KR20190001675A - Harmful substance detection method using solution spray - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 의하면, 변색 특성이 있는 유기반도체에 생체물질과 결합할 수 있는 수용체를 치환하면 바이오센서로 사용할 수 있으므로, 전문지식이 없는 일반인도 유기반도체의 변색 특성을 이용하여 유해물질의 존재를 인식할 수 있고 위험을 사전에 회피할 수 있다. 또한, 부족한 발광 특성을 보완하기 위하여 금속 나노 입자와 융합을 시키면 향상된 성능의 고효율, 대면적 바이오센서를 제작할 수 있다. 상기와 같은 유기반도체를 휴대용 스프레이 시스템으로 적용한다면, 누구나 쉽게 사용할 수 있는 현장검지용 유해물질 스프레이 센서를 개발 및 보급에 기여하고 국민보건증진에 도움이 될 것으로 보인다.According to one embodiment of the present invention, since a biosensor can be substituted for a receptor capable of bonding with a biomaterial to an organic semiconductor having a discoloration characteristic, even a general person without expert knowledge can utilize the discoloration characteristics of the organic semiconductor, And the risk can be avoided in advance. Also, in order to compensate for insufficient luminescence characteristics, a high-efficiency, large-area biosensor with improved performance can be produced by fusing with metal nanoparticles. If such organic semiconductors are applied as a portable spray system, it will contribute to the development and dissemination of hazardous substance spray sensors for on-site detection that can be easily used by anyone, and it will help promote public health.
Description
본 발명은 용액을 분사하여 대기 중의 유해물질을 검지하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전문지식을 가지지 않은 일반인이 용액을 분사하는 것 만으로 시각적 경로를 통해 유해물질의 존재를 인식할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of detecting a harmful substance in the air by spraying a solution, and more particularly, to a method of detecting the presence of a harmful substance through a visual path by simply spraying a solution .
센서 기술은 다양한 분야에 걸쳐 실생활에 매우 유용한 기술로 평가받는다. 최근 화두가 되고있는 (초)미세먼지 센서나 이미 널리 사용중인 임신 테스트기 등 우리 생활 속에서 상용화되어 있는 다양한 제품들이 존재한다. 그 중에서도 바이오 물질을 검지하는 바이오 센서는 아직 많이 상용화 되지는 않았지만 향후 꼭 필요한 기술 중 하나로 자리매김하고있다. 다양한 방식의 바이오 센서 중 항원-항체 특이적 결합 반응을 이용한 생체 물질 탐지 기술은 생명과학 분야에서 오랜 시간에 걸쳐 발전되어 왔다. 항체는 병원체 등 한 종류의 특정 항원에만 반응하는 고유의 성질을 가지고 있으며, 이를 이용하여 탐지하고자 하는 항원에 대응하는 항체를 바탕으로 센서를 제작한다. 항원과 결합한 항체는 응집 등의 반응을 나타내어 시각적으로 인식 가능할 수 있게 된다. 예를 들어, 혈액형을 판별하는 방법은 혈액속의 항원과 항체를 결합시켜 침전 여부를 확인한다. A형 혈액과 B형 혈액을 적절한 처리 후 섞어주면 A형의 항원과 B형 혈액이 가지고 있는 항체가 결합하여 침전되고 이를 통해 혈액형을 확인한다.Sensor technology is widely regarded as a useful technology in many fields. There are various products that have been commercialized in our daily life, such as (micro) dust sensors which are becoming a hot topic recently, and pregnancy test machines which are widely used. Among them, biosensors that detect biomaterials have not been commercialized yet, but they are becoming one of the necessary technologies in the future. Among biosensors of various types, biosensor detection technology using an antigen-antibody specific binding reaction has been developed for a long time in the life science field. Antibodies have inherent properties that only react to specific antigens, such as pathogens. Using these antibodies, sensors are constructed based on antibodies corresponding to the antigens to be detected. Antibody bound to the antigen may exhibit a reaction such as aggregation, so that it can be visually recognized. For example, a method of distinguishing a blood type is to bind an antigen and an antibody in the blood to confirm whether or not the antibody is precipitated. When the A type blood and the B type blood are mixed after appropriate treatment, the antibody of the A type and the B type blood binds and precipitates, thereby confirming the blood type.
