이온에 비해 금 클러스터의 형광 세기 감소(소광)가 매우 크므로 수은 이온에 대한 검출 감도 및 선택성이 매우 우수하다.
본 발명의 나노복합 클러스터는 크기가 2~6nm이며, 생체 분자인 나린진과 상기 혈청 알부민으로 독성을 가지는 금 클러스터를 둘러싸고 있어 금의 독성을 차단할 수 있어 생체 세포 내 수은이온이나 세포 이미지를 촬영할 수 있다.The present invention relates to a gold-naringin nanocomposite cluster having high selectivity and sensitivity to mercury, and simultaneously having multicolor image, photostability, and non-toxic properties in vivo, and a method for preparing the same.
The nanocomposite cluster for mercury sensing and fluorescence image sensor of the present invention includes a gold cluster exhibiting green fluorescence properties, glutathione bound thereto, naringin surrounding the gold cluster, and the serum albumin.
Since the nanocomposite cluster of the present invention has a thiol group derived from glutathione that selectively binds to mercury ions (Hg2+), the decrease in fluorescence intensity (quenching) of the gold cluster is very large compared to other metal ions, so the detection sensitivity and selectivity for mercury ions are excellent. Very good.
The nanocomposite cluster of the present invention has a size of 2 to 6 nm, and surrounds the gold cluster having toxicity with naringin, a biomolecule, and the serum albumin, so it can block the toxicity of gold, so mercury ions or cell images in living cells can be taken. .
Description
본 발명은 수은 감지 및 형광 이미지 센서용 금-나린진 나노복합 클러스터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 수은에 대한 높은 선택성과 민감성을 가지며 다색 컬러 이미지, 광안정성 및 생체내에서의 무독성 특성을 동시에 가지는 금-나린진 나노복합 클러스터 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a gold-naringin nanocomposite cluster for mercury sensing and fluorescence image sensor and a method for preparing the same, and more particularly, to a multicolor image, photostability and non-toxicity in vivo with high selectivity and sensitivity to mercury. It relates to a gold-naringin nanocomposite cluster having properties at the same time and a method for manufacturing the same.
수은은 특히 무기 화합물, 용액 상의 이온, 고체 등 여러 형태로 존재할 수 있으며, 이 중에서도 수용액 상의 이온 형태가 가장 안정적인 구조를 갖고 치명적인 환경오염과 인체 피해를 유발하는 물질로 알려져 있다. 따라서 다양한 조건 하에서 선택성이 높은 고감도 검출센서의 개발이 요구되고 있다.Mercury can exist in various forms, such as inorganic compounds, ions in solution, and solids, and among them, the ionic form in aqueous solution has the most stable structure and is known as a material that causes fatal environmental pollution and human damage. Therefore, the development of a high-sensitivity detection sensor with high selectivity under various conditions is required.
수은 검출용 고감도 센서의 일례로 최근에는 광학센서, 특히 형광센서 개발(Anal. Chem. 2008, 80, 3716-3721)에 대한 연구가 보고되고 있다. 특히 대한민국 특허 제 10-0862606호에서 개제된 바에 의하면, 수은이온과 선택적으로 결합할 수 있는 화합물에 형광 감응부위를 도입하여 선택적이고 민감성이 높은 고감도 형광감응 화학센서를 개시하고 있다. 그러나 검출 하한을 낮추는 데 한계가 있으며, 신호 변환 단계에서 표시물질(labeling)인 형광물질을 도입해야만 하므로 label-free의 직접적인 검출과 photo-bleaching 현상을 극복하지 못한 문제점이 있다.As an example of a high-sensitivity sensor for mercury detection, research on the development of an optical sensor, particularly a fluorescent sensor (Anal. Chem. 2008, 80, 3716-3721) has been reported recently. In particular, as disclosed in Korean Patent No. 10-0862606, a high-sensitivity fluorescence-sensitive chemical sensor that is selective and highly sensitive by introducing a fluorescence-sensitive moiety to a compound capable of selectively binding to mercury ions is disclosed. However, there is a limit to lowering the detection limit, and since a fluorescent material, which is a labeling material, must be introduced in the signal conversion step, there is a problem in that the direct detection of label-free and photo-bleaching phenomenon cannot be overcome.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 금 나노입자를 이용하여 국소표면 플라즈몬 현상을 이용한 바이오센서 개발(Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 4093-4096; Gold Blutein 2008, 41/1, 37-41)이 학계에서 보고되고 있다.To solve this problem, development of a biosensor using local surface plasmon using gold nanoparticles (Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 4093-4096; Gold Blutein 2008, 41/1, 37-41) reported in this academic world.
