KR20240024732A - Nanoprobe for surface-enhanced Raman scattering and skin sensor using the same - Google Patents
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Abstract
피부센서용 표면 강화 라만 산란용 나노프로브로, 나노입자; 및 상기 나노입자 상에 적층된 금속층을 포함하며, 상기 나노프로브는 피부 내 흡수 또는 방출되는 성분의 종류와 양에 따라 상이한 라만 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 피부센서용 표면 강화 라만 산란용 나노프로브가 제공된다.Nanoprobe for surface-enhanced Raman scattering for skin sensors, nanoparticles; and a metal layer laminated on the nanoparticles, wherein the nanoprobe generates different Raman signals depending on the type and amount of the component absorbed or released into the skin. A nanoprobe for surface-enhanced Raman scattering for a skin sensor. is provided.
Description
본 발명은 피부 센서용 표면 강화 라만 산란용 나노프로브 및 이를 이용한 피부센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화장품과 같은 피부 유효성분의 피부 흡수 및 배출을 피부에서 실시간으로 정량검출하는 것이 가능한 피부 센서용 표면 강화 라만 산란용 나노프로브 및 이를 이용한 피부센서에 관한 것이다. The present invention relates to a surface-enhanced Raman scattering nanoprobe for a skin sensor and a skin sensor using the same. More specifically, the present invention relates to a nanoprobe for surface-enhanced Raman scattering for a skin sensor, and more specifically, to a skin sensor capable of quantitatively detecting the skin absorption and discharge of skin active ingredients such as cosmetics in real time from the skin. This relates to a surface-enhanced Raman scattering nanoprobe and a skin sensor using the same.
표면 강화 라만 산란(Surface-enhanced Raman scattering, 이하 SERS) 기반의 검출 기술은 감도가 매우 우수하고 다중검출이 가능하여 기존의 형광/흡광 검출법을 대체할 수 있는 새로운 질병 진단법으로서 많은 주목을 받고 있다. Detection technology based on Surface-enhanced Raman scattering (SERS) is attracting much attention as a new disease diagnosis method that can replace existing fluorescence/absorbance detection methods because it has excellent sensitivity and enables multiplexed detection.
하지만, SERS 검출법은 SERS 기판 또는 SERS 나노프로브의 hot spot 간 신호 강도의 불균일성 (Spatial non-uniformity)과 시간에 따른 SERS 신호 세기의 변동 (Temporal fluctuation)으로 인해 낮은 농도의 타겟 바이오마커를 정확하게 정량검출하는 것이 어려운 한계점이 있다. However, the SERS detection method accurately quantitatively detects target biomarkers at low concentrations due to spatial non-uniformity in signal intensity between hot spots of the SERS substrate or SERS nanoprobe and temporal fluctuation in SERS signal intensity over time. There are limitations that make it difficult to do this.
특히 체액 내 극미량의 바이오마커를 정확하게 정량검출하고, 이를 통해 질병을 정밀하게 진단하기 위해서는 이와 같은 SERS 검출기술의 근본적인 한계점을 해결하는 것이 필수적이지만, 이를 효과적으로 해결할 수 있는 기술은 아직 개시되지 못한 상황이다. In particular, it is essential to solve the fundamental limitations of SERS detection technology in order to accurately quantitatively detect trace amounts of biomarkers in body fluids and precisely diagnose diseases through this, but a technology that can effectively solve these problems has not yet been developed. .
더 나아가, 피부부착형 피부센서(스킨 센서)는 개인화 의료의 수요가 증가함에 따라 많은 연구가 진행되고 있으며, 대표적인 피부센서로는 비색검출법, 효소반응 기반 전기화학검출법이 개발되었다. Furthermore, much research is being conducted on skin-attached skin sensors (skin sensors) as the demand for personalized medicine increases, and colorimetric detection methods and enzyme reaction-based electrochemical detection methods have been developed as representative skin sensors.
하지만 기존 웨어러블 스킨센서는 피부에서 배출되는 성분 (K+, Na+ ion, glucose)의 검출은 가능하지만, 피부로 흡수되는 유효성분의 검출이 불가능하였다.However, existing wearable skin sensors can detect components (K + , Na + ion, glucose) released from the skin, but are unable to detect active ingredients absorbed into the skin.
