• Advances in nano research
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• 제10권3호
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• pp.295-312
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• 2021

A new ionic liquid functionalized magnetic silica nanoparticle was synthesized and characterized and tested as an adsorbent. The adsorbent was used for magnetic solid phase extraction on ICP-MS method. Simultaneous determination of precious metal Au has been addressed. The method is simple and fast and has been applied to standard water and surface water analysis. A new method for separation/analysis of trace precious metal Au by Magnetron Solid Phase Extraction (MSPE) combined with ICP-MS. The element to be tested is rapidly adsorbed on CoFe2O4@SiO2@[BMIM]PF6 composite nano-adsorbent and eluted with thiourea. The method has a preconcentration factor of 9.5-fold. This method has been successfully applied to the determination of gold in actual water samples. Hydrophobic Ionic Liquids (ILs) 1-butyl-3-methylimidazole hexafluorophosphate ([BMIM]PF6) coated CoFe2O4@SiO2 nanoparticles with core-shell structure to prepare magnetic solid phase extraction agent (CoFe2O4@SiO2@ILs) and establish a new method of MSPE coupled with inductively coupled plasma mass spectrometry for separation/analysis of trace gold. The results showed that trace gold was adsorbed rapidly by CoFe2O4@SiO2@[BMIM]PF6 and eluanted by thiourea. Under the optimal conditions, preconcentration factor of the proposed method was 9.5-fold. The linear range, detection limit, correlation coefficient (R) and relative standard deviation (RSD) were found to be 0.01~1000.00 ng·mL-1, 0.001 ng·mL-1, 0.9990 and 3.4% (n = 11, c = 4.5 ng·mL-1). The CoFe2O4@SiO2 nanoparticles could be used repeatedly for 8 times. This proposed method has been successfully applied to the determination of trace gold in water samples.

• 청정기술
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• 제27권2호
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• pp.115-123
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• 2021

본 연구는 무기 실리카 껍질(shell)과 유기 고분자 코어(core)로 구성된 매우 균일한 유-무기 복합체 입자 제조의 방법에 관한 것이다. 먼저, 미세유체 기술을 이용하여 균일한 크기를 지니는 유기 고분자 코어 입자를 제조하였다. 코어 입자의 제조 과정에서 코어 입자의 제조 과정에서 광 경화성 유기 물질이 포함된 분산상과 연속상의 유속을 독립적으로 제어함으로써 균일한 액적을 형성하였다. 액적이 형성됨과 동시에, 미세유체 채널의 말단에서 자외선 조사에 의해 액적이 광중합 되어 코어 입자로 형성된다. 더불어, 폴리알릴아민 하이드로클로라이드(polyallylamine hydrochloride, PAH)와 인산 이온(phosphate ion)으로 구성된 나노 복합체는 최적화된 pH 조건에서 수소결합과 정전기적 인력 같은 강력한 상호작용을 통해 코어 입자에 코팅된다. 폴리아민 나노 복합체에 존재하는 PAH 주쇄의 아민 그룹들은 규산(silicic acid)의 축합(condensation) 반응을 촉매하여, 코어 입자 표면의 실리카 나노입자 성장을 시킬 수 있었다. 따라서, 본 방법을 통해 유기 코어에 무기 실리카 나노입자로 코팅된 유-무기 복합체 입자를 제조할 수 있었다. 최종적으로, 본 연구에서 제시한 방법은 보다 온화하며 환경친화적인 조건 하에서 단시간 내에 유-무기 복합체 입자를 합성할 수 있으며, 다양한 모양과 크기를 갖는 코어 입자에 적용되어 넓게 활용될 수 있다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권8호
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• pp.2546-2552
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• 2012

A novel biguanide-functionalized $Fe_3O_4/SiO_2$ magnetite nanoparticle with a core-shell structure was developed for utilization as a heterogeneous organosuperbase in chemical transformations. The structural, surface, and magnetic characteristics of the nanosized catalyst were investigated by various techniques such as transmission electron microscopy (TEM), powder X-ray diffraction (XRD), vibrating sample magnetometry (VSM), elemental analyzer (EA), thermogravimetric analysis (TGA), $N_2$ adsorption-desorption (BET and BJH) and FT-IR. The biguanide-functionalized $Fe_3O_4/SiO_2$ nanoparticles showed a superpara-magnetic property with a saturation magnetization value of 46.7 emu/g, indicating great potential for application in magnetically separation technologies. In application point of view, the prepared catalyst was found to act as an efficient recoverable nanocatalyst in nitroaldol and domino Knoevenagel condensation/Michael addition/cyclization reactions in aqueous media under mild condition. Additionally, the catalyst was reused six times without significant degradation in catalytic activity and performance.