이러한 연구에서는 수은 이온과 선택적으로 결합할 수 있는 바이오물질과 금 나노입자의 응집현상을 이용한 색변화를 통하여 선택성 있는 센서 개발에는 성공하였으나, 금 나노입자 용액의 색변화에 의존하다보니 민감도가 떨어지며 산업체에서의 사용 면에서 센서의 안정도가 떨어지는 문제점이 있었다.In this study, we succeeded in developing a selective sensor through color change using aggregation of gold nanoparticles and biomaterials that can selectively bind mercury ions. In terms of use, there was a problem in that the stability of the sensor was lowered.
이러한 금 나노입자를 이용한 바이오센서는 나노입자의 독성으로 인해 생체 내에 주입하기가 어려우므로 생체 내 센서나 이미지 센서로 적용하기에는 어렵다는 문제점이 있다.A biosensor using such gold nanoparticles is difficult to inject into a living body due to the toxicity of the nanoparticles, so it is difficult to apply as an in vivo sensor or an image sensor.
본 발명은 수은에 대한 선택성과 감도가 우수한 바이오센서를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a biosensor having excellent selectivity and sensitivity to mercury.
본 발명은 생체 내 세포에 잔류하는 수은을 측정하거나 세포 이미지를 촬영할 수 있는 복합체 클러스터나 바이오센서를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a complex cluster or biosensor capable of measuring mercury remaining in cells in vivo or capturing a cell image.
본 발명의 하나의 양상은 One aspect of the present invention is
금 나노 클러스터, 나린진, 글루타티온 및 혈청 알부민을 포함하는 수은 감지 및 형광 이미지 센서용 나노 복합 클러스터에 관련된다.Gold nanoclusters, naringin, glutathione and serum albumin are related to nanocomposite clusters for mercury sensing and fluorescence image sensors.
다른 양상에서, 본 발명은 In another aspect, the present invention provides
금 전구체 수용액에 나린진, 글루타티온 및 혈청 알부민을 혼합하는 단계 ;mixing naringin, glutathione and serum albumin in an aqueous gold precursor solution;
상기 수용액의 pH를 8.5~10으로 조절한 후 반응시키는 단계를 포함하는 수은 감지 및 형광 이미지 센서용 나노복합 클러스터 제조방법에 관련된다.It relates to a method for manufacturing a nanocomposite cluster for mercury sensing and fluorescence image sensor, comprising the step of reacting after adjusting the pH of the aqueous solution to 8.5-10.
또 다른 양상에서, 본 발명은 In another aspect, the present invention provides
상기 수은 감지 및 형광 이미지 센서용 나노복합 클러스터를 수은 함유 용액에 넣어 혼합하는 단계 ; mixing the mercury-sensing and fluorescent image sensor nanocomposite clusters into a mercury-containing solution;
상기 용액에 광을 조사하여 형광의 소광도를 측정하는 단계 ; 및measuring the extinction degree of fluorescence by irradiating the solution with light; and
검출된 소광도로부터 수은 농도를 산정하는 단계를 포함하는 수은 감지용 나노복합 클러스터를 이용한 수은 측정 방법에 관련된다.It relates to a method for measuring mercury using a nanocomposite cluster for sensing mercury, comprising the step of calculating a mercury concentration from a detected extinction degree.