따라서, 현재 개시된 피부센서는 피부 유효성분의 가역적인 흡수와 배출의 정량적인 모니터링이 불가능하며, 똔한 기존 스킨센서는 민감도가 떨어지고, 시간에 따른 정확한 정량검출이 어려우며, 단백질인 효소의 낮은 구조적 안정성으로 인해 다양한 환경에서 피부 유효성분을 장기간 모니터링하기에 적합하지 않은 한계점이 있다. 따라서 피부에서 배출되는 성분뿐만 아니라 피부에 흡수되는 유효성분을 가역적으로 실시간 정량검출할 수 있는 새로운 개념의 웨어러블 스킨센서 개발이 요구된다. Therefore, currently disclosed skin sensors are unable to quantitatively monitor the reversible absorption and excretion of skin active ingredients, and existing skin sensors have poor sensitivity, difficulty in accurate quantitative detection over time, and low structural stability of protein enzymes. Due to this, there are limitations that make it unsuitable for long-term monitoring of skin active ingredients in various environments. Therefore, there is a need to develop a new concept of wearable skin sensor that can reversibly and quantitatively detect not only ingredients released from the skin but also active ingredients absorbed into the skin in real time.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, SERS 검출기술의 한계를 극복하는 프로브 및 이를 활용하는 SERS 기반 진단기술을 제공하는 것이다. Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a probe that overcomes the limitations of SERS detection technology and a SERS-based diagnostic technology utilizing the probe.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 피부센서용 표면 강화 라만 산란용 나노프로브로, 나노입자; 및 상기 나노입자 상에 적층된 금속층을 포함하며, 상기 나노프로브는 피부 내 흡수 또는 방출되는 성분의 종류와 양에 따라 상이한 라만 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 피부센서용 표면 강화 라만 산란용 나노프로브를 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention is a nanoprobe for surface-enhanced Raman scattering for a skin sensor, comprising: nanoparticles; and a metal layer laminated on the nanoparticles, wherein the nanoprobe generates different Raman signals depending on the type and amount of the component absorbed or released into the skin. A nanoprobe for surface-enhanced Raman scattering for a skin sensor. provides.
본 발명의 일 실시예에에서, 상기 나노입자는 실리카, 상기 금속층은 금 또는 은이며, 이로써 상기 나노프로브는 나노갭 구조를 갖는다. In one embodiment of the present invention, the nanoparticles are silica and the metal layer is gold or silver, so that the nanoprobe has a nanogap structure.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 성분은 레티놀, 아데노신 및 니코틴아마이드 중 적어도 어느 하나를 포함한다. In one embodiment of the invention, the ingredient includes at least one of retinol, adenosine, and nicotinamide.
본 발명은 또한 투명 기판 상에 적층된 상술한 피부센서용 표면 강화 라만 산란용 나노프로브;를 포함하는 피부센서를 제공한다. The present invention also provides a skin sensor including the above-described surface-enhanced Raman scattering nanoprobe for a skin sensor laminated on a transparent substrate.
본 발명은 또한 상술한 피부센서를 이용한 피부센싱방법으로, 인공피부 상에 피부에 측정하고자 하는 물질을 도포하는 단계; 상기 도포된 인공피부에 제 4항에 따른 피부센서를 이용하여 표면증강 라만산란 신호를 검출하는 단계; 및 상기 표면증강 라만산란 신호의 패턴과 강도에 따라 상기 물질의 피부 흡수량을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부센싱방법을 제공한다.The present invention also provides a skin sensing method using the skin sensor described above, comprising the steps of applying a substance to be measured to the skin on artificial skin; Detecting a surface-enhanced Raman scattering signal on the applied artificial skin using the skin sensor according to claim 4; and measuring the skin absorption amount of the substance according to the pattern and intensity of the surface-enhanced Raman scattering signal.
