KR100836206B1 - 패턴형성용 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤과 이의 제조방법 - Google Patents

패턴형성용 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤과 이의 제조방법 Download PDF

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류두열
이우진
최동길
이열
김대년
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Abstract

본 발명은 패턴형성용 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤과 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 벤조페논을 사용하여 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면에 고분자의 화학공유결합 및 성장을 유도하고, 고분자로서 그라프트 중합반응과 단백질 고정화 반응이 가능한 특정의 아크릴계 화합물을 사용함으로써, 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면의 개질 및 단백질과의 화학적 결합이 가능하고, 특히 포토리소그래피를 도입하여 패터닝할 경우 패턴에 따라 단백질이 단단하게 고정시킬 수 있는 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤과 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 높은 수분 함유량과 열역학적으로 매우 동적인 성향에 의해 단백질의 표면 결합이 쉽지 않은 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤에 단백질을 화학적으로 결합시킬 수 있으며, 기존의 방법보다 보다 쉽고 깨끗하게 패턴을 형성할 수 있는 장점이 있어 바이오칩과 조직공학 등 다양한 분야에 응용이 가능한 효과를 기대할 수 있다.
하이드로겔, 패턴, 단백질, 바이오칩, 조직공학

Description

패턴형성용 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤과 이의 제조방법{PEG hydrogel for fabrication of micropattern and process thereof}
도 1은 본 발명의 패턴의 제조방법에 대한 공정도이다.
도 2는 벤조페논을 이용하여 그라프트(graft)반응을 유도하는 과정을 간단하게 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤의 적외선 분광 스펙트럼이다.
도 4는 본 발명의 아크릴산을 그라프팅한 후 얻어진 적외선 분광 스펙트럼이다.
도 5는 본 발명의 단백질을 고정시킨 후 얻어진 적외선 분광 스펙트럼이다.
도 6는 본 발명에서 표면을 개질하기 이전의 하이드로젤의 X-선(X-ray)영역에서의 XPS(X-ray Photoelectroscopy) 스펙트럼으로서, (a)는 전체 영역의 스펙트럼이고, (b)는 탄소영역대의 스펙트럼이다.
도 7은 본 발명에서 아크릴산으로 표면을 개질한 하이드로젤의 X-선(X-ray)영역에서의 XPS(X-ray Photoelectroscopy) 스펙트럼으로서, (a)는 전체 영역의 스 펙트럼이고, (b)는 탄소영역대의 스펙트럼이다.
도 8은 본 발명에서 아크릴산으로 표면 개질한 하이드로젤 위에 단백질을 고정시킨 것으로 X-선(X-ray)영역에서의 XPS(X-ray Photoelectroscopy) 스펙트럼이며, (a)는 전체 영역의 스펙트럼이고, (b)는 질소 영역대의 스펙트럼이다.
도 9는 아크릴산으로 포토리소그래피 방법을 통해 하이드로젤 표면을 부분적으로 개질하여 염색물질을 패턴에만 부분적으로 염색했을 때 얻어지는 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 의한 결과로서, (a)는 포토리소그래피 방법으로 표면을 개질하여 패턴을 형성했을 때의 모습이고, (b),(c)는 상기 개질된 패턴 위에 형광 단백질을 고정시켜 형광현미경으로 확인한 사진이다.
본 발명은 패턴형성용 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤과 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 벤조페논을 사용하여 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면에 고분자의 화학공유결합 및 성장을 유도하고, 고분자로서 그라프트 중합반응과 단백질 고정화 반응이 가능한 특정의 아크릴계 화합물을 사용함으로써, 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면의 개질 및 단백질과의 화학적 결합이 가능하고, 특히 포토리소그래피를 도입하여 패터닝할 경우 패턴에 따라 단백질이 단단하게 고정시킬 수 있는 패턴형성용 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤과 이의 제조방법에 관한 것이다.
본래 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤은 미국 식약청(FDA)에서 생체적합성을 갖고 있는 물질로써 승인을 이미 받았으며, 이를 이용하여 조직공학이나 바이오칩등으로 활용이 가능한 잠재력이 큰 물질이다.
