• Biomolecules & Therapeutics
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• 제19권2호
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• pp.261-266
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• 2011

As recent reports suggest that nanoparticles may penetrate into cell membrane and effect DNA condition, it is necessary to assay possible cytotoxic and genotoxic risk. Three different sizes of magnetic nanoparticle silica (MNP@$SiO_2$) (50, 100 and 200 nm diameter) were tested for cytotoxicity and DNA damage using L5178Y cell. MNP@$SiO_2$ had constant physicochemical characteristics confirmed by transmission electron microscope, electron spin resonance spectrometer and inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer for 48 h. Treatment of MNP@$SiO_2$ induced dose and time dependent cytotoxicity. At 6 h, 50, 100 or 200 nm MNP@$SiO_2$ decreased significantly cell viability over the concentration of 125 ${\mu}g/ml$ compared to vehicle control (p<0.05 or p<0.01). Moreover, at 24 h, 50 or 100 nm MNP@$SiO_2$ decreased significantly cell viability over the concentration of 125 ${\mu}g/ml$(p<0.01). And treatment of 200 nm MNP@$SiO_2$ decreased significantly cell viability at the concentration of 62.5 ${\mu}g/ml$ (p<0.05) and of 125, 250, 500 ${\mu}g/ml$ (p<0.01, respectively). Furthermore, at 48 h, 50, 100 or 200 nm MNP@$SiO_2$ decreased significantly cell viability at the concentration of 62.5 ${\mu}g/ml$ (p<0.05) and of 125, 250, 500 ${\mu}g/ml$ (p<0.01, respectively). Cellular location detected by confocal microscope represented they were existed in cytoplasm, mainly around cell membrane at 2 h after treatment of MNP@$SiO_2$. Treatment of 50 nm MNP@$SiO_2$ significantly increased DNA damage at middle and high dose (p<0.01), and treatment of 100 nm or 200 nm significantly increased DNA damage in all dose compared to control (p<0.01). Taken together, treatment of MNP@$SiO_2$ induced cytotoxicity and enhanced DNA damage in L5178Y cell.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제44권8호
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• pp.971-976
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• 2012

Silica-coated Au with Ag, Co, Cu, and Ir bimetallic radioisotope nanoparticles were synthesized by neutron irradiation, after coating $SiO_2$ onto the bimetallic particles by the sol-gel St$\ddot{o}$ber process. Bimetallic nanoparticles were synthesized by irradiating aqueous bimetallic ions at room temperature. Their shell and core diameters were recorded by TEM to be 100 - 112 nm and 20 - 50 nm, respectively. The bimetallic radioisotope nanoparticles' gamma spectra showed that they each contained two gamma-emitting nuclides. The nanoparticles could be used as radiotracers in petrochemical and refinery processes that involve temperatures that would decompose conventional organic radioactive labels.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.20-25
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• 2020

나노과학과 나노기술의 발전에 따라 선택적 패턴 성장을 위한 기술이 주목을 받고 있다. 실리카(Silica) 나노입자는 바이오 라벨링, 바이오 이미징 및 바이오 센싱에 사용되고 있는 유망한 나노소재이다. 본 연구에서는 실리카 나노입자를 수정된 스토버 방법(Stöber Method)인 졸겔(Sol-Gel) 공정으로 합성하였다. 또한 기판의 표면을 미세접촉프린팅 기술로 발수 처리하여 실리카 나노입자를 선택적으로 패턴 성장시켰다. 합성된 실리카 나노입자의 크기와 선택적으로 패턴 성장된 실리카 나노입자의 표면형상을 전계방출 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscopy, FE-SEM)으로 조사하였고, 기판의 표면 기능화에 따른 기판의 접촉각 특성을 조사하였다. 그 결과 OTS 용액으로 발수 처리된 기판에서는 실리카 나노입자를 스핀 코팅하였을 때, 실리카 나노입자를 관찰할 수 없었으나, KOH 용액으로 친수 처리된 기판에서는 실리카 나노입자가 잘 코팅되는 것을 확인하였다. 또한 미세접촉프린팅 기술로 발수 처리한 기판영역 외에서만 실리카 나노입자가 선택적으로 패턴 성장하는 것을 FE-SEM으로 확인하였다. 이러한 실리카 나노입자의 패턴성장 특성을 염료가 도핑 된 실리카 나노입자에 적용한다면, 실리카 나노입자의 패턴 성장 기술은 바이오 이미징 및 바이오 센싱 분야에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.1-6
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• 2019