본 발명에 따르면, 검출성분의 고유 SERS 신호를 직접 측정할 수 있는 SERS 나노입자를 프로브로 사용하는 웨어러블 SERS 피부센서를 통하여, 다양한 성분의 가역적인 피부 흡수, 배출을 실시간으로 정량검출할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 피부센서는 질병진단, 약물 효능 평가, 화장품 효능 측정, 피부 상태 모니터링 등의 다양한 분야에 적용가능하며, 특히 피부 내 흡수와 배출을 실시간으로 정량화할 수 있다는 점에서 종래기술의 한계를 극복할 수 있다.According to the present invention, the reversible skin absorption and discharge of various ingredients can be quantitatively detected in real time through a wearable SERS skin sensor that uses SERS nanoparticles as a probe, which can directly measure the unique SERS signal of the detected ingredient. Therefore, the skin sensor according to the present invention can be applied to various fields such as disease diagnosis, drug efficacy evaluation, cosmetic efficacy measurement, and skin condition monitoring. In particular, it is superior to the prior art in that it can quantify absorption and discharge into the skin in real time. Limitations can be overcome.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피부센서의 개념도이다.
도 2 및 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 얻은 금 SERS 나노입자 및 은 SERS 나노입자의 TEM 이미지이다.
도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 피부센서의 유효성 분석 실험의 검출 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 센서의 유효성분에 대한 SERS 분석 스펙트럼이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 센서의 SERS 기반 스킨센서에서 측정한 다양한 농도의 니코틴아마이드 SERS 스펙트럼이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 센서의 SERS 기반 스킨센서에서 측정한 다양한 농도의 니코틴아마이드 검량선이다.
도 8 및 9는 각각 SERS 피부센서에서 측정한 니코틴아마이드의 SERS mapping이미지, SERS 신호 균일도를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 피부센서를, 인공피부의 유효성분의 흡수/배출 정량검출에 적용한 실험예의 모식도이다.
도 11은 도 10의 실험예에 따라 얻어진 니코틴아마이드 흡수 측정 결과이다.1 is a conceptual diagram of a skin sensor according to an embodiment of the present invention.
Figures 2 and 3 are TEM images of gold SERS nanoparticles and silver SERS nanoparticles, respectively, obtained according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a detection schematic diagram of an effectiveness analysis experiment of a skin sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a SERS analysis spectrum for the active ingredient of a skin sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a SERS spectrum of nicotinamide at various concentrations measured by a SERS-based skin sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a calibration curve of nicotinamide at various concentrations measured by a SERS-based skin sensor according to an embodiment of the present invention.
Figures 8 and 9 show the SERS mapping image and SERS signal uniformity of nicotinamide measured by the SERS skin sensor, respectively.
Figure 10 is a schematic diagram of an experimental example in which a skin sensor according to another embodiment of the present invention is applied to quantitative detection of absorption/expulsion of active ingredients in artificial skin.
Figure 11 shows the nicotinamide absorption measurement results obtained according to the experimental example of Figure 10.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있다.Before explaining the present invention in detail, the terms or words used in this specification should not be construed as unconditionally limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor of the present invention should not use the terms or words in order to explain his invention in the best way. The concepts of various terms can be appropriately defined and used.
더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.Furthermore, it should be noted that these terms and words should be interpreted with meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다.That is, the terms used in this specification are only used to describe preferred embodiments of the present invention, and are not used with the intention of specifically limiting the content of the present invention.
이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.It should be noted that these terms are defined in consideration of various possibilities of the present invention.
또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있다.Additionally, in this specification, singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates a different meaning.
또한, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.Additionally, it should be noted that even if similarly expressed in plural, it may have a singular meaning.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.Throughout this specification, when a component is described as “including” another component, it does not exclude any other component, but includes any other component, unless specifically stated to the contrary. It could mean that you can do it.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있다.Furthermore, when a component is described as being “installed within or connected to” another component, this component may be installed in direct connection or contact with the other component.
본 발명은 상술한 기존 피부센서의 문제를 해결하기 위하여, 라만 산란 신호를 1012배까지 증폭시킬 수 있는 표면 강화 라만 산란(Surface-enhanced Raman Scattering (SERS))용 나노프로브를 제공한다. In order to solve the problems of the existing skin sensor described above, the present invention provides a nanoprobe for Surface-enhanced Raman Scattering (SERS) that can amplify the Raman scattering signal by up to 10 12 times.
