Microsoft Word DOC

Size: px

Start display at page:

Download "Microsoft Word DOC"

다민 승
3 years ago
Views:

1 臨床耳鼻 : 第 20 卷第 1 號 2009 online ML Comm 정보 나노물질의의학분야활용및전망 부산대학교나노과학기술대학나노메디컬공학과, 1 부산대학교의학전문대학원이비인후과학교실 2 이재욱 1 이일우 2 이재범 1 Medical Application of Nanomaterials and Prospect Jae Wook Lee 1, Il-Woo Lee, MD 2 and Jaebeom Lee 1 1 Department of Nanomedical Engineering, Pusan National University, Miryang; and 2 Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, Pusan Nation University, Yangsan Hospital, Yangsan, Korea - ABSTRACT - Primary, nanotechnology clarified the academic curiosity which is the magnitude of science. But recently, as research developed, it is based on the industry and led the various change of application of medical/medical engineering and life science. So, without any discernment about the nanosciectific study, it is difficult to understand the fusion/hybrid science and technology. In this article, especially, we will overview the physiochemical and optical point of nanomaterials that are used in biomedical fields. () KEY WORDS:Nanomedicine Nanomaterial Drug delivery system Cancer diagnosis Targeting agent. 서 나노테크놀로지 (NanoTechnology, 나노기술 ) 는나노미터수준의크기를가진기계나물질을다루는것을말하며, 나노미터는센티미터처럼길이를나타내는단위로, 10억분의 1미터를말한다. 쉽게말해나노기술이란전자현미경으로나간신히볼수있는분자나원자수준의물질을다루는기술이다. 이러한나노기술을이용한분야중나노의학 (Nano- Medicine) 은나노기술을이용하여인류의건강과복지시스템을혁신적으로개선하고자하는새로운학문및기술분야라고할수있다. 나노의학은기존의의학, 생물학적인지식뿐만아니라나노미터수준의크기를가 교신저자 : 이재범, 경남밀양시삼량진읍청학리 50 번지부산대학교나노과학기술대학나노메디컬공학과전화 :(055) 전송 :(055) jaebeom@pusan.ac.kr 론 진물질또는분자의다양한물리적화학적성질에대한심도있는이해와조작기술이필요하다. Fig. 1 1) 과같이이러한나노기술의성공적인활용은보다향상된성능의조기진단법, 효율적인질병치료법, 그리고질병의사후관리방법등을제공하는데도크게기여할것으로생각되며, 평균수명의연장등곧다가올고령화사회에서예상되는다양한의학적수요를감당할수있는유일한대안으로여겨진다. 나노입자가가지는독특한광학적, 화학적, 물리적특성을이용하여바이오관련분야에서많은연구가진행되고있다. 이경우나노입자를의학에실제적용하기위해서중요하게고려되어야할부분은균일한크기를갖는나노입자들이고르게분포해야 (monodisperse) 하고, 또한나노입자끼리서로응집이없어야 (non-aggregation) 한다. 따라서, 본리뷰는나노의학과관련하여현재보편적으로연구되는나노물질들에대한최근연구들을물리화학적, 광학적관점에서생물 / 의학분야에종사하는연구 119

A B Biological imaging Drug delivery systems Nanocrystals Biochip & sensor Biological tagging and separations Hyperthermia agent for tumor therap C D

본론 의학분야에적용가능한나노소재나노의학에활용되는소재로는양자점 (Quantum Dot; QD), 2) 금속나노입자 (Metallic Nanoparticle), 3) 자성나노입자 (Magnetic Nanoparticle;MNP), 4) 탄소나노튜브 (Carbon

나노입자가되면표면적이증가하기때문에표면에너지가변함에따라용융점, 비등점이바뀌고, 화학적반응성, 촉매반응성등이좋아짐으로써새로운화학공정이가능하다. 또한표면의물성을의도적으로바꾸어나노입자에적절한기능을부여할수있다.

Applicalbe nanomaterials to biomedical. A:Quantum dot. B:Metal nanoparticles. C:Magentic nanoparticles. D:Carbon nanotube. 난다.