유기 염료가 도핑 된 실리카 나노입자는 바이오 라벨링, 바이오 이미징 및 바이오 센싱에 사용되고 있는 유망한 나노소재이다. 일반적으로 형광 실리카 나노입자는 수정된 스토버 방법($St{\ddot{o}}ber$ Method)으로 합성된다. 본 연구에서는 다양한 크기를 갖는 염료가 첨가되지 않은 형광 실리카 나노입자를 수정된 스토버 합성법인 졸겔 공정으로 합성하였다. 졸겔 공정 중에 기능성 물질인 APTES를 첨가제로 첨가하였다. 졸겔 공정으로 합성된 실리카 나노입자는 $400^{\circ}C$에서 2시간 동안 하소되었다. 합성된 실리카 나노입자의 표면형상과 크기를 전계방출 주사전자현미경으로 조사하였고, 합성된 실리카 나노입자의 형광 특성은 파장 365 nm의 자외선 램프를 조사하여 확인하였다. 또한 합성된 실리카 나노입자의 광발광 (PL) 특성을 형광 분석 형광법으로 조사하였다. 그 결과 합성된 실리카 나노입자는 입자의 크기와 무관하게 모두 청색 형광 특성을 갖는 것으로 확인되었다. 특히, 실리카 나노입자의 크기가 증가할수록 PL 강도는 감소하였다. 염료가 첨가되지 않은 실리카 나노입자의 청색 형광 특성은 APTES 층의 $NH_2$ 기능기와 실리카 매트릭스 뼈대 내부의 산소관련 결함과의 결합에 기인하는 것으로 추정된다.

• 한국분말재료학회지
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• 제19권3호
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• pp.177-181
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• 2012

Copper composite materials have attracted wide attention for energy applications. Especially $CuInS_2$ has a desirable direct band gap of 1.5 eV, which is well matched with the solar spectrum. $CuInS_2$ nanoparticles could make it possible to develop color-tunable $CuInS_2$ nanoparticle emitter in the near-infrared region (NIR) for energy application and bio imaging sensors. In this paper, $CuInS_2$ nanoparticles were successfully synthesized by thermo-decomposition methods. Surface modification of $CuInS_2$ nanoparticles were carried out with various semiconductor materials (CdS, ZnS) for enhanced optical properties. Surface modification and silica coating of hydrophobic nanoparticles could be dispersed in polar solvent for potential applications. Their optical properties were characterized by UV-vis spectroscopy and photoluminescence spectroscopy (PL). The structures of silica coated $CuInS_2$ were observed by transmission electron microscopy (TEM).

• Advances in concrete construction
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• 제15권1호
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• pp.1-10
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• 2023

Concrete is one of the most widely used structure materials. Concrete is like the motor of the construction industry. The remarkable feature of this Concrete is its cheapness and low energy consumption. Concrete alone does not show resistance against any force but only against compressive forces. Therefore, steel rebar product is used as a reinforcement and increase the strength of Concrete. It can be done by putting rebar in Concrete in different ways. Rebar rusting is one of the crucial symptoms that cause swift destruction in reinforced structures-factors such as moisture in concrete increase the steel corrosion rate. In most cases, it is difficult to compensate for the damage caused by the corrosion of base metals, so preventing corrosion will be much more cost-effective. Coatings made with nanotechnology can protect Concrete against external degradation factors to prevent water and humidity from penetrating the Concrete and prevent rusting and corrosion of the rebar inside. It prevents water penetration and contamination into the Concrete and increases the Concrete's quality and structural efficiency. In this research, silica and titanium dioxide nanoparticle coatings have been used due to their suitable electrical and thermal properties, resistance to oxidation, corrosion, and wear to prevent the corrosion of rebars in Concrete. The results of this method show that these nanoparticles significantly improve the corrosion resistance of rebars.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권3호
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• pp.407-413
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• 2022

본 연구는 생체 모방 폴리아민 복합체를 통해 아민 그룹(amine group)이 기능화 되고 크기 조절이 간편한 실리카 나노입자의 합성 방법에 관한 것이다. 먼저, 실리카 나노입자를 합성하기 위한 촉매로써 polyallylamine hydrochloride(PAH)와 인산 이온(phosphate ion)으로 구성된 폴리아민 나노 복합체를 형성하였다. 복합체의 크기는 pH 조건에 따라 가역적인 조절이 가능하다. 나노 복합체에 존재하는 PAH 주쇄의 다량의 아민 그룹들은 silicic acid의 축합(condensation) 반응을 촉매 하며, 결과적으로 실리카 나노입자를 매우 빠른 시간 내에 합성할 수 있다. 최종적으로 pH 조건에 따라 다양한 크기를 갖는 실리카 나노 입자를 합성하였다. 실리카 나노입자의 합성 과정에서 촉매 역할을 하는 PAH는 나노입자의 내부 및 표면에 함입되고 합성된 실리카 나노입자의 표면에 아민 그룹이 노출된다. 본 방법은 실리카 나노입자의 합성과 표면개질이 동시에 이루어지며, 아민 그룹이 도입된 실리카 나노입자를 다양한 크기로 조절하여 손쉽게 합성할 수 있다. 최종적으로, 본 연구에서 제시한 방법은 기존의 합성법 보다 온화한 조건 하에서 단시간 내에 실리카 나노입자를 합성할 수 있으며, 생체 공학 및 재료 분야에서 적용되어 넓게 활용될 수 있다.

