KR20210000024A - Fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide comprising quantum dot nanoparticles, method for detecting hydrogen peroxide using the same, and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 명세서에는 퀀텀닷 나노입자를 포함하는 과산화수소 검출용 형광 센서, 이를 이용한 과산화수소 검출 방법, 및 이의 제조방법이 개시된다. The present specification discloses a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide including quantum dot nanoparticles, a method for detecting hydrogen peroxide using the same, and a method for manufacturing the same.
과산화수소(H2O2)는 무색 액체이며, 강력한 산화제 중에 하나로 살균제와 표백제로 많이 이용되고 있으며, 액체나 기체 형태의 소독제로 사용되고 있다. 이는 과산화수소의 강력한 산화력이 균류, 세균, 포자, 바이러스와 곰팡이를 사멸시킬 수 있기 때문이다. Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is a colorless liquid, is widely used as a disinfectant and bleach as one of the strong oxidizing agents, and is used as a disinfectant in liquid or gaseous form. This is because hydrogen peroxide's strong oxidizing power can kill fungi, bacteria, spores, viruses and fungi.
또한, 과산화수소는 75 ppm의 농도에서 사람의 건강을 해칠 수 있으며, 안전한 농도인 1 ppm 이하를 측정하는 기술 및 지속적으로 측정하는 모니터링 기술은 산업 및 의료분야에서 매우 중요성이 부각되고 있다.In addition, hydrogen peroxide can harm human health at a concentration of 75 ppm, and a technology for measuring less than 1 ppm, which is a safe concentration, and a monitoring technology for continuously measuring, are of great importance in the industrial and medical fields.
또한, 과산화수소는 항산화 방어 효소 작용으로 최소화되어야 하는 세포 독성 제제로 널리 알려져 있으며, 실제로 과산화수소는 전이 금속 이온이 없으면 반응이 약하다. 특정 인체 조직을 과산화수소에 노출하는 것은 일반적으로 마시는 커피, 소변 및 호흡 된 공기에 상당량의 과산화수소가 존재하고 일반적으로 추정되는 양보다 많을 수 있다. 인체 내에서 과산화수소 농도는 이화 작용뿐 아니라 배설로 조절되며 신장의 기능과 소변의 항균제 역할을 하고 있다. 그러나 과량의 과산화수소 농도는 생체 내에서 자유 라디칼을 형성하여 유전자를 손상할 수 있으며, 따라서 과산화수소는 생체 내 중요한 “생물지표(Biomarker)” 가 될 수 있다.In addition, hydrogen peroxide is widely known as a cytotoxic agent that must be minimized by the action of antioxidant defense enzymes, and in fact, hydrogen peroxide has a weak reaction without transition metal ions. Exposing certain human tissues to hydrogen peroxide can result in the presence of significant amounts of hydrogen peroxide in the commonly consumed coffee, urine, and breathed air and greater than the generally estimated amount. The concentration of hydrogen peroxide in the human body is regulated by excretion as well as catabolism, and functions of the kidneys and acts as an antibacterial agent in urine. However, excessive hydrogen peroxide concentration can damage genes by forming free radicals in vivo, and thus hydrogen peroxide can be an important “biomarker” in vivo.
종래의 과산화수소 검출 센서에 관한 등록특허 제10-1905317호와 등록특허 제10-1364250호는, 탄소 기반 코어/쉘(GO@MOS2)과 금 나노로드 합성으로 제조과정이 복잡하고, 전기화학적 검출 방법을 활용함으로서 감도 저하와 과산화수소 검출로 전이 금속이 생체 내 매질과의 반응으로 산화 환원 복원능이 떨어지고, 세포 내에서의 과산화수소 검출이 가능하지 않으며, 또한 전기화학적 검출 방법에 따라 검출한계가 매우 높은 단점과 재활용에 한계가 있다. 따라서, 이러한 낮은 전기화학 신호와 이중상의 층에 의해 나타나는 전자 전달 특성이 정확성과 실용성에 한계점을 보여주고 있다. Registration Patent No. 10-1905317 and Patent No. 10-1364250 related to conventional hydrogen peroxide detection sensors have a complex manufacturing process by synthesizing a carbon-based core/shell (GO@MOS 2 ) and gold nanorods, and electrochemical detection By using the method, the sensitivity decreases and the detection of hydrogen peroxide decreases the redox restoration ability due to the reaction of the transition metal with the in vivo medium, and the detection of hydrogen peroxide in cells is not possible, and the detection limit is very high depending on the electrochemical detection method. And recycling is limited. Therefore, these low electrochemical signals and electron transfer characteristics exhibited by the double-phase layer show limitations in accuracy and practicality.
한편, 코어/쉘(Core/Shell)구조의 퀀텀닷(quantum dots)은 구형으로 입자의 크기에 따라 다른 형광 파장을 방출하는 특성이 있으며, 단백질 칩, 바이오센서, 디스플레이 분야에서 상용될 수 있다. 또한, 퀀텀닷은 광학적 안정성으로 연속적인 모니터링이 가능하므로 대기 환경 분야, 바이오센서 분야에서 발전 가능성이 매우 크다. Meanwhile, quantum dots having a core/shell structure are spherical and have a characteristic of emitting different fluorescence wavelengths according to the size of the particles, and can be commercially used in the fields of protein chips, biosensors, and displays. In addition, since quantum dots can be continuously monitored due to their optical stability, the potential for development in the atmospheric environment field and biosensor field is very high.
또한, 유기 형광 염료보다 수천 배 이상의 형광 신호를 발할 수 있으며, 무기 물질로 구성되어 광화학적 안정성, 내구성이 뛰어나고 퀀텀닷의 표면을 개질함으로써 특정 화합물에 대한 선택성이 용이한 장점이 있다. 그리고 나노입자 결정의 뛰어난 광학적 특성을 이용하여 발광소자, 레이저, 태양전지, 분자 영상 및 생체 이미징 프로브로 활용되고 있다는 보고가 있으며, 높은 특이성과 민감성을 가지는 형광 센서로의 응용도 보고되고 있다. 이와 같이 뛰어난 광학 특성을 이용하여 고기능성 이온 검출 형광 센서로의 활용이 가능하다.In addition, it can emit a fluorescence signal thousands of times more than that of an organic fluorescent dye, and it is composed of an inorganic material, which has excellent photochemical stability and durability, and has the advantage of easy selectivity for a specific compound by modifying the surface of the quantum dot. In addition, it has been reported that nanoparticle crystals are utilized as light-emitting devices, lasers, solar cells, molecular imaging probes, and bio-imaging probes by utilizing the excellent optical properties of nanoparticle crystals, and applications to fluorescent sensors having high specificity and sensitivity are also reported. By using such excellent optical properties, it can be utilized as a highly functional ion detection fluorescent sensor.
일 측면에서, 본 발명의 목적은, 카르복실산 기능기로 표면이 개질된 퀀텀닷 나노입자를 이용하여, 선택성, 민감성 및 안정성이 우수한 과산화수소 검출용 형광 센서를 제공하기 위한 것이다.In one aspect, an object of the present invention is to provide a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide having excellent selectivity, sensitivity, and stability using quantum dot nanoparticles whose surface is modified with a carboxylic acid functional group.
다른 일 측면에서, 본 발명의 일 목적은, 환경 시료 또는 생체 시료에서도 고감도 및 고선택성인 과산화수소 검출 방법을 제공하는 것이다. In another aspect, an object of the present invention is to provide a method for detecting hydrogen peroxide with high sensitivity and high selectivity even in an environmental sample or a biological sample.
본 발명의 일 구현예에서, 과산화수소 검출용 형광 센서로서, 탄소수 1 내지 20의 카르복실산 기능기로 표면이 개질된 코어/쉘 구조의 퀀텀닷 나노입자를 포함하는 것인, 과산화수소 검출용 형광 센서를 제공한다. In one embodiment of the present invention, as a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide, a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide comprising quantum dot nanoparticles having a core/shell structure whose surface is modified with a carboxylic acid functional group having 1 to 20 carbon atoms to provide.
본 발명의 또다른 구현예에서, 과산화수소 검출 방법으로서, 전술한 과산화수소 검출용 형광 센서를 준비하는 단계; 상기 과산화수소 검출용 형광 센서와 분석 시료를 반응시키는 단계; 및 상기 과산화수소 검출용 형광 센서의 형광 변화를 측정하여, 과산화수소를 검출하는 단계;를 포함하는, 과산화수소 검출 방법을 제공한다. In another embodiment of the present invention, a method for detecting hydrogen peroxide, comprising: preparing the above-described fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide; Reacting the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide with an analysis sample; And detecting hydrogen peroxide by measuring a change in fluorescence of the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide.
본 발명의 또다른 구현예에서, 전술한 과산화수소 검출용 형광 센서를 제조하는 방법으로서, 제1 전구체 용액을 이용하여 퀀텀닷 나노입자의 코어를 생성하는 단계; 상기 퀀텀닷 나노입자의 코어와 제2 전구체 용액을 반응시켜 퀀텀닷 나노입자의 쉘을 형성하여, 코어/쉘 구조의 퀀텀닷 나노입자를 얻는 단계; 및 상기 코어/쉘 구조의 퀀텀닷 나노입자의 표면을 카르복실산 기능기로 개질하는 단계;를 포함하는, 과산화수소 검출용 형광 센서 제조 방법을 제공한다. In another embodiment of the present invention, a method of manufacturing the above-described fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide, comprising: generating a core of quantum dot nanoparticles using a first precursor solution; Forming a shell of the quantum dot nanoparticles by reacting the core of the quantum dot nanoparticles with a second precursor solution to obtain a quantum dot nanoparticle having a core/shell structure; And modifying the surface of the quantum dot nanoparticles having the core/shell structure with a carboxylic acid functional group; including, a method for manufacturing a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide.
