KR101002415B1 - Polymer Linkers for Activating Surface Capable of Sensing Biomolecules - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 바이오 물질 감지 활성 표면 용도의 화합물에 관한 것이다:The present invention relates to a compound for biomaterial sensing active surface use represented by the following general formula (1):

화학식 1Formula 1

Figure 112008001768712-pat00001
Figure 112008001768712-pat00001

상기 화학식에서, X는 산소, 황, 포스핀, 셀렌(selenium) 또는 아민 화합물이고, R1은 C1-C24 알킬렌기 또는

Figure 112008001768712-pat00002
이며, Q는 산소, 질소 또는 황이고, R2는 C0-C12 알칼렌기이며, Z는 카르복실기, 아미노기, 이미드기 또는 에폭시기이고, n은 1-1000의 정수이며, m은 1-100의 정수이다.In the above formula, X is oxygen, sulfur, phosphine, selenium or amine compound, R 1 is a C 1 -C 24 alkylene group or
Figure 112008001768712-pat00002
Q is oxygen, nitrogen or sulfur and R 2 is C 0 -C 12 It is an alkali group, Z is a carboxyl group, an amino group, an imide group, or an epoxy group, n is an integer of 1-1000, m is an integer of 1-100.

또한, 본 발명은 상기 링커가 표면에 코팅된 고체 기질 및 상기 고체 기질을 포함하는 바이오칩을 제공한다.In addition, the present invention provides a solid substrate coated on the surface of the linker and a biochip comprising the solid substrate.

링커, 고정화, 기질, 바이오칩, 화학센서 Linker, immobilization, substrate, biochip, chemical sensor

Description

바이오 물질 감지 활성 표면용 고분자 링커{Polymer Linkers for Activating Surface Capable of Sensing Biomolecules}Polymer Linkers for Activating Surface Capable of Sensing Biomolecules

본 발명은 신규한 생분자 고정화용 링커, 고체 기질 및 바이오칩에 관한 것이다.The present invention relates to novel biomolecule immobilization linkers, solid substrates and biochips.

단백질 간의 상호작용 및 유전자 정보에 관한 연구를 통하여 질병 진단, 치료 등에 관한 연구가 활발해지고 있다. 이러한 연구에 핵심이 되는 것 중 하나가 단백질을 특정한 활성 표면에 고정화시키는 기술이며 이러한 기술을 이용하여 단백질 칩 기술이 앞으로 많은 발전을 할 것으로 예상된다.Researches on the diagnosis and treatment of diseases through research on the interaction between proteins and genetic information are being actively conducted. One of the key to this research is the technology of immobilizing proteins on specific active surfaces, and protein chip technology is expected to advance in the future.

단백질 즉 항원, 항체, 그리고 효소 등을 고정화하는 표면 활성 분자 링커의 제조는 단백질 연구 또는 바이오 기술의 발전에 상당히 중요한 부분이다. 단백질 고정용 활성 표면을 만들기 위해 현재 연구가 활발히 진행되고 또한 가장 널리 사용되는 방법이 자기조립단분자막(self-assembled monolayer; SAMs)이다.The preparation of surface active molecular linkers that immobilize proteins, such as antigens, antibodies, and enzymes, is a significant part of the development of protein research or biotechnology. Currently, active research and the most widely used method for making active surfaces for protein fixation are self-assembled monolayers (SAMs).

자기조립단분자막은 아무런 기구가 없이 만들 수 있으며 기질의 표면과 막을 이루게 되는 분자들 사이에 직접적인 화학결합이 있는 경우가 많아서 매우 튼튼한 분자막을 만들 수 있으며, 기질과 모양이나 크기에 영향을 받지 않아 복잡한 모양 의 기질 위에서도 제조가 가능하며 대면적화에도 용이하다는 장점이 있다.Self-assembled monolayers can be made without any device, and there are many direct chemical bonds between the surface of the substrate and the molecules that make up the membrane, making a very strong molecular membrane. It is possible to manufacture on the substrate of the shape and has the advantage of easy to large area.

단백질용 활성 표면을 제조하기 위해 자기조립단분자막을 형성시켜 생물질을 직/간접적으로 고정화시키기 위해 실란(silane), 티올(thiol) 및 디설파이드(disulfide) 화합물이 이용되고 있으며, 더불어 이러한 물질의 말단에 아미노 그룹, 에폭사이드 그룹 또는 카르복실 그룹을 이용하여 단백질이나 DNA 형태의 바이오물질을 고정화시키고 있다.Silanes, thiols and disulfide compounds are used to form self-assembled monolayers of proteins to immobilize biomaterials directly or indirectly to prepare active surfaces for proteins. Amino groups, epoxide groups or carboxyl groups are used to immobilize biomaterials in the form of proteins or DNA.

그러나 자기조립단분자막을 이용한 활성 표면은 금이나 은과 같은 불활성 금속 표면에서 형성되기 때문에 표면의 선택 및 응용에 있어서 약간의 제약이 따른 다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 셀룰로오스 나이트레이트(nitrate) 형태의 고분자를 이용하여 고분자 코팅(coating) 방법을 이용한 단백질 활성 표면을 제조한 예가 있다(U.S. Pat. No. 4,416,666). However, since the active surface using the self-assembled monolayer is formed on an inert metal surface such as gold or silver, there is a disadvantage that some restrictions are placed on the selection and application of the surface. In order to overcome this drawback, there is an example of preparing a protein active surface using a polymer coating method using a cellulose nitrate-type polymer (U.S. Pat. No. 4,416,666).

본 발명에서는 자기조립분자막 형성 및 고분자 코팅에 의해 각종 기질 위에 다양한 두께로 구현이 가능한 단백질 활성 표면을 제조할 수 있는 단백질 고정용 활성 표면 링커를 제공하고자 한다. The present invention is to provide an active surface linker for protein fixation that can produce a protein active surface that can be implemented in various thicknesses on various substrates by forming self-assembled molecular film and polymer coating.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.Throughout this specification many patent documents are referenced and their citations are indicated. The disclosures of the cited patent documents are incorporated by reference herein in their entirety, and the level of the technical field to which the present invention belongs and the contents of the present invention are more clearly described.

본 발명자들은 고체 기질의 표면 특성을 조절할 수 있으면서, 생분자(예컨대, 단백질 및 핵산분자)를 기질 표면에 안정되게 고정시킬 수 있는 바이오-컨쥬게이션(bio-conjugation) 시스템용 활성표면을 제조하기 위한 고분자 링커를 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 불활성 금속 및 금속 산화물 표면 위에서 자기조립단분자막(Self-assembled monolayers; SAMs)을 형성하기 위한 말단, 표면특성을 조절하기 위한 스페이서 및 생분자와 상호작용할 수 있는 작용기를 포함하는 말단으로 구성된 고분자 링커를 개발하였고, 이 링커 구조가 생분자, 특히 단백질에 대하여 우수한 고정화 능력을 발휘하고 각종 기질 위에서 고분자 코팅에 의해 다양한 두께의 박막으로 제조되며 다양한 기질 표면의 우수한 개질 효과를 나타냄을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors can control the surface properties of a solid substrate, while producing an active surface for a bio-conjugation system capable of stably fixing biomolecules (eg, proteins and nucleic acid molecules) to the substrate surface. Efforts have been made to develop polymer linkers. The result is a polymer consisting of ends that form self-assembled monolayers (SAMs) on inert metal and metal oxide surfaces, spacers that control surface properties, and ends that contain functional groups that can interact with biomolecules. The linker was developed and confirmed that this linker structure exhibits excellent immobilization ability against biomolecules, especially proteins, and is made into thin films of various thicknesses by polymer coating on various substrates and exhibits excellent modification effects on various substrate surfaces. The invention was completed.