• Macromolecular Research
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• 제17권2호
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• pp.72-78
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• 2009

Size control of therapeutic carriers in drug delivery systems has become important due to its relevance to biodistribution in the human body and therapeutic efficacy. To understand the dependence of particle size on the formation condition during nanoprecipitation method, we prepared nanoparticles from biodegradable, amphiphilic block copolymers and investigated the particle size and structure of the resultant nanoparticles according to various process parameters. We synthesized monomethoxy poly(ethylene glycol)-poly($\varepsilon$-caprolactone) block copolymer, MPEG-PCL, with different MPEG/PCL ratios via ring opening polymerization initiated from the hydroxyl end group of MPEG. Using various formulations with systematic change of the block ratio of MPEG and PCL, solvent choice, and concentration of organic phase, MPEG-PCL nanoparticles were prepared through nanoprecipitation technique. The results indicated that (i) the nanoparticles have a dual structure with an MPEG shell and a PCL core, originating from self-assembly of MPEG-PCL copolymer in aqueous condition, and (ii) the size of nanoparticles is dependent upon two sequential processes: diffusion between the organic and aqueous phases and solidification of the polymer.

• 한국재료학회지
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• 제31권9호
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• pp.525-531
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• 2021

Carbon-encapsulated Ni catalysts are synthesized by an electrical explosion of wires (EEW) method and applied for CO₂ methanation. We find that the presence of carbon shell on Ni nanoparticles as catalyst can positively affect CO₂ methanation reaction. Ni@5C that is produced under 5 % CH₄ partial pressure in Ar gas has highest conversions of 68 % at 350 ℃ and 70 % at 400 ℃, which are 73 and 75 % of the thermodynamic equilibrium conversion, respectively. The catalyst of Ni@10C with thicker carbon layer shows much reduced activity. The EEW-produced Ni catalysts with low specific surface area outperform Ni catalysts with high surface area synthesized by solution-based precipitation methods. Our finding in this study shows the possibility of utilizing carbon-encapsulated metal catalysts for heterogeneous catalysis reaction including CO₂ methanation. Furthermore, EEW, which is a highly promising method for massive production of metal nanoparticles, can be applied for various catalysis system, requiring scaled-up synthesis of catalysts.

• KSBB Journal
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• 제24권1호
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• pp.1-8
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• 2009

현재까지 연구 개발된 바이오칩 및 센서의 경우에는 생체분자 상호작용의 분석을 수행하기 위해서 효소나 형광 물질 등과 같은 표지물질을 생체분자에 주입할 필요성이 있었다. 이러한 표지작업은 단백질 등과 같이 고차구조를 형성하는 생체분자에 있어서 그 분자인식능을 저하시키는 문제가 발생하게 된다. 그리고 표지작업은 일련의 조작이 필요하기 때문에 조작의 복잡성을 띄게 되고, 간편성을 저해하는 문제가 발생하게 되며, 분석 결과를 얻기 위해서는 장시간을 필요로 하게 된다. 또한, 생체분자 상호작용의 분석에 적용되는 측정장치도 대형화하게 되어 온사이트 모니터링에 이용하기 어렵다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해서 비표지로 생체분자의 상호작용 분석이 가능한 SPR 광학특성, QCM 및 전기화학법 등을 이용한 비표지 바이오칩 및 센서가 개발되었다. 하지만 표지 바이오칩 및 센서와 마찬가지로 장치의 대형화 및 복잡화, 간편성 및 감도 등에 문제가 있었다. 따라서 지금까지 개발되어진 표지 및 비표지 바이오칩의 문제들을 해결하기 위해서 나노구조에서만 발현되는 새로운 광학특성인 LSPR을 기반으로 하는 새로운 형태의 코어-쉘 구조 나노입자 바이오칩이 제작되었다. 코어-쉘 나노입자 바이오칩의 표면에 수직방향으로부터 입사광을 조사하고 바이오칩 표면으로부터 반사된 반사광을 검출기로 검출하여 흡수 스펙트럼을 소형의 분광기로 해석함으로서 코어-쉘 나노입자 바이오칩 기반 비표지 광학 바이오센서를 완성하였다. 또한 단백질 항원-항체 반응에 대한 비표지 검출 및 정량특성을 평가한 결과, 감도, 간편성, 유연성, 폭넓은 응용성 등에 양호한 특성을 확인할 수 있었다. 이상에서 살펴본 바와 같이, 코어-쉘 나노입자 바이오칩 기반 비표지 광학 바이오센서는 생체분자 상호작용의 분석에 많이 이용되고 있는 단백질, DNA, 세포 등의 생체분자에 유연하게 대처할 수 있을 것으로 생각되어지며, 그 밖에 의료, 식품분석, 환경 및 공정 모니터링 등 분야에 폭넓게 이용될 것으로 기대되고 있다. 또한 본 코어-쉘 나노입자 바이오칩 기반 비표지 광학 바이오센서는 소형으로 저렴한 분광기를 이용하여 측정을 실시하고 있기 때문에 온사이트 모니터링에의 적용도 가능할 것으로 생각된다.