본 발명의 일 구현예에 따른 과산화수소 검출용 형광 센서는, 퀀텀닷 나노입자의 표면을 카르복실산 기능기로 개질하여, 입자에 기능성과 함께 안정성을 부여함으로써, 환경 시료 또는 생체 시료 등에서 선택적으로 과산화수소를 검출할 수 있다. The fluorescence sensor for detecting hydrogen peroxide according to an embodiment of the present invention modifies the surface of the quantum dot nanoparticle with a carboxylic acid functional group to impart functionality and stability to the particle, thereby selectively using hydrogen peroxide in an environmental sample or a biological sample. Can be detected.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 과산화수소 검출용 형광 센서는 과산화수소에 대한 선택성과 감도가 매우 높으므로, 매우 빠르게 과산화수소를 검출할 수 있다. 이에 따라, 상기 과산화수소 검출 센서는 의약품 제조원, 병원, 화학물질 취급 산업현장, 환경오염 시료, 법과학 시료, 음용수 등과 같은 다양한 분야에서 널리 사용될 수 있으며, 생체 시료에서도 과산화수소 검출이 가능하므로, 활용범위가 넓다.In addition, since the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide according to an embodiment of the present invention has very high selectivity and sensitivity to hydrogen peroxide, it can detect hydrogen peroxide very quickly. Accordingly, the hydrogen peroxide detection sensor can be widely used in various fields such as pharmaceutical manufacturers, hospitals, industrial sites handling chemical substances, environmental contamination samples, forensic science samples, drinking water, etc., and since hydrogen peroxide can be detected even in biological samples, the application range is wide. .
도 1a 및 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 검출용 형광 센서(카르복실산으로 개질된 CdSe@ZnS 퀀텀닷 나노입자 포함)로서, H2O2와의 반응 전(도 1a) 및 H2O2와의 반응 후(도 1b)의 전자현미경 사진과 입자 크기 분포를 나타내는 그래프이다.
도 2a 및 도 2b는 카르복실산으로 개질되지 않은 CdSe@ZnS 퀀텀닷 나노입자 (도 2a) 및 카르복실산으로 개질된 CdSe@ZnS 퀀텀닷 나노입자(도 2b)의 제타 전위 측정 분포를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 검출용 형광 센서(카르복실산으로 개질된 CdSe@ZnS 퀀텀닷 나노입자 포함)의 흡수스펙트럼과 형광방출 스펙트럼이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 검출용 형광 센서에 포함된 퀀텀닷 나노입자로서, 각각 다른 종류의 카르복실산 (Butanoic acid 및 Decanoic acid)으로 개질된 CdSe@ZnS 퀀텀닷 나노입자의 몰분율(mole fraction)에 따른 형광세기를 나타내는 Job plot이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 CdSe@ZnS에 결합된 카르복실산의 탄소수를 측정한 것이다. 카르복실수의 탄소수 4(도 5a)와 탄소수 10(도 5b)개를 고상의 NMR로 측정하였다.
도 6은 카르복실산으로 표면이 개질되지 않은 CdSe@ZnS 코어/쉘 퀀텀닷 나노입자(위)과 카르복실으로 표면이 개질된 CdSe@ZnS 코어/쉘 퀀텀닷 나노입자(아래)의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 7a 및 7b은 다양한 pH 에서 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 검출용 형광 센서(카르복실산으로 개질된 CdSe@ZnS 퀀텀닷 나노입자 포함)를 과산화수소의 부재 및 1 μM 과산화수소 존재 하에서의 형광 이미지 변화(도 7a) 및 형광 강도 변화(도 7 b)를 나타낸 것이다.
도 8a 내지 8c는 과산화수소 검출을 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 검출용 형광 센서(카르복실산으로 개질된 CdSe@ZnS 퀀텀닷 나노입자 포함)의 선택성을 나타낸 것이다.
도 9a 내지 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 검출용 형광 센서(카르복실산으로 개질된 CdSe@ZnS 퀀텀닷 나노입자 포함)의 과산화수소 농도(0-0.9 μM) 변화에 따른 형광 이미지 변화(도 9a), 형광 스펙트럼 변화(도 9b), 과산화수소 농도의 함수로서의 형광강도 변화(도 9c)를 나타낸 것이다.
도 10은 다양한 과산화수소 농도와 시간에 따른, 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 검출용 형광 센서(카르복실산으로 개질된 CdSe@ZnS 퀀텀닷 나노입자 포함)의 형광 감도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 11a 내지 11c은 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 검출용 형광 센서(카르복실산으로 개질된 CdSe@ZnS 퀀텀닷 나노입자 포함)와 과산화수소의 세포 내 독성을 나타낸 그래프이다.
도 12는 유방암 세포주(Brest cancer cell)에, 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 검출용 형광 센서(카르복실산으로 개질된 CdSe@ZnS 퀀텀닷 나노입자 포함) 및 과산화수소를 첨가 했을 때 발현되는 형광 이미지 사진이다. 1A and 1B are a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide according to an embodiment of the present invention (including CdSe@ZnS quantum dot nanoparticles modified with carboxylic acid), before reaction with H 2 O 2 (FIG. 1A) and H 2 It is a graph showing the electron micrograph and particle size distribution after the reaction with O 2 (FIG. 1B).
2A and 2B are graphs showing the distribution of zeta potential measurements of CdSe@ZnS quantum dot nanoparticles modified with carboxylic acid (FIG. 2A) and CdSe@ZnS quantum dot nanoparticles modified with carboxylic acid (FIG. 2B) to be.
3 is an absorption spectrum and a fluorescence emission spectrum of a fluorescence sensor for detecting hydrogen peroxide (including CdSe@ZnS quantum dot nanoparticles modified with carboxylic acid) according to an embodiment of the present invention.
4 is a quantum dot nanoparticle included in a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide according to an embodiment of the present invention, respectively, of CdSe@ZnS quantum dot nanoparticles modified with different types of carboxylic acids (Butanoic acid and Decanoic acid). This is a job plot showing the fluorescence intensity according to the mole fraction.
5A and 5B are measurements of the number of carbon atoms of the carboxylic acid bonded to CdSe@ZnS prepared according to an embodiment of the present invention. The carboxyl number of 4 carbon atoms (FIG. 5A) and 10 carbon atoms (FIG. 5B) were measured by solid-state NMR.
6 is FT-IR of CdSe@ZnS core/shell quantum dot nanoparticles (top) and CdSe@ZnS core/shell quantum dot nanoparticles (bottom) whose surface is not modified with carboxylic acid It shows the spectrum.
7A and 7B show a fluorescence sensor for detecting hydrogen peroxide (including CdSe@ZnS quantum dot nanoparticles modified with carboxylic acid) according to an embodiment of the present invention at various pHs in the absence of hydrogen peroxide and changes in fluorescence images in the presence of 1 μM hydrogen peroxide. (Fig. 7a) and changes in fluorescence intensity (Fig. 7b) are shown.
8A to 8C show the selectivity of a fluorescence sensor for detecting hydrogen peroxide (including CdSe@ZnS quantum dot nanoparticles modified with carboxylic acid) according to an embodiment of the present invention for detecting hydrogen peroxide.
9A to 9C show a change in a fluorescence image according to a change in hydrogen peroxide concentration (0-0.9 μM) of a fluorescence sensor for detecting hydrogen peroxide (including CdSe@ZnS quantum dot nanoparticles modified with carboxylic acid) according to an embodiment of the present invention. Fig. 9a), change in fluorescence spectrum (Fig. 9b), change in fluorescence intensity as a function of hydrogen peroxide concentration (Fig. 9c) are shown.
10 is a graph showing changes in fluorescence sensitivity of a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide (including CdSe@ZnS quantum dot nanoparticles modified with carboxylic acid) according to an embodiment of the present invention according to various hydrogen peroxide concentrations and times.
11A to 11C are graphs showing intracellular toxicity of a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide (including CdSe@ZnS quantum dot nanoparticles modified with carboxylic acid) and hydrogen peroxide according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a breast cancer cell line (Brest cancer cell), a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide according to an embodiment of the present invention (including CdSe@ZnS quantum dot nanoparticles modified with carboxylic acid) and fluorescence expressed when hydrogen peroxide is added It is an image photo.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present specification, when a certain part "includes" a certain constituent element, it means that other constituent elements may be further included rather than excluding other constituent elements unless otherwise specified.
이하, 본 발명의 구현예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 구현예들이 첨부된 도면을 참고로 설명되었으나 이는 예시를 위하여 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 적용이 제한되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but this is described for purposes of illustration, by which the technical idea of the present invention and its configuration and application are not limited.