따라서, 본 발명의 목적은 신규한 링커를 제공하는 데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a novel linker.

본 발명의 다른 목적은 링커가 표면 코팅된 고체 기질을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a solid substrate surface-coated with a linker.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 고체 기질을 포함하는 바이오칩을 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a biochip comprising the solid substrate.

본 발명의 다른 목적은 금속 및 금속 산화물의 산화 방지용 조성물을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a composition for preventing oxidation of metals and metal oxides.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 고체기질을 포함하는 화학 센서를 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a chemical sensor comprising the solid substrate.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다: According to one aspect of the present invention, the present invention provides a compound represented by the following general formula (1):

Figure 112008001768712-pat00003
Figure 112008001768712-pat00003

상기 화학식에서, X는 산소, 황, 포스핀, 셀렌(selenium) 또는 아민 화합물이고, R1은 C1-C24 알킬렌기 또는

Figure 112008001768712-pat00004
이며, Q는 산소, 질소 또는 황이고, R2는 C0-C12 알칼렌기이며, Z는 카르복실기, 아미노기, 이미드기 또는 에폭시기이고, n은 1-1000의 정수이며, m은 1-100의 정수이다.In the above formula, X is oxygen, sulfur, phosphine, selenium or amine compound, R 1 is a C 1 -C 24 alkylene group or
Figure 112008001768712-pat00004
Q is oxygen, nitrogen, or sulfur, R 2 is a C 0 -C 12 alkali group, Z is a carboxyl group, an amino group, an imide group or an epoxy group, n is an integer from 1-1000, m is 1-100 Is an integer.

본 발명자들은 고체 기질의 표면 특성을 조절할 수 있으면서, 생분자(예컨 대, 단백질 및 핵산분자)를 기질 표면에 안정되게 고정시킬 수 있는 바이오-컨쥬게이션(bio-conjugation) 시스템용 활성표면을 제조하기 위한 고분자 링커를 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 불활성 금속 및 금속 산화물 표면 위에서 자기조립단분자막(Self-assembled monolayers; SAMs)을 형성하기 위한 말단, 표면특성을 조절하기 위한 스페이서 및 생분자와 상호 작용할 수 있는 작용기를 포함하는 말단으로 구성된 고분자 링커를 개발하였고, 이 링커 구조가 생분자, 특히 단백질에 대하여 우수한 고정화 능력을 발휘하고 각종 기질 위에서 고분자 코팅에 의해 다양한 두께의 박막으로 제조되며 다양한 기질 표면의 우수한 개질 효과를 나타냄을 확인하였다. 또한, 본 발명의 링커는 간단한 방법을 통하여 높은 수율로 제조할 수 있는 이점이 있다.The inventors of the present invention can prepare an active surface for a bio-conjugation system that can control the surface properties of a solid substrate and stably fix biomolecules (eg, proteins and nucleic acid molecules) to the substrate surface. Efforts have been made to develop a polymer linker for use. The result is a polymer consisting of ends that form self-assembled monolayers (SAMs) on inert metal and metal oxide surfaces, spacers that control surface properties, and ends that contain functional groups that can interact with biomolecules. The linker structure was developed, and it was confirmed that the linker structure exhibits excellent immobilization ability on biomolecules, especially proteins, and is made into thin films of various thicknesses by polymer coating on various substrates, and shows excellent modification effects on various substrate surfaces. In addition, the linker of the present invention has the advantage that can be produced in a high yield through a simple method.

본 발명의 링커는 크게 기능이 서로 상이한 3개의 부분으로 되어 있다: (ⅰ) 고체기질 표면과 상호작용으로 SAMs를 형성하는 부분; (ⅱ) 기질표면의 특성을 조절하는 스페이서(spacer) 부분; 및 (ⅲ) 생분자와 결합하는 부분.The linker of the present invention consists of three parts which differ greatly in function from each other: (i) a part which forms SAMs in interaction with the solid substrate surface; (Ii) a spacer moiety that modulates the properties of the substrate surface; And (iii) a moiety that binds to the biomolecule.

본 발명의 신규 링커는 그 구조의 말단에 SAMs을 형성한 부분으로서, 상기 화학식에서 X는 산소, 황, 포스핀, 셀렌 또는 아민 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다. 금속 표면과 상호 작용을 통해 자기조립단분자막을 형성하기 위해 보다 바람직하게는 본 발명의 링커는 상기 X가 황인 것을 특징으로 하는 티오펜 유도체이다.The novel linker of the present invention is a moiety that forms SAMs at the end of the structure, wherein X in the formula is characterized in that it contains oxygen, sulfur, phosphine, selenium or amine compound. More preferably, the linker of the present invention is a thiophene derivative wherein X is sulfur to form a self-assembled monolayer by interacting with a metal surface.

본 발명의 신규 링커는 그 구조 내에 스페이서(spacer)로서 알킬렌기 또는 에틸렌글리콜기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 스페이서는 기질 표면을 조절할 수 있도록 한다.The novel linker of the present invention is characterized in that it comprises an alkylene group or an ethylene glycol group as a spacer in its structure. Such spacers allow for control of the substrate surface.

본 발명의 링커에서 스페이서 부분을 형성하는, R1은 C1-C24 알킬렌기 또는

Figure 112008001768712-pat00005
이다. 용어 “C1-C24 알킬렌”은 탄소수 1-24의 직쇄 또는 분쇄 포화 탄화수소기를 의미하며, 바람직하게는 “C1-C8 직쇄 또는 가지쇄 알킬렌”이며, 보다 바람직하게는 “C1-C4 직쇄 또는 가지쇄 알킬렌”이고, 이는 저가 알킬렌로서 메틸렌, 에틸렌, n-프로필렌, 이소프로필렌, 이소부틸렌, n-부틸렌 및 t-부틸렌을 포함한다. 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 화학식 1에서, 상기 R1은 C1-C8 알킬렌기 또는
Figure 112008001768712-pat00006
이고, 상기 m은 1-10이며, 보다 바람직하게는, 메틸렌, 에틸렌, n-프로필렌, 이소프로필렌, 이소부틸렌, n-부틸렌, t-부틸렌, 또는
Figure 112008001768712-pat00007
이며, 가장 바람직하게는 메틸렌, 에틸렌 또는 에틸렌글리콜이다.R 1 , which forms a spacer moiety in the linker of the invention, is a C 1 -C 24 alkylene group or
Figure 112008001768712-pat00005
to be. The term “C 1 -C 24 alkylene” refers to a straight or pulverized saturated hydrocarbon group of 1-24 carbon atoms, preferably “C 1 -C 8 straight or branched alkylene”, more preferably “C 1 -C 4 straight or branched alkylene ", which includes methylene, ethylene, n-propylene, isopropylene, isobutylene, n-butylene and t-butylene as lower alkylenes. According to a preferred embodiment of the present invention, in Chemical Formula 1, R 1 is a C 1 -C 8 alkylene group or
Figure 112008001768712-pat00006
M is 1-10, more preferably methylene, ethylene, n-propylene, isopropylene, isobutylene, n-butylene, t-butylene, or
Figure 112008001768712-pat00007
And most preferably methylene, ethylene or ethylene glycol.

