KR20030018693A - 친핵성 그룹 표면을 갖는 기질상에 직접 고밀도의아민기를 함유하는 분자층의 형성방법 - Google Patents

친핵성 그룹 표면을 갖는 기질상에 직접 고밀도의아민기를 함유하는 분자층의 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단일공정을 통해 기질 상에 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기질 표면의 친핵성 작용기인 히드록시기와 아지리딘 동등체(equivalent)를 직접 반응시켜 기질 상에 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성하는 방법에 관한 것이다.
상기와 같은 방법에 의하면, 기질 상에 고밀도의 아민기 함유 분자층이 도입되어 바이오칩을 개발하는데 매우 중요한 기능을 수행할 수 있으며, 이밖에도 기질 표면에 원하는 분자들을 고정하고, 이들의 성질을 밝히는 표면 연구에도 중요한 표면 기질로 사용이 가능하다.
또한, 본 발명은 기질의 친핵성 작용기 표면에 아지리딘 동등체를 직접 반응시키는 단일공정을 통해 기질 표면에 높은 밀도의 아민기를 가지는 표면을 간단히 제조할 수 있고, 기존의 두 단계 또는 그 이상을 거치는 공정을 보다 단순화시킨 방법으로서, 바이오칩의 개발 및 표면연구에 소요되는 시간 및 비용을 절감시키는 효과를 가져올 수 있다.

Description

친핵성 그룹 표면을 갖는 기질상에 직접 고밀도의 아민기를 함유하는 분자층의 형성방법{A direct method for building molecular thin layer including the amine groups of high density on substrates having nucleophilic group surface}
본 발명은 단일공정을 통해 기질 상에 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기질 표면의 친핵성 작용기와 아지리딘 동등체를 직접 반응시켜 기질 상에 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성하는 방법에 관한 것이다.
표면에 아민기를 갖는 기질은 효소, 항체와 같은 생체분자의 고정화, 무기 촉매의 고정화, 전극의 개질화, 크로마토그래피 그리고 이온성 고분자, 비선형 광학적 발색단, 플러렌, 포르피린, 전이금속 착물 및 무기 콜로이달 입자를 함유하는 다양한 형태의 분자들의 자기조립용 빌딩(Self-Assembly Monolayer) 기반표면 형성 등의 많은 분야에 적용되고 있다.
기질 표면에서 개시되는 중합반응은 상기와 같은 광범위한 응용성으로 말미암아 많은 주목을 받고 있다. 중합을 수반하는 새로운 분자 구조는 기질의 표면 특성을 변화시키므로, 수요를 충족시킬 수 있도록 선택 가능하다. 또한, 기질 표면에 결합된 개시제와 고분자 사슬간의 화학결합은 단순 흡착된 고분자 필름에 비해 탁월한 안정성을 부여한다.
한편, 현재까지 알려진 바에 의하면, 기질 표면에 아민기를 형성시키는 경우, 아미노알킬실란 화합물 예를 들어, 3-(디메톡시메틸실릴)프로필아민을 사용하여 기질 표면의 히드록시기를 보다 반응성이 좋은 아민기로 변환시킨 후 표면을 여러 가지 방법으로 개질 또는 응용하였다. 이와 같이 종래의 방법으로 제조된 아미노실릴화 표면의 절대 아민기 개수는 단위면적 100Å2당 3.5개 정도이다(Langmuir, 1996, 12, 4621). 그러나, 표면에 100 Å2당 3.5개 정도의 아민기 밀도를 갖는 고체 기질을 사용해서는 그 적용분야가 매우 제한적이므로 개선의 여지가 많다. 표면에 아민기를 갖는 고체 기질은 DNA 칩이나 바이오칩을 제조하는 기판으로 사용 가능하나, 표면에 100Å2당 3.5개의 아민밀도를 갖는 기질은 표면에 DNA 올리고뉴클레오타이드를 붙이거나 효과가 다른 바이오 분자들을 고정시킬 때 상호작용이 약해서 강하게 고정되지 못하게 되어 칩의 안정성이 좋지 못해 칩을 제조하기 어렵다. 그러므로 기질 상에 높은 아민기 밀도를 갖는 분자층을 형성시키는 것은 바이오칩의 제조에 있어서 중요하다.