과산화수소 검출용 형광 센서Fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 과산화수소 검출용 형광 센서로서, 탄소수 1 내지 20의 카르복실산 기능기로 표면이 개질된 코어/쉘 구조의 퀀텀닷 나노입자를 포함하는 것인, 과산화수소 검출용 형광 센서를 제공한다. In exemplary embodiments of the present invention, as a fluorescence sensor for detecting hydrogen peroxide, the fluorescence sensor for detecting hydrogen peroxide includes quantum dot nanoparticles having a core/shell structure whose surface is modified with a carboxylic acid functional group having 1 to 20 carbon atoms. Provide a sensor.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 코어/쉘 구조의 퀀텀닷 나노입자의 입자 표면을 탄소수 1 내지 20의 카르복살산 기능기로 개질함으로서, 수용체 분자(카르복실산)와의 ??칭(quenching)을 통해 검출 대상 물질(과산화수소, H2O2)을 전자 공여체로 활용하여 과산화수소 검출용 형광 센서로 활용할 수 있다. 상기 퀀텀닷 나노입자는 과산화수소와 반응시 유기층 내에 포함된 구조 형태를 띄게 된다.특히, 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소수 1 내지 20의 카르복실산 기능기로 표면이 개질된 코어/쉘 구조의 퀀텀닷 나노입자는 입자의 과산화수소 검출의 기능성을 제공할 뿐만 아니라 입자의 안정성을 부여함으로서, 환경 시료와 생체 세포 내에서 효율적이고, 선택적으로 과산화수소를 검출할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by modifying the particle surface of the quantum dot nanoparticles having a core/shell structure with a carboxylic acid functional group having 1 to 20 carbon atoms, quenching with a receptor molecule (carboxylic acid) is performed. Through this, the detection target material (hydrogen peroxide, H 2 O 2 ) can be used as an electron donor and used as a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide. When the quantum dot nanoparticles react with hydrogen peroxide, they have a structure included in the organic layer. In particular, a quantum having a core/shell structure whose surface is modified with a carboxylic acid functional group having 1 to 20 carbon atoms according to an embodiment of the present invention. Dot nanoparticles not only provide the functionality of detecting hydrogen peroxide of the particles, but also provide stability of the particles, so that they can efficiently and selectively detect hydrogen peroxide in environmental samples and living cells.
또한, 카르복실산 기능기가 결합하는 경우, QDs의 표면 전하가 -50~-30mV 띄게되어 반데르발스의 힘에 의한 QDs의 입자 안정성이 글루코스(-26 ~-14 mV)보다 우수하게 된다. In addition, when a carboxylic acid functional group is bonded, the surface charge of QDs becomes -50 to -30 mV, so that the particle stability of QDs due to Van der Waals' force is superior to glucose (-26 to -14 mV).
예시적인 구현예에서, 상기 과산화수소 검출용 형광 센서의 발광 파장은 550 내지 650 nm일 수 있다. In an exemplary embodiment, the emission wavelength of the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide may be 550 to 650 nm.
예시적인 구현예에서, 상기 과산화수소 검출용 형광 센서는, 과산화수소와 반응하여 형광이 소광될 수 있다.In an exemplary embodiment, the fluorescence sensor for detecting hydrogen peroxide may react with hydrogen peroxide to extinguish fluorescence.
예시적인 구현예에서, 상기 퀀텀닷 나노입자의 코어는 CdSe이고, 쉘은 ZnS일 수 있다. UV-vis 측정 흡광도의 경우 ZnS는 입자의 크기가 10 내지 15 nm로 커질 경우 형광 강도가 약 450 nm에서 증가하고, CdSe의 경우 입자 크기 2 내지 5 nm의 범위에서 파란색(390nm)과 붉은색의 강한 형광(630nm) 색 등 다양하게 발현하다. 따라서 ZnS와 CdSe로 구성된 코어/쉘 구조의 경우 입자 크기를 변경하여 형광이 450 내지 650 nm 또는 550 내지 650 nm 로 블루 쉬프트(blue shift) 된 더욱 다양한 형광 색상을 나타낼 수 있다.In an exemplary embodiment, the core of the quantum dot nanoparticle may be CdSe, and the shell may be ZnS. In the case of UV-vis measured absorbance, ZnS increases the fluorescence intensity at about 450 nm when the particle size increases to 10 to 15 nm, and in the case of CdSe, the blue (390 nm) and red color are in the range of 2 to 5 nm. Various expressions such as strong fluorescence (630nm) color. Therefore, in the case of a core/shell structure composed of ZnS and CdSe, a more diverse fluorescent color can be displayed in which fluorescence is blue shifted to 450 to 650 nm or 550 to 650 nm by changing the particle size.
예시적인 구현예에서, 상기 퀀텀닷 나노입자의 코어/쉘과 탄소수 1 내지 20의 카르복실산 기능기의 몰분율은 1: 0.1 내지 1일 수 있고, 바람직하게는 0.5일 수 있다. 상기 몰분율이 1: 0.1 미만이거나, 1: 1 초과인 경우 형광 감도가 감소할 수 있다. In an exemplary embodiment, the mole fraction of the core/shell of the quantum dot nanoparticle and the carboxylic acid functional group having 1 to 20 carbon atoms may be 1: 0.1 to 1, preferably 0.5. When the mole fraction is less than 1: 0.1 or greater than 1: 1, fluorescence sensitivity may decrease.
예시적인 구현예에서, 상기 퀀텀닷 나노입자는 탄소수 4 내지 10의 카르복실산 기능기로 표면이 개질될 수 있고, 예컨대 부탄산(butanoic acid), 펜탄산(petanoic acid), 헥산산(hexanoic acid), 헵탄산(heptanoic acid), 옥탄산(octanoic acid), 노난산(nonaoic acid), 및 데칸산(decanoic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 개질될 수 있으며, 바람직하게는 부탄산(butanoic acid) 및 데칸산(decanoic acid) 중 하나 이상으로 개질된 것일 수 있다. 상기 카르복실산 기능기는 지방족(비방향족)일 수 있다. In an exemplary embodiment, the surface of the quantum dot nanoparticles may be modified with a carboxylic acid functional group having 4 to 10 carbon atoms, for example, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid. , Heptanoic acid, octanoic acid, nonaoic acid, and decanoic acid may be modified with one or more selected from the group consisting of, preferably butanoic acid (butanoic acid). acid) and decanoic acid. The carboxylic acid functional group may be aliphatic (non-aromatic).
상기 카르복실기 기능기의 탄소수가 4 미만인 경우 과산화수소에 의한 반응성이 미미하여 ??칭이 일어나기 힘들고, 10 초과인 경우 CdSe@ZnS간의 상호 반응으로 응집이 일어나 반응이 일어나지 않는다.When the number of carbon atoms of the carboxyl functional group is less than 4, the reactivity by hydrogen peroxide is insignificant, so that quenching is difficult to occur, and when the number of carbon atoms of the carboxyl group is more than 10, agglomeration occurs due to mutual reaction between CdSe@ZnS and the reaction does not occur.
예시적인 구현예에서, 상기 퀀텀닷 나노입자의 크기는 3 내지 12 nm 일 수 있다. (도 1a 참조). In an exemplary embodiment, the size of the quantum dot nanoparticle may be 3 to 12 nm. (See Fig. 1A).
또한, 카르복실산 기능기를 포함한 퀀텀닷 나노입자가 과산화수소와 반응하였을 경우의 크기는 20 내지 250 nm 일 수 있다(도 1b 참조). In addition, when the quantum dot nanoparticles including the carboxylic acid functional group react with hydrogen peroxide, the size may be 20 to 250 nm (see FIG. 1B).
예시적인 구현예에서, 상기 퀀텀닷 나노입자는 구형일 수 있다. 구형인 경우 카르복실산 기능기로 개질된 코어/쉘(CdSe@ZnS)의 반응 표면적이 넓어지고 과산화수소 반응시 입자간의 간극이 짧아 ??칭이 일어나기 쉽다.In an exemplary embodiment, the quantum dot nanoparticles may be spherical. In the case of a spherical shape, the reaction surface area of the core/shell (CdSe@ZnS) modified with a carboxylic acid functional group is widened, and the gap between particles is short during hydrogen peroxide reaction, which is liable to cause quenching.
예시적인 구현예에서, 상기 과산화수소 검출용 형광 센서의 제타 전위는 -30 내지 -50 mV 일 수 있다. 카르복실산의 CdSe@ZnS 표면 결합으로 인해 입자의 제타전위가 -30 내지 -50 mV 경우 입자의 안정성이 매우 우수하고 표면 음 전하로 인한 입자의 기능성 부여가 용이하다. 또한, 카르복실산 기능기의 경우 QDs의 표면 전하가 -50~-30mV 띄게되어 반데르발스의 힘에 의한 QDs의 입자 안정성이 글루코스(-26 ~-14 mV)보다 우수하게 된다.In an exemplary embodiment, the zeta potential of the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide may be -30 to -50 mV. When the zeta potential of the particles is -30 to -50 mV due to the CdSe@ZnS surface bonding of the carboxylic acid, the stability of the particles is very excellent and the functionality of the particles due to the surface negative charge is easily imparted. In addition, in the case of a carboxylic acid functional group, the surface charge of QDs becomes -50 to -30 mV, so that the particle stability of QDs by van der Waals' force is superior to glucose (-26 to -14 mV).
