KR102500245B1 - Fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica and preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 낮은 세포독성, 우수한 생체적합성, 적색 발광과 자성특성을 가져 in-vitro 상에서 공초점 현미경으로 추적이 가능하고 in-vivo상에서 MRI를 이용하여 비침습적으로 입자의 추적이 가능한 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해, (a) 지방산과 금속전구체를 이용하여 지방산이 코팅된 자성 나노입자를 제조하는 단계: (b) 상기 지방산이 코팅된 자성 나노입자의 표면에 포스파티딜콜린을 코팅하는 단계; (c) 포스파티딜콜린이 코팅된 자성 나노입자와 실리카 전구체를 양이온 계면활성제 템플릿에 첨가하여 자성나노입자 코어/다공질 실리카 쉘을 형성하는 단계; (d) 실란 커플링제를 이용하여 다공질 실리카 쉘에 메타크릴레이트 작용기를 도입한 후 아크릴산을 첨가하여 카르복실기를 활성화 시키는 단계; (e) 유로퓸 착제를 합성하는 단계; (f) 상기 (d) 및 (e)에서 각각 얻어진 물질을 반응시켜 형광 자성나노입자를 제조하는 단계;를 포함한다.The present invention relates to fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica and a method for preparing the same, and has low cytotoxicity, excellent biocompatibility, red light emission and magnetic properties, enabling tracking with a confocal microscope in vitro and in vivo It relates to fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica capable of non-invasively tracking particles using MRI and a method for manufacturing the same.
To this end, (a) preparing fatty acid-coated magnetic nanoparticles using fatty acids and metal precursors: (b) coating the surface of the fatty acid-coated magnetic nanoparticles with phosphatidylcholine; (c) forming a magnetic nanoparticle core/porous silica shell by adding phosphatidylcholine-coated magnetic nanoparticles and a silica precursor to a cationic surfactant template; (d) introducing a methacrylate functional group into the porous silica shell using a silane coupling agent and then adding acrylic acid to activate the carboxyl group; (e) synthesizing a europium complex; (f) preparing fluorescent magnetic nanoparticles by reacting the materials obtained in (d) and (e), respectively.

Description

다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자 및 이의 제조방법{FLUORESCENT MAGNETIC NANOPARTICLES USING POROUS SILICA AND PREPARATION METHOD THEREOF}Fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica and their manufacturing method {FLUORESCENT MAGNETIC NANOPARTICLES USING POROUS SILICA AND PREPARATION METHOD THEREOF}

본 발명은 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 자성 코어의 표면에 메조 포러스 실리카 쉘 층을 형성함과 동시에, 실리카 표면에 화학적 결합이 가능한 작용기를 도입하여 란타나이드 금속착제를 코팅하여 제조됨으로써 in-vitro 분야에 적용 시 공초점 현미경으로 검출이 가능하고 in-vivo 상에서 MRI 조영제로 우수한 공간분해능을 제공하는 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica and a method for preparing the same, and more specifically, by forming a mesoporous silica shell layer on the surface of a magnetic core and introducing functional groups capable of chemical bonding to the silica surface to obtain lanthana Fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica that can be detected by confocal microscopy when applied to the in-vitro field and provide excellent spatial resolution as an MRI contrast agent in vivo by being prepared by coating with a metal complex and a method for producing the same will be.

최근 몇 년 동안, 나노 물질은 바이오 센서, 바이오 이미징, 약물 전달 및 나노 기기 등에 다양한 응용분에 사용되어 주목을 받고 있다. 특히, 바이오 이미징 분야에서는 질병 초기에 분자 및 세포 수준에서 검출 한계를 극복하기 위해 이미징 디바이스와 적합한 조영제에 대한 개발은 지속되어왔다.In recent years, nanomaterials have been used in various applications such as biosensors, bioimaging, drug delivery, and nanodevices, and have attracted attention. In particular, in the field of bioimaging, development of imaging devices and suitable contrast agents has been continued to overcome the detection limitations at the molecular and cellular levels in the early stages of disease.

X-ray, magnetic resonance imaging (MRI), positron emission tomography (PET) 및 computer tomography (CT) 등을 포함한 바이오 이미징 진단 장비는 의료 분야에서 널리 이용되고 있다.Bioimaging diagnostic equipment including X-ray, magnetic resonance imaging (MRI), positron emission tomography (PET) and computer tomography (CT) are widely used in the medical field.

특히, MRI 장비는 비침습적 진단 적용이 가능하고, 높은 공간 분해능 및 단층 촬영 기능을 제공하는 우수한 장비 중 하나로 알려져 있지만, 형광 바이오 이미징 프로브와 비교했을 때 비교적 검출 한계가 낮다는 단점을 가지고 있다.In particular, MRI equipment is known as one of the excellent equipment that can be applied for non-invasive diagnosis and provides high spatial resolution and tomography function, but has a relatively low detection limit when compared to fluorescent bioimaging probes.

이러한 MRI의 단점은 외부 자기장에 의해 유도된 신호 응답을 향상시키기 위해 가돌리늄 (T1 조영제) 및 초상자성 산화철 나노입자 (SPION) (T2 조영제) 와 같은 마그네틱 조영제를 사용함으로써 해결될 수 있다.These disadvantages of MRI can be addressed by using magnetic contrast agents such as gadolinium (T1 contrast agent) and superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION) (T2 contrast agent) to enhance the signal response induced by an external magnetic field.

가돌리늄 기반 조영제는 혈관 및 생체 내 체류 시간이 짧기 때문에 고 해상도의 MRI 영상을 검출 하는데 한계가 있는 것으로 보고되었다. 가돌리늄을 대체하기 위해 비교적 낮은 독성과 고유한 마그네틱 특성을 갖는 SPION을 기반으로 하는 MRI 조영제에 대한 연구가 진행되었다. It has been reported that gadolinium-based contrast agents have limitations in detecting high-resolution MRI images due to their short residence time in blood vessels and in vivo. In order to replace gadolinium, research on MRI contrast agents based on SPION, which has relatively low toxicity and unique magnetic properties, has been conducted.

SPION의 합성은 마이크로에멀젼, 공침법, 열분해법과 같은 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 일반적인 단 분산된 SPION의 합성 방법으로 알려진 금속 올레에이트 전구체를 열분해 하여 합성하는 것으로 알려져 있다. 이 방법은 자성 나노입자의 표면에 극성 테일 그룹이 부착된 소수성 SPION을 생성하는 것으로 알려져 있다. 올레산 코팅된 SPION의 장점은 물리적 및 화학적 특성을 제어하기 쉽다.The synthesis of SPION can be prepared by various methods such as microemulsion, coprecipitation, and pyrolysis. It is known that it is synthesized by thermal decomposition of metal oleate precursor, which is known as a general method for synthesizing monodispersed SPION. This method is known to produce hydrophobic SPIONs with polar tail groups attached to the surface of magnetic nanoparticles. The advantage of oleic acid-coated SPION is that its physical and chemical properties are easy to control.

그러나 소수성 물질이 코팅된 SPION의 특성은 생체 내 적용 및 수용액에서의 사용을 제한한다.However, the properties of SPION coated with hydrophobic materials limit its in vivo application and use in aqueous solutions.

따라서, 올레산 코팅된 SPION의 표면을 덱스트란, 키토산, 폴리에틸렌 글리콜 및 실리카와 같은 친수성 물질로 표면 개질하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.Therefore, many studies are being conducted to modify the surface of the oleic acid-coated SPION with hydrophilic materials such as dextran, chitosan, polyethylene glycol, and silica.

특히, 다공질 실리카는 화학적 안정성, 용이한 표면 기능화, 생체 적합성, 생분해성 및 약물 담지능력으로 인해 SPION 표면 코팅 재료로 널리 이용되고 있다. In particular, porous silica is widely used as a SPION surface coating material due to its chemical stability, easy surface functionalization, biocompatibility, biodegradability, and drug loading capacity.

란타나이드 (III) (Eu3 +, Sm3 +, Tb3 + 및 Dy3 +) 복합체로 코팅 된 마그네틱 코어/다공질 실리카 쉘 구조를 갖는 나노입자는 다기능 바이오 이미징 프로브로 활발히 개발되어지고 있고, 이러한 형광 마그네틱 나노입자는 in-vivo 및 in-vitro 분야서 적용 가능하다,Nanoparticles having a magnetic core/porous silica shell structure coated with lanthanide (III) (Eu 3+ , Sm 3+ , Tb 3+ and Dy 3+ ) composites are being actively developed as multifunctional bioimaging probes, and these Fluorescent magnetic nanoparticles can be applied in in-vivo and in-vitro fields,

이러한 이유로, 기존의 MRI 조영제의 단점을 개선하기 위해 다목적 나노입자에 관한 연구에 대한 집중적인 개발이 필요한 실정이다.For this reason, there is a need for intensive development of research on multi-purpose nanoparticles in order to improve the disadvantages of conventional MRI contrast agents.

아울러, 란타나이드 (III) 중에서 Eu3 +복합체는 배위 리간드로부터 효과적인 분자 간 에너지 전달로 인해 안티 포토블리칭과 UV 조사 하에서 매우 강한 적색 방출을 방출한다. Eu3 +복합체의 광 발광 (PL) 특성은 유기 리간드의 조성에 크게 의존한다.In addition, among lanthanides (III), the Eu 3+ complex emits very strong red emission under UV irradiation and anti-photobleaching due to effective intermolecular energy transfer from the coordinating ligand. The photoluminescence (PL) properties of Eu 3+ complexes strongly depend on the composition of organic ligands.