이에 본 발명자들은 상기 방법에 의해 생성된 아미노실란화된 기질 표면을 아지리딘 유도체와 중합반응 시켜서 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성시키는 방법을 발명하여 출원한 바 있다(출원번호 KR-0046606).
상기 특허출원에 개시된 방법은 아미노알킬실란으로 먼저 아미노실란화 시킨 후, 아지리딘과 중합반응 시킴으로써, 고밀도의 아민기 함유 분자층을 기질에 도입하는 방법은 두 단계의 반응을 거침으로 인해 경제적으로 비효율적인 문제점임 있다고 할 수 있다.
그리하여 본 발명은 종래의 낮은 밀도의 아민기 함유 분자층을 갖는 기질의 문제점을 극복하고, 보다 경제적으로 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성시키는방법을 제공하고자 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 바이오칩의 제조 시 생분자와 기판사이에 충분한 결합력을 제공할 수 있는 정도로 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성시키는 방법을 제공하는 것은 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기의 고밀도의 아민기 함유 분자층을 기질에 형성 시, 여러 단계의 반응과정을 거치지 않고 단일 반응과정으로 직접 기질 표면에 직접 고밀도의 아민기 함유 분자층을 도입하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 따라 실리카 기질 표면의 히드록시기와 아지리딘을 직접 중합반응 시키는 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 기질의 변화를 실험예 1의 방법에 의해 자외선 흡광도로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실험예 3에 의한 기질의 pH 변화에 따른 두께의 변화를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실험예 4에 의한 기질의 온도 변화에 따른 두께의 변화를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실험예 6에서 실시예 1에 따른 기질 표면에 중합 전 및 중합 후 의 원자현미경(Atomic Force Microscope, AFM)에 의한 표면의 형태(morphology)를 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예 1에 의해 제조된 고밀도의 아민기 함유 분자층에 3'-SH-15mer-Cy3-5' 접종한 confocal laser scanner(GSI Lumonics Lite사)를 사용하여 형광(fluorescence)을 측정한 것과 그것의 수치를 나타낸 도면이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기질 표면의 친핵성 작용기를 직접 아지리딘 또는 아지리딘 동등체와 반응시키는 것을 특징으로 하는 기질 상에 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성하는 방법을 제공한다. 본 발명은 기질 표면에 직접 아지리딘 분자를 반응시키는 단일과정에 의해 기질 표면에 아민기 분자층을 도입시키는데 그 특징이 있다.
상기 기질 표면의 친핵성 작용기와 아지리딘의 단일과정 반응은, 기질을 아지리딘, 산촉매 및 용매를 포함하는 조성물에 담근 다음, 이를 불활성 기체 분위기 하에서 가열하는 과정을 거쳐 이루어진다. 아지리딘 또는 아지리딘 동등체는 기질과 반응하여 연쇄중합반응으로 고분지 상태의 폴리(에틸렌이민)이 형성된다.
상기의 아지리딘 분자는 하기 화학식 1로 표시되는 아지리딘을 사용하여 기질의 친핵성 작용기와 고리열림 중합반응에 의해 고분지 상태의 폴리에틸렌이민을형성하는 것이 바람직하다. 아지리딘과 화학구조적 동등체로서 하기 화학식 2로 표시되는 할로에틸아민을 이용한 연쇄반응도 유사한 소기의 결과를 기대할 수 있다.
상기 기질의 친핵성 작용기에는 히드록시기, 티올기, 아민기 등이 있으며, 바람직하게는 히드록시기를 갖는 표면에 갖는 기질을 사용한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따라 기질 표면에 직접 아민기가 도입된 분자층을 형성하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 실리카 기질 표면을 깨끗하게 세정한 다음, 이를 건조한다. 그 후 세정 건조된 기질을 아지리딘, 산촉매 및 용매로 구성된 혼합물에 담근 다음, 불활성 기체 분위기 하에서 상기 결과물을 가열한다. 이때 가열온도는 70 ℃ 정도가 바람직하다. 상기 기질로는 표면에 히드록시기가 존재하는 기질을 사용하며 바람직하게는 실리콘웨이퍼, 용융실리카 또는 유리판을 사용하고, 산촉매로는 바람직하게는 아세트산을 사용하고, 용매로는 디클로로메탄 또는 클로로포름 등을 사용한다. 이어서 기질을 유기용매로 세척한 다음 건조한다.