본 발명에 따른 피부센서는 투명한 유연기판 (flexible substrate)에 상기 금 또는 은 나노입자인 프로브를 규칙적으로 정렬시킨 형태이며, 화장품과 같은 피부 유효성분의 가역적인 피부흡수, 피부배출을 실시간으로 정량검출할 수 있다. 이는 종래의 가역적인 흡수/배출을 동시에 진단할 수 없는 종래의 피부센서의 한계를 극복한 것으로, 피부 유효성분인 레티놀, 아데노신, 니코틴아마이드를 고감도 정량검출할 수 있다. The skin sensor according to the present invention has gold or silver nanoparticle probes regularly aligned on a transparent flexible substrate, and quantitatively detects the reversible skin absorption and skin discharge of skin active ingredients such as cosmetics in real time. can do. This overcomes the limitations of conventional skin sensors, which cannot simultaneously diagnose reversible absorption/expulsion, and enables high-sensitivity quantitative detection of skin active ingredients such as retinol, adenosine, and nicotinamide.
또한, 본 발명에 따른 나노프로브 기반 피부센서를 이용해 인공피부에서 화장품 유효성분인 니코틴아마이드가 흡수되는 것을 시간에 따라 정량검출할 수 있으며, 이와 같은 웨어러블 SERS 피부 센서는 다양한 성분의 가역적인 피부 흡수, 배출을 실시간으로 정량검출할 수 있어, 질병진단, 약물 효능 평가, 화장품 효능 측정, 피부 상태 모니터링 등의 다양한 분야에 응용 가능하다. In addition, using the nanoprobe-based skin sensor according to the present invention, the absorption of nicotinamide, an active ingredient in cosmetics, from artificial skin can be quantitatively detected over time, and such wearable SERS skin sensor can detect the reversible skin absorption of various ingredients, Since emissions can be quantitatively detected in real time, they can be applied to various fields such as disease diagnosis, drug efficacy evaluation, cosmetic efficacy measurement, and skin condition monitoring.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피부세서의 개념도로, 금(Au) 또는 은(Ag) 기반 나노갭 프로브를 투명기판 상에 어레이 형태로 도포하고, 이를 통하여 라만 스펙트럼을 측정하였다. Figure 1 is a conceptual diagram of a skin sensor according to an embodiment of the present invention. A gold (Au) or silver (Ag) based nanogap probe was applied in an array form on a transparent substrate, and a Raman spectrum was measured through this.
이하 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 하지만, 본 발명의 범위는 하기 실시예 및 실험예에 의하여 제한되지 않는다. The present invention will be described in more detail below through examples and experimental examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following examples and experimental examples.
실시예 Example
Au 및 Ag 나노입자 합성Au and Ag nanoparticle synthesis
물에 녹인 실리카 나노입자(150 nm) 0.5 ml를 포름알데히드(37%) 10 ul를 포함하는 Au 전구체(HAuCl4) 또는 Ag 전구체(AgNO3) 용액 10 ml와 혼합하고, 생성된 혼합물을 25℃에서 1시간 동안 교반하였다. 이후 혼합물을 7000 rpm에서 5분 동안 원심분리하고 생성물을 물로 3회 세척하여 실리카 나노입자 상에 Au 또는 Ag 층이 형성된 나노갭 형태의 나노입자를 제조하였다. 0.5 ml of silica nanoparticles (150 nm) dissolved in water were mixed with 10 ml of a solution of Au precursor (HAuCl4) or Ag precursor (AgNO3) containing 10 ul of formaldehyde (37%), and the resulting mixture was incubated at 25°C for 1 time. Stirred for an hour. Afterwards, the mixture was centrifuged at 7000 rpm for 5 minutes and the product was washed three times with water to prepare nanogap-shaped nanoparticles with an Au or Ag layer formed on the silica nanoparticles.
SERS 필름의 제작Production of SERS film
투명하고 유연한 기판에 상기 제조된 Au 또는 Ag SERS 나노 입자 용액 5 ul를 떨어트리고, 이를 3회 반복하여 SERS 필름을 제조하였다. 5 ul of the prepared Au or Ag SERS nanoparticle solution was dropped on a transparent and flexible substrate, and this was repeated three times to prepare a SERS film.