본 발명의 링커에서 스페이서 부분을 형성하는 Q는 산소, 질소 또는 황이고, 바람직하게는 Q는 산소이다.Q forming the spacer portion in the linker of the invention is oxygen, nitrogen or sulfur, preferably Q is oxygen.

또한, 본 발명의 링커에서 스페이서 부분을 형성하는 R2는 C0-C12 알킬렌기이고, 바람직하게는 R2는 C0-C4 알킬렌기이며, 보다 바람직하게는 R2는 C0 알킬렌기 또는 메틸렌이다. Further, in the linker of the present invention, R 2 forming a spacer moiety is a C 0 -C 12 alkylene group, preferably R 2 is a C 0 -C 4 alkylene group, more preferably R 2 is a C 0 alkylene group Or methylene.

상술한 본 발명의 링커에서 스페이서 부분은 기질 표면의 특성을 조절할 뿐만 아니라 고체 기질 상에 다양한 두께의 자기조립단분자막을 형성한다. 고체 기질 상에 형성된 자가-조립 단일막은, 0.8-2 nm, 바람직하게는 0.9-1.3 nm의 두께를 갖는다.In the above-described linker of the present invention, the spacer portion not only regulates the properties of the substrate surface but also forms self-assembled monolayers of various thicknesses on the solid substrate. The self-assembled monolayer formed on the solid substrate has a thickness of 0.8-2 nm, preferably 0.9-1.3 nm.

본 발명의 링커에 있어서, 말단에 위치하는 Z는 카르복실기, 아미노기, 이미드기 또는 에폭시기이다. 상기 Z에 카르복실기를 포함하는 경우, 바람직하게는, 이 카르복실기는 석시너마이드, 석시너미딜 에스테르, 설포-석시너미딜 에스테르, 2,3,5,6-테트라플루오로페놀 에스테르, 4-설포-2,3,5,6-테트라플루오로페놀 에스테르, 알데하이드, 산무수화물, 아자이드, 아졸리드, 카보이마이드, 에폭사이드, 에스테르, 글리시딜 에테르, 할라이드, 이미다졸 또는 이미데이트에 의해 활성화 될 수 있다. 보다 바람직하게는, 카르복실기는 석시너마이드 또는 석시너미딜 에스테르에 의해 활성화 될 수 있다.In the linker of the present invention, Z located at the terminal is a carboxyl group, an amino group, an imide group or an epoxy group. When Z contains a carboxyl group, preferably, this carboxyl group is succinamide, succinamidyl ester, sulfo-succinermidyl ester, 2,3,5,6-tetrafluorophenol ester, 4-sulfo- To be activated by 2,3,5,6-tetrafluorophenol esters, aldehydes, acid anhydrides, azides, azolides, carbodiamides, epoxides, esters, glycidyl ethers, halides, imidazoles or imidates Can be. More preferably, the carboxyl group can be activated by succinamide or succinamidyl ester.

상기 Z에 아미노기가 위치하는 경우, 상기 아미노기를 포함하는 다양한 반응기가 이용될 수 있으며, 예를 들어, 카바메이트, 티오카바메이트 또는 우레아기가 이용될 수 있다.When the amino group is located in Z, various reactors including the amino group may be used, for example, a carbamate, thiocarbamate or urea group may be used.

상기 Z에 위치하는 이미드기로는 다양한 이미드기가 이용될 수 있으며, 예를 들어, 숙신 이미드, 프탈이미드 또는 글루타르이미드가 이용될 수 있으며, 가장 바람직하게는 숙신 이미드기가 이용된다.Various imide groups may be used as the imide group positioned in Z. For example, succinimide, phthalimide or glutarimide may be used, and most preferably, succinimide group is used.

상기 Z에 위치하는 에폭시기로는 다양한 에폭시가 이용될 수 있으며, 예를 들어, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 또는 이소부틸렌 옥사이드가 이용될 수 있으며, 가장 바람직하게는 에틸렌 옥사이드가 이용된다.Various epoxy may be used as the epoxy group located in Z. For example, ethylene oxide, propylene oxide or isobutylene oxide may be used, and most preferably ethylene oxide is used.

한편, 상기 Z가 이미드기 또는 에폭시기인 경우 상기 이미드기 또는 에폭시기는 Q에 직접 결합되거나 또는 C1 -12 알킬렌기에 의해 Q에 간접적으로 결합된다. 표현 “간접적으로 결합한다”는 것은, 상기 Z가 이미드기 또는 에폭시기인 경우, 상기 R2가 C1 -12 알킬렌기로서 Q와 Z 사이에 위치한다는 의미이다.On the other hand, in the case where the Z is an imide group or an epoxy group wherein an imide group or an epoxy group is indirectly bonded to the bonded directly to Q, or C 1 -12 Q by an alkylene. Expression "indirectly coupled" means that, when said Z is an imide group or an epoxy group, wherein the R 2 is a means positioned between Q and Z as a C 1 -12 alkylene group.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 Z는 카르복실기, 카바메이트, 티오카바메이트, 우레아기, 숙신이미드 또는 에틸렌 옥사이드이다. 상기 Z가 숙신이미드인 경우에는, Q에 직접적으로 결합하는 것이 가장 바람직하다. 상기 Z가 에틸렌 옥사이드인 경우에는, C1 -12 알킬렌기에 의해 Q에 간접적으로 결합하는 것이 가장 바람직하다.According to a preferred embodiment of the invention, Z is a carboxyl group, carbamate, thiocarbamate, urea group, succinimide or ethylene oxide. In the case where Z is succinimide, it is most preferable to directly bond to Q. If Z is the ethylene oxide is, it is most preferable to indirectly coupled to Q by a C 1 -12 alkylene.

본 발명의 링커에서, n은 1-1000의 정수인 중합체이다. n은 바람직하게는 10-700, 보다 바람직하게는 15-300, 가장 바람직하게는 30-100의 정수이다.In the linkers of the invention, n is a polymer that is an integer from 1-1000. n is preferably an integer of 10-700, more preferably 15-300, most preferably 30-100.

본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물로 구성된 링커는 하기 화학식 2로 표시되는 단량체의 중합체이다: A linker composed of a compound represented by Formula 1 of the present invention is a polymer of a monomer represented by Formula 2:

Figure 112008001768712-pat00008
Figure 112008001768712-pat00008

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 본 발명의 링커가 표면에 코팅된 고체 기질(substrate)을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a solid substrate coated on the surface of the above-described linker of the present invention.