유기반도체 물질은 고유의 전기적, 광학적 특성을 가지며 이런 성질을 이용하여 외부 자극에 대한 센서로 활용할 수 있다. 유기반도체를 이루는 주 사슬과 곁가지의 길이, 종류, 배열, 크기 등 여러 요소들로 인하여 각 물질마다 전기적, 광학적 특성의 차이가 발생하며 외부 자극을 통해 이미 형성된 유기반도체 물질의 구조적 변화를 유발하여 특성 변화를 관찰하는 방식으로 센서로 작용할 수 있다.Organic semiconductor materials have inherent electrical and optical properties and can be utilized as sensors for external stimuli. Due to various factors such as the length, type, arrangement, and size of the main chain and the branch side of the organic semiconductor, the electrical and optical characteristics of each material are different. The external stimulation causes the structural change of the organic semiconductor material already formed, It can act as a sensor in a way that observes changes.
그러나 아직 현장 검지 기술의 부재로 인하여 인체에 치명적인 생화학 무기나 전염병의 원인이 되는 고병원성 바이러스 등은 전문기관의 분석이 있어야만 확인할 수 있다. 이미 노출된 경우 큰 위험을 초래할 수 있는 만큼 누구나 현장에서 즉시 인식할 수 있을 정도로 정밀하고 간편한 바이오 센서의 필요성이 커지고 있다. 기존 센서로는 구현하기 어렵다고 판단되며, 상기와 같은 유기반도체에 외부 자극을 전달하는 방법으로 항원-항체 결합을 도입하면 기술의 한계를 극복하여 전문 지식이 없는 일반인도 사용 가능한 바이오 센서를 만들 수 있을 것으로 예상된다.However, due to the absence of on-site detection technology, biochemical weapons that are fatal to humans and highly pathogenic viruses that cause infectious diseases can only be confirmed by analysis of specialized agencies. As already exposed, it is a big risk, and the need for a biosensor that is so precise and simple enough that anyone can immediately recognize it on the spot is getting bigger. It is considered that it is difficult to implement the sensor as an existing sensor. If an antigen-antibody binding is introduced by a method of transmitting an external stimulus to the organic semiconductor as described above, a biosensor capable of overcoming the limitations of the technology, .
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 안출된 것으로, 본 발명의 일 측면은 검지하고자 하는 유해물질에 특이적으로 결합하는 항체 구조를 합성하는 것과 이것을 곁가지에 부착한 유기반도체 물질을 제공한다.One aspect of the present invention provides an organic semiconducting material having an antibody structure specifically binding to a harmful substance to be detected and having a side chain attached thereto.
특히, 유해물질 표면의 결합 가능한 범위를 한정하여 결합 성능을 높이도록 설계한다.In particular, it is designed to improve the bonding performance by limiting the bondable range of the surface of the harmful substance.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 조합된 유기반도체 물질을 액체 상에 분산시켜 스프레이 형태로 제작하고 누구나 사용할 수 있는 검지 시스템을 제공한다.It is still another object of the present invention to provide a detection system that can be used by anyone who manufactures the combined organic semiconductor material in the form of a spray by dispersing it in a liquid phase.
본 발명의 목적인 스프레이 분사 검지를 달성하기 위하여 금속과 유기반도체의 상호작용인 플라즈몬 효과를 적용한다.The plasmon effect, which is the interaction of the metal and the organic semiconductor, is applied to achieve the spray detection of the present invention.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 유기반도체에 유해물질의 표면과 특이적으로 결합할 수 있는 수용체를 치환하여 부착하는 단계(S100); 및 수용체가 부착된 유기반도체를 정제하여 수득하는 단계; 를 통해 달성될 수 있다.The above object of the present invention can be achieved by a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (S100) replacing and attaching a receptor capable of specifically binding to a surface of a harmful substance to an organic semiconductor; And purifying and obtaining an organic semiconductor to which a receptor is attached; Lt; / RTI >
또한, 수용체를 부착하는 단계(S100)에서, 유해물질과 수용체는 한정하지 않으며 유해물질에서 표면 결합 부분을 추출하거나 구조를 모사한 것일 수 있다. 그리고, 유기반도체에 부착하는 과정에서, 치환 위치는 R1 혹은 R2 모두 가능하다.In addition, in the step of attaching the receptor (S100), the harmful substance and the receptor are not limited, and the surface binding part may be extracted from the harmful substance or the structure may be simulated. In the process of attaching to the organic semiconductor, the substitution position can be either R1 or R2.
