소개글
"gold nanoparticle layering"에 대한 내용입니다.
목차
1. 나노기술과 의학에서의 응용
1.1. 나노기술의 의학 분야에서의 활용
1.2. 나노테크놀로지의 주요 목표
1.3. 의학 연구에 활용되는 대표적인 나노기술
1.3.1. Magnetic Tag
1.3.2. Gold Particle
1.3.3. Clever Cantilever
1.3.4. Nano Bar Code
2. DNA-Linked Gold Nanoparticle Assemblies
2.1. Gold Particle을 이용한 나노입자 조립
2.2. 실험 재료 및 기기
2.3. DNA-Nanoparticle 합성 및 특성 분석
2.3.1. 3' or 5'-Oligonucleotide-Modified Au Nanoparticle 준비
2.3.2. Linker DNA 제작 및 특성 분석
2.3.3. DNA-Au Nanoparticle Aggregates의 준비 및 특성
2.4. 실험 결과 및 논의
2.4.1. DNA Linker 길이에 따른 광학적 성질 변화
2.4.2. Annealing에 따른 구조적 및 광학적 변화
2.4.3. SAXS, DLS, TEM을 통한 구조 분석
2.5. 결론
3. Nanofabrication by Polymer Self-Assembly
3.1. 나노기술과 자가조립
3.2. Block Copolymer (BCP)와 Inverse Micelle
3.3. 실험 방법
3.3.1. AuNPs 합성 및 특성 분석
3.3.2. PS-b-P4VP 단분자층 inverse micelle film 제작
3.3.3. AuNPs와 재구성된 PS-b-P4VP film의 상호작용 분석
3.4. 결과 및 논의
3.4.1. AuNPs 합성과 LSPR 특성
3.4.2. PS-b-P4VP inverse micelle film의 UV-Vis 스펙트럼
3.4.3. PS-b-P4VP film 위 AuNPs 배열 관찰
3.5. 질의응답
3.6. 결론
4. 참고 문헌
본문내용
1. 나노기술과 의학에서의 응용
1.1. 나노기술의 의학 분야에서의 활용
나노기술은 의학 분야에서 다양한 방식으로 활용되고 있다. 첫째, 나노입자를 이용한 진단 기술이다. 자기장에 반응하는 자성 나노입자(Magnetic Tag)를 항체와 결합시켜 특정 물질을 검출할 수 있다. 또한 금 나노입자(Gold Particle)를 유전자 검출에 활용할 수 있다. 둘째, 나노기술을 이용한 치료법 개발이다. 나노기술을 활용하여 조직 재생, 표적 치료제 전달 등의 획기적인 의학 기술을 개발할 수 있다. 셋째, 나노센서를 이용한 질병 진단이다. 나노크기의 캔틸레버(Clever Cantilever)를 이용하여 극미량의 단백질을 검출할 수 있다. 넷째, 나노바코드(Nano Bar Code)를 이용한 진단이다. 나노크기의 양자점이 포함된 라텍스 비즈를 활용하여 다양한 생체 물질을 동시에 검출할 수 있다. 이처럼 나노기술은 의학 분야에서 다양한 방식으로 활용되어 진단, 치료, 약물 전달 등 의학 기술을 혁신적으로 발전시키고 있다.
1.2. 나노테크놀로지의 주요 목표
나노테크놀로지의 주요 목표는 첫째, 더 나은 영상을 얻는 것이며, 둘째로는 새로운 치료법을 개발하는 것이다.
의학 분야에서 나노기술은 보다 빠르고 민감하게, 그리고 인체에 미치는 영향을 최소화하면서 질병의 진단과 치료에 활용될 수 있다. 또한 나노기술을 이용하여 조직의 재생이 가능해져 그동안 불가능했거나 매우 어렵다고 여겨졌던 치료법들이 개발될 수 있게 되었다.