본 발명에서 이용 가능한 기질은 당업계에 공지된 다양한 기질을 포함한다. 기질 표면의 형상, 크기 및 화학적 조성은 특별히 제한되지 않는다. 본 발명에 적합한 고체 기질은 예를 들어, 실리콘 와퍼, 유리, 석영, 융합 실리카, 금과 같은 금속, 플라스틱 및 중합체[예컨대, 사이클로올레핀 공중합체, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리스틸렌, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌]를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.Substrates usable in the present invention include various substrates known in the art. The shape, size and chemical composition of the substrate surface are not particularly limited. Solid substrates suitable for the present invention include, for example, metals such as silicon wafers, glass, quartz, fused silica, gold, plastics and polymers [e.g. cycloolefin copolymers, poly (methyl methacrylate), polystyrene, polyethylene and poly Propylene], but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 본 발명의 고체 기질을 포함하는 바이오칩(biochip) 또는 바이오센서를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a biochip or biosensor comprising the solid substrate of the present invention described above.

본 발명의 바이오칩에서, 링커를 통하여 생분자(biomolecules)가 고체 기질에 간접적으로 고정화된다. 링커에 결합하는 생분자는 당업계에 공지된 다양한 생분자를 포함하며, 예컨대, 핵산 분자(예컨대, DNA, RNA 및 업타머), 단백질, 펩 타이드, 펩타이드 핵산(PNA), 렉틴 및 아비딘(또는 스트렙타비딘)을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the biochip of the present invention, biomolecules are indirectly immobilized on a solid substrate through a linker. Biomolecules that bind to a linker include various biomolecules known in the art and include, for example, nucleic acid molecules (eg, DNA, RNA and uptamers), proteins, peptides, peptide nucleic acids (PNAs), lectins and avidins (or Streptavidin), but is not limited thereto.

본 발명의 바이오칩은 바람직하게는, DNA 마이크로어레이 또는 단백질 칩이다. 본 발명의 바이오칩에 적용될 수 있는 일반적인 설명은, 미국 특허 제5,143,854, 5,242,974, 5,252,743, 5,324,633, 5,384,261, 5,405,783, 5,412,087, 5,424,186, 5,451,683, 5,482,867, 5,491,074, 5,527,681, 5,550,215, 5,571,639, 5,578,832, 5,593,839, 5,599,695, 5,624,711, 5,631,734, 5,795,716, 5,831,070, 5,837,832, 5,856,101, 5,858,659, 5,889,165, 5,936,324, 5,959,098, 5,968,740, 5,974,164, 5,981,185, 5,981,956, 6,025,601, 6,033,860, 6,040,193, 6,090,555, 6,136,269, 6,147,205, 6,262,216, 6,269,846, 6,310,189 및 6,428,752호게 상세하게 기재되어 있다.The biochip of the present invention is preferably a DNA microarray or protein chip. General descriptions applicable to the biochip of the present invention are U.S. Pat. , 5,631,734, 5,795,716, 5.83107 million, 5,837,832, 5,856,101, 5,858,659, 5,889,165, 5,936,324, 5,959,098, 5.96874 million, 5,974,164, 5,981,185, 5,981,956, 6,025,601, 6.03386 million, 6,040,193, 6,090,555, 6,136,269, 6,147,205, 6,262,216, 6,269,846, 6,310,189 and 6,428,752 hoge specifically described It is.

본 발명의 바이오센서에 적용될 수 있는 일반적인 내용은, Myska, J. Mol . Recognit, 12:279-284(1999); J. Dubendorfer et al. Journal of Biomedical Optics, 2(4):391-400(1997); 및 O'Brien et al. Biosensors & Bioelectronics, 14:145-154(1999)에 기재되어 있다.General information that can be applied to the biosensor of the present invention, Myska, J. Mol . Recognit , 12: 279-284 (1999); J. Dubendorfer et al. Journal of Biomedical Optics , 2 (4): 391-400 (1997); And O'Brien et al. Biosensors & Bioelectronics , 14: 145-154 (1999).

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 바이오칩은 단백질 칩이다. 본 발명의 단백질 칩은 링커를 통하여 고체 기질에 간접적으로 고정화된 단백질을 포함할 수 있다. 상술한 본 발명의 링커는 상기 기질 표면상에서 자기조립 단분자층(self-assembled monolayer: SAMs)을 형성하며, 이 SAMs는 간단한 과정을 통하여 단백질을 고체 기질에 고정화 되도록 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the biochip is a protein chip. The protein chip of the present invention may comprise a protein indirectly immobilized on a solid substrate via a linker. The above-described linker of the present invention forms self-assembled monolayers (SAMs) on the surface of the substrate, which allows the protein to be immobilized on a solid substrate through a simple process.

고정화되는 단백질의 예는, 호르몬, 호르몬 유사체, 효소, 효소저해제, 신호전달단백질 또는 그 일부분, 항체(단일클론 항체 및 폴리클론 항체) 또는 그 일부분, 단쇄항체, 결합단백질 또는 그 결합도메인, 펩타이드, 항원, 부착단백질, 구조단백질, 조절단백질, 독소단백질, 사이토카인, 전사조절 인자, 혈액 응고 인자 및 식물 생체방어 유도 단백질 등을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of proteins to be immobilized include hormones, hormone analogs, enzymes, inhibitors, signaling proteins or portions thereof, antibodies (monoclonal antibodies and polyclonal antibodies) or portions thereof, single chain antibodies, binding proteins or binding domains, peptides, Antigens, adhesion proteins, structural proteins, regulatory proteins, toxin proteins, cytokines, transcriptional regulators, blood clotting factors, and plant biodefense inducing proteins.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 본 발명의 화합물을 포함하는 금속 및 금속 산화물의 산화 방지용 조성물을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a composition for preventing oxidation of a metal and a metal oxide comprising the compound of the present invention described above.

본 발명의 화합물을 금속 및 금속 산화물로 이루어진 고체 기질에 코팅함으로써 금속을 산화시키는 물질이 본 발명의 화합물의 말단 부위에 결합되어 고체 기질의 표면과 반응을 할 수 없어 고체 기질의 산화를 방지할 수 있다.By coating the compound of the present invention on a solid substrate composed of a metal and a metal oxide, a material which oxidizes the metal is bound to the terminal portion of the compound of the present invention and cannot react with the surface of the solid substrate, thereby preventing oxidation of the solid substrate. have.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 본 발명의 고체기질을 포함하는 화학센서를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a chemical sensor comprising the solid substrate of the present invention described above.

일반적으로, 상기 화학식 1의 Z의 극성 관능성 그룹은 극성 분석물 분자에 대한 화학적 선택성을 조정하는 반면, 비극성 관능성 그룹(또는 비극성 잔기)은 비극성 분석물에 대한 선택성을 제공한다.In general, the polar functional groups of Z of Formula 1 above modulate chemical selectivity for polar analyte molecules, while nonpolar functional groups (or nonpolar residues) provide selectivity for nonpolar analytes.