예시적인 구현예에서, 상기 과산화수소 검출용 형광 센서는 수용액 상태에서 과산화수소를 검출할 수 있다. In an exemplary embodiment, the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide may detect hydrogen peroxide in an aqueous solution state.
예시적인 구현예에서, 상기 과산화수소 검출용 형광 센서는 pH 5 내지 10에서 과산화수소를 검출할 수 있고, 바람직하게는 pH 6 내지 8에서 과산화수소를 검출할 수 있다. 따라서, pH 가 상기 범위인 대부분의 완충 용액에서 매우 안정된 상태로 과산화수소를 검출할 수 있다. In an exemplary embodiment, the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide may detect hydrogen peroxide at
예시적인 구현예에서, 상기 과산화수소 검출용 형광 센서는 환경 시료 또는 생체 시료 내의 과산화수소를 검출할 수 있고, 상기 생체 시료는 인체의 세포, 체액 및 혈액 중 하나 이상을 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment, the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide may detect hydrogen peroxide in an environmental sample or a biological sample, and the biological sample may include one or more of human cells, body fluids, and blood.
예시적인 구현예에서, 상기 과산화수소 검출용 형광 센서는 유방암 세포 내의 과산화수소를 검출할 수 있다. 대부분의 정상 세포는 세포내 존재하는 과산화수소를 중화시키는 카탈라제의 양이 많이 존재하여 세포의 손상이 받지 않지만, 카탈라제가 없는 암세포는 과산화수소에 의해 의해 인체 손상을 주게 된다. 따라서, 본 발명의 일 구현예에 따른 과산화수소 검출용 형광 센서를 이용하여 암세포 내의 과산화수소를 검출할 수 있다. In an exemplary embodiment, the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide may detect hydrogen peroxide in breast cancer cells. Most of the normal cells have a large amount of catalase that neutralizes the hydrogen peroxide present in the cell, so the cell is not damaged, but cancer cells without catalase are damaged by hydrogen peroxide. Therefore, it is possible to detect hydrogen peroxide in cancer cells using the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide according to an embodiment of the present invention.
예시적인 구현예에서, 상기 과산화수소 검출용 형광 센서는 30분 이내에 과산화수소 검출 결과를 보일 수 있고, 바람직하게는 25분 이내에 과산화수소 검출 결과를 보일 수 있다. In an exemplary embodiment, the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide may show a result of detecting hydrogen peroxide within 30 minutes, and preferably, a result of detecting hydrogen peroxide within 25 minutes.
예시적인 구현예에서, 상기 과산화수소 검출용 형광 센서의 검출 한계는 30.3 nM일 수 있다. In an exemplary embodiment, the detection limit of the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide may be 30.3 nM.
과산화수소 검출 방법Hydrogen peroxide detection method
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 과산화수소 검출 방법으로서, 전술한 과산화수소 검출용 형광 센서를 준비하는 단계; 상기 과산화수소 검출용 형광 센서와 분석 시료를 반응시키는 단계; 및 상기 과산화수소 검출용 형광 센서의 형광 변화를 측정하여, 과산화수소를 검출하는 단계;를 포함하는, 과산화수소 검출 방법을 제공한다. In exemplary embodiments of the present invention, a method for detecting hydrogen peroxide, comprising: preparing the above-described fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide; Reacting the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide with an analysis sample; And detecting hydrogen peroxide by measuring a change in fluorescence of the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide.
예시적인 구현예에서, 상기 과산화수소 검출용 형광 센서와 분석 시료를 반응시키는 단계에서, 상기 과산화수소 검출용 형광 센서의 pH를 조절할 수 있다. In an exemplary embodiment, in the step of reacting the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide and an analysis sample, the pH of the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide may be adjusted.
이와 같이 과산화수소 검출용 형광 센서를 이용하여 과산화수소 검출이 굉장히 단순한 방법을 통해 수행될 수 있고, pH를 조절하여 센서의 안정성 및 감도를 증진시켜 과산화수소를 용이하게 검출할 수 있다. As described above, hydrogen peroxide detection can be performed through a very simple method using a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide, and hydrogen peroxide can be easily detected by adjusting the pH to improve the stability and sensitivity of the sensor.
과산화수소 검출용 형광 센서 제조 방법Fluorescent sensor manufacturing method for detecting hydrogen peroxide
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 전술한 과산화수소 검출용 형광 센서의 제조 방법으로서, 제1 전구체 용액을 이용하여 퀀텀닷 나노입자의 코어를 생성하는 단계; 상기 퀀텀닷 나노입자의 코어와 제2 전구체 용액을 반응시켜 퀀텀닷 나노입자의 쉘을 형성하여, 코어/쉘 구조의 퀀텀닷 나노입자를 얻는 단계; 및 상기 코어/쉘 구조의 퀀텀닷 나노입자의 표면을 카르복실산 기능기로 개질하는 단계;를 포함하는, 과산화수소 검출용 형광 센서 제조 방법을 제공한다. In exemplary embodiments of the present invention, a method of manufacturing the above-described fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide, comprising: generating a core of quantum dot nanoparticles using a first precursor solution; Forming a shell of the quantum dot nanoparticles by reacting the core of the quantum dot nanoparticles with a second precursor solution to obtain a quantum dot nanoparticle having a core/shell structure; And modifying the surface of the quantum dot nanoparticles having the core/shell structure with a carboxylic acid functional group; including, a method for manufacturing a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide.
본 발명의 일 구현예에 따른 과산화수소 검출용 형광 센서 제조 방법은, 전이금속을 이용하여 제조과정이 복잡한 종래의 과산화수소 검출용 센서들과 달리, 제조가 간편하면서도 민감성 및 선택성이 우수한 과산화수소 검출용 형광 센서를 제조할 수 있다. The method of manufacturing a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide according to an embodiment of the present invention is a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide that is simple to manufacture and has excellent sensitivity and selectivity, unlike conventional sensors for detecting hydrogen peroxide that have a complicated manufacturing process using a transition metal. Can be manufactured.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in several different forms, and is not limited to the embodiments described herein.
실시예Example 1. One. 퀀텀닷Quantum dot 나노입자 제조법 Nanoparticle manufacturing method
코어 제조 단계:Core manufacturing steps:
CdSe QDs 코어의 합성은 고온 주입법에 기반한 합성 결로에 의해 제조 되었다[Appl surf. Sci. 457 (2018) 93-17]. 간단히 Octadecane 용액에서 CdO (5mmol) 및 올레산(oleic acid) (30 mmol)의 혼합물을 진공하에 120 ℃에서 30분 동안 가열하여 잔류 수분을 제공하였다. 혼합물은 질소(N2) 하에서 전구체의 완전한 용액을 보전하기 위해 250 ℃로 가열 하였다. Se (3.2 mmol)과 trioctylphosphine (16mmol)의 용액을 250 ℃에서 신속하게 주입하고 5분 동안 반응시켰다. 이후 QDs는 아세톤과 메탄올의 혼합물을 사용하여 3차례 연속된 침전 및 재 분산 단게에 의해 정제되고 옥타데칸(octadecene)에 재 분산 되었다.The synthesis of CdSe QDs core was prepared by synthetic condensation based on high temperature injection method [Appl surf. Sci. 457 (2018) 93-17]. Briefly, a mixture of CdO (5 mmol) and oleic acid (30 mmol) in Octadecane solution was heated under vacuum at 120° C. for 30 minutes to provide residual moisture. The mixture was heated to 250 °C to preserve a complete solution of the precursor under nitrogen (N 2 ). A solution of Se (3.2 mmol) and trioctylphosphine (16 mmol) was rapidly injected at 250° C. and reacted for 5 minutes. Afterwards, QDs were purified by three consecutive precipitation and redispersion steps using a mixture of acetone and methanol, and redispersed in octadecene.
코어-셀 제조 단계:Core-cell manufacturing steps:
코어-쉘 합성은 CdSe@ZnS core-shell 나노 결정을 합성하기 위해 CdSe 나노 결정을 함유하는 용액에 CdSe과 S 전구체를 교대로 주입하는 연속적 흡착반응 이온층 형성법(successive ionic layer adsorption and reaction method, SILAR) 방법에 따라 수행되었다. ZnO (0.13 mmol)을 올레산 (0.9 mmol)과 Octadecane (1mL)에 310 ℃에서 용해시켜 Zn 전구체 용액 (0.1 M)을 제조하였다. S 전구체 (0.1 M)는 황 (0.13 mmol)을 Octadecane (1.34 mL)에 180 ℃에서 용해시켜 제조하였다. Core-shell synthesis is a successive ionic layer adsorption and reaction method (SILAR) in which CdSe and S precursors are alternately injected into a solution containing CdSe nanocrystals to synthesize CdSe@ZnS core-shell nanocrystals. It was carried out according to the method. ZnO (0.13 mmol) was dissolved in oleic acid (0.9 mmol) and Octadecane (1 mL) at 310° C. to prepare a Zn precursor solution (0.1 M). S precursor (0.1 M) was prepared by dissolving sulfur (0.13 mmol) in Octadecane (1.34 mL) at 180 °C.
제 1 주입은 0.5 mL의 Zn 전구체 용액을 0.1 mL/min으로 천천히 주입하고, 30분 후 S 전구체 용액 0.53 mL을 0.1 mL/min으로 천처히 주입하였다.For the first injection, 0.5 mL of the Zn precursor solution was slowly injected at 0.1 mL/min, and after 30 minutes, 0.53 mL of the S precursor solution was slowly injected at 0.1 mL/min.