기질과 아지리딘을 반응시키면 도 1에 나타낸 바와 같이 이들간의 고리 열림 중합반응이 일어난다. 이와 같이 중합반응이 일어나면 분지 사슬이 형성되며, 특히 분지는 질소원자에서 일어나서 고분지 상태의 폴리머 즉, 폴리(에틸렌이민)을 형성한다.
본 발명에서 제공하는 방법에 따라 얻을 수 있는, 고밀도의 아민기 함유 분자층이 형성된 고체 기질은 통상의 방법을 이용하여 바이오칩을 제조하는데 매우 중요한 기능을 수행할 수 있다. 일반적으로 바이오칩은 기판에 직접 생분자를 연결시키거나, 링커분자를 매개로 하여 생분자를 연결시키는 방법에 의해 제조된다. 예를 들어, 단백질 칩의 경우 항체를 고체 기질 상부에 고정시키고자 할 때 기질 표면에 아민기의 수가 많을수록 기질 표면과 항체분자 사이의 화학적 상호작용력이 증가함으로써 더 강하게 고정될 뿐 아니라 기질 표면상에 고정되는 항체분자의 수가 증가함으로써 칩의 정량적, 정성적 분석 기능을 강화시켜 준다. 이는 칩의 안정도를 높일 수 있게 되고 칩을 제조하는 공정을 보다 용이하게 해준다. 이외에도, 효소나 다른 바이오 분자들을 고정시키고자 할 때에도 기질 표면에 보다 강하게 고정될 수 있게 되며 칩의 효율을 향상시킬 수 있다. 이밖에도 기질 표면에 원하는 분자들을 고정하고, 이들의 성질을 밝히는 표면 연구에도 중요한 표면 기질로서 사용이 가능하다.
이하 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
실리콘웨이퍼 기질 상에 고밀도의 아민기 함유 분자층의 형성
먼저, 깨끗하게 세정된 실리콘웨이퍼 기질을 20 mTorr의 진공에서 건조하였다. 질소 분위기 하에서 아지리딘 0.15 mL와 촉매량의 아세트산과 디클로로메탄 15 mL의 혼합물에 실리콘웨이퍼 기질을 담갔다. 그리고 상기 혼합물을 질소 분위기 하에서 sealed tube를 사용하여 20 시간 동안 70 ℃로 가열하였다.
상기 기질을 다량의 디클로로메탄으로 세척한 다음, 메탄올을 이용하여 3회 초음파 처리하였다. 이어서 실온에서 진공 건조시켰다.
[실시예 2]
용융실리카 기질 상에 고밀도의 아민기 함유 분자층의 형성
기질로서, 실리콘웨이퍼 기질 대신 용융실리카를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성시켰다.
[실시예 3]
슬라이드 유리판상에 고밀도의 아민기 함유 분자층의 형성
기질로서, 실리콘웨이퍼 대신 슬라이드 유리판(slide glass)를 사용하였고, 용매로는 디클로로메탄 대신 클로로포름을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성시켰다.
[실험예 1]
고리열림 중합반응에 의한 고밀도의 아민기 함유 분자층의 생성 확인 시험
본 발명의 이론에 의하면, 히드록시기를 갖는 기질과 아지리딘유도체가 고리열림 중합반응을 통해 폴리에틸렌이민 분지의 형성으로 고밀도의 아민기 함유 분자층이 형성되는데, 실질적으로 이러한 반응이 일어나는 지의 여부를 확인하기 위해 다음과 같은 확인 시험을 하였다.
일급 아민의 표면밀도를 측정하면 분지 발생 여부를 판단할 수 있다. 일급아민의 생성여부를 확인하는 방법은, 4-니트로벤즈알데히드와 일급 아민과의 반응에 의해 4-니트로벤즈알디이민의 생성에 의한다. 생성된 이민의 284 nm에서의 흡광도 변화를 조사하여 일급 아민의 생성 여부를 확인할 수 있다. 이러한 방법에 의해 실험한 결과 도 2에서와 같이 284nm에서 뚜렷한 흡광도의 변화가 나타났다.