• Macromolecular Research
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• 제12권6호
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• pp.573-580
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• 2004

To prepare chitosan-based polymeric amphiphiles that can form nanosized core-shell structures (nanopar­ticles) in aqueous milieu, chitosan oligosaccharides (COSs) were modified chemically with hydrophobic cholesterol groups. The physicochemical properties of the hydrophobized COSs (COSCs) were investigated by using dynamic light scattering and fluorescence spectroscopy. The feasibility of applying the COSCs to biomedical applications was investigated by introducing them into a gene delivery system. The COSCs formed nanosized self-aggregates in aqueous environments. Furthermore, the physicochemical properties of the COSC nanoparticles were closely related to the molecular weights of the COSs and the number of hydrophobic groups per COS chain. The critical aggregation concentration values decreased upon increasing the hydrophobicity of the COSCs. The COSCs effi­ciently condensed plasmid DNA into nanosized ion-complexes, in contrast to the effect of the unmodified COSs. An investigation of gene condensation, performed using a gel retardation assay, revealed that $COS6(M_n=6,040 Da)$ containing $5\%$ of cholesteryl chloroformate (COS6C5) formed a stable DNA complex at a COS6C5/DNA weight ratio of 2. In contrast, COS6, the unmodified COS, failed to form a stable COS/DNA complex even at an elevated weight ratio of 8. Furthermore, the COS6C5/DNA complex enhanced the in vitro transfection efficiency on Human embryonic kidney 293 cells by over 100 and 3 times those of COS6 and poly(L-lysine), respectively. Therefore, hydrophobized chitosan oligosaccharide can be considered as an efficient gene carrier for gene delivery systems.

• 한국분말재료학회지
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• 제21권5호
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• pp.377-381
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• 2014

This work describes the coloration, chemical stability of $SiO_2$ and $SnO_2$-coated blue $CoAl_2O_4$ pigment. The $CoAl_2O_4$, raw materials, were synthesized by a co-precipitation method and coated with silica ($SiO_2$) and tin oxide ($SnO_2$) using sol-gel method, respectively. To study phase and coloration of $CoAl_2O_4$, we prepared nano sized $CoAl_2O_4$ pigments which were coated $SiO_2$ and $SnO_2$ using tetraethylorthosilicate, $Na_2SiO_3$ and $Na_2SiO_3$ as a coating material. To determine the stability of the coated samples and their colloidal solutions under acidic and basic conditions, colloidal nanoparticle solutions with various pH values were prepared and monitored over time. Blue $CoAl_2O_4$ solutions were tuned yellow color under all acidic/basic conditions. On the other hand, the chemical stability of $SiO_2$ and $SnO_2$-coated $CoAl_2O_4$ solution were improved when all samples pH values, respectively. Phase stability under acidic/basic condition of the core-shell type $CoAl_2O_4$ powders were characterized by transmission electron microscope, X-ray diffraction, CIE $L^*a^*b^*$ color parameter measurements.