본 발명의 수은 감지 및 형광 이미지 센서용 나노복합 클러스터는 녹색 형광 특성을 보이는 금 클러스터와 여기에 결합된 글루타티온 및 금 클러스터를 둘러싸는 나린진과 상기 혈청 알부민을 포함한다.The nanocomposite cluster for mercury sensing and fluorescence image sensor of the present invention includes a gold cluster exhibiting green fluorescence properties, glutathione bound thereto, naringin surrounding the gold cluster, and the serum albumin.
본 발명의 나노복합 클러스터는 수은 이온(Hg2+) 선택적으로 결합하는 글루타티온 유래의 티올기를 구비하여 다른 금속 이온에 비해 금 클러스터의 형광 세기 감소(소광)가 매우 크므로 수은 이온에 대한 검출 감도 및 선택성이 매우 우수하다.Since the nanocomposite cluster of the present invention has a thiol group derived from glutathione that selectively binds to mercury ions (Hg 2+ ), the decrease in fluorescence intensity (quenching) of the gold cluster is very large compared to other metal ions, so the detection sensitivity and Selectivity is very good.
본 발명의 나노복합 클러스터는 크기가 2~6nm이며, 생체 분자인 나린진과 상기 혈청 알부민으로 독성을 가지는 금 클러스터를 둘러싸고 있어 금의 독성을 차단할 수 있어 생체 세포 내 수은이온이나 세포 이미지를 촬영할 수 있다.The nanocomposite cluster of the present invention has a size of 2 to 6 nm, and surrounds the gold cluster having toxicity with naringin, a biomolecule, and the serum albumin. .
도 1은 본 발명의 수은 감지 및 형광 이미지 센서용 나노복합 클러스터의 개념도 및 형광 소광 메카니즘을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 수은 감지 및 형광 이미지 센서용 나노복합 클러스터의 TEM 및 XRD 사진이다.
도 3은 본 발명의 GNNCs의 UV 흡수 스펙트럼과 PL 여기스펙트럼 및 발광스펙트럼이다.
도 4는 수은 이온 농도에 따른 PL 스펙트럼 및 소광도 그래프이다.
도 5는 A549 세포에 대한 본 발명의 GNNCs를 이용한 세포내 검지 이미지이다.
도 6은 다른 여기 파장에서의 GNNCs 처리된 A549 세포에 대한 공초점 레이저 주사 이미지이다.1 is a conceptual diagram and a fluorescence quenching mechanism of a nanocomposite cluster for a mercury sensing and fluorescence image sensor of the present invention.
2 is a TEM and XRD photograph of a nanocomposite cluster for a mercury sensing and fluorescence image sensor of the present invention.
3 is a UV absorption spectrum, PL excitation spectrum, and emission spectrum of GNNCs of the present invention.
4 is a graph showing a PL spectrum and extinction degree according to mercury ion concentration.
5 is an intracellular detection image of A549 cells using GNNCs of the present invention.
6 is a confocal laser scan image of GNNCs-treated A549 cells at different excitation wavelengths.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 태양을 도면을 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 범위는 하기 실시 태양에 대한 설명 또는 도면에 제한되지 아니한다. 즉, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함 한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the scope of the present invention is not limited to the description or drawings of the following embodiments. That is, the terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as "comprises" or "have" described in this specification are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or the It should be understood that the existence or addition of the above other features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof is not precluded in advance.
도 1은 본 발명의 수은 감지 및 형광 이미지 센서용 나노복합 클러스터의 개념도 및 형광 소광 메카니즘을 나타낸 것이다.1 is a conceptual diagram and a fluorescence quenching mechanism of a nanocomposite cluster for a mercury sensing and fluorescence image sensor of the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명의 금-나린진 나노 복합 클러스터는 금 나노 클러스터, 나린진, 글루타티온 및 혈청 알부민을 포함한다.Referring to FIG. 1 , the gold-naringin nanocomposite cluster of the present invention includes gold nanocluster, naringin, glutathione, and serum albumin.
상기 금-나린진 나노 복합 클러스터는 크기가 2~10nm, 바람직하게는 2~6nm일 수 있다.The gold-naringin nanocomposite cluster may have a size of 2 to 10 nm, preferably 2 to 6 nm.
