Fe3O4@ZnO 나노구조의 합성 및 응용 연구
Fabrication and Applications of Fe3O4@ZnO Nanostructures
- 주제(키워드) 도움말 나노기술 , 광촉매 , PDT
- 발행기관 강릉원주대학교 일반대학원
- 발행년도 2018
- 학위수여년월 2018. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 화학과
- 파일정보 한글
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000010196
- UCI I804:42001-000000010196
- 본문언어 한국어
- 저작권 강릉원주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약 도움말
Nanotechnology, currently in the spotlight, is being applied to various fields such as ET, BT, CT, ST and IT. Especially, as the aging society is progressed due to the environmental pollution problem deepened due to rapid industrialization and the development of medical welfare and medical science, studies on environment, biology and life have been actively carried out by nanotechnology. In this study, ZnO nanoparticles of about 12nm were synthesized through a two-step synthesis process of sol-gel method and reflux process, and photolysis experiment of azo-type dyes which caused severe water pollution problem among environmental pollution was carried out. ZnO nanoparticles were deposited in a core-shell structure on Fe3O4 magnetic nanoparticles with a size of about 200nm, and structural studies were conducted to solve the secondary contamination problem and improve the activity of the photocatalyst. In this study, the performance of photocatalysts synthesized by measuring and quantifying the Reactive Oxygen Species (ROS) of photocatalysts was compared with that of conventional photocatalysts. In order to apply bio - nanotechnology chlorin e6 (Ce6), a photosensitizer, was loaded on 20nm Fe3O4 magnetic nanoparticles and folic acid (FA), an essential element of cell proliferation for target treatment, was loaded Fe3O4@Ce6. Preliminary experiments were carried out for the PDT experiment of Fe3O4@Ce6@FA synthesized through the cell survival experiment. Finally, PDT experiments were performed to determine the fibroblasts (L-929), henrietta Lacks cells (HeLa), michigan cancer foundation-7 cells (MCF-7), prostate cancer cells (PC-3 cells) and human ovarian cancer cells (SKOV-3).
more초록/요약 도움말
현재 각광 받고 있는 '나노기술'은 환경기술, 생물기술, 문화기술, 우주기술 그리고 정보기술 등과 같은 다양한 분야에 적용되고 있다. 급격한 산업화로 인하여 심화된 환경 오염문제와 의료 복지 및 의학의 발전에 의해 의·생명 부문 나노기술의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 공장에서 배출하는 폐수 및 유기오염 물질 등이 환경을 오염시키고 있다. 이러한 환경 오염문제를 해결하기 위하여 광촉매를 적용하여 수질 정화를 유도한다. 본 연구에서는 간단한 합성과정을 통하여 12nm의 ZnO 나노입자를 합성하였고, 이것을 통하여 심각한 수질 오염문제를 일으키는 아조계 dyes의 광분해 실험을 진행하였다. ZnO 나노입자의 경우 회수가 어렵기 때문에 2차 오염의 문제성을 가지고 있다. 따라서 200nm 크기의 Fe3O4 자성 나노입자에 ZnO 나노입자를 core-shell 구조로 쌓아 구조적 개질을 통하여 2차 오염문제를 해결하고, 광촉매의 활성을 향상시키는 응용 연구를 진행하였다. 기존의 광촉매의 성능의 비교는 광분해 정도를 가지고 비교를 했지만, 본 연구에서는 광촉매의 Reactive Oxygen Species (ROS)를 측정 및 정량화로써 합성한 광촉매의 성능을 비교 하였다. 의·생명 부문의 연구는 20nm의 Fe3O4 자성 나노입자에 광증감제인 chlorin e6 (Ce6)를 loading하고, 표적 치료를 위해 세포증식의 필수 요소인 folic acid (FA)를 loading하여 Fe3O4@Ce6@FA를 합성하였다. PDT의 사전 실험인 Fe3O4@Ce6@FA의 일중항산소 생성 실험과 세포 생존 실험을 진행하였고, 최종적으로 PDT 실험을 통하여 자궁경부암 세포주 (HeLa), 유방암 세포주 (MCF-7), 전립선 암 세포주 (PC-3), 난소 암 세포주 (SKOV-3)에 대한 암세포 괴사 실험을 진행하였다.
more목차 도움말
국문 초록 1
영문 초록 2
I. 서론 3
1. 나노기술의 현재와 미래 3
2. 나노재료의 응용 실험 4
II. 실험 13
1. 초자기구⦁시약 및 측정기기 13
2. Fe3O4 자성 나노입자의 합성 15
2.1. 3 L flask를 이용한 Fe3O4 자성 나노입자의 합성 15
2.2. 5 L flask를 이용한 Fe3O4 자성 나노입자의 합성 16
3. ZnO 나노입자의 합성 17
4. Fe3O4@ZnO core-shell 자성 나노구조의 합성 18
4.1. Seeded Fe3O4@ZnO 자성 나노구조의 합성 18
4.2. Rod-like Fe3O4@ZnO 자성 나노구조의 합성 20
4.3. Rod-like Fe3O4@ZnO@Ag 자성 나노구조의 합성 21
5. Fe3O4 자성 나노입자의 생물학적 작용기 합성 22
6. ZnO 나노입자를 활용한 광촉매 응용 실험 24
7. ZnO 나노입자의 ROS 측정 실험 26
7.1. Singlet oxygen (1O2) 측정 실험 26
7.2. Hydrogen peroxide (H2O2) 측정 실험 27
7.3. Hydroxyl radical (·OH) 측정 실험 28
8. Fe3O4@ZnO core-shell 자성 나노구조의 광촉매 응용 실험 29
9. Fe3O4@ZnO core-shell 자성 나노구조의 ROS 측정 실험 31
9.1. Singlet oxygen (1O2) 측정 실험 31
9.2. Hydrogen peroxide (H2O2) 측정 실험 32
9.3. Hydroxyl radical (·OH) 측정 실험 32
10. Fe3O4@Ce6@FA 자성 나노구조의 생물학적 응용 실험 33
10.1. Singlet oxygen (1O2) 측정 실험 33
10.2. Fe3O4@Ce6@FA의 cell viability test 33
10.3. Fe3O4@Ce6@FA의 PDT test 33
III. 결과 및 고찰 35
1. Fe3O4 자성 나노입자의 구조 및 특성 분석 35
2. ZnO 나노입자의 구조 및 특성 분석 39
3. Fe3O4@ZnO core-shell 자성 나노구조의 구조 및 특성 분석 41
3.1. Seeded Fe3O4@ZnO 자성 나노구조의 구조 및 특성 분석 41
3.2. Rod-like Fe3O4@ZnO 자성 나노구조의 구조 및 특성 분석 42
3.3. Rod-like Fe3O4@ZnO@Ag 자성 나노구조의 구조 및 특성 분석 43
4. Fe3O4@Ce6@FA 자성 나노입자의 특성 분석 46
5. ZnO 나노입자의 광촉매 응용 분석 48
6. ZnO 나노입자의 ROS 측정 분석 52
7. Fe3O4@ZnO core-shell 자성 나노구조의 광촉매 응용 분석 57
8. Fe3O4@ZnO core-shell 자성 나노구조의 ROS 측정 분석 66
9. Fe3O4@Ce6@FA 자성 나노입자의 생물학적 응용 실험 69
IV. 결론 76
V. 참고문헌 78
