손쉬운 수성 준비

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 10550(2022) 이 기사 인용

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탄소점(CD)은 높은 생체적합성, 광발광, 조정 가능한 표면 및 친수성을 갖는 새로운 종류의 0차원 나노물질로 분류됩니다. 따라서 CD는 현재 바이오 이미징 및 나노 의학 응용 분야에서 관심을 끌고 있습니다. 이 연구에서는 폴리에틸렌 글리콜 기능화 CD(CD-PEG)를 원팟 열수 기술을 통해 빈 야자 열매 다발에서 제조했습니다. PEG는 CD의 기능성 및 광발광 특성을 향상시키기 위한 부동태화제로 선택되었습니다. CD-PEG를 제조하기 위해 온도, 시간, PEG의 농도가 CD의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 준비된 CD-PEG는 동적 광산란, 고해상도 투과 전자 현미경, X선 광전자 분광법, 형광 분광법, 라만 분광법, 푸리에 변환 적외선 분광법 및 열중량 분석을 포함한 여러 기술로 특성화되었습니다. 220°C에서 6시간 동안 열수 조건에서 준비된 CD는 평균 직경이 4.47 nm인 구형 형태를 가졌습니다. 수정 시 CDs-PEG는 우수한 광발광 특성으로 광반응성을 보였습니다. CDs-PEG는 이후 시험관 내 결장암 세포인 CaCo-2에 독소루비신 [DOX] 전달을 위한 약물 운반체로 사용되었습니다. DOX는 FT-IR 및 매트릭스 보조 레이저 탈착/이온화 비행 시간 질량 분석기(MALDI-TOF/MS) 패턴으로 확인된 CD-PEG 표면에 성공적으로 로드되었습니다. 정상적인 인간 섬유아세포에 비해 대장암 세포에 대한 CDs-PEG-DOX의 선택적 처리가 성공적으로 입증되었습니다.

탄소점(CD)은 평균 크기가 10 nm1 미만인 새로운 종류의 소형 형광 나노물질입니다. 핵심 구조의 구성은 주로 합성 기술에 따라 헤테로원자 및 작용기로 둘러싸여 있거나 내장된 탄소로 구성됩니다2. 이러한 탄소 나노물질은 우수한 생체 적합성, 낮은 독성, 안정적인 광발광, 수용성, 다색 형광, 높은 표면적 및 우수한 광학 특성으로 인해 연구되었습니다. CD는 바이오 이미징, 광촉매, 약물 전달, 화학 감지, 바이오 감지 및 태양 전지와 같은 광범위한 응용 분야에서 발견되었습니다. CD의 여러 합성 방법은 전기화학적 산화, 화학적 산화, 레이저 절제, 열분해, 열수 탄화 및 마이크로파 조사와 같은 다양한 전략으로 개발되었습니다. 기존 문헌을 주의 깊게 평가한 후 여러 기술과 재료 유형이 합성된 CD의 수율과 특성에 영향을 미친다는 결론을 내렸습니다. 그중에서 열수 합성은 산업 규모 생산으로 확장될 수 있는 CD 합성의 잠재적 수단입니다. 오렌지 껍질, 망고 껍질, 밀짚, 우유, 조류, 구연산, 엽산, 요소, 글리세롤 및 농업 폐기물과 같은 다양한 전구체가 CD 전구체로 보고되었습니다. 그러나 전통적인 열수 탄화 방법으로 생산된 CD는 양자 수율이 낮습니다. 이 문제를 해결하기 위해 표면 부동태화 CD의 개발된 원팟 합성이 도입되어 표적 분자의 나노 캐리어로 활용하기 위한 형광 특성과 기능 그룹을 향상시켰습니다4.

폴리에틸렌 글리콜[PEG] 및 폴리에틸렌이민[PEI]과 같은 광발광 특성을 향상시키기 위해 CD의 변형을 위해 여러 가지 부동태화제가 적용되었습니다. CD 표면에 헤테로원자 부분을 부착하면 CD의 형광 방출이 증가하는 것으로 밝혀졌습니다. PEG화라고 불리는 PEG를 이용한 처리는 부동태화된 CD를 준비하는 매력적인 접근법 중 하나입니다. 이 폴리머는 무독성, 비면역원성, 비항원성, 수용성이며 다른 생체분자와 쉽게 결합됩니다5. 예를 들어, PEG-2000은 향상된 양자 수율로 PEG 부동태화된 CD를 합성하기 위한 표면 개질제로 사용되었으며, -OH 그룹은 CD 표면에 실질적으로 존재했습니다6. Shenet al. 광전극 적용을 위해 그래핀과 PEG-10000으로부터 CD의 성공적인 원포트 열수 합성을 보고했습니다. CD-PEG 광전극은 수정되지 않은 CD에 비해 근적외선(NIR) 레이저 하에서 작은 광전류와 더 높은 형광 특성을 보여주었습니다. Camposet al. 는 열 반응 마이크로겔을 생성하기 위한 코팅 물질로 D-락토오스를 탄소원으로 사용하고 PEG-3350을 코팅 물질로 사용하여 형광 탄소점의 열수 합성을 입증했습니다. CD-PEG는 마이크로겔 내에 캡슐화되었습니다. 합성된 CD는 평균 크기가 ~ 4 nm인 구형 모양을 가졌습니다. PEG의 수산기 그룹은 PEG화 과정을 통해 CD에 성공적으로 접목되었습니다8. Ruanet al. CD 합성을 위한 다양한 변형제의 효과를 연구한 결과 CD-PEG의 양자 수율이 효과적으로 향상되었음을 발견했습니다9.