그런데 한편으로 이를 위해서는 단백질과 같은 생체 물질을 하이드로젤에 고정시키는 과정이 선행되어야 한다. 일반적인 고분자의 경우 셀프어셈블리(self-assembly)나, LB(langmuir blodgett)등의 방법을 통해 용이하게 고분자 표면개질을 수행할 수 있다. 그러나, 하이드로젤은 높은 수분 함유량과 열역학적으로 동적(動的)인 성질로 인해서 표면을 개질하는 것이 쉽지 않으므로 기존의 고분자 표면개질 방법을 그대로 적용하는 것이 힘들며, 이로 인하여 단백질을 표면에 고정시키는 것이 쉽지 않다.
따라서, 하이드로젤에 단백질 패턴을 형성하기 위해서는 하이드로젤에 적합한 표면처리 방법이 필요하다. 이를 위하여 기존에는 도장을 찍듯이 하이드로젤을 물리적인 방법으로 성형하여 패턴을 만드는 방식인 마이크로컨택프린팅(microcontact printing)방식을 사용을 많이 하였다. 또한 최근에는 하이드로젤 내부에 남아있는 잉여 개시제를 이용하여 표면을 개질하고 단백질 패턴을 형성하는 방식도 제시가 되었다.
그러나, 전자의 경우 패턴을 형성하는 방식과 과정이 복잡하고 여러 가지 실험적으로 조건을 맞추는 작업이 쉽지 않다는 단점이 있으며, 후자의 경우 손쉽게 패턴을 형성할 수는 있으나, 이후에 층을 올린 것들이 쉽게 표면처리 과정에서 떨 어져 나갈 수 있으며, 깨끗하게 패턴을 형성하기 힘들다는 문제점이 있다.
이에 본 발명의 발명자들은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 벤조페논(benzophenone)이 그라프트(graft) 결합을 유도하는 특성을 이용하여 표면개질을 시도하였다. 그 결과, 벤조페논과 함께 분자의 한쪽에는 연쇄중합반응을 일으킬 수 있는 이중결합을 가지고 있으며, 다른 한쪽에는 단백질이 반응하여 고정될 수 있는 반응기를 가지고 있는 아크릴계 화합물을 사용하여 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면을 효과적으로 개질할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.
본 발명에 의하면, 높은 수분 함유량과 열역학적으로 매우 동적인 성향에 의해 단백질의 표면 결합이 쉽지 않은 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤에 단백질을 화학적으로 결합시킬 수 있으므로, 기존의 마이크로컨택프린팅 방식과 달리 단백질을 단단하게 고정시킬 수 있다.
또한, 포토마스크를 이용하여 포토리소그래피(photolithography)방식으로 부분적으로 하이드로젤 표면을 개질할 수 있으며, 개질된 부분만 부분적으로 단백질이 붙기 때문에 단백질 패턴을 형성할 수 있다.
따라서 본 발명은 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤에 간단한 방법으로 패턴을 형성할 수 있고, 여러 번의 표면처리 공정 후에도 패턴이 떨어지는 일이 거의 없어 보다 깨끗한 단백질 패턴을 형성할 수 있으며, 조직공학적 응용가능성을 극대화시킬 수 있는 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤의 표면개질 및 하이드로젤 위에서의 마이 크로 패턴 제조방법 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면에, 카르복시기 또는 아미드기의 작용기를 갖는 아크릴계 화합물이 그라프트(graft) 결합되어 있고, 상기 아크릴계 화합물의 작용기 말단과 단백질이 아미노 결합되어 있는 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤에 그 특징이 있다.
