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Cu 전극 사이에 존재하는 항체 접합용 자성입자의 크기와 분포에 따른 자기저항 특성 연구

한국자기학회지, Volume 31, Number 2, 30 Apr 2021, Pages 83-89
강하성 (서울대학교 의과대학 의예과), 강윤정 (안산대학교 임상병리학과), 이현숙 (상지대학교 보건의료과학대학 한방의료공학과), 이상석 * (상지대학교 보건의료과학대학 한방의료공학과)
Abstract
항체치료제 개발용으로 자성입자의 코어에 Fe3O4를 두고 쉘에는 실라놀기와 카르복시기가 각각 붙어있는 초상자성체 자성비드
와 자성나노입자들의 크기와 분포에 따른 자기저항 특성을 조사하였다. 부피 10ul 만큼 들어가는 플라스틱 수조 중앙에 1mm
공간 내 존재하는 크기가 다른 입자들이 분포가 되도록 자기장을 인가하였다. 자성비드 용액을 통과하는 외부자기장 세기에 따
라 측정한 전압곡선으로부터 얻은 최저 자기저항값, 자기저항비, 그리고 용액보자력은 각각 3.567M, 1.1%, 그리고 400Oe 이
었고, 자성나노입자 용액 경우는 각각 0.245M, 50%, 그리고 184Oe 이었다. 0.35 um 크기의 자성나노입자 용액이 1 um 크기
의 자성비드 용액보다 자기저항 특성이 훨씬 민감하게 변하였다. 이러한 특성은 크기가 다른 자성입자들이 외부자기장의 세기에
따라 이동으로 생긴 예상분리거리의 크기와 용액의 예상경로정도의 양에 따라 생기게 되는 것으로 분석하였다. 이 연구결과는 나
노자성입자의 표면에 접합될 항체를 포함한 여러 가지 생체분자들의 기능을 조절하는 데 활용될 수 있음을 논의하였다.

For the development of antibody therapeutics, magnetoresistance (MR) characteristics according to the size and distribution of
superparamagnetic magnetic beads (MBs) and magnetic nanoparticles (MNPs), each with surfaces functionalized by silanol and
carboxyl groups with magnetite (Fe3O4) cores, were investigated. Particles of different sizes were placed within a 1 mm space in the
center of a plastic tank that could contain up to 10 l in volume. A magnetic field was applied to the tank in order to distribute the
particles. The minimum MR value, MR ratio, and solution coercivity obtained from the voltage curve, measured according to the
strength of the external magnetic field passing through the MBs solution, were 3.567M, 1.1%, and 400 Oe, respectively; for the
MNPs solution, 0.245M, 50%, and 184 Oe, respectively. The MNPs solution containing 0.35 m sized particles showed a much
more sensitive change in MR properties than the MB solution with 1 μm sized particles. This phenomenon was analyzed to have been
caused by the estimated split distance (ESD) created by the movement of different sized magnetic particles and whether a large or
small number of estimated degree of solution pathway (EDSP) were created in response to an external magnetic field. It was discussed
that these characteristics could potentially be used to control the function of various biomolecules, including antibodies conjugated to
the surface of MNPs.
Keywords: 초상자성체; 자기저항비; 용액보자력; 예상분리거리; 예상경로정도 superparamagnetism; magnetoresistance ratio; solution coercivity (SC); estimated split distance (ESD); estimated degree of solution pathway (EDSP)
DOI: https://doi.org/10.4283/JKMS.2021.31.2.083