상기 Z의 아미노기, 카보닐기, 카르복실기, 에테르기 또는 티오기는 금속 양 이온을 착화시키기 위해 이용될 수 있다. 적절한 금속 양이온은 Mg2 +, Ca2 +, Pb2 + 등과 같은 주족(主族) 금속, Mn2 +, Co2 +, Ru2 +, Fe2 +, Fe3 +, Cu2 +, Ag+, Zn2 +, Cd2 +, Hg2 +, Cr3 +, Pt2+, Au3 +, Pd2 + 등과 같은 전이 금속, Ce3 +, Eu3 + 등과 같은 희토류 금속일 수 있으며, 이들 자체는 예를 들면, O2, CO, NH3, SOx, NOx와 같은 분석물을 위한 선택적 상호작용 부위를 형성하는 역할을 할 수 있다.The amino group, carbonyl group, carboxyl group, ether group or thi group of Z may be used to complex the metal cation. Suitable metal cations are Mg 2 +, Ca 2 +, Pb 2 + jujok (主族) metal, Mn 2 +, Co 2 + , Ru 2 +, Fe 2 +, Fe 3 +, Cu 2 , such as +, Ag + , Zn + 2, Cd + 2, Hg + 2, Cr + 3, Pt 2+, Au + 3, Pd + 2 may be a transition metal, Ce + 3, a rare earth metal such as Eu + 3, such as, their own May serve to form selective interaction sites for analytes such as, for example, O 2 , CO, NH 3 , SO x , NO x .

본 발명의 화합물이 코팅된 고체기질은 시그널 변환에 대한 광학 특성, 특히 바람직하게는 전자 특성의 변화를 이용하는 화학 센서로서 사용하는 것이 바람직하다The solid substrate coated with the compound of the present invention is preferably used as a chemical sensor utilizing a change in optical properties, particularly preferably electronic properties, for signal conversion.

본 발명에 따르는 화학 센서는 상이한 물리적 특성을 사용하여 분석물을 검출하는 다양한 종류의 화학 센서 장치에 사용될 수 있다. 특히 전기 특성의 변화를 검출하는데, 예를 들면, 상기 화합물이 코팅된 고체 기질의 전도율 또는 용량의 변화가 측정될 수 있다. 따라서, 화학 센서는 화학저항기 또는 화학커패시터로서 작용할 수 있다. 또한, 화합물이 코팅된 고체 기질은 화학다이오드 또는 다중 단말 장치, 예를 들면, 화학변환기(예: Chem-FET)를 형성하는 구조로 이용될 수 있다. 또한, 화학 센서는 물질 감수성 센서로서 이용될 수 있다. Chemical sensors according to the present invention can be used in various types of chemical sensor devices for detecting analytes using different physical properties. In particular for detecting changes in electrical properties, for example, changes in conductivity or capacity of the solid substrate coated with the compound can be measured. Thus, the chemical sensor can act as a chemical resistor or chemical capacitor. In addition, the solid substrate coated with the compound may be used as a structure for forming a chemical diode or a multi-terminal device, for example, a chemical converter (eg, Chem-FET). Chemical sensors can also be used as material sensitive sensors.

한편, 본 발명에 따르는 화학 센서는 광 센서로 이용된다. 이에 따라, 센서 시그널은 반사, 형광, 흡수 또는 산란의 변화로서 측정할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 화합물에 분석물 분자가 결합하면 광학 특성(UV/Vis 및/또는 IR)의 변화 가 유도된다. 섬유 광학(예를 들면, 광전극, 간섭계 장치)을 위한 화학적 감수성 박막으로서 본 발명의 화합물이 코팅된 고체 기질을 사용하는 것도 가능하다.On the other hand, the chemical sensor according to the present invention is used as an optical sensor. Accordingly, the sensor signal can be measured as a change in reflection, fluorescence, absorption or scattering. In this case, the binding of the analyte molecule to the compound of the present invention induces a change in optical properties (UV / Vis and / or IR). It is also possible to use solid substrates coated with the compounds of the present invention as chemically sensitive thin films for fiber optics (eg photoelectrodes, interferometer devices).

본 발명의 특징 및 장점을 요약하면 다음과 같다:The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(a) 본 발명의 링커는 크게 기능이 서로 상이한 3개의 부분으로 되어 있다: (ⅰ) 고체기질 표면과 상호작용으로 SAMs를 형성하는 부분; (ⅱ) 기질표면의 특성을 조절하는 스페이서(spacer) 부분; 및 (ⅲ) 생분자와 결합하는 부분.(a) The linker of the present invention consists of three parts that differ greatly in function from each other: (i) a part which forms SAMs in interaction with the solid substrate surface; (Ii) a spacer moiety that modulates the properties of the substrate surface; And (iii) a moiety that binds to the biomolecule.

(b) 기질 표면상에서 SAMs를 형성할 수 있도록 본 발명의 화합물의 말단 부분에 산소, 황, 포스핀, 셀렌 또는 아민화합물을 포함하는 구조를 형성하고 있으며, 스페이서 부분은 인접한 탄소 사슬 간에 상호 작용(반데르발스 인력)에 의해 일정한 배향성을 가지는 SAMs를 형성할 수 있도록 하고, 기질 표면의 특성을 조절 할 수 있도록 한다. 상기 생분자와 결합하는 부분은 본 발명의 링커가 효과적으로 생분자와 컨쥬게이션(bioconjugation)을 형성하도록 한다.(b) forming a structure comprising oxygen, sulfur, phosphine, selenium or an amine compound at the terminal portion of the compound of the present invention to form SAMs on the surface of the substrate, wherein the spacer portion interacts between adjacent carbon chains ( Van der Waals attraction) allows the formation of SAMs with a certain orientation and control of the surface characteristics of the substrate. The binding portion with the biomolecule allows the linker of the present invention to effectively form bioconjugation with the biomolecule.

(c) 본 발명의 링커는 기질 표면 상에서 SAMs을 형성하며, 이 SAMs는 간단한 과정을 통하여 단백질을 고체 기질에 고정화 되도록 한다.(c) The linker of the present invention forms SAMs on the substrate surface, which allows the protein to be immobilized on a solid substrate through a simple process.

(d) 또한, 본 발명의 링커는 기질 표면의 특성을 조절할 수 있는 능력, 즉 개질 능력을 가지기 때문에, 다양한 고체 기질의 표면의 개질 및 금속 및 금속 산화물의 산화 방지를 할 수 있다.(d) In addition, since the linker of the present invention has the ability to control the properties of the surface of the substrate, that is, the ability to modify, it is possible to modify the surface of various solid substrates and to prevent oxidation of metals and metal oxides.

(e) 본 발명의 링커의 말단에 있는 작용기는 생분자를 효율적으로 바이오컨쥬게이션시킨다.(e) The functional group at the end of the linker of the invention efficiently bioconjugates the biomolecules.

(f) 본 발명의 링커는 간단한 공정을 통하여, 비교적 높은 수율로 얻을 수 있는 장점도 있다.(f) The linker of the present invention has the advantage of being obtained in a relatively high yield through a simple process.

(g) 본 발명의 링커는 바이오칩, 산화 방지용 조성물 또는 화학센서에 적용될 수 있다.(g) The linker of the present invention can be applied to biochips, antioxidant compositions or chemical sensors.

