KR102462849B1 - 신규한 폴리머 및 dna 코폴리머 코팅 - Google Patents

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Abstract

본원에 기재된 일부 구체예는 표면 기능화를 위한 신규한 폴리머 코팅 및 DNA 서열화 및 다른 진단 적용에서 사용하기 위한 기재의 표면(들)에 사전-그라프팅된 DNA-코폴리머를 그라프팅하는 신규한 공정에 관한 것이다.

Description

신규한 폴리머 및 DNA 코폴리머 코팅{NOVEL POLYMERS AND DNA COPOLYMER COATINGS}
우선 출원을 참조로 포함
본 출원은 2014년 10월 31일자 출원된 미국 가특허 출원 제62/073,764호에 대한 우선권을 주장하고, 상기 출원의 전체는 본원에 분명히 참조로 포함된다.
분야
일반적으로, 본 출원은 화학, 생물학 및 재료 과학 분야에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 출원은 기재 표면 기능화(surface functionalization) 및 다운스트림(downstream) 적용, 예컨대, DNA 서열화 및 다른 진단 적용을 지원하는 신규한 폴리머 코팅 및 그라프팅된 DNA-코폴리머에 관한 것이다. 그러한 기능화된 표면을 제조하기 위한 방법 및 이의 용도가 또한 개시된다.
폴리머 또는 하이드로겔-코팅된 기재는 다수의 기술적 적용에서 사용된다. 예를 들어, 이식가능한 의료 장치는 생물학적 불활성 폴리머로 코팅될 수 있다. 또 다른 예에서 폴리머 또는 하이드로겔 코팅된 기재는 생물학적 분자의 제조 및/또는 분석을 위해 사용된다. 분자 분석, 예컨대, 특정 핵산 서열화 방법은 기재의 폴리머 또는 하이드로겔-코팅된 표면에 대한 핵산 가닥의 부착에 의존적이다. 부착된 핵산 가닥의 서열은 이후 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 다수의 상이한 방법에 의해 결정될 수 있다.
특정 합성에 의한 서열화(Sequencing-by-Synthesis: "SBS") 공정에서, 유동 셀(flow cell)의 하나 이상의 표면은 프라이머(단일 가닥 DNA 또는 ssDNA)가 이후 그라프팅(grafting)되는 폴리머 또는 하이드로겔로 코팅된다. 그러나, 코팅, 그라프팅 및 품질 제어 단계를 수행하는 것과 관련된 고유의 비용이 존재한다.
본 출원에는 초기 폴리머 합성으로 프라이머 폴리머 커플링 단계를 도입하는 SBS 적용 및 공정에 유용한 폴리머 코팅이 개시된다. 이는 서열화 유동 셀 또는 SBS에 사용되는 다른 기재를 제조하는데 수행되는 그라프팅 공정의 일부 또는 전부를 없앨 수 있다. 이러한 공정은 다운스트림 생화학에 대한 프라이머 접근성을 최대화시키고, 부반응을 최소화시키며, 보다 효율적인 계면 화학을 얻을 수 있다. 본원에 개시된 코팅 및 공정은 핵산 및 다른 생물학적 활성 분자의 합성 또는 검출을 위해 사용되는 것들을 포함하지만 이로 제한되지 않는 다른 분석 장치 및 공정에 유용하다.
본원에 기재된 일부 구체예는 하기 화학식 (I)의 반복 단위 및 하기 화학식 (II)의 반복 단위를 포함하는 표면 기능화를 위한 폴리머에 관한 것이다:
Figure 112017051271682-pct00001
상기 식에서, 각각의 R1a, R2a, R1b 및 R2b는 독립적으로 수소, 치환되거나 비치환된 알킬 또는 치환되거나 비치환된 페닐로부터 선택되고; 각각의 R3a 및 R3b는 독립적으로 수소, 치환되거나 비치환된 알킬, 치환되거나 비치환된 페닐, 또는 치환되거나 비치환된 C7-14 아르알킬로부터 선택되고; 각각의 L1 및 L2는 독립적으로 치환되거나 비치환된 알킬렌 링커(linker) 또는 치환되거나 비치환된 헤테로알킬렌 링커로부터 선택된다. 일부 구체예에서, 폴리머는 추가로 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리실록산, 실리콘, 폴리아크롤레인, 폴리포스파젠, 폴리이소시아네이트, 폴리-올, 및 폴리사카라이드, 또는 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 반복 단위를 포함할 수 있다. 일부 그러한 구체예에서, 폴리머는 추가로 하기 화학식 (IIIa) 또는 (IIIb) 또는 이 둘 모두의 폴리아크릴아미드의 하나 이상의 반복 단위를 포함할 수 있다:
Figure 112017051271682-pct00002
상기 식에서, 각각의 R4a, R4b 및 R5b는 수소 또는 C1-3 알킬로부터 선택되고; 각각의 R5a, R6a, R6b 및 R7b는 독립적으로 수소, 치환되거나 비치환된 C1-6 알킬 또는 치환되거나 비치환된 페닐로부터 선택된다.
본원에 기재된 일부 구체예는 본원에 기재된 바와 같은 화학식 (I)의 반복 단위 및 화학식 (II)의 반복 단위를 지니는 폴리머를 포함하는 제 1 표면을 지니는 기재에 관한 것이다. 일부 구체예에서, 폴리머는 추가로 상술된 바와 같은 다양한 여러 폴리머 골격의 하나 이상의 반복 단위, 예를 들어, 화학식 (IIIa) 또는 (IIIb) 또는 이 둘 모두의 폴리아크릴아미드의 하나 이상의 반복 단위를 포함할 수 있다.
일부 구체예에서, 폴리머가 기재의 제 1 표면에 골격에 공유 부착되는 경우, 적어도 하나의 공유 결합은 화학식 (II)의 반복 단위의 아미노 기와 기재의 제 1 표면 사이에서 형성된다. 따라서, 본원에 기재된 바와 같이, 화학식 (I)의 반복 단위 및 이에 공유 결합되는 화학식 (II)의 반복 단위를 지니는 폴리머를 포함하는 제 1 표면을 지니는 기재는 또한 기재 표면과의 공유 결합 위치를 나타내는 구조
Figure 112017051271682-pct00003
의 변형된 반복 단위를 지니는 폴리머를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본원에 기재된 일부 구체예는 본원에 기재된 바와 같은 화학식 (I)의 반복 단위 및 화학식 (II)의 반복 단위를 지니는 폴리머에 공유 결합된 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 그라프팅된 폴리머에 관한 것이다. 일부 구체예에서, 폴리머는 추가로 상술된 바와 같은 다양한 여러 폴리머 골격의 하나 이상의 반복 단위, 예를 들어, 화학식 (IIIa) 또는 (IIIb) 또는 이 둘 모두의 폴리아크릴아미드의 하나 이상의 반복 단위를 포함할 수 있다.
일부 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드가 폴리머에 공유 결합되는 경우, 적어도 두 개의 공유 결합은 화학식 (I)의 반복 단위의 아지도 기와 작용성화된 올리고뉴클레오타이드 간의 반응의 결과로 형성된다. 따라서, 본원에 기재된 바와 같이, 화학식 (I)의 반복 단위 및 화학식 (II)의 반복 단위의 폴리머에 공유 결합된 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 그라프팅된 폴리머는 또한 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와의 공유 결합 위치를 나타내는 구조
Figure 112017051271682-pct00004
또는
Figure 112017051271682-pct00005
(여기서,
Figure 112017051271682-pct00006
는 단일 또는 이중 결합임)의 변형된 반복 단위를 지니는 폴리머를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본원에 기재된 일부 구체예는 하기 화학식 (IV)의 반복 단위를 포함하는 표면 기능화를 위한 폴리머에 관한 것이다:
Figure 112017051271682-pct00007
상기 식에서, 각각의 R1c 및 R2c는 독립적으로 수소, 치환되거나 비치환된 알킬 또는 치환되거나 비치환된 페닐로부터 선택되고; R3c는 수소, 치환되거나 비치환된 알킬, 치환되거나 비치환된 페닐, 또는 치환되거나 비치환된 C7-14 아르알킬로부터 선택되고; Ar는 치환되거나 비치환된 C6-10 아릴 또는 치환되거나 비치환된 5 또는 6 원 헤테로아릴로부터 선택되고; RA는 치환되거나 비치환된 테트라진이고; L3는 단일 결합, 치환되거나 비치환된 알킬렌 링커 또는 치환되거나 비치환된 헤테로알킬렌 링커로부터 선택된다. 일부 구체예에서, 폴리머는 추가로 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리실록산, 실리콘, 폴리아크롤레인, 폴리포스파젠, 폴리이소시아네이트, 폴리-올, 및 폴리사카라이드, 또는 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 반복 단위를 포함할 수 있다. 일부 그러한 구체예에서, 폴리머는 추가로 상기 나타나 있는 구조를 지니는 화학식 (IIIa) 또는 (IIIb) 또는 이 둘 모두의 폴리아크릴아미드의 하나 이상의 반복 단위를 포함할 수 있다.
본원에 기재된 일부 구체예는 본원에 기재된 바와 같은 화학식 (IV)의 반복 단위를 지니는 폴리머를 포함하는 제 1 표면을 지니는 기재에 관한 것이다. 일부 구체예에서, 폴리머는 추가로 상술된 바와 같은 다양한 여러 폴리머 골격의 하나 이상의 반복 단위, 예를 들어, 화학식 (IIIa) 또는 (IIIb) 또는 이 둘 모두의 폴리아크릴아미드의 하나 이상의 반복 단위를 포함할 수 있다.
일부 구체예에서, 폴리머가 기재의 제 1 표면에 공유 부착되는 경우, 적어도 두 개의 공유 결합은 화학식 (IV)의 반복 단위의 테트라진 기와 기재의 제 1 표면 간의 반응의 결과로 형성된다. 일부 다른 구체예에서, 적어도 두 개의 공유 결합은 화학식 (IV)의 반복 단위의 테트라진 기 사이에서 형성된다. 따라서, 본원에 기재된 바와 같이, 본원에 기재된 바와 같은 화학식 (IV)의 반복 단위를 지니는 폴리머를 포함하는 제 1 표면을 지니는 기재는 또한 기재 표면과의 공유 결합 위치를 나타내는 구조
Figure 112017051271682-pct00008
(여기서, 모이어티 Ar-RAA는
Figure 112017051271682-pct00009
또는
Figure 112017051271682-pct00010
로부터 선택되고,
Figure 112017051271682-pct00011
은 단일 또는 이중 결합임)의 변형된 반복 단위를 지니는 폴리머를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. RAA는 치환되거나 비치환될 수 있다.
본원에 기재된 일부 구체예는 본원에 기재된 화학식 (IV)의 반복 단위를 지니는 폴리머에 공유 결합된 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 그라프팅된 폴리머에 관한 것이다. 일부 구체예에서, 폴리머는 추가로 상술된 바와 같은 다양한 여러 폴리머 골격의 하나 이상의 반복 단위, 예를 들어, 화학식 (IIIa) 또는 (IIIb) 또는 이 둘 모두의 폴리아크릴아미드의 하나 이상의 반복 단위를 포함할 수 있다.
일부 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드가 폴리머에 공유 결합되는 경우, 적어도 두 개의 공유 결합은 화학식 (IV)의 반복 단위의 테트라진 기와 작용성화된 올리고뉴클레오타이드 간의 반응의 결과로 형성된다. 따라서, 본원에 기재된 바와 같이, 화학식 (IV)의 반복 단위의 폴리머에 공유 결합된 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 그라프팅된 폴리머는 또한 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와의 공유 결합 위치를 나타내는 구조
Figure 112017051271682-pct00012
(여기서, 모이어티 Ar-RAB는
Figure 112017051271682-pct00013
또는
Figure 112017051271682-pct00014
로부터 선택되고;
Figure 112017051271682-pct00015
는 단일 또는 이중 결합임)의 변형된 반복 단위를 지니는 폴리머를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. RAB는 치환되거나 비치환될 수 있다.
본원에 기재된 일부 구체예는 하기 화학식 (V)의 반복 단위를 포함하는 표면 기능화를 위한 폴리머에 관한 것이다:
Figure 112017051271682-pct00016
상기 식에서, 각각의 R1d 및 R2d는 독립적으로 수소, 치환되거나 비치환된 알킬 또는 치환되거나 비치환된 페닐로부터 선택되고; 각각의 R3d는 수소, 치환되거나 비치환된 알킬, 치환되거나 비치환된 페닐, 또는 치환되거나 비치환된 C7-14 아르알킬로부터 선택되고; RB는 아지도, 치환되거나 비치환된 아미노, Boc-보호된 아미노, 하이드록시, 티올, 알키닐, 알케닐, 할로, 에폭시, 테트라지닐 또는 알데하이드로부터 선택되고; 각각의 L4 및 L5는 독립적으로 치환되거나 비치환된 알킬렌 링커 또는 치환되거나 비치환된 헤테로알킬렌 링커로부터 선택된다. 일부 구체예에서, 폴리머는 추가로 화학식 (VIa) 또는 (VIb), 또는 이 둘 모두의 반복 단위를 포함할 수 있다:
Figure 112017051271682-pct00017
상기 식에서, 각각의 R1e, R2e, R1f 및 R2f는 독립적으로 수소, 치환되거나 비치환된 알킬 또는 치환되거나 비치환된 페닐로부터 선택된다. 일부 구체예에서, 폴리머는 추가로 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리실록산, 실리콘, 폴리아크롤레인, 폴리포스파젠, 폴리이소시아네이트, 폴리-올, 및 폴리사카라이드, 또는 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 반복 단위를 포함할 수 있다.
본원에 기재된 일부 구체예는 본원에 기재된 화학식 (V)의 반복 단위를 지니는 폴리머를 포함하는 제 1 표면을 지니는 기재에 관한 것이다. 일부 구체예에서, 폴리머는 추가로 화학식 (VIa) 또는 (VIb), 또는 이 둘 모두의 반복 단위를 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 폴리머는 추가로 상기 기재된 바와 같은 다양한 여러 폴리머 골격의 하나 이상의 반복 단위를 포함할 수 있다.
일부 구체예에서, 폴리머가 기재의 제 1 표면에 공유 부착되는 경우, 적어도 두 개의 공유 결합은 화학식 (V)의 반복 단위의 아지도 기와 기재의 제 1 표면 간의 반응의 결과로 형성된다. 따라서, 본원에 기재된 바와 같이, 화학식 (V)의 반복 단위가 공유 결합되는 폴리머를 포함하는 제 1 표면을 지니는 기재는 또한 기재 표면과의 공유 결합 위치를 나타내는 구조
Figure 112017051271682-pct00018
또는
Figure 112017051271682-pct00019
의 변형된 반복 단위를 지니는 폴리머를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
일부 다른 구체예에서, 폴리머가 기재의 제 1 표면에 공유 부착되는 경우, 적어도 하나의 공유 결합은 화학식 (V)의 반복 단위의 아미노 기와 기재의 반응의 결과로 형성된다. 따라서, 본원에 기재된 바와 같이, 화학식 (V)의 반복 단위가 공유 결합되는 폴리머를 포함하는 제 1 표면을 지니는 기재는 또한 기재 표면과의 공유 결합 위치를 나타내는 구조
Figure 112017051271682-pct00020
의 변형된 반복 단위를 지니는 폴리머를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본원에 기재된 일부 구체예는 본원에 기재된 바와 같은 화학식 (V)의 반복 단위를 지니는 폴리머에 공유 결합되는 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 그라프팅된 폴리머에 관한 것이다. 일부 구체예에서, 폴리머는 추가로 화학식 (VIa) 또는 (VIb), 또는 이 둘 모두의 반복 단위를 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 폴리머는 추가로 상술된 바와 같은 다양한 여러 폴리머 골격의 하나 이상의 반복 단위를 포함할 수 있다.
일부 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드가 폴리머에 공유 결합되는 경우, 적어도 하나의 공유 결합은 화학식 (VIa)의 반복 단위의 에폭시 기와 작용성화된 올리고뉴클레오타이드 간의 반응의 결과로 형성된다. 따라서, 본원에 기재된 바와 같이, 화학식 (V)의 반복 단위 및 화학식 (VIa)의 반복 단위의 폴리머에 공유 결합되는 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 그라프팅된 폴리머는 또한 올리고뉴클레오타이드와의 공유 결합 위치를 나타내는 구조
Figure 112017051271682-pct00021
의 변형된 반복 단위를 지니는 폴리머를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본원에 기재된 일부 구체예는 기재의 제 1 표면에 그라프팅된 폴리머를 고정시키는 방법으로서,
제 1 복수의 작용 기가 공유 부착되는 제 1 표면을 지니는 기재를 제공하고;
폴리머에 공유 결합되는 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 그라프팅된 폴리머(여기서, 폴리머는 제 2 복수의 작용 기를 포함함)를 제공하고;
폴리머가 기재의 제 1 표면에 공유 결합되도록 제 1 표면의 제 1 복수의 작용 기를 폴리머의 제 2 복수의 작용 기와 반응시킴을 포함하는 방법에 관한 것이다.
본원에 기재된 방법의 일부 구체예에서, 표면이 사이클로알켄, 사이클로알킨, 헤테로사이클로알켄, 헤테로사이클로알킨으로부터 선택된 불포화 모이어티를 포함하는 작용성화된 실란으로 처리되고; 작용성화된 올리고뉴클레오타이드가 바이사이클로[6.1.0] 논-4-인을 포함하는 경우, 폴리머는 하기 구조의 폴리(N-(5-아지도아세트아미딜펜틸) 아크릴아미드-코-아크릴아미드) (PAZAM)가 아니다:
Figure 112017051271682-pct00022
또는
Figure 112017051271682-pct00023
상기 식에서, n은 1-20,000 범위의 정수이고, m은 1-100,000 범위의 정수이다. 일부 그러한 구체예에서, 작용성화된 실란의 불포화 모이어티는 노르보르넨을 포함한다.
본원에 기재된 일부 구체예는 기재의 제 1 표면에 본원에 기재된 폴리머를 고정시키는 공정 또는 방법으로서, 제 1 복수의 작용 기가 공유 부착되는 제 1 표면을 지니는 기재를 제공하고; 폴리머가 기재의 제 1 표면에 공유 결합되도록 제 1 표면의 제 1 복수의 작용 기를 폴리머와 반응시킴을 포함하는 공정 또는 방법에 관한 것이다.
도 1a 내지 1d는 노르보르넨 실란 단층 표면을 지니는 폴리머 코팅된 유동 셀의 타이푼(Typhoon) 형광 이미지 및 실시예 1의 폴리머(표 2)의 중간 타이푼 세기의 관련 막대 도표를 보여주는 것이다.
도 2a 내지 2d는 노르보르넨 실란 단층 표면을 지니는 폴리머 코팅된 유동 셀의 타이푼 형광 이미지 및 실시예 1의 폴리머(표 3)의 중간 타이푼 세기의 관련 막대 도표를 보여주는 것이다.
도 3a는 실시예 1에 열거된 바와 같은 여러 폴리머(표 2)로 노르보르넨 표면을 코팅한 후 TET QC 세기 데이터(표 4) 및 열 응력 시험 후 측정하는 경우의 표면 손실 비율을 도시하는 선 및 막대 도표이다.
도 3b는 실시예 1에 열거된 바와 같은 여러 폴리머(표 3)로 에폭시 표면을 코팅한 후 TET QC 세기 데이터(표 5) 및 열 응력 시험 후 측정하는 경우의 표면 손실 비율을 도시하는 선 및 막대 도표이다.
도 4a 내지 4d는 노르보르넨 실란 단층 표면을 지니는 폴리머 코팅된 유동 셀의 타이푼 형광 이미지 및 실시예 1의 폴리머(표 6)의 중간 타이푼 세기의 관련 막대 도표를 보여주는 것이다.
도 4e는 실시예 1에 열거된 바와 같은 여러 폴리머(표 6)로 노르보르넨 표면을 코팅한 후 TET QC 세기 데이터(표 7) 및 열 응력 시험 후 측정하는 경우의 표면 손실 비율을 도시하는 선 및 막대 도표이다.
도 5는 여러 시점에서 노르보르넨과 바이피리딜 테트라진 간의 반응의 일련의 NMR 이미지를 보여주는 것이다.
도 6은 바이피리딜 테트라진과 바이사이클로[6.1.0]논-4-인-9-일 메탄올 간의 반응의 UV-Vis 흡수 패턴의 선 그래프를 보여주는 것이다.
도 7은 그라프팅된 덴드리머와 표면 부착 기를 지니는 작용성화된 덴드리머 간의 커플링 반응을 보여주는 것이다.
본 출원은 핵산-코폴리머 (예를 들어, DNA-코폴리머) 및 이러한 핵산-코폴리머를 기재의 표면에 그라프팅시키는 공정에 관한 것이다. 단일 가닥 DNA ("ssDNA") 프라이머와의 예비-컨쥬게이션에 사용되는 폴리머의 일부 구체예는 아크릴아미드/아지도-아크릴아미드/아미노에틸-아크릴아미드 3원 코폴리머, 테트라진 개질된 폴리아크릴아미드, 및 폴리(글리시딜 메타크릴레이트)과 아미노-PEG-아자이드 또는 아미노-PEG-Boc-아미드의 반응 생성물을 포함한다. 이에 따라, 핵산-코폴리머는 기재의 표면, 일부 경우에서, 기재의 실란 작용성화된 표면, 예컨대 플로우 셀의 표면 또는 분자 어레이의 표면에 공유 결합될 수 있다. 또한, 본 발명은 이러한 핵산-코폴리머 코팅된 표면을 제조하는 방법 및 합성 반응에 의한 서열화(sequencing-by-synthesis reaction)에 이러한 핵산-코폴리머 코팅된 표면을 포함하는 기재를 사용하는 방법에 관한 것이다.