그리고금나노입자의경우온열치료법 (hyperthermia) 에이용할수있다. 자성나노입자의종류로는코발트, 산화철등이있지만나노의학부분에서는산화철나노입자를주로이용한다.

2 A B Biological imaging Drug delivery systems Nanocrystals Biochip & sensor Biological tagging and separations Hyperthermia agent for tumor therap C D Fig. 1. Biomedical application of nanocrystals. 자의이해를돕기위한것이다. 아무쪼록이를통해나노와생물 / 의학간, 특히이비인후과의약물전달, 센싱및이미징분야의학문적이해및교류가활발히이루어졌으면하는바이다. 본론 의학분야에적용가능한나노소재나노의학에활용되는소재로는양자점 (Quantum Dot; QD), 2) 금속나노입자 (Metallic Nanoparticle), 3) 자성나노입자 (Magnetic Nanoparticle;MNP), 4) 탄소나노튜브 (Carbon Nanotube;CNT) 5) 등과같은 10~200 nm의크기를갖는화합물들이있다 (Fig. 2). 이화합물들이재료로서특별한이유는나노크기가되었을때이전과는전혀다른물성을갖게되기때문이다. 색, 투명도, 경도, 자기적혹은전기적전도성과같은물리적성질이완전히바뀌며, 독성역시바뀔수있다. 나노입자가되면표면적이증가하기때문에표면에너지가변함에따라용융점, 비등점이바뀌고, 화학적반응성, 촉매반응성등이좋아짐으로써새로운화학공정이가능하다. 또한표면의물성을의도적으로바꾸어나노입자에적절한기능을부여할수있다. 양자점은반도체나노입자 (Semiconductor Nanoparticle) 로서종류로는 CdE(E=S, Se, Te) 와 ZnE(E=O, S, Se) 등이있다. 이나노입자는형광특성을가지고있으며, 크기에따라방출하는빛의파장이다르게나타 Fig. 2. Applicalbe nanomaterials to biomedical. A:Quantum dot. B:Metal nanoparticles. C:Magentic nanoparticles. D:Carbon nanotube. 난다. 또한금속나노입자의경우보통귀금속인금과은을사용하는데, 금나노입자와은나노입자는특정파장의빛을흡수하는광학적특성이있다. 따라서양자점과금속나노입자의경우입자표면을특정단백질등으로처리한후나노입자고유의광학적특성을통해질병진단에이용할수있다. 그리고금나노입자의경우온열치료법 (hyperthermia) 에이용할수있다. 자성나노입자의종류로는코발트, 산화철등이있지만나노의학부분에서는산화철나노입자를주로이용한다. 특히 Fe 3O 4 나노입자의경우미국 FDA(Food and drug administration) 승인을받았기때문에많은연구가이루어지고있다. Fe 3O 4 나노입자의자성을이용하여 MRI(Magetic Resonance Image) 조영제와진동운동에의한열을이용한온열치료등에활용할수있다. 탄소나노튜브는튜브안에약물을로딩하고나노튜브표면에항원항체반응을할수있는단백질등을결합시킴으로서약물전달체시스템 (drug delivery system) 으로이용할수있다. 또한 QD와플라즈마고분자를결합시킨탄소나노튜브는영상진단시약으로가능하다. 일반적인암세포의경우모세혈관이보통의정상세포에비해큰 80~200 nm 크기를갖는것으로알려져있으 120

이재욱외 : 나노물질의의학분야활용 며나노입자의경우 Enhanced Permeation and Retention(EPR) 효과 6) 에의해암세포에선택적으로전달되는특성을나타내기도한다. 따라서이러한면에서나노입자의의학적인활용은매우효과적이라고할수있다. 나노소재의광학적 / 물리적특성양자점반도체나노입자의가장큰특성은형광성질을갖는것이다.