상기 금 나노클러스터의 크기는 평균 4nm이다.The size of the gold nanoclusters is 4 nm on average.
상기 나노 복합 클러스터는 상기 금 클러스터와 글루타티온(glutathione)이 결합되고, 상기 금 클러스터와 글루타티온의 복합체가 생체 분자인 상기 나린진과 상기 혈청 알부민에 의해 둘러싸여진다. In the nanocomposite cluster, the gold cluster and glutathione are bound, and the complex of the gold cluster and glutathione is surrounded by naringin and serum albumin, which are biomolecules.
상기 나린진과 상기 혈청 알부민은 상기 금 클러스터와 공유결합 또는 분자간 상호 결합을 형성한다. The naringin and the serum albumin form a covalent bond or an intermolecular mutual bond with the gold cluster.
상기 금 클러스터와 글루타티온이 결합된다. 본 발명의 경우, FT-IR 조사에 따르면, 글루타티온이 티올 작용기(-SH)에 의해 금과 결합된 것이 아님을 확인할 수 있었다. 다만, 금 클러스터와 글루타티온의 결합이 이황화결합이 아니어도 상기 알부민에 의해 금 클러스터와 글루타티온의 복합체가 안정화될 수 있다. The gold cluster is bound to glutathione. In the case of the present invention, according to FT-IR investigation, it was confirmed that glutathione was not bound to gold by a thiol functional group (-SH). However, even if the bond between the gold cluster and glutathione is not a disulfide bond, the complex of the gold cluster and glutathione may be stabilized by the albumin.
상기 나노 복합 클러스터에 결합된 상기 글루타온의 티올기는 수은 이온과 결합되어 소광의 주요 경로로 작용한다.The thiol group of glutaone bound to the nanocomposite cluster is combined with mercury ions to act as a major pathway for quenching.
상기 나린진과 상기 혈청 알부민은 상기 금 클러스터와 공유결합 또는 분자간 상호 결합을 형성할 수 있다.The naringin and the serum albumin may form a covalent bond or an intermolecular mutual bond with the gold cluster.
천연 플라보노이드로서의 나린진은 생체 적합성, 환원력 및 무독성을 가진다. Naringin as a natural flavonoid has biocompatibility, reducing power and non-toxicity.
상기 나린진은 금 클러스터와 결합되어 금-나린진 나노클러스터를 형성하고, 상기 알부민은 단백질 특성을 통해 금-나린진 나노 클러스터를 추가로 보호하기 위한 스캐폴딩제(scaffolding agent) 기능을 한다.The naringin is combined with gold clusters to form gold-naringin nanoclusters, and the albumin functions as a scaffolding agent to further protect gold-naringin nanoclusters through protein properties.
상기 나린진은 하이드록실기(-OH)를 다수 가지고 있어 금 원자와 공액 결합이 가능하고, 또한, 강력한 환원 능력으로 금 원자와의 결합이 용이하게 이루어진다.Since the naringin has a large number of hydroxyl groups (-OH), it can be conjugated to a gold atom, and is easily bonded to a gold atom due to its strong reducing ability.
또한, 상기 나린진의 (폴리)페놀기는 금 나노 클러스터의 형성에 도움을 줄 수 있다.In addition, the (poly)phenol group of naringin may help in the formation of gold nanocluster.
상기 알부민은 pH 9에서 Au3+ 이온과 히스티딘 잔기로 인해 금 나노클러스터의 형성을 매개 할 수 있고, 또한, 알부민에 존재하는 티로신 잔기는 Au3+ 이온을 효율적으로 감소시켜 금 나노클러스터 생성을 촉진할 수 있다.The albumin can mediate the formation of gold nanoclusters due to Au 3+ ions and histidine residues at pH 9. Also, the tyrosine residues present in albumin efficiently reduce Au 3+ ions to promote the formation of gold nanoclusters. can do.