일부 구체예는 하나 이상의 작용성 모이어티, 예컨대 바이사이클로[6.1.0]논-4-인, 알킨, 아미도 또는 아지도 유도된 연결을 통해 본원에서 기술된 폴리머에 예비-컨쥬게이션된 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 합성 반응에 의한 서열화를 수행하기 위한 플로우 셀에 관한 것이다. 일부 구체예에서, 프라이머는 P5 또는 P7 프라이머이다. P5 및 P7 프라이머는 HiSeq®, MiSeq®, NextSeq® 및 Genome Analyzer® 플랫폼으로 서열화하기 위해 Illumina Inc에 의해 시판되는 상업적 플로우 셀의 표면 상에 사용된다.
품질 관리(QC) 마커를 폴리머 내에 프라이머 부착물과 함께 혼입시킴으로써 추가 공정 및 비용 절감이 달성될 수 있다. QC 마커와 함께 또는 없이 DNA-코폴리머의 품질 및 농도를 결정하는데 분석 시험이 사용될 수 있고, 또한 개방 웨이퍼 포맷으로 작동되는 경우 증착의 효율성을 측정하는데 사용될 수 있다. 이들 추가의 품질 관리 체크포인트는 플로우 셀 배치(flow cell batch)를 일괄 변형으로 감소시켜 보다 일관된 생성물을 얻고, 또한 제조 과정에서 오류가 발생할 때 프로세스 편차가 발생하는 곳을 좁히는 것을 도와야 한다.
정의
달리 명시되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 당업자들에 의해 보편적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 용어 "포함하는" 뿐만 아니라 다른 형태, 예컨대 "포함한다" 및 포함된다"의 사용은 제한적이지 않다. 용어 "갖는" 뿐만 아니라 다른 형태, 예컨대 "갖다" 및 "가졌다"의 사용은 제한적이지 않다. 관례적인 어구에서나 청구항의 내용에서나, 본 명세서에서 사용되는 용어 "포함한다" 및 "포함하는"은 개방형 의미를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 즉, 상기 용어들은 어구 "적어도 ~을 갖는" 또는 "적어도 ~을 포함하는"과 동의어로 해석되어야 한다. 예를 들어, 공정의 맥락에서 사용되는 경우, 용어 "포함하는"은 공정이 적어도 언급된 단계를 포함하지만, 추가의 단계를 포함할 수 있음을 의미한다. 화합물, 조성물 또는 디바이스(device)의 맥락에서 사용되는 경우, 용어 "포함하는"은 화합물, 조성물 또는 디바이스가 적어도 언급된 특징 또는 구성요소를 포함하지만, 또한 추가의 특징 또는 구성요소를 포함할 수 있음을 의미한다.
본원에서 사용되는 일반적인 유기 약어는 하기와 같이 정의된다:
Ac 아세틸
Ac2O 아세트산 무수물
APTS 아미노프로필 실란
APTES (3-아미노프로필)트리에톡시실란
APTMS (3-아미노프로필)트리메톡시실란
aq. 수성
ATRP 원자-이동 라디칼 중합
Azapa N-(5-아지도아세트아미딜펜틸) 아크릴아미드
BCN 바이사이클로[6.1.0]논-4-인
Bn 벤질
Brapa 또는 BRAPA N-(5-브로모아세트아미딜펜틸) 아크릴아미드
Bz 벤조일
BOC 또는 Boc 3차-부톡시카보닐
Bu n-부틸
cat. 촉매적
CMP 화학적 기계적 연마
CRP 제어된 라디칼 중합
CVD 화학적 기상 증착
℃ 섭씨 온도
dATP 데옥시아데노신 트리포스페이트
dCTP 데옥시사이티딘 트리포스페이트
dGTP 데옥시구아노신 트리포스페이트
dTTP 데옥시티미딘 트리포스페이트
DCA 디클로로아세트산
DCE 1,2-디클로로에탄
DCM 메틸렌 클로라이드
DIEA 디이소프로필에틸아민
DIPEA 디이소프로필에틸아민
DMA 디메틸아세트아미드
DME 디메톡시에탄
DMF N,N'-디메틸포름아미드
DMSO 디메틸설폭사이드
DPPA 디페닐포스포릴 아자이드
Et 에틸
EtOAc 또는 EA 에틸 아세테이트
g 그램(들)
h 또는 hr 시간(들)
iPr 이소프로필
KPi pH 7.0에서의 10 mM 포타슘 포스페이트 완충액
KPS 포타슘 퍼설페이트
IPA 이소프로필 알코올
IPHA.HCl N-이소프로필하이드록실아민 하이드로클로라이드
m 또는 min 분(들)
MeOH 메탄올
MeCN 아세토니트릴
mL 밀리리터(들)
NaN3 소듐 아자이드
NHS N-하이드록시석신이미드
NMP 니트록사이드-매개된 라디칼 중합
PAZAM Azapa에 대한 어떠한 아크릴아미드의 폴리(N-(5-아지도아세트아미딜펜틸) 아크릴아미드-코-아크릴아미드)의 비
PEG 폴리에틸렌 글리콜
PG 보호기
PGMA 폴리(글리시딜 메타크릴레이트)
Ph 페닐
ppt 침전물
RAFT 가역적 부가-분열 사슬 이동 중합
rt 실온
SFA 미국 특허 공개 번호 2011/0059865에서 정의된 바와 같은 실란 비함유 아크릴아미드
설포-HSAB 또는 SHSAB N-하이드록시설포석신이미딜-4-아지도베노에이트
TEA 트리에틸아민
Tert, t 3차
THF 테트라하이드로푸란
TEMED 테트라메틸에틸렌디아민
YES 수율 엔지니어링 시스템(Yield Engineering Systems)
㎕ 마이크로리터(들)
본원에서 사용되는 용어 "어레이(array)"는 상이한 프로브 분자가 상대 위치에 따라 서로 구별될 수 있도록 하나 이상의 기재에 결합되어 있는 상이한 프로브 분자의 모집단을 나타낸다. 어레이는 각각이 기재 상의 상이한 주소지정가능 위치(addressable location)에 위치하는 상이한 프로브 분자를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 어레이는 각각이 상이한 프로브 분바를 지닌 별개의 기재를 포함할 수 있으며, 상이한 프로브 분자는 기재가 부착되어 있는 표면 상의 기재의 위치에 따라, 또는 액체 중 기재의 위치에 따라 확인될 수 있다. 별도의 기재가 표면 상에 위치되어 있는 예시적인 어레이는 비제한적으로, 예를 들어, 미국 특허 제6,355,431호 B1, US 2002/0102578 및 PCT 공개 번호 WO 00/63437에 기술된 바와 같이 웰(well) 중의 비드를 포함하는 것들을 포함한다. 예를 들어, 미세유체 장치, 예컨대 형광성 활성 세포 분류기(fluorescent activated cell sorter)(FACS)를 사용하여 액체 어레이 중의 비드를 구별하기 위해 본 발명에서 사용될 수 있는 예시적인 포맷은 예를 들어, 미국 특허 제6,524,793호에 기술되어 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 어레이의 추가의 예는 비제한적으로, 미국 특허 제5,429,807호; 제5,436,327호; 제5,561,071호; 제5,583,211호; 제5,658,734호; 제5,837,858호; 제5,874,219호; 제5,919,523호; 제6,136,269호; 제6,287,768호; 제6,287,776호; 제6,288,220호; 제6,297,006호; 제6,291,193호; 제6,346,413호; 제6,416,949호; 제6,482,591호; 제6,514,751호 및 제6,610,482호; 및 WO 93/17126; WO 95/11995; WO 95/35505; EP 742 287; 및 EP 799 897에 기술된 것들을 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "공유 부착된(covalently attached)" 또는 "공유 결합된"은 원자들 간의 전자 쌍 공유에 의해 특징되는 화학 결합의 형성을 나타낸다. 예를 들어, 공유 부착된 폴리머 코팅은 다른 수단, 예를 들어, 접착 또는 정전기 상호작용을 통해 표면에 결합하는 것과 비교하여, 작용성화된 기재 표면과 화학 결합을 형성하는 폴리머 코팅을 나타낸다. 표면에 공유 부착된 폴리머는 또한 공유 결합 이외의 수단을 통해 결합될 수 있는 것으로 이해해야 할 것이다.
본원에서 사용되는 "Ca 내지 Cb" 또는 "Ca-b"(여기서, "a" 및 "b"는 정수임)는 명시된 기에서 탄소 원자의 개수를 나타낸다. 즉, 기가 "a" 내지 "b"(경계값 포함)개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 따라서, 예를 들어, "C1 내지 C4 알킬" 또는 "C1-4 알킬" 기는 1 내지 4개의 탄소를 갖는 모든 알킬 기, 즉, CH3-, CH3CH2-, CH3CH2CH2-, (CH3)2CH-, CH3CH2CH2CH2-, CH3CH2CH(CH3)- 및 (CH3)3C-을 나타낸다.
본원에서 사용되는 용어 "할로겐" 또는 "할로"는 원소 주기율표 제7열의 방사선-안정 원자(radio-stable atom) 중 어느 하나, 즉, 불소, 염소, 브롬, 또는 아이오딘을 의미하며, 불소 및 염소가 바람직하다.
본원에서 사용되는 "알킬"은 완전히 포화된(즉, 이중 또는 삼중 결합을 함유하지 않은) 선형 또는 분지형 탄화수소 사슬을 나타낸다. 알킬 기는 1 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다(알킬 기가 본원에서 나타낼 때마다, 수치 범위, 예컨대 "1 내지 20"은 제시되는 범위 내 각각이 정수를 나타내며; 예를 들어 "1 내지 20개의 탄소 원자"는 알킬 기가 1개의 탄소 원자, 2개의 탄소 원자, 3개의 탄소 원자, 등등, 및 20개 이하의 탄소 원자로 이루어질 수 있음을 의미하지만, 본 발명의 정의는 또한 수치 범위가 명시되지 않은 용어 "알킬"의 존재를 포함함). 또한, 알킬 기는 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 중간 크기의 알킬일 수 있다. 또한, 알킬 기는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 저급 알킬일 수 있다. 알킬 기는 "C1-4 알킬" 또는 유사한 명칭으로 표시될 수 있다. 단지 예로서, "C1-4 알킬"은 알킬 사슬에 1 내지 4개의 탄소 원자가 있음을 나타낸다. 즉, 알킬 사슬이 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, 2차-부틸, 및 t-부틸로 이루어진 군으로부터 선택된다. 전형적인 알킬 기는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 3차 부틸, 펜틸, 헥실, 및 등을 포함하나, 어떠한 식으로든 이로 제한되지 않는다. 알킬 기는 치환되거나 비치환될 수 있다.
본원에서 사용되는 "알콕시"는 화학식 -OR(여기서 R은 상기 정의된 바와 같은 알킬임)을 나타내며, 예컨대 "C1-9 알콕시", 예로 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-메틸에톡시 (이소프로폭시), n-부톡시, 이소-부톡시, 2차-부톡시, 및 3차-부톡시, 등을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다. 알콕시 기는 치환되거나 비치환될 수 있다.
본원에서 사용되는 "알케닐"은 하나 이상의 이중 결합을 함유하는 선형 또는 분지형 탄화수소 사슬을 나타낸다. 알케닐 기는 2 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있으나, 본 정의는 또한 수치 범위가 명시되지 않은 용어 "알케닐"의 존재를 포함한다. 또한, 알케닐 기는 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 중간 크기의 알케닐일 수 있다. 또한, 알케닐 기는 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 저급 알케닐일 수 있다. 알케닐 기는 "C2-4 알케닐" 또는 유사한 명칭으로 표시될 수 있다. 단지 예로서, "C2-4 알케닐"은 알케닐 사슬에 2 내지 4개의 탄소 원자가 있음을 나타낸다. 즉, 알케닐 사슬은 에테닐, 프로펜-1-일, 프로펜-2-일, 프로펜-3-일, 부텐-1-일, 부텐-2-일, 부텐-3-일, 부텐-4-일, 1-메틸-프로펜-1-일, 2-메틸-프로펜-1-일, 1-에틸-에텐-1-일, 2-메틸-프로펜-3-일, 부타-1,3-디에닐, 부타-1,2,-디에닐, 및 부타-1,2-디엔-4-일로 이루어진 군으로부터 선택된다. 전형적인 알케닐 기는 에테닐, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 및 헥센일, 등을 포함하나, 어떠한 식으로든 이로 제한되지 않는다. 알케닐 기는 치환되거나 비치환될 수 있다.
본원에서 사용되는 "알키닐"은 하나 이상의 삼중 결합을 함유하는 선형 또는 분지형 탄화수소 사슬을 나타낸다. 알키닐 기는 2 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있으나, 본 정의는 또한 수치 범위가 명시되지 않은 용어 "알키닐"의 존재를 포함한다. 또한, 알키닐 기는 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 중간 크기의 알키닐일 수 있다. 또한, 알키닐 기는 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 저급 알키닐일 수 있다. 알키닐 기는 "C2-4 알키닐" 또는 유사한 명칭으로 표시될 수 있다. 단지 예로서, "C2-4 알키닐"은 알키닐 사슬에 2 내지 4개의 탄소 원자가 있음을 나타낸다. 즉, 알키닐 사슬은 에틴일, 프로핀-1-일, 프로핀-2-일, 부틴-1-일, 부틴-3-일, 부틴-4-일, 및 2-부틴일로 이루어진 군으로부터 선택된다. 전형적인 알키닐 기는 에티닐, 프로피닐, 부티닐, 펜티닐, 및 헥시닐, 등을 포함하나, 어떠한 식으로 이로 제한되지 않는다. 알키닐 기는 치환되거나 비치환될 수 있다.
본원에서 사용되는 "헤테로알킬"은 사슬 골격에 하나 이상의 헤테로원자, 즉, 질소, 산소 및 황을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아닌 탄소 이외의 원소를 함유하는 선형 또는 분지형 탄화수소 사슬을 나타낸다. 헤테로알킬 기는 1 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있으나, 본 정의는 또한 수치 범위가 명시되지 않은 용어 "헤테로알킬"의 존재를 포함한다. 또한, 헤테로알킬 기는 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 중간 크기의 헤테로알킬일 수 있다. 또한, 헤테로알킬 기는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 저급 헤테로알킬일 수 있다. 헤테로알킬 기는 "C1-4 헤테로알킬" 또는 유사한 명칭으로 표시될 수 있다. 헤테로알킬 기는 하나 이상의 헤테로원자를 함유할 수 있다. 단지 예로서, "C1-4 헤테로알킬"은 헤테로알킬 사슬에 1 내지 4개의 탄소 원자 및 추가로 사슬의 골격에 하나 이상의 헤테로원자가 있음을 나타낸다.
본원에서 사용되는 "알킬렌"은 두 결합 지점을 통해 나머지 분자에 결합되는 탄소 및 수소 만을 함유하는 분지형 또는 선형 사슬의 완전 포화된 디-라디칼 화학 기를 의미한다(즉, 알칸디일). 알킬렌 기는 1 내지 20,000개의 탄소 원자를 가질 수 있으나, 본 정의는 또한 수치 범위가 명시되지 않은 용어 알킬렌의 존재를 포함한다. 또한, 알킬렌 기는 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 중간 크기의 알킬렌일 수 있다. 또한, 알킬렌 기는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 저급 알킬렌일 수 있다. 알킬렌 기는 "C1-4 알킬렌" 또는 유사한 명칭으로 표시될 수 있다. 단지 예로서, "C1-4 알킬렌"은 알킬렌 사슬에 1 내지 4개의 탄소 원자가 있음을 나타낸다. 즉, 알킬렌 사슬은메틸렌, 에틸렌, 에탄-1,1-디일, 프로필렌, 프로판-1,1-디일, 프로판-2,2-디일, 1-메틸-에틸렌, 부틸렌, 부탄-1,1-디일, 부탄-2,2-디일, 2-메틸-프로판-1,1-디일, 1-메틸-프로필렌, 2-메틸-프로필렌, 1,1-디메틸-에틸렌, 1,2-디메틸-에틸렌, 및 1-에틸-에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본원에서 사용되는 용어 "헤테로알킬렌"은 알킬렌의 하나 이상의 골격 원자가 탄소 이외의 원자, 예를 들어, 산소, 질소, 황, 인 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 알킬렌 사슬을 나타낸다. 헤테로알킬렌 사슬은 2 내지 20,000의 길이를 가질 수 있다. 예시적인 헤테로알킬렌은 -OCH2-, -OCH(CH3)-, -OC(CH3)2-, -OCH2CH2-, -CH(CH3)O-, -CH2OCH2-, -CH2OCH2CH2-, -SCH2-, -SCH(CH3)-, -SC(CH3)2-, -SCH2CH2-, -CH2SCH2CH2-, -NHCH2-, -NHCH(CH3)-, -NHC(CH3)2-, -NHCH2CH2-, - -CH2NHCH2-, -CH2NHCH2CH2-, 등을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다.
본원에서 사용되는 "알케닐렌"은 두 결합 지점을 통해 나머지 분자에 결합되는 탄소 및 수소 만을 함유하고, 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 함유하는 선형 또는 분지형 사슬의 디-라디칼 화학 기를 의미한다. 알케닐렌 기는 2 내지 20,000개의 탄소 원자를 가질 수 있으나, 본 정의는 또한 수치 범위가 명시되지 않은 용어 알케닐렌의 존재를 포함한다. 또한, 알케닐렌 기는 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 중간 크기의 알케닐렌일 수 있다. 또한, 알케닐렌 기는 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 저급 알케닐렌일 수 있다. 알케닐렌 기는 "C2-4 알케닐렌" 또는 유사한 명칭으로 표시될 수 있다. 단지 예로서, "C2-4 알케닐렌"은 알케닐렌 사슬에 2 내지 4개의 탄소 원자가 있음을 나타낸다. 즉, 알케닐렌 사슬은 에테닐렌, 에텐-1,1-디일, 프로펜일렌, 프로펜-1,1-디일, 프로프-2-엔-1,1-디일, 1-메틸-에테닐렌, 부트-1-에닐렌, 부트-2-에닐렌, 부트-1,3-디에닐렌, 부텐-1,1-디일, 부트-1,3-디엔-1,1-디일, 부트-2-엔-1,1-디일, 부트-3-엔-1,1-디일, 1-메틸-프로프-2-엔-1,1-디일, 2-메틸-프로프-2-엔-1,1-디일, 1-에틸-에테닐렌, 1,2-디메틸-에테닐렌, 1-메틸-프로펜일렌, 2-메틸-프로펜일렌, 3-메틸-프로펜일렌, 2-메틸-프로펜-1,1-디일, 및 2,2-디메틸-에텐-1,1-디일로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본원에서 사용되는 "알키닐렌"은 두 결합 지점을 통해 나머지 분자에 결합되는 탄소 및 수소 만을 함유하고, 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중 결합을 함유하는 선형 또는 분지형 사슬의 디-라디칼 화학 기를 의미한다.
용어 "방향족"은 컨쥬게이트된 pi 전자 시스템을 갖는 고리 또는 고리 시스템을 나타내며, 카보사이클릭 방향족 (예를 들어, 페닐) 및 헤테로사이클릭 방향족 기(예를 들어, 피리딘) 둘 모두를 포함한다. 상기 용어는 모노사이클릭 또는 융합된-고리 폴리사이클릭 (즉, 인전하는 원자 쌍을 공유하는 고리) 기를 포함하며, 단 전체 고리 시스템은 방향족이다.
본원에서 사용되는 "아릴"은 고리 골격에 탄소 만을 함유하는 방향족 고리 또는 고리 시스템 (즉, 두 개의 인접하는 탄소 원자를 공유하는 둘 이상의 융합된 고리)을 나타낸다. 아릴이 고리 시스템인 경우, 시스템내 모든 고리는 방향족이다. 아릴 기는 6 내지 18개의 탄소 원자를 가질 수 있으나, 본 정의는 또한 수치 범위가 명시되지 않은 용어 "아릴"의 존재를 포함한다. 일부 구체예에서, 아릴 기는 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는다. 아릴 기는 "C6-10 아릴," "C6 또는 C10 아릴," 또는 유사한 명칭으로 표시될 수 있다. 아릴 기의 예는 페닐, 나프틸, 아줄레닐, 및 안트라세닐을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다. 아릴 기는 치환되거나 비치환될 수 있다.
본원에서 사용되는 "아릴렌"은 두 결합 지점을 통해 나머지 분자에 결합되는 탄소 및 수소 만을 함유하는 방향족 고리 또는 고리 시스템을 나타낸다.