• 한국재료학회지
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• 제22권6호
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• pp.275-279
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• 2012

(3-mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTMS) was used as a silylation agent, and modified silica nanoparticles were prepared by solution polymerization. 2.0 g of silica nanoparticles, 150 ml of toluene, and 20 ml of MPTMS were put into a 300 ml flask, and these mixtures were dispersed with ultrasonic vibration for 60 min. 0.2 g of hydroquinone as an inhibitor and 1 to 2 drops of 2,6-dimethylpyridine as a catalyst were added into the mixture. The mixture was then stirred with a magnetic stirrer for 8 hrs. at room temperature. After the reaction, the mixture was centrifuged for 1 hr. at 6000rpm. After precipitation, 150 ml of ethanol was added, and ultrasonic vibration was applied for 30 min. After the ultrasonic vibration, centrifugation was carried out again for 1 hr. at 6000rpm. Organo-modification of silica nanoparticles with a ${\gamma}$-methacryloxypropyl functional group was successfully achieved by solution polymerization in the ethanol solution. The characteristics of the ${\gamma}$-mercaptopropyl modified silica nanoparticles (MPSN) were examined using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, THERMO VG SCIENTIFIC, MultiLab 2000), a laser scattering system (LSS, TOPCON Co., GLS-1000), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR, JASCO INTERNATIONL CO., FT/IR-4200), scanning electron microscopy (SEM, HITACHI, S-2400), an elemental analysis (EA, Elementar, Vario macro/micro) and a thermogravimetric analysis (TGA, Perkin Elmer, TGA 7, Pyris 1). From the analysis results, the content of the methacryloxypropyl group was 0.98 mmol/g and the conversion rate of acrylamide monomer was 93%. SEM analysis results showed that the organo-modification of ultra-fine particles effectively prevented their agglomeration and improved their dispensability.

• 멤브레인
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• 제30권5호
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• pp.307-318
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• 2020

기존의 바나듐 레독스 흐름전지(vanadium redox flow battery, VRFB)에서 사용하고 있는 과불소계이오노머인 나피온(Nafion)은 전해질에 존재하는 바나듐 이온의 투과도가 높아, 바나듐 이온이 분리막을 투과하여 반대쪽 전해질로 교차 이동하는 문제를 갖고 있다. VRFB에서 바나듐 이온의 투과는 서로 다른 산화수를 갖는 바나듐 이온이 부반응을 일으켜 충전, 방전 용량의 감소를 야기하고, 장기적인 성능 감소를 일으키는 원인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 SiO₂에 3-aminopropyl group이 도입된 나노입자(fS)를 Nafion에 분산시켜 바나듐 이온의 투과를 감소시키고, VRFB의 장기적인 성능의 향상을 도모하고자 하였다. SiO₂에 붙어 있는 아민기(-NH₂)가 Nafion의 술폰산 음이온(SO₃^-)과 이온결합을 형성함과 동시에, 암모늄 양이온(-NH₃⁺)의 양전하가 바나듐 이온에 대해 Gibbs-Donnan 효과를 나타내어 낼 것이라고 기대하였다. fS를 섞은 Nafion 용액의 pH와 Nafion-fS 막의 IEC 측정을 통해 암모늄 양이온과 술폰산 음이온의 이온결합이 존재하는 것을 확인하였고, fS의 양이 많아질수록 바나듐 이온의 투과도가 감소하는 것을 확인하였다. VRFB 단위 전지에 제조한 복합막을 도입하였을 때, 150 mA/㎠의 전류밀도에서 충방전 사이클을 200회 반복 진행하여도 방전용량을 최대 80%까지 유지할 수 있었다.

• 분석과학
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• 제29권3호
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• pp.105-113
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• 2016

고정화 지지체로 사용된 실리카 나노입자와 실리카 코팅된 자성 나노입자에 작용기를 부착시켜 기능성을 부가한 후 효소인 리파아제를 고정화하여 리파아제의 안정성을 향상시키고자 연구를 수행하였다. 지지체에 부착하는 작용기가 고정화된 효소의 활성과 안정성에 미치는 영향도 살펴보았다. 실리카 나노입자와 실리카 코팅된 자성 나노입자에 부착한 작용기인 epoxy group과 amine group은 glycidyl methacrylate과 aminopropyl triethoxysilane을 통해 실리카 나노입자와 실리카 코팅된 자성 나노입자 표면에 각각 부착하였다. 작용기가 부착된 실리카 나노입자와 실리카 코팅된 자성 나노입자에 고정화한 Candida rugosa lipase는 자유효소에 비해 초기반응속도는 다소 낮았지만, 3 회 재사용한 후 측정한 활성이 최초 활성 대비 92 % 이상의 활성을 유지하였다. 또한, 실리카 코팅된 자성 나노입자에 glutaraldehyde를 이용한 cross-linked enzyme aggregate (CLEA) 방법과 공유결합법을 통해 라파아제를 각각 고정화한 연구를 수행한 결과, 실리카 나노입자와 실리카 코팅된 자성 나노입자에 CLEA 방법과 공유결합법으로 각각 고정화한 Candida rugosa lipase는 자유효소에 비해 초기반응속도 뿐만 아니라 최종 활성도 높았고, 5 회 재사용한 후 측정한 활성이 최초 활성 대비 73 % 이상의 활성을 유지하였다.