다른 양상에서, 본 발명은 In another aspect, the present invention provides
금 전구체 수용액에 나린진, 글루타티온 및 알부민을 혼합하는 단계 및 상기 수용액의 pH를 8.5~10, 바람직하게는 pH 9로 조절한 후 반응시키는 단계를 포함할 수 있다.It may include mixing naringin, glutathione and albumin in the aqueous gold precursor solution, and adjusting the pH of the aqueous solution to 8.5-10, preferably pH 9, followed by reacting.
상기 금전구체는 염화금산(HAuCl4)일 수 있다. The gold precursor may be chloroauric acid (HAuCl 4 ).
상기 혼합단계는 금 전구체 ; 나린진 : 글루타티온 : 혈청 알부민을 1 : 1~5 : 5~10 : 8~15 중량비로 혼합할 수 있다. The mixing step includes a gold precursor; Naringin: Glutathione: Serum albumin can be mixed in a weight ratio of 1:1~5:5~10:8~15.
상기 반응은 37℃로 4시간 동안 진행될 수 있다.The reaction may proceed at 37° C. for 4 hours.
본 발명은 상기 나노복합 클러스터를 수은 함유 용액에 넣어 혼합하는 단계, The present invention comprises the steps of mixing the nanocomposite clusters into a mercury-containing solution,
상기 용액에 광을 조사하여 형광의 소광도를 측정하는 단계 및 검출된 소광도로부터 수은 농도를 산정하는 단계를 포함한다. It includes the steps of measuring the extinction degree of fluorescence by irradiating the solution with light, and calculating the mercury concentration from the detected extinction degree.
또한, 본 발명은 나노복합 클러스터를 생체 세포에 주입하는 단계, 상기 생체 세포에 광을 조사하여 형광의 소광도를 측정하는 단계 및 검출된 소광도로부터 수은 농도를 산정하는 단계를 포함할 수 있다.Also, the present invention may include injecting the nanocomposite cluster into living cells, measuring the extinction degree of fluorescence by irradiating the living cells with light, and calculating the mercury concentration from the detected extinction degree.
상기 방법은 상기 용액이나 생체세포에 광을 조사하여 형광세기를 측정하는 단계, 상기 형광세기를 이용하여 나노복합 클러스터의 소광도를 산출하는 단계, 기측정된 수은 농도 대비 소광도 그래프에 상기 소광도를 입력하여 수은 농도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The method includes the steps of measuring the fluorescence intensity by irradiating light to the solution or living cells, calculating the extinction degree of the nanocomposite cluster using the fluorescence intensity, and the extinction degree on a graph of extinction degree versus the previously measured mercury concentration input to determine the mercury concentration.
상기 방법은 상기 용액에 여기 파장, 예를 들면, 394nm 파장의 광을 조사할 수 있다. The method may irradiate the solution with light having an excitation wavelength, for example, a wavelength of 394 nm.
상기 나노 복합 클러스터는 pH 7.2에서 가장 높은 형광세기를 나타낸다. The nanocomposite cluster exhibits the highest fluorescence intensity at pH 7.2.
상기 나노복합 클러스터를 수은 함유 용액에 혼합하면, 상기 나노 복합 클러스터의 티올기(글루타온 유래)는 수은 이온과 결합한다. When the nanocomposite cluster is mixed with a mercury-containing solution, the thiol group (derived from glutaone) of the nanocomposite cluster binds to the mercury ion.
상기 소광도는 F0-F/F0로 산출할 수 있다.The extinction degree may be calculated as F 0 -F/F 0 .
F0는 수은을 첨가하지 않은 경우(수은 농도가 0 일때)의 형광세기이다. F 0 is the fluorescence intensity when no mercury is added (when the mercury concentration is 0).
F는 수은을 첨가한 경우의 형광세기이다. F is the fluorescence intensity when mercury is added.