상기 유기반도체 만으로는 시각적 인식이 어려울 수 있으므로, 수득한 유기반도체와 금속 나노 입자를 조합하는 단계(S200); 를 추가할 수 있다.Since the organic semiconductor alone may be difficult to recognize visually, combining the obtained organic semiconductor and metal nanoparticles (S200); Can be added.
그리고, 금속 나노 입자를 조합하는 단계(S200)에서, 금속의 종류, 모양, 크기는 한정하지 않으며 조합하는 방법은 가압열처리 등의 방법을 사용할 수 있다.In step S200 of combining the metal nanoparticles, the kind, shape, and size of the metal are not limited, and a method such as a pressurized heat treatment may be used.
그리고, 유기반도체를 사용할 때 반응 효율을 증가시키기 위해서 베시클 혹은 리포솜 모양으로 가공하는 단계(S300); 를 추가할 수 있다. 본 발명에서 제시하는 물질의 구조적 특성은 일 실시예로서 베시클 혹은 리포솜 형태에 국한되지 않는다.In order to increase the reaction efficiency when the organic semiconductor is used, step S300 is performed to form a vesicle or a liposome. Can be added. The structural characteristics of the materials proposed in the present invention are not limited to the vesicle or liposome form as an embodiment.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 조합된 유기반도체 물질을 액체상에 분산시켜 스프레이 형태로 제작하여 검지하는 방법은, 수득된 유기반도체 물질을 용액에 분산시키는 단계(S400); 스프레이 용기에 넣고 사용을 준비하는 단계; 스프레이를 작동하여 분사시키는 단계; 를 더 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating and dispersing a combined organic semiconductor material in a liquid phase to form a sprayed state, the method comprising: dispersing the obtained organic semiconductor material in a solution (S400); Placing in a spray container and preparing for use; Spraying and spraying; .
또한, 유기반도체 물질을 용액에 분산시키는 단계에서, 용매는 증류수, 에탄올 등 유기반도체가 안정하게 분산되어 있는 조건이면 모두 가능하며 종류를 한정하지 않는다.In addition, in the step of dispersing the organic semiconductor material in the solution, the solvent can be any condition as long as the organic semiconductor such as distilled water and ethanol is stably dispersed, and the kind is not limited.
그리고, 스프레이 용기에 넣는 단계에서, 스프레이는 일방향성으로 분사하는 방식이며 그 형태는 제한이 없다.In addition, in the step of putting in the spray container, the spray is a method of spraying in one direction, and its shape is not limited.
그리고, 스프레이를 작동하여 분사시키는 단계에서, 스프레이 분사 압력, 노즐의 모양, 분사 각도 등은 특정 범위로 한정하지 않는다.The spraying pressure, the shape of the nozzle, the spraying angle, and the like are not limited to a specific range in the step of spraying by spraying.
본 발명의 일 측면에 따르면, 유해물질과 특이적으로 결합하는 수용체를 가진 유기반도체 물질은 대기 중의 유해물질을 검지하여 유해물질 존재 여부에 대한 시각적 정보를 줄 수 있다. 또한, 스프레이 방식을 이용하여 분사하면 넓은 범위를 대상으로 할 수 있고, 즉각적인 반응이 일어나므로 누구나 전문지식 없이도 유해물질의 존재를 깨닫고 회피할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 측면에 따라 제조되는 스프레이형 유해물질 검지 시스템은 국민보건증진에 크게 기여할 수 있다.According to one aspect of the present invention, an organic semiconductor material having a receptor that specifically binds to a harmful substance can detect toxic substances in the air and provide visual information on the presence or absence of harmful substances. In addition, spraying using a spray method can be applied to a wide range of objects, and an immediate reaction occurs, so that anyone can recognize and avoid the presence of harmful substances without expert knowledge. That is, the spray type toxic substance detection system manufactured according to one aspect of the present invention can contribute to enhancement of public health.