또한, 본 발명은 1) 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤에 벤조페논을 도입한 후, 카르복시기 또는 아미드기의 작용기를 갖는 아크릴계 화합물을 그라프트 결합시켜 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면에 작용기를 도입하는 단계 ; 2) 상기 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면에 도입된 작용기를 활성화하는 단계 ; 및 3) 상기 활성화된 작용기와 단백질을 아미노 결합하여 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면에 고정시키는 단계를 포함하여 이루어지는 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤의 제조방법에 또 다른 특징이 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 벤조페논을 사용하여 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면에 고분자의 화학공유결합 및 성장을 유도하고, 고분자로서 그라프트 중합반응을 일으킬 수 있는 부분과 단백질을 고정시킬 수 있는 부분을 가지고 있는 아크릴계 화합물을 사용함으로써, 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면에 다량의 작용기를 도입할 수 있어 이를 효과적으로 개질할 수 있으며, 특히 포토리소그래피를 이용하여 패터닝할 경 우 패턴에 따라 단백질 또는 고분자를 단단하게 고정시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면위에서의 패턴 제조방법을 위주로 하여 구체적으로 설명하며, 이러한 본 발명의 제조방법에 대한 일례를 도 1에 간단하게 제시한다.
1) 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤을 형성하는 단계이다.
먼저, 광중합에 의하여 가교결합을 형성하여 하이드로젤이 형성되기 위해서는 일정한 분자량으로 제조된 폴리에틸렌글리콜 고분자 말단에 반응성을 부여해야 한다. 폴리에틸렌글리콜(polyethyleneglycol)이 가교결합을 형성할 수 있도록 고분자 양 말단에 아크릴기를 도입하기 위해 폴리에틸렌글리콜 고분자와 아크릴로일 클로라이드(acyloyl chloride)를 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran) 등의 유기용매에 녹여서 50 ℃ 의 온도에서 질소 분위기 하에서 5시간 반응을 시킨 후, 냉각하여 반응물을 석출시키고, 석출된 반응물을 다시 한번 유기용매에 녹여 잔여 물질을 없어지도록 테트라하이드로퓨란을 세척액으로 사용하여 세척하는 과정을 반복하여 얻은 반응물을 건조시킨다.
석출되는 반응물로서 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트를 얻게 된다. 상기 반응물을 물과 혼합하고, 이들이 가교결합을 유도할 수 있는 개시제를 첨가한 다음 자외선을 조사하면 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 시트를 얻을 수 있다.
상기한 방법 외에도 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 시트를 얻을 수 있는 다양한 방법을 당업자가 선택적으로 취할 수 있다.
2) 상기 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤에 벤조페논을 도입한 후, 카르복시기 또는 아미드기의 작용기를 갖는 아크릴계 화합물을 그라프트 결합시켜 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면에 작용기를 도입하는 단계이다.
본 발명은 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤이 높은 수분 함유량과 열역학적으로 동적인 특성을 가지기 때문에 고분자에 의한 표면개질이 곤란하던 문제점을 해결하기 위하여, 광 개시제로서 벤조페논을 도입하고, 표면개질을 위한 고분자로서 아크릴기를 가지는 화합물을 사용함에 기술구성상의 특징이 있다. 상기 벤조페논은 광개시제로 일반적으로 알려져 있는 바, 본 발명은 일반적으로 사용되는 유기과산화물, 아조화합물 등의 다양한 광개시제 중 특히 이를 선택 사용하는 것으로, 상기 벤조페논은 폴리에렌글리콜의 수소원자 위치와 아크릴화합물의 이중결합의 위치에 동시에 라디칼 형성이 가능하여 실제적으로 고분자의 표면에서부터 화학적 공유결합을 형성하며 개시반응이 수행된다. 이는 포토리소그래피 방법으로 패턴을 형성할 때 하이드로젤 표면과 보다 단단한 결합의 형성이 가능하다.
즉, 도 2에 제시한 바와 같이 벤조페논을 사용함으로써 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면에 아크릴계 화합물이 그라프트 중합에 의하여 결합된다.
이를 구체적으로 설명하면, 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 시트를 벤조페논 용액에 침지하여 코팅시킨다. 이러한 벤조페논은 알콜에 약 10 중량% 농도로 용해시켜 사용하는 것이 좋다.
벤조페논 용액을 하이드로젤 표면에 코팅한 후 벤조페논 층 위에 아크릴계 화합물 용액을 코팅한다.
상기한 아크릴계 화합물은 고분자 중합반응과 그라프트 결합에 요구되는 이중결합을 가지고 있으며, 단백질과 아미노 결합을 이룰 수 있는 카르복시기 또는 아미드기 작용기를 가지는 화합물을 사용할 수 있으며, 바람직하기로는 카르복시기를 사용하는 것이 좋다.
