실크 세리신을 환원제 및 캡핑제로 활용한 친환경 금 나노입자 합성 = Green Synthesis of Gold Nanoparticles Using Silk Sericin as Reducing and Capping Agent

국문 초록 (Abstract)

최근 다양한 천연 물질들이 금 나노입자의 합성 및 형태학적 구조 제어에 이용되고 있으며, 이는 친환경적이라는 점에서 주목을 받고 있다. 실크 세리신은 실크 단백질의 25%(w/w)를 차지하는 친수성 고분자로 하이드록시 아파타이트나 실리카 등의 무기물을 합성하는데 템플릿으로 이용된바 있다. 본 연구에서는 실크 세리신을 이용하여 금 나노입자의 합성을 시도하였다. 합성의 최적 조건을 규명하기 위하여 반응 pH, 실크 세리신의 농도, 반응 시간 및 온도에 따른 금 나노입자의 형성 여부를 육안 관찰, UV-Vis 분광광도계 그리고 EF-TEM을 이용하여 확인하였다. 그 결과 실크 세리신을 이용하여 금 나노입자를 합성하는 최적 조건은 HAuCl4의 농도가 1 mM인 경우 실크 세리신의 농도는 1 mg/ml, 반응 pH는 7, 반응 온도는 70℃에서 12시간이상 반응임을 확인하였다. 제조된 금 나노입자는 약 17 nm의 크기를 가졌으며, 입자의 분산도 잘 이루어졌다. 또한 에탄올을 첨가하는 경우 실크 세리신의 이차 구조가 β-sheet로 전이됨에 따라 금 나노입자의 크기는 약 20 nm로 증가하였으며, 합성 양도 증가하였다. 실크 세리신을 구성하는 아미노산 중 하이드록실기를 갖는 아미노산과 음전하를 나타내는 아미노산이 금 나노입자 합성에 효과적임을 확인하였으며, 실크 세리신에 존재하는 이러한 아미노산이 금 나노입자 합성에서 금 이온을 환원시키는 것으로 추측된다. 또한 HR-TEM, EDS, TGA 분석을 통하여 실크 세리신이 합성된 금 나노입자를 캡핑하는 형태로 잔존하고 있는 것을 알 수 있었으며, FITC 형광 염료를 실크 세리신에 공유결합시킴으로써 금 나노입자에 직접 도입할 수 있었다. 이처럼 실크 세리신으로 캡핑된 금 나노입자는 진단 또는 바이오이미징 등 바이오메디컬 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 제 2 장 문헌 연구 4
• 2.1. 생광물화 4
• 2.1.1. 생광물화의 원리 5
• 2.1.2. 실크 세리신을 이용한 생광물화 5
• 2.2. 실크 세리신을 이용한 금속 나노입자 합성 6
• 2.3. 금 나노입자 7
• 2.3.1. 금 나노입자의 화학적 합성 8
• 2.3.2. 금 나노입자의 생합성 10
• 2.3.3. 금 나노입자의 크기와 형태 12
• 2.3.4. 금 나노입자의 표면 개질과 바이오컨쥬게이션 13
• 제 3 장 재료 및 방법 14
• 3.1. 재료 14
• 3.1.1. 실크 세리신의 추출 14
• 3.2. 방법 15
• 3.2.1. 금 나노입자의 합성 조건 15
• 3.2.1.1. 실크 세리신의 pH 및 농도 15
• 3.2.1.2. 반응 시간 및 반응 온도 15
• 3.2.1.3. 실크 세리신의 이차 구조 16
• 3.2.1.4. 실크 세리신을 구성하는 아미노산 16
• 3.2.2. 금 나노입자의 분석 16
• 3.2.2.1. 금 나노입자의 구조 특성 16
• 3.2.2.2. 캡핑된 실크 세리신을 활용한 FITC 도입 18
• 제 4 장 결과 및 고찰 19
• 4.1. 실크 세리신을 이용한 금 나노입자 합성의 최적 조건 19
• 4.1.1. 실크 세리신의 pH에 따른 영향 19
• 4.1.2. 실크 세리신의 농도에 따른 영향 26
• 4.1.3. 반응 시간에 따른 영향 32
• 4.1.4. 반응 온도에 따른 영향 32
• 4.1.5. 트립신 및 BSA를 이용한 금 나노입자 합성 39
• 4.1.6. 실크 세리신의 이차 구조에 따른 영향 41
• 4.2. 실크 세리신을 이용해 합성한 금 나노입자의 구조 특성 47
• 4.3. 금 나노입자 합성에서의 실크 세리신의 역할 53
• 4.3.1. 실크 세리신 구성 아미노산에 따른 영향 53
• 4.3.2. 금 나노입자 합성에서의 실크 세리신의 역할 규명 57
• 4.4. 실크 세리신으로 캡핑된 금 나노입자의 응용 62
• 제 5 장 결론 64
• 참고문헌 66
• Abstract 78