"아르알킬" 또는 "아릴알킬"은 치환체로서, 알킬렌 기를 통해 연결된 아릴 기, 예컨대 "C7-14 아르알킬" 등이고, 벤질, 2-페닐에틸, 3-페닐프로필, 및 나프틸알킬을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다. 일부 경우에서, 알킬렌 기는 저급 알킬렌 기 (즉, C1-4 알킬렌 기)이다.
본원에서 사용되는 "헤테로아릴"은 고리 골격에, 하나 이상의 헤테로원자, 즉, 질소, 산소 및 황을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아닌 탄소 이외의 원자를 함유하는 방향족 고리 또는 고리 시스템 (즉, 두 개의 인접하는 원자를 공유하는 둘 이상의 융합된 고리)을 나타낸다. 헤테로아릴이 고리 시스템인 경우, 시스템내 모든 고리는 방향족이다. 헤테로아릴 기는 5-18개 고리원 (즉, 탄소 원자 및 헤테로원자를 포함하는 고리 골격을 구성하는 원자의 수)을 가질 수 있으나, 본 정의는 또한 수치 범위가 명시되지 않은 용어 "헤테로아릴"의 존재를 포함한다. 일부 구체예에서, 헤테로아릴 기는 5 내지 10개의 고리원 또는 5 내지 7개의 고리원을 갖는다. 헤테로아릴 기는 "5-7 원 헤테로아릴," "5-10 원 헤테로아릴," 또는 유사한 명칭으로 표시될 수 있다. 헤테로아릴 고리의 예는 푸릴, 티에닐, 프탈라지닐, 피롤일, 옥사졸일, 티아졸일, 이미다졸일, 피라졸일, 이속사졸일, 이소티아졸일, 트리아졸일, 티아디아졸릴, 피리디닐, 피리다지닐, 피리미디닐, 피라지닐, 트리아지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 벤즈이미다졸일, 벤즈옥사졸일, 벤조티아졸일, 인돌일, 이소인돌일, 및 벤조티에닐을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다. 헤테로아릴 기는 치환되거나 비치환될 수 있다.
본원에서 사용되는 "헤테로아릴렌"은 두 결합 지점을 통해 나머지 분자에 결합되는, 고리 골격에 하나 이상의 헤테로원자를 함유하는 방향족 고리 또는 고리 시스템을 나타낸다.
"헤테로아르알킬" 또는 "헤테로아릴알킬"는 알킬렌 기를 통해, 치환체로서 연결된 헤테로아릴 기이다. 예는 2-티에닐메틸, 3-티에닐메틸, 푸릴메틸, 티에닐에틸, 피롤일알킬, 피리딜알킬, 이속사졸릴알킬, 및 이미다졸일알킬을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다. 일부 경우에, 알킬렌 기는 저급 알킬렌 기(즉, C1-4 알킬렌 기)이다.
본원에서 사용되는 "카보사이클릴"은 고리 시스템 골격에 탄소 원자 만을 함유하는 비-방향족 사이클릭 고리 또는 고리 시스템을 의미한다. 카보사이클릴이 고리 시스템인 경우, 둘 이상의 고리가 융합되거나, 브릿지되거나 스피로-연결된 형태로 결합될 수 있다. 카보사이클릴은 어떠한 포화도를 가질 수 있으나, 단 고리 시스템 중 적어도 하나의 고리는 방향족이 아니다. 따라서, 카보사이클릴은 사이클로알킬, 사이클로알케닐, 및 사이클로알키닐을 포함한다. 카보사이클릴 기는 3내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있으나, 본 정의는 또한 수치 범위가 명시되지 않은 용어 "카보사이클릴"의 존재를 포함한다. 또한, 카보사이클릴 기는 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10개의 탄소 원자를 갖는 중간 크기일 수 있다. 또한, 카보사이클릴 기는 3 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 카보사이클릴일 수 있다. 카보사이클릴 기는 "C3-6 카보사이클릴" 또는 유사한 명칭으로서 표시될 수 있다. 카보사이클릴 고리의 예는 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헥세닐, 2,3-디하이드로-인덴, 바이사이클[2.2.2]옥타닐, 아다만틸, 및 스피로[4.4]노나닐을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다.
본원에서 사용되는 "사이클로알킬"은 완전히 포화된 카보사이클릴 고리 또는 고리 시스템을 의미한다. 예로는 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 및 사이클로헥실을 포함한다.
본원에서 사용되는 "사이클로알킬렌"은 두 개의 결합 지점을 통해 나머지 분자에 결합되는, 완전히 포화된 카보사이클릴 고리 또는 고리 시스템을 의미한다.
본원에서 사용되는 "사이클로알케닐" 또는 "사이클로알켄"은 적어도 하나의 이중 결합을 갖는 카보사이클릴 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 고리 시스템의 고리는 방향족이 아니다. 예는 사이클로헥세닐 또는 사이클로헥센이다. 또 다른 예는 노르보르넨 또는 노르보르네닐이다.
본원에서 사용되는 "헤테로사이클로알케닐" 또는 "헤테로사이클로알켄"은 적어도 하나의 이중 결합을 갖는, 고리 골격에 적어도 하나의 헤테로원자를 갖는 카보사이클릴 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 고리 시스템의 고리는 방향족이 아니다. 일부 구체예에서, 헤테로사이클로알케닐 또는 헤테로사이클로알켄 고리 또는 고리 시스템은 3-원, 4-원, 5-원, 6-원, 7-원, 8-원, 9 원, 또는 10 원이다.
본원에서 사용되는 "사이클로알키닐" 또는 "사이클로알킨"은 적어도 하나의 삼중 결합을 갖는, 카보사이클릴 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 고리 시스템의 고리는 방향족이 아니다. 예는 사이클로옥틴이다. 또 다른 예는 바이사이클로노닌이다.
본원에서 사용되는 "헤테로사이클로알키닐" 또는 "헤테로사이클로알킨"은 적어도 하나의 삼중 결합을 갖는, 고리 골격에 적어도 하나의 헤테로원자를 함유하는 갖는 카보사이클릴 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 고리 시스템의 고리는 방향족이 아니다. 일부 구체예에서, 헤테로사이클로알키닐 또는 헤테로사이클로알킨 고리 또는 고리 시스템은 3-원, 4-원, 5-원, 6-원, 7-원, 8-원, 9 원, 또는 10 원이다.
본원에서 사용되는 "헤테로사이클릴"은 고리 골격에 적어도 하나의 헤테로원자를 함유하는 비-방향족 사이클릭 고리 또는 고리 시스템을 의미한다. 헤테로사이클릴은 융합되거나, 브릿지되거나 스피로-연결된 형태로 함께 결합될 수 있다. 헤테로사이클릴은 어떠한 포화도를 가질 수 있으나, 단 고리 시스템 중 적어도 하나의 고리는 방향족이 아니다. 따라서, 헤테로원자(들)은 고리 시스템 중 비-방향족 또는 방향족 고리에 존재할 수 있다. 헤테로사이클릴 기는 3 내지 20개의 고리원 (즉, 탄소 원자 및 헤테로원자를 포함하여, 고리 골격을 구성하는 원자의 수)을 가질 수 있으나, 본 정의는 또한 수치 범위가 명시되지 않은 용어 "헤테로사이클릴"의 존재를 포함한다. 또한, 헤테로사이클릴 기는 3 내지 10개의 고리원을 갖는 중간 크기 헤테로사이클릴일 수 있다. 또한, 헤테로사이클릴 기는 3 내지 6개의 고리원을 갖는 헤테로사이클릴일 수 있다. 헤테로사이클릴 기는 "3-6 원 헤테로사이클릴" 또는 유사한 명칭으로서 표시될 수 있다. 바람직한 6원 모노사이클릭 헤테로사이클릴에서, 헤테로원자(들)은 1 내지 3개의 O, N 또는 S로부터 선택되며, 바람직한 5원 모노사이클릭 헤테로사이클릴에서, 헤테로원자(들)은 O, N, 또는 S로부터 선택된 1 또는 2개의 헤테로원자이다. 헤테로사이클릴 고리의 예는 아제피닐, 아크리디닐, 카바졸릴, 신놀리닐, 디옥솔라닐, 이미다졸리닐, 이미다졸리디닐, 모르폴리닐, 옥시라닐, 옥세파닐, 티에파닐, 피페리디닐, 피페라지닐, 디옥소피페라지닐, 피롤리디닐, 피롤리도닐, 피롤리디오닐, 4-피페리도닐, 피라졸리닐, 피라졸리디닐, 1,3-디옥시닐, 1,3-디옥사닐, 1,4-디옥시닐, 1,4-디옥사닐, 1,3-옥사티아닐, 1,4-옥사티이닐, 1,4-옥사티아닐, 2H-1,2-옥사지닐, 트리옥사닐, 헥사하이드로-1,3,5-트리아지닐, 1,3-디옥솔릴, 1,3-디옥솔라닐, 1,3-디티올릴, 1,3-디티올라닐, 이속사졸리닐, 이속사졸리디닐, 옥사졸리닐, 옥사졸리디닐, 옥사졸리디노닐, 티아졸리닐, 티아졸리디닐, 1,3-옥사티올라닐, 인돌리닐, 이소인돌리닐, 테트라하이드로푸라닐, 테트라하이드로피라닐, 테트라하이드로티오페닐, 테트라하이드로티오피라닐, 테트라하이드로-1,4-티아지닐, 티아모르폴리닐, 디하이드로벤조푸라닐, 벤즈이미다졸리디닐, 및 테트라하이드로퀴놀린을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다.
본원에서 사용되는 "헤테로사이클릴렌"은 두 결합 지점을 통해 나머지 분자에 결합되는, 적어도 하나의 헤테로원자를 함유하는 비-방향족 사이클릭 고리 또는 고리 시스템을 의미한다.
본원에서 사용되는 "아실"은 -C(=O)R(여기서, R은 수소, 본원에서 정의되는 바와 같은, C1-6 알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, C3-7 카보사이클릴, C6-10 아릴, 5-10 원 헤테로아릴, 및 5-10원 헤테로사이클릴임)을 나타낸다. 비제한적 예는 포밀, 아세틸, 프로파노일, 벤조일, 및 아크릴을 포함한다.
"O-카복시" 기는 "-OC(=O)R" 기(여기서, R은 수소, 본원에서 정의되는 바와 같은, C1-6 알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, C3-7 카보사이클릴, C6-10 아릴, 5-10 원 헤테로아릴, 및 5-10 원 헤테로사이클릴로부터 선택됨)를 나타낸다.
"C-카복시" 기는 "-C(=O)OR" 기(여기서, R은 수소, 본원에서 정의되는 바와 같은, C1-6 알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, C3-7 카보사이클릴, C6-10 아릴, 5-10 원 헤테로아릴, 및 5-10 원 헤테로사이클릴로부터 선택됨)를 나타낸다. 비-제한적 예는 카복실 (즉, -C(=O)OH)을 포함한다.
"아세탈" 기는 RC(H)(OR')2(여기서, R 및 R'는 독립적으로, 수소, 본원에서 정의되는 바와 같은, C1-6 알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, C3-7 카보사이클릴, C6-10 아릴, 5-10 원 헤테로아릴, 및 5-10 원 헤테로사이클릴로부터 선택됨)를 나타낸다.
"시아노" 기는 "-CN" 기를 나타낸다.
"설피닐" 기는 "-S(=O)R" 기(여기서, R은 수소, 본원에서 정의되는 바와 같은, C1-6 알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, C3-7 카보사이클릴, C6-10 아릴, 5-10 원 헤테로아릴, 및 5-10 원 헤테로사이클릴로부터 선택됨)를 나타낸다.
"설포닐" 기는 "-SO2R" 기(여기서, R은 수소, 본원에서 정의되는 바와 같은, C1-6 알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, C3-7 카보사이클릴, C6-10 아릴, 5-10 원 헤테로아릴, 및 5-10 원 헤테로사이클릴로부터 선택됨)를 나타낸다.
"S-설폰아미도" 기는 "-SO2NRARB" 기(여기서, RA 및 RB는 각각 독립적으로, 수소, 본원에서 정의되는 바와 같은, C1-6 알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, C3-7 카보사이클릴, C6-10 아릴, 5-10 원 헤테로아릴, 및 5-10 원 헤테로사이클릴로부터 선택됨)를 나타낸다.
"N-설폰아미도" 기는 "-N(RA)SO2RB" 기(여기서, RA 및 RB는 각각 독립적으로, 수소, 본원에서 정의되는 바와 같은, C1-6 알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, C3-7 카보사이클릴, C6-10 아릴, 5-10 원 헤테로아릴, 및 5-10 원 헤테로사이클릴로부터 선택됨)를 나타낸다.
"O-카바밀" 기는 "-OC(=O)NRARB" 기(여기서, RA 및 RB는 각각 독립적으로, 수소, 본원에서 정의되는 바와 같은, C1-6 알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, C3-7 카보사이클릴, C6-10 아릴, 5-10 원 헤테로아릴, 및 5-10 원 헤테로사이클릴로부터 선택됨)를 나타낸다.
"N-카바밀" 기는 "-N(RA)OC(=O)RB" 기(여기서, RA 및 RB는 각각 독립적으로, 수소, 본원에서 정의되는 바와 같은, C1-6 알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, C3-7 카보사이클릴, C6-10 아릴, 5-10 원 헤테로아릴, 및 5-10 원 헤테로사이클릴로부터 선택됨)를 나타낸다.
"C 아미도" 기는 "-C(=O)NRARB" 기(여기서, RA 및 RB는 각각 독립적으로, 수소, 본원에서 정의되는 바와 같은, C1-6 알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, C3-7 카보사이클릴, C6-10 아릴, 5-10 원 헤테로아릴, 및 5-10 원 헤테로사이클릴로부터 선택됨)를 나타낸다.
"N-아미도" 기는 "-N(RA)C(=O)RB" 기(여기서, RA 및 RB는 각각 독립적으로, 수소, 본원에서 정의되는 바와 같은, C1-6 알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, C3-7 카보사이클릴, C6-10 아릴, 5-10 원 헤테로아릴, 및 5-10 원 헤테로사이클릴로부터 선택됨)를 나타낸다.
"아미노" 기는 "-NRARB" 기(여기서, RA 및 RB는 각각 독립적으로, 수소, 본원에서 정의되는 바와 같은, C1-6 알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, C3-7 카보사이클릴, C6-10 아릴, 5-10 원 헤테로아릴, 및 5-10 원 헤테로사이클릴로부터 선택됨)를 나타낸다. 비-제한적 예는 유리 아미노 (즉, -NH2)를 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "하이드라진" 또는 "하이드라지닐"은 -NHNH2 기를 나타낸다.
본원에서 사용되는 용어 "하이드라존" 또는 "하이드라조닐"은
Figure 112017051271682-pct00024
기를 나타낸다.
본원에서 사용되는 용어 "포밀"은 -C(O)H 기를 나타낸다.
본원에서 사용되는 용어 "하이드록시"는 -OH 기를 나타낸다.
본원에서 사용되는 용어 "아지도"는 -N3 기를 나타낸다.
본원에서 사용되는 용어 "티올"은 -SH 기를 나타낸다.
본원에서 사용되는 용어 "글리시딜 에테르"는
Figure 112017051271682-pct00025
을 나타낸다.
본원에서 사용되는 용어 "에폭시"는
Figure 112020106793383-pct00184
또는
Figure 112020106793383-pct00185
을 나타낸다.
본원에서 사용되는 용어 "에스테르"는 R-C(=O)O-R'(여기서, R 및 R'는 독립적으로 알킬, 알케닐, 알키닐, 사이클로알킬, 사이클로알케닐, 사이클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릴, 아르알킬, (헤테로알리사이클릴)알킬, 또는 이의 치환되거나 비치환된 변형체일 수 있음)을 나타낸다.
본원에서 사용되는 용어 "카복실산" 또는 "카복실"은 -C(O)OH를 나타낸다.
본원에서 사용되는 용어 "테트라진" 또는 "테트라지닐"은 4개의 질소 원자를 포함하는 6원 헤테로아릴 기를 나타낸다. 테트라진은 치환되거나 비치환될 수 있다.
본원에서 사용되는 치환기는 하나 이상의 수소 원자가 다른 원자 또는 기로의 교체가 있는 치환되지 않은 모체 기(parent group)로부터 유래된다. 달리 명시되지 않는 한, 기가 "치환된" 것으로 간주되는 경우, 이는 기가, C1-C6 알킬, C1-C6 알케닐, C1-C6 알키닐, C1-C6 헤테로알킬, C3-C7 카보사이클릴 (할로, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, C1-C6 할로알킬, 및 C1-C6 할로알콕시로 치환되거나 비치환됨), C3-C7-카보사이클릴-C1-C6-알킬 ((할로, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, C1-C6 할로알킬, 및 C1-C6 할로알콕시로 치환되거나 비치환됨), 5-10 원 헤테로사이클릴 (할로, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, C1-C6 할로알킬, 및 C1-C6 할로알콕시로 치환되거나 비치환됨), 5-10 원 헤테로사이클릴-C1-C6-알킬 (할로, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, C1-C6 할로알킬, 및 C1-C6 할로알콕시로 치환되거나 비치환됨), 아릴 (할로, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, C1-C6 할로알킬, 및 C1-C6 할로알콕시로 치환되거나 비치환됨), 아릴(C1-C6)알킬 (할로, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, C1-C6 할로알킬, 및 C1-C6 할로알콕시로 치환되거나 비치환됨), 5-10 원 헤테로아릴 (할로, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, C1-C6 할로알킬, 및 C1-C6 할로알콕시로 치환되거나 비치환됨), 5-10 원 헤테로아릴(C1-C6)알킬 (할로, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, C1-C6 할로알킬, 및 C1-C6 할로알콕시로 치환되거나 비치환됨), 할로, 시아노, 하이드록시, C1-C6 알콕시, C1-C6 알콕시(C1-C6)알킬 (즉, 에테르), 아릴옥시, 설프하이드릴 (머캅토), 할로(C1-C6)알킬 (예를 들어, -CF3), 할로(C1-C6)알콕시 (예를 들어, -OCF3), C1-C6 알킬티오, 아릴티오, 아미노, 아미노(C1-C6)알킬, 니트로, O-카바밀, N-카바밀, O-티오카바밀, N-티오카바밀, C-아미도, N-아미도, S-설폰아미도, N-설폰아미도, C-카복시, O-카복시, 아실, 시아네이토, 이소시아네이토, 티오시아네이토, 이소티오시아네이토, 설피닐, 설포닐, 및 옥소(=O)로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환체로 치환됨을 의미한다. 기가 "치환되거나 비치환된"으로서 기술되는 어디에서나, 그러한 기는 상기 치환체로 치환될 수 있다.
특정 라디칼 명명 규칙은 문맥에 의거하여 모노-라디칼 또는 디-라디칼을 포함할 수 있는 것으로 이해해야 한다. 예를 들어, 치환체가 나머지 분자에 두 개의 결합 지점을 요구하는 경우, 치환체는 디-라디칼인 것으로 이해된다. 예를 들어, 두 개의 결합 지점을 요구하는 알킬로서 확인된 치환체는 디-라디칼, 예컨대 -CH2-, -CH2CH2-, -CH2CH(CH3)CH2-, 등을 포함한다. 그 밖의 라디칼 명명 규칙은 라디칼이 디-라디칼, 예컨대 "알킬렌" 또는 "알케닐렌"임을 명백하게 나타낸다.
치환체가 디-라디칼 (즉, 나머지 분자에 대해 두 개의 결합 지점을 갖는)로서 묘사되는 어디에서나, 달리 명시되지 않는 한, 치환체는 어떠한 방향 배열로 결합될 수 있는 것으로 이해해야 한다. 따라서, 예를 들어, -AE- 또는
Figure 112017051271682-pct00030
로 묘사되는 치환체는 A가 분자의 가장 왼쪽 결합 지점에서 결합되도록 배향되는 치환체 뿐만 아니라, A가 분자의 가장 오른쪽 결합 지점에서 결합되는 경우를 포함한다.
본원에서 기술되는 화합물이 적어도 하나의 입체 중심을 갖는 경우, 이들은 개개의 거울상 이성질체 및 부분입체이성질체로서, 또는 라세메이트를 포함하는 이러한 이성질체의 혼합물로서 존재할 수 있다. 개개의 이성질체의 분리 또는 개개의 이성질체의 선택적 합성은 당해 숙련가에게 널리 공지되어 있는 여러 방법을 적용함으로써 달성된다. 달리 명시되지 않는 한, 이러한 모든 이성질체 및 이의 혼합물은 본원에서 기술되는 화합물의 범위 내에 포함된다. 추가로, 본원에서 기술되는 화합물은 하나 이상의 결정질 또는 비정질 형태로 존재할 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 이러한 모든 형태는 어떠한 다형태(polymorphic form)를 포함하여 본원에서 기술되는 화합물의 범위 내에 포함된다. 추가로, 본원에서 기술되는 일부 화합물은 물과의 용매화물(즉, 수화물) 또는 일반적인 유기 용매를 형성할 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 이러한 용매화물은 본원에 기술되는 화합물의 범위 내에 포함된다.