3 이재욱외 : 나노물질의의학분야활용 며나노입자의경우 Enhanced Permeation and Retention(EPR) 효과 6) 에의해암세포에선택적으로전달되는특성을나타내기도한다. 따라서이러한면에서나노입자의의학적인활용은매우효과적이라고할수있다. 나노소재의광학적 / 물리적특성양자점반도체나노입자의가장큰특성은형광성질을갖는것이다. 양자점의형광은전도대 (conduction band) 에서가전자대 (valence band) 로들뜬상태의전자가내려오면서발생하는빛이다. 양자점은같은물질로이루어져있더라도그크기에따라형광성질을다르게나타낸다 (Fig. 3). 7) 크기가커질수록형광파장의크기는길어지기때문에나노입자의크기를조절하여원하는파장의가시광선영역에대한형광을나타낼수있다. 양자점은일반적인유기형광화합물과달리, 발광파장 (excitation wavelength) 을임의로선택해도형광을얻을수있으므로, 여러가지양자점이공존할때하나의파장으로발광시킬경우여러가지색의형광을한꺼번에확인할수있다. 또한일반적염료에비해흡광계수 (extinction coefficient) 가 100 1,000 배크고양자효율 (quantum yield) 도높으므로매우센형광을발생한다. 그리고전도대의바닥진동상태 (ground vibration state) 에서가전자대의바닥진동상태로의전이만을관찰하므로형광파장이거의단색광이다. 일반적인염료가들뜬상태에서광화학반응에의해분해되어광탈색 (photobleaching) 이일어나는반면에, 양자점은매우안정하다. 금속나노입자의특성중중요한성질은표면플라즈몬공명 (Surface Plasmon Resonance) 을들수있다 (Fig. 4). 8-10) 표면플라즈몬은외부자극에의해입자표면에서일어나는전자들의집단적인진동운동에의해발생한다. 이러한성질에의해빛이금속표면에갇힌것을표면플라즈몬공명이라하고이것의결과로표면에서의전자기장의세기가증폭하게된다. 표면플라즈몬공명이생기는금속나노입자주변에분자가놓이게되면, 금속자체의표면플라즈몬공명특성과주변분자, 모두상호영향을주게된다. 분자의입장에서보면, 이는금속표면에서발생된강한전자기장에노출된것과같으며, 반대로표면플라즈몬공명의측면에서는표면에존재하는분자로인해유도된나노입자주변의유전함수 (dielectric function) 의변화로공명특성이미세하게바뀌게된다. 산화철자성나노입자는초상자성특성을보인다. Fe 3O 4 나노입자의경우 Fe의산화상태는 Fe(II) 와 Fe(III) 를 Electronic cluster Light Electric field Surface charges Ionic cluster Time t Time t+t/2 Fig. 4. Surface plasma resonance of metal nanoparticle. CdSE Fig. 3. Size dependent fluorescent property. A, B:Schematic presentation of size, color, and PL wavelength of QDs. C:Absorption (solid lines) and PL (broken lines) spectra of QDs with various sizes. A A nm B Absorbance, PL intensity [a.u.] g f e d c b a C Wavelcngth (nm) 121

60 Fe3O4 NP 40 5 K 20 300 K M (emu/g) 0-20 -40 M (emu/g) 30 0 5 K 300 K A B -60-60 -40-20 0 20 40 60 H (koe) -30-150 0 150 H (Oe) Fig. 5. A:Inverse spinel structure.