위에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 신규한 바이오 물질 감지 활성 표면용 고분자 링커를 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 링커가 표면에 코팅된 고체 기질 및 상기 고체 기질을 포함하는 바이오칩을 제공한다. 본 발명의 링커는 기질 표면 상에서 SAMs을 형성하며, 이 SAMs는 간단한 과정을 통하여 단백질을 고체 기질에 고정화 되도록 한다. 또한, 본 발명의 링커는 기질 표면의 특성을 조절할 수 있는 능력, 즉 개질 능력을 가지기 때문에, 다양한 고체 기질 표면의 개질 및 금속 및 금속 산화물의 산화 방지를 할 수 있으며, 본 발명의 링커의 말단에 있는 작용기는 생분자를 효율적으로 바이오컨쥬게이션시킨다. 또한, 화학센서에 적용될 수 있다.As detailed above, the present invention provides a novel polymer linker for biomaterial sensing active surfaces. In addition, the present invention provides a solid substrate coated on the surface of the linker and a biochip comprising the solid substrate. The linker of the present invention forms SAMs on the substrate surface, which allows the protein to be immobilized on a solid substrate through a simple process. In addition, the linker of the present invention has the ability to control the properties of the surface of the substrate, that is, the ability to modify, it is possible to modify the surface of various solid substrates and to prevent oxidation of metals and metal oxides, at the end of the linker of the present invention Functional groups efficiently bioconjugate biomolecules. It can also be applied to chemical sensors.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통 상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention. .

실시예Example

실시예Example 1: 숙시닐옥시에틸티오펜(3-(2-( 1: succinyloxyethylthiophene (3- (2- ( SuccinyloxySuccinyloxy )) ethylethyl )) thiophenethiophene )의 제조Manufacturing

화학식 3Formula 3

Figure 112008001768712-pat00009
Figure 112008001768712-pat00009

티에닐에탄올(2-(3-thienyl)ethanol, Aldrich Co) 1g 과 숙시닉 안하이드라이드(succinic anhydride, Aldrich Co) 0.8 g를 둥근 플라스크에 넣은 후 클로로포름 20 ml를 첨가하여 녹이고 트리에틸아민(triethylamine, Aldrich Co) 적당량을 첨가한 후 3시간 동안 반응시켰다. 반응이 완결된 후 클로로포름과 과량의 물을 첨가하여 유기층을 분리하고 용매를 제거한 후 상기 화학식 3의 숙시닐옥시에틸티오펜을 제조하였다(수율: 1.43 g, 92%): 1H NMR (300 MHz, CDCl3): 10.71 (s, 1H, COOH), 7.26 (m, 1H, thiophene-H), 7.03 (m, 1H, thiophene-H), 6.96 (m, 1H, thiophene-H), 4.28 (t, 2H, CH2 CH 2 OCO), 3.08 (t, 2H, CH 2 CH2OCO), 3.03 (t, 2H, CH2 CH 2 COOH), 2.96 (t, 2H, CH 2 CH2COOH). FT-IR: 3110, 2954, 2923, 1730, 1365, 1205, 1160, 1067, 800 cm-1.1 g of thienyl ethanol (Aldrich Co) and 0.8 g of succinic anhydride (Aldrich Co) are added to a round flask, and 20 ml of chloroform is added to dissolve and triethylamine. , Aldrich Co) was added and reacted for 3 hours. After the reaction was completed, chloroform and excess water were added to separate the organic layer, and the solvent was removed to prepare succinyloxyethylthiophene of Chemical Formula 3 (yield: 1.43 g, 92%): 1 H NMR (300 MHz) , CDCl 3 ): 10.71 (s, 1H, COO H ), 7.26 (m, 1H, thiophene- H ), 7.03 (m, 1H, thiophene- H ), 6.96 (m, 1H, thiophene- H ), 4.28 ( t, 2H, CH 2 CH 2 OCO), 3.08 (t, 2H, CH 2 CH 2 OCO), 3.03 (t, 2H, CH 2 CH 2 COOH), 2.96 (t, 2H, CH 2 CH 2 COOH). FT-IR: 3110, 2954, 2923, 1730, 1365, 1205, 1160, 1067, 800 cm -1 .

화합물 숙시닐옥시에틸티오펜을 제조하기 위한 반응식은 다음과 같다:The reaction scheme for preparing the compound succinyloxyethylthiophene is as follows:

Figure 112008001768712-pat00010
Figure 112008001768712-pat00010

실시예Example 2: 숙시니이미딜숙시니옥시에틸티오펜(3-(2-((N- 2: succinimidyl succinioxyethylthiophene (3- (2-((N- succinimidylsuccinimidyl )) succinyloxysuccinyloxy ) ethyl)thiophene)의 제조) ethyl) thiophene)

화학식 2Formula 2

Figure 112008001768712-pat00011
Figure 112008001768712-pat00011

상기 실시예 1에서 제조된 화학식 3의 숙시닐옥시에틸티오펜 1 g 과 하이드록시숙시네이트(hydroxysuccinate, Aldrich Co) 0.61 g를 메틸렌클로라이 드(CH2Cl2,Aldrich Co) 30 ml 용매에 녹인 후 3-디메틸아미노프로필에틸카보이미드 하이드로클로라이드(3- (dimethylamino) propyl]-ethylcarboimide hydrochloride,Aldrich Co) 1.26 g를 첨가하고 24시간 동안 반응하여 상기 화학식 2의 숙시니이미딜숙시니옥시에틸티오펜을 제조하였다(수율: 1.24 g, 86%): 1H NMR (300 MHz, CDCl3): 7.28 (m, 1H, thiophene-H), 7.04 (m, 1H, thiophene-H), 6.98 (m, 1H, thiophene-H), 4.33 (t, 2H, CH2 CH 2 OCO), 2.99 (t, 2H, CH 2 CH2OCO), 2.94 (t, 2H, OCOCH2 CH 2 COON), 2.84 (br, 4H, succinimidyl-H), 2.74 (t, 2H, OCOCH 2 CH2COON). FT-IR: 2958, 1730, 1361, 1214, 1067, 782 cm-1.1 g of succinyloxyethylthiophene of Formula 3 prepared in Example 1 and 0.61 g of hydroxysuccinate (Aldrich Co) were dissolved in 30 ml of methylene chloride (CH 2 Cl 2 , Aldrich Co). Then, 1.26 g of 3-dimethylaminopropylethylcarbodiimide hydrochloride (3- (dimethylamino) propyl] -ethylcarboimide hydrochloride, Aldrich Co) was added thereto, and reacted for 24 hours to obtain succinimidylsuccinioxyethylthiophene of Chemical Formula 2. Prepared (Yield: 1.24 g, 86%): 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): 7.28 (m, 1H, thiophene- H ), 7.04 (m, 1H, thiophene- H ), 6.98 (m, 1H , thiophene- H ), 4.33 (t, 2H, CH 2 CH 2 OCO), 2.99 (t, 2H, CH 2 CH 2 OCO), 2.94 (t, 2H, OCOCH 2 CH 2 COON), 2.84 (br, 4H , succinimidyl- H ), 2.74 (t, 2H, OCO CH 2 CH 2 COON). FT-IR: 2958, 1730, 1361, 1214, 1067, 782 cm -1 .