본원에서 사용되는 "뉴클레오타이드"는 질소 함유 헤테로사이클릭 염기, 당 및 하나 이상의 포스페이트 기를 포함한다. 이들은 핵산 서열의 모노머 단위(전구체이거나 링킹된 모노머이거나 간에)일 수 있다. RNA에서, 당은 리보스이고, DNA에서는 데옥시리보스, 즉, 리보스에서 2'위치에 존재하는 하이드록실기가 결여된 당이다. 질소 함유 헤테로사이클릭 염기는 푸린 또는 피리미딘 염기일 수 있다. 푸린 염기는 아데닌(A) 및 구아닌(G), 및 이들의 개질된 유도체 또는 유사체를 포함한다. 피리미딘 염기는 사이토신(C), 티민(T), 및 우라실(U), 및 이들의 개질된 유도체 또는 유사체를 포함한다. 데옥시리보스의 C-1 원자는 피리미딘의 N-1 또는 푸린의 N-9에 결합된다.
본원에서 사용되는 "뉴클레오사이드"는 뉴클레오타이드와 구조적으로 유사하지만, 5' 위치에서 어떠한 포스페이트 모이어티가 결여되어 있다. 용어 "뉴클레오사이드"는 당업자들에게 이해되는 이의 보통의 의미로 본원에서 사용된다. 예는 리보스 모이어티를 포함하는 리보뉴클레오사이드, 및 데옥시리보스 모이어티를 포함하는 데옥시리보뉴클레오사이드를 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다. 개질된 펜토스 모이어티는 산소 원자가 탄소로 치환되고/거나 탄소가 황 또는 산소 원자로 치환된 펜토스 모이어티이다. "뉴클레오사이드"는 치환된 염기 및/또는 당 모이어티를 가질 수 있는 모노머이다. 추가로, 뉴클레오사이드는 보다 큰 DNA 및/또는 RNA 폴리머 및 올리고머 내로 혼입될 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "폴리뉴클레오타이드"는 DNA (예를 들어, 게놈 DNA cDNA), RNA (예를 들어, mRNA), 합성 올리고뉴클레오타이드 및 합성 핵산 유사체를 포함하여 일반적으로 헥산을 나타낸다. 폴리뉴클레오타이드는 천연 또는 비-천연 염기, 또는 이들의 조합물 및 천연 또는 비-천연 골격 연결, 예를 들어, 포스포로티오에이트, PNA 또는 2′-O-메틸-RNA, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "프라이머"는 자유 3' OH 기를 지닌 단일 가닥을 갖는 핵산으로서 정의된다. 또한, 프라이머는 5' 말단에 개질을 가져 커플링 반응을 허용하거나 프라이머를 또 다른 모이어티에 커플링시킬 수 있다. 프라이머 길이는 어떠한 수의 염기 길이일 수 있으며, 여러 비-천연 뉴클레오타이드를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 "BCN 프라이머" 또는 "BCN 개질된 프라이머"는 5' 말단에 공유 부착된 바이사이클로[6.1.0] 논-4-인을 포함하는 프라이머를 나타낸다.
본원에서 사용되는 용어 "실란"은 하나 이상의 규소 원자를 함유하는 유기 또는 무기 화합물을 나타낸다. 무기 실란 화합물의 비-제한적 예는 SiH4, 또는 할로겐화 SiH4로, 수소가 하나 이상의 할로겐 원자로 치환된다. 유기 실란 화합물의 비-제한적 예는 X-RC-Si(ORD)3이며, 여기서, X는 비-가수분해가능한 유기 기, 예컨대아미노, 비닐, 에폭시, 메타크릴레이트, 황, 알킬, 알케닐, 알키닐이고; RC는 스페이서(spacer), 예를 들어 -(CH2)n-(여기서, n은 0 내지 1000임)이고; RD는 수소, 본원에서 정의되는 바와 같은 치환되거나 비치환된 알킬, 치환되거나 비치환된 알케닐, 치환되거나 비치환된 알키닐, 치환되거나 비치환된 카보사이클릴, 치환되거나 비치환된 아릴, 치환되거나 비치환된 5-10 원 헤테로아릴, 및 치환되거나 비치환된 5-10 원 헤테로사이클릴로부터 선택된다. 본원에서 사용되는 용어 "실란"은 상이한 실란 화합물의 혼합물을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "폴리머"는 다수의 반복된 서브유닛(subunit) 또는 반복 단위로 구성된 분자를 나타낸다. 폴리머 구조의 비제한적 예는 선형, 분지형 또는 과-분지형 폴리머를 포함한다. 선형 폴리머의 비제한적 예는 블록 코폴리머 또는 랜덤 코폴리머를 포함한다. 분지형 폴리머의 비제한적 예는 스타(star) 폴리머, 소수성 및 친수성 세그먼트 둘 모두를 포함하는, 스타-모양 또는 스타-블록 폴리머, 소수성 및 친수성 세그먼트 둘 모두를 포함하는, H-모양 폴리머, 덤벨 모양 폴리머, 콤(comb) 폴리머, 브러시 폴리머, 덴드론화된(dendronized) 폴리머, 래더( ladder) 및 덴드리머를 포함한다. 본원에서 기술되는 폴리머는 또한 폴리머 나노입자 형태로 존재할 수 있다. 폴리머 구조의 그 밖의 예는 고리 블록 폴리머, 코일-사이클-코일 폴리머(coil-cycle-coil polymer) 등을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다.
본원에서 사용되는 접두어 "광(photo)" 또는 "광-"은 광 또는 전자기 방사선과 관련한 것을 의미한다. 이 용어는 전자기 스펙트럼의 라디오파, 마이크로파, 적외선, 가시선, 자외선, X-선 또는 감마선 부분으로서 보편적으로 공지되어 있는 범위 중 하나 이상을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아닌 전자기 스펙트럼 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. 일부 스펙트럼은 본원에서 언급된 그러한 금속과 같은 표면의 금속 영역에 의해 블로킹되는 것일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 일부 스펙트럼은 유리, 플라스틱, 실리카 또는 본원에서 언급된 그 밖의 물질과 같은 표면의 간극 영역을 통과하는 부분일 수 있다. 특정 구체예에서, 금속을 통과할 수 있는 방사선이 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 유리, 플라스틱, 실리카 또는 본원에서 언급된 그 밖의 물질에 의해 마스킹되는 방사선이 사용될 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "YES 방법"은 Illumina, Inc.에 의해 개발된 화학적 기상 증착 공정과 함께 수율 엔지니어링 시스템(Yield Engineering Systems) ("YES")에 의해 제공되는 화학적 기상 증착 툴(tool)을 나타낸다. 이는 세 개의 상이한 기상 증착 시스템을 포함한다. 자동화 YES-VertaCoat 실란 기상 시스템은 200 또는 300 mm 웨이퍼를 수용할 수 있는 가요성 웨이퍼 처리 모듈로 대량 생산하기 위해 설계된 것이다. 수동 부하(manual load) YES-1224P Silane Vapor System은 그것의 구성가능한 대용량 챔버로 다용도 대량 생산을 위해 설계된 것이다. Yes-LabKote는 타당성 조사 및 R&D에 이상적인 저가의 탁상형 버젼이다.
본원에서 사용되는 용어 "표면 잔여 %"는 P5/P7 표면 프라이머를 착색시키는 TET QC를 사용하여 측정된 강도를 나타낼 수 있다. P5 및 P7 프라이머는 HiSeq®, MiSeq®, Genome Analyzer® 및 NextSeq® 플랫폼으로 서열화하기 위해 Illumina Inc.에 의해 시판되는 상업적 플로우 셀(flow cell)의 표면 상에서 사용된다. 프라이머 시퀀스는 본원에서 참조로 포함되는 미국 특허 공개 번호 2011/0059865 A1에 기술되어 있다. P5 및 P7 프라이머 시퀀스는 하기를 포함한다:
페어드 엔드 세트(Paired end set):
P5: 페어드 엔드 5'→ 3'
AATGATACGGCGACCACCGAGAUCTACAC
P7: 페어드 엔드 5'→ 3'
CAAGCAGAAGACGGCATACGAG*AT
싱글 리드 세트(Single read set):
P5: 단일 리드: 5'→ 3'
AATGATACGGCGACCACCGA
P7: 단일 리드 5'→ 3'
CAAGCAGAAGACGGCATACGA
일부 구체예에서, P5 및 P7 프라이머는 5' 말단에 링커 또는 스페이서를 포함할 수 있다. 이러한 링커 또는 스페이서는 절단을 허용하거나, 일부 다른 요망하는 성질을 부여하기 위해, 예를 들어 폴리머 또는 고체 지지체에 공유 결합할 수 있게 하거나, 절단 위치를 고체 지지체로부터 최적의 거리에 위치시키는 스페이서로서 작용하도록 포함될 수 있다. 특정 경우에, 10개의 스페이서 뉴클레오타이드는 폴리머 또는 고체 지지체에 대한 P5 또는 P7 프라이머의 결합 지점 사이에 위치할 수 있다. 일부 구체예에서 폴리T 스페이서가 사용되나, 다른 뉴클레오타이드 및 이의 조합도 사용될 수 있다. 한 가지 구체예에서, 스페이서는 10T 스페이서이다. TET는 P5/P7 프라이머에 대해 상보적 서열을 갖는 염료 표지된 올리고뉴클레오타이드이다. TET는 표면 상에서 P5/P7 프라이머에 대해 혼성화될 수 있으며; 과잉의 TET가 씻겨 나갈 수 있고, 결합된 염료 농도는 Typhoon Scanner (General Electric)와 같은 스캐닝 기기를 사용하여 형광 검출에 의해 측정될 수 있다.
폴리머 및 DNA-코폴리머
화학식 (I) 및 (II)의 반복 단위를 갖는 폴리머 및 핵산-코폴리머
본원에 기재된 일부 구체예는 상기 기술된 바와 같은 화학식 (I)의 반복 단위 및 화학식 (II)의 단복 단위를 포함하는, 표면 기능화를 위한 폴리머에 관한 것이다:
Figure 112017051271682-pct00031
상기 식에서, 각각의 R1a, R2a, R1b 및 R2b는 독립적으로 수소, 치환되거나 비치환된 알킬 또는 치환되거나 비치환된 페닐로부터 선택되고; 각각의 R3a 및 R3b는 독립적으로 수소, 치환되거나 비치환된 알킬, 치환되거나 비치환된 페닐, 또는 치환되거나 비치환된 C7-14 아르알킬로부터 선택되고; 각각의 L1 및 L2는 독립적으로 치환되거나 비치환된 알킬렌 링커 또는 치환되거나 비치환된 헤테로알킬렌 링커로부터 선택된다.
일부 구체예에서, R1a은 수소이다. 일부 구체예에서, R2a는 수소이다. 일부 구체예에서, R3a는 수소이다. 일부 구체예에서, R1a는 수소 또는 치환되거나 비치환된 알킬, 바람직하게는 C1-6 알킬로부터 선택되고, 각각의 R2a 및 R3a는 수소이다. 일부 구체예에서, 각각의 R1a, R2a 및 R3a는 수소이다. 일부 구체예에서, R1b는 수소이다. 일부 구체예에서, R2b는 수소이다. 일부 구체예에서, R3b는 수소이다. 일부 구체예에서, R1b는 수소 또는 치환되거나 비치환된 알킬, 바람직하게는 C1-6 알킬로부터 선택되고, 각각의 R2b 및 R3b는 수소이다. 일부 구체예에서, 각각의 R1b, R2b 및 R3b는 수소이다. 일부 구체예에서, L1은 치환되거나 비치환된 알킬렌이다. 일부 그러한 구체예에서, L1은 치환되거나 비치환된 메틸렌이다. 일부 다른 구체예에서, L1은 치환되거나 비치환된 에틸렌이다. 일부 추가의 구체예에서, L1은 치환되거나 비치환된 프로필렌이다. 일부 구체예에서, L1은 치환되거나 비치환된 헤테로알킬렌 링커이다. 일부 그러한 구체예에서, L1은 하나 이상의 옥소 기로 치환되거나 비치환되는 -(CH2)m-NH-(CH2)n-이고, 여기서 각각의 m 및 n은 독립적으로 1 내지 10으로부터 선택되는 정수이다. 일부 구체예에서, L2는 치환되거나 비치환된 알킬렌이다. 일부 그러한 구체예에서, L2는 치환되거나 비치환된 메틸렌이다. 일부 다른 구체예에서, L2는 치환되거나 비치환된 에틸렌이다. 일부 추가의 구체예에서, L2는 치환되거나 비치환된 프로필렌이다. 일부 구체예에서, 화학식 (I)의 반복 단위는 또한 화학식 (Ia) 또는 (Ib)로 표현되고, 화학식 (II)의 반복 단위는 또한 화학식 (IIa)에 표현된다:
Figure 112017051271682-pct00032
상기 식에서, 각각의 R1a 및 R1b은 수소 또는 메틸로부터 선택된다. 일부 구체예에서, 폴리머는 화학식 (Ia) 및 (IIa)의 반복 단위를 포함한다. 일부 다른 구체예에서, 폴리머는 화학식 (Ib) 및 (IIa)의 반복 단위를 포함한다. 화학식 (II) 또는 (IIa)의 반복 단위의 일부 구체예에서, 아미노 작용기는 무기 염, 예를 들어, 하이드로클로라이드 염의 형태로 존재한다. 일부 구체예에서, 화학식 (I) 및 (II)의 반복 단위는 몰비가 약 1:1이다. 일부 그러한 구체예에서, 화학식 (Ia) 및 (IIa)의 반복 단위는 몰비가 약 1:1이다. 일부 그러한 구체예에서, 화학식 (Ib) 및 (IIa)의 반복 단위는 몰비가 약 1:1이다.
일부 구체예에서, 폴리머는 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리실록산, 실리콘, 폴리아크롤레인, 폴리포스파젠, 폴리이소시아네이트, 폴리-올, 및 폴리사카라이드, 또는 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 반복 단위를 추가로 포함할 수 있다. 일부 그러한 구체예에서, 폴리머는 화학식 (IIIa) 또는 (IIIb) 또는 둘 모두의 폴리아크릴아미드의 하나 이상의 반복 단위를 추가로 포함할 수 있다:
Figure 112017051271682-pct00033
상기 식에서, 각각의 R4a, R4b 및 R5b는 수소 또는 C1-3 알킬로부터 선택되고; 각각의 R5a, R6a, R6b 및 R7b는 독립적으로 수소, 치환되거나 비치환된 C1-6 알킬 또는 치환되거나 비치환된 페닐로부터 선택된다. 일부 구체예에서, 각각의 R4a, R4b 및 R5b는 수소 또는 메틸로부터 선택된다. 일부 구체예에서, R6b 및 R7b는 둘 모두 수소이다. 일부 구체예에서, R5a 또는 R6a 중 적어도 하나는 수소이다. 일부 그러한 구체예에서, R5a 또는 R6a 둘 모두는 수소이다. 일부 다른 구체예에서, R5a 또는 R6a 중 적어도 하나는 메틸이다. 일부 그러한 구체예에서, R5a 또는 R6a 둘 모두는 메틸이다. 일부 그러한 구체예에서, 화학식 (IIIa)의 반복 단위는 또한 (IIIa1), (IIIa2) 또는 (IIIa3):
Figure 112017051271682-pct00034
(IIIa1),
Figure 112017051271682-pct00035
(IIIa2),
Figure 112017051271682-pct00036
(IIIa3)에 의해 표현된다. 일부 그러한 구체예에서, 화학식 (IIIb)의 반복 단위는 또한 (IIIb1):
Figure 112017051271682-pct00037
(IIIb1)에 의해 표현된다.
일부 특정 구체예에서, 폴리머는 화학식 (Ib), (IIa) 및 (IIIa)의 반복 단위를 포함한다. 일부 추가의 구체예에서, 폴리머는 화학식 (Ib), (IIa), (IIIa) 및 (IIIb)의 반복 단위를 포함한다. 일부 그러한 구체예에서, 화학식 (IIIa)의 몰 퍼센트는 약 85% 내지 약 90%이다. 일부 그러한 구체예에서, 화학식 (Ib) 및 (IIa)의 몰 퍼센트 각각 약 5%이다. 한 가지 구체예에서, 폴리머는 화학식 (IIIa1), (Ib) 및 (IIa)의 반복 단위를 약 90% 대 약 5% 대 약 5%의 몰 퍼센트로 포함한다. 또 다른 구체예에서, 폴리머는 화학식 (IIIa1), (Ib) 및 (IIa)의 반복 단위를 약 85% 대 약 5% 대 약 10%의 몰 퍼센트 비로 포함한다. 또 다른 구체예에서, 폴리머는 화학식 (IIIa2), (Ib) 및 (IIa)의 반복 단위를 약 90% 대 약 5% 대 약 5%의 몰 퍼센트 비로 포함한다. 일부 추가의 구체예에서, 폴리머는 약 0.5 mol% 내지 약 2 mol%의 화학식 (IIIb1)의 반복 단위를 추가로 포함할 수 있다.
본원에 기재된 일부 구체예는 본원에서 기술되는 바와 같이 화학식 (I)의 반복 단위 및 화학식 (II)의 반복 단위를 갖는 폴리머에 공유 결합된 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 그라프팅된 폴리머에 관한 것이다. 일부 구체예에서, 폴리머는 상기 기술된 바와 같이 다양한 여러 폴리머 골격의 하나 이상의 반복 단위, 예를 들어, 화학식 (IIIa) 또는 (IIIb) 또는 둘 모두의 폴리아크릴아미드의 하나 이상의 반복 단위를 추가로 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00038
,
Figure 112022068227508-pct00039
또는
Figure 112022068227508-pct00040
, 또는 이들의 조합을 포함하며, 여기서 *는 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와의 결합 지점을 나타낸다. 일부 그러한 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00041
를 포함한다. 일부 다른 그러한 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00042
를 포함한다. 일부 그러한 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00043
를 포함한다. 일부 구체예에서, 그라프팅된 폴리머는 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 하나 이상의 작용성 모이어티를 폴리머와 반응시킴으로써 제조되며, 상기 하나 이상의 작용성 모이어티는 알킨, 사이클로알켄, 사이클로알킨, 헤테로사이클로알켄, 헤테로사이클로알킨, 또는 이들의 조합물을 포함하거나 이로부터 선택된다. 일부 그러한 구체예에서, 상기 하나 이상의 작용성 모이어티는 알킨을 포함하거나 알킨으로부터 선택된다. 일부 다른 구체예에서, 상기 하나 이상의 작용성 모이어티는 노르보르넨, 사이클로옥틴, 또는 바이사이클로노닌, 또는 이들의 조합물을 포함하거나, 이로부터 선택된다. 한 가지 구체예에서, 바이사이클로노닌은 바이사이클로[6.1.0]논-4-인이다. 일부 그러한 구체예에서, 그라프팅된 폴리머는 폴리머의 아지도 기를 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 상기 하나 이상의 작용성 모이어티, 예를 들어, 바이사이클로[6.1.0]논-4-인과 반응시킴으로써 제조된다.
화학식 (IV)의 반복 단위를 갖는 폴리머 및 핵산-코폴리머
본원에 기재된 일부 구체예는 상기 기술된 바와 같은 화학식(IV)의 반복 단위를 포함하는, 표면 기능화를 위한 폴리머에 관한 것이다:
Figure 112017051271682-pct00044
상기 식에서, 각각의 R1c 및 R2c는 독립적으로 수소, 치환되거나 비치환된 알킬 또는 치환되거나 비치환된 페닐로부터 선택되고; R3c는 수소, 치환되거나 비치환된 알킬, 치환되거나 비치환된 페닐, 또는 치환되거나 비치환된 C7-14 아르알킬로부터 선택되고; Ar는 치환되거나 비치환된 C6-10 아릴 또는 치환되거나 비치환된 5 또는 6 원 헤테로아릴로부터 선택되고; RA는 치환되거나 비치환된 테트라진이고; L3는 단일 결합, 치환되거나 비치환된 알킬렌 링커 또는 치환되거나 비치환된 헤테로알킬렌 링커로부터 선택된다.
일부 구체예에서, R1c는 수소이다. 일부 구체예에서, R2c는 수소이다. 일부 구체예에서, R3c는 수소이다. 일부 구체예에서, R1c는 수소 또는 치환되거나 비치환된 알킬, 바람직하게는 C1-6 알킬로부터 선택되고, 각각의 R2c 및 R3c는 수소이다. 일부 구체예에서, 각각의 R1c, R2c 및 R3c는 수소이다. 일부 구체예에서, Ar는 치환되거나 비치환된 페닐이다. 일부 구체예에서, L3은 단일 결합이다. 일부 구체예에서, 화학식 (IV)의 반복 단위는 또한 화학식 (IVa)로 표현된다:
Figure 112017051271682-pct00045
(IVa),
상기 식에서, R1c는 수소 또는 메틸로부터 선택된다.
일부 구체예에서, 폴리머는 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리실록산, 실리콘, 폴리아크롤레인, 폴리포스파젠, 폴리이소시아네이트, 폴리-올, 및 폴리사카라이드, 또는 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 반복 단위를 추가로 포함할 수 있다. 일부 그러한 구체예에서, 폴리머는 상기에서 나타낸 구조식을 갖는 화학식 (IIIa) 또는 (IIIb)의 폴리머아크릴아미드의 하나 이상의 반복 단위를 추가로 포함할 수 있다.