또한, 아크릴산의 카복실산 그룹은 Eu3 +복합 성분 분자보다 Eu3 +와 강하게 킬레이트 되며 다양한 화학적 단편화 인자로부터 Eu3 +복합체의 해리를 보호한다. 상기 이론에 기초하여, 카르복실산 활성화된 폴리스티렌 계 공중 합체 나노입자를 제조 한 다음 카르복실산과 킬레이트화 된 Eu3 +복합체의 배위 결합을 통해 형광 나노입자를 합성하는 연구가 보고되었다.In addition, the carboxylic acid group of acrylic acid is more strongly chelated with Eu 3+ than the molecules of the Eu 3+ complex and protects the dissociation of the Eu 3+ complex from various chemical fragmentation factors. Based on the above theory, studies have been reported on preparing carboxylic acid-activated polystyrene-based copolymer nanoparticles and then synthesizing fluorescent nanoparticles through coordinate bonding of carboxylic acid and chelated Eu 3+ complexes.

결과적으로, 이러한 접근법은 최종 조성물이 우수한 안티 광표백 특성과 매우 높은 발광 특성을 갖는 것으로 입증되었으나, 지금까지 다양한 코어(SPION)/쉘 (mSiO2)구조의 형광 프로브에 대한 연구가 진행되었지만 mSiO2@SPION에 킬레이트 화 된 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3에 대한 연구는 보고된 바가 없다.As a result, this approach proved that the final composition had excellent anti-photobleaching properties and very high luminescent properties. Although studies on fluorescent probes with various core (SPION)/shell (mSiO 2 ) structures have been conducted so far, mSiO 2 @ No studies have been reported on Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 chelated with SPION.

대한민국 등록특허 제10-1749805호(2017.06.15)Republic of Korea Patent No. 10-1749805 (2017.06.15)

본 발명의 목적은 in-vitro 분야에 적용 시 공초점 현미경으로 검출이 가능하고 in-vivo 상에서 MRI 조영제로 우수한 공간분해능을 제공하는 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica that can be detected with a confocal microscope when applied to the in-vitro field and provide excellent spatial resolution as an in-vivo MRI contrast agent and a method for preparing the same.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면, 본 발명은, (a) 지방산과 금속전구체를 이용하여 지방산이 코팅된 자성 나노입자를 제조하는 단계: (b) 상기 지방산이 코팅된 자성 나노입자의 표면에 포스파티딜콜린을 코팅하는 단계; (c) 포스파티딜콜린이 코팅된 자성 나노입자와 실리카 전구체를 양이온 계면활성제 템플릿에 첨가하여 자성나노입자 코어/다공질 실리카 쉘을 형성하는 단계; (d) 실란 커플링제를 이용하여 다공질 실리카 쉘에 메타크릴레이트 작용기를 도입한 후 아크릴산을 첨가하여 카르복실기를 활성화 시키는 단계; (e) 유로퓸 클로라이드를 증류수에 녹인 용액과, 2-(4,4,4-트리플루오로아세토아세틸)나프탈렌을 에탄올에 녹인 용액과, 트리옥틸포스파인을 에탄올에 녹인 용액을 혼합 후 아크릴산을 첨가하고 암모니아를 첨가하여 pH를 조절한 후 중탕 가열하여 유로퓸 착제를 합성하는 단계; (f) 상기 상기 (d) 및 (e) 단계에서 얻어진 각각의 물질을 반응시켜, 다공질 실리카 쉘의 기공 내외부에 상기 유로퓸 착제를 공유 결합하여 형광 자성나노입자를 제조하는 단계를 포함한다.According to the features for achieving the above object, the present invention provides: (a) preparing fatty acid-coated magnetic nanoparticles using fatty acids and metal precursors: (b) the fatty acid-coated magnetic nanoparticles Coating the surface of the phosphatidylcholine; (c) forming a magnetic nanoparticle core/porous silica shell by adding phosphatidylcholine-coated magnetic nanoparticles and a silica precursor to a cationic surfactant template; (d) introducing a methacrylate functional group into the porous silica shell using a silane coupling agent and then adding acrylic acid to activate the carboxyl group; (e) After mixing a solution of europium chloride in distilled water, a solution of 2-(4,4,4-trifluoroacetoacetyl)naphthalene in ethanol, and a solution of trioctylphosphine in ethanol, acrylic acid is added. synthesizing a europium complexing agent by adding ammonia to adjust pH and then heating in water bath; (f) preparing fluorescent magnetic nanoparticles by reacting each of the materials obtained in steps (d) and (e) and covalently bonding the europium complex to the inside and outside of the pores of the porous silica shell.

그리고 상기 실리카 전구체는 TEOS(Tetraethyl orthosilicate)인 것을 특징으로 한다.And the silica precursor is characterized in that TEOS (Tetraethyl orthosilicate).

상기 자성 나노입자는, 산화철(II), 산화철(III), 코발트 페라이트, 징크 페라이트, 니켈 페라이트, 망간 페라이트, 철, 코발트, 니켈, 망간, FeAu, FePt, CoNi 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.The magnetic nanoparticles are preferably at least one selected from among iron(II) oxide, iron(III) oxide, cobalt ferrite, zinc ferrite, nickel ferrite, manganese ferrite, iron, cobalt, nickel, manganese, FeAu, FePt, and CoNi.

또한, 상기 자성 나노입자는, 철(II)과 철(III)를 1:2의 몰비로 혼합하여 제조할 수 있다.In addition, the magnetic nanoparticles may be prepared by mixing iron (II) and iron (III) in a molar ratio of 1:2.

아울러, 상기 (b)단계에서, 상기 포스파티콜린은, 지방산 100중량부에 대하여 100 내지 1000중량부 첨가되는 것이 바람직하다.In addition, in step (b), the phosphaticholine is preferably added in an amount of 100 to 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of fatty acids.

본 발명에 따른 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자 및 이의 제조방법에 의하면, 고감도 및 공간 분해능을 갖는 형광 프로브를 통해 특정 파장의 여기 후 분자에서 방출된 빛을 추적하는데 탁월한 성능을 보이는 효과가 있다.According to the fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica and the manufacturing method thereof according to the present invention, there is an effect of showing excellent performance in tracking light emitted from molecules after excitation of a specific wavelength through a fluorescent probe having high sensitivity and spatial resolution.

또한, 본 발명에 의하면, in-vitro 상에서 공초점 현미경으로 추적이 가능하고 in-vivo상에서 MRI를 이용하여 비침습적으로 입자의 추적이 가능하여, 이를 통해 추가적인 질병추적자를 결합하여 특정 질환을 MRI를 이용하여 병변의 확인 가능할 뿐만 아니라 수술시에 UV 하에서 정확한 병변을 추적하여 정확하고 완전하게 절제가능하도록 하는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to track particles with a confocal microscope in-vitro and non-invasively to track particles using MRI in-vivo. There is an advantage in that not only can the lesion be identified using the method, but also accurate and complete excision is possible by tracking the exact lesion under UV light during surgery.

아울러, 본 발명에 의하면, 낮은 세포독성, 우수한 생체적합성, 적색 발광과 자성특성을 갖는 다기능 나노입자로 이중기능 조영제로 활용할 수 있고, 낮은 신호를 증폭시키기 위한 진단 키트에 활용될 수 있는 강점이 있다.In addition, according to the present invention, multifunctional nanoparticles having low cytotoxicity, excellent biocompatibility, red light emission and magnetic properties can be used as a dual-functional contrast agent and can be used in diagnostic kits to amplify low signals. .

도 1은 본 발명에 따른 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자의 합성과정을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자의 투과 전자 현미경 및 주사전자 현미경의 이미지와 EDX 결과,
도 3은 본 발명의 실시에 따른 제조된 나노입자들의 고유한 화학적 특징을 보여주는 Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 코어/쉘 구조의 mSiO2@SPION과 Eu(TTA)3(p(Oct)3)3 도핑된 mSiO2@SPION의 열분석 (DSC), (TGA) 그래프,
도 5는 본 발명의 실시에 따른 마그네틱 코어를 갖는 메조포러스 실리카 나노 입자의 비표면적과 포어 사이즈(BET)를 측정한 그래프,
도 6은 본 발명의 실시에 따른 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 여기 및 발광 파장 그래프 및 자외선 여기 하에 붉은색으로 발광하는 형광자성나노입자의 이미지,
도 7은 본 발명의 실시에 따른 H460 세포에서의 유로퓸 착물 배위 결합된 mSiO2@SPION의 세포독성 결과에 대한 그래프,
도 8은 본 발명의 실시에 따른 H460 세포에서의 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 농도에 따른 세포 내 흡수 및 분포를 공초점 현미경에 의해 검출된 이미지이다.1 is a diagram showing a synthesis process of fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica according to the present invention;
2 shows images and EDX results of transmission electron microscopy and scanning electron microscopy of fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica according to the present invention;
3 is a Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) graph showing unique chemical characteristics of nanoparticles prepared according to an embodiment of the present invention;
4 is a core/shell structure of mSiO 2 @SPION and Eu(TTA) 3 (p(Oct) 3 ) 3 according to the present invention. Thermal analysis (DSC), (TGA) graph of doped mSiO 2 @SPION,
5 is a graph measuring the specific surface area and pore size (BET) of mesoporous silica nanoparticles having a magnetic core according to an embodiment of the present invention;
6 is an excitation and emission wavelength graph of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION and an image of fluorescent magnetic nanoparticles emitting red light under UV excitation according to an embodiment of the present invention;
Figure 7 is a graph of the cytotoxicity results of mSiO 2 @SPION coordinated with europium complex in H460 cells according to the practice of the present invention;
8 is an image of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION concentration-dependent uptake and distribution in cells in H460 cells according to an embodiment of the present invention detected by confocal microscopy. .

이하 실시예를 바탕으로 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명에 사용된 용어, 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고 통상의 기술자의 이해를 돕기 위하여 예시된 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 권리범위 등이 이에 한정되어 해석되어서는 안 된다.The present invention will be described in detail based on the following examples. The terms, examples, etc. used in the present invention are merely exemplified to explain the present invention in more detail and help the understanding of those skilled in the art, and the scope of the present invention should not be construed as being limited thereto.