도 1는 본 발명의 실시예에 해당하는 다양한 스프레이 방식을 표현한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기반도체 합성 과정을 설명하기 위한 순서도와 도 2b는 도 2a의 유기반도체에 효율 증가를 위하여 금속 나노 입자를 융합시키는 단계를 설명하기 위한 순서도,
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 수용체와 융합한 유기반도체를 베시클 형태로 제작하는 방법을 설명하기 위한 공정 순서도,
도 4a 및 도 4b는 각각 상기 베시클을 분산시키고 자극에 의한 변화의 전/후를 나타내는 사진이고,
도 5a 내지 도 5c는 금속 나노 입자와 융합한 상기 유기반도체의 플라즈몬 현상에 대한 광학적 실험 결과이다.1 is a view showing various spraying methods according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a flow chart for explaining a process of synthesizing an organic semiconductor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a flowchart for explaining a step of fusing metal nanoparticles for increasing efficiency in the organic semiconductor of FIG.
FIG. 3 is a process flow diagram illustrating a method of manufacturing a vesicle-type organic semiconductor fused with a receptor according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are photographs showing the distribution of the vesicles before and after the change by stimulation, respectively,
5A to 5C are optical experimental results on the plasmon phenomenon of the organic semiconductor fused with metal nanoparticles.
이하, 본 발명의 일 측면에 따른 검지하고자 하는 유해물질에 특이적으로 결합하는 항체 구조와 융합한 유기반도체 물질과 스프레이 형태의 검지 시스템에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an organic semiconducting material and a spray-type detection system fused with an antibody structure that specifically binds to a harmful substance to be detected according to an aspect of the present invention will be described in detail.
본 발명에 있어서, “유해물질에 특이적으로 결합하는 항체 구조”는 유해물질 표면의 수용체와 결합하는 부분을 생체모사하여 화학적으로 합성한 것으로서, 상기 유해물질의 종류는 한정하지 않는다.In the present invention, the " antibody structure specifically binding to a harmful substance " is a chemical synthesis of a part of the surface of a harmful substance which binds to a receptor and is chemically synthesized, and the kind of the harmful substance is not limited.
본 발명에 있어서, “유기반도체 물질”은 상기 수용체와 융합된 상태로 자극에 대응하여 시각적으로 인식할 수 있는 변화를 나타내는 것으로, 오직 눈 만으로 인식하거나 기타 광학 장비로 인식하는 경우 등 인식의 방식과 구체적인 유기반도체 물질의 종류를 한정하지 않는다.In the present invention, the term " organic semiconductor material " indicates a change visually perceivable in response to a stimulus in a state of being fused with the above-mentioned receptor. It means a recognition method such as recognition by eyes only or other optical equipment The kind of the specific organic semiconductor material is not limited.
본 발명에 있어서, “스프레이 형태 검지 시스템”은 상기 유기반도체가 분산되어 있는 용액을 대기 중으로 분사하기 위한 수단으로서 분사 압력, 사용 기체, 노즐의 모양, 스프레이 용기, 분사 시간 등 세부 조건은 실시 상황에 따라 다를 수 있고, 본 발명이 이에 의해 한정되거나 제한되지 않는다.In the present invention, the " spray type detection system " is a means for injecting the solution in which the organic semiconductor is dispersed into the atmosphere, and detailed conditions such as the injection pressure, the gas used, the shape of the nozzle, the spray vessel, And the present invention is not limited to or limited by them.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 수용체와 융합한 유기반도체 물질을 합성하는 과정의 순서도이다. 도 2a는 본 발명의 유기반도체를 설명하기 위한 예시적인 도면으로서, 유기반도체와 용매, 치환기의 종류는 한정하지 않는다. 그리고, 도 2b의 금속 나노 입자는 크기, 종류, 비율을 조절할 수 있으며 본 발명은 이에 의해 한정되거나 제한되지 않는다.2A and 2B are flowcharts illustrating a process of synthesizing an organic semiconductor material fused with a receptor according to an embodiment of the present invention. 2A is an exemplary diagram for explaining the organic semiconductor of the present invention, and the kind of the organic semiconductor, the solvent, and the substituent is not limited. The size, type, and ratio of the metal nanoparticles of FIG. 2B can be controlled, and the present invention is not limited thereto.