1.3. 의학 연구에 활용되는 대표적인 나노기술
1.3.1. Magnetic Tag
Magnetic Tag 방법은 항원-항체 반응을 이용하여 특정 물질을 검출하는 데 사용된다. 이 방법에서는 검출하고자 하는 대상에 자성 나노입자로 표지된 항체를 결합시킨다. 그 후 이 표지된 프로브를 자기장에 노출시키면, 대상에 결합한 항체만 선택적으로 자기 신호를 발생시킨다. 결합되지 않은 항체는 신호를 내지 않고 제거된다. 따라서 이 방법은 세척 과정 없이도 원하는 물질을 편리하게 찾을 수 있다는 장점이 있다.
1.3.2. Gold Particle
Gold Particle은 근래 들어 프로그래밍된 조립에 대한 많은 방법들이 연구되어 보고되고 있다. 일반적으로 주기적 기능성 건축 물질로 나노 입자를 조직하는 형태로 이루어진다. Gold Particle을 이용하는 것은 나노 입자 건축 블록을 사용하는 것으로, 상보적인 DNA가 관련된 올리고 뉴클레오타이드 형태로 증가하는 구조를 지탱한다. 여기에 13~17nm의 반경을 가진 Au 조각을 이용하여 DNA를 높은 선택성으로 비색계를 사용하여 진단할 수 있다. 이 광학적 특징을 이용해서 여러 가지 진단에 활용된다. Gold Partide 집합체의 플라즈몬 주파수는 개별 나노 입자와 나노 입자 층 사이의 거리를 맞춰 조정할 수 있다. 또한 입자 체계 사이의 평균 거리와 관련된 DNA 분자의 길이를 조절함으로써 합성된 물질의 광학적 성질을 조절하는 것이 가능하다. 게다가 이 시스템은 길이 단위와 관련된 탐침을 전례없이 정확하게, 그리고 보다 넓은 범위의 것들을 발견해낼 수 있다.
1.3.3. Clever Cantilever
Cantilever을 이용해서 특정 Sequence를 찾는 방법은 참 여러 가지가 있다. 이 방법은 Cantilever의 표면이 검출하고자 하는 DNA와 Complementary한 BP로 덮여있기 때문에 둘 사이에 결합이 형성될 수 있다. 이 둘 사이의 결합은 Cantilever의 표면에 압력을 가하게 되고 약간 휘어지게 된다. 이것이 미세하기는 하지만 검출했다는 신호가 되게 되는 것이다. 이러한 방법을 사용하면 Cantilever를 이용해서 특정 Sequence를 찾아낼 수 있다.
1.3.4. Nano Bar Code
Nano Bar Code는 양자점(Quantum Dot)이라 불리는 나노미터 크기의 반도체 입자들이 들어있는 라텍스 비드를 의미한다. 이 양자점들은 고유한 파장과 강도의 빛을 내기 때문에 스펙트럼 바코드와 같은 형태로 나타난다.
Nano Bar Code는 여러 가지 장점이 있다. 첫째, 하나의 시료에서 다양한 색상의 신호를 얻을 수 있어 다중 분석이 가능하다. 둘째, 각 양자점마다 고유의 발광 스펙트럼을 가지고 있어 개별 입자의 식별이 가능하다. 셋째, 양자점의 크기를 조절하여 발광 파장을 조절할 수 있다. 넷째, 양자점의 표면을 화학적으로 개질하여 생체 분자와 결합시킬 수 있어 의학 및 생물학 분야에 활용될 수 있다.
이처럼 Nano Bar Code는 기존의 진단 및 검출 방법에 비해 매우 유용한 도구로 활용될 수 있다. 특히 형광 물질이나 방사성 물질 대신 사용되면 보다 빠르고 민감한 검출이 가능하며, 인체에 미치는 영향도 최소화할 수 있다. 또한 조직 재생 분야에서도 나노기술을 이용한 인공 조직 개발에 활용될 수 있다.