상기한 조건을 만족시키는 화합물은 아크릴산, 아크릴아미드, N-아이소프로필아크릴아미드 및 메타아크릴산 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기한 아크릴계 화합물을 10 ∼ 50 중량% 농도, 바람직하기로는 30 ∼ 50 중량% 농도의 용액상으로 사용하는 것이 좋다.
아크릴계 화합물 용액을 코팅한 다음 자외선광을 조사하면, 사용된 벤조페논에 의하여 아크릴계 화합물이 하이드로젤 시트 표면에 그라프트 결합을 이루면서 고정된다. 이때, 하이드로젤 시트 내부로 스며든 벤조페논 때문에, 아크릴계 화합물의 그라프트 중합 반응은 하이드로젤 시트의 내부에서부터 일어나게 되며, 아크릴계 화합물이 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤의 표면에 단단하게 고정되게 된다.
이때, 도 1에 제시된 바와 같이 포토마스크를 사용하여 패턴을 형성한 후 자외선을 조사하게 되면, 포토마스크의 패턴에 따라 자외선이 조사된 부분에서만 아크릴계 화합물의 그라프트 결합이 더욱 촉진되어 고분자 패턴이 제조되고 이후 단백질을 고정하여 단백질 패턴을 형성할 수 있게 된다.
3) 상기 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면에 도입된 작용기를 활성화시키는 단계이다.
상기 작용기로서 카르복시기를 예로 들어 설명하면, 카르복시기를 활성화시키기 위해서는 일반적으로 많이 사용되는 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카보이미드와 N-히드록시숙신이미드의 혼합물을 인산완충용액에 용해시켜 사용하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 혼합물은 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카보이미드 1 몰에 대하여 N-히드록시숙신이미드 1 ∼ 3 몰비, 바람직하기로는 2 몰비로 사용하는 것이 좋다.
상기한 개시제의 사용으로 하이드로젤 시트 표면에 그래프트 결합된 아크릴계 화합물의 카르복시 말단이 하이드록시숙신이미드기로 치환 반응되어 활성화된다.
4) 상기 활성화된 작용기에 단백질을 고정시키는 단계이다.
상기한 단계에서 활성화된 작용기에 의하여 표면개질된 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 시트를 적당한 농도로 희석한 단백질 용액에 침지하게 되면, 활성화된 작용기에 단백질의 아미노산 기가 아미노 결합으로 고정된다.
이때, 포토마스크를 사용한 경우에는 패턴의 모양에 따라 단백질이 선택적으로 결합되므로, 적절히 포토리소그래피 법을 적용할 수 있다.
본 단계에서 사용될 수 있는 단백질은 그 종류를 제한하지 않으며, 구체적으로 예를 들면, 콜라겐, 알부민, 효소, 항체, 그 외의 다양한 단백질 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상이 혼합물을 사용할 수 있으며, 이들 적절한 효소와 함께 혼합 하여 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 아크릴계 화합물을 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤을 이루는 고분자의 주쇄(backbone)에 그라프트 결합시켜 하이드로젤 표면을 개질함으로 단백질이 고정 가능하며, 이 위에 세포를 배양할 수 있어 이를 조직공학에 응용할 수 있다.
또한, 포토리소그래피법을 적용하여 상기 아크릴계 화합물의 그라프트 결합이 부분적으로 이루어지도록 할 수 있어 다양한 패턴 형성이 가능하고, 형성된 패턴 위에 선택적으로 단백질을 고정시킬 수 있으므로, 이를 바이오칩에 응용할 수 있을 뿐 아니라, 고정된 단백질 상에서 세포배양이 가능하므로 조직 공학적 응용이 가능하다.
이하 실시예에 의거하여 본 발명을 구체적으로 설명하겠는바, 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
1) 단계.
폴리에틸렌글리콜 10 g과 아크릴로일 클로라이드 4 mL를 테트라하이드로퓨란용액에 녹여 50 ℃의 온도 조건과 질소 분위기 하에서 5 시간 반응시킨 후, 온도를 4 ℃로 낮추어 반응물인 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트를 석출시켰다.