상기 용액에 광을 조사하면, 금 클러스터의 전자가 여기하고, 여기된 전자가 글루타티온의 티올기와 결합된 수은으로 전달되어 소광현상이 발생될 수 있다. 여기된 전자를 수용하는 수은의 농도에 따라 소광도가 달라질 수 있다.When light is irradiated to the solution, electrons of the gold cluster are excited, and the excited electrons are transferred to mercury bonded to a thiol group of glutathione, thereby causing a quenching phenomenon. The degree of extinction may vary depending on the concentration of mercury that accepts the excited electrons.
도 4의 a는 수은 첨가 농도에 따른 형광 세기를 보여준다. 도 4를 참고하면, 수은의 농도를 0에서 5μ범위로 증가하여 첨가하면 형광세기가 점차 감소함을 확인할 수 있다. 4A shows the fluorescence intensity according to the concentration of mercury added. Referring to FIG. 4 , it can be seen that the fluorescence intensity is gradually decreased when the concentration of mercury is increased in the range of 0 to 5 μ.
즉, 도 4a는 수은의 농도 증가에 따라 소광이 증가함을 보여준다. 즉, 본 발명에서 소광은 형광세기가 감소되는 것을 의미하고, 본 발명에서는 이러한 소광이 수은의 농도 증가에 따라 증가함을 보여준다.That is, FIG. 4A shows that quenching increases as the concentration of mercury increases. That is, in the present invention, quenching means that the fluorescence intensity is reduced, and in the present invention, it is shown that such quenching increases with an increase in the concentration of mercury.
상기 수은 농도 결정은 기측정된 수은 농도 대비 소광도 그래프에 측정된 소광도를 입력하여 수은 농도를 결정하는 단계이다.The determination of the mercury concentration is a step of determining the mercury concentration by inputting the measured extinction degree to the previously measured mercury concentration versus extinction graph.
기측정된 수은 농도 대비 소광도 그래프(도 4b)는 도 4a의 농도-형광세기 그래프를 검정선으로 나타낸 것이다. 즉, 도 4b의 직선 그래프는 수은 농도에 따른 PL 소광도의 선형회귀 방정식(검정선(calibration curve))이다. The previously measured mercury concentration versus extinction graph (FIG. 4b) is the concentration-fluorescence intensity graph of FIG. 4A as a black line. That is, the linear graph of FIG. 4B is a linear regression equation (calibration curve) of the PL extinction degree according to the mercury concentration.
상기 농도 측정 단계는 해당 시료의 소광도를 산출하고(F0-F/F0), 상기 값을 도 4b의 선형회귀 방정식에 내삽하여 수은 농도를 산출할 수 있다.In the concentration measurement step, the extinction degree of the corresponding sample may be calculated (F 0 -F/F 0 ), and the mercury concentration may be calculated by interpolating the value to the linear regression equation of FIG. 4B .
상기 선형회귀 방정식은 상관계수가 크고(R2=0.999), 상기 선형회귀 방정식을 통해 산출된 측정 한계값이 26.42nM이므로, 본 발명의 수은 측정 방법은 소광도 대비 농도값의 정확도 및 감도가 우수함을 알 수 있다. Since the linear regression equation has a large correlation coefficient (R2 = 0.999), and the measurement limit value calculated through the linear regression equation is 26.42 nM, the mercury measurement method of the present invention has excellent accuracy and sensitivity of the concentration value compared to the extinction degree Able to know.
이하, 본 발명을 첨부된 실시 예 및 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 그러나 첨부된 실시예는 본 발명의 구체적인 실시태양을 예시할 뿐, 본 발명의 권리범위를 이에 한정하려는 의도는 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying embodiments and drawings. However, the accompanying examples only illustrate specific embodiments of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention.