4 60 Fe3O4 NP 40 5 K K M (emu/g) M (emu/g) K 300 K A B H (koe) H (Oe) Fig. 5. A:Inverse spinel structure. B:Temperature dependent magnetization curve. 모두가지고있으며, 나노입자의구조는역스피넬구조 (Inverse spinel structure, Fig. 5A) 로써 Fe 3+ (Fe 2+ Fe 3+ ) O 4 를만족하게된다. 이때 Fe 3+ 에의한자성모멘트는서로상쇄되어 0이되고, 상쇄되지못한 Fe 2+ 에의한자성모멘트에의해서 Fe 3O 4 나노입자가자성을띠게된다. 11) 이나노입자의자성은온도에따라다르게나타나는데 (Fig. 5B 12) ), 상온과초저온에서다르게나타난다. 5K 인경우강자성성질을보이지만 300K 일경우에는초상자성성질을갖는다. 이는외부자기장으로인한자기에너지에비해입자의열에너지가더커서열적평형에도달했기때문이다. 탄소나노튜브는길이와직경, chirality 에따라다양한물성을지닌다. 우선전기적성질을들면단일벽탄소나노튜브와다중벽탄소나노튜브모두좋은전도성을갖는다고알려져있다. 또한온도와포논 (phonon) 에의해좋은열전도도를갖는다. 탄소나노튜브는좋은탄성이있다. 전반적으로강철보다 10~100배견고하고물리적충격에강하다. 13) 위에서말한여러나노소재는모두다양한기능을갖는화합물을이용하여표면처리가가능하다. 물론표면처리된나노입자역시위에서언급한광학적 / 물리적성질이유지되기때문에보다다양한분야에응용될수있다. Fig. 6. Surface modified QD using various compounds. 생체적합성및안정성양자점은아연 (Zn) 과중금속의일종인카드뮴 (Cd) 등독성이있는금속을이용하기때문에의학적인적용에있어서독성에대한우려가많이있다. 하지만양자점을기능화시키기위해표면에결합시키는기능성화합물에의해카드뮴원소가밖으로방출되기어렵다. 또한요즘독성에대한우려에의해 SiO 2 나여러생체적합성고분자를이용하여캡슐화 (Fig. 6) 14) 하여중금속의방 122

이재욱외 : 나노물질의의학분야활용 출을막고의학적인적용을하려는양자점에대한연구가많이진행되고있기때문에양자점의안정성이점점증가될것으로기대하고있다. 금속나노입자의경우은나노입자는현재향균물질로많이사용되고있고, 금나노입자역시온열치료와진단시약으로이용할수있도록계획하고있는단계이다.

16) 응용분야앞에서말한바와같이나노소재는다양한기능성화합물을이용하여표면처리를할수있기때문에나노입자표면에항체, 단백질, 약물이나억제제등이입혀진기능화된나노소재를이용하여나노의약품으로응용될수있다. 산화철자성나노입자는자기공명영상 (MRI) 조영제및약물전달물질 (Drug Delivery System, DDS) 로이용하거나, 온열치료법으로사용되고있고, 연구되고있다.

5 이재욱외 : 나노물질의의학분야활용 출을막고의학적인적용을하려는양자점에대한연구가많이진행되고있기때문에양자점의안정성이점점증가될것으로기대하고있다. 금속나노입자의경우은나노입자는현재향균물질로많이사용되고있고, 금나노입자역시온열치료와진단시약으로이용할수있도록계획하고있는단계이다. 15) 산화철자성나노입자의경우생체적합성및안정성을확인하여미국 FDA 의승인을받았기때문에생체적합성및안정성에대한문제가크게부각되지않는다. 탄소나노튜브의경우양자점과같이현재다양한생체적합성및안정성연구가진행되고있다. 단일벽과다중벽의차이에대한독성연구와탄소나노튜브에결합되어있는기능성화합물에따른독성연구등이이루어지고있다. 16) 응용분야앞에서말한바와같이나노소재는다양한기능성화합물을이용하여표면처리를할수있기때문에나노입자표면에항체, 단백질, 약물이나억제제등이입혀진기능화된나노소재를이용하여나노의약품으로응용될수있다. 산화철자성나노입자는자기공명영상 (MRI) 조영제및약물전달물질 (Drug Delivery System, DDS) 로이용하거나, 온열치료법으로사용되고있고, 연구되고있다. Fe 3O 4 나노입자가자성을띠며자성의변화에따라다양한색상을갖기에 MRI 조영제로사용할수있는데, 이반응역시항원항체반응과유사하게나노입자에암세포와반응할수있는기능성화합물을결합시켜암세포가있는지진단할수있게된다. 현재상자성조영제 (Gd, Fe, Mn 등 ) 를이용하여청신경초종 (vestibular schwannoma) 환자의자기공명영상 (Fig. 7) 을얻어진단하는임상연구가진행되고있다. 17) 하지만상자성조영제에비하여, 초상자성조영제인산화철자성나노입자는민감도가더좋으면서, 독성이없기때문에효과적으로응용할수있다. 산화철나노입자를이용한 In vivo 연구는많이진행된상태이다. 암이발현된쥐에항체로표면처리된산화철나노입자를정맥주사로투여한후 MR영상을비교하였을경우 (Fig. 8), 항체가없는경우 (A) 는암주변에서색변화를관 Fig. 7. MR imaging of vestibular schwannoma using Gd contrast. Tumor Her 2heu (+) NIH3T6.7 WSIO-antbody conjugates MR imaging A Pre- Injection B Immediste Post (5 min) Fig. 8. A:MR images of iron oxide nanoparticles without antibody. B:MR images of iron oxide-antibody probe conjugates. 찰할수없지만나노입자표면에항체로결합시킨후투여하였을경우시간이지날수록암주변에서뚜렷한변화를관찰할수있다. 18) 따라서산화철자성나노입자역시자기공명영상조영제로응용될수있다. 또한약물전달물질로응용가능하다. 산화철나노입자를속이빈약물전달체로만들어그내부에약물을주입 19) 하여외부자장을이용해원하는부위로약물을전달하는방법이나생분해가가능한고분자내부에약물과산화철자성나노입자를주입하고고분자표면에표적지향성화합물을결합시킴으로써직접원하는장기로약물을전달하는방법 20) 을통하여활용할수있다. 이경우자성나노입자로는진단을하면서약물로는치료를동시에진행할수있는나노의약품으로응용할수있다. 그리고산화철나노입자는외부자장에의해진동운동 4 hr 123