화합물 숙시니이미딜숙시니옥시에틸티오펜을 제조하기 위한 반응식은 다음과 같다:The reaction scheme for preparing the compound succinimidyl succinioxyethylthiophene is as follows:

Figure 112008001768712-pat00012
Figure 112008001768712-pat00012

실시예Example 3: 폴리숙시니이미딜숙시니옥시에틸티오펜(Poly(3-(2-((N- 3: polysuccinimidylsuccinioxyethylthiophene (Poly (3- (2-((N- succinimidylsuccinimidyl ) succinyloxy)ethyl)thiophene))의 제조) Preparation of succinyloxy) ethyl) thiophene))

화학식 1Formula 1

Figure 112008001768712-pat00013
Figure 112008001768712-pat00013

상기 실시예 2에서 제조된 화학식 2의 숙시니이미딜숙시니옥시에틸티오펜 0.5 g를 클로로포름 용액에 녹인 후 촉매로 페릭클로라이드(FeCl3, Aldrich Co) 0.5 g를 첨가하여 상기 화학식 1의 폴리숙시니이미딜숙시니옥시에틸티오펜(수평균분자량: 8,700 g/mol)을 제조하였다(수율: 0.27g, 64%). 제조 된 고분자의 확인은 NMR을 통해 확인을 하였고, 그 결과는 도 1에 나타내었다: 1H NMR (300 MHz, CDCl3): 7.41-7.34 (m, 1H, thiophene-H), 4.35-4.26 (br, 2H, CH2 CH 2 OCO), 3.16 (br, 2H, CH 2 CH2OCO), 2.91 (br, 2H, OCOCH2 CH 2 COON), 2.77 (br, 4H, succinimidyl-H), 2.69 (br, 2H, OCOCH 2 CH2COON). FT-IR: 2952, 1730, 1358, 1192, 1061, 799 cm-1.0.5 g of succinimidyl succinioxyethyl thiophene of Formula 2 prepared in Example 2 was dissolved in a chloroform solution, and then 0.5 g of ferric chloride (FeCl 3 , Aldrich Co) was added as a catalyst. Imidylsuccinioxyethylthiophene (number average molecular weight: 8,700 g / mol) was prepared (yield: 0.27 g, 64%). Confirmation of the prepared polymer was confirmed by NMR, and the result is shown in FIG. 1: 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): 7.41-7.34 (m, 1H, thiophene- H ), 4.35-4.26 ( br, 2H, CH 2 CH 2 OCO), 3.16 (br, 2H, CH 2 CH 2 OCO), 2.91 (br, 2H, OCOCH 2 CH 2 COON), 2.77 (br, 4H, succinimidyl- H ), 2.69 ( br, 2H, OCO CH 2 CH 2 COON). FT-IR: 2952, 1730, 1358, 1192, 1061, 799 cm -1 .

화합물 폴리숙시니이미딜숙시니옥시에틸티오펜을 제조하기 위한 반응식은 다음과 같다:The reaction scheme for preparing the compound polysuccinimidylsuccinioxyethylthiophene is as follows:

Figure 112008001768712-pat00014
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실시예Example 4: 기질의 제조 4: preparation of substrate

본 발명의 고정화 링커를 사용하여 단백질 활성용 표면을 만들기 위해 기질이 금인 경우, 본 발명의 상기 화학식 1의 화합물로 구성된 고정화 링커를 용매(에탄올, 메탄올, 클로로포름, 메틸렌클로라이드, 테트라하이드로퓨란, 디메틸설퍼록사이드, 디메틸포름알데히드, N-메틸피롤리돈, 벤젠 및 톨루엔 등)에 용해시킨 다음, 링커 2 mM 농도 용액 50 ml를 제조하였다. 기질인 금을 상온에서 링커 용액에 함침시키고, 12시간 동안 반응을 시킨 후 에탄올과 2차 증류수로 순서대로 세척한 다음, 질소로 건조시켜 링커가 코팅된 기질을 수득하였다.When the substrate is gold to make a surface for protein activity using the immobilized linker of the present invention, the immobilized linker composed of the compound of formula 1 of the present invention is prepared by using a solvent (ethanol, methanol, chloroform, methylene chloride, tetrahydrofuran, dimethyl sulfide). Peroxide, dimethylformaldehyde, N-methylpyrrolidone, benzene, toluene and the like), and then 50 ml of a linker 2 mM concentration solution was prepared. Gold, a substrate, was impregnated into a linker solution at room temperature, reacted for 12 hours, washed sequentially with ethanol and secondary distilled water, and then dried with nitrogen to obtain a linker-coated substrate.

실시예Example 5: 단백질 고정화 5: protein immobilization

실시예 4의 절차에 따라 SPR(Surface Plasmon Resonance) 칩에 상기 화학식 1의 화합물로 구성된 링커를 자기조립단분자막 또는 코팅에 의해 기질 제조 후 SPR을 사용하여 단백질 고정화 유무를 확인하였다. According to the procedure of Example 4 on the surface Plasmon Resonance (SPR) chip, the linker composed of the compound of Formula 1 was prepared by the self-assembled monolayer film or coating to confirm the presence of protein immobilization using SPR.

모든 실험에는 pH=7.4인 포스페이트 완충액을 사용하였다. 실험방법을 다음과 같고, 그 결과는 도 4의 센서 그램을 통하여 나타내었다:All experiments used phosphate buffer with pH = 7.4. The experimental method is as follows, and the result is shown through the sensorgram of FIG.

SPR 기기(SPR LAB, 케이맥(주))에 칩을 설치한 후 CRP(C-reactive protein) 항체(Aldrich Co) 10 mg/L를 완충 용액과 함께 흘린 후 SPR 신호를 확인하였다(도 2의 (ⅰ)). 비특이적 반응을 막기 위해 에틸아민과 완충용액을 함께 흘린 후 비특이적 반응을 확인하였다(도 2의 (ⅱ) 및 (ⅲ)). 항원-항체 반응을 확인하기 위해 CRP(C-reactive protein) 항원 10 mg/L를 완충 용액과 함께 흘린 후 SPR 신호를 통하여 항원-항체 반응을 확인하였다(도 2의 (ⅳ)).After installing the chip in the SPR device (SPR LAB, KMA Co., Ltd.), 10 mg / L of CRP (C-reactive protein) antibody (Aldrich Co) with a buffer solution and the SPR signal was confirmed (Fig. 2 ( Iii)). In order to prevent the nonspecific reaction, the ethylamine and the buffer solution were flowed together, and then the nonspecific reaction was confirmed (FIG. 2 (ii) and (iii)). In order to confirm the antigen-antibody response, 10 mg / L of C-reactive protein (CRP) antigen was flowed along with the buffer solution, and then the antigen-antibody reaction was confirmed through the SPR signal (Fig. 2 (iii)).

도 4에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 링커에 의해 항체가 안정되게 고정화되어 SPR 신호가 증가됨을 알 수 있었으며(도 2의 (ⅰ) 및 (ⅱ), 추가적으로 항원이 고정화된 항체에 결합되는 양상도 SPR 신호의 증가에 의해 검출할 수 있었다(도 2의 (ⅳ)). As can be seen in Figure 4, the linker of the present invention was confirmed that the antibody is stably immobilized to increase the SPR signal (Fig. 2 (ii) and (ii), and also the aspect that the antigen is bound to the immobilized antibody It was possible to detect by increasing the SPR signal (Fig. 2 (i)).