도 2a를 참조하면, 본 실시예는 용매에 유기반도체를 용해키시는 단계(S110); 1차 치환기를 부착하는 단계(S120); 1차 치환기를 유해물질과 결합하는 수용체로 치환하는 단계(S130); 및 정제, 수득하는 단계(S140);를 포함한다. 이하에서는, 각 단계별로 구체적으로 설명하기로 한다.Referring to FIG. 2A, the present embodiment includes a step S110 of dissolving an organic semiconductor in a solvent; Attaching a primary substituent (S120); Replacing the primary substituent with a receptor binding to a toxic substance (S130); And purifying, step (S140). Hereinafter, each step will be described in detail.
먼저, 도 2a를 보면, 유기반도체를 용해시키기 위한 용매를 준비한다. 이 때 용매는 특별히 한정되지는 않으나, 유기반도체와 치환기를 모두 잘 녹일 수 있는 것을 사용할 수 있다.2A, a solvent for dissolving an organic semiconductor is prepared. At this time, the solvent is not particularly limited, but it is possible to use a solvent which can sufficiently dissolve both the organic semiconductor and the substituent.
도 2a의 1차 치환기를 부착하는 단계(S130)에서, 1차 치환기는 우선 준비된 유기반도체에 잘 치환되고 이후 유해물질과 결합하는 수용체를 넣었을 때 수용체와 원활히 치환될 수 있는 조건의 치환기를 사용할 수 있다.In the step of attaching the primary substituent of FIG. 2A (S130), the primary substituent may be substituted first with the prepared organic semiconductor and then substituted with a substituent that can be substituted with the acceptor have.
상기와 같이 만들어진 용액을 사용하여 도 2a의 정제 및 수득 단계(S140)는 잔여 유기용매와 미반응 화학물질을 제거할 수 있는 용매를 사용할 수 있으며 그 종류를 한정하지 않는다.Using the solution thus prepared, the purification and the step of obtaining (S140) of FIG. 2A can use a solvent capable of removing the residual organic solvent and unreacted chemical substance, and the kind thereof is not limited.
이와 같이 수득한 유기반도체를 도 2b와 같이 금속 나노 입자와 융합하면 광학적 효율을 증가시킬 수 있다. 또한 센서로 사용했을 때 높은 반응성을 바탕으로 고효율의 센서를 제작할 수 있다.When the organic semiconductor thus obtained is fused with the metal nanoparticles as shown in FIG. 2B, the optical efficiency can be increased. In addition, when used as a sensor, a high-efficiency sensor can be manufactured based on high reactivity.
도 2b의 용매에 분산시키는 단계(S200)에서, 용매는 상기 유기반도체 자체 및 유기반도체와 융합하고자 하는 금속 나노 입자를 안정적으로 분산시킬 수 있으면 그 종류를 한정하지 않는다.In the step S200 of dispersing the solvent in the solvent of Fig. 2B, the type of solvent is not limited as long as it can stably disperse the organic semiconductor itself and the metal nanoparticles to be fused with the organic semiconductor.
또한, 도 2b의 융합시키는 단계(S230)에서, 금속 나노 입자와 유기반도체를 융합할 수 있으면 어떤 방법이든 사용할 수 있으며 융합의 방법으로 제시한 가압열처리법은 일 실시예이며 본 발명은 이에 의해 한정되거나 제한되지 않는다.In addition, in the fusing step S230 of FIG. 2B, any method can be used as long as the metal nanoparticles can be fused with the organic semiconductor, and the pressurized heat treatment method proposed by the fusion method is an embodiment. Or is not limited.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 유기반도체를 베시클 형태로 제작하는 과정을 나타낸 공정 순서도이다. 여기서 유기반도체를 베시클 형태로 사용하는 것은 일 실시예이고 반응성을 증가시키기 위하여 다양한 도입할 수 있으며, 본 발명은 이에 의해 한정되거나 제한되지 않는다.3 is a process flow diagram illustrating a process of fabricating the organic semiconductor in a vesicle form according to an embodiment of the present invention. The use of the organic semiconductor in the form of a vesicle is an embodiment and may be variously introduced to increase the reactivity, and the present invention is not limited thereto or limited thereto.