이렇게 하여 그 생성여부를 확인한 일급아민의 절대밀도를 측정하면, 일급아민이 고밀도로 생성되었는지의 여부를 알 수 있다. 일급아민의 절대밀도는 물로 상기 4-니트로벤즈알디이민의 이민을 가수분해한 다음 농도를 계산하여 결정하는 방법으로 조사하였다. 이와 같은 방법으로 계산한 일급 아민의 절대밀도는 100 Å2당 10-12개를 가지는 것으로 나타났다.
결과적으로 이민 화합물을 형성하고 높은 아민밀도를 가지는 것은 아지리딘의 고리열림 반응 후 분지가 일어나고 있다는 것을 의미한다.
[실험예 2]
고밀도의 아민기 함유 분자층의 두께 측정
상기 실시예 1에 의한 실리카 기질 표면상에 형성된 분자층의 두께를 측정하였다. 형성된 표면 아민기의 두께는 엘립소미터(Ellipsometer; Woollam사)를 이용하여 측정하였으며 표면의 표고차와 성상은 AFM을 이용하였다. 이 결과 분자층의 두께는 22-24 Å에 도달하였으며, 반응시간이 20 시간 경과 후에는 두께 증가폭이 둔화되어 증가 정도가 미미하였다.
[실험예 3]
pH 안정성 실험
기질의 pH 변화에 따른 안정성을 알아보기 위해서 상기 실시예 1에 의해 제조된 기판을 여러 pH 용액에 담궈서 그 안정성 여부를 조사해 보았다.
상기 실시예 1에서 제조한 기판을 각각의 pH 용액에서 3 시간 동안 방치 후 꺼내어 증류수와 메탄올로 세척하고 진공에서 건조시킨 다음 두께를 측정하였다. 각각의 pH에 따른 기질의 두께의 변화를 도 3에 나타내었다.
기질의 표면은 아민기로 형성되어 있기 때문에 기질은 강한 염기성을 띤다. 따라서 도 3에서 보는 것처럼 pH가 증가함에 따라 pH 11까지 최고 24 Å까지 증가하였으며 원자현미경(Atomic Force Microscope; AFM)상에서 표면의 손상은 관찰되지 않았다. 그러나 pH 12 이상에서는 표면 강도의 급격한 변화로 인하여 두께 측정이 용이하지 않았다. 따라서 이 결과, 기판은 적어도 pH 1-11 범위 내에서는 상당히 안정하다고 볼 수 있으며, 이는 대부분의 바이오 분자들을 적용시키기에 충분한 범위로서, 본 발명에 의한 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성시키는 방법이 매우 유용함을 보여주는 결과이다.
[실험예 4]
온도에 따른 안정성 실험
기질의 온도에 따른 안정성을 알아보기 위해서 상기 실시예 1에 의해 제조된 기판을 각각의 온도의 용액에서 30분 동안 담궈서 그 안정성 여부를 조사해 보았다.
상기 실시예 1에 의해 제조된 기질을 증류수에 담근 후 각각의 온도에서 30 분 동안 유지시킨 후 메탄올로 세척하고 진공에서 건조시킨 다음 기질의 두께를 측정하였다. 측정 결과를 도 5에 나타내었다. 이 결과로 볼 때 상기 기질은 70 ℃까지 안정한 것으로 나타났다. 80 ℃이상에서는 표면이 거칠어지는 현상을 관찰하였다.
이러한 결과로 볼 때, 실시예 1에서 이루어진 고밀도의 아민기 함유 분자층의 형성이 물리흡착이 아닌 화학반응에 의한 것임을 알 수 있다. 일반적으로 물리적 흡착은 화학반응에 의한 흡착보다 결합력이 매우 약하기 때문에 상기와 같은 온도의 실험조건 하에서 물리흡착된 화합물들은 대부분 기질로부터 떨어져 나오게 된다.
[실험예 5]
고밀도의 아민기 함유 분자층의 형성반응 시 용매의 선택에 따른 기질 표면의 변화 조사
고밀도 아민기 함유 분자층을 형성시키는 반응에서, 기질, 용매 및 반응온도의 변화에 따른 영향을 조사하기 위해 각종 기질에 용매의 종류, 반응 온도 등의 조건을 변화시키면서 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성시켰다.