본 발명에 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 나타낸다.Technical terms and scientific terms used in the present invention represent meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined.

이하의 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것으로, 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다.The following embodiments are provided so that the disclosed content is thorough and complete and the spirit of the present invention is sufficiently conveyed to those skilled in the art, and includes complementary embodiments thereof.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. The terms 'comprise' and/or 'comprising' used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.

이하의 특정 실시예들의 기술에 있어, 여러 특정적인 내용은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었으나, 이 분야의 지식을 갖고 있는 당업자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In the description of the specific embodiments below, several specific details have been prepared to explain the invention in more detail and aid understanding, but those skilled in the art with knowledge in this field can be used without these various specific contents. can perceive In some cases, it is mentioned in advance that parts that are commonly known in describing the invention and are not greatly related to the invention are not described in order to prevent confusion in describing the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자의 합성과정을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing a synthesis process of fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 다공질 실리카를 이용한 형광자성 나노입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.As shown in FIG. 1, the present invention relates to fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica and a method for preparing the same.

이를 위해, 먼저 (a) 지방산과 금속전구체를 이용하여 지방산이 코팅된 자성 나노입자를 제조하는 단계를 진행한다.To this end, a step of (a) preparing magnetic nanoparticles coated with fatty acids using fatty acids and metal precursors is performed.

더욱 구체적으로, 상기 자성 나노입자를 제조하는 단계는, (a-1) 금속전구체를 합성하는 단계와, (a-2) 지방산과 금속전구체를 유기 용매에 첨가하여 열분해에 의해 자성 나노입자를 제조하는 단계로 구성될 수 있다.More specifically, the steps of preparing the magnetic nanoparticles include (a-1) synthesizing a metal precursor, and (a-2) adding a fatty acid and a metal precursor to an organic solvent to prepare magnetic nanoparticles by thermal decomposition. It can consist of the following steps.

(a-1) 상기 금속전구체를 형성하는 단계는, 염화철 6 수화물 (FeCl3·6H2O)과 나트륨 올레에이트(NaOl)의 이온 교환에 의해 염화철 올레이트를 합성하는 것이 바람직하다.In (a-1) forming the metal precursor, iron chloride oleate is preferably synthesized by ion exchange between iron chloride hexahydrate (FeCl 3 6H 2 O) and sodium oleate (NaOl).

그리고 (a-2) 상기 지방산과 금속전구체를 유기 용매에 첨가하여 열분해에 의해 자성 나노입자를 제조하는 단계에서, 금속전구체와 지방산은 유기 용매에 첨가하여 용해함으로써 열분해법에 의해 균일하고 단 분산 초상자성 산화철 나노 입자를 합성할 수 있다.And (a-2) in the step of preparing magnetic nanoparticles by thermal decomposition by adding the fatty acid and the metal precursor to an organic solvent, the metal precursor and the fatty acid are added to the organic solvent and dissolved to form a uniform and monodisperse primary phase by the thermal decomposition method. Magnetic iron oxide nanoparticles can be synthesized.

아울러, 상기 자성 나노입자는, 산화철(II), 산화철(III), 코발트 페라이트, 징크 페라이트, 니켈 페라이트, 망간 페라이트, 철, 코발트, 니켈, 망간, FeAu, FePt, CoNi 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하고, 공침법에 의해 수용액상에서 제조하는 나노입자이다.In addition, the magnetic nanoparticles are at least one selected from iron oxide (II), iron oxide (III), cobalt ferrite, zinc ferrite, nickel ferrite, manganese ferrite, iron, cobalt, nickel, manganese, FeAu, FePt, and CoNi. It is a nanoparticle prepared in an aqueous solution by a co-precipitation method.

또한, 상기 자성 나노입자는, 초상자성을 갖는 자성 산화철 나노입자이고, 철(II)과 철(III)를 1:2의 몰비로 혼합하여 제조하는 것이 바람직하다.In addition, the magnetic nanoparticles are magnetic iron oxide nanoparticles having superparamagnetism, and are preferably prepared by mixing iron (II) and iron (III) in a molar ratio of 1:2.

이때 상기 자성 나노입자를 합성 시 사용되는 용매는 증류수, 메탄올, 에탄올 중 선택되는 하나 또는 하나 이상의 혼합물일 수 있다.At this time, the solvent used in synthesizing the magnetic nanoparticles may be one or a mixture of one or more selected from distilled water, methanol, and ethanol.

더욱 구체적으로, 상기 지방산은 올레인산인 것이 바람직하고, 금속전구체는 염화철 올레이트(FeOl)인 것이 바람직하며, 상기 유기 용매는 비등점이 높은 옥타데센인 것이 바람직하다.More specifically, the fatty acid is preferably oleic acid, the metal precursor is preferably iron chloride oleate (FeOl), and the organic solvent is preferably octadecene with a high boiling point.

즉, (a-2)단계는, 옥타데센 내에서 금속전구체인 염화철 올레이트와 올레익산을 첨가하여 열분해 방법에 의해 올레익산이 코팅된 초상자성 산화철 나노입자를 합성할 수 있다.That is, in step (a-2), superparamagnetic iron oxide nanoparticles coated with oleic acid can be synthesized by a thermal decomposition method by adding iron chloride oleate and oleic acid, which are metal precursors, in octadecene.

다음으로 (b) 상기 지방산이 코팅된 자성 나노입자의 표면에 포스파티딜콜린을 코팅하는 단계를 진행한다.Next, (b) coating the surface of the fatty acid-coated magnetic nanoparticles with phosphatidylcholine is performed.

상기 (b)단계에서, 지방산으로 코팅된 자성 나노입자는 포스파티딜콜린을 첨가함으로써 소수성에서 친수성으로 상전이 된다.In step (b), the phase of the magnetic nanoparticles coated with fatty acid is changed from hydrophobic to hydrophilic by adding phosphatidylcholine.

더욱 구체적으로, 포스파티딜콜린과 자성 나노입자의 표면에 존재하는 알킬사슬 간의 반데르발스 작용에 의해 1차 마이셀이 형성된다.More specifically, primary micelles are formed by van der Waals action between phosphatidylcholine and an alkyl chain present on the surface of the magnetic nanoparticles.

여기서 상기 포스파티콜린은, 포스포리피드로 헤드 그룹인 콜린과 테일그룹인 글리세로포스포린산, 다양한 형태의 지방산으로 구성된 지방산은 포화 지방산 또는 불포화 지방산으로 구성되는 것이 바람직하며, 포화 지방산과 불포화지방산의 혼재로 제조될 수도 있다.Here, the phosphaticholine is a phospholipid, and the fatty acid composed of choline as a head group, glycerophosphoric acid as a tail group, and various types of fatty acids is preferably composed of saturated fatty acids or unsaturated fatty acids, and saturated fatty acids and unsaturated fatty acids It may be prepared as a mixture of.

이러한 상기 포스파티콜린은, 지방산 100중량부에 대하여 100 내지 1000중량부 첨가되며, 더욱 구체적으로 지방산 : 포스파티딜콜린은 중량비 기준 1:1로 제조되는 것이 바람직하다.The phosphatidylcholine is added in an amount of 100 to 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of the fatty acid, and more specifically, the fatty acid:phosphatidylcholine is preferably prepared in a weight ratio of 1:1.

상기 포스파티콜린이 지방산 100중량부에 대하여 100중량부 미만 첨가되면 지방산이 코팅된 자성 나노입자의 표면에 포스파티딜콜린의 코팅이 이루어지지 않고, 1000중량부를 초과하게 되면 코어/쉘이 형성되지 않게 된다.When the phosphatidylcholine is added in an amount of less than 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the fatty acid, the surface of the fatty acid-coated magnetic nanoparticles is not coated with phosphatidylcholine, and when the amount exceeds 1000 parts by weight, a core/shell is not formed.

더욱 구체적으로, 올레인산이 코팅된 초상자성 산화철 나노입자의 표면에 포스파티딜콜린을 도입하여 1차 마이셀을 형성할 수 있다.More specifically, primary micelles may be formed by introducing phosphatidylcholine to the surface of the oleic acid-coated superparamagnetic iron oxide nanoparticles.

아울러, 상기 포스파티딜콜린은, 지방산과 금속전구체를 열분해 한 후 불순물을 세척한 후에 첨가되어 그 후 가열하고 순차적으로 코팅할 수도 있으며, 자성 나노입자를 제조하기 위한 전구체와 포스파티딜콜린을 반응 전에 혼합하여 합성과 동시에 코팅할 수도 있다.In addition, the phosphatidylcholine may be added after pyrolyzing the fatty acid and the metal precursor and then washing impurities, then heating and sequentially coating, by mixing the precursor for preparing magnetic nanoparticles and phosphatidylcholine before the reaction to synthesize and simultaneously can also be coated.

그 다음으로 (c) 포스파티딜콜린이 코팅된 자성 나노입자와 실리카 전구체를 양이온 계면활성제 기반의 템플렛에 첨가하여 자성나노입자 코어/다공질 실리카 쉘을 형성하는 단계를 진행한다. 이때, 상기 실리카 전구체는 TEOS(Tetraethyl orthosilicate)이고, 상기 양이온 계면활성제는 CTAB인것이 바람직하다.Next, (c) the magnetic nanoparticles coated with phosphatidylcholine and the silica precursor are added to the cationic surfactant-based template to form the magnetic nanoparticle core/porous silica shell. At this time, it is preferable that the silica precursor is TEOS (Tetraethyl orthosilicate) and the cationic surfactant is CTAB.