2. DNA-Linked Gold Nanoparticle Assemblies
2.1. Gold Particle을 이용한 나노입자 조립
Gold Particle을 이용한 나노입자 조립"이다. 최근 들어 프로그래밍된 조립에 대한 많은 방법들이 연구되어 보고되고 있다. 일반적으로 주기적인 기능성 건축 자재로 나노 입자를 조직하는 형태로 이루어진다. Gold Particle을 이용하는 것은 나노입자 건축 블록을 이용하는 것으로 상보적인 DNA가 관련된 올리고핵산염기 형태로 늘어난 구조를 이루는 것을 견딘다. 여기에 13~17nm의 반경을 가진 Au 조각을 이용하여 DNA를 높은 선택성으로 비색계를 사용하여 진단할 수 있다. 이 광학적 특징을 이용해서 여러 가지 진단에 이용된다. Gold Partide 모음의 Plasmon 주파수는 개별 나노입자와 나노입자 층 사이의 거리를 맞추어 조정할 수 있다. 또한 입자 구도 간 평균거리와 관련된 DNA 분자의 길이를 조절함으로써 합성된 물질의 광학적 성질을 조절하는 것이 가능하다. 게다가 이 계는 길이단위와 관련된 탐침을 전례없이 정확하게, 그리고 보다 넓은 범위의 것들을 발견해낼 수 있다. 안정적인 올리고핵산염기 서로간의 연결은 8~10의 범위 안에서 고상 절차를 통해 합성될 수 있다. 이 연구의 일반적인 결론은 금속 나노입자의 가까운 거리에 대해 작은 모음들은 플라즈몬 공명에서 실제의 이동이 요구되었다는 형태다.
2.2. 실험 재료 및 기기
시약으로는 HAuCl4·3H20, Trisodium Citrate, DNA 합성시약, NAP-5 Column 등이 쓰였다. 기구로는 전기흡수 Spectra와 녹는점 분석을 위해 HP89090a Peltier Temp. Controller이 갖추어진 HP8453 diode Array Chromatography, HPLC-High Performance Liguid Chromatography, TEM-Transmission Election Microscopy, Eppendorf 5415c Centrifuge, Nanopure D.W가 사용되었다.
2.3. DNA-Nanoparticle 합성 및 특성 분석
2.3.1. 3' or 5'-Oligonucleotide-Modified Au Nanoparticle 준비
13~17nm의 백금조각과 3' or 5' Oligonucleotide를 사용하여 DNA-modified Au Nanoparticle을 준비한다. Gold Particle은 상당히 monodisperse하지만 다른 과정을 준비하는 과정 중에서도 평균크기 안에서 수정하여 사용한다. 이 연구에서 Goldnanoparticle은 TEM에 의해 측정된 15.4nm의 평균반경을 가진다. 520nm에서 Plasmon Band에 대한 흡광계수는 εM = 2.40 × 108/M·cm로 상수이다. DNA-modified Au Nanoparticle Sol.은 흡광계수와 함계 520nm에서의 흡수되는 양을 측정하는데 쓰인다.
2.3.2. Linker DNA 제작 및 특성 분석
50bp이해의 길이를 지닌 Oligonucleotide는 1 μm Scale에서 합성되었다. 또 72 base Oligonucleotide는 0.2 μm Scale에서 1000 Å CPG solid Support를 사용해서 합성될 수 있다. 이 Oligonucleotide는 Standard HPLC를 사용하여 정화시킨다. 48, 72 base모두 12 base single-strand "Stick End"를 포함하는 ds-Oligonucleotide이다. 24 base linker는 1개의 ss-Oligonucle...
참고 자료
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The NanoHeat, the most advanced instrument for Magnetic Fluid Hyperthermia research Go to nslabs.co.uk
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Departure of Chemistry & Nanoscience Ewha Womans University, Physical Methods in Chemistry Ⅱ , 2019
Departure of Chemistry & Nanoscience Ewha Womans University, Physical Methods in Chemistry Ⅱ Lab Manual , 2019