상기 석출된 화합물을 정제하기 위해 다시 한번 테트라하이드로퓨란용액에 넣고 녹이고, 이후에 다시 온도를 4 ℃로 낮추어 재결정 시키는 과정을 2회 수행한 후 이를 진공오븐에 넣어 건조하였다.
상기 건조된 폴리에틸렌글리콜다이아크릴레이트 1 g과 물 1 g을 섞고, 개시제로서 디메톡시페닐아세토페논(2,2-dimethoxy-2-pheynyl-acetophenone) 0.6 g과 비닐피롤리돈(1-vinyl-2-pyrrolidinone) 1 mL로 이루어진 혼합용액을 20 ㎕ 첨가한 후, 이를 주형에 붓고 365 nm 파장의 자외선을 5초간 쪼여 하이드로젤 시트를 제조하였다. 도 3에는 상기 단계에 형성된 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤의 적외선 분광 스펙트럼을 나타내었다.
2) 단계.
알콜에 녹인 10 중량% 농도의 벤조페논 용액에 상기 1) 단계에서 얻은 하이드로젤 시트를 약 1 분간 침지하여 하이드로젤 시트 표면을 코팅하는 것은 물론, 시트 내부로 벤조페논이 스며들도록 한 후 알콜을 제거하고, 여기에 50 중량% 농도의 아크릴산 용액을 코팅하였다.
상기 아크릴산 용액이 코팅된 하이드로젤 시트를 365 nm 파장의 자외선광을 5분간 조사하거나[실시예 1], 포토마스크를 올리고 365 nm 파장의 자외선광을 5분간 조사하여 빛에 노출된 부분만 부분적으로 반응이 가도록 하였다.
이를 알콜에 충분히 담가 반응에 참여하지 않은 개시제(벤조페논)을 하이드로젤 내부까지 완전히 제거되도록 하였고, 다시 이를 물에 담그어 역시 반응되지 않은 아크릴산을 제거하여 패턴을 완성하였다.
도 4는 본 발명의 2) 단계에서 아크릴산을 코팅한 후 얻은 적외선 분광 스 펙트럼이다. 이를 도 3과 비교할 때, 1650 cm-1 부근에서 적외선이 흡수되는 것을 확인할 수 있고, 이는 아크릴산 내에 있는 C=O기 표면의 화학적 성질이 변하였음을 의미하는 것이다.
또한, 도 7은 본 발명의 2) 단계에서 얻어진 하이드로젤의 X-선(X-ray)영역에서의 XPS(X-ray Photoelectroscopy) 스펙트럼으로서, (a)는 전체 영역의 스펙트럼이고, (b)는 탄소영역대의 스펙트럼을 나타내는데, 도 6의 1) 단계에서 얻어진 하이드로젤의 X-선(X-ray)영역에서의 XPS(X-ray Photoelectroscopy) 스펙트럼과 비교하여 C-O와 C-C 결합의 증가를 확인할 수 있어, 표면이 개질되었음을 알 수 있다.
3) 단계.
N-하이드록시숙신이미드(N-hydroxysuccinimide) 0.046 g과 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카보디이미드(1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide) 0.0382 g을 탈이온수 10 mL 비율로 녹여 제조한 용액에, 상기 2) 단계에서 아크릴산이 그라프트 결합된 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤을 침지하여 하이드로젤 표면에 결합된 카르복시기를 하이드록시숙신이미드기로 치환하여 활성화시켰다.
4) 단계.
상기 활성화된 작용기에 의하여 표면이 개질된 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤을 1 mg/mL 농도로 희석한 단백질 용액(human collagen, glucose oxidase, fluorescein isothiocyanate conjugated bovine) 용액에 하루정도 침지하여 단백질 이 고정된 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 패턴을 얻었다. 한편, 실시예 1의 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤은 표면의 전체적으로 단백질이 고정되고, 실시예 2에서 포토마스크를 사용하여 패턴을 형성한 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤은 그 패턴에만 단백질이 선택적으로 고정되었다.