그리고 (d) 실란 커플링제를 이용하여 마그네틱 코어의 표면에 존재하는 다공질 실리카 쉘에 메타크릴레이트 작용기를 도입한 후 아크릴산을 첨가하여 카르복실기를 활성화 시키는 단계를 진행한다.And (d) a step of activating the carboxyl group by adding acrylic acid after introducing a methacrylate functional group into the porous silica shell existing on the surface of the magnetic core by using a silane coupling agent.

상기 (d)단계에서 자성나노입자 코어의 표면에 존재하는 다공질 실리카 쉘의 기공 내부와 표면을 실란 커플링제를 이용하여 메타크릴레이트 작용기를 도입할 수 있다.In step (d), a silane coupling agent may be used to introduce methacrylate functional groups into the pores and the surface of the porous silica shell present on the surface of the magnetic nanoparticle core.

더욱 구체적으로, (d)단계는, 상기 (c)단계에서 얻어진 자성나노입자의 다공질 실리카 쉘의 기공 내부와 표면을 테트라메톡시실릴프로필 메타??레이트를 아세트산을 이용하여 코팅하고 자유 라디칼 중합반응에 의해 아크릴산을 결합할 수 있다.More specifically, in step (d), the inside and surface of the pores of the porous silica shell of the magnetic nanoparticles obtained in step (c) are coated with tetramethoxysilylpropyl methacrylate using acetic acid, followed by free radical polymerization By this, acrylic acid can be combined.

또한, 실란 커플링제를 이용하여 mSiO2@SPION의 표면을 개질한 후 NH4NO3를 이용하여 실리카 쉘 층으로부터 CTAB를 제거하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to modify the surface of mSiO 2 @SPION using a silane coupling agent and then remove CTAB from the silica shell layer using NH 4 NO 3 .

다음으로, (e) 유로퓸 착제를 합성하는 단계는, 유로퓸과 β-diketone을 이용한 착물을 제조하는 단계로, 카르복실기와 아크릴기를 포함하는 화합물인 아크릴릭산 또는 그 유도체, 즉 폴리에틴렌-co-아크릴릭산, 폴리아크릴 아마이드-co-아크릴릭산, 폴리-n-아이소프로필아크릴아마이드-co-아크릴릭산, 폴리아크릴릭 산, 메타크릴산 n-하이드록시썩신이미드에스터, 폴리에틸렌-co-메타크릴릭산, 3-(2-푸리)아크릴릭산 중 선택되는 어느 하나 또는 조합하여 사용할 수 있으며, 이의 사용은 어떠한 경우에도 서로 분리되기 어려운 구조체로 최종적으로 구조체의 물리/화학적 안정성을 크게 증대시킨다. Next, (e) synthesizing the europium complex is a step of preparing a complex using europium and β-diketone, which is a compound containing a carboxyl group and an acrylic group, acrylic acid or its derivative, that is, polyethylene-co-acrylic. acid, polyacrylamide-co-acrylic acid, poly-n-isopropylacrylamide-co-acrylic acid, polyacrylic acid, methacrylic acid n-hydroxysuccinimide ester, polyethylene-co-methacrylic acid, 3 Any one selected from -(2-puri)acrylic acid or a combination thereof may be used, and the use thereof significantly increases the physical/chemical stability of the final structure as a structure that is difficult to separate from each other in any case.

상기 (e)단계는, 유로퓸 클로라이드를 증류수에 녹인 용액과, 2-(4,4,4-트리플루오로아세토아세틸)나프탈렌을 에탄올에 녹인 용액과, 트리옥틸포스파인을 에탄올에 녹인 용액을 혼합 후 아크릴산을 첨가하고 암모니아를 첨가하여 pH를 조절한 후 중탕 가열하여 유로퓸 착제를 합성하는 단계이다.In step (e), a solution in which europium chloride is dissolved in distilled water, a solution in which 2-(4,4,4-trifluoroacetoacetyl)naphthalene is dissolved in ethanol, and a solution in which trioctylphosphine is dissolved in ethanol are mixed. After that, acrylic acid is added, ammonia is added to adjust the pH, and heating is performed in a water bath to synthesize a europium complexing agent.

더욱 구체적으로, 상기 유로퓸 클로라이드를 증류수에 녹여 농도 20mmol, 2-(4,4,4-트리플루오로아세토아세틸)나프탈렌을 에탄올에 녹여 20mmol, 트리옥틸포스파인을 에탄올에 녹여 20mmol이 되도록 한 용액을 일정비율로 혼합한 후 아크릴산을 첨가하고 암모니아를 첨가하는 것이 바람직하다.More specifically, a solution obtained by dissolving the europium chloride in distilled water to a concentration of 20 mmol, dissolving 2- (4,4,4-trifluoroacetoacetyl) naphthalene in ethanol to 20 mmol, and dissolving trioctylphosphine in ethanol to have a concentration of 20 mmol After mixing in a certain ratio, it is preferable to add acrylic acid and then add ammonia.

다음으로 (f) 상기 (d) 및 (e) 단계에서 얻어진 각각의 물질을 혼합하여 반응시켜, 상기 (d) 단계에서 얻어진 다공질 실리카 쉘의 기공 내외부에 (e) 단계에서 얻어진 상기 유로퓸 착제를 공유 결합하여 형광 자성나노입자를 제조하는 단계를 진행한다.Next, (f) mixing and reacting each of the materials obtained in steps (d) and (e) to share the europium complexing agent obtained in step (e) inside and outside the pores of the porous silica shell obtained in step (d). Proceed to the step of preparing fluorescent magnetic nanoparticles by combining them.

본 발명에서는, 앞서 설명한 제조방법에 따라 다공질 실리카를 이용한 형광자성 나노입자를 제조하였으며, 특히 TEOS에 대한 비혼화성층인 올레인산 코팅된 자성 나노입자를 포스파티딜콜린을 사용하여 혼화성 층으로 변화시켰고, 그 후 초상자성 나노입자 표면에 미셀을 형성함으로써 mSiO2@SPION의 코어-쉘 구조가 성공적으로 합성되었다.In the present invention, fluorescent magnetic nanoparticles were prepared using porous silica according to the manufacturing method described above, and in particular, oleic acid-coated magnetic nanoparticles, which are an immiscible layer for TEOS, were changed into a miscible layer using phosphatidylcholine, and then The core-shell structure of mSiO 2 @SPION was successfully synthesized by forming micelles on the surface of superparamagnetic nanoparticles.

이를 통해 제조된 다공질 실리카를 이용한 형광자성 나노입자는, 자성 코어의 표면에 실라케 쉘 층을 형성함과 동시에 실리카 표면에 화학적 결합이 가능한 작용기를 도입하여 란타나이드 금속착제를 코팅함으로써, in-vitro 분야에 적용 시 공초점 현미경으로 검출이 가능하고 in-vivo 상에서 MRI 조영제로 우수한 공간분해능을 제공하는 다중 기능 형광 프로브로로 적용할 수 있다.Fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica prepared through this process form a silicate shell layer on the surface of the magnetic core and at the same time introduce a functional group capable of chemical bonding to the surface of the silica to coat the lanthanide metal complex, thereby in-vitro When applied to the field, it can be detected with a confocal microscope and can be applied as a multifunctional fluorescent probe that provides excellent spatial resolution as an MRI contrast agent in vivo.

실리카 기공 내부에 담지된 Eu3 +복합체는 생물학적 샘플을 시각화하는 데 사용되어 지는 UV 및 레이저에 비 간접적으로 노출되기 때문에 수개월 동안 형광 특성을 연장시킬 수 있으며 세포 독성을 감소시킨다. 이러한 이유로, 본 발명에서 제안하고 있는 구조체인 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION는 낮은 세포독성, 우수한 생체적합성, 적색 발광과 자성특성을 갖는 다기능 나노입자로 이중기능 조영제의 잠재적 후보물질이며, 낮은 신호를 증폭시키기 위한 진단 키트를 제조하기 위한 형광 나노물질로 사용가능함 보여준다.Since the Eu 3+ complex supported inside the silica pores is indirectly exposed to UV and laser used to visualize biological samples, it can extend fluorescence characteristics for several months and reduce cytotoxicity. For this reason, Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION, a structure proposed in the present invention, is a multifunctional nanoparticle with low cytotoxicity, excellent biocompatibility, red light emission and magnetic properties. It is a potential candidate for a functional contrast agent and shows that it can be used as a fluorescent nanomaterial for manufacturing diagnostic kits for amplifying low signals.

이하, 실시예를 통해 보다 형광자성 나노입자의 제조방법에 대하여 더욱 자세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the method for producing fluorescent magnetic nanoparticles will be described in more detail through examples.

[실시예 1] [Example 1]

(a) 지방산과 금속전구체를 이용하여 지방산이 코팅된 자성 나노입자를 제조하는 단계(a) Preparing magnetic nanoparticles coated with fatty acids using fatty acids and metal precursors

(a-1) 금속전구체의 합성하는 단계(a-1) synthesizing a metal precursor

염화철 올레이트 (FeOl) 복합체를 다음과 같이 합성하였다.An iron chloride oleate (FeOl) complex was synthesized as follows.

FeOl은 염화철 (III) 6 수화물 (FeCl3·6H2O)과 올레산 나트륨 (NaOl)의 이온 교환에 의해 생성되었다. 염화철 6 수화물 (10.8g, 40mmol) 및 NaOl (36.5g, 120mmol)을 80mL의 EtOH, 60mL의 증류수 및 140mL의 n-헥산에 용해시켰다.FeOl was produced by ion exchange of iron(III) chloride hexahydrate (FeCl 3 6H 2 O) with sodium oleate (NaOl). Iron chloride hexahydrate (10.8 g, 40 mmol) and NaOl (36.5 g, 120 mmol) were dissolved in 80 mL of EtOH, 60 mL of distilled water and 140 mL of n-hexane.