20 Torr에서 건조시킨 기질을 질소 분위기 하에서 아지리딘 0.15 mL와 촉매량의 아세트산 및 용매 15 mL의 혼합물에 담갔다. 용매로는 디클로로메탄, 클로로포름, DMF를 각각 사용하였다. 다음으로 상기 혼합물을 질소분위기 하에서 sealed tube를 이용하여 가열하였다. 상기 기판을 다량의 상기 혼합물에서 사용한 용매로 세척한 다음, 메탄올을 이용하여 3회 초음파 처리하였다. 이어서 실온에서 진공 건조하였다. 이와 같이 제조한 기판을 증류수에 담근 후 30분씩 각각의 온도로 가열한 후 메탄올로 세척하고 진공에서 건조시킨 다음 기질의 두께, 기질의 표면에 형성된 아민기의 밀도 및 Morphology 변화를 측정하였다. 그 대표적인 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 디클로로메탄을 용매로 하여 75 ℃에서 반응시킨 경우가 여러 실험조건 중 가장 최적의 결과를 나타내었다. 즉, 형성된 아민기 함유 분자층의 두께나 밀도가 가장 높았으며 표면도 볼록볼록한 엠보싱 모양을 형성하였다. 또한, 표의 대표적인 결과 이외의 실험결과를 종합해 볼 때, 용매의 극성 및 반응온도를 고려하여 변화시켜 감에 따라 원하는 특성의 표면을 형성할 수 있음을 알 수 있었다.
[표 1]
기질, 용매, 반응온도의 변화에 따른 고밀도 아민기 함유 분자층 형성 실험의 대표적인 결과
용매 반응온도(℃) 반응시간(hr) 두께(Å) 아민밀도(100Å당) AFM표면분석
CH2Cl2 75 20 30 20개 볼록볼록 표면
CHCl3 65 20 15 4개 island 형성
DMF 75 20 18 2개 island 형성
[실험예 6]
표면 AFM 이미지 관찰
원자현미경(AFM)을 통하여 상기 실시예 1에 의해 제조된 기질의 1 ??m x 1 ??m 면적 표면 이미지를 얻었다(도 5). 도 5의 (a)는 중합반응 전의 실리콘웨이퍼 표면 이미지이며, (b)는 아지리딘과의 중합반응 후의 실리콘웨이퍼의 표면 이미지이고, (c)는 아미노실란화 된 표면에 아지리딘을 중합시켜 만든 기판의 AFM 이미지를 나타내었다. (c)의 아미노 실란화된 표면에 아지리딘을 중합시키는 방법은 실시예 1의 방법과 동일하되, 표면의 일차적인 아미노실란화는 질소분위기 하에서 1 mM 농도의 (3-아미노프로필)디에톡시메틸실란의 톨루엔 용액에 실리콘웨이퍼를 침지시킴으로써 준비하였다.
도 5의 왼쪽 그림이 AFM 이미지를 나타내며 표면의 형태(morphology)에 대한 정보를 주고, 오른쪽 그래프는 표면의 높이에 대한 정보를 나타낸다. 도 5의 왼쪽 그림의 표면 이미지에서 밝은 곳은 높은 부분, 어두운 곳은 낮은 부분을 각각 의미한다. 표면의 높이를 알려주는 도 5의 오른쪽 그래프을 통하여, 아지리딘과의 중합 전 실리콘웨이퍼보다 중합반응 후의 실리콘웨이퍼가 거친 표면을 가지는 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 아지리딘의 고리 열림 중합반응에 의해 분지화가 일어난 고분지 상태의 폴리(에틸렌이민)이 생성되었음을 말해준다.
또한 기질 표면에 직접 아지리딘과의 중합반응을 통해 생성된 기판의 표면 AFM 이미지(b)와 먼저 아미노실란화된 표면에 아지리딘을 중합반응 시키는 두 단계 과정을 거쳐 만든 기판의 표면 AFM 이미지 (c)를 비교해 보면, (c)의 표면보다 굴곡의 높낮이 변화가 조금 작게 나타났지만 전체적으로 유사한 표면의형태(morphology)를 보여주고 있다. 이는 본 발명의 방법에 의하여 제조되는 기질이 두 단계 과정에 의하여 만든 기판과 비교하여 표면형상의 질에 있어서 별 차이를 보이지 않음을 의미한다.