QD capping ligand TOPO PEG Polymer coating Affinity ligands QD capping ligand:topo O=P PEG:poly (ethylene glycol) -(CH2-CH2-O)- MW=5,000 Affinity ligands antibody, peptide, Small-molecule drug,

10 min after injection, X-ray images of (A) gold nanoparticle contrast, (B) iodine contrast. 을할수있다. 이진동운동에따른열에너지를이용하여암세포를죽이는온열치료법에도응용이가능하다. 21) 한편금나노입자역시암세포를영상화하는진단시약으로응용할수있다. 또한온열치료법으로도사용할수있다.

22) 금나노입자는흡수와산란이가시광선영역과근적외선영역에서일어날수있기때문에영상진단시약으로응용이가능하다. 또한위의영역에서금나노입자는진동운동을하기때문에진동에의한열을이용하여암세포를죽이는데활용이가능하다. 따라서금나노입자역시진단과치료가동시에가능한나노의약품으로응용 할수있다.

금나노입자의경우다른나노입자와마찬가지로 EPR 효과에따라암세포에선택적으로들어가기때문에보다선명한영상을얻을수있다. 또한 PEG(poly ethylene glycol) 로표면처리를한금나노입자의경우 5배이상해상도가증가되었으며 6시간까지체내에머물수있다고알려져있다.

