진공 열처리 과정이 금 나노입자가 코팅된 티타니아 나노튜브의 가시광 원격제어 약물용출 및 항균 활성에 미치는 효과 평가
Evaluation of the effect of vacuum heat treatment on the visible light remote-controlled drug release and antimicrobial activity of gold nanoparticle coated titania nanotubes
문경숙, 배지명, 오승한,
소속 상세정보
문경숙 ( Moon Kyung-Suk ) - Wonkwang University College of Dentistry Department of Dental Biomaterials
배지명 ( Bae Ji-Myung ) - Wonkwang University College of Dentistry Department of Dental Biomaterials
오승한 ( Oh Seung-Han ) - Wonkwang University College of Dentistry Department of Dental Biomaterials
Abstract
본 연구의 목적은 진공 열처리 과정이 티타니아 나노튜브 표면에 코팅된 금 나노입자의 가시광 원격제어 항균약물 용출 및 항균능에 미치는 영향에 대해서 평가하는 것이다. 100 nm 직경의 티타니아 나노튜브 위에 금 나노입자를 플라즈마 코팅한 후, 진공 열처리 과정을 통하여 균질하게 구형화된 금 나노입자-티타니아 나노튜브 시편을 제작하였다. 확산반사 자외선-가시광선-근적외선 분광광도 측정 결과, 진공 열처리된 금 나노입자-티타니아 나노튜브는 400에서 650 nm의 가시광선 영역에서 강한 광 흡수도를 나타내었다. 전계방출 주사전자현미경 관찰에서는 금 코팅시간이 1분에서 9분으로 증가할수록 나노입자의 크기는 5.59±1.05 nm에서 56.93±10.91 nm로 증가하였고, 종횡비도 1.01±0.31에서 1.55±0.47로 증가하였다. 항균약물(0.1% 테트라사이클린이 포함된 폴리락트산)이 코팅된 금나노입자-티타니아 나노튜브의 가시광선(파장 550 nm) 조사 전·후의 항균약물 용출거동 평가 및 Streptococcus mutans 균을 이용한 항균시험 결과, 가시광 조사를 시행한 실험군의 약물 용출량이 광조사를 하지 않은 대조군의 약물 용출량보다 유의성 있게 높았다(P<0.05). 또한, 가시광 조사를 시행한 시험군에서 유의성 있는 항균효과를 나타내었다(P<0.05). 따라서, 진공 열처리를 이용하여 구형화 시킨 금 나노입자-티타니아 나노튜브 표면처리기술로 가시광 원격제어 약물 용출 기능을 가진 항균성 임플란트 재료로서 가능성이 있다고 사료된다.
The purpose of this study was to evaluate the effect of vacuum heat treatment on the visible light remote-controlled drug release and consequent antimicrobial activity of gold nanoparticles coated on the surface of titania nanotubes. After the plasma coating of gold nanoparticles on a titania nanotube with a diameter of 100 nm, a homogeneously spherical gold shaped nanoparticle deposited on titania nanotube specimen was prepared through a vacuum heat treatment process. From the measurement of the diffuse reflective ultraviolet-visible-near-infrared spectrophotometer, the vacuum heated gold nanoparticles-titania nanotubes showed strong light absorption at the range of 400 to 650 nm. From the observation of field emission scanning electron microscopy, the size of the nanoparticles increased from 5.59±1.05 nm to 56.93±10.91 nm, and the aspect ratio also increased from 1.01±0.31 to 1.55±0.47, as the gold coating time increased from 1 minute to 9 minutes, respectively. From the results of antimicrobial drug elution test and the antibacterial test using Streptococcus mutans, before and after the visible light (wavelength 550 nm) irradiation of the antimicrobial drug (a polylactic acid containing 0.1% tetracycline) coated specimen, the drug elution value of the experimental group subjected to visible light irradiation was significantly higher than that of the control group without light irradiation (P<0.05). Also, significant antibacterial effect was evident in the experimental group subjected to visible light irradiation (P<0.05). Therefore, the study concluded that there is a possibility as an antimicrobial implant material with a visible light remote control drug elution function with the surface treatment technology of gold nanoparticles-titania nanotubes spheroidized using vacuum heat treatment.
키워드
금 나노입자; 티타니아 나노튜브; 진공 열처리; 가시광 원격제어; 항균효과
Gold nanoparticle; Titania nanotube; Vacuum heat-treatment; Visible light remote control; Antimicrobial effect
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