[실험예 7]
DNA 칩에의 응용의 적절성 평가
본 발명의 방법에 의해 제조된 고밀도의 아민기 함유 분자층이 형성된 기질과 DNA 사이의 고정화의 정도와 그 균일성을 알아보기 위해 다음과 같은 실험을 실시하였다.
500㎎의 N-숙신이미딜-4-말레이미도 부티레이트(N-succinimidyl-4- maleimido butyrate)를 10㎖의 DMF에 녹이고 50mM의 NaHCO3수용액으로 10배로 묽힌 후에, 실시예 1에 의해 제조된 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성한 기질을 담가서 상온에서 3시간 동안 반응시킨 다음 꺼내어 증류수로 깨끗이 세척하고 진공에서 건조하였다.
3'-SH-15mer-Cy3-5'을 spotting 용액(10mM HEPES, 5 mM EDTA, pH 6.6)에 녹인 후, DMSO(40%(v/v))을 첨가하였다. 3'-SH-15mer-Cy3-5' 용액을 마이크로에레이용 핀을 사용하여 상기와 같이 처리한 기질 위로 접종한 다음 습도를 70∼75% 수준으로 일정하게 유지하면서 상온에서 3시간 방치하였다. DNA Spotting의 질을 확인하기 위하여 이렇게 준비한 기질을 confocal laser scanner(GSI Lumonics Lite사)를 사용하여 형광(fluorescence)을 측정했다. 그 결과를 도 6에 나타내었다.
도 6의 결과에 따르면, 접종된 12개의 spotting들은 그 편차를 나타내는 C.V.값(Coefficient of Variance)이 3.1%이었다. 이는 일반적으로 사용되고 있는 DNA 칩 기판에 비하여 표면의 균일성이 우수함을 보여준다. 또한, 평균적인 형광강도(flourescence intensity)도 비교한 상용 DNA용 칩기판에 비하여 높았다. 비교한 상용 DNA용 칩기판으로는 Cel Associate사(U.S.) 제품을 사용하였다. 항체를 이용한 기질상의 고정화에서도 유사한 표면상의 균일성을 어느 정도 확인할 수 있었다.
상기의 결과와 같이, 고정화 정도와 균일성 등을 확인한 결과 그 결과가 우수함을 확인하였다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명인 기질상에 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성시키는 방법은, 기질상에 고밀도의 아민기 함유 분자층이 도입되어 바이오칩을 개발하는데 매우 중요한 기능을 수행할 수 있으며, 이밖에도 기질 표면에 원하는 분자들을 고정하고, 이들의 성질을 밝히는 표면 연구에도 중요한 표면 기질로 사용이 가능하다.
또한, 본 발명은 기질의 친핵성 작용기 표면에 아지리딘을 직접 반응시키는 단일공정을 통해 기질 표면에 높은 밀도의 아민기를 가지는 표면을 간단히 제조할 수 있고, 기존의 두 단계 또는 그 이상을 거치는 공정을 보다 단순화시킨 방법으로서, 바이오칩의 개발 및 표면연구에 소요되는 시간 및 비용을 절감시키는 효과를 가져올 수 있다.

Claims (6)

  1. 기질 표면의 친핵성(nucleophilic) 작용기를 아지리딘 동등체(equivalent)와 연쇄중합반응 시킴으로써 기질 상에 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 친핵성 작용기라 함은 히드록시기, 티올기, 아민기이고 보다 바람직하게는 히드록시기인 것을 특징으로 하는 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 아지리딘 동등체가 아지리딘 또는 할로에틸아민이고, 기질 표면의 친핵성작용기와 아지리딘 동등체 사이의 고리열림 중합반응으로 고분지 상태의 폴리에틸렌이민을 형성하는 것을 특징으로 하는 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 기질이 표면상에 친핵성 작용기를 가지며 바람직하게는 실리콘웨이퍼, 용융실리카, 유리판 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 기질과 아지리딘 동등체와의 반응이, 아지리딘 동등체, 산촉매 및 용매를 포함하는 조성물에 담근 다음, 이를 불활성 가스 분위기 하에서 가열하는 과정을 거쳐 이루어지는 것을 특징으로 하는 고밀도의 아민기 함유 분자층을 형성하는 방법.
  6. 제 1 항의 방법에 의해 고밀도 아민기 함유 분자층이 형성된 기질을 이용하여 통상의 방법에 의해 바이오칩을 제조하는 방법.
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