다시 30 분후, Zn 전구체 용액 0.68 mL을 첨가하고, 쉘의 제 2단일 층을 형성시키고, 30 분후 동일한 양의 S 용액을 동일한 속도로 주입하였다.After another 30 minutes, 0.68 mL of a Zn precursor solution was added, a second single layer of the shell was formed, and after 30 minutes, the same amount of the S solution was injected at the same rate.
반응물을 실온으로 냉각시키고 생성물을 메탄올과 클로로 포름을 상용하여 연속 정제를 하고 최종산물을 메탄올에 분산 시켰다.The reaction was cooled to room temperature, and the product was continuously purified using methanol and chloroform, and the final product was dispersed in methanol.
카르복실산Carboxylic acid 기능화 단계: Functionalization steps:
제조된 CdSe@ZnS입자 용액 (1.0%)는 카복실 산 (0.5 mmol)을 0.1% 아세틱에시스 용액에 용해하여 각 1: 1의 부피 비율로 혼합하여 15분간 초음파(sonication)으로 균질하게 섞어주고 0.1 M PBS (pH 7.4)에 보관하였다.The prepared CdSe@ZnS particle solution (1.0%) dissolves carboxylic acid (0.5 mmol) in 0.1% acetic acid solution, mixes each in a volume ratio of 1: 1, and mixes homogeneously by sonication for 15 minutes. Stored in 0.1 M PBS (pH 7.4).
카르복실산으로 기능화된 CdSe@ZnS 코어/쉘 퀀텀닷 나노입자의 평균 직경은 약 3 내지 12 nm 일 수 있고, 구형 입자일 수 있다 (도 1a). 도 1b와 같이 퀀텀닷 센서 입자가 H2O2와 결합되어있을 때에 코어/쉘 퀀텀닷이 응집하면서, 형광이 ??치되고 입자의 크기는 약 20 내지 250 nm을 유지하고 있음을 알 수 있다.The average diameter of the CdSe@ZnS core/shell quantum dot nanoparticles functionalized with carboxylic acid may be about 3 to 12 nm, and may be spherical particles (FIG. 1A). As shown in FIG. 1B, when the quantum dot sensor particles are combined with H 2 O 2 , the core/shell quantum dots aggregate, the fluorescence is high, and the size of the particles is maintained at about 20 to 250 nm. .
카르복실산으로 개질된 CdSe@ZnS 퀀텀닷 나노입자의 파장을 측정한 결과, 흡수파장 212 nm와 형광파장 600 nm을 나타내는 것을 확인하였고, 자외선 영역의 빛을 주사할 경우 도 1a와 같은 강한 주황색의 형광을 띠고, 과산화수소와 결합시 형광이 사라진다는 것(도 1b)을 확인하였다. As a result of measuring the wavelength of the CdSe@ZnS quantum dot nanoparticles modified with carboxylic acid, it was confirmed that the absorption wavelength of 212 nm and the fluorescence wavelength of 600 nm are displayed. When scanning light in the ultraviolet region, a strong orange color as shown in FIG. It was confirmed that it had fluorescence and that the fluorescence disappeared when combined with hydrogen peroxide (Fig. 1b).
또한, Zetasizer (Malvern Instruments Ltd., Worcestershire, UK)을 이용하여 제타전위(zeta potential) 값을 측정한 결과, CdSe@ZnS 코어/쉘 퀀텀닷의 제타 전위와 카르복실기로 기능화된 CdSe@ZnS 코어/쉘 퀀텀닷 (CdSe@ZnS 형광프로브)의 제타전위는 각각 7 mV (도 2a), -35 mV (도 2b)로 각각 제타전위에서의 차이가 발생하였으며, 카르복실기로 기능화된 퀀텀닷 나노입자가 수용액상에서 더 안정됨을 알 수 있다.In addition, the zeta potential value was measured using a Zetasizer (Malvern Instruments Ltd., Worcestershire, UK). The zeta potential of the quantum dot (CdSe@ZnS fluorescent probe) was 7 mV (Fig. 2a) and -35 mV (Fig. 2b), respectively, and there was a difference in the zeta potential. You can see that it is more stable.
실시예Example 2. 화학 반응 계수 2. Chemical reaction coefficient
결합 거동을 이해하기 위해, CdSe@ZnS 코어/쉘 퀀텀닷과 두 개의 다른 카르복실 산 사이의 반응에 대한 Job plot을 도 4에 나타내었다. In order to understand the binding behavior, a job plot of the reaction between the CdSe@ZnS core/shell quantum dot and two different carboxylic acids is shown in FIG. 4.
탄소 4개와 10개의 지방족 탄소의 카르복실산이 결합된 부타노익 산(butanoic acid)와 데카노익 산(decanoic acid)으로 기능화된 CdSe@ZnS 코어/쉘 퀀텀닷의 형광세기는, 0.5 몰분율에서 최대로 나타나 CdSe@ZnS 코어/쉘 퀀텀닷과 1:1 복합체를 형성할 때 최대의 형광세기를 나타냄을 확인하였다.The fluorescence intensity of the CdSe@ZnS core/shell quantum dot functionalized with butanoic acid and decanoic acid, which is a carboxylic acid of 4 carbons and 10 aliphatic carbons, is maximum at 0.5 mole fraction. Appeared, it was confirmed that the CdSe@ZnS core/shell quantum dot and 1:1 complex were formed to show the maximum fluorescence intensity.
실시예Example 3. CdSe@ZnS 3. CdSe@ZnS 형광프로브의Of fluorescent probe 제조 특성 규명과 과산화수소 반응에 따른 FT-IR 특성 분석 Identification of manufacturing characteristics and analysis of FT-IR characteristics according to hydrogen peroxide reaction
도 5a와 5b은 도 5는 CdSe@ZnS에 결합된 카르복실산의 탄소수를 측정한 것이다. 카르복실수의 탄소수 4(도 5a)와 탄소수 10(도 5b)개를 고상 NMR(solid state NMR)로 측정하였다.5A and 5B show the measurement of the carbon number of the carboxylic acid bonded to CdSe@ZnS. The carboxyl number of 4 carbon atoms (FIG. 5A) and 10 carbon atoms (FIG. 5B) were measured by solid state NMR.
카르복실산은 탄소 갯수에 따라 carbonic acid(1개)부터 arachidic acid(20개)로 분류되면 본 발명에서는 CdSe@ZnS에 결합된 카르복실산의 개수를 4 내지 10개로 기능화였으며 이를 고상 NMR로 확인 하였다. 도 5a 상의 스펙트럼에서와 같이 탄소 개수가 4개인 뷰티릭산(butyric acid)로 확인되었으며, 도 5b에서는 카프릭산(capric acid) 상의 10개의 탄소수를 확인 할 수 있다. If carboxylic acid is classified as carbonic acid (1) to arachidic acid (20) according to the number of carbons, in the present invention, the number of carboxylic acids bound to CdSe@ZnS is functionalized to 4 to 10, and this was confirmed by solid state NMR. . As shown in the spectrum of FIG. 5A, it was confirmed as butyric acid having 4 carbons, and in FIG. 5B, the number of carbons of 10 carbons on capric acid can be confirmed.
도 6a 및 6b에서 CdSe@ZnS 코어/쉘 퀀텀닷이 PBS(Phosphated buffered saline) 용제에 용해되면서 더 많은 OH 이온이 생성되므로 3325 cm-1 에서 큰 피크를 얻는 것을 확인하였다. CdSe@ZnS 형광프로브에서 카르복실기의 존재는, 강한 COOH 피크의 존재가 1500-1400 cm-1 에 나타나, 표면 개질된 CdSe@ZnS 형광프로브가 제조되었음을 FTIR 스펙트럼에 의해 확인하였다. 6A and 6B, it was confirmed that CdSe@ZnS core/shell quantum dots were dissolved in a PBS (Phosphated buffered saline) solvent to generate more OH ions, thus obtaining a large peak at 3325 cm -1 . The presence of a carboxyl group in the CdSe@ZnS fluorescent probe was confirmed by the FTIR spectrum that the presence of a strong COOH peak appeared at 1500-1400 cm -1 , and a surface-modified CdSe@ZnS fluorescent probe was prepared.
실시예Example 4. 4. 퀀텀닷Quantum dot 센서의 pH 변화에 따른 형광 세기 측정 분석 Fluorescence intensity measurement analysis according to sensor pH change
도 7a에 10 nM 퀀텀닷 센서는 10 mM Hepes (4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazine ethanesulfonic acid) 완충 용액 (2 vol % DMSO) 상에서 1.0 μM 과산화수소 농도 하에서 pH의 변화에 따른 형강세기의 변화를 측정하였다. 형광세기는 과산화수소가 존재하지 않을 때 600 nm에서 큰 형광을 보이며 주황색을 발현하는 것을 확인하였다. In Figure 7a, the 10 nM quantum dot sensor shows the change in shape strength according to pH change under 1.0 μM hydrogen peroxide concentration in 10 mM Hepes (4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazine ethanesulfonic acid) buffer solution (2 vol% DMSO). Was measured. It was confirmed that the fluorescence intensity showed large fluorescence at 600 nm in the absence of hydrogen peroxide and an orange color was expressed.