SERS 피부 센서에서 물질의 SERS 측정SERS measurement of substances in SERS skin sensors
실리콘 웨이퍼 또는 유리와 같은 기판에 측정하고자 하는 물질을 떨어트린 후, SERS 피부 센서를 물질에 부착, 785 nm에서 라만 스펙트럼을 측정하였다. After dropping the material to be measured on a substrate such as a silicon wafer or glass, a SERS skin sensor was attached to the material and the Raman spectrum was measured at 785 nm.
SERS 피부 센서 기반 인공 피부 물질의 SERS 측정SERS measurement of artificial skin materials based on SERS skin sensor
인공 피부에 200ul 분량의 물질(PBS 10mM 7.4)을 도포하고, 이를 상술한 SERS 필름으로 덮은 후, 785 nm에서 SERS 피부 센서의 SERS 스펙트럼을 측정하였다. 200ul of the material (PBS 10mM 7.4) was applied to the artificial skin, covered with the SERS film described above, and the SERS spectrum of the SERS skin sensor was measured at 785 nm.
실험예Experiment example
도 2 및 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 얻은 금 SERS 나노입자 및 은 ERS 나노입자의 TEM 이미지이다. Figures 2 and 3 are TEM images of gold SERS nanoparticles and silver ERS nanoparticles, respectively, obtained according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 3을 참조하면, 실리카 나노입자 상에 금 또는 은 나노층이 적층된 원형의 입자를 확인할 수 있다. Referring to Figures 2 and 3, circular particles in which a gold or silver nano layer is laminated on a silica nanoparticle can be seen.
특히 도 3을 참조하면, 실리카 입자 위에 금 전구체를 환원시키면 일정한 간격을 갖는 복수의 금 전고체가 뭉쳐친 형태를 확인할 수 있으며, 본 발명은 소정의 간격을 갖는 일정한 금 또는 은 구조체를 나노갭으로 지칭한다. In particular, referring to FIG. 3, when the gold precursor is reduced on the silica particles, it can be seen that a plurality of gold all-solids with a certain spacing are aggregated, and the present invention is to form a gold or silver structure with a certain spacing into a nanogap. refers to
도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 피부센서의 유효성 분석 실험의 검출 모식도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 센서의 유효성분에 대한 SERS 분석 스펙트럼이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 센서의 SERS 기반 스킨센서에서 측정한 다양한 농도의 니코틴아마이드 SERS 스펙트럼이다. Figure 4 is a detection schematic diagram of an effectiveness analysis experiment of a skin sensor according to an embodiment of the present invention, and Figure 5 is a SERS analysis spectrum for an active ingredient of a skin sensor according to an embodiment of the present invention. Figure 6 is a SERS spectrum of nicotinamide at various concentrations measured by a SERS-based skin sensor according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 방법에 따라 본 실험에서는 다양한 유효성분을 측정하고자 하는 물질로 기판에 도포한 후, 본 발명에 따른 SERS 나노입자 기반 피부센서를 부착, 이로부터 785 nm 라만 스펙트럼을 분석하였다.According to the method shown in FIG. 4, in this experiment, materials to measure various active ingredients were applied to the substrate, and then a SERS nanoparticle-based skin sensor according to the present invention was attached, and the 785 nm Raman spectrum was analyzed from this.
도 5를 참조하면, 물질에 따라 물질에 따라 고유의 피크가 상이한 파장대에서 나오는 것을 알 수 있으며, 이러판 상이한 파장대의 패턴에 따라 레티놀, 니코틴아마이드, 아데노신이 각각 구분되는 피크가 검출되는 것을 알 수 있다. Referring to Figure 5, it can be seen that unique peaks come out in different wavelength bands depending on the material, and that distinct peaks for retinol, nicotinamide, and adenosine are detected according to the patterns of these different wavelength bands. there is.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 센서의 SERS 기반 스킨센서에서 측정한 다양한 농도의 니코틴아마이드 SERS 스펙트럼이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 센서의 SERS 기반 스킨센서에서 측정한 다양한 농도의 니코틴아마이드 검량선이다. Figure 6 is a SERS spectrum of nicotinamide at various concentrations measured by a SERS-based skin sensor of a skin sensor according to an embodiment of the present invention, and Figure 7 is a SERS spectrum of nicotinamide measured by a SERS-based skin sensor of a skin sensor according to an embodiment of the present invention. This is a calibration curve for nicotinamide at various concentrations.