도 5는 본 발명의 4) 단계에서 단백질을 고정시킨 후 얻어진 적외선 분광 스펙트럼으로서, 1550, 1650 cm- 1부근에서 적외선이 흡수되는 것을 확인할 수 있는데, 이는 단백질의 특수한 흡수영역으로 개질된 표면 및 패턴 위에 단백질이 고정되어 있음을 확인할 수 있는 결과이다.
도 8은 본 발명의 4) 단계에서 얻어진 X-선(X-ray)영역에서의 XPS(X-ray Photoelectroscopy) 스펙트럼으로서, (a)는 전체 영역의 스펙트럼이고, (b)는 질소 영역대의 스펙트럼을 나타내는데, 상기 2) 단계 및 3) 단계의 XPS 스펙트럼을 나태는 도 6 및 7에서는 나타나지 않았던 질소부근에서 에너지가 방출됨을 확인할 수 있는데, 이는 질소를 포함하는 단백질 분자가 하이드로젤 표면에 고정되었음을 증명하는 결과이다.
도 9는 본 발명에서 3) 단계 이후 포토리소그래피 방법으로 표면을 부분적으로 개질하여 패턴을 형성하는 단계를 추가하고, 4) 단계의 단백질 고정반응을 수행한 경우 얻어지는 사진으로서, 아크릴산만 염색이 되는 물질을 사용하여 개질 여부를 확인한 결과인데, 패턴이 하이드로젤 내부에서부터 성장되고 있음을 확인할 수 있다.
또한, 도 10은 본 발명의 실시예 2의 포토리소그래피 방법으로 표면에 패턴을 형성했을 때의 모습과 이 위에 형광을 나타내는 단백질을 고정시켜 형광현미경으로 확인한 사진으로, (a)는 2) 단계에서 포토리소그래피 방법으로 표면을 개질하여 패턴을 형성했을 때의 모습이고, (b),(c)는 상기 개질된 패턴 위에 형광 단백질을 고정시켜 형광현미경으로 확인한 사진이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 생체적합성이 있는 물질로서 좋은 특성을 가지지만 높은 수분 함유량과 열역학적으로 매우 동적인 성향을 보이기에 단백질의 표면 결합이 쉽지 않은 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤에 단백질을 화학적으로 결합시킬 수 있으므로, 이에 의하여 하이드로젤이 갖는 연한 기질 특성과 높은 수분 함유량으로 단백질의 비활성화를 줄일 수 있는 이점을 기대할 수 있다.
이러한 본 발명에 의하면, 일반세포 및 줄기세포 등도 배양 및 성장시킬 수 있어 조직공학에서도 응용이 가능하며, 패턴 형태로 제작하였을 때, 세포의 거동이나, 항원 항체 반응 등을 관찰할 수 있고, 이를 바이오칩으로 응용이 가능한 효과를 기대할 수 있다.

Claims (5)

  1. 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면에, 카르복시기 또는 아미드기의 작용기를 갖는 아크릴계 화합물이 그라프트(graft) 결합되어 있고,
    상기 아크릴계 화합물의 작용기 말단과 단백질이 아미노 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 패턴형성용 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 아크릴계 화합물은 아크릴산, 아크릴아미드, N-아이소프로필아크릴아미드 및 메타아크릴산 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성용 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤.
  3. 1) 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤에 벤조페논을 도입한 후, 카르복시기 또는 아미드기의 작용기를 갖는 아크릴계 화합물을 그라프트 결합시켜 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면에 작용기를 도입하는 단계 ;
    2) 상기 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면에 도입된 작용기를 활성화하는 단계 ; 및
    3) 상기 활성화된 작용기와 단백질을 아미노 결합하여 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤 표면에 고정시키는 단계
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 패턴형성용 폴리에틸렌글리콜 하이드로젤의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 아크릴계 화합물은 아크릴산, 아크릴아미드, N-아이소프로필아크릴아미드 및 메타아크릴산 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 3) 단계에서 작용기를 활성화시킨 후 포토리소그래피(photolithography)법으로 단백질에 의한 패턴을 형성시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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