본원에 기재된 일부 구체예는 본원에서 기술되는 바와 같은 화학식 (IV)의 반복 단위를 갖는 폴리머에 공유 결합된 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 그라프팅된 폴리머에 관한 것이다. 일부 구체예에서, 폴리머는 상기 기술된 바와 같은 다양한 여러 폴리머 골격의 하나 이상의 반복 단위, 예를 들어, 화학식 (IIIa) 또는 (IIIb) 또는 둘 모두의 폴리아크릴아미드의 하나 이상의 반복 단위를 추가로 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00046
,
Figure 112022068227508-pct00047
, 또는
Figure 112022068227508-pct00048
, 또는 이들의 조합을 포함하며, 여기서 *는 폴리머의 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 결합 지점을 나타낸다. 일부 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00049
를 포함한다. 일부 그러한 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00050
를 포함한다. 일부 다른 그러한 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합은 구조 모이어티 를 포함한다. 일부 구체예에서, 그라프팅된 폴리머는 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 하나 이상의 작용성 모이어티를 폴리머와 반응시킴으로써 제조되며, 상기 하나 이상의 작용성 모이어티는 알킨, 사이클로알켄, 사이클로알킨, 헤테로사이클로알켄, 헤테로사이클로알킨, 또는 이들의 조합물을 포함하거나, 이로부터 선택된다. 일부 그러한 구체예에서, 하나 이상의 작용성 모이어티는 노르보르넨, 사이클로옥틴, 또는 바이사이클로노닌, 또는 이들의 조합물을 포함하거나 이로부터 선택될 수 있다. 한 가지 구체예에서, 바이사이클로노닌은 바이사이클로[6.1.0]논-4-인이다. 일부 그러한 구체예에서, 그라프팅된 폴리머는 폴리머의 테트라진 기를 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 상기 하나 이상의 작용성 모이어티, 예를 들어, 바이사이클로[6.1.0]논-4-인과 반응시킴으로써 제조된다.
화학식 (V)의 반복 단위를 갖는 폴리머 및 핵산-코폴리머
본원에 기재된 일부 구체예는 상기 기술된 바와 같은 화학식(V)의 반복 단위를 포함하는, 표면 기능화를 위한 폴리머에 관한 것이다:
Figure 112017051271682-pct00051
상기 식에서, 각각의 R1d 및 R2d는 독립적으로 수소, 치환되거나 비치환된 알킬 또는 치환되거나 비치환된 페닐로부터 선택되고; 각각의 R3d는 수소, 치환되거나 비치환된 알킬, 치환되거나 비치환된 페닐, 또는 치환되거나 비치환된 C7-14 아르알킬로부터 선택되고; RB는 아지도, 치환되거나 비치환된 아미노, Boc-보호된 아미노, 하이드록시, 티올, 알키닐, 알케닐, 할로, 에폭시, 테트라진 또는 알데하이드로부터 선택되고; 각각의 L4 및 L5는 독립적으로 치환되거나 비치환된 알킬렌 링커 또는 치환되거나 비치환된 헤테로알킬렌 링커로부터 선택된다.
일부 구체예에서, R1d는 알킬 기, 바람직하게는 C1-6 알킬이다. 일부 그러한 구체예에서, R1d은 메틸이다. 일부 다른 구체예에서, R1d는 수소이다. 일부 구체예에서, eR2d는 수소이다. 일부 구체예에서, R3d는 수소이다. 일부 구체예에서, 각각의 R2d 및 R3d는 수소이다. 일부 구체예에서, RB는 아지도, 아미노 또는 Boc-보호된 아미노, 또는 이들의 조합물로부터 선택된다. 일부 구체예에서, L4는 치환되거나 비치환된 알킬렌 링커이다. 일부 그러한 구체예에서, L4는 메틸렌 링커이다. 일부 구체예에서, L5는 치환되거나 비치환된 헤테로알킬렌 링커이다. 일부 그러한 구체예에서, L5는
Figure 112017051271682-pct00052
이고, 여기서 n은 1 내지 50의 정수이다. 일부 구체예에서, 화학식 (V)의 반복 단위는 또한 화학식 (Va) 또는 (Vb)으로 표현된다:
Figure 112017051271682-pct00053
상기 식에서, 각각의 R1d은 독립적으로 수소 또는 메틸로부터 선택된다. 일부 그러한 구체예에서, n은 1 내지 20의 정수이다. 일부 그러한 구체예에서, n은 1 내지 10의 정수이다. 일부 그러한 구체예에서, n은 1 내지 5의 정수이다. 한 가지 구체예에서, n은 3이다. 일부 구체예에서, 폴리머는 화학식 (Va) 및 (Vb) 둘 모두를 포함한다.
일부 구체예에서, 폴리머는 화학식 (VIa) 또는 (VIb), 또는 둘 모두의 반복 단위를 추가로 포함할 수 있다:
Figure 112017051271682-pct00054
상기 식에서, 각각의 R1e, R2e, R1f 및 R2f는 독립적으로 수소, 치환되거나 비치환된 알킬 또는 치환되거나 비치환된 페닐로부터 선택된다. 일부 그러한 구체예에서, R1e은 알킬, 바람직하게는 C1-6 알킬, 예를 들어, 메틸이다. 일부 다른 구체예에서, R1e는 수소이다. 일부 구체예에서, R2e는 수소이다. 일부 그러한 구체예에서, R1f은 알킬, 바람직하게는 C1-6 알킬, 예를 들어, 메틸이다. 일부 다른 구체예에서, R1f는 수소이다. 일부 구체예에서, R2f는 수소이다.
일부 구체예에서, 폴리머는 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리실록산, 실리콘, 폴리아크롤레인, 폴리포스파젠, 폴리이소시아네이트, 폴리-올, 및 폴리사카라이드, 또는 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 반복 단위를 추가로 포함할 수 있다. 일부 그러한 구체예에서, 폴리머는 상기에서 나타낸 구조식을 갖는 화학식 (IIIa) 또는 (IIIb)의 폴리아크릴아미드의 하나 이상의 반복 단위를 추가로 포함할 수 있다.
본원에 기재된 일부 구체예는 본원에서 기술된 바와 같은 화학식 (V)의 반복 단위를 폴리머에 공유 결합된 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 그라프팅된 폴리머에 관한 것이다. 일부 구체예에서, 폴리머는 화학식 (VIa) 또는 (VIb)의 반복 단위, 또는 둘 모두를 추가로 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112017051271682-pct00055
, 또는
Figure 112017051271682-pct00056
, 또는 이들의 조합물을 포함하며, 여기서 *은 폴리머의 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와의 결합 지점을 나타낸다. 일부 그러한 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112017051271682-pct00057
를 포함한다. 일부 구체예에서, 그라프팅된 폴리머는 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 하나 이상의 작용성 모이어티를 폴리머와 반응시킴으로써 제조되며, 상기 하나 이상의 작용성 모이어티는 치환되거나 비치환된 아미노, 하이드록시, 티올, 카복실, 산 무수물, 또는 이들의 조합물을 포함하거나, 이로부터 선택된다. 한 가지 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드는 하나 이상의 치환되거나 비치환된 아미노 기를 포함한다. 일부 그러한 구체예에서, 아미노 기는 비치환된다. 일부 그러한 구체예에서, 그라프팅된 폴리머는 폴리머의 글리시딜 에테르 또는 에폭시 기를 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 상기 하나 이상의 아미노기와 반응시킴으로써 제조된다. 일부 그러한 구체예에서, 폴리머의 에폭시 기는 화학식 (VIa)의 반복 단위로부터 유도된다.
기재
본원에 기재된 일부 구체예는 본원에서 기술되는 바와 같이 제 1 표면에 공유 결합되는 화학식 (I)의 반복 단위 및 화학식 (II)의 반복 단위를 갖는 폴리머를 포함하는 제 1 표면을 갖는 기재에 관한 것이다. 일부 구체예에서, 폴리머는 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리실록산, 실리콘, 폴리아크롤레인, 폴리포스파젠, 폴리이소시아네이트, 폴리-올, 및 폴리사카라이드, 또는 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 반복 단위를 추가로 포함할 수 있다. 일부 그러한 구체예에서, 폴리머는 상기에서 나타낸 구조를 갖는 화학식 (IIIa) 또는 (IIIb)의 폴리아크릴아미드의 하나 이상의 반복 단위를 추가로 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 폴리머와 기재 간의 공유 결합이 아민 에폭시 개환 반응에 의해 형성된다. 일부 구체예에서, 폴리머와 기재의 제 1 표면 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00058
, 또는
Figure 112022068227508-pct00059
, 또는 이들의 조합을 포함하며, 여기서 치환된 아미노는 화학식 (II)의 반복 단위로부터 유도되며, *는 폴리머의 기재의 제 1 표면과의 결합 지점을 나타낸다. 일부 그러한 구체예에서, 폴리머와 제 1 표면 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00060
를 포함한다. 일부 구체예에서, 기재는 폴리머를 제 1 표면에 공유 결합된 제 1 복수의 작용기와 반응시킴으로써 제조되며, 제 1 복수의 작용기는 비닐, 아크릴로일, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로사이클로알케닐, 알키닐, 사이클로알키닐, 헤테로사이클로알키닐, 니트렌, 알데하이드, 하이드라지닐, 글리시딜 에테르, 에폭시, 카벤, 이소시아네이트 또는 말레이미드, 또는 이들의 조합물을 포함하거나, 이로부터 선택된다. 일부 그러한 구체예에서, 제 1 복수의 작용기는 에폭시 기를 포함하거나, 이로부터 선택된다. 한 가지 구체예에서, 상기 에폭시 기는 구조
Figure 112022068227508-pct00061
를 갖는다. 일부 구체예에서, 기재는 폴리머의 아미노 기를 제 1 표면의 에폭시 기와 반응시킴으로써 제조된다. 일부 구체예에서, 표면이 상기 기술된 상기 제 1 복수의 작용기를 포함하는 작용성화된 실란으로 전처리되고, 폴리머가 작용성화된 실란의 제 1 복수의 작용기와의 반응을 통해 제 1 표면에 공유 결합된다.
일부 구체예에서, 기재는 폴리머에 공유 결합된 작용성화된 올리고뉴클레오티드를 추가로 포함한다. 일부 구체예에서, 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합은 아자이드 사이클릭 사이클로첨가 반응에 의해 형성된다. 일부 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00062
, 또는
Figure 112022068227508-pct00063
, 또는 이들의 조합을 포함하고, 여기서 *는 폴리머의 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와의 결합 지점을 나타낸다. 일부 그러한 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드는 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 하나 이상의 작용성 모이어티를 폴리머의 아지도 기와 반응시킴으로써 폴리머에 공유 결합되며, 상기 하나 이상의 작용성 모이어티는 알킨, 사이클로알켄, 사이클로알킨, 헤테로사이클로알켄, 헤테로사이클로알킨, 또는 이들의 조합물을 포함하거나, 이로부터 선택된다. 일부 그러한 구체예에서, 상기 하나 이상의 작용성 모이어티는 알킨을 포함한다. 일부 다른 구체예에서, 상기 하나 이상의 작용성 모이어티는 노르보르넨, 사이클로옥틴, 또는 바이사이클로노닌, 또는 이들의 조합물을 포함하거나, 이로부터 선택된다. 한 가지 구체예에서, 바이사이클로노닌은 바이사이클로[6.1.0]논-4-인이다. 일부 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드는 폴리머의 아지도 기를 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 하나 이상의 알킨 모이어티와 반응시킴으로써 폴리머에 공유 결합된다. 일부 다른 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드는 폴리머의 아지도 기를 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 하나 이상의 바이사이클로[6.1.0]논-4-인 모이어티와 반응시킴으로써 폴리머에 공유 결합된다.
본원에 기재된 일부 구체예는 본원에 기술된 바와 같이 폴리머에 공유 결합된 화학식 (IV)의 반복 단위를 갖는 폴리머를 포함하는 제 1 표면을 갖는 기재에 관한 것이다. 일부 구체예에서, 폴리머는 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리실록산, 실리콘, 폴리아크롤레인, 폴리포스파젠, 폴리이소시아네이트, 폴리올, 및 폴리사카라이드, 또는 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 반복 단위를 추가로 포함할 수 있다. 일부 그러한 구체예에서, 폴리머는 상기에 나타낸 구조를 갖는 화학식 (IIIa) 또는 (IIIb)의 폴리아크릴아미드의 하나 이상의 반복 단위를 추가로 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 폴리머와 기재 간의 공유 결합은 테트라진 디엘스-알더 반응(Diels-Alder reaction)에 의해 형성되는데, 이러한 반응은 질소 가스의 제거를 야기시킨다. 일부 구체예에서, 폴리머와 기재의 제 1 표면 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00064
,
Figure 112022068227508-pct00065
, 또는
Figure 112022068227508-pct00066
또는 이들의 조합을 포함하며, *는 제 1 표면과 폴리머의 연결점을 나타낸다. 일부 그러한 구체예에서, 폴리머와 제 1 표면 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00067
를 포함한다. 일부 다른 그러한 구체예에서, 폴리머와 제 1 표면 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00068
를 포함한다. 일부 구체예에서, 기재는 폴리머를 제 1 표면에 공유 결합된 제 1의 복수의 작용기와 반응시킴으로써 제조되며, 여기서, 제 1의 복수의 작용기는 비닐, 아크릴로일, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로사이클로알케닐, 알키닐, 사이클로알키닐, 헤테로사이클로알키닐, 니트렌, 알데하이드, 하이드라지닐, 글리시딜 에테르, 에폭시, 카벤, 이소시아네이트 또는 말레이미드, 또는 이들의 조합물을 포함하거나, 이로부터 선택된다. 일부 그러한 구체예에서, 제 1의 복수의 작용기는 치환되거나 비치환된 사이클로알케닐 기를 포함하거나, 이로부터 선택된다. 한 가지 구체예에서, 상기 사이클로알케닐은 노르보르넨이다. 일부 구체예에서, 기재는 폴리머의 테트라진 기를 제 1 표면의 노르보르넨 기와 반응시킴으로써 제조된다. 일부 구체예에서, 표면은 상술된 상기 제 1의 복수의 작용기를 포함하는 작용성화된 실란으로 사전처리되며, 폴리머는 제 1의 복수의 작용성화된 실란의 작용기와의 반응을 통해 제 1 표면에 공유 결합된다.
일부 구체예에서, 기재는 폴리머에 공유 결합된 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 추가로 포함한다. 일부 구체예에서, 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합은 테트라진 디엘스-알더 반응에 의해 형성되며, 이러한 반응은 질소 가스의 제거를 야기시킨다. 일부 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00069
,
Figure 112022068227508-pct00070
, 또는
Figure 112022068227508-pct00071
, 또는 이들의 조합을 포함하며, *는 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머의 연결점을 나타낸다. 일부 그러한 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00072
를 포함한다. 일부 그러한 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드는 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 하나 이상의 작용성 모이어티를 폴리머의 테트라진 기와 반응시킴으로써 폴리머에 공유 결합되며, 상기 하나 이상의 작용성 모이어티는 알킨, 사이클로알켄, 사이클로알킨, 헤테로사이클로알켄, 헤테로사이클로알킨, 또는 이들의 조합물을 포함하거나, 이로부터 선택된다. 일부 그러한 구체예에서, 상기 하나 이상의 작용성 모이어티는 노르보르넨, 사이클로옥틴, 또는 바이사이클로노닌, 또는 이들의 조합물을 포함하거나, 이로부터 선택된다. 한 가지 구체예에서, 바이사이클로노닌은 바이사이클로[6.1.0]논-4-인이다. 일부 그러한 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드는 폴리머의 테트라진 기를 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 하나 이상의 바이사이클로[6.1.0]논-4-인 모이어티와 반응시킴으로써 폴리머에 공유 결합된다.
본원에 기재된 일부 구체예는 본원에 기술된 바와 같이 공유 결합된 화학식 (V)의 반복 단위를 포함하는 제 1 표면을 갖는 기재에 관한 것이다. 일부 구체예에서, 폴리머는 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리실록산, 실리콘, 폴리아크롤레인, 폴리포스파젠, 폴리이소시아네이트, 폴리올, 및 폴리사카라이드, 또는 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 반복 단위를 추가로 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 폴리머는 화학식 (VIa) 또는 (VIb)의 반복 단위, 또는 둘 모두를 추가로 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 폴리머와 기재 간의 공유 결합은 아민 에폭시 개환 반응에 의해 형성된다. 일부 다른 구체예에서, 폴리머와 기재 간의 공유 결합은 아자이드 클릭(click) 사이클로첨가 반응에 의해 형성된다. 일부 구체예에서, 폴리머와 기재의 제 1 표면 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00073
,
Figure 112022068227508-pct00074
또는
Figure 112022068227508-pct00075
, 또는 이들의 조합을 포함하며, 여기서, *는 폴리머와 제 1 표면의 연결점을 나타낸다. 일부 그러한 구체예에서, 폴리머와 제 1 표면 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00076
를 포함한다. 일부 다른 구체예에서, 폴리머와 제 1 표면 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00077
,
Figure 112022068227508-pct00078
, 또는
Figure 112022068227508-pct00079
또는 이들의 조합을 포함하며, 여기서, *는 폴리머와 제 1 표면의 연결점을 나타낸다. 일부 그러한 구체예에서, 폴리머와 제 1 표면 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00080
를 포함한다. 일부 다른 그러한 구체예에서, 폴리머와 제 1 표면 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112022068227508-pct00081
를 포함한다. 일부 구체예에서, 기재는 폴리머를 제 1 표면에 공유 결합된 제 1의 복수의 작용기와 반응시킴으로써 제조되며, 여기서, 제 1의 복수의 작용기는 비닐, 아크릴로일, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로사이클로알케닐, 알키닐, 사이클로알키닐, 헤테로사이클로알키닐, 니트렌, 알데하이드, 하이드라지닐, 글리시딜 에테르, 에폭시, 카벤, 이소시아네이트 또는 말레이미드, 또는 이들의 조합물을 포함하거나 이로부터 선택된다. 일부 그러한 구체예에서, 제 1의 복수의 작용기는 치환되거나 비치환된 사이클로알케닐 기를 포함하거나 이로부터 선택된다. 한 가지 구체예에서, 상기 사이클로알케닐은 노르보르넨이다. 일부 구체예에서, 기재는 폴리머의 아지도 기를 제 1 표면의 노르보르넨 기와 반응시킴으로써 제조된다. 일부 다른 구체예에서, 제 1의 복수의 작용기는 글리시딜 에테르 또는 에폭시 기를 포함하거나 이로부터 선택된다. 일부 구체예에서, 기재는 폴리머의 Boc-보호된 아미노를 탈보호화하고 이후에 폴리머의 아미노 기를 제 1 표면의 글리시딜 에테르 또는 에폭시 기와 반응시킴으로써 제조된다. 일부 구체예에서, 표면은 상술된 상기 제 1의 복수의 작용기를 포함하는 작용성화된 실란으로 사전처리되며, 폴리머는 작용성화된 실란의 제 1의 복수의 작용기와의 반응을 통해 제 1 표면에 공유 결합된다.
일부 구체예에서, 기재는 폴리머에 공유 결합된 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 추가로 포함한다. 일부 구체예에서, 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합은 아민 에폭시 개환 반응에 의해 형성된다. 일부 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112017051271682-pct00082
,
Figure 112017051271682-pct00083
, 또는
Figure 112017051271682-pct00084
, 또는 이들의 조합을 포함하며, 여기서, *는 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머의 연결점을 나타낸다. 일부 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합은 구조 모이어티
Figure 112017051271682-pct00085
를 포함한다. 일부 그러한 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드는 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 하나 이상의 작용성 모이어티를 폴리머의 에폭시 기와 반응시킴으로써 폴리머에 공유 결합되며, 상기 하나 이상의 작용성 모이어티는 치환되거나 비치환된 아미노, 하이드록시, 티올, 카복실, 산 무수물, 또는 이들의 조합물을 포함하거나 이로부터 선택된다. 일부 그러한 구체예에서, 상기 하나 이상의 작용성 모이어티는 치환되거나 비치환된 아미노 기를 포함하거나, 이로부터 선택된다. 일부 그러한 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드는 폴리머의 에폭시 기를 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 아미노 기와 반응시킴으로써 폴리머에 공유 결합된다.
본원에 기재된 구체예에서, 기재 물질은 유리, 실리카, 플라스틱, 석영, 금속, 금속 옥사이드, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 기재는 유리를 포함한다. 일부 구체예에서, 기재의 제 1 표면은 폴리머 코팅된 영역 및 불활성 영역 둘 모두를 포함한다.
기재 표면 제조
본원에 기재된 일부 구체예는 공유 결합된 제 1의 복수의 작용기를 갖는 제 1 표면을 갖는 기재를 제공하고, 폴리머에 공유 결합된 작용성화된 올리고뉴클레오티드를 갖는 그라프팅된 폴리머를 제공하되, 폴리머가 제2의 복수의 작용기를 포함하고, 폴리머가 기재의 제 1 표면에 공유 결합되도록, 제 1 표면의 제 1의 복수의 작용기를 폴리머의 제2의 복수의 작용기와 반응시킴으로써 기재의 제 1 표면에 그라프팅된 폴리머를 고정시키기 위한 공정 또는 방법에 관한 것이다.