도 6 및 7을 참조하면, 본 발명에 따른 SERS 나노입자를 사용하는 경우, 0.1 mM 수준의 미량에서도 구분되는 라만 피크를 확인할 수 있었다. Referring to Figures 6 and 7, when using the SERS nanoparticles according to the present invention, distinct Raman peaks could be confirmed even at a trace amount of 0.1 mM level.
도 8 및 9는 각각 SERS 피부센서에서 측정한 니코틴아마이드의 SERS 매핑이미지, SERS 신호 균일도를 나타낸다. Figures 8 and 9 show the SERS mapping image and SERS signal uniformity of nicotinamide measured by the SERS skin sensor, respectively.
도 8 및 9를 참조하면, 본 발명에 따른 SERS 나노입자 기반 피부센서는 매우 균일한 신호를 발생하는 것을 알 수 있다. Referring to Figures 8 and 9, it can be seen that the SERS nanoparticle-based skin sensor according to the present invention generates a very uniform signal.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 피부센서를, 인공피부의 유효성분의 흡수/배출 정량검출에 적용한 실험예의 모식도이다. Figure 10 is a schematic diagram of an experimental example in which a skin sensor according to another embodiment of the present invention is applied to quantitative detection of absorption/expulsion of active ingredients in artificial skin.
도 10을 참조하면, 인공피부 상에 유효성분을 도포한 후, 본 발명에 따른 피부센서를 그 위에 덮고 SERS 신호를 검출한다. 이를 통하여 인공피부로 흡수되는 유휴성분의 종류와 그 양을 정확하게 실시간 검출할 수 있다. Referring to Figure 10, after applying the active ingredient on the artificial skin, the skin sensor according to the present invention is covered thereon and the SERS signal is detected. Through this, the type and amount of idle ingredients absorbed into artificial skin can be accurately detected in real time.
즉, 도 10에서는 측정하고 하는 물질이 도포된 인공피부에 투명 기판 상에 형성된 표면 강화 라만 산란용 나노프로브를 상기 인공피부에 접촉시키고, 이러한 투명기판을 통하여 SERS 신호를 검출한다. 이로써 검출되는 신호의 패턴과 그 강도에 따라 물질의 종류, 흡수량을 측정할 수 있다. That is, in Figure 10, a surface-enhanced Raman scattering nanoprobe formed on a transparent substrate is brought into contact with the artificial skin coated with the substance to be measured, and a SERS signal is detected through this transparent substrate. This allows the type and absorption amount of the material to be measured according to the pattern and intensity of the detected signal.
도 11은 도 10의 실험예에 따라 얻어진 니코틴아마이드 흡수 측정 결과이다. Figure 11 shows the nicotinamide absorption measurement results obtained according to the experimental example of Figure 10.
도 11을 참조하면, 최초 30분까지 니코틴아마디가 사실상 빠르게 흡수되는 것을 실시간으로 확인할 수 있다. 즉, 표면증강 라만산란 신호의 강도가 약해지는 정도에 따라 상기 물질의 피부 흡수량을 예측할 수 있으며, 이것은 실시간으로 피부 내의 물질 흡수량을 측정할 수 있는 본 발명의 장점을 명확히 보여준다.Referring to Figure 11, it can be seen in real time that nicotinamide is absorbed virtually quickly for the first 30 minutes. In other words, the amount of skin absorption of the substance can be predicted depending on the degree to which the intensity of the surface-enhanced Raman scattering signal is weakened, which clearly demonstrates the advantage of the present invention in measuring the absorption of the substance into the skin in real time.