6 QD capping ligand TOPO PEG Polymer coating Affinity ligands QD capping ligand:topo O=P PEG:poly (ethylene glycol) -(CH2-CH2-O)- MW=5,000 Affinity ligands antibody, peptide, Small-molecule drug, inhibitors Fig. 11. Functionalization of QD. Fig. 9. Antigen-antibody reaction between gold nanoparticle and cancer cell. A B Fig min after injection, X-ray images of (A) gold nanoparticle contrast, (B) iodine contrast. 을할수있다. 이진동운동에따른열에너지를이용하여암세포를죽이는온열치료법에도응용이가능하다. 21) 한편금나노입자역시암세포를영상화하는진단시약으로응용할수있다. 또한온열치료법으로도사용할수있다. 그리고 X-ray 조영제로활용이가능하다. Anti-epithelial growth factor receptor(anti-egfr) 항체를표면에입힌금나노입자는식도암 (squamous cell carcinoma) 과같은암세포와항원항체반응을일으켜영상화 (Fig. 9) 가가능하다. 22) 금나노입자는흡수와산란이가시광선영역과근적외선영역에서일어날수있기때문에영상진단시약으로응용이가능하다. 또한위의영역에서금나노입자는진동운동을하기때문에진동에의한열을이용하여암세포를죽이는데활용이가능하다. 따라서금나노입자역시진단과치료가동시에가능한나노의약품으로응용 할수있다. 최근에금나노입자를 X-ray computed tomography (X-ray CT) 조영제로활용하려는연구가진행중이다. 23) 기존의요오드화합물의조영제에비해독성도덜할뿐만아니라 In vivo 연구를통해서보다선명한영상 (Fig. 10) 을얻을수있다는장점을가지고있다. 금나노입자의경우다른나노입자와마찬가지로 EPR 효과에따라암세포에선택적으로들어가기때문에보다선명한영상을얻을수있다. 또한 PEG(poly ethylene glycol) 로표면처리를한금나노입자의경우 5배이상해상도가증가되었으며 6시간까지체내에머물수있다고알려져있다. 24) 다음으로양자점의나노의학적응용은 Xiaohu Gao 25) 등의연구를통하여그것의형광을이용해영상진단시약으로응용될수있다. 암에선택적으로작용하는항체가표면처리된양자점 (Fig. 11) 은표적작용을하여동물의암세포부위에서형광을나타나는것으로진단시약에응용이가능하다. 전립선암세포의혈관확장을위해발현되는전립선특이세포막항원 (prostate specific membrane antigen, PSMA) 에선택적으로결합할수있는단일클론 (monoclonal) 항체를양자점표면에입히고투여한결과 Fig. 12와같이암세포주변에형광영상을얻을수있었다. 25) 이와같은 In vivo 실험결과를통하여양자점나노입자의형광특성을이용하여나노의약품으로응용이가능할것으로기대된다. 또한약물이동시에캡슐화된양자점은진단과치료를동시에진행할수있다. 약물의진행방향이나암세포의소멸등이양자점에의해서광학영상화될수있기때문이다. 캡슐화된양자점은중금속방출도막을수있기때문에보다효과적인나노의약품으로활용될수있다. 124

이재욱외 : 나노물질의의학분야활용 있다. 29) 또는약물이주입된탄소나노튜브와양자점을동시에사용함으로써약물치료와형광영상에의해서마찬가지로응용할수있다. 30) 결 론 Fig. 12. Cancer image through the QD. 나노기술의핵심기반에되는나노물질에대한전반적인광학적, 물리적, 화학적특성에대해고찰해보았다.

중심단어 : 나노의학 나노물질 약물전달시스템 암진단 표적물질. REFERENCES Fig. 13. Cancer images using CNT and dye complex. 탄소나노튜브는단독으로나노의학적응용이이루어지는것보다다른물질과함께이루어진다. 특히최근에표적지향성화합물이결합되어있는형광물질을입혀서영상을얻는 in vivo 연구가진행되고있다.

27) 한편나노입자는단일종류로응용할수있지만다른나노입자와동시에이용함으로써그응용범위를넓힐수가있다. 자성나노입자와양자점을결합시켜동시에이용함으로써자기공명영상과광학영상을동시에얻을수가있고, 28) 금나노입자와양자점을붙여서온열치료와형광영상을통해진단과치료에동시에응용할수 1) Jun YW, Jang JT, Cheon J.