혼합물을 함유하는 500mL 비이커를 밀봉하고 70℃에서 3시간 동안 교반하였다. 반응이 완료되면, 생성된 용액을 5시간 동안 냉동고에 보관하였다.The 500 mL beaker containing the mixture was sealed and stirred at 70° C. for 3 hours. Upon completion of the reaction, the resulting solution was stored in a freezer for 5 hours.

하부 층의 액체를 동결된 유기층으로부터 제거하고 증류수 80mL를 첨가하여 유기층을 세척하였다. 용액을 2시간 동안 냉동고에서 동결시키고 다시 FeOl을 함유하는 상부층을 하부층으로부터 분리하였다.The liquid of the lower layer was removed from the frozen organic layer and 80 mL of distilled water was added to wash the organic layer. The solution was frozen in the freezer for 2 hours and again the upper layer containing FeOl was separated from the lower layer.

상기 공정을 3회 반복하여 FeOl을 포함하는 상부층을 수집하였다. 수집된 FeOl 용액을 실온에서 밤새 건조시켜 잔여 n-헥산을 증발시키고, 고체 왁스 형태의 FeOl을 냉동고에 보관하였다.The above process was repeated three times to collect the upper layer containing FeOl. The collected FeOl solution was dried overnight at room temperature to evaporate residual n-hexane, and FeOl in the form of a solid wax was stored in a freezer.

(a-2) 지방산과 금속전구체를 유기 용매에 첨가하여 열분해에 의해 자성 나노입자를 제조하는 단계(a-2) preparing magnetic nanoparticles by thermal decomposition by adding a fatty acid and a metal precursor to an organic solvent

다음과 같이 열분해법에 의한 단 분산 초상자성 산화철 나노입자를 합성하였다.Monodisperse superparamagnetic iron oxide nanoparticles were synthesized by pyrolysis as follows.

올레인산(OA) 리간드-캡핑 된 SPION은 유기 용매에서 금속전구체의 열분해에 의해 합성되었다. 100 mL 플라스크 (2 구 둥근 바닥)에서 합성 된 FeOl 전구체 3.6 g 및 올레인산(OA) 0.57 g을 옥타디신 20g에 용해시켰다.Oleic acid (OA) ligand-capped SPIONs were synthesized by thermal decomposition of metal precursors in organic solvents. In a 100 mL flask (2-neck round bottom), 3.6 g of the synthesized FeOl precursor and 0.57 g of oleic acid (OA) were dissolved in 20 g of octadicin.

proportional integral derivative (PID) 제어 모듈을 히팅 맨틀 및 자기 교반기에 연결한 후, 혼합물을 함유하는 100mL 플라스크를 히팅 맨틀에 넣고 110℃에서 1시간 동안 교반하여 물리적으로 혼합물 내에 있는 물을 증발시켰다.After connecting the proportional integral derivative (PID) control module to a heating mantle and a magnetic stirrer, the 100 mL flask containing the mixture was put into the heating mantle and stirred at 110 °C for 1 hour to physically evaporate the water in the mixture.

이어서, FeOl 전구체를 함유하는 혼합물을 310℃에서 환류 가열하고 온도를 310℃에서 30분 동안 유지 한 다음, 용액을 실온에서 냉각시켰다.Then, the mixture containing the FeOl precursor was heated to reflux at 310 °C and the temperature was maintained at 310 °C for 30 minutes, then the solution was cooled to room temperature.

합성된 SPION을 n-헥산, 에탄올 및 아세톤 (1:2:1, V/V/V)을 사용하여 여러 번 세척하고, 용액을 21,500 g에서 20분 동안 원심분리하였다. The synthesized SPION was washed several times using n-hexane, ethanol and acetone (1:2:1, V/V/V), and the solution was centrifuged at 21,500 g for 20 minutes.

(b) 상기 지방산이 코팅된 자성 나노입자의 표면에 포스파티딜콜린을 코팅하는 단계(b) coating the surface of the fatty acid-coated magnetic nanoparticles with phosphatidylcholine

소수성 올레산 리간드로 코팅된 SPION은 리포좀계 포스파티딜콜린을 첨가함으로써 소수성에서 친수성으로 상전이 되었다.SPIONs coated with hydrophobic oleic acid ligands were phase-inverted from hydrophobic to hydrophilic by adding liposomal phosphatidylcholine.

간단히, 클로로포름에 분산된 0.5 mL의 SPION을 각각 2mL EP 튜브에 넣었다. 이어서, 1mL 에테르 및 0.5mL 에탄올을 EP 튜브에 첨가했다.Briefly, 0.5 mL of SPION dispersed in chloroform was placed into each 2 mL EP tube. 1 mL ether and 0.5 mL ethanol were then added to the EP tube.

SPION을 함유한 2mL EP 튜브를 3분 동안 초음파 처리하였다. 그 후, 샘플을 21,500 g에서 5분 동안 원심분리하여 침전시켰다. 침전 후, 상층액을 제거하고 침전된 SPION을 함유하는 EP 튜브 내에 0.5 mL의 클로로포름 및 80mg의 포스파티딜콜린을 첨가하였다.A 2mL EP tube containing SPION was sonicated for 3 minutes. The samples were then sedimented by centrifugation at 21,500 g for 5 minutes. After precipitation, the supernatant was removed and 0.5 mL of chloroform and 80 mg of phosphatidylcholine were added into the EP tube containing the precipitated SPION.

혼합물을 50℃에서 1시간 동안 초음파 처리 한 다음, 0.5 mL 에테르 및 1mL 에탄올을 EP 튜브에 첨가하고, 21,500g에서 10분 동안 원심분리 하였다. SPION 코팅된 포스파티딜콜린을 2 mL의 클로로포름에 재분산시켰다.The mixture was sonicated at 50° C. for 1 hour, then 0.5 mL ether and 1 mL ethanol were added to the EP tube and centrifuged at 21,500 g for 10 minutes. The SPION coated phosphatidylcholine was redispersed in 2 mL of chloroform.

(c) 포스파티딜콜린이 코팅된 자성 나노입자와 실리카 전구체를 양이온 계면활성제에 첨가하여 자성나노입자 코어-다공질 실리카 (c) Magnetic nanoparticle core-porous silica by adding phosphatidylcholine-coated magnetic nanoparticles and a silica precursor to a cationic surfactant 쉘을shell 형성하는 단계 forming step

240mL의 45.73 mM CTAB(양이온계면활성제, Cetyl trimethy lammonium bromide) 수용액을 500mL 2구 둥근 바닥 플라스크에 넣은 다음, 1.76 mL의 2M NaOH를 첨가했다. 혼합물 용액을 70℃에서 1시간 동안 초음파 처리하였다.240 mL of 45.73 mM CTAB (cationic surfactant, Cetyl trimethy lammonium bromide) aqueous solution was placed in a 500 mL two-necked round bottom flask, and then 1.76 mL of 2M NaOH was added. The mixture solution was sonicated at 70 °C for 1 hour.

초음파 처리 후, 2mL 클로로포름에 분산 되어진 포스파티딜콜린으로 코팅된 SPION을 매우 천천히 첨가했다. 혼합물 용액을 70℃에서 1시간 동안 초음파 처리하여 잔류 클로로포름을 증발시켰다.After sonication, SPION coated with phosphatidylcholine dispersed in 2 mL chloroform was added very slowly. The mixture solution was sonicated at 70° C. for 1 hour to evaporate residual chloroform.

자기 교반기 위에 올려진 물 수조 내에 혼합물이 담긴 플라스크 놓고 750 r.p.m의 교반 속도로 40℃에서 1시간 동안 환류 교반 하였다. SPION의 표면에 다공질 실리카층을 형성하기 위해, 400μL TEOS를 매우 천천히 주입하고 30분 동안 유지시켰다.The flask containing the mixture was placed in a water bath on a magnetic stirrer and stirred under reflux at 40° C. for 1 hour at a stirring speed of 750 r.p.m. To form a porous silica layer on the surface of SPION, 400 μL TEOS was injected very slowly and maintained for 30 minutes.

그 후, 800μL TEOS를 5초당 1방울의 속도로 추가로 첨가하고 2시간 동안 반응시켰다. 2시간 후, 온도를 80℃로 증가시키고 2시간 동안 반응시켰다. 반응 플라스크를 교반 하면서 실온으로 냉각시켰다.Then, 800 μL TEOS was additionally added at a rate of 1 drop per 5 seconds and reacted for 2 hours. After 2 hours, the temperature was increased to 80 °C and reacted for 2 hours. The reaction flask was cooled to room temperature while stirring.

샘플을 에탄올(200mL×3)로 세척하고 원심분리하였다. 이어서, 침전된 mSiO2@SPION을 20mL의 에탄올로 재분산시킨 후, 50mL 튜브에 넣어 보관하였다.Samples were washed with ethanol (200mL×3) and centrifuged. Subsequently, the precipitated mSiO 2 @SPION was redispersed in 20 mL of ethanol, and stored in a 50 mL tube.

(d) 실란 커플링제(d) a silane coupling agent 를cast 이용하여 다공질 실리카 Porous silica using 쉘에in the shell 메타크릴레이트methacrylate 작용기를 도입한 후 아크릴산을 첨가하여 카르복실기를 활성화 시키는 단계 Step of activating a carboxyl group by adding acrylic acid after introducing a functional group

mSiO2상의 실라놀 그룹의 코팅은 TMSPMA를 이용하였다. 0.6 g/mL 농도의 20 mL 에탄올에 분산된 mSiO2@SPION을 50mL 튜브 내에 넣은 후, 100μL의 TMSPMA 를 첨가하고, 0.6 mL 희석 아세트산 (1:10 아세트산:DI 물)을 첨가하고 5분 동안 초음파 처리했다.The coating of silanol groups on mSiO 2 used TMSPMA. After putting mSiO 2 @SPION dispersed in 20 mL ethanol at a concentration of 0.6 g/mL into a 50 mL tube, add 100 μL of TMSPMA, add 0.6 mL diluted acetic acid (1:10 acetic acid:DI water) and sonicate for 5 minutes. dealt with

샘플을 2mL EP 튜브로 옮긴 후 21,500g에서 5분 동안 원심분리 하였다. 침전 후, 상층액을 제거하고, 에탄올에 재분산시키고 다시 원심분리하였다. 세척 절차를 3 회 반복하였다.Samples were transferred to 2 mL EP tubes and centrifuged at 21,500 g for 5 minutes. After precipitation, the supernatant was removed, redispersed in ethanol and centrifuged again. The washing procedure was repeated 3 times.