도 7b는 과산화수소 첨가시, 600 nm에서 형광세기를 측정한 것으로 pH 6~8에서 가장 낮은 형광세기를 보였으며, 이를 통해 pH 6~8에서 형광의 ??칭이 가장 잘 일어남을 알 수 있다. 7B shows the fluorescence intensity measured at 600 nm when hydrogen peroxide was added, and showed the lowest fluorescence intensity at pH 6-8, and through this, it can be seen that the fluorescence intensities occur best at pH 6-8.
실시예Example 5. 과산화수소 검출을 위한 CdSe@ZnS 5. CdSe@ZnS for detection of hydrogen peroxide 형광프로브의Of fluorescent probe 선택성 및 간섭 Selectivity and interference
CdSe@ZnS 형광프로브를 이용하여 다른 생물학적 과산화수소 검출을 위한 관련 유사 종에 대한 선택성을 검사하여 도 8a-8c에 나타내었다. The CdSe@ZnS fluorescent probe was used to test the selectivity of related similar species for detection of other biological hydrogen peroxide, and are shown in FIGS. 8A-8C.
구체적으로, 1 μM 과산화수소와 아미노산류와 음이온들(Ala, Arg, Asn, Asp, Cys, Glu, Gln, His, Lle, Leu, Lys, Met, Phe, Pro, Ser, Thr, Tyr, Tre, Val, Gly, Pro2, Glutathione, AA, H2O2, F-, Cl-, Br-, I-, NO2 -, NO3 -, PO4 3-, SO4 2-, SCN-)을 첨가하여 시험하였다. Specifically, 1 μM hydrogen peroxide and amino acids and anions (Ala, Arg, Asn, Asp, Cys, Glu, Gln, His, Lle, Leu, Lys, Met, Phe, Pro, Ser, Thr, Tyr, Tre, Val , Gly, Pro2, Glutathione, AA , H 2
구체적으로 다양한 아미노산 및 음이온들을 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 검출용 형광 센서에 첨가했을 때 과산화수소를 제외하고는 형광세기에 변화가 없는 것을 나타내는 형광 이미지(도 8a), 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 검출용 형광 센서의 형광스펙트럼과 과산화수소를 첨가했을 때의 형광스펙트럼(도 8b), 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 검출용 형광 센서에 다양한 종류의 아미노산류와 음이온을 첨가했을 때의 형광 스펙트럼과 과산화수소를 첨가했을 때의 형광 스펙트럼(도 8c)을 나타낸 것이다. Specifically, a fluorescence image showing that there is no change in fluorescence intensity except for hydrogen peroxide when various amino acids and anions are added to the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide according to an embodiment of the present invention (Fig. 8A), an embodiment of the present invention The fluorescence spectrum of the fluorescence sensor for detecting hydrogen peroxide according to the above and the fluorescence spectrum when hydrogen peroxide is added (Fig. 8B), when various kinds of amino acids and anions are added to the fluorescence sensor for detecting hydrogen peroxide according to an embodiment of the present invention. It shows the fluorescence spectrum and the fluorescence spectrum when hydrogen peroxide is added (FIG. 8C).
도 8a에서는 과산화수소만이 다른 종보다는 형광세기가 명백하게 감소함을 시각적으로 확인할 수 있다. 도 8b 및 8c의 형광스펙트럼은 CdSe@ZnS 형광프로브가 과산화수소를 첨가했을 때만 ??칭됨으로서 과산화수소를 선택적으로 감지한다는 것을 명확하게 알 수 있다. In FIG. 8A, it can be visually confirmed that only hydrogen peroxide clearly decreases the fluorescence intensity than other species. It can be clearly seen that the fluorescence spectra of FIGS. 8B and 8C are selectively sensed by the CdSe@ZnS fluorescent probe only when hydrogen peroxide is added.
실시예Example 6. 과산화수소 검출을 위한 정량곡선 6. Quantitative curve for detection of hydrogen peroxide
CdSe@ZnS 형광프로브의 과산화수소의 농도 측정은 pH 7.4의 10 mM Hepes 완충 용액(2 vol % DMSO)에서 10 nM의 CdSe@ZnS 형광프로브로 형광 광도계을 이용하여 측정하였다. 첨가된 과산화수소 농도의 함수로 형광 스펙트럼을 분석하고, 형광의 세기 감소를 도 9a-9c에 나타내었다. The concentration of hydrogen peroxide in the CdSe@ZnS fluorescent probe was measured using a fluorescence photometer with a 10 nM CdSe@ZnS fluorescent probe in a 10 mM Hepes buffer solution (2 vol% DMSO) at pH 7.4. The fluorescence spectrum was analyzed as a function of the added hydrogen peroxide concentration, and the decrease in fluorescence intensity is shown in FIGS. 9A-9C.
과산화수소를 CdSe@ZnS 형광프로브 용액에 0 에서 0.9 μM 농도까지 농도가 증가할 때마다 형광강도가 감소함을 확인할 수 있다(도 9a). 또한, 도 9b와 9c 같이 과산화수소의 농도를 0 에서 0.9 μM까지 증가시키면서 형광 강도 최대치는 600 nm에서 선형적으로 감소했다. 검량곡선은 y = -0.507x + 443.77 (R2=0.961), 검출 한계(limit of detection)는 30.3 nM (S/N = 3)이다.It can be seen that when the concentration of hydrogen peroxide in the CdSe@ZnS fluorescent probe solution increases from 0 to 0.9 μM, the fluorescence intensity decreases (FIG. 9A). In addition, while increasing the concentration of hydrogen peroxide from 0 to 0.9 μM as shown in FIGS. 9B and 9C, the maximum fluorescence intensity decreased linearly at 600 nm. The calibration curve is y = -0.507x + 443.77 (R 2 =0.961), and the limit of detection is 30.3 nM (S/N = 3).
실시예Example 7. 시간에 따른 CdSe@ZnS 7. CdSe@ZnS over time 형광프로브와With a fluorescent probe 과산화수소의 반응성 검사 Hydrogen peroxide reactivity test
과산화수소 농도 측정 능력은 pH 7.4에서 10 mM Hepes 완충 용액(2 vol % DMSO)에서 10 nM CdSe@ZnS 형광프로브로 UV-Vis 형광광도계를 이용하여 평가되었다. 다양한 과산화수소 농도의 첨가 시 CdSe@ZnS 형광프로브의 형광의 세기 변화를 시간의 함수로서 도 10에 나타내었다. The ability to measure hydrogen peroxide concentration was evaluated using a UV-Vis fluorescence photometer with a 10 nM CdSe@ZnS fluorescent probe in 10 mM Hepes buffer solution (2 vol% DMSO) at pH 7.4. The change in fluorescence intensity of the CdSe@ZnS fluorescent probe when various hydrogen peroxide concentrations are added as a function of time is shown in FIG. 10.
CdSe@ZnS 형광프로브 용액에 과산화수소를 농도 0 에서 0.9 μM까지 첨가할 때마다 형광세기가 감소함을 확인할 수 있으며, 25 분 이내에 반응이 완료됨을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소 검출용 형광 센서를 이용하여 25 분 이내에 과산화수소 검출이 가능하다. Whenever hydrogen peroxide is added to the CdSe@ZnS fluorescent probe solution from a concentration of 0 to 0.9 μM, it can be seen that the fluorescence intensity decreases, and the reaction is completed within 25 minutes. Therefore, hydrogen peroxide can be detected within 25 minutes using the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide according to an embodiment of the present invention.
실시예Example 8. 살아있는 8. Alive MDAMDA -MB-231 세포(-MB-231 cells ( BrestBrest cancer cell)에서 독성 및 과산화수소 형광 발현 실험 cancer cell), toxicity and hydrogen peroxide fluorescence expression test
<세포 독성 평가><Cytotoxicity evaluation>
제조된 CdSe@ZnS 형광프로브의 세포독성은 MTT 분석에 의해, MDA-MB-231 세포를 사용하여 평가되었다. MTT 검색법은 살아남은 세포의 미토콘드리아 탈수소효소(mitochondrial dehydrogense)가 노란색을 띤 MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2yl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide)를 보라색을 지닌 포르마잔(formazan)으로 환원시키고, 이 생성물을 유기용매로 녹여 흡광도를 측정하여 살아있는 세포와 죽은 세포의 수를 상대적으로 비교하는 것이다. 상기 세포는 각각 96-웰 미량 정량판 (96-Well Microtiter Plate)(Nunc, Germany)에 1×105 cell/well의 밀도로 뿌려졌다. 시료들은 세포증식을 중지시키기 위해 혈청이 제거된 배양액에 각 농도로 희석한 후, 세포증식 된 각 웰(well)에 100 uL 씩 첨가하고 37℃, 5% CO2 배양기에서 24시간 배양하였다.The cytotoxicity of the prepared CdSe@ZnS fluorescent probe was evaluated using MDA-MB-231 cells by MTT analysis. In the MTT screening method, the mitochondrial dehydrogense of surviving cells is MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2yl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide) with a purple color for formazan ( formazan), dissolve this product in an organic solvent, and measure the absorbance to compare the number of living and dead cells relatively. The cells were each seeded at a density of 1×10 5 cells/well on a 96-well microtiter plate (Nunc, Germany). Samples were diluted at each concentration in the serum-removed culture medium to stop cell proliferation, and then 100 uL was added to each well with cell proliferation and incubated for 24 hours in an incubator at 37°C and 5% CO 2 .