도 3을 참조하면, 유기반도체를 용매에 분산시키는 단계(S310)에서, 용매는 상기 유기반도체를 안정적으로 분산시킬 수 있고 질소 처리하는 단계(S320)에서 질소에 의해 완벽하게 제거될 수 있으면 그 종류를 한정하지 않는다.Referring to FIG. 3, in the step of dispersing the organic semiconductor into the solvent (S310), the solvent can stably disperse the organic semiconductor, and if the organic semiconductor can be completely removed by nitrogen in the step of nitrogen treatment (S320) .
상기 질소 처리하는 단계(S320)에서는 퍼지(purge) 등의 방법을 사용할 수 있으며, 용매를 완벽하게 제거할 수 있으면 퍼지 시간, 압력, 속도 등은 특정 값으로 한정하지 않는다.In the nitrogen treating step (S320), purge or the like may be used. If the solvent can be completely removed, the purge time, pressure, speed, etc. are not limited to specific values.
상기 질소 처리에 의하여 유기반도체가 분산된 용액은 박막 형태가 되며, 농도에 맞는 양의 증류수를 넣어주고 유동성을 가질 수 있는 온도범위로 온도를 상승시키면 유동성을 가지게 된다. 이 때 항온수조 등을 이용할 수 있으며 회전 등에 의해 도움을 줄 수 있다.The solution in which the organic semiconductor is dispersed by the nitrogen treatment is in the form of a thin film. When the temperature is raised to a temperature range in which the amount of distilled water suitable for the concentration is added and the fluidity is obtained, the solution becomes fluid. In this case, a constant temperature water tank can be used and can be assisted by rotation.
만들어진 유동성 액체를 고르게 분산시킬 수 있는 단계(S340)에서 초음파를 이용할 수 있고 정제 및 수득을 통해 완성된 리포솜을 얻을 수 있다.Ultrasonic waves can be used in step S340 where the fluidic liquid can be evenly dispersed, and purified liposomes can be obtained through purification and production.
이하, 하기 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상이 그에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the technical idea of the present invention is not limited or limited thereto.
1. One. PCDAPCDA -- EDEAEDEA 합성 synthesis
10, 12- pentacosadiynoic acid (이하 PCDA) 1g을 10mL의 메틸렌클로라이드 용매에 용해시킨다. 상기 용액에 N-(3-Dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimide와 N-hydroxysuccinimide (이하 NHS) 을 순서대로 각각 0.38g씩 넣는다. PCDA가 N-(3-Dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimide와 먼저 결합하고 이후 NHS와 결합한다.10, 12-pentacosadiynoic acid (hereinafter PCDA) is dissolved in 10 mL of methylene chloride solvent. To this solution, add 0.38 g of N- (3-Dimethylaminopropyl) -N'-ethylcarbodiimide and N-hydroxysuccinimide (NHS) in this order. PCDA binds first with N- (3-Dimethylaminopropyl) -N'-ethylcarbodiimide and then with NHS.
상온에서 2시간동안 교반시킨 후 진공에서 용매를 제거하고 추가 정제 과정으로 에틸아세테이트를 제거하면 1.08g의 PCDA-NHS가 만들어지며, 흰색 가루 형태로 수득된다.After stirring at room temperature for 2 hours, the solvent was removed in vacuo and ethyl acetate was removed by further purification to give 1.08 g of PCDA-NHS, which was obtained in the form of a white powder.
이때 NHS는 1차 치환기로 작용하며 수용체와 PCDA의 결합할 때 수용체를 치환위치로 유도하는 역할을 한다.At this time, NHS serves as a primary substituent and serves to induce the receptor to the substitution position when the receptor and PCDA are combined.
상기 얻어진 PCDA-NHS를 사용해서 2차 치환반응을 유도한다. 40mL의 메틸렌클로라이드 용매에 1.055mL의 EDEA를 넣어 섞어주고 상온에서 1g의 PCDA-EDEA를 넣어준다. The secondary substitution reaction is induced using the obtained PCDA-NHS. Add 1.055 mL of EDEA to 40 mL of methylene chloride solvent and mix with 1 g of PCDA-EDEA at room temperature.