따라서, 본 발명에 따른 고정용 링커를 사용하였을 때 단백질이 안정되게 고체 기질에 고정됨을 확인할 수 있다.Therefore, when the fixing linker according to the present invention is used, it can be confirmed that the protein is stably fixed to the solid substrate.

실시예Example 6: 표면  6: surface 개질된Modified 기질의 제조 Preparation of Substrate

본 발명의 고정화 링커를 사용하여 표면 개질을 위해 기질이 실리콘 왓퍼인 경우, 본 발명 상기 화학식 1의 화합물로 구성된 고정화 링커를 용매(에탄올, 메탄 올, 클로로포름, 메틸렌클로라이드, 테트라하이드로퓨란, 디메틸설퍼록사이드, 디메틸포름알데히드, N-메틸피롤리돈, 벤젠 및 톨루엔 등)에 용해시킨 다음, 링커 2mM 농도 용액 10 ml를 제조하였다. 기질인 실리콘 왓퍼를 상온에서 링커 용액에 함침시키고, 딥(dip) 코팅을 한 후 건조시켜 표면 개질된 기질을 수득하였다.When the substrate is a silicon wafer for surface modification using the immobilized linker of the present invention, the immobilized linker composed of the compound of the present invention is prepared using a solvent (ethanol, methanol, chloroform, methylene chloride, tetrahydrofuran, dimethylsulfurlock). Side, dimethylformaldehyde, N-methylpyrrolidone, benzene, toluene and the like), and then 10 ml of a linker 2 mM concentration solution was prepared. Substrate silicon wafer was impregnated into the linker solution at room temperature, dip coated and then dried to obtain a surface modified substrate.

실시예Example 7: 표면 개질 유무 확인 7: Check for surface modification

상기 실시예 6에서 제조된 기질을 n-부틸아민(n-butylamine, Aldrich Co) 또는 2-2-아미노에톡시에탄올(2-(2-aminoethoxy)ethanol,Aldrich Co) 2mM 농도 용액 10 ml에 20분간 함침시킨 다음 건조시켰다. 표면 개질의 유무는 근적외선 분광법(FT-IR)을 이용하여 확인 하였다. 표면 개질의 유무 확인 결과는 도 3에 나타내었다.The substrate prepared in Example 6 was added to 10 ml of n-butylamine (n-butylamine, Aldrich Co) or 2-2-aminoethoxyethanol (2- (2-aminoethoxy) ethanol, Aldrich Co) 2 mM concentration solution. It was impregnated for a minute and then dried. The presence or absence of surface modification was confirmed using near infrared spectroscopy (FT-IR). The result of confirming the presence or absence of surface modification is shown in FIG.

도 3에서 확인할 수 있듯이, n-부틸아민 또는 2-2-아미노에톡시에탄올과 본발명의 상기 화학식 1의 폴리숙시니이미딜숙시니옥시에틸티오펜이 기질인 실리콘 왓퍼 표면에서 반응을 하여 폴리숙시니이미딜숙시니옥시에틸티오펜의 1730 cm-1에서 나타나는 카르보닐(carbonyl) 그룹의 강도가 약해지고 새로운 스펙트럼인 아마이드에 해당하는 피크가 3285 cm-1 및 1640 cm-1에서 나타남을 FT-IR 스펙트럼을 통하여 확인 할 수 있었다.As can be seen in Figure 3, n-butylamine or 2-2-aminoethoxyethanol and the polysuccinimidyl succinioxyethyl thiophene of the general formula (I) of the present invention is reacted on the surface of the silicon wafer of the polysilicon The FT-IR spectrum shows that the intensity of the carbonyl group at 1730 cm −1 of cinimidylsuccinioxyethylthiophene is weakened and peaks corresponding to the new spectrum, amide, appear at 3285 cm −1 and 1640 cm −1 . We could check through

따라서, 본 발명에 따른 고정용 링커를 사용하였을 때 표면이 개질된 기질을 수득할 수 있음을 확인 할 수 있다.Therefore, it can be confirmed that when the fixing linker according to the present invention is used, a substrate having a modified surface can be obtained.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Having described the specific part of the present invention in detail, it is apparent to those skilled in the art that the specific technology is merely a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereto. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and equivalents thereof.

도 1은 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물의 NMR을 통한 확인 결과를 보여준다.Figure 1 shows the results confirmed by NMR of the compound represented by the formula (1) of the present invention.

도 2는 본 발명의 화학식 1로 구성된 링커가 표면에 코팅된 SPR(surface plasmon resonance) 칩에 고정화된 단백질에 대한 센서 그램이다.FIG. 2 is a sensorgram for a protein immobilized on a surface plasmon resonance (SPR) chip coated with a linker composed of Chemical Formula 1 of the present invention.

도 3은 본 발명의 화학식 1로 구성된 링커에 의해 실리콘 왓퍼의 표면 개질 유무를 근적외선 분광법(FT-IR)을 이용하여 분석한 결과이다. (a)는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 실리콘 왓퍼에 코팅된 FT-IR 스펙트럼을 나타내고, (b)는 상기 화합물이 실리콘 왓퍼에 코팅된 후 n-부틸아민으로 처리된 FT-IR 스펙트럼을 나타내면, (c)는 상기 화합물이 실리콘 왓퍼에 코팅된 후 2-2-아미노에톡시에탄올으로 처리된 FT-IR 스펙트럼을 나타낸다.3 is a result of analyzing the presence or absence of surface modification of the silicon wafer by a linker composed of the formula (1) of the present invention using near-infrared spectroscopy (FT-IR). (a) shows the FT-IR spectrum in which the compound represented by Formula 1 is coated on a silicon wafer, and (b) shows the FT-IR spectrum treated with n-butylamine after the compound is coated on a silicon wafer. , (c) shows the FT-IR spectra treated with 2-2-aminoethoxyethanol after the compound was coated on a silicon wafer.

Claims (11)

하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 생분자 고정용 활성표면 링커 조성물: Biomolecule-fixing active surface linker composition comprising a compound represented by Formula 1 below: 화학식 1Formula 1
Figure 112010063171788-pat00015
Figure 112010063171788-pat00015
 상기 화학식에서, X는 황이고, R1은 C1-C8 알킬렌기이며, Q는 산소이고, R2는 C0 알킬렌기이며, Z는 숙신이미드기이고, n은 1-1000의 정수이다.In the above formula, X is sulfur, R 1 is C 1 -C 8 alkylene group, Q is oxygen, R 2 is C 0 alkylene group, Z is succinimide group, n is an integer of 1-1000 to be. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 상기 제 1 항의 조성물이 표면에 코팅된 고체 기질.Solid substrate coated on the surface of the composition of claim 1. 상기 제 7 항의 고체 기질을 포함하는 바이오칩.Biochip comprising the solid substrate of claim 7. 제 8 항에 있어서, 상기 바이오칩은 단백질 칩인 것을 특징으로 하는 바이오칩.The biochip of claim 8, wherein the biochip is a protein chip. 상기 제 1 항의 조성물을 포함하는 금속 및 금속 산화물의 산화 방지용 조성물.A composition for preventing oxidation of metals and metal oxides comprising the composition of claim 1. 상기 제 7 항의 고체기질을 포함하는 화학 센서.Chemical sensor comprising the solid substrate of claim 7.
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