그 후, MDA-MB-231 세포는 24시간 동안 CdSe@ZnS 형광프로브를 첨가하여 배양됐다. 그러고 나서, 20 ㎕ stock MTT(5 mg/mL)가 각각의 세포에 추가되었고, 상기 세포는 5% CO2 및 37℃에서 4시간 동안 배양되었다. 추가 4시간 동안 배양 후, 그 결과로 수득 된 포르마잔(formazan) 결정은 100 μL DMSO에 용해시켰고, 흡광 강도는 563 nm에서 microplate reader에 의해 측정됐다. 이 결과는 하기 도 11a-11c에 나타내었다. 구체적으로 1-10 nM 농도의 과산화수소 검출용 형광 센서(카르복실산으로 개질된 CdSe@ZnS 퀀텀닷 나노입자 포함)에서의 세포 생존률(도 11a), 1-10 nM 농도의 과산화수소에서의 세포 생존률(도 11b), 1-10 nM 농도의 과산화수소 검출용 형광 센서(카르복실산으로 개질된 CdSe@ZnS 퀀텀닷 나노입자 포함) 및 1-10 nM 농도의 과산화수소에서의 세포 생존률(도 11c)을 나타낸 것이다.Thereafter, MDA-MB-231 cells were cultured by adding a CdSe@ZnS fluorescent probe for 24 hours. Then, 20 μl stock MTT (5 mg/mL) was added to each cell, and the cells were incubated for 4 hours at 5% CO 2 and 37°C. After incubation for an additional 4 hours, the resulting formazan crystals were dissolved in 100 μL DMSO, and the absorbance intensity was measured by a microplate reader at 563 nm. These results are shown in FIGS. 11A-11C below. Specifically, cell viability in a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide at a concentration of 1-10 nM (including CdSe@ZnS quantum dot nanoparticles modified with carboxylic acid) (Fig. 11a), cell viability in hydrogen peroxide at a concentration of 1-10 nM ( Figure 11b), a fluorescence sensor for detecting hydrogen peroxide at a concentration of 1-10 nM (including CdSe@ZnS quantum dot nanoparticles modified with carboxylic acid) and cell viability in hydrogen peroxide at a concentration of 1-10 nM (Fig. 11c). .
세포 독성 시험은 세포내 CdSe@ZnS 형광 프로브와 과산화수소, 그리고 CdSe@ZnS 형광 프로브와 과산화수소가 첨가되었을 경우로 하여 세포 생존율을 측정하였으며, 구체적인 수치는 하기 일반식 1에 의하여 계산되었다.In the cytotoxicity test, the cell viability was measured when the intracellular CdSe@ZnS fluorescent probe and hydrogen peroxide, and the CdSe@ZnS fluorescent probe and hydrogen peroxide were added, and specific values were calculated by the following
세포 생존율(%) = [A]test/[A]control×100%------------------식 1Cell viability (%) = [A]test/[A]control×100%------------------
상기식 1에서, 상기 [A]test는 CdSe@ZnS 형광프로브, 과산화수소 및 CdSe@ZnS 형광프로브와 과산화수소의 농도 변화를 하여 첨가시의 웰의 흡광도이고, [A]control은 정상 세포가 배양된 웰들의 흡광도이다.In
도 11a는 1-10 nM CdSe@ZnS 형광프로브의 농도에서 세포 독성 검사(MTT assay)를 진행하였으며, 그림과 같이 7 nM 이하에서는 세포 생존율이 95.47%로 독성이 거의 없음을 확인하였다.11A is a cytotoxicity test (MTT assay) was performed at the concentration of 1-10 nM CdSe@ZnS fluorescent probe, and as shown in the figure, it was confirmed that the cell viability was 95.47% and there was almost no toxicity as shown in the figure.
도 11b는 1-10 nM 과산화수소 농도에서 세포 독성 검사(MTT assay)을 진행하였으며, 그림과 같이 7 nM 이하에서는 세포 생존율이 99.26%로 독성이 거의 없음을 알 수있다.FIG. 11b shows that the cytotoxicity test (MTT assay) was performed at a concentration of 1-10 nM hydrogen peroxide, and as shown in the figure, it can be seen that the cell survival rate is 99.26%, which is almost no toxicity at 7 nM or less.
도 11c는 1-10 nM CdSe@ZnS 형광프로브와 1-10 nM 과산화수소 농도에서세포 독성 검사(MTT assay)를 진행하였으며, 그림과 같이 7 nM 이하에서는 세포 생존율이 90.4%로 독성이 나타남을 알 수 있다.Figure 11c is a 1-10 nM CdSe@ZnS fluorescent probe and a cytotoxicity test (MTT assay) was performed at a concentration of 1-10 nM hydrogen peroxide, as shown in the figure, it can be seen that the cell viability is 90.4% below 7 nM as shown in the figure. have.
<유방암 세포주, CdSe@ZnS <Breast cancer cell line, CdSe@ZnS 형광프로브Fluorescent probe +세포주, CdSe@ZnS +cell line, CdSe@ZnS 형광프로브Fluorescent probe + + HH 22 OO 22 +세포주의 Confocal 형광이미지>+Confocal fluorescence image of cell line>
세포 배양은 배양용기에 배양된 유방암세포(MDA-MB-231)를 바닥면으로부터 105 ~106 cell/mL를 갖는 현탁액으로 추출하여 세포배양기(cell culture dish)에 세포를 옮겨 48시간 동안 배양하였다. 이 때, 10% fetal bovine serum (FBS, Gibco, Grand Island, NY, USA) 및 1 % Penicillin-Streptomcyin (Gibco, Grand Island, NY, USA)을 포함하는 Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM, Gibco, Grand Island, NY, USA)를 사용하였다. For cell culture, breast cancer cells (MDA-MB-231) cultured in a culture container were extracted from the bottom surface into a suspension having 10 5 ~ 10 6 cells/mL, and the cells were transferred to a cell culture dish and cultured for 48 hours. I did. At this time, Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM, Gibco, Grand Island) containing 10% fetal bovine serum (FBS, Gibco, Grand Island, NY, USA) and 1% Penicillin-Streptomcyin (Gibco, Grand Island, NY, USA) , NY, USA) was used.
정상의 MDA-MB-231 세포에 나노입자의 흡착 여부에 따른 변화를 관찰하기 위해 CdSe@ZnS 형광프로브 및 각각 0, 1 μM 과산화수소를 첨가하여 4 시간 동안 배양하였다. 상기 형광프로브의 농도는 10 nM 였다. CdSe@ZnS fluorescent probes and 0 and 1 μM hydrogen peroxide were added and incubated for 4 hours to observe the change depending on whether or not the nanoparticles were adsorbed onto normal MDA-MB-231 cells. The concentration of the fluorescent probe was 10 nM.
도 12는 공초점 형광현미경(Confocal fluorescence microscopy)을 이용하여 세포내 CdSe@ZnS 형광프로브와 과산화수소의 반응에 따른 형광 이미지를 관찰한 것이다. 구체적으로, MDA-MB-231 세포주의 형광이미지 그림 12a), 10 nM CdSe@ZnS 형광프로브와 MDA-MB-231 세포주가 함께 배양된 시료의 형광이미지(도 12b), 그리고 10 nM CdSe@ZnS 형광프로브와 MDA-MB-231 세포주가 함께 배양된 시료에 1 μM의 과산화수소가 첨가 된 시료의 형광이미지(도 12c)가 측정되었다. 12 shows a fluorescence image according to the reaction of the intracellular CdSe@ZnS fluorescent probe and hydrogen peroxide using a confocal fluorescence microscopy. Specifically, the fluorescence image of the MDA-MB-231 cell line Figure 12a), the fluorescence image of the sample in which the 10 nM CdSe@ZnS fluorescent probe and the MDA-MB-231 cell line were cultured together (Fig. 12b), and the 10 nM CdSe@ZnS fluorescence Fluorescence images (Fig. 12c) of the sample to which 1 μM of hydrogen peroxide was added to the sample in which the probe and the MDA-MB-231 cell line were cultured together were measured.
CdSe@ZnS 형광프로브를 세포주에 첨가했을때 빨간색의 형광이 발현되는 것을 관찰하였다. 형광이미지에서 확인할 수 있듯이 CdSe@ZnS 형광프로브는 과산화수소와 반응하여 빨간색의 형광이 ??칭되어 사라지는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해서 세포 내에서 과산화수소를 검출할 수 있음을 확인할 수 있다. When the CdSe@ZnS fluorescent probe was added to the cell line, it was observed that red fluorescence was expressed. As can be seen from the fluorescence image, it can be seen that the CdSe@ZnS fluorescent probe reacts with hydrogen peroxide and the red fluorescence disappears. Through this, it can be confirmed that hydrogen peroxide can be detected in cells.