수득된 실란으로 표면 개질된 mSiO2를 250mL 플라스크에 100mL의 에탄올(6 g/L, 질산암모늄/에탄올)을 첨가하여 분산시킨 후, 플라스크를 80℃에서 3시간 동안 초음파 처리하여 CTAB를 제거하였다. 3시간 후, 혼합물을 에탄올(200 mL×3)로 세척하고 원심 분리로 침전시켰다.The surface-modified mSiO 2 obtained with silane was dispersed by adding 100 mL of ethanol (6 g/L, ammonium nitrate/ethanol) to a 250 mL flask, and the flask was sonicated at 80° C. for 3 hours to remove CTAB. After 3 hours, the mixture was washed with ethanol (200 mL×3) and precipitated by centrifugation.

샘플을 30mL 증류수에 재분산시키고 50mL 튜브에 보관하였다. TMSPMA으로 표면 개질 된 mSiO2@SPION의 표면에서 카르복실기의 활성화는 AAc와의 자유 라디칼 중합에 의해 형성되었다. 30 mL 증류수에 분산된 TMSPMA로 코팅 된 mSiO2@SPION을 100 mL 플라스크 (2 구 둥근 바닥)에 옮긴 다음 27 mL 증류수, 3 mL 포타슘퍼설페이트 (PPS, 50 mL의 증류수에 용해 된 1.75 g의 PPS) 0.6 mL의 아크릴산을 첨가 하였다. Samples were redispersed in 30 mL distilled water and stored in 50 mL tubes. Activation of carboxyl groups on the surface of surface-modified mSiO 2 @SPION with TMSPMA was formed by free radical polymerization with AAc. The mSiO 2 @SPION coated with TMSPMA dispersed in 30 mL distilled water was transferred to a 100 mL flask (two-necked round bottom), followed by 27 mL distilled water, 3 mL potassium persulfate (PPS, 1.75 g of PPS dissolved in 50 mL distilled water). ) 0.6 mL of acrylic acid was added.

반응 플라스크를 75℃에서 1시간 동안 초음파 처리하였다. 5 L의 증류수에 대해 투석 백 (Mw. Cutoff = 12,400)을 사용하여 불순물 및 미반응 화학 물질을 투석하였다. 투석된 증류수를 2시간마다 5번 신선한 5L 증류수로 교환하였다.The reaction flask was sonicated at 75° C. for 1 hour. Dialyze impurities and unreacted chemicals using a dialysis bag (Mw. Cutoff = 12,400) against 5 L of distilled water. The dialyzed distilled water was exchanged with fresh 5L distilled water 5 times every 2 hours.

(e) 유로퓸 클로라이드를 증류수에 녹인 용액과, 2-(4,4,4-(e) a solution of europium chloride in distilled water, and 2-(4,4,4- 트리플루오로아세토아세틸trifluoroacetoacetyl )나프탈렌을 에탄올에 녹인 용액과, ) A solution of naphthalene dissolved in ethanol; 트리옥틸포스파인을Trioctylphosphine 에탄올에 녹인 용액을 혼합 후 아크릴산을 첨가하고 암모니아를 첨가하여 pH를 조절한 후 중탕 가열하여 유로퓸 착제를 합성하는 단계 After mixing the solution dissolved in ethanol, adding acrylic acid and adding ammonia to adjust the pH, heating in water bath to synthesize a europium complexing agent

1mmol (0.366 g) Eu3 +를 50mL의 에탄올에 용해 시켰다. 4,4,4-trifluoro-1-(2-thienyl)-1,3-butanedione (TTA) 스톡 용액은 1mmol (0.222 g) TTA를 50mL 에탄올에 용해 시켜 제조하였다. 1mmol (0.37 g) Trioctylphosphine P(Oct)3을 50mL 에탄올에 용해시켜 P(Oct)3스톡 용액을 제조했다. 제조된 스톡 용액의 농도는 다음과 같았다; Eu3 +:20mM, TTA:20mM, P(Oct)3:20mM. 10 mL의 증류수 및 100μL의 (20mM) Eu3 +스톡 용액 및 300μL의 (20mM) TTA 및 300μL의 (20 mM) P(Oct)3을 각각 20mL 유리 바이알에 첨가하였다.1mmol (0.366 g) Eu 3+ was dissolved in 50mL of ethanol. A stock solution of 4,4,4-trifluoro-1-(2-thienyl)-1,3-butanedione (TTA) was prepared by dissolving 1 mmol (0.222 g) TTA in 50 mL of ethanol. A P(Oct) 3 stock solution was prepared by dissolving 1 mmol (0.37 g) Trioctylphosphine P(Oct) 3 in 50 mL ethanol. The concentrations of the prepared stock solutions were as follows; Eu 3+ :20 mM, TTA: 20 mM, P(Oct) 3 :20 mM. 10 mL of distilled water and 100 μL of (20 mM) Eu 3 + stock solution and 300 μL of (20 mM) TTA and 300 μL of (20 mM) P(Oct) 3 were each added to a 20 mL glass vial.

이어서 20μL의 농축 암모니아 용액을 첨가하였다. 유리 바이알 함유 혼합물을 수조 내에서 60℃로 600 r.p.m에서 자기 교반기로 교반 했다. 2시간 동안 교반 후, 생성된 β-디케톤 Eu3 +복합체를 실온에서 보관하였다.Then 20 μL of concentrated ammonia solution was added. The mixture containing the glass vial was stirred with a magnetic stirrer at 600 rpm at 60 °C in a water bath. After stirring for 2 hours, the resulting β-diketone Eu 3+ complex was stored at room temperature.

(f) 상기 (d) 및 (e) 단계에서 얻어진 각각의 물질을 반응시켜, 다공질 실리카 (f) reacting the respective materials obtained in steps (d) and (e), porous silica 쉘의of the shell 기공 내외부에 상기 유로퓸 The europium inside and outside the pores 착제를conjugation 공유 결합하여 형광 자성나노입자를 제조하는 단계 Covalent bonding to prepare fluorescent magnetic nanoparticles

β-디케톤 유로퓸 착물의 화학 구조는 mSiO2@SPION상의 카르복실산 리간드로 킬레이트화되었다. Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 합성은 증류수에 분산된 mSiO2@SPION 용액 50mL를 100mL 플라스크에 첨가한 후, 1mL의 Eu(TTA)3(TOP)3, 0.5μL의 암모니아 용액을 첨가하였다.Chemical structure of β-diketone europium complex chelated with carboxylic acid ligands on mSiO 2 @SPION. For the synthesis of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION, 50mL of mSiO 2 @SPION solution dispersed in distilled water was added to a 100mL flask, and 1mL of Eu(TTA) 3 (TOP) 3 , 0.5 μL of ammonia solution was added.

그리고 혼합물이 담긴 플라스크를 70℃에서 700 r.p.m으로 1시간 동안 수조에서 교반하였고, 제조된 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION은 투석 백 (Mw. Cutoff = 12,400)을 사용하여 5 L의 증류수로 세척하였다. 이때 증류수는 1시간마다 5회 교체한 후, 24시간 유지하였다.And the flask containing the mixture was stirred in a water bath at 70 °C and 700 rpm for 1 hour, and the prepared Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION was dialysis bag (Mw. Cutoff = 12,400) was washed with 5 L of distilled water. At this time, distilled water was replaced 5 times every hour and maintained for 24 hours.

[[ 실험예Experimental example 1] 투과 전자 현미경 및 주사 전자 현미경 이미지와 1] transmission electron microscopy and scanning electron microscopy images and EDXEDX 분석 결과 Analysis

실시예에 따른 투과 전자 현미경 및 주사 전자 현미경 이미지와 EDX 분석을 진행하였으며, 이는 도 2에 나타내었다.Transmission electron microscopy and scanning electron microscopy images and EDX analysis were performed according to the examples, which are shown in FIG. 2 .

도 2의 (a)는 FeOl 전구체의 열분해에 의해 형성된 OA-캡핑된 SPION에 대한 TEM 이미지로, 평균 크기가 약 12nm인 자성 나노 구가 성공적으로 합성되었음을 확인할 수 있다.2(a) is a TEM image of the OA-capped SPION formed by thermal decomposition of the FeOl precursor, confirming that magnetic nanospheres having an average size of about 12 nm were successfully synthesized.

도 2의 (b)은 mSiO2@SPION의 TEM 이미지로, 평균 크기가 120nm인 것을 확인할 수 있었고, 측정한 평균 기공 사이즈는 30Å이며 표준 편차는 0.47였다.2(b) is a TEM image of mSiO 2 @SPION, and it was confirmed that the average size was 120 nm, the measured average pore size was 30 Å, and the standard deviation was 0.47.

도 2의 (c)는 유로퓸 착물 킬레이트 된 mSiO2@SPION의 TEM 이미지이고, 이에 따르면 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3로 킬레이트화된 후에 독특한 형태학적 차이가 보여지지 않는다.2(c) is a TEM image of europium complex chelated mSiO 2 @SPION, and according to this, no distinctive morphological difference is seen after chelation with Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 .