7 이재욱외 : 나노물질의의학분야활용 있다. 29) 또는약물이주입된탄소나노튜브와양자점을동시에사용함으로써약물치료와형광영상에의해서마찬가지로응용할수있다. 30) 결 론 Fig. 12. Cancer image through the QD. 나노기술의핵심기반에되는나노물질에대한전반적인광학적, 물리적, 화학적특성에대해고찰해보았다. 나노물질은조영제, 약물전달및암추적치료제로써의학생물분야에다양하게응용이되고있다. 또한최근에는다양한나노물질을복합적으로설계한나노복합물질에대한연구가활발하다. 이나노물질에대한포괄적및전문적이해는학문의다양성및통합성을유도하고의료기술의혁신적진보를이끌것이라기대한다. 또한, 이를통해나노와생물 / 의학간학문적이해및다양한교류가활발히이루어졌으면하는바이다. 중심단어 : 나노의학 나노물질 약물전달시스템 암진단 표적물질. REFERENCES Fig. 13. Cancer images using CNT and dye complex. 탄소나노튜브는단독으로나노의학적응용이이루어지는것보다다른물질과함께이루어진다. 특히최근에표적지향성화합물이결합되어있는형광물질을입혀서영상을얻는 in vivo 연구가진행되고있다. Zerda 등 26) 의연구에서탄소나노튜브에형광을내는염료를결합시켜살아있는쥐의암세포영상 (Fig. 13) 을얻는데성공하였다. 또한탄소나노튜브를약물전달물질로응용이가능한데, 마치 나노바늘 처럼작용하여수동확산 (passive diffusion) 을통해서지질이중층을통과하여세포내로들어갈수있기때문이다. 27) 한편나노입자는단일종류로응용할수있지만다른나노입자와동시에이용함으로써그응용범위를넓힐수가있다. 자성나노입자와양자점을결합시켜동시에이용함으로써자기공명영상과광학영상을동시에얻을수가있고, 28) 금나노입자와양자점을붙여서온열치료와형광영상을통해진단과치료에동시에응용할수 1) Jun YW, Jang JT, Cheon J. Nanocrystals and their biomedical applications. Bulletin of the Korean Chemical Society 2006;27(7): ) Jun YW, Choi JS, Cheon J. Shape control of semiconductor and metal oxide nanocrystals through nonhydrolytic colloidal routes. Angewandte Chemie-International Edition 2006;45(21): ) Jana NR, Gearheart L, Murphy CJ. Seeding growth for size control of 5-40 nm diameter gold nanoparticles. Langmuir 2001;17(22): ) Park J, Lee E, Hwang NM, Kang MS, Kim SC, Hwang Y, et al. Onenanometer-scale size-controlled synthesis of monodisperse magnetic iron oxide nanoparticles. Angewandte ChemieInternational Edition 2005;44(19): ) Baughman RH, Zakhidov AA, de Heer WA. Carbon nanotubes - the route toward applications. Science 2002;297 (5582): ) Greish K. Enhanced permeability and retention of macromolecular drugs in solid tumors: A royal gate for targeted anticancer nanomedicines. Journal of Drug Targeting 2007; 15(7-8): ) Biju, V, Itoh, T, Anas, A, Sujith, A, Ishikawa, M. Semiconductor quantum dots and metal nanoparticles: syntheses, optical properties, and biological applications. Analytical and Bioanalytical Chemistry 2008;391(7): ) Cao GZ. Nanostructures and Nanomaterials, Synthesis, Properties and Applications; Imperial College Press: London; 125

