최근 들어 수많은 나노물질들이 다양한 분야, 예를 들어, 나노의학, 나노광학, 나노센서 및 나노전자 등에 응용되기 위해서 제조되고 있다. 그러나 일반적으로, 이러한 나노물질들은 독성이 있는 화학물질이나, 고온 고압, 유독 가스 등을 통해 제조되기 때문에, 사용자 및 제조자의 안전과 환경오염 등 다양한 문제를 야기하고 있는 실정이다. 따라서 현재 여러 연구자들이 이러한 문제를 극복하기 위해, 친환경적 ...
최근 들어 수많은 나노물질들이 다양한 분야, 예를 들어, 나노의학, 나노광학, 나노센서 및 나노전자 등에 응용되기 위해서 제조되고 있다. 그러나 일반적으로, 이러한 나노물질들은 독성이 있는 화학물질이나, 고온 고압, 유독 가스 등을 통해 제조되기 때문에, 사용자 및 제조자의 안전과 환경오염 등 다양한 문제를 야기하고 있는 실정이다. 따라서 현재 여러 연구자들이 이러한 문제를 극복하기 위해, 친환경적 나노입자 제조방법을 개발하려는 노력들이 많이 시도되고 있다. 따라서 본 연구에서는 증류수를 기반으로 하고, 생체적합성을 지닌 다양한 물질과 작은 분자를 통해서, 단순히 교반만으로 나노물질을 제조하는 친환경적인 방법을 제시하였다. 우선 일반적으로 제시된 다양한 방법 중에, 파이토화합물을 이용한 나노입자 제조법이 한 가지 대안으로 각광받고 있다. 파이토화합물이란 식물 내에 있는 천연물을 총칭하는 단어로, 그 종류에는 수만가지에 이른다. 이러한 물질들은 특히 항산화 효과를 포함하고 있어서, 금속 양이온을 금속 나노입자로 환원시킬 수 있는 능력을 가지고 있기 때문에, 독성 환원제를 대신해서 사용하게 된다. 따라서 본 연구에서는 파이토화합물을 이용하여 환경친화적인 방법을 통해 나노물질을 제조하고 응용하는 방법을 진행하였다. 본 연구에서는 파이토화합물 중에서 갈산과 프로토카테킨산 그리고 이소플라본이 환원제와 입자안정제로 응용되었다. 또한 외부에서 열, 압력, 그리고 전기와 같은 에너지 없이 단순히 증류수 상에서 교반만으로 친환경적인 방법을 통해서 제조하였다. 제조된 금 나노입자의 크기는 약 25 nm였고, 그 모양은 육각형 구조인 것으로 전자현미경을 통해서 확인되었다. 제 3장에서는 두 종류의 나노물질을 친환경적인 방법을 통해 제조하였는데, 우선 작은 분자인 N-ethyl-N'-(dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) 화합물을 이용하여 일차구조의 금 나노체인을 제조하였다. 이 반응도 역시 외부에서 에너지 없이 단순 교반만을 통해서 제조되었으며, 금 나노입자 용액에 EDC의 다양한 농도를 첨가함으로써, 금 나노체인의 길이를 조절할 수 있었다. 이어서 앞서 언급한 파이토 화합물 중 갈산과 이소플라본을 이용해서, 금나노입자가 표면처리 된 그래핀 나노물질을 제조하였다. 합성된 구조체 상에서 금 나노입자는 고르게 그래핀 표면에 부착되어 있는 것이 투과전자현미경을 통해 확인되었고, 그래핀 역시 박리화가 잘 이뤄졌음이 확인되었다. 또한, 표면라만증강효과 역시 관측되어, 그래핀 플레이크에 비해 약 4배 정도 라만세기가 증가한 것으로 확인되었다. 끝으로 제 4장에서는 제조된 나노물질들의 간략한 응용 연구를 진행하였는데, 우선, 파이토화합물로 합성된 금 나노입자의 세포독성과 항산화효과를 L-929 세포를 통해 확인하였다. 이 경우, 독성이 거의 없는 것으로 확인되었으며, 과산화수소수에 대한 항산화효과 역시 뛰어난 것으로 확인되었다. 이어서 무모쥐를 이용해 피부재생연구를 진행하였는데, 이 경우, 제조된 나노입자는 콜라겐 분해효소의 발현을 억제시키는 역할을 함으로써, 피부 재생에 효과가 있는 것으로 확인되었으며, 피부 항산화 효과 역시 세포 실험 때와 같이 뛰어났다. 또한 SD 쥐을 이용하여, 창상과 화상에 대한 피부 치료 효과를 확인한 결과, 제조된 나노입자가 처리된 군에서는 혈관내피성장인자 발현이 증가되었고, 콜라겐의 발현 역시 증가되어, 본 물질이 피부 치료 효과에 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 끝으로, 금 나노입자로 표면처리 된 그래핀 나노구조체의 경우 전기전도도가 그래핀 플레이크에 비해 매우 월등히 향상되었으며, 공명에너지전달 효과에 의해서 양자점 나노입자의 형광 세기 및 효율을 2배 이상 월등히 증가시켰다. 이를 정리해서 결언하자면, 본 연구를 통해, 금을 기반으로 한 나노물질의 새로운 친환경적인 제조법을 개발하였고, 이를 위해 파이토화합물과 작은 분자인 EDC 화합물을 도입하였다. 모든 공정이 상온과 증류수 하에서 진행되기 때문에, 많은 에너지 소모를 줄일 수 있어서 비용절감의 장점도 가지고 있다고 할 수 있다. 제조된 금나노입자의 경우, 우수한 생체적합성 및 생리활성 효과를 바탕으로 화장품 조성제, 창상 및 화상 의약품 조성제 그리고 항산화효과 제품으로 응용될 가능성을 보여주었으며, 금 나노입자가 표면처리 된 그래핀 구조체의 경우, 형광 증강 효과를 통한 나노광학 및 전기전도도 향상을 통한 나노전자공학 분야에 응용될 수 있는 큰 가능성을 확인하였다.