또한, 도 2의 (d)는 mSiO2@SPION의 SEM 이미지이며, 이를 통해 mSiO2@SPION이 자기 코어를 가진 구형 구조를 가지고 있음을 확인할 수 있다.In addition, (d) of FIG. 2 is an SEM image of mSiO 2 @SPION, through which it can be confirmed that mSiO 2 @SPION has a spherical structure with a magnetic core.

도 2의 (e)는 mSiO2@SPION의 EDX 분석 결과로서 아연과 구리의 피크가 샘플 홀더에서 나오고 있음을 확인할 수 있다.In (e) of FIG. 2 , as a result of EDX analysis of mSiO 2 @SPION, it can be seen that peaks of zinc and copper are emitted from the sample holder.

[[ 실험예Experimental example 2] FT-IR 스펙트럼 측정 2] FT-IR spectrum measurement

본 발명의 실시예에 따른 FT-IR 스펙트럼을 측정하였으며, 이는 도 3에 나타내었다.An FT-IR spectrum was measured according to an embodiment of the present invention, which is shown in FIG. 3 .

도 3의 그래프 상에서 (a)는 올레산이 코팅된 자성 나노입자, (b)는 표면에 파스파티딜콜린이 코팅된 자성 나노입자, (c)는 mSiO2@SPION , (d)는 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION을 의미한다.On the graph of FIG. 3, (a) is magnetic nanoparticles coated with oleic acid, (b) is magnetic nanoparticles coated with fasphatidylcholine on the surface, (c) is mSiO 2 @SPION, and (d) is Eu (TTA ) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION.

도 3의 (a)에서 578cm-1에서의 피크는 FT-IR 스펙트럼이 Fe3O4로부터의 Fe-O 결합의 존재에 기인한다. 그리고 1438cm-1에서 피크는 SPION에서 철 카르복실레이트의 대칭 진동에 해당하고, 1540cm-1에서의 피크는 COO-를 나타내며, 1700cm-1에서의 피크는 COO-의 C=O stretch의 존재를 나타낸다. 또한, 2850cm-1에서의 피크와 2921cm-1에서의 피크는, OA로부터의 C-H 스크레칭 피크를 나타낸다.In (a) of FIG. 3, the peak at 578 cm −1 is attributed to the presence of Fe—O bonds from Fe 3 O 4 in the FT-IR spectrum. And the peak at 1438cm -1 corresponds to the symmetrical vibration of iron carboxylate in SPION, the peak at 1540cm -1 represents COO-, and the peak at 1700cm -1 represents the presence of C=O stretch of COO-. . In addition, the peak at 2850 cm -1 and the peak at 2921 cm -1 represent CH scratching peaks from OA.

도 3의 (b)에서 3240cm-1에서 넓은 피크는, mSiO2@SPION 상의 OH기에 해당한다. 그리고 1736cm-1에서의 피크는 포스파티딜콜린의 존재를 나타내는 에스테르 기의 C=O 연신에 상응하고, 1262cm-1에서의 피크는 P-O-R 결합에 상응한다. 또한, 1170cm-1에서의 피크는 C-O에 해당하고, 970cm-1에서의 피크는 인지질을 함유하는 콜린의 존재를 나타낸다. 또한, 518cm-1에서의 피크는 인산기(O-P-O)를 나타낸다.The broad peak at 3240 cm −1 in FIG. 3 (b) corresponds to the OH group on mSiO 2 @SPION. And the peak at 1736 cm -1 corresponds to C=O stretching of the ester group indicating the presence of phosphatidylcholine, and the peak at 1262 cm -1 corresponds to POR bond. In addition, the peak at 1170 cm -1 corresponds to CO, and the peak at 970 cm -1 indicates the presence of choline containing phospholipids. In addition, the peak at 518 cm −1 represents a phosphoric acid group (OPO).

도 3의 (c)에서 1087cm-1, 789cm-1, 470cm-1에서 나타난 피크는 Si-O-Si 결합을 나타낸다. 그리고 3442cm-1, 958cm-1에서의 피크는 각각의 나노입자에 대한 수소 결합으로 인한 Si-OH 및 자유 실라놀 기의 신축진동에 기인한다.In (c) of FIG. 3, peaks appearing at 1087 cm -1 , 789 cm -1 , and 470 cm -1 represent Si-O-Si bonds. And the peaks at 3442 cm -1 and 958 cm -1 are due to the stretching vibration of Si-OH and free silanol groups due to hydrogen bonding to each nanoparticle.

도 3의 (d)에서 1595cm-1,1410cm-1에서 피크는 mSiO2SPION 상에 존재하는 TMSPMA의 자유 라디칼 중합에 의해 형성된 AAc의 카르복실산으로 킬레이트화 된 Eu3+을 나타낸다. 그리고 1700cm-1에서 피크는 C=O stretch에 해당한다.In (d) of FIG. 3, the peak at 1595 cm −1 , 1410 cm −1 represents Eu 3+ chelated with the carboxylic acid of AAc formed by free radical polymerization of TMSPMA present on mSiO 2 SPION. And the peak at 1700 cm -1 corresponds to C=O stretch.

이러한 결과는, Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION에 대한 Eu3 + 복합체의 킬레이트화가 성공적으로 이루어졌음을 의미한다. These results indicate that Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION successfully chelated the Eu 3+ complex.

[[ 실험예Experimental example 3] mSiO 3] mSiO 22 @SPION과 with @SPION Eu(TTA)Eu(TTA) 33 (p(Oct)(p(Oct) 33 )) 33 @@ mSiOmSiO 22 @SPION의 열분석 (Thermal Analysis by @SPION ( DSCDSC -TGA)-TGA)

도 4의 (a)는 mSiO2@SPION의 DSC-TGA 그래프이고, 도 4의 (b)는 Eu(TTA)3(p(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 DSC-TGA 그래프이다.(a) of FIG. 4 is a DSC-TGA graph of mSiO 2 @SPION, and (b) of FIG. 4 is a DSC-TGA graph of Eu(TTA) 3 (p(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION.

도 4의 (a) 및 (b)의 TGA 곡선은 130℃ 영역에서 입자에 흡수된 물의 탈수로 인하여 실온에서의 빠른 중량 손실을 나타낸다. 그리고 2차 중량 손실은 -CH3의 산화 및 잔류 유기 용매의 증발에 해당하는 300℃ 내지 500℃의 범위에서 나타난다.The TGA curves in (a) and (b) of FIG. 4 show rapid weight loss at room temperature due to dehydration of water absorbed into the particles in the region of 130°C. And the secondary weight loss appears in the range of 300°C to 500°C corresponding to oxidation of -CH3 and evaporation of residual organic solvent.

mSiO2@SPION의 중량 손실은 Eu(TTA)3(p(Oct)3)3 킬레이트 된 mSiO2@SPION의 중량 손실보다 훨씬 낮으며, 이는 mSiO2@SPION 상에 킬레이트 된 Eu3 + 복합체의 존재를 의미한다. The weight loss of mSiO 2 @SPION is much lower than that of Eu(TTA) 3 (p(Oct) 3 ) 3 chelated mSiO 2 @SPION, which is due to the presence of chelated Eu 3+ complexes on mSiO 2 @SPION. means

600℃ 부근에서 무게 손실이 적으며, 합성 나노 입자에 TEOS와 같은 유기 분자가 남아 있음을 나타낸다.There is little weight loss around 600 °C, indicating that organic molecules such as TEOS remain in the synthesized nanoparticles.

TGA 곡선에서 관찰된 바와 같이, 130℃에서 관찰된 DSC의 흡열 피크는 흡수 된 물의 탈수에 해당한다. 250~500℃의 온도 범위에서 발열 피크는 유기 분자의 분해와 관련이 있고, mSiO2@SPION 상에 킬레이트 화 된 Eu3 + 복합체의 존재로 인해 반응열이 증가한 것으로 추정될 수 있다.As observed in the TGA curve, the endothermic peak of DSC observed at 130 °C corresponds to the dehydration of absorbed water. The exothermic peak in the temperature range of 250–500 °C is related to the decomposition of organic molecules, and it can be assumed that the heat of reaction increased due to the presence of chelated Eu 3+ complexes on mSiO 2 @SPION.

[[ 실험예Experimental example 4] 마그네틱 코어를 갖는 4] with a magnetic core 메조포러스mesoporous 실리카 나노 입자의 of silica nanoparticles 비표면적specific surface area 과 class 포어Fore 사이즈(BET) 측정 SIZE (BET) MEASUREMENT

BET 및 평균 기공 직경 (dp)은 0.05 내지 0.3의 상대 압력 범위에서 흡착 등온선을 사용하여 측정하였다.BET and mean pore diameter (dp) were determined using adsorption isotherms in the relative pressure range of 0.05 to 0.3.

도 5의 (a)에서 mSiO2@SPION의 질소 물리 흡수 등온선은 P/Po=0.9-1.0 부근에서 강한 흡수 경향을 갖는 등온선을 나타내며, 이는 전형적인 메조포러스 구조의 존재를 의미한다.In (a) of FIG. 5, the nitrogen physical absorption isotherm of mSiO 2 @SPION shows an isotherm with a strong absorption tendency around P/P o =0.9-1.0, which means the existence of a typical mesoporous structure.

그리고 도 5의 (b)는 mSiO2@SPION의 기공크기 및 분포곡선에 대한 그래프이고, mSiO2@SPION의 평균 기공크기는 약 28Å이고 비표면적은 464.96m2/g이다.And Figure 5 (b) is a graph of the pore size and distribution curve of mSiO 2 @SPION, the average pore size of mSiO 2 @SPION is about 28Å and the specific surface area is 464.96m 2 /g.