• Radiation Oncology Journal
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• 제34권3호
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• pp.230-238
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• 2016

Purpose: Hypoxia can impair the therapeutic efficacy of radiotherapy (RT). Therefore, a new strategy is necessary for enhancing the response to RT. In this study, we investigated whether the combination of nanoparticles and RT is effective in eliminating the radioresistance of hypoxic tumors. Materials and Methods: Gold nanoparticles (GNPs) consisting of a silica core with a gold shell were used. CT26 colon cancer mouse model was developed to study whether the combination of RT and GNPs reduced hypoxia-induced radioresistance. Hypoxia inducible $factor-1{\alpha}$ ($HIF-1{\alpha}$) was used as a hypoxia marker. The 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay and terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling (TUNEL) staining were conducted to evaluate cell death. Results: Hypoxic tumor cells had an impaired response to RT. GNPs combined with RT enhanced anti-tumor effect in hypoxic tumor compared with RT alone. The combination of GNPs and RT decreased tumor cell viability compare to RT alone in vitro. Under hypoxia, tumors treated with GNPs + RT showed a higher response than that shown by tumors treated with RT alone. When a reactive oxygen species (ROS) scavenger was added, the enhanced antitumor effect of GNPs + RT was diminished. Conclusion: In the present study, hypoxic tumors treated with GNPs + RT showed favorable responses, which might be attributable to the ROS production induced by GNPs + RT. Taken together, GNPs combined with RT seems to be potential modality for enhancing the response to RT in hypoxic tumors.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.126-126
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• 2011

수직으로 정렬된 1차원 ZnO nanorod arrays (NRAs)는 효율적인 반사방지 특성의 기하학적 구조를 갖고 있어, 크기와 모양 그리고 정렬형태의 다양한 설계를 통해 빛의 흡수율과 광 추출효율을 증가시켜 광전소자 및 태양광 소자의 성능을 향상시킬 수 있으며, 최근 이러한 연구에 대한 관심이 집중되고 있다. 본 연구에서는 ZnO NRAs의 넓은 표면적과 불연속적인 독특한 표면을 활용하여 광학적 특성을 효과적으로 개선하였다. 실험을 위해, thermal evaporator를 사용하여 Au와 Ag 그리고 e-beam evaporator를 사용하여 $SiO_2$를 ZnO NRAs 표면에 여러 가지 조건으로 증착하여, 독특한 계층 나노구조의 형성과 광학적 특성을 관찰하였다. 표면 roughness가 큰 FTO/glass 위에 수열합성법을 통해 끝이 뾰족하고, 비스듬히 정렬된 ZnO nano-tip array에 Au를 증착할 경우 ZnO/Au core/shell 구조가 형성되며, Au의 광 흡수율이 매우 크게 증가함을 관찰할 수 있었다. 반면 flat한 표면위에 빽빽하게 수직으로 정렬된 ZnO NRAs를 성장시켜 그 위에 Ag를 증착할 경우, evaporated Ag flux가 ZnO nanorod의 사이에 scattered 되어 ZnO nanorod 기둥의 측면에 직경이 50 nm 이하인 nanoparticles이 decorated 되어 국소표면플라즈몬 현상이 관찰되었으며, 이러한 효과를 통해 입사되는 빛의 흡수율을 효과적으로 증가시킬 수 있었다. 또한, ZnO NRAs의 표면에 $SiO_2$를 e-beam evaporator를 이용하여 증착할 경우, 자연적으로 vapor flux와 ZnO nanorod 사이에 oblique angle이 $80^{\circ}$ 이상으로 증가하여 $SiO_2$ nanorods가 자발적으로 형성되어 ZnO/$SiO_2$ branch 계층형태의 나노구조를 제작할 수 있었다. 이러한 구조는 유효 graded refractive index profile로 인해 기존의 ZnO NRAs보다 개선된 반사방지 특성을 나타냈다. 이러한 계층 나노구조의 광학적 특성을 시뮬레이션을 통해 이론적으로 분석을 통해 광전자 소자의 성능의 개선에 대한 적용 가능성을 조사하였다.