실시예 1 : 나노 복힙 클러스터의 합성Example 1: Synthesis of nano-bokhip clusters
5 mL의 HAuCl4(10mM)와 나린진(20mg)을 비이커에 혼합하였다. 5ml의 BSA(50 mg. mL-1)와 GSH(100 mM)를 비이커에 첨가하여 혼합하였다. 10분 후에 수산화나트륨을 첨가하여 pH를 9로 조절하였다. 혼합물을 37도로 4시간 혼합하였다. 용액의 색이 노란색에서 갈색으로 바뀐 후 투석장치로 미반응된 금전구체와 나린진을 제거하였다. 수득된 금-나린진 나노복합 클러스터(CNNCs)를 냉동 건조하였다.5 mL of HAuCl 4 (10 mM) and naringin (20 mg) were mixed in a beaker. 5 ml of BSA (50 mg. mL -1 ) and GSH (100 mM) were added to a beaker and mixed. After 10 minutes, sodium hydroxide was added to adjust the pH to 9. The mixture was mixed at 37°C for 4 hours. After the color of the solution changed from yellow to brown, unreacted gold spheres and naringin were removed with a dialysis device. The obtained gold-naringin nanocomposite clusters (CNNCs) were freeze-dried.
수은 이온 검지mercury ion detection
수은 100μL, 400 μL PBS 버퍼를 금-나린진 나노복합 클러스터(CNNCs) 100μL에 혼합하였다. 혼합액을 15분 정도 방치한 후 394nm 여기 파장을 조사하여 형광 스펙트럼을 측정하였다. 수은 이온 농도에 따른 GNNCs 형광 감소는 450~600nm 파장 범위에서 조사되었다. GNNCs 의 최대 형광은 514nm에서 관찰되었다.100 μL of mercury and 400 μL PBS buffer were mixed with 100 μL of gold-naringin nanocomposite clusters (CNNCs). After allowing the mixture to stand for about 15 minutes, it was irradiated with an excitation wavelength of 394 nm to measure the fluorescence spectrum. The decrease in GNNCs fluorescence according to the concentration of mercury ions was investigated in the wavelength range of 450 to 600 nm. The maximum fluorescence of GNNCs was observed at 514 nm.
시험exam
인간 폐 암세포(A549)와 정상세포(WI-38)을 ATCC 가이드라인에 따라 배양하였다. GNNCs를 형광 프로브로 사용하여 A549 세포의 수은이온을 측정하였다.Human lung cancer cells (A549) and normal cells (WI-38) were cultured according to ATCC guidelines. GNNCs were used as fluorescent probes to measure mercury ions in A549 cells.
도 2는 본 발명의 수은 감지 및 형광 이미지 센서용 나노복합 클러스터(GNNCs)의 TEM 및 XRD 사진이다. 도 1a를 참고하면, GNNCs는 구형으로서 평균 입자 크기가 4nm이다. 도 1b의 작은 사각형 내 그래프는 사이즈별 분포이다. 도 2b는 GNNCs의 격자 간격이 0.24nm임을 보여준다. 2 is a TEM and XRD photograph of nanocomposite clusters (GNNCs) for mercury sensing and fluorescence image sensor of the present invention. Referring to Figure 1a, GNNCs are spherical and have an average particle size of 4 nm. The graph within the small rectangle of FIG. 1B is a distribution by size. Figure 2b shows that the lattice spacing of GNNCs is 0.24 nm.
도 3은 본 발명의 GNNCs의 UV 흡수 스펙트럼과 PL 여기스펙트럼 및 발광스펙트럼이다. 도 3a는 나린진(검정색)과 GNNCs의 UV-vis 흡수 스펙트럼이다. GNNCs 형성 후에 흡수 스펙트럼은 적색편이(226에서 284nm 파장) 되었다. 금 나노 입자는 UV 영역에서 약 520 nm의 표면 플라즈몬 공명을 나타내지만, 본 발명의 GNNCs는 플라즈몬 공명 현상이 일어나지 않았다. 3 is a UV absorption spectrum, PL excitation spectrum, and emission spectrum of GNNCs of the present invention. Figure 3a is a UV-vis absorption spectrum of naringin (black) and GNNCs. After GNNCs formation, the absorption spectrum was redshifted (wavelengths from 226 to 284 nm). Gold nanoparticles exhibited a surface plasmon resonance of about 520 nm in the UV region, but the GNNCs of the present invention did not exhibit plasmon resonance.