본원에 기재된 방법의 일부 구체예에서, 기재의 제 1 표면은 작용성화된 실란으로 사전처리되며, 여기서, 상기 작용성화된 실란은 제 1의 복수의 작용기를 포함한다. 일부 구체예에서, 작용성화된 실란은 화학적 기상 증착(CVD) 방법에 의해 표면 상에 증착된다. 일부 그러한 구체예에서, 작용성화된 실란은 일드 엔지니어링 시스템(Yield Engineering System, YES) 오븐을 이용하여 CVD 방법에 의해 제 1 표면 상에 적용될 수 있다.
본원에 기재된 방법의 일부 구체예에서, 그라프팅된 폴리머는 폴리머의 제3의 복수의 작용기를 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 하나 이상의 작용성 모이어티와 반응시킴으로써 형성된다. 일부 다른 구체예에서, 그라프팅된 폴리머는 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 상기 하나 이상의 작용성 모이어티를 제3의 복수의 작용기를 포함하는 모노머와 반응시키고, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드가 폴리머에 공유 결합되도록 반응된 모노머를 중합시켜 폴리머를 형성시킴으로써 형성된다.
본원에 기재된 방법의 일부 구체예에서, 폴리머의 제2의 복수의 작용기는 폴리머의 제3의 복수의 작용기와 동일하다. 예를 들어, 폴리머의 제2의 복수의 작용기 및 제3의 복수의 작용기 둘 모두는 테트라진일 수 있다. 일부 다른 구체예에서, 폴리머의 제2의 복수의 작용기 중의 작용기는 폴리머의 제3의 복수의 작용기 중 작용기와는 상이하다.
본원에 기술된 방법에서 사용되는 폴리머 골격은 선형, 분지형, 과-분지형 또는 수지형(dendritic)일 수 있다. 최종 폴리머 구조는 예를 들어, 랜덤 코폴리머, 블록 코폴리머, 콤브(comb)-형상 폴리머 또는 스타(star)-형상 폴리머 구조를 포함하는 상이한 구조일 수 있다. 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리실록산, 실리콘, 폴리아크롤레인, 폴리포스파젠, 폴리이소시아네이트, 폴리올, 폴리사카라이드, 등을 포함하지만, 이로 제한되지 않는 상이한 부류의 폴리머 골격은 본원에 기술된 방법에서 사용될 수 있다. 일부 구체예에서, 폴리머는 폴리아크릴아미드 골격을 포함한다. 일부 다른 구체예에서, 폴리머는 폴리아크릴레이트 골격을 포함한다. 추가의 일부 다른 구체예에서, 폴리머는 폴리우레탄 골격을 포함한다. 추가의 일부 다른 구체예에서, 폴리머는 폴리포스파젠 골격을 포함한다. 추가의 일부 다른 구체예에서, 폴리머는 덴드리머 골격을 포함한다.
본원에 기재된 방법의 일부 구체예에서, 제 1 표면의 제 1의 복수의 작용기는 비닐, 아크릴로일, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로사이클로알케닐, 알키닐, 사이클로알키닐, 헤테로사이클로알키닐, 니트렌, 알데하이드, 하이드라지닐, 글리시딜 에테르, 에폭시, 카벤, 이소시아네이트 또는 말레이미드, 또는 이들의 조합물을 포함하거나 이로부터 선택된다. 일부 그러한 구체예에서, 제 1의 복수의 작용기는 사이클로알케닐, 글리시딜 에테르, 에폭시, 또는 치환되거나 비치환된 변형체 또는 이들의 조합물을 포함하거나, 이로 부터 선택된다. 일부 추가의 구체예에서, 제 1의 복수의 작용기는 노르보르넨을 포함하거나 이로부터 선택된다. 일부 다른 구체예에서, 제 1의 복수의 작용기는 에폭시를 포함한다. 추가의 일부 다른 구체예에서, 제 1의 복수의 작용기는 글리시딜 에테르를 포함한다.
본원에 기술된 방법의 일부 구체예에서, 폴리머의 작용기는 아미노, 테트라지닐, 아지도, 카복실, 하이드록시, 티올, 알데하이드, 할로, 알케닐, 알키닐, 에폭시, 글리시딜 에테르, 등을 포함하거나 이로부터 선택될 수 있다. 본원에 기재된 방법의 일부 구체예에서, 폴리머의 제2의 복수의 작용기는 아미노, 테트라지닐, 아지도, 카복실, 하이드록시, 티올, 알데하이드, 또는 치환되거나 비치환된 변형체 또는 이들의 조합물을 포함하거나 이로부터 선택된다. 일부 그러한 구체예에서, 제2의 복수의 작용기는 아미노 또는 보호된 아미노, 예를 들어, Boc-보호된 아미노를 포함하거나 이로부터 선택된다. 일부 다른 구체예에서, 제2의 복수의 작용기는 치환되거나 비치환된 테트라지닐을 포함한다. 추가의 일부 다른 구체예에서, 제2의 복수의 작용기는 아지도를 포함한다.
본원에 기재된 방법의 일부 구체예에서, 폴리머의 제3의 복수의 작용기는 아지도, 테트라지닐, 글리시딜, 에폭시, 알키닐, 또는 치환되거나 비치환된 변형체 또는 이들의 조합물을 포함하거나 이로부터 선택된다. 일부 그러한 구체예에서, 제3의 복수의 작용기는 아지도를 포함한다. 일부 다른 구체예에서, 제3의 복수의 작용기는 치환되거나 비치환된 테트라지닐을 포함한다. 일부 또 다른 구체예에서, 제3의 복수의 작용기는 알키닐을 포함한다. 일부 또 다른 구체예에서, 제3의 복수의 작용기는 치환되거나 비치환된 글리시딜 에테르를 포함한다.
본원에 기재된 방법의 일부 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 상기 하나 이상의 작용성 모이어티는 아미노, 아지도, 카복실, 산 무수물, 테트라진, 에폭시, 글리시딜 에테르, 비닐, 아크릴로일, 알케닐, 사이클로알케닐, 알키닐, 사이클로알키닐, 니트렌, 알데하이드, 하이드라지닐, 또는 말레이미드, 또는 이들의 조합물을 포함하거나, 이로부터 선택된다. 일부 추가의 구체예에서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 상기 하나 이상의 작용성 모이어티는 알키닐, 사이클로알케닐, 사이클로알키닐, 아미노, 아지도, 하이드록시, 티올, 카복실, 산 무수물, 또는 치환되거나 비치환된 변형체 또는 이들의 조합물을 포함하거나 이로부터 선택된다. 일부 그러한 구체예에서, 상기 하나 이상의 작용성 모이어티는 사이클로알키닐, 예를 들어, 바이사이클로[6.1.0] 논-4-인(BCN)을 포함한다. 일부 다른 구체예에서, 상기 하나 이상의 작용성 모이어티는 알키닐을 포함한다. 추가의 일부 다른 구체예에서, 상기 하나 이상의 작용성 모이어티는 아지도를 포함한다. 추가의 일부 다른 구체예에서, 상기 하나 이상의 작용성 모이어티는 치환되거나 비치환된 아미노를 포함한다.
본원에 기재된 방법의 일부 구체예에서, 그라프팅된 폴리머는 본원에 기술된 화학식 (I)의 반복 단위 및 화학식 (II)의 반복 단위를 갖는 폴리머에 공유 결합된 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 포함한다. 일부 그러한 구체예에서, 제 1 표면의 제 1의 복수의 작용기는 에폭시 기를 포함한다. 한 가지 구체예에서, 상기 에폭시 기는
Figure 112017051271682-pct00086
이다. 일부 그러한 구체예에서, 그라프팅된 폴리머는 제 1 표면의 에폭시 기와 폴리머의 아미노 기를 반응시킴으로써 제 1 표면에 공유 결합된다.
본원에 기재된 방법의 일부 구체예에서, 그라프팅된 폴리머는 본원에 기술된 바와 같은 화학식 (IV)의 반복 단위를 갖는 폴리머에 공유 결합된 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 포함한다. 일부 그러한 구체예에서, 제 1 표면의 제 1의 복수의 작용기는 치환되거나 비치환된 사이클로알케닐 기, 예를 들어, 치환되거나 비치환된 노르보르넨을 포함한다. 일부 그러한 구체예에서, 그라프팅된 폴리머는 폴리머의 테트라진 기를 제 1 표면의 노르보르넨 기와 반응시킴으로써 제 1 표면에 공유 결합된다.
본원에 기재된 방법의 일부 구체예에서, 그라프팅된 폴리머는 본원에 기술된 바와 같은 화학식 (V)의 반복 단위를 갖는 폴리머에 공유 결합된 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 포함한다. 일부 구체예에서, 폴리머는 본원에 기술된 바와 같이, 화학식 (VIa) 또는 (VIb)의 반복 단위, 또는 둘 모두를 추가로 포함할 수 있다. 일부 그러한 구체예에서, 제 1의 복수의 작용기는 치환되거나 비치환된 사이클로알케닐 기, 예를 들어, 치환되거나 비치환된 노르보르넨을 포함한다. 일부 그러한 구체예에서, 그라프팅된 폴리머는 폴리머의 아지도 기를 제 1 표면의 노르보르넨 기와 반응시킴으로써 제 1 표면에 공유 결합된다. 일부 다른 구체예에서, 제 1의 복수의 작용기는 글리시딜 에테르 또는 에폭시 기를 포함한다. 일부 다른 구체예에서, 그라프팅된 폴리머는 폴리머의 Boc-보호된 아미노 기를 탈보호시키고, 폴리머의 아미노 기를 제 1 표면의 글리시딜 에테르 또는 에폭시 기와 반응시킴으로써 제 1 표면에 공유 결합된다.
본원에 기재된 일부 구체예는 공유 결합된 제 1의 복수의 작용기를 포함하는 제 1 표면을 갖는 기재를 제공하고, 본원에 기술된 바와 같은 화학식 (I) 및 (II), 화학식 (IV), 또는 화학식 (V)의 반복 단위를 갖는 폴리머를 제공하고, 폴리머가 기재의 제 1 표면에 공유 결합되도록 제 1 표면의 제 1의 복수의 작용기를 폴리머와 반응시키는 것을 포함하는, 기재의 제 1 표면에 본원에 기술된 폴리머를 고정시키는 공정 또는 방법에 관한 것이다. 일부 그러한 구체예에서, 본 공정 또는 방법은 하나 이상의 작용성화된 모이어티를 포함하는 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 제공하고, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드가 폴리머에 공유 결합되도록 상기 하나 이상의 작용성화된 모이어티를 폴리머와 반응시키는 것을 추가로 포함한다. 일부 그러한 구체예에서, 제 1 표면의 제 1의 복수의 작용기는 비닐, 아크릴로일, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로사이클로알케닐, 알키닐, 사이클로알키닐, 헤테로사이클로알키닐, 니트렌, 알데하이드, 하이드라지닐, 글리시딜 에테르, 에폭시, 카벤, 이소시아네이트 또는 말레이미드, 또는 이들의 조합물을 포함하거나 이로부터 선택된다. 일부 그러한 구체예에서, 상기 하나 이상의 작용성화된 모이어티는 아미노, 아지도, 카복실, 산 무수물, 테트라진, 에폭시, 글리시딜 에테르, 비닐, 아크릴로일, 알케닐, 사이클로알케닐, 알키닐, 사이클로알키닐, 니트렌, 알데하이드, 하이드라지닐, 또는 말레이미드, 또는 이들의 조합물을 포함하거나 이로부터 선택된다.
본원에 기술된 방법의 임의 구체예에서, 화학식 (I) 및 (II), 화학식 (IV), 또는 화학식 (V)의 반복 단위를 갖는 폴리머 또는 그라프팅된 폴리머는 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리실록산, 실리콘, 폴리아크롤레인, 폴리포스파젠, 폴리이소시아네이트, 폴리올, 및 폴리사카라이드, 또는 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 반복 단위를 추가로 포함할 수 있다. 일부 그러한 구체예에서, 폴리머는 상기에 나타낸 구조를 갖는 화학식 (IIIa) 또는 (IIIb)의 폴리아크릴아미드의 하나 이상의 반복 단위를 추가로 포함할 수 있다.
본원에 기술된 방법의 임의 구체예에서, 본 방법은 과량의 결합되지 않은 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 제거하기 위한 세척 단계를 추가로 포함하다. 일부 구체예에서, 본 방법은 건조 단계를 추가로 포함한다.
본원에 기술된 임의 구체예에서, 기재는 패턴화되거나 패턴화되지 않은, 유리, 실리카, 석영, 플라스틱, 금속, 금속 옥사이드, 또는 이들의 조합물로부터 선택된 물질을 포함할 수 있다. 한 가지 구체예에서, 기재의 표면은 유리를 포함한다. 일부 구체예에서, 기재의 표면은 작용성화된 실란 코팅된 영역 및 불활성 영역 둘 모두를 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 불활성 영역은 유리 영역, 금속 영역, 마스크 영역 및 개재 영역(interstitial region), 또는 이들의 조합물로부터 선택된다. 한 가지 구체예에서, 불활성 영역은 유리를 포함한다.
본원에 기술된 임의 구체예에서, QC 마커는 폴리머 및/또는 프라이머 구조에 포함될 수 있다.
본원에 기술된 임의 구체예에서, 폴리머 또는 그라프팅된 폴리머는 당업자에게 공지된 다양한 표면 적용 기술, 예를 들어, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 잉크-제트 코팅, 등을 통해 기재의 표면에 적용될 수 있다.
기재 물질 및 디자인
일부 구체예에서, 본 출원에서 사용되는 기재는 실리카-기반 기재, 예를 들어, 유리, 흄드 실리카 및 다른 실리카-함유 물질을 포함한다. 일부 구체예에서, 실리카-기반 기재는 또한, 실리콘, 실리콘 디옥사이드, 실리콘 니트라이드, 실리콘 하이드라이드일 수 있다. 일부 구체예에서, 본 출원에서 사용되는 기재는 플라스틱 물질, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리(비닐 클로라이드), 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에스테르, 폴리카보네이트 및 폴리(메틸 메타크릴레이트)를 포함한다. 바람직한 플라스틱 물질은 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리스티렌 및 환형 올레핀 폴리머 기재이다. 일부 구체예에서, 기재는 실리카-기반 물질 또는 플라스틱 물질이다. 특정 구체예에서, 기재는 유리를 포함하는 적어도 하나의 표면을 갖는다.
일부 구체예에서, 기재는 금속일 수 있거나 금속을 함유할 수 있다. 일부 그러한 구체예에서, 금속은 금이다. 일부 구체예에서, 기재는 금속 옥사이드를 포함하는 적어도 하나의 표면을 갖는다. 한 가지 구체예에서, 표면은 탄탈 옥사이드 또는 주석 옥사이드를 포함한다.
아크릴아미드, 에논, 또는 아크릴레이트는 또는 기재 물질로서 사용될 수 있다. 다른 기재 물질은 갈륨 아르세나이드, 인듐 포스파이드, 알루미늄, 세라믹, 폴리이미드, 석영, 수지, 폴리머 및 코폴리머를 포함할 수 있지만 이로 제한되지 않는다. 상기 리스트는 본 출원의 예시인 것으로 의도되지만, 이로 제한되는 것으로 의도되지 않는다.
일부 구체예에서, 기재 및/또는 기재 표면은 석영일 수 있다. 일부 다른 구체예에서, 기재 및/또는 기재 표면은 반도체, 즉, GaAs 또는 ITO일 수 있다.
기재는 단일 물질 또는 복수의 상이한 물질을 포함할 수 있다. 기재는 복합물 또는 라미네이트일 수 있다. 기재는 평평하고, 둥글고, 텍스쳐화되고, 패턴화될 수 있다. 패턴은 예를 들어, 미국특허번호 제8,778,849호에 기술된 바와 같이, 예를 들어, 비-금속성 표면 상에 피쳐를 형성시키는 금속 패드에 의해 형성될 수 있으며, 이러한 문헌은 본원에서 참고로 포함된다. 다른 유용한 패턴화된 표면은 예를 들어, 미국특허출원공개번호 제2014/0243224 A1호, 미국특허출원공개번호 제2011/0172118 A1호 또는 미국특허번호 제7,622,294호에 기술된 바와 같이, 표면 상에 형성된 웰 피쳐(well feature)를 갖는 것으로서, 이러한 문헌들 각각은 전문이 본원에 참고로 포함된다. 패턴화된 기재를 사용한 구체예에 대하여, 겔은 패턴화된 피쳐에 선택적으로 부착될 수 있거나(예를 들어, 겔은 금속 패드에 부착될 수 있거나 겔은 웰의 내부에 부착될 수 있거나), 대안적으로, 겔은 패턴 피쳐 및 개재 영역 둘 모두를 가로질러 균일하게 부착될 수 있다.
분자 어레이의 제조 및 사용에서 플라스틱-기반 기재를 사용하는데 있어서의 장점은 비용을 포함하며, 예를 들어, 사출-성형에 의한 적절한 플라스틱-기반 기재의 제조는 일반적으로 예를 들어, 에칭 및 결합에 의한 실리카-기반 기재의 제조 보다 더욱 저렴하다. 다른 장점은 의도되거나 제안될 수 있는 적용에 적합하게 하기 위해 지지체의 광학적 성질의 미세-조정을 가능하게 하는 거의 무한으로 다양한 플라스틱이다.
금속이 기재로서 또는 기재 상의 패드로서 사용되는 경우에, 이는 요망되는 적용 때문일 수 있다. 금속의 전도도는 DNA-기반 센서에서 전기장의 변조를 가능하게 할 수 있다. 이러한 방식으로, DNA 미스매치 차별(DNA mismatch discrimination)이 향상될 수 있으며, 고정된 올리고뉴클레오타이드 분자의 지향에 영향을 미칠 수 있거나, DNA 혼성화 동력학은 가속화될 수 있다.
일부 구체예에서, 기재는 실리카-기반이지만, 기재의 형상은 본 출원이 실행되는 적용에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 일반적으로, 실리카와 같은 지지 물질, 예를 들어, 흄드 실리카의 슬라이드는 분자의 제조 및 후속 집적화에서 특별히 사용된다. 본 출원의 실행에서 특별한 사용은 상표 SPECTRASIL™로 시판되는 흄드 실리카 슬라이드이다. 이런 점에도 불구하고, 본 출원이 비드, 로드(rod), 등과 같은 기재(실리카-기반 지지체를 포함함)의 다른 제시에 동일하게 적용 가능하다는 것이 당업자에게 입증될 것이다.
일부 구체예에서, 기재의 표면은 작용성 분자-코팅된 영역 및 코팅을 지니지 않은 불활성 영역 둘 모두를 포함한다. 일부 그러한 구체예에서, 작용성화된 분자 코팅은 하이드로겔 또는 폴리머 코팅이다. 작용성 분자-코팅된 영역은 반응성 사이트를 포함할 수 있고, 이에 따라, 화학 결합 또는 다른 분자 상호작용을 통해 분자를 부착시키기 위해 사용될 수 있다. 일부 구체예에서, 작용성 분자-코팅된 영역(예를 들어, 반응성 피쳐, 패드, 비드(bead), 포스트(post), 또는 웰) 및 불활성 영역(개재 영역으로서 지칭됨)은 패턴 또는 격자(grid)를 형성시키기 위해 교대료 형성될 수 있다. 이러한 패턴은 1차원 또는 2차원일 수 있다. 일부 구체예에서, 불활성 영역은 유리 영역, 금속 영역, 마스크 영역, 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 대안적으로, 이러한 물질은 반응성 영역을 형성시킬 수 있다. 불활성(inertness) 또는 반응성은 기재 상에 사용되는 화학(chemistry) 및 공정에 따를 것이다. 한 가지 구체예에서, 표면은 유리 영역을 포함한다. 다른 구체예에서, 표면은 금속 영역을 포함한다. 또 다른 구체예에서, 표면은 마스크 영역을 포함한다. 본원에 기술된 조성물의 일부 구체예에서, 기재는 비드일 수 있다. 본 발명의 폴리머로 코팅될 수 있거나 그밖에 본원에 기술된 조성물 또는 방법에서 사용될 수 있는 비-제한적인 예시적 기재 물질은 미국특허번호 제8,778,848호 및 제8,778,849호에 기재되어 있으며, 이러한 문헌들은 각각 본원에 참고로 포함된다.