[[ 실험예Experimental example 5] 5] Eu(TTA)Eu(TTA) 33 (P(Oct)(P(Oct) 33 )) 33 @mSiO@mSiO 22 @SPION의 여기 및 발광 파장 그래프 및 자외선 여기 하에 붉은색으로 발광하는 형광자성 나노입자의 이미지Excitation and emission wavelength graphs of @SPION and images of red-emitting fluorescent nanoparticles under UV excitation

도 6의 (a)는 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 농도에 따른 여기(309nm) 스펙트럼, 도 6의 (b)는 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 방출(621nm) 스펙트럼의 광 발광 (PL) 특성을 나타낸다.(a) of FIG. 6 is an excitation (309 nm) spectrum according to the concentration of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION, and (b) of FIG. 6 is Eu(TTA) 3 (P( The photoluminescence (PL) characteristics of the emission (621 nm) spectrum of Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION are shown.

도 6의 (a)에서 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 여기 스펙트럼은 강한 적색 방출 특성을 갖는 Eu3 + 복합체의 f-f 전이로 인한 전형적인 광학 경향을 나타낸다.In FIG. 6(a) , the excitation spectrum of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION shows a typical optical trend due to the ff transition of the Eu 3+ complex with strong red emission characteristics.

도 6의 (b)에서 621nm에서 강한 방출 피크가 나타나는 것은 5D0 → 7F2 전이로 인한 것이고, 592nm에서 나타나는 더 낮은 피크는 D0 → 7F1 전이에 할당될 수 있다.In (b) of FIG. 6, the strong emission peak at 621 nm is due to the 5 D 0 → 7 F 2 transition, and the lower peak appearing at 592 nm can be assigned to the D 0 → 7 F 1 transition.

도 6의 (b)는 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION이 안정적인 Eu3 + 복합체로부터 나오는 5D0→7F2 전이에서 강한 PL 특성을 갖음을 나타낸다.6( b ) shows that Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION has strong PL characteristics at the 5D 0 → 7 F 2 transition from a stable Eu 3+ complex.

도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 여기 스펙트럼은 309nm에서 최대 피크로 식별되고, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 농도가 점차 증가함에 따라 621nm에서 PL 강도가 증가하는 것을 확인할 수 있다.As shown in (a) of FIG. 6, the excitation spectrum of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION is identified as the maximum peak at 309 nm, and shown in (b) of FIG. As shown, it can be seen that the PL intensity at 621 nm increases as the concentration of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION gradually increases.

그리고 도 6의 (c)는 실내등에서의 DI Water에 희석된 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 사진, 도 6의 (d)는 UV light에서의 Di water에 희석된 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 사진의 사진이다.And FIG. 6 (c) is a photograph of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION diluted in DI water under indoor light, and FIG. 6 (d) is Di water under UV light. It is a picture of a picture of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION diluted in .

[[ 실험예Experimental example 6] 세포독성 분석 6] Cytotoxicity assay

H460 세포에서의 유로퓸 착물 배위 결합된 mSiO2@SPION의 세포 독성을 측정하였으며, 이는 도 7에 나타냈다.The cytotoxicity of mSiO 2 @SPION coordinated with the europium complex in H460 cells was measured, as shown in FIG. 7 .

이때, Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 농도는 10μg/mL, 50μg/mL, 100μg/mL, 200μg/mL, 300μg/mL, 500μg/mL로 하였으며, 10~500μg/mL의 농도 범위의 에서 H460 세포 생존력은 90% 이상이었다.At this time, the concentration of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION was 10μg/mL, 50μg/mL, 100μg/mL, 200μg/mL, 300μg/mL, 500μg/mL, and In the concentration range of ~500 μg/mL, H460 cell viability was greater than 90%.

즉, Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION은 세포독성을 유발하지 않고 생체에 적합한 것을 의미한다.That is, Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION means that it does not induce cytotoxicity and is biocompatible.

[[ 실험예Experimental example 7] H460 세포에서의 7] in H460 cells Eu(TTA)Eu(TTA) 33 (P(Oct)(P(Oct) 33 )) 33 @mSiO@mSiO 22 @SPION의 농도에 따른 공초점 현미경 이미지Confocal microscopy images at different concentrations of @SPION

도 8은 H460 세포에서의 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 농도에 따른 세포 내 흡수 및 분포를 공초점 현미경에 의해 검출된 이미지로서, Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 농도는 도 8의 (a)에서 10μg/mL, (b)에서 100μg/mL, (c)에서 300μg/mL, (d)에서 500μg/mL로 제조되었다.8 is an image of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION concentration-dependent cellular uptake and distribution detected by confocal microscopy in H460 cells, and Eu(TTA) 3 The concentration of (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION is 10 μg/mL in (a), 100 μg/mL in (b), 300 μg/mL in (c), and 500 μg/mL in (d). was manufactured with

도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 농도가 100μg/mL로 증가함에 따라 세포 내 이입으로 인해 적색 방출 부분이 나타나기 시작하였다.As shown in (b) of FIG. 8, as the concentration of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION increased to 100 μg/mL, a red emission portion appeared due to endocytosis. started.

그리고 도 8의 (a) 내지 (d)에 도시된 바와 같이, Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 농도가 증가할수록 형광 강도 증가함을 확인하였으며, 결과적으로 시각화를 위한 Eu(TTA)3(P(Oct)3)3@mSiO2@SPION의 최적의 농도는 약 500μg/mL인 것을 확인하였다.And as shown in (a) to (d) of FIG. 8, it was confirmed that the fluorescence intensity increased as the concentration of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION increased, and as a result It was confirmed that the optimum concentration of Eu(TTA) 3 (P(Oct) 3 ) 3 @mSiO 2 @SPION for visualization was about 500 μg/mL.

아울러, 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.In addition, the rights of the present invention are defined by what is described in the claims, not limited to the embodiments described above, and various modifications and adaptations can be made by those skilled in the art within the scope of rights described in the claims. It is self-evident that it can

Claims (6)

(a) 지방산과 금속전구체를 이용하여 지방산이 코팅된 자성 나노입자를 제조하는 단계:
(b) 상기 지방산이 코팅된 자성 나노입자의 표면에 포스파티딜콜린을 코팅하는 단계;
(c) 포스파티딜콜린이 코팅된 자성 나노입자와 실리카 전구체를 양이온 계면활성제 템플릿에 첨가하여 자성나노입자 코어/다공질 실리카 쉘을 형성하는 단계;
(d) 실란 커플링제를 이용하여 다공질 실리카 쉘에 메타크릴레이트 작용기를 도입한 후 아크릴산을 첨가하여 카르복실기를 활성화 시키는 단계;
(e) 유로퓸 클로라이드를 증류수에 녹인 용액과, 2-(4,4,4-트리플루오로아세토아세틸)나프탈렌을 에탄올에 녹인 용액과, 트리옥틸포스파인을 에탄올에 녹인 용액을 혼합 후 아크릴산을 첨가하고 암모니아를 첨가하여 pH를 조절한 후 중탕 가열하여 유로퓸 착제를 합성하는 단계;
(f) 상기 (d) 및 (e) 단계에서 얻어진 각각의 물질을 반응시켜, 다공질 실리카 쉘의 기공 내외부에 상기 유로퓸 착제를 공유 결합하여 형광 자성나노입자를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자의 제조방법.
(a) Preparing magnetic nanoparticles coated with fatty acids using fatty acids and metal precursors:
(b) coating the surface of the fatty acid-coated magnetic nanoparticles with phosphatidylcholine;
(c) forming a magnetic nanoparticle core/porous silica shell by adding phosphatidylcholine-coated magnetic nanoparticles and a silica precursor to a cationic surfactant template;
(d) introducing a methacrylate functional group into the porous silica shell using a silane coupling agent and then adding acrylic acid to activate the carboxyl group;
(e) After mixing a solution of europium chloride in distilled water, a solution of 2-(4,4,4-trifluoroacetoacetyl)naphthalene in ethanol, and a solution of trioctylphosphine in ethanol, acrylic acid is added. synthesizing a europium complexing agent by adding ammonia to adjust pH and then heating in water bath;
(f) preparing fluorescent magnetic nanoparticles by reacting each of the materials obtained in steps (d) and (e) to covalently bond the europium complex to the inside and outside of the pores of the porous silica shell; A method for producing fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica.
 제1항에 있어서,
상기 실리카 전구체는 TEOS(Tetraethyl orthosilicate)인 것을 특징으로 하는 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자의 제조방법.
According to claim 1,
The silica precursor is a method for producing fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica, characterized in that TEOS (Tetraethyl orthosilicate).
 제1항에 있어서,
상기 자성 나노입자는, 산화철(II), 산화철(III), 코발트 페라이트, 징크 페라이트, 니켈 페라이트, 망간 페라이트, 철, 코발트, 니켈, 망간, FeAu, FePt, CoNi 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자의 제조방법.
According to claim 1,
The magnetic nanoparticles are porous, characterized in that at least one selected from iron oxide (II), iron oxide (III), cobalt ferrite, zinc ferrite, nickel ferrite, manganese ferrite, iron, cobalt, nickel, manganese, FeAu, FePt, CoNi Manufacturing method of fluorescent magnetic nanoparticles using silica.
 제1항에 있어서,
상기 자성 나노입자는,
철(II)과 철(III)를 1:2의 몰비로 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자의 제조방법.
According to claim 1,
The magnetic nanoparticles,
A method for producing fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica, characterized in that they are prepared by mixing iron (II) and iron (III) in a molar ratio of 1:2.
 제1항에 있어서,
상기 (b)단계에서,
상기 포스파티콜린은, 지방산 100중량부에 대하여 100 내지 1000중량부 첨가되는 것을 특징으로 하는 다공질 실리카를 이용한 형광 자성 나노입자의 제조방법.
According to claim 1,
In step (b),
The method of producing fluorescent magnetic nanoparticles using porous silica, characterized in that the phosphaticholine is added in an amount of 100 to 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of fatty acids.
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