상온에서 2시간동안 교반시킨 후 진공에서 용매를 제거하고 추가 정제 과정으로 에틸아세테이트를 제거한다. 그 후 컬럼크로마토그래피 방식으로 정제하면 0.49g의 PCDA-EDEA를 얻을 수 있으며 파란색 고체 형태로 수득된다.After stirring at room temperature for 2 hours, the solvent was removed in vacuo and ethyl acetate was removed by further purification. Thereafter, the product was purified by column chromatography to obtain 0.49 g of PCDA-EDEA, which was obtained in the form of a blue solid.
2. 2. PCDAPCDA -- EDEAEDEA 베시클Vesicle 제작 making
먼저, 비커에 원하는 농도의 PCDA-EDEA를 넣고 1.5mL 클로로포름에 용해시킨다. 유기용매를 제거하기 위해 삼각플라스크 안에서 질소 퍼지를 한다. 적절한 농도에 맞도록 증류수를 넣고 80도씨의 항온수조에서 15분 동안 한 방향으로 원을 그리며 흔들어준다. 혼탁액이 만들어지면 뾰족한 끝을 가지는 초음파분쇄기를 사용하여 용액을 고루 분산시키고 멤브레인 필터를 사용하여 용액을 거른다. 빛이 투과되지 않는 알루미늄 재질의 호일로 감싸서 4도 이하의 냉장고에서 4시간 이상 보관하면 용매에 PCDA-EDEA 베시클이 분산된 상태가 된다.First, add the desired concentration of PCDA-EDEA to the beaker and dissolve in 1.5 mL of chloroform. Nitrogen purge is performed in an Erlenmeyer flask to remove the organic solvent. Add the distilled water to the appropriate concentration and shake it in a circle in one direction for 15 minutes in a thermostatic water bath at 80 degrees Celsius. When the turbid solution is made, disperse the solution evenly using an ultrasonic grinder with a sharp tip and filter the solution using a membrane filter. When wrapped in a foil of aluminum that does not transmit light and stored for 4 hours or more in a refrigerator of 4 degrees or less, PCDA-EDEA vesicles are dispersed in the solvent.
3. 자극에 의한 3. By stimulation PCDAPCDA -- EDEAEDEA 반응 실험 Reaction experiment
상기 과정에 의해 제작된 PCDA-EDEA 베시클 용액을 254nm 자외선 램프로 광중합 시키면 도 4a와 같이 파란색을 나타낸다. 이 상태에서 60도씨 이상의 온도에 1분 이상 노출시키면 붉은 색으로 변하며 도 4b와 같은 색을 가진다.When the PCDA-EDEA vesicle solution prepared by the above process is photopolymerized with a 254 nm ultraviolet lamp, it is blue as shown in FIG. 4A. In this state, when exposed to a temperature of 60 degrees Celsius or more for 1 minute or more, it turns red and has a color as shown in FIG. 4B.
상기 도 4a의 용액은 열 뿐만 아니라 다양한 유해물질에도 반응하여 여러 분야에서 센서로 응용할 수 있는 가능성이 높은 물질이다.The solution of FIG. 4A is highly likely to be applied to sensors in various fields in response to not only heat but also various harmful substances.
4. 금속 나노 입자와 융합한 4. Fused with metal nanoparticles PCDAPCDA -- EDEA의EDEA 광학적 분석 Optical analysis
상술한 PCDA-EDEA는 변색 특성은 우수하지만 시각적 인식 측면에서 부족한 부분이 있기 때문에 이를 보완하기 위해서 금속 나노 입자와 융합시키고 플라즈몬 현상을 유발하였다. 일 실시예로서 은 나노 입자와 PCDA-EDEA를 가압열처리 방식으로 융합하고 도 5a 내지 도 5c의 실험 및 분석을 진행하였다.Although the above-described PCDA-EDEA has excellent discoloration characteristics, there are some deficiencies in terms of visual recognition, so that the PCDA-EDEA is fused with metal nanoparticles to cause plasmon phenomenon. In one embodiment, silver nanoparticles and PCDA-EDEA were fused by a pressurized heat treatment method and the experiment and analysis of FIGS. 5A to 5C were carried out.