8 ) Sinani VA, Podsiadlo P, Lee J, Kotov NA. Gold nanoparticles with stable yellow-green luminescence. International Journal of Nanotechnology 2007;4(3): ) Chen H, Cheng H, Lee J, Kim J. H Hyun MH, Koh K. Surface plasmon resonance spectroscopic chiral discrimination using self-assembled leucine derivative monolayer. Talanta 2008;76(1): ) Ding Y, Haskel D, Ovchinnikov SG, Tseng YC, Orlov YS, Lang JC, et al. Novel pressure-induced magnetic transition in magnetite (Fe3O4). Physical Review Letters 2008; 100 (4):045508(1) (4). 12) Pal S, Dutta P, Shah N, Huffman GP, Seehra MS. Surface spin disorder in Fe3O4 nanoparticles probed by electron magnetic resonance spectroscopy and magnetometry. Ieee Transactions on Magnetics 2007;43(6): ) Niyogi S, Hamon MA, Hu H, Zhao B, Bhowmik P, Sen R, et al. Chemistry of single-walled carbon nanotubes. Accounts of Chemical Research 2002;35(12): ) Gill R, Zayats M, Willner I. Semiconductor quantum dots for bioanalysis. Angewandte Chemie-International Edition 2008;47(40): ) von Maltzahn G, Park JH, Agrawal A, Bandaru NK, Das SK, Sailor MJ, et al. Computationally Guided Photothermal Tumor Therapy Using Long-Circulating Gold Nanorod Antennas. Cancer Research 2009;69(9): ) Lewinski N, Colvin V, Drezek R. Cytotoxicity of nanoparticles. Small 2008;4(1): ) Brors D, Schafers M, Bodmer D, Draf W, Kahle G, Schick B. Postoperative magnetic resonance imaging findings after transtemporal and translabyrinthine vestibular schwannoma resection. Laryngoscope 2003;113(3): ) Huh YM, Jun YW, Song HT, Kim S, Choi JS, Lee JH, et al. In vivo magnetic resonance detection of cancer by using multifunctional magnetic nanocrystals. Journal of the American Chemical Society 2005;127(35): ) Piao Y, Kim J, BN H, Kim D, Baek JS, Ko MK, et al. Wrapbake-peel process for nanostructural transformation from beta-feooh nanorods to biocompatible iron oxide nanocapsules. Nature Materials 2008;7(3): ) Kan XW, Geng ZR, Zhao Y, Wang ZL, Zhu JJ. Magnetic molecularly imprinted polymer for aspirin recognition and controlled release. Nanotechnology 2009;20(16): (1) (7). 21) Hayashi K, Moriya M, Sakamoto W, Yogo T. Chemoselective Synthesis of Folic Acid-Functionalized Magnetite Nanoparticles via Click Chemistry for Magnetic Hyperthermia. Chemistry of Materials 2009;21(7): ) El-Sayed IH, Huang XH, El-Sayed MA. Selective laser photo-thermal therapy of epithelial carcinoma using anti- EGFR antibody conjugated gold nanoparticles. Cancer Letters 2006;239(1): ) Hainfeld JF, Slatkin DN, Focella TM, Smilowitz HM. Gold nanoparticles: a new X-ray contrast agent - Reply. British Journal of Radiology 2007;80(949):65. 24) Kim D, Park S, Lee JH, Jeong YY, Jon S. Antibiofouling polymer-coated gold nanoparticles as a contrast agent for in vivo x-ray computed tomography imaging. Nanomedicine-Nanotechnology Biology and Medicine 2007;3(4): ) Gao XH, Cui YY, Levenson RM, Chung LWK, Nie SM. In vivo cancer targeting and imaging with semiconductor quantum dots. Nature Biotechnology 2004;22(8): ) De La Zerda A, Zavaleta C, Keren S, Vaithilingam S, Bodapati S, Liu Z, et al. Carbon nanotubes as photoacoustic molecular imaging agents in living mice. Nature Nanotechnology 2008;3(9): ) Klumpp C, Kostarelos K, Prato M, Bianco A. Functionalized carbon nanotubes as emerging nanovectors for the delivery of therapeutics. Biochimica et Biophysica Acta-Biomembranes 2006;1758(3): ) Li LL, Chen D, Zhang YQ, Deng ZT, Ren XL, Meng XW, et al. Magnetic and fluorescent multifunctional chitosan nanoparticles as a smart drug delivery system. Nanotechnology 2007;18(40):405102(1) (6). 29) Lee J, Hernandez P, Lee J, Govorov AO, Kotov NA. Exciton-plasmon interactions inmolecular spring assemblies of nanowires and wavelength-based protein detection. Nature Materials 2007;6(4): ) Jia NQ, Lian Q, Shen HB, Wang C, Li XY, Yang ZN. Intracellular delivery of quantum dots tagged antisense oligodeoxynucleotides by functionalized multiwalled carbon nanotubes. Nano Letters 2007;7(10):

[ 화학 ] 과학고 R&E 결과보고서 나노입자의표면증강을이용한 태양전지의효율증가 연구기간 : ~ 연구책임자 : 김주래 ( 서울과학고물리화학과 ) 지도교사 : 참여학생 : 원승환 ( 서울과학고 2학년 ) 이윤재 ( 서울과학고 2학년 ) 임종

[ 화학 ] 과학고 R&E 결과보고서 나노입자의표면증강을이용한 태양전지의효율증가 연구기간 : 2013. 3 ~ 2013. 12 연구책임자 : 김주래 ( 서울과학고물리화학과 ) 지도교사 : 참여학생 : 원승환 ( 서울과학고 2학년 ) 이윤재 ( 서울과학고 2학년 ) 임종찬 ( 서울과학고 2학년 ) 소재원 ( 서울과학고 2학년 ) 1,.,.,.... surface