Claims (9)
나노입자; 및
상기 나노입자 상에 적층된 금속층을 포함하며,
상기 나노프로브는 피부 내 흡수 또는 방출되는 성분의 종류와 양에 따라 상이한 라만 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 피부센서용 표면 강화 라만 산란용 나노프로브.A surface-enhanced Raman scattering nanoprobe for skin sensors,
nanoparticles; and
It includes a metal layer laminated on the nanoparticles,
The nanoprobe is a surface-enhanced Raman scattering nanoprobe for a skin sensor, characterized in that it generates different Raman signals depending on the type and amount of ingredients absorbed or released into the skin.
상기 나노입나는 실리카, 상기 금속층은 금 또는 은이며, 이로써 상기 나노프로브는 나노갭 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 피부센서용 표면 강화 라만 산란용 나노프로브.According to clause 1,
A nanoprobe for surface-enhanced Raman scattering for a skin sensor, wherein the nanoparticles are silica, the metal layer is gold or silver, and thus the nanoprobe has a nanogap structure.
상기 성분은 레티놀, 아데노신 및 니코틴아마이드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부센서용 표면 강화 라만 산란용 나노프로브.According to clause 1,
The surface-enhanced Raman scattering nanoprobe for a skin sensor, wherein the ingredient contains at least one of retinol, adenosine, and nicotinamide.
상기 성분의 종류에 따라 상기 라만 신호는 상이한 파장대의 피크를 발생시키는 것을 특징으로 하는 피부센서용 표면 강화 라만 산란용 나노프로브.According to clause 1,
A nanoprobe for surface-enhanced Raman scattering for a skin sensor, wherein the Raman signal generates peaks in different wavelength ranges depending on the type of the ingredient.
상기 투명 기판 상에 적층된 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 피부센서용 표면 강화 라만 산란용 나노프로브;를 포함하는 피부센서. transparent substrate; and
A skin sensor comprising a surface-enhanced Raman scattering nanoprobe for a skin sensor according to any one of claims 1 to 3 laminated on the transparent substrate.
인공피부 상에 피부에 측정하고자 하는 물질을 도포하는 단계;
상기 도포된 인공피부에 제 4항에 따른 피부센서를 이용하여 표면증강 라만산란 신호를 검출하는 단계; 및
상기 표면증강 라만산란 신호의 패턴과 강도에 따라 상기 물질의 피부 흡수량을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부센싱방법.A skin sensing method using a skin sensor according to paragraph 5,
Applying a substance to be measured on the artificial skin;
Detecting a surface-enhanced Raman scattering signal on the applied artificial skin using the skin sensor according to claim 4; and
A skin sensing method comprising measuring the skin absorption amount of the substance according to the pattern and intensity of the surface-enhanced Raman scattering signal.
상기 물질의 피부 흡수량을 측정하는 단계에서, 상기 표면증강 라만산란 신호의 강도가 약해지는 정도에 따라 상기 물질의 피부 흡수량이 증가하는 것으로 측정하는 것을 특징으로 하는 피부센싱방법.According to clause 6,
In the step of measuring the skin absorption of the substance, a skin sensing method characterized in that the skin absorption of the substance increases according to the degree to which the intensity of the surface-enhanced Raman scattering signal is weakened.
상기 물질은, 레티놀, 아데노신 및 니코틴아마이드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부센서용 표면 강화 라만 산란용 나노프로브.According to clause 8,
The material is a surface-enhanced Raman scattering nanoprobe for a skin sensor, characterized in that it contains at least one of retinol, adenosine, and nicotinamide.
상기 도포된 인공피부에 제 4항에 따른 피부센서를 이용하여 표면증강 라만산란 신호를 검출하는 단계는,
투명 기판 상에 형성된 피부센서의 표면 강화 라만 산란용 나노프로브를 상기 인공피부에 접촉시키는 단계; 및
상기 투명 기판을 통하여 표면증강 라만산란 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부센서용 표면 강화 라만 산란용 나노프로브.According to clause 6,
The step of detecting a surface-enhanced Raman scattering signal on the applied artificial skin using the skin sensor according to claim 4 is,
Contacting the artificial skin with a nanoprobe for surface-enhanced Raman scattering of a skin sensor formed on a transparent substrate; and
A nanoprobe for surface-enhanced Raman scattering for a skin sensor, comprising the step of detecting a surface-enhanced Raman scattering signal through the transparent substrate.
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