먼저, 도 5a는 융합물질이 파란색을 나타낼 때 라만 산란을 분석한 것이다. 은 나노 입자가 없는 상태인 검은색 선은 그 세기가 매우 약한 것을 알 수 있으며 참고를 위하여 작은 그림을 첨부하였다. 특징적인 봉우리가 나타나는 지점은 파란색과 검은색 선이 동일하게 보이는 점에서 같은 물질이라는 것을 알 수 있다.First, FIG. 5A is an analysis of Raman scattering when the fusion material shows blue. The black line with no nanoparticles can be seen to have a very weak intensity and a small picture is attached for reference. The point where the characteristic peaks appear is the same material in that the blue and black lines look the same.
도 5b는 융합물질이 붉은색을 보일 때 광발광 측정을 한 것이다. 이 경우 상기와 다르게 특징적인 봉우리의 위치도 상이하고 그 세기 역시 은 나노 입자가 있을 때 매우 강하게 나타나는 것을 볼 수 있다.FIG. 5b shows a photoluminescence measurement when the fused material shows a red color. In this case, the characteristic peaks are different in position and the intensity is also very strong when silver nanoparticles are present.
금속 나노 입자와 유기반도체의 상호작용인 플라즈몬 현상은 상기와 같은 현상적인 세기의 차이에 의해서도 관찰할 수 있지만, 이론적인 접근을 위해서 발광수명시간을 측정해보았다. 도 5c는 은 나노 입자에 의해서 발광수명이 현저하게 감소한 것을 나타내며, 이는 물리학적 해석에 입각했을 때 플라즈몬 현상에 의해 발광 효율이 증가한 것을 드러내는 직접적인 증거로 사용할 수 있다.Plasmon phenomenon, which is an interaction between metal nanoparticles and an organic semiconductor, can be observed by the difference in phenomenon intensity as described above, but the luminescence lifetime is measured for the theoretical approach. FIG. 5c shows that the emission lifetime is remarkably reduced by the silver nanoparticles, and this can be used as a direct proof that the emission efficiency is increased by the plasmon phenomenon based on the physical analysis.
Claims (4)
상기 준비된 색 변이 고분자를 용매에 용해시키는 단계(S110);
제1 치환기를 N-hydroxysuccinimide로 하는 중간체 합성 단계(S120);
상기 중간체를 EDEA로 치환하는 단계(S130); 및
PCDA-EDEA를 컬럼크로마토그래피로 정제해서 수득하는 단계(S140);를 포함하는 색 변이 고분자를 이용한 유해물질 검지 센서 물질 제작 방법.Preparing a color-changing polymer (S100);
Dissolving the prepared color-changing polymer in a solvent (S110);
An intermediate synthesis step (S120) of converting the first substituent into N-hydroxysuccinimide;
Replacing the intermediate with EDEA (S130); And
(S140) of purifying PCDA-EDEA by column chromatography. The method of manufacturing a sensor material for detecting a toxic substance using the color-changing polymer.
상기 PCDA-EDEA에 금속 나노 입자를 용매에 고르게 섞는 단계(S220); 및
색 변이 고분자와 금속 나노 입자를 융합하는 단계(S230);를 포함하는 고효율의 색 변이 고분자를 이용한 유해물질 검지 센서 물질 제작 방법.The method according to claim 1,
Mixing the metal nanoparticles into the PCDA-EDEA in a solvent (S220); And
And fusing the color-changing polymer with the metal nanoparticles (S230).
상기 PCDA-EDEA를 질소 처리하는 단계(S310);
질소 처리 후 유동성을 가지는 현탁액을 만드는 단계(S330);
현탁액을 고루 분산시키는 단계(S340); 및
완성된 베시클 혹은 리포솜을 정제 및 수득하는 단계(S350);를 포함하는 고효율의 색 변이 고분자를 이용한 유해물질 검지 센서 물질 제작 방법.The method according to claim 1,
Treating the PCDA-EDEA with nitrogen (S310);
Forming a suspension having fluidity after the nitrogen treatment (S330);
Uniformly dispersing the suspension (S340); And
And a step (S350) of purifying and obtaining the finished vesicle or the liposome by using the high-efficiency color-changing polymer.
상기 PCDA-EDEA가 분산된 용액을 사용해서 스프레이에 넣고 분사를 통해 유해물질을 검지하는 시스템.The method according to claim 1,
A system in which the PCDA-EDEA dispersed solution is used to spray the liquid and the harmful substance is detected through spraying.
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