ZnO@NiO 코어를 위한 새로운 방법

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 5441(2023) 이 기사 인용

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다재다능한 특성과 광범위한 적용 가능성을 고려할 때 코어-쉘 나노입자(NP)는 상당한 주목을 받았습니다. 본 논문에서는 하이브리드 기술을 사용하여 ZnO@NiO 코어-쉘 나노입자를 합성하는 새로운 방법을 제안합니다. 특성화는 평균 결정 크기가 13.059nm인 ZnO@NiO 코어-쉘 나노입자의 성공적인 형성을 보여줍니다. 결과는 제조된 NP가 그람 음성균과 그람 양성균 모두에 대해 우수한 항균 활성을 가지고 있음을 나타냅니다. 이러한 행동은 주로 박테리아 표면에 ZnO@NiO NP가 축적되어 세포 독성 박테리아가 발생하고 ZnO가 상대적으로 증가하여 세포 사멸을 초래함으로써 발생합니다. 또한, ZnO@NiO 코어-쉘 재료를 사용하면 다른 여러 가지 이유로 박테리아가 배양 배지에서 스스로 영양을 공급하는 것을 방지할 수 있습니다. 마지막으로, PLAL은 NP 합성을 위한 쉽게 확장 가능하고 비용 효율적이며 환경 친화적인 방법이며 준비된 코어-쉘 NP는 약물 전달, 암 치료 및 추가 생물 의학 기능화와 같은 다른 생물학적 응용 분야에 사용될 수 있습니다.

나노입자는 크기에 따라 달라지는 고유한 특성으로 인해 현재 강력한 도구이자 연구 연구에 가장 효과적인 영역으로 간주됩니다. 접두사 "Nano"는 10의 거듭제곱에서 -9의 거듭제곱을 의미하며 이를 나노미터 규모1라고 합니다. 직경이 100nm 미만인 입자를 나노입자라고 합니다. 금속 나노입자(NP)는 의학, 바이오센싱, 생물의학, 화장품, 식품, 전자공학 등 다양한 분야에서 상당한 이점을 가지고 있습니다2,3.

과학자와 연구자들은 전기, 광학, 촉매 및 열과 같은 고유한 물리화학적 특성으로 인해 나노 규모의 다양한 요소의 혼성화에 많은 관심을 가지고 있습니다4. 이러한 독특하고 새로운 특성은 다양한 재료의 특성과 매크로 구조에서 나노 구조로의 입자 크기 감소 효과가 결합되어 발생하며, 이로 인해 표면 대 부피 비율이 증가하고 물리화학적 특성이 완전히 변화됩니다5,6 ,7.

최근에는 두 가지 이상의 단일 나노물질로 구성된 "코어-쉘 NP"라고 불리는 새로운 유형의 하이브리드 NP가 개발되었습니다8. 연구원들은 NP의 물리적 특성의 대부분이 물리화학적 특성에 영향을 미치는 댕글링 결합의 수를 증가시키는 데 도움이 되는 NP의 특성으로 인해 나노구조 표면에 의존한다는 사실을 발견했습니다. 이러한 품질은 코팅 재료를 사용하여 코어의 후속 환원 공정인 화학적 부동태화를 통해 이 나노구조 형태의 외부 쉘을 생성함으로써 더욱 향상될 수 있습니다. 이 과정은 "코어-쉘" 형성으로 알려져 있습니다. 또한 쉘 층은 촉매 활성 및 비선형 특성과 같은 핵심 물질의 물리화학적 특성을 향상시켜 여러 응용 분야에서 개발 속도를 높일 수 있는 새롭고 독특한 특성을 이끌어 낼 수 있습니다10,11.

산화아연(ZnO)에 대한 연구 관심은 그 특성과 응용으로 인해 특히 나노기술에서 ZnO를 나노 규모로 합성하기 위해 증가하고 있습니다12,13,14,15. 이는 가능한 항균 약물을 만드는 데 중요하며 비선형 광학, 전기 장치, 촉매 및 의약 응용 분야와 같은 과학 및 기술 분야에서 큰 표면적과 높은 결정성을 갖는 데 매우 중요합니다16,17. ZnO NP는 병원균 저항성 균주에 대한 효과, 낮은 독성 및 내열성으로 인해 항균제로 사용되었습니다. Fe, Co, Ni, Mn 등의 전이금속을 사용하여 금속산화물반도체의 광촉매 시스템의 성능을 향상시킵니다. 니켈은 다른 전이금속과 동일한 원자가 상태와 이온 반경을 갖기 때문에 니켈에 첨가하여(core@shell로) 광촉매 및 항균 활성을 높일 수 있습니다. 또한, 다양한 금속산화물을 코어로 사용하여 우수한 광촉매 및 항균 활성을 나타낸다21,22,23,24. 이 연구에서 우리는 NiO가 다른 재료에서는 발견되지 않는 동일한 특성을 가지고 있기 때문에 NiO를 ZnO의 쉘로 선택했습니다. 가장 중요한 것은 세포를 통한 전이인데, 이는 그에게 핵심 물질을 세포에 고정시키는 능력을 부여합니다. 이 특성은 핵심 재료의 효과를 향상시키고 특히 생의학 분야와 약물 분야에서 수많은 응용 분야에 대한 가능성을 열어줍니다. 이 구조는 본 연구에서 처음으로 제안되었다.