코카미도프로필 베타인으로 안정화된 셀레늄 나노입자의 합성 및 특성 규명

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 21975(2022) 이 기사 인용

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이 연구에서는 코카미도프로필 베타인으로 안정화된 셀레늄 나노입자(Se NP)가 처음으로 합성되었습니다. 과량의 셀렌산에서 합성된 Se NP는 ζ 전위가 -21.86mV인 음전하를 갖고, 코카미도프로필 베타인을 과량으로 하여 ξ = + 22.71mV인 양전하를 띤다는 것이 관찰되었습니다. 양전하와 음전하를 띤 Se NP는 평균 크기가 각각 약 20-30 nm 및 40-50 nm인 구형 모양을 가졌습니다. EDS, IR 분광학 및 양자 화학 모델링을 사용하는 TEM, HAADF-TEM의 데이터에 따르면 양으로 하전된 셀레늄 나노입자는 코카미도프로필베타인 껍질을 갖는 반면 음으로 하전된 셀레늄 나노입자의 전위 형성 층은 SeO32- 이온에 의해 형성됩니다. Se NP의 졸 안정성에 대한 다양한 이온의 영향은 SO42− 및 PO43− 이온이 양성 Se NP에 영향을 미치고 Ba2+ 및 Fe3+ 이온이 음성 Se NP에 영향을 미치는 것으로 나타났으며 이는 Schulze-Hardy 규칙에 해당합니다. . 양이온 및 음성 Se NP에 대한 다양한 이온의 응고 작용 메커니즘도 제시되었습니다. 또한, Se NPs 용액의 안정성에 대한 배지의 활성 산도의 영향을 조사했습니다. Se NP의 양성 및 음성 졸은 1.21-11.98 범위의 매체의 활성 산도 고려 범위에서 높은 수준의 안정성을 나타냈습니다. 합성된 Se NP의 안정성 실제 시스템(액상 비누)에서 안정성이 확인되었습니다. 액체 비누에 코카미도프로필 베타인으로 안정화된 Se NP를 첨가한 실험에서는 분산상의 입자가 초기 분포를 유지하여 합성된 Se NP의 안정성이 밝혀졌습니다.

자기 조직화 및 자기 조립의 결과로 다양한 형태의 초분자 구조(예: "코어-쉘" 유형1)가 형성될 수 있습니다. 생물학적 요소인 셀레늄을 기반으로 한 나노시스템이 특히 중요합니다. 셀레늄 나노입자(Se NP)는 이미 면역분석 및 크로마토그래피 이동 친화성 시약을 위한 매우 민감한 바이오센서로 사용되고 있습니다2,3,4. 물 속의 매우 낮은 농도(0.005~0.1%)의 Se NP에서도 이러한 나노입자는 표면에 항원과 항체를 흡착할 수 있습니다5,6,7. Se NP는 작물 종자의 발아를 촉진할 수 있습니다8,9. 식품의 일부인 Se NP는 항염증 효과가 있는 것으로 알려져 있으며10,11 외부 환경의 셀레늄 함량과 반비례 관계가 있습니다. 인구 집단의 악성 종양 발생률12,13. Se NP는 높은 항종양 및 생물학적 활성을 가지므로 항산화제 형성 조절에 참여하고 암세포의 성장과 발달을 예방합니다14,15,16. 셀레늄 결핍 상태에서는 심근이영양증, 죽상 동맥 경화증, 관상 동맥 심장 질환, 심근 경색, 다양한 어원의 만성 간염 및 바이러스 감염이 관찰되는 것으로 알려져 있습니다 17,18,19,20,21.

Se NP 연구의 실제 방향 중 하나는 나노 수준의 안정화입니다. Se NP의 안정화에 대한 많은 저자의 작업은 다당류와 다양한 폴리머, 이온성 및 비이온성 계면활성제22,23,24,25,26,27,28,29의 사용을 기반으로 합니다. 폴리머를 사용하여 수성 매질에서 Se NP를 안정화하는 알려진 방법에는 공통된 단점이 있습니다. 중합체 매트릭스는 셀레늄의 소수성 특성으로 인해 시스템에 필요한 총체적 안정성을 제공하지 못하는 경우가 가장 많습니다. 시스템의 높은 집합적 안정성을 달성하는 것은 Se NPs5,30,31,32의 활성 감소를 동반합니다.

Se NP의 질적 안정화를 위해서는 소수성 성분과 친수성 성분을 모두 갖춘 계면활성제의 사용이 필요합니다. 특정 물리화학적 조건에서 이러한 계면활성제는 소수성 Se NP와 상호작용할 때 소수성 표면 특성을 친수성으로 변경할 수 있으며 친수성 콜로이드는 수성 매질에서 훨씬 더 안정적인 것으로 알려져 있습니다. 현재 산업적으로 가장 중요한 양친매성 계면활성제 중 하나는 코카미도프로필 베타인(CAPB)입니다. 업계에서 CAPB가 널리 사용되는 이유는 방부성뿐 아니라 계면활성제, 증점제 및 유화제 역할을 하는 능력 때문입니다38,39.