그리고 생물학적 시료는 검출한계와 세포내 매질(matrix)에 의해 생물학적 시료에서 'μM' 범위의 과산화수소는 이러한 농도에서 과산화수소만 형광이 감소한다. 따라서 반응메커니즘은 CdSe@ZnS 형광프로브의 표면에 붙어있는 카르복실기와 과산화수소와 반응할 경우 과산화수소의 농도가 증가할수록 형광 강도가 감소하는데, 이는 CdSe@ZnS의 표면과 과산화수소의 전자-전환반응(electron-transfer reaction)에 의해 카르복실기가 결합된 프로브가 과산화수소와 반응하여 산소(O2)로 전환되며, 이는 CdSe@ZnS가 electron hole traps 역할을 하며 이는 비형광(nonfluorescent) CdSe@ZnS의 음이온(anion)으로 변환된다.In the biological sample, the fluorescence of hydrogen peroxide in the range of'μM' in the biological sample decreases only at this concentration due to the detection limit and the intracellular matrix. Therefore, the reaction mechanism is that when reacting with the carboxyl group attached to the surface of the CdSe@ZnS fluorescent probe with hydrogen peroxide, the fluorescence intensity decreases as the concentration of hydrogen peroxide increases, which is an electron-transfer reaction between the surface of CdSe@ZnS and hydrogen peroxide. reaction), the probe to which the carboxyl group is bound reacts with hydrogen peroxide and is converted into oxygen (O 2 ), which CdSe@ZnS acts as electron hole traps, which is converted to the anion of nonfluorescent CdSe@ZnS. do.
상기 실험을 통하여, 과산화수소 검출을 위한 형광 감지 플랫폼의 나노 켄처 (nanquencher)로서 작용하는 CdSe@ZnS 형광프로브를 사용하는 것에 대한 개념을 입증하였다. 카르복실기를 포함하는 전구체로부터 유래된 CdSe@ZnS 형광프로브는 우수한 검출 범위와 과산화수소 검출에 대한 높은 측정감도와 높은 선택성을 확보할 수 있다.Through the above experiment, the concept of using a CdSe@ZnS fluorescent probe serving as a nanoquencher of a fluorescence detection platform for detecting hydrogen peroxide was demonstrated. The CdSe@ZnS fluorescent probe derived from a precursor containing a carboxyl group can secure an excellent detection range, high measurement sensitivity and high selectivity for detection of hydrogen peroxide.
설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 현상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속하게 될 것이다.The described embodiments of the present invention should not be construed as limiting the technical phenomenon of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those of ordinary skill in the technical field of the present invention can improve and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and changes will fall within the scope of protection of the present invention as long as it is apparent to those of ordinary skill in the art.
Claims (18)
탄소수 1 내지 20의 카르복실산 기능기로 표면이 개질된 코어/쉘 구조의 퀀텀닷 나노입자를 포함하는 것인, 과산화수소 검출용 형광 센서.As a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide,
A fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide comprising quantum dot nanoparticles having a core/shell structure whose surface is modified with a carboxylic acid functional group having 1 to 20 carbon atoms.
상기 과산화수소 검출용 형광 센서의 발광 파장은 550 내지 650 nm 인 것을 특징으로 하는, 과산화수소 검출용 형광 센서.The method of claim 1,
The fluorescence sensor for detecting hydrogen peroxide, characterized in that the emission wavelength of the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide is 550 to 650 nm.
상기 과산화수소 검출용 형광 센서는, 과산화수소와 반응하여 형광이 소광되는 것을 특징으로 하는, 과산화수소 검출용 형광 센서.The method of claim 1,
The fluorescence sensor for detecting hydrogen peroxide is characterized in that the fluorescence is quenched by reacting with hydrogen peroxide.
상기 퀀텀닷 나노입자의 코어는 CdSe이고, 쉘은 ZnS인 것을 특징으로 하는, 과산화수소 검출용 형광 센서.The method of claim 1,
A fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide, characterized in that the core of the quantum dot nanoparticle is CdSe and the shell is ZnS.
상기 퀀텀닷 나노입자의 코어/쉘과 탄소수 1 내지 20의 카르복실산 기능기의 몰분율은 1: 0.1 내지 1인 것을 특징으로 하는, 과산화수소 검출용 형광 센서.The method of claim 1,
The mole fraction of the core/shell of the quantum dot nanoparticle and the carboxylic acid functional group having 1 to 20 carbon atoms is 1: 0.1 to 1, wherein the fluorescence sensor for detecting hydrogen peroxide.
상기 퀀텀닷 나노입자는 탄소수 4 내지 10의 카르복실산 기능기로 표면이 개질된 것을 특징으로 하는, 과산화수소 검출용 형광 센서.The method of claim 1,
The quantum dot nanoparticles, characterized in that the surface is modified with a carboxylic acid functional group having 4 to 10 carbon atoms, hydrogen peroxide detection fluorescent sensor.
상기 퀀텀닷 나노입자의 크기는 3 내지 12 nm 인 것을 특징으로 하는, 과산화수소 검출용 형광 센서.According to claim 1
The fluorescence sensor for detecting hydrogen peroxide, characterized in that the size of the quantum dot nanoparticles is 3 to 12 nm.
상기 퀀텀닷 나노입자는 구형인 것을 특징으로 하는, 과산화수소 검출용 형광 센서.The method of claim 1,
The quantum dot nanoparticles are spherical, characterized in that, hydrogen peroxide detection fluorescent sensor.
상기 과산화수소 검출용 형광 센서의 제타 전위는 -30 내지 -50 mV 인 것을 특징으로 하는, 과산화수소 검출용 형광 센서.The method of claim 1,
The zeta potential of the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide is -30 to -50 mV, wherein the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide.
상기 과산화수소 검출용 형광 센서는 수용액 상태에서 과산화수소를 검출하는 것을 특징으로 하는, 과산화수소 검출용 형광 센서.The method of claim 1,
The fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide, characterized in that for detecting hydrogen peroxide in an aqueous solution state, a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide.
상기 과산화수소 검출용 형광 센서는 pH 5 내지 10에서 과산화수소를 검출하는 것을 특징으로 하는, 과산화수소 검출용 형광 센서.The method of claim 1,
The hydrogen peroxide detection fluorescent sensor is characterized in that the detection of hydrogen peroxide at pH 5 to 10, hydrogen peroxide detection fluorescent sensor.
상기 과산화수소 검출용 형광 센서는 환경 시료 또는 생체 시료 내의 과산화수소를 검출하는 것을 특징으로 하는, 과산화수소 검출용 형광 센서.The method of claim 1,
The fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide is characterized in that for detecting hydrogen peroxide in an environmental sample or a biological sample.
상기 과산화수소 검출용 형광 센서는 유방암 세포 내의 과산화수소를 검출하는 것을 특징으로 하는, 과산화수소 검출용 형광 센서.The method of claim 1,
The hydrogen peroxide detection fluorescent sensor is characterized in that the detection of hydrogen peroxide in breast cancer cells, hydrogen peroxide detection fluorescent sensor.
상기 과산화수소 검출용 형광 센서는 30분 이내에 과산화수소 검출 결과를 보이는 것을 특징으로 하는, 과산화수소 검출용 형광 센서.The method of claim 1,
The fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide, characterized in that showing a result of detecting hydrogen peroxide within 30 minutes.
상기 과산화수소 검출용 형광 센서의 검출 한계는 30.3 nM 인 것을 특징으로 하는, 과산화수소 검출용 형광 센서.The method of claim 1,
The detection limit of the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide is 30.3 nM, characterized in that the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 과산화수소 검출용 형광 센서를 준비하는 단계;
상기 과산화수소 검출용 형광 센서와 분석 시료를 반응시키는 단계; 및
상기 과산화수소 검출용 형광 센서의 형광 변화를 측정하여, 과산화수소를 검출하는 단계;를 포함하는, 과산화수소 검출 방법.As a method for detecting hydrogen peroxide,
Preparing a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide according to any one of claims 1 to 15;
Reacting the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide with an analysis sample; And
Including, hydrogen peroxide detection method by measuring the fluorescence change of the fluorescence sensor for detecting the hydrogen peroxide, detecting hydrogen peroxide.
상기 과산화수소 검출용 형광 센서와 분석 시료를 반응시키는 단계에서,
상기 과산화수소 검출용 형광 센서의 pH를 조절하는 것을 특징으로 하는, 과산화수소 검출 방법.The method of claim 16,
In the step of reacting the hydrogen peroxide detection fluorescent sensor and the analysis sample,
A method for detecting hydrogen peroxide, characterized in that the pH of the fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide is adjusted.
제1 전구체 용액을 이용하여 퀀텀닷 나노입자의 코어를 생성하는 단계;
상기 퀀텀닷 나노입자의 코어와 제2 전구체 용액을 반응시켜 퀀텀닷 나노입자의 쉘을 형성하여, 코어/쉘 구조의 퀀텀닷 나노입자를 얻는 단계; 및
상기 코어/쉘 구조의 퀀텀닷 나노입자의 표면을 카르복실산 기능기로 개질하는 단계;를 포함하는, 과산화수소 검출용 형광 센서 제조 방법.As a method of manufacturing a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide according to any one of claims 1 to 15,
Generating a core of quantum dot nanoparticles using a first precursor solution;
Forming a shell of the quantum dot nanoparticles by reacting the core of the quantum dot nanoparticles with a second precursor solution to obtain a quantum dot nanoparticle having a core/shell structure; And
Reforming the surface of the quantum dot nanoparticles having the core/shell structure with a carboxylic acid functional group; containing, a method of manufacturing a fluorescent sensor for detecting hydrogen peroxide.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102210105B1 (en) | 2021-02-02 |
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