최근 들어 수많은 나노물질들이 다양한 분야, 예를 들어, 나노의학, 나노광학, 나노센서 및 나노전자 등에 응용되기 위해서 제조되고 있다. 그러나 일반적으로, 이러한 나노물질들은 독성이 있는 화학물질이나, 고온 고압, 유독 가스 등을 통해 제조되기 때문에, 사용자 및 제조자의 안전과 환경오염 등 다양한 문제를 야기하고 있는 실정이다. 따라서 현재 여러 연구자들이 이러한 문제를 극복하기 위해, 친환경적 나노입자 제조방법을 개발하려는 노력들이 많이 시도되고 있다. 따라서 본 연구에서는 증류수를 기반으로 하고, 생체적합성을 지닌 다양한 물질과 작은 분자를 통해서, 단순히 교반만으로 나노물질을 제조하는 친환경적인 방법을 제시하였다. 우선 일반적으로 제시된 다양한 방법 중에, 파이토화합물을 이용한 나노입자 제조법이 한 가지 대안으로 각광받고 있다. 파이토화합물이란 식물 내에 있는 천연물을 총칭하는 단어로, 그 종류에는 수만가지에 이른다. 이러한 물질들은 특히 항산화 효과를 포함하고 있어서, 금속 양이온을 금속 나노입자로 환원시킬 수 있는 능력을 가지고 있기 때문에, 독성 환원제를 대신해서 사용하게 된다. 따라서 본 연구에서는 파이토화합물을 이용하여 환경친화적인 방법을 통해 나노물질을 제조하고 응용하는 방법을 진행하였다. 본 연구에서는 파이토화합물 중에서 갈산과 프로토카테킨산 그리고 이소플라본이 환원제와 입자안정제로 응용되었다. 또한 외부에서 열, 압력, 그리고 전기와 같은 에너지 없이 단순히 증류수 상에서 교반만으로 친환경적인 방법을 통해서 제조하였다. 제조된 금 나노입자의 크기는 약 25 nm였고, 그 모양은 육각형 구조인 것으로 전자현미경을 통해서 확인되었다. 제 3장에서는 두 종류의 나노물질을 친환경적인 방법을 통해 제조하였는데, 우선 작은 분자인 N-ethyl-N'-(dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) 화합물을 이용하여 일차구조의 금 나노체인을 제조하였다. 이 반응도 역시 외부에서 에너지 없이 단순 교반만을 통해서 제조되었으며, 금 나노입자 용액에 EDC의 다양한 농도를 첨가함으로써, 금 나노체인의 길이를 조절할 수 있었다. 이어서 앞서 언급한 파이토 화합물 중 갈산과 이소플라본을 이용해서, 금나노입자가 표면처리 된 그래핀 나노물질을 제조하였다. 합성된 구조체 상에서 금 나노입자는 고르게 그래핀 표면에 부착되어 있는 것이 투과전자현미경을 통해 확인되었고, 그래핀 역시 박리화가 잘 이뤄졌음이 확인되었다. 또한, 표면라만증강효과 역시 관측되어, 그래핀 플레이크에 비해 약 4배 정도 라만세기가 증가한 것으로 확인되었다. 끝으로 제 4장에서는 제조된 나노물질들의 간략한 응용 연구를 진행하였는데, 우선, 파이토화합물로 합성된 금 나노입자의 세포독성과 항산화효과를 L-929 세포를 통해 확인하였다. 이 경우, 독성이 거의 없는 것으로 확인되었으며, 과산화수소수에 대한 항산화효과 역시 뛰어난 것으로 확인되었다. 이어서 무모쥐를 이용해 피부재생연구를 진행하였는데, 이 경우, 제조된 나노입자는 콜라겐 분해효소의 발현을 억제시키는 역할을 함으로써, 피부 재생에 효과가 있는 것으로 확인되었으며, 피부 항산화 효과 역시 세포 실험 때와 같이 뛰어났다. 또한 SD 쥐을 이용하여, 창상과 화상에 대한 피부 치료 효과를 확인한 결과, 제조된 나노입자가 처리된 군에서는 혈관내피성장인자 발현이 증가되었고, 콜라겐의 발현 역시 증가되어, 본 물질이 피부 치료 효과에 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 끝으로, 금 나노입자로 표면처리 된 그래핀 나노구조체의 경우 전기전도도가 그래핀 플레이크에 비해 매우 월등히 향상되었으며, 공명에너지전달 효과에 의해서 양자점 나노입자의 형광 세기 및 효율을 2배 이상 월등히 증가시켰다. 이를 정리해서 결언하자면, 본 연구를 통해, 금을 기반으로 한 나노물질의 새로운 친환경적인 제조법을 개발하였고, 이를 위해 파이토화합물과 작은 분자인 EDC 화합물을 도입하였다. 모든 공정이 상온과 증류수 하에서 진행되기 때문에, 많은 에너지 소모를 줄일 수 있어서 비용절감의 장점도 가지고 있다고 할 수 있다. 제조된 금나노입자의 경우, 우수한 생체적합성 및 생리활성 효과를 바탕으로 화장품 조성제, 창상 및 화상 의약품 조성제 그리고 항산화효과 제품으로 응용될 가능성을 보여주었으며, 금 나노입자가 표면처리 된 그래핀 구조체의 경우, 형광 증강 효과를 통한 나노광학 및 전기전도도 향상을 통한 나노전자공학 분야에 응용될 수 있는 큰 가능성을 확인하였다.
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