일부 구체예에서, 본원에 기술된 기재는 유동 셀(flow cell)의 적어도 일부를 형성하거나 유동 셀에 위치된다. 일부 그러한 구체예에서, 유동 셀은 작용성 분자 코팅, 예를 들어, 폴리머 코팅을 통해 기재의 표면에 부착된 폴리뉴클레오타이드를 추가로 포함한다. 일부 구체예에서, 폴리뉴클레오타이드는 유동 셀에서 폴리뉴클레오타이드 클러스트에 존재하며, 여기서, 폴리뉴클레오타이드 클러스터의 폴리뉴클레오타이드는 폴리머 코팅을 통해 유동 셀의 표면에 부착된다. 그러한 구체예에서, 폴리뉴클레오타이드이 부착된 유동 셀 바디의 표면은 기재로 여겨진다. 다른 구체예에서, 폴리머 코팅된 표면을 갖는 별개의 기재는 유동 셀의 바디에 삽입된다. 바람직한 구체예에서, 유동 셀은 복수의 레인(lane) 또는 복수의 섹터(sector)로 분할되는 흐름 챔버이며, 여기서, 복수의 레인 또는 복수의 섹터 중 하나 이상은 본원에 기술된 공유 결합된 폴리머 코팅으로 코팅된 표면을 포함한다. 본원에 기술된 유동 셀의 일부 구체예에서, 단일 폴리뉴클레오타이드 클러스터 내의 부착된 폴리뉴클레오타이드는 동일한 또는 유사한 뉴클레오타이드 서열을 갖는다. 본원에 기술된 유동 셀의 일부 구체예에서, 상이한 폴리뉴클레오타이드 클러스터의 부착된 폴리뉴클레오타이드는 상이한 또는 유사하지 않은 뉴클레오타이드 서열을 갖는다. 본원에 기술된 방법 또는 조성물에서 사용될 수 있는 예시적인 유동 셀 및 유동 셀을 제조하기 위한 기재는 Illumina, Inc.(San Diego, CA)로부터 상업적으로 입수 가능한 것, 또는 US 2010/0111768 A1호 또는 US 2012/0270305호에 기술된 것을 포함하지만, 이로 제한되지 않으며, 이러한 문헌들 각각은 본원에 참고로 포함된다.
서열화 적용
본원에 기술된 조성물, 장치 또는 방법은 임의 다양한 증폭 기술과 함께 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 예시적인 기술들은 폴리머라아제 연쇄 반응(PCR), 롤링 서클 증폭(rolling circle amplification; RCA), 다중 전위 증폭(multiple displacement amplification, MDA), 또는 랜덤 프라임 증폭(random prime amplification, RPA)을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 특정 구체예에서, 증폭을 위해 사용되는 하나 이상의 프라이머는 폴리머 코팅에 부착될 수 있다. PCR 구체예에서, 증폭을 위해 사용되는 프라이머들 중 하나 또는 둘 모두는 폴리머 코팅에 부착될 수 있다. 부착된 프라이머의 두 가지 종들을 사용하는 포맷은 종종 브릿지 증폭(bridge amplification)으로서 지칭되는데, 왜냐하면, 이중 가닥 앰플리콘이 복사된 주형 서열의 측면에 있는 두 개의 부착된 프라이머들 사이에 브릿지-유사 구조를 형성하기 때문이다. 브릿지 증폭을 위해 사용될 수 있는 예시적인 시약 및 조건들은 예를 들어, 미국특허번호 제5,641,658호; 미국특허공개번호 제2002/0055100호; 미국특허번호 제7,115,400호; 미국특허공개번호 제2004/0096853호; 미국특허공개번호 제2004/0002090호; 미국특허공개번호 제2007/0128624호; 및 미국특허공개번호 제2008/0009420호에 기재되어 있으며, 이러한 문헌들 각각은 전문이 본원에 참고로 포함된다. PCR 증폭은 또한, 폴리머 코팅에 부착된 증폭 프라이머들 중 하나 및 용액 중의 제2 프라이머와 함께 수행될 수 있다. 하나의 부착된 프라이머 및 가용성 프라이머의 조합을 사용하는 예시적인 포맷은 예를 들어, 문헌[Dressman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100:8817-8822 (2003)], WO 05/010145호, 또는 미국특허공개번호 제2005/0130173호 또는 제2005/0064460호에 기술된 바와 같은 에멀젼 PCR이며, 이러한 문헌들 각각은 본원에 참고로 포함된다. 에멀젼 PCR은 포맷의 예시로서, 본원에 기술된 방법의 목적을 위하여 에멀젼의 사용이 임의적이고 실제로, 여러 구체예에 대하여 에멀젼이 사용되지 않는 것으로 이해될 것이다. 또한, 프라이머는 ePCR 참조문헌에 기술된 바와 같이 기재 또는 고체 지지체에 직접적으로 부착될 필요는 없고, 대신에 본원에 기술된 바와 같이 폴리머 코팅에 부착될 수 있다.
RCA 기술은 본 발명의 방법, 조성물 또는 장치와 함께 사용하기 위해 개조될 수 있다. RCA 반응에서 사용될 수 있는 예시적인 구성요소들 및 RCA가 앰플리콘을 형성시키는 원리는 예를 들어, 문헌[Lizardi et al., Nat. Genet. 19:225-232 (1998)] 및 US 2007/0099208 A1호에 기재되어 있으며, 이러한 문헌들 각각은 본원에 참고로 포함된다. RCA를 위해 사용되는 프라이머는 용액 중에 존재할 수 있거나 폴리머 코팅에 부착될 수 있다.
MDA 기술은 본 발명의 방법, 조성물 또는 장치와 함께 사용하기 위해 개조될 수 있다. 일부 기본 원리 및 MDA를 위한 유용한 조건들은 예를 들어, 문헌[Dean et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99:5261-66 (2002); Lage et al., Genome Research 13:294-307 (2003); Walker et al., Molecular Methods for Virus Detection, Academic Press, Inc., 1995; Walker et al., Nucl. Acids Res. 20:1691-96 (1992)]; US 5,455,166호; US 5,130,238호; 및 US 6,214,587호에 기재되어 있으며, 이러한 문헌들 각각은 본원에 참고로 포함된다. MDA를 위해 사용되는 프라이머는 용액 중에 존재할 수 있거나, 폴리머 코팅에 부착될 수 있다.
특정 구체예에서, 상기 예시된 증폭 기술들의 조합이 사용될 수 있다. 예를 들어, RCA 및 MDA가 조합하여 사용될 수 있으며, 여기서, RCA는 (예를 들어, 용액상 프라이머를 사용하여) 용액 중의 콘카타머 앰플리콘(concatameric amplicon)을 발생시키기 위해 사용된다. 이후에, 앰플리콘은 플리머 코팅에 부착된 프라이머를 사용하여 MDA를 위한 주형으로서 사용될 수 있다. 이러한 예에서, 조합된 RCA 및 MDA 단계 후에 형성된 앰플리콘은 폴리머 코팅에 부착될 것이다.
일부 구체예에서, 본원에 기술된 작용성화된 하이드로겔 또는 폴리머-코팅된 기재는 폴리뉴클레오타이드의 뉴클레오타이드 서열을 결정하는 방법에서 사용될 수 있다. 그러한 구체예에서, 본 방법은 (a) 본원에 기술된 폴리머 또는 하이드로겔 코팅 중 임의 하나를 통해 기재의 표면에 부착된 폴리뉴클레오타이드 클러스터와 폴리뉴클레오타이드 폴리머라아제를 접촉시키는 단계, (b) 하나 이상의 뉴클레오타이드가 폴리뉴클레오타이드 폴리머라아제에 의해 사용될 때 검출 가능한 신호가 발생되도록 기재의 폴리머-코팅된 표면에 뉴클레오타이드를 제공하는 단계, (c) 하나 이상의 폴리뉴클레오타이드 클러스터에서 신호를 검출하는 단계, 및 (d) 단계 (b) 및 단계 (c)를 반복하는 단계를 포함할 수 있으며, 이에 의해 하나 이상의 폴리뉴클레오타이드 클러스트에 존재하는 폴리뉴클레오타이드의 뉴클레오타이드 서열을 결정한다.
핵산 서열화는 당해 분야에 공지된 다양한 공정에 의해 폴리뉴클레오타이드의 뉴클레오타이드 서열을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 바람직한 방법에서, 합성에 의한 서열화(SBS)는 본원에 기술된 폴리머 코팅들 중 임의 하나를 통해 기재의 표면에 부착된 폴리뉴클레오타이드의 뉴클레오타이드 서열을 결정하기 위해 사용된다. 이러한 공정에서, 하나 이상의 뉴클레오타이드는 폴리뉴클레오타이드 폴리머라아제와 결합된 주형 폴리뉴클레오타이드에 제공된다. 폴리뉴클레오타이드 폴리머라아제는 폴리뉴클레오타이드 주형에 대해 상보적인 새로이 합성된 핵산 가닥에 하나 이상의 뉴클레오타이드를 도입한다. 이러한 합성은 주형 폴리뉴클레오타이드의 일부 또는 주형 폴리뉴클레오타이드의 한 단부에 공유 결합된 일반적인 또는 비-가변성 핵산의 일부에 대해 상보적인 올리고뉴클레오타이드 프라이머로부터 개시된다. 뉴클레오타이드가 주형 폴리뉴클레오타이드에 대해 도입됨에 따라, 서열화 공정의 각 단계 동안에 뉴클레오타이드가 도입되는 것을 결정하는 검출 가능한 신호가 발생된다. 이러한 방식으로, 주형 폴리뉴클레오타이드의 적어도 일부에 대해 상보적인 핵산의 서열이 발생될 수 있으며, 이에 의해 주형 폴리뉴클레오타이드의 적어도 일부의 뉴클레오타이드 서열의 결정을 가능하게 한다.
유동 셀은 본 발명의 방법에 의해 형성되고 사이클에서 시약의 반복된 전달을 수반하는 합성에 의한 서열화(SBS) 또는 다른 검출 기술로 처리되는 어레이를 하우징하기 위한 일반적인 포맷을 제공한다. 예를 들어, 제 1 SBS 사이클을 개시하기 위하여, 하나 이상의 표지된 뉴클레오타이드, DNA 폴리머라아제, 등은 본원에 기술된 방법에 의해 제조된 핵산 어레이를 하우징하는 흐름셀에/흐름셀을 통해 흐를 수 있다. 프라이머 확장이 표지된 뉴클레오타이드를 도입하게 하는 어레이의 그러한 사이트가 검출될 수 있다. 임의적으로, 뉴클레오타이드는 뉴클레오타이드가 프라이머에 첨가된 직후에 추가 프라이머 확장을 종결시키는 가역적 종결 성질을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 모이어티를 제거하기 위해 탈블록화제(deblocking agent)가 전달될 때까지 후속 확장이 일어나지 않도록, 가역적 종결자 모이어티를 갖는 뉴클레오타이드 유사체는 프라이머에 첨가될 수 있다. 이에 따라, 가역적 종결을 사용하는 구체예에 대하여, 탈블록화 시약은 (검출이 일어나기 전 또는 후에) 유동 셀에 전달될 수 있다. 다양한 전달 단계들 사이에 세척이 수행될 수 있다. 이러한 사이클은 이후에 뉴클레오타이드에 의해 프라이머를 확장시키기 위해 n 회 반복될 수 있으며, 이에 의해, 길이 n의 서열을 검출할 수 있다. 본 발명의 방법에 의해 형성된 어레이와 함께 사용하기 위해 용이하게 구성될 수 있는 예시적인 SBS 절차, 유체 시스템 및 검출 플랫폼은 예를 들어, 문헌 [Bentley et al., Nature 456:53-59 (2008)], WO 04/018497호; US 7,057,026호; WO 91/06678호; WO 07/123744호; US 7,329,492호; US 7,211,414호; US 7,315,019호; US 7,405,281호, 및 US 2008/0108082호에 기재되어 있으며, 이러한 문헌들 각각은 전문이 본원에 참고로 포함된다.
예를 들어, 사이클릭 반응을 사용하는 것을 포함하는 다른 서열화 절차, 예를 들어, 피로서열화(pyrosequencing)가 사용될 수 있다. 특정 뉴클레오타이드가 초기 핵산 가닥에 도입됨에 따라 피로서열화는 무기 피로포스페이트(PPi)의 방출을 검출한다[Ronaghi, et al., Analytical Biochemistry 242(1), 84-9 (1996); Ronaghi, Genome Res. 11(1), 3-11 (2001); Ronaghi et al. Science 281(5375), 363 (1998)]; US 6,210,891호; US 6,258,568호 및 US 6,274,320호, 이러한 문헌들 각각은 전문이 본원에 참고로 포함됨]. 피로서열화에서, 방출된 PPi는 ATP 설푸릴라아제에 의해 아데노신 트리포스페이트(ATP)로 바로 전환됨으로써 검출될 수 있으며, 발생된 ATP의 수준은 루시페라아제-형성 광자(photon)를 통해 검출될 수 있다. 이에 따라, 서열화 반응은 발광 검출 시스템을 통해 모니터링될 수 있다. 형광 기반 검출 시스템을 위해 사용되는 여기 방사선 소스는 피로서열화 절차를 위해 필수적인 것은 아니다. 본 발명의 어레이에 대한 피로서열화의 적용을 위해 사용될 수 있는 유용한 유체 시스템, 검출기 및 절차는 예를 들어, WO 12/058096 A1호, US 2005/0191698 A1호, US 7,595,883호, 및 US 7,244,559호에 기재되어 있으며, 이러한 문헌들 각각은 전문이 본원에 참고로 포함된다.
예를 들어, 문헌[Shendure et al., Science 309:1728-1732 (2005)]; US 5,599,675호; 및 US 5,750,341호에 기재된 것을 포함하는 결찰에 의한 서열화 반응(sequencing-by-ligation reaction)이 또한, 유용하며, 이러한 문헌들 각각은 전문이 본원에 참고로 포함된다. 일부 구체예는 예를 들어, 문헌[Bains et al., Journal of Theoretical Biology 135(3), 303-7 (1988); Drmanac et al., Nature Biotechnology 16, 54-58 (1998); Fodor et al., Science 251(4995), 767-773 (1995)]; 및 WO 1989/10977호에 기술된 바와 같은 혼성화에 의한 서열화 절차(sequencing-by-hybridization procedure)을 포함할 수 있으며, 이러한 문헌들 각각은 전문이 본원에 참고로 포함된다. 결찰에 의한 서열화 및 혼성화에 의한 서열화 절차 둘 모두에서, 어레이의 사이트에 존재하는 핵산은 올리고뉴클레오타이드 전달 및 검출의 반복된 사이클로 처리된다. 본원에 기술되거나 본원에 인용된 참고문헌에 기술된 바와 같은 SBS 방법을 위한 유체 시스템은 결찰에 의한 서열화 또는 혼성화에 의한 서열화 절차를 위한 시약의 전달을 위해 용이하게 구성될 수 있다. 통상적으로, 올리고뉴클레오타이드는 형광 표지되고, 본원에 또는 본원에 인용된 참고문헌의 SBS 절차와 관련하여 기술되는 것과 유사한 형광 검출기를 이용하여 검출될 수 있다.
일부 구체예는 DNA 폴리머라아제 활성의 실시간 모니터링을 포함하는 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 뉴클레오타이드 도입은 형광 발색단-함유 폴리머라아제와 γ-포스페이트-표지된 뉴클레오타이드 간의 형광 공명 에너지 전달(fluorescence resonance energy transfer, FRET) 상호작용을 통해 또는 제로모드 도파관(zeromode waveguide, ZMW)으로 검출될 수 있다. FRET-기반 서열화를 위한 기술 및 시약들은 예를 들어, 문헌[Levene et al. Science 299, 682-686 (2003); Lundquist et al. Opt. Lett. 33, 1026-1028 (2008); Korlach et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 1176-1181 (2008)]에 기재되어 있으며, 이러한 문헌들의 내용은 전문이 본원에 참고로 포함된다.
일부 SBS 구체예는 확장 생성물에 뉴클레오타이드의 도입 시에 방출된 광자의 검출을 포함한다. 예를 들어, 방출된 광자의 검출을 기반으로 한 서열화는 Ion Torrent(Guilford, CT, a Life Technologies 자회사)로부터 상업적으로 입수 가능한 전기 검출기 및 관련된 기술, 또는 US 2009/0026082 A1호; US 2009/0127589 A1호; US 2010/0137143 A1호; 또는 US 2010/0282617 A1호에 기재된 서열화 방법 및 시스템을 사용할 수 있으며, 이러한 문헌들 각각은 전문이 본원에 참고로 포함된다.
예를 들어, 본원에 기술된 방법에 의해 형성된, 본 발명의 어레이에 대한 다른 유용한 적용은 유전자 발현 분석이다. 유전자 발현은 RNA 서열화 기술, 예를 들어, 디지털 RNA 서열화로서 지칭되는 것을 이용하여 검출되거나 정량화될 수 있다. RNA 서열화 기술은 상기에 기술된 것과 같은 당해 분야에 공지된 서열화 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 유전자 발현은 또한 어레이에 대한 직접 혼성화에 의해 수행되는 혼성화 기술을 이용하여 또는 생성물이 어레이 상에서 검출되는 멀티플렉스 검정(multiplex assay)을 이용하여 검출되거나 정량화될 수 있다. 예를 들어, 본원에 기술된 방법에 의해 형성된 본 발명의 어레이는 또한, 하나 이상의 개체로부터 게놈 DNA 샘플에 대한 유전자형을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 어레이 상에서 수행될 수 있는 어레이-기반 발현 및 유전자형 분석을 위한 예시적인 방법은 미국특허번호 제7,582,420호; 제6,890,741호; 제6,913,884호 또는 제6,355,431호, 또는 미국특허공개번호 제2005/0053980 A1호; 제2009/0186349 A1호 또는 US 2005/0181440 A1호에 기재되어 있으며, 이러한 문헌들 각각은 전문이 본원에 참고로 포함된다.
유동 셀을 사용하는 상술된 방법의 일부 구체예에서, 단지 단일 타입의 뉴클레오타이드는 단일 흐름 단계 동안에 유동 셀에 존재한다. 이러한 구체예에서, 뉴클레오타이드는 dATP, dCTP, dGTP, dTTP 및 이들의 유사체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 유동 셀을 사용하는 상술된 방법의 다른 구체예에서, 복수의 상이한 타입의 뉴클레오타이드는 단일 흐름 단계 동안 유동 셀에 존재한다. 이러한 방법에서, 뉴클레오타이드는 dATP, dCTP, dGTP, dTTP 및 이들의 유사체로부터 선택될 수 있다.
유동 셀에 존재하는 기재의 표면 상에서 폴리머 코팅에 부착된 폴리뉴클레오타이드들 중 하나 이상에 대한 각 흐름 단계 동안 도입되는 뉴클레오타이드 또는 뉴클레오타이드들은 폴리뉴클레오타이드의 결정은 주형에서 또는 부근에서 형성된 신호를 검출함으로써 달성된다. 상술된 방법의 일부 구체예에서, 검출 가능한 신호는 광학 신호를 포함한다. 다른 구체예에서, 검출 가능한 신호는 비-광학 신호를 포함한다. 이러한 구체예에서, 비-광학 신호는 폴리뉴클레오타이드 주형들 중 하나 이상에 또는 부근에서 pH 변화를 포함한다.
실시예
추가적인 구체예는 하기 실시예에서 더욱 상세히 기술되며, 이러한 실시예는 어떠한 방식으로 청구범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
실시예 1
반응식 1. 직교로 이작용성화된 폴리아크릴아미드의 합성
Figure 112017051271682-pct00087
반응식 1은 폴리-아크릴아미드-코-AzAPA-코-아미노에틸아크릴아미드(L-PAmAzA)의 제조를 위한 합성 반응식을 예시한 것이다. 제 1 단계에서, 35℃에서 2시간 동안 DMF 중에서 N-(5-브로모아세트아미딜펜틸)아크릴아미드(BrAPA)를 소듐 아자이드와 반응시킴으로부터 N-(5-아지도아세트아미딜펜틸)아크릴아미드(AzAPA)를 합성하였다. 이후에, AzAPA를 아크릴아미드 및 N-(2-아미노에틸)메타크릴아미드 HCl와 반응시킴으로써 AIBN-타입 폴리머 개시 시스템(Vazo56)을 사용하여 L-PAmAzA를 합성하였다. 얻어진 L-PAmAzA는 약 90% 대 약 5% 대 약 5%의 몰비 x:y:z의 세 가지 반복 단위를 갖는다.
또한, L-PAmAzA의 가교는 중합 반응에 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 모노머의 도입에 의해 달성되었으며, 이는 하기와 같이 나타낸 예시적 구조를 갖는 가교된 폴리머(XL-PAmAzA)를 형성시켰다:
Figure 112017051271682-pct00088
상술된 유사한 절차에 따라 열적 개시제 Vazo56을 사용하여 직교 작용성을 지닌 일련의 선형 폴리아크릴아미드를 제조하였다. 반응 시간은 약 1.5시간 내지 약 3시간이었으며, 이후에, MeCN에 침전을 통한 정제 단계를 수행하였다. 하기 표 1은 중합 반응을 위한 모노머의 양을 요약한 것이다.
Figure 112017051271682-pct00089
Figure 112017051271682-pct00090
이작용성 폴리아크릴아미드의 직교 반응성을 입증하기 위하여, 에폭시 단일층 표면 상에 5 mol% 아미노에틸 작용성을 함유한 표 1에서의 세 가지 신규한 폴리아크릴아미드(폴리머 1, "P1"; 폴리머 4, "P4"; 폴리머 6, "P6")의 코팅 성능을 표준 노르보르넨 단일층 표면에 대해 평가하였다. 폴리머 1 및 폴리머 6은 상기에 예시된 구조를 갖는 L-PAmAzA 및 XL-PAmAzA이다. 폴리머 4의 단순화된 구조는 하기에 나타낸 바와 같다.
Figure 112017051271682-pct00091
표준 PAZAM 폴리머를 대조군으로서 사용하였다. 노르보르넨 단일층 표면 및 에폭시 단일층 표면에 대한 유동 셀 레이아웃(layout)은 각각 표 2 및 표 3에 요약하였다.