도 3b는 GNNCs의 여기 파장(394nm)과 발광파장(514nm)를 보여준다. 도 3c는 여기 파장의 변화(200~500nm)에 따른 발광파장의 변화를 보여준다. 3b shows the excitation wavelength (394 nm) and emission wavelength (514 nm) of GNNCs. 3C shows the change in the emission wavelength according to the change in the excitation wavelength (200 to 500 nm).
도 4의 a는 아스코빅산 첨가 농도에 따른 형광 세기를 보여주고, 도 4b는 도4a의 농도-형광세기 그래프를 검정선으로 나타낸 것이다. 4A shows the fluorescence intensity according to the concentration of ascorbic acid added, and FIG. 4B shows the concentration-fluorescence intensity graph of FIG. 4A as a black line.
도 4c는 카드늄, 철 등의 금속이온 대비 수은의 형광 소광도가 매우 크다는 것을 보여준다. 본 발명의 GNNCs는 다른 금속에 비해 수은에 대한 선택성이 매우 우수함을 확인할 수 있다.Figure 4c shows that the fluorescence quenching of mercury compared to metal ions such as cadmium and iron is very large. It can be confirmed that the GNNCs of the present invention have very good selectivity for mercury compared to other metals.
도 5는 A549 세포에 대한 본 발명의 GNNCs를 이용한 세포내 형광 이미지이다. 도 5A는 수은 이온이 없을 때, 5B는 2.5μ는 5μ일 때의 형광이미지이다. 도 5C일 때가 소광에 의해 어두운 이미지 영상을 보여줌을 확인할 수 있다. 5 is an intracellular fluorescence image of A549 cells using GNNCs of the present invention. 5A is a fluorescence image in the absence of mercury ions, 5B is 2.5 μ and 5 μ is. It can be confirmed that the dark image image is shown due to quenching when it is shown in FIG. 5C .
도 6은 405nm(블루), 488nm(그린) 및 543nm(적색) 여기 파장에서의 GNNCs 처리된 A549 세포에 대한 공초점 레이저 주사 이미지이다. 도 6을 참고하면, 본 발명의 금-나린진 나노 복합 클러스터는 여기 파장에 따라 서로 다른 컬러 이미지를 제공할 수 있음을 알 수 있다.6 is a confocal laser scan image of GNNCs-treated A549 cells at 405 nm (blue), 488 nm (green) and 543 nm (red) excitation wavelengths. Referring to FIG. 6 , it can be seen that the gold-naringin nanocomposite cluster of the present invention can provide different color images according to the excitation wavelength.
이상에서, 본 발명의 바람직한 구현 예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위가 이들로 제한되는 것은 아니다.In the above, although preferred embodiments of the present invention have been described in detail, these are only for the purpose of explanation, and the protection scope of the present invention is not limited thereto.
Claims (10)
상기 수용액의 pH를 8.5~10으로 조절한 후 반응시키는 단계를 포함하고,
상기 혼합단계는 금 전구체 ; 나린진 : 글루타티온 : 혈청 알부민을 1 : 1~5 : 5~10 : 8~15 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 금-나린진 나노복합 클러스터 제조방법.mixing naringin, glutathione and serum albumin in an aqueous gold precursor solution;
After adjusting the pH of the aqueous solution to 8.5 ~ 10 comprising the step of reacting,
The mixing step includes a gold precursor; Naringin: glutathione: A method for producing a gold-naringin nanocomposite cluster, characterized in that it is mixed with 1: 1-5: 5-10: 8-15 weight ratio of serum albumin.
상기 용액에 광을 조사하여 형광의 소광도를 측정하는 단계 ; 및
검출된 소광도로부터 수은 농도를 산정하는 단계를 포함하는 수은 측정 방법.
A step of mixing the gold-naringin nanocomposite clusters prepared according to claim 6 in a mercury-containing solution;
measuring the extinction degree of fluorescence by irradiating the solution with light; and
A method for measuring mercury comprising the step of estimating a mercury concentration from the detected extinction degree.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| G170 | Re-publication after modification of scope of protection [patent] |