Figure 112017051271682-pct00092
HiSeq 기재(ILLUMINA(San Diego, CA)에 의해 제공됨)를 이러한 초기 스크리닝을 위해 사용하였으며, CVD 공정을 건조기를 이용하여 수행하였다. 이작용성 폴리아크릴아미드 폴리머는 60℃에서 노르보르넨 단일층 표면에 공유 결합시키기 위해 스트레인(strain)-증진 아자이드 클릭 반응을 통해 노르보르넨과 반응시켰다. 유사하게, 이작용성 폴리아크릴아미드 폴리머를 표면에 대한 폴리머의 공유 결합을 형성시키는 아민 작용기와의 에폭시 개환 반응을 통해 에폭시 단일층 상에 코팅하였다. 본 방법의 성공을 측정하기 위하여 두 개의 QC 매트릭스를 사용하였다. QC1 및 QC3 둘 모두는 450V에서 PMT 및 555BP에서 필터 방출과 함께, 녹색 레이저를 사용한다. QC1에 대한 TET QC 올리고 믹스는 1.6mM: 16μM + 0.9mL HT1에서 100mL 올리고이다. QC3에 대한 TET QC 올리고 믹스는 0.6mM(각각): 16μM + 0.9mL HT1에서 35mL 올리고이다. TET QC1 및 TET QC3에 대한 폴리머 코팅된 유동 셀의 타이푼 형광 이미지 및 노르보르넨 실란 단일층 표면 상에 폴리머의 중간 타이푼 세기의 관련 차트는 각각 도 1a, 1b, 1c 및 1d에 예시되어 있다. TET QC1 및 TET QC3에 대한 폴리머 코팅된 유동 셀의 타이푼 형광 이미지 및 에폭시 실란 단일층 표면 상에서의 폴리머의 중간 타이푼 세기의 관련 차트는 각각 도 2a, 2b, 2c 및 2d에 예시되어 있다.
노르보르넨 표면 및 에폭시 표면에 대한 TET QC 측정은 각각 표 4 및 표 5에 요약되어 있다.
Figure 112017051271682-pct00093
상기 주지된 유동 셀의 쌍으로부터의 결과는 합성에 의한 서열화를 지지하기 위해 폴리아크릴아미드 물질의 직교 반응성의 사용을 지지하는 증거를 제공하였다. 첫째로, 시험된 모든 아지도-작용성화된 물질은 노르보르넨 표면에 견고하게 부착시킬 수 있었다. 이는, 폴리머 구조에 아자이드 도입이 열 응력 시험에 의해 측정하는 경우에 안정한 표면이 얻어질 수 있게 함을 의미한다. 둘째로, 모든 아민-작용성화된 폴리머는 건조기의 사용에 의해 발생되는 에폭시 표면을 코팅시킬 수 있었다. 표면 프라이머 밀도는 대략 20 내지 30k이었다. 이러한 실험에서, 대조군 폴리머(즉, 표준 PAZAM)는 아민 작용성을 함유하지 않은 것으로서, 이는 열 응력 시험 후에 가장 큰 표면 손실을 나타내었다. 이는 예상된 결과이다. 각각 5% 아민 작용성을 갖는, 이작용성화된 폴리아크릴아미드 폴리머 P1, P4 및 P6은 적절한 표면 안정성을 나타내었다. 이러한 결과는, 이러한 폴리아크릴아미드 코팅된 표면이 튼튼하다는 것을 명시하는 것이다(표준 응력 시험으로 폴리머 코팅된 표면을 처리한 후에 약 20% 내지 30% 범위의 표면 손실). 노르보르넨 단일층 표면 및 에폭시 단일층 표면의 TFT QC 신호 변화의 결과는 각각 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있다. 시험된 세 가지 이작용성화된 폴리아크릴아미드 중에서, 폴리머 4는 최상의 표면 견고성(surface robustness)을 나타낸다.
상술된 절차에 의해 제조된 직교 폴리아크릴아미드는 일반적으로 랜덤 코폴리머이다. 예를 들어, 모든 아자이드 작용기들을 모든 아민 작용기로부터 폴리머 사슬의 상이한 세그먼트로 분리시키는, 폴리머 구조의 상이한 작용성 부분들을 분리시키는 것이 요망될 수 있다. 이러한 대안적인 합성은 제어된 라디칼 중합(CRP) 방법(예를 들어, RAFT, ATRP)을 이용하여 용이하게 달성 가능하다. 반응식 2.1 및 2.2는 블록 코폴리머 AEMA-b-AzAPA(폴리머 7)를 제조하기 위한 두 가지 합성 경로를 나타낸 것이다.
반응식 2.1.
Figure 112017051271682-pct00094
반응식 2.2.
Figure 112017051271682-pct00095
반응식 2.2에 따른 RAFT 기술에 의해 제조된 블록 코폴리머 AEMA-b-AzAPA의 코팅 성능은 에폭시 실란 단일층 표면 상의 랜던 코폴리머 폴리머 4의 코팅 성능과 비교된다. CVD 공정을 60℃ 오븐에서 건조제를 사용하여 유동 셀 상에서 수행하였고, 유동 셀을 밤새 인큐베이션하였다. 유동 셀 레이아웃을 표 6에 요약하였다. 폴리머 7과 폴리머 4의 아미노 작용기들과 에폭시 표면 간의 커플링 반응을 60℃에서 1시간 동안 수행하였다.
Figure 112017051271682-pct00096
본 방법의 성공을 측정하기 위하여 두 개의 QC 매트릭스(QC1 및 QC3)을 사용하였다. TET QC1 및 TET QC3에 대한 에폭시 실란 단일층 표면 상의 폴리머 코팅된 유동 셀의 타이푼 형광 이미지 및 폴리머의 중간 타이푼 세기의 관련 챠트는 각각 도 4a, 4b, 4c, 및 4d에 예시되어 있다. TET QC 신호 변화의 결과는 도 4e에 도시되어 있다. 에폭시 표면에 대한 TET QC 측정은 하기 표 7에 요약되어 있다. 두 가지 물질들 모두는 열 응력 시험 후 수행된 TET QC에 의해 측정한 경우 안정한 표면을 산출하였다. 각 경우에, 코팅은 매우 균일하였다.
Figure 112017051271682-pct00097
실시예 2
반응식 3.
Figure 112017051271682-pct00098
반응식 3은 실란화된 기재 표면에 DNA 코폴리머를 고정시킴에 의한 기재 제조의 흐름 챠트를 예시한 것이다. 첫째로, 알킨 작용성화된 프라이머를 아크릴아미드, 아지도-아크릴아미드 및 아미노-아크릴아미드 모노머와 반응시켜 사전-그라프팅된 3차 코폴리머(DNA 코폴리머)를 형성시킴으로써 DNA 코폴리머가 형성된다. 기재 표면은 먼저 에폭시 기를 포함하는 실란으로 처리된다. 이후에, 폴리머의 1차 아미노 기를 실란의 에폭시 기와 반응시킴으로써 DNA 코폴리머는 기재 표면에 고정된다. 이러한 공정에 의해 제조된 DNA 코폴리머의 구조는 다른 모노머의 첨가에 의해 개질될 수 있으며, 예를 들어, N,N-메틸렌비스아크릴아미드는 규정된 방식으로 가교를 도입하기 위해 첨가될 수 있거나, 이니머(또는 모노머-개시제)는 규정된 방식으로 분기점을 도입하기 위해 첨가될 수 있다. 제어된 중합 기술, 예를 들어, RAFT, ATRP, 또는 NM는 또한, 필요한 경우에 폴리머의 작용성 부분의 분리를 더욱 효과적으로 하는 블록 코폴리머 구조를 생성시키기 위해 사용될 수 있다.
실시예 3
반응식 4. 테트라진 -작용성화된 폴리머와의 올리고 반응
Figure 112017051271682-pct00099
반응식 4는 그라프팅된 폴리머를 형성시키기 위해 바이사이클로[6.1.0] 논-4-인("BCN") 작용성화된 P5 또는 P7 프라이머와 테트라진 개질된 아크릴아미드 폴리머("Tz-Am") 간의 반응을 예시한 것이다. 이러한 촉매-부재, 스트레인 증진 클릭 반응은 실온에서 수행될 수 있으며, 이는 수성 환경과 양립 가능하다. 얻어진 그라프팅된 폴리머는 여러 방법들, 예를 들어, 침전 또는 접선 유동 여과("TFF") 등을 이용하여 정제될 수 있다. 본 공정에서 사용될 수 있는 다른 비-제한적인 가능한 폴리머 골격은 폴리아크릴레이트 또는 폴리포스파젠을 포함한다.
반응식 5. 표면에 사전- 그라프팅된 테트라진 폴리머의 부착
Figure 112017051271682-pct00100
반응식 5는 기재의 노르보르넨 작용성화된 표면에 사전-그라프팅된 테트라진 아크릴아미드 폴리머의 부착을 예시한 것이다. 노르보르넨 실란화된 표면은 Illumina의 NextSeq® 플랫폼의 표준 부분이다. 대안적으로, 테트라진 작용성화된 폴리머 및 BCN 프라이머는 그라프팅된 폴리머를 형성시키는 대신에 기재 표면에 인시튜로 부착될 수 있다.
이러한 방법의 실행 가능성을 평가하기 위하여, 초기 실험을 소량 스케일 용액 반응(반응식 6)에서 모델 시스템을 이용하여 수행하였다.
반응식 6.
Figure 112017051271682-pct00101
반응식 6은 1:1 몰비로의 노르보르넨(Nb) 및 상업적으로 입수 가능한 바이피리딜 테트라진(BiPy) 간의 반응을 나타낸 것이다. 이러한 반응을 온화한 교반과 함께 용매로서 CDCl3을 사용하여, NMR 튜브에서 실온에서 수행하였다. 반응 혼합물의 NMR 스펙트럼을 3개의 상이한 시점에서 획득하였으며, 하나는 반응의 개시(t=0)에 획득하였으며, 15분 및 60분에 하나씩 획득하였다. NMR 스펙트럼은 노르보르넨의 두 개의 알켄 수소의 피크(약 5.8 ppm에서 화학적 이동을 가짐)가 사라지고 1시간 후에 거의 보이지 않게 됨을 나타내었다(도 5 참조). 이는 테트라진과 노르보르넨 간의 반응의 빠른 동력학을 지시하는 것이다.
반응식 7.
Figure 112017051271682-pct00102
별도의 실험에서, 반응식 7은 비스페닐 치환된 1,2,4,5-테트라진(1 mM)과 함께 사이클로옥틴(10 mM)의 facile strain promoted [4+2] 사이클로첨가를 나타낸 것이다. 이러한 반응을 무수 MeOH 중, 실온에서 수행하였다. 도 6은 반응이 단지 9분 후에 거의 완료됨을 지시하는, 사이클로옥틴의 UV-vis 흡수 감소 패턴을 나타낸다[문헌[W. Chen, D. Wang, C. Dai, D. Hamelberg B. Wang, Chem. Commun., 2012, 48, 1736-1738] 참조].
실시예 4
반응식 8. 사전- 그라프팅된 폴리(글리시딜 메타크릴레이트)의 제조
Figure 112017051271682-pct00103
반응식 8은 폴리(글리시딜 메타크릴레이트)의 글리시딜 에테르 기를 작용성화된 프라이머 및 아미노-PEG-아자이드의 아미노 기와 반응시킴으로써 사전-그라프팅된 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 콤브 폴리머의 제조를 예시한 것이다. 이러한 그라프팅된 폴리머는 폴리머의 측쇄 아니조 디와 노르보르넨 간의 촉매-부재, 스트레인 증진 클릭 반응을 통해 표준 노르보르넨 표면에 부착될 수 있다. 다수의 상업적으로 입수 가능한 아미노 아자이드가 사용될 수 있으며, 아지도 기는 또한, 다른 직교 작용기로 대체될 수 있다.
실시예 5
반응식 9. 사전- 그라프팅된 폴리(글리시딜 메타크릴레이트)의 제조
Figure 112017051271682-pct00104
반응식 9는 작용성화된 프라이머 및 아미노-PEG-Boc-아미드의 아미노 기와 폴리(글리시딜 메타크릴레이트)의 글리시딜 기를 반응시킴으로써 사전-그라프팅된 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 콤브 폴리머를 제조하는 것을 예시한 것이다. 이러한 그라프팅된 폴리머는 이후에 1차 아미노 작용성화된 측쇄를 발생시키기 위해 Boc-탈보호화되며, 이는 글리시딜 또는 에폭시 작용성화된 표면에 부착된다.
실시예 6
도 7은 올리고뉴클레오타이드 결합된 외부 표면을 갖는 사전-그라프팅된 덴드리머의 가능한 표면 화학을 예시한 것이다. 덴드리머의 원점(origin point)은 직접 표면 부착을 위해 아지도 기와 작용성화될 수 있다. 대안적으로, 아지도 기는 제2 덴드리머의 중심점에서 알킨 기와 반응할 수 있으며, 여기서, 제2 덴드리머는 자기-어셈블리를 위한 제이너스(Janus) 타입 입자를 생성시키기 위해 기재 부착 기 "A" 커버링된 외부 표면을 갖는다.
실시예 7
폴리포스파젠 골격을 갖는 직교 폴리머가 또한 본 출원에서 사용될 수 있다. 폴리포스파젠은 폴리머 구성의 가능한 분기화, 빌딩 덴드로나이즈드 폴리머, 또는 후속 폴리머 부착을 위한 선형 골격의 역할을 할 수 있다. 반응식 10.1은 개질된 아크릴아미드 모노머의 구조를 위한 환형 헥사클로로포스파젠을 사용하는 합성 경로를 예시한 것이다.
반응식 10.1.
Figure 112017051271682-pct00105
반응식 10.2 및 10.3은 후속 폴리머 부착을 위한 두 가지 폴리포스파젠 골격의 합성을 나타낸 것이다. 여러 폴리포스파젠 합성은 문헌[Qiu et al., Nanotechnology, 18 (2007) 475-602 and Cheng et al., Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry, 2013, 51, 1205-1214]에 보고된 것이다.
반응식 10.2.
Figure 112017051271682-pct00106
반응식 10.3.
Figure 112017051271682-pct00107
반응식 10.4는 선형 폴리디클로로포스파젠(PDCP) 골격을 제조하기 위한 두 가지 가능한 경로를 예시한 것이다. 경로 1은 음이온성 제어된 중합이다. 경로 2는 헥사클로로포스파젠의 개환 반응이다. 경로 1은 선형, 사이클로-선형 또는 가교된 폴리머 구조에 대한 가능한 접근, 뿐만 아니라, 가교를 도입할 가능성에서 바람직하다.
반응식 10.4.
Figure 112017051271682-pct00108

Claims (151)

  1. 하기 화학식 (I)의 반복 단위 및 하기 화학식 (II)의 반복 단위를 포함하는, 표면 기능화(surface functionalization)를 위한 폴리머:
    Figure 112020106793383-pct00109

    상기 식에서,
    각각의 R1a, R2a, R1b 및 R2b는 독립적으로 수소, 치환되거나 비치환된 알킬 또는 치환되거나 비치환된 페닐이고;
    각각의 R3a 및 R3b는 독립적으로 수소, 치환되거나 비치환된 알킬, 치환되거나 비치환된 페닐, 또는 치환되거나 비치환된 C7-14 아르알킬이고;
    각각의 L1 및 L2는 독립적으로 치환되거나 비치환된 알킬렌 링커(linker) 또는 치환되거나 비치환된 헤테로알킬렌 링커이다.
  2. 제 1항에 있어서, R1a가 수소 또는 치환되거나 비치환된 알킬이고, 각각의 R2a 및 R3a가 수소이고/이거나, R1b가 수소 또는 치환되거나 비치환된 알킬이고, 각각의 R2b 및 R3b가 수소인 폴리머.
  3. 제 1항에 있어서, L2가 치환되거나 비치환된 알킬렌이고/이거나, L1이 치환되거나 비치환된 알킬렌인 폴리머.
  4. 제 1항에 있어서, 화학식 (I) 및 화학식 (II)의 반복 단위가 하기 화학식 (Ia) 및 화학식 (IIa)에 의해 표현되는 폴리머:
    Figure 112022068227508-pct00173

    상기 식에서, R1a는 수소 또는 메틸이고, R1b는 수소 또는 메틸이다.
  5. 제 1항에 있어서, L1이 하나 이상의 옥소로 치환되거나 비치환된 -(CH2)m-NH-(CH2)n-이고, 각각의 m 및 n이 독립적으로 1 내지 10으로부터 선택되는 정수인 폴리머.
  6. 제 1항에 있어서, 화학식 (I)의 반복 단위가 하기 화학식 (Ib)로 표현되는 폴리머:
    Figure 112022068227508-pct00174
    (Ib)
    상기 식에서, R1a은 수소 또는 메틸이다.
  7. 제 1항에 있어서, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리실록산, 실리콘, 폴리아크롤레인, 폴리포스파젠, 폴리이소시아네이트, 폴리-올, 및 폴리사카라이드, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 반복 단위를 추가로 포함하는 폴리머.
  8. 제 7항에 있어서, 하기 화학식 (IIIa) 또는 (IIIb) 또는 이 둘 모두의 하나 이상의 반복 단위를 포함하는 폴리머:
    Figure 112020106793383-pct00175

    상기 식에서,
    각각의 R4a, R4b 및 R5b는 수소 또는 C1-3 알킬로부터 선택되고;
    각각의 R5a, R6a, R6b 및 R7b는 독립적으로 수소, 치환되거나 비치환된 C1-6 알킬 또는 치환되거나 비치환된 페닐로부터 선택된다.
  9. 제 8항에 있어서, 각각의 R4a, R4b 및 R5b가 수소 또는 메틸로부터 선택되고/되거나, R6b 및 R7b가 둘 모두 수소이고/이거나 R5a 또는 R6a 중 하나 이상이 수소이고/이거나, R5a 또는 R6a 중 하나 이상이 메틸인 폴리머.
  10. 제 8항에 있어서, 화학식 (IIIa)의 반복 단위가 또한 하기 화학식 (IIIa1), (IIIa2) 또는 (IIIa3)으로 표현되는 폴리머:
    Figure 112022068227508-pct00176
  11. 제 8항에 있어서, 화학식 (IIIb)의 반복 단위가 또한 하기 화학식 (IIIb1)로 표현되는 폴리머:
    Figure 112022068227508-pct00177
  12. 제 1 표면을 지니는 기재로서, 상기 제 1 표면이 이에 공유 결합된 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항의 폴리머를 포함하는 기재.
  13. 제 12항에 있어서, 폴리머와 제 1 표면 간의 공유 결합이 구조 모이어티(moiety)
    Figure 112020106793383-pct00178
    또는
    Figure 112020106793383-pct00179
    , 또는 이들의 조합을 포함하고, 치환된 아미노가 화학식 (II)의 반복 단위로부터 유도되고, *가 기재의 제 1 표면과 폴리머의 연결점을 나타내는 기재.
  14. 제 12항에 있어서, 기재가, 폴리머를 제 1 표면에 공유 결합된 제 1 복수의 작용 기와 반응시킴으로써 제조되고, 제 1 복수의 작용 기가 비닐, 아크릴로일, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로사이클로알케닐, 알키닐, 사이클로알키닐, 헤테로사이클로알키닐, 니트렌, 알데하이드, 하이드라지닐, 글리시딜 에테르, 에폭시, 카벤, 이소시아네이트 또는 말레이미드, 또는 이들의 조합물을 포함하고, 하기 구조를 포함하는 작용 기를 포함하는 기재:
    Figure 112022068227508-pct00180
  15. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항의 폴리머에 공유 결합된 작용성화된 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 그라프팅된 폴리머.
  16. 제 15항에 있어서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머 간의 공유 결합이 구조 모이어티
    Figure 112022068227508-pct00181
    Figure 112022068227508-pct00182
    또는
    Figure 112022068227508-pct00183
    , 또는 이들의 조합을 포함하고, *가 작용성화된 올리고뉴클레오타이드와 폴리머의 연결점을 나타내는 그라프팅된 폴리머.
  17. 제 15항에 있어서, 작용성화된 올리고뉴클레오타이드의 하나 이상의 작용성 모이어티를 폴리머와 반응시킴으로써 제조되고, 상기 하나 이상의 작용성 모이어티가 알킨, 사이클로알켄, 사이클로알킨, 헤테로사이클로알켄, 헤테로사이클로알킨, 또는 이들의 조합물을 포함하는 그라프팅된 폴리머.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 하나 이상의 작용성 모이어티가 노르보르넨, 사이클로옥틴, 또는 바이사이클로노닌, 또는 이들의 조합물을 포함하고, 상기 바이사이클로노닌이 바이사이클로[6.1.0]논-4-인인 것을 포함하는 그라프팅된 폴리머.
  19. 기재의 제 1 표면에 폴리머를 고정시키는 방법으로서,
    제 1 표면을 지니는 기재로서, 상기 제 1 표면이 이에 공유 결합된 제 1 복수의 작용 기를 포함하는 기재를 제공하고;
    제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항의 폴리머를 제공하고;
    폴리머가 기재의 제 1 표면에 공유 결합되도록 제 1 표면의 제 1 복수의 작용 기를 폴리머와 반응시킴을 포함하는 방법.
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