KR20060113747A - 기질 및 그에 결합된 화합물 - Google Patents
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Abstract
고정화 기질 및 이러한 기질과 상용성인 테더링 화합물이 개시된다. 한 일면에서, 본 발명은 제1 표면 및 제2 표면을 가진 기질; 및 기질의 제1 표면 상의 관능기와 트리아진 테더링 화합물과의 반응 생성물을 포함하는, 기질의 제1 표면에 부착된 트리아진 테더링기를 포함하는 제품을 제공한다. 기질에 친핵체 함유 물질을 고정화하는 방법 또한 개시된다.
테더링 화합물, 테더링기, 친핵체 함유 물질, 고정화, 지지체
Description
본 발명은 고정된 테더링기(tethering group)를 가지는 기질을 포함하는 제품, 및 테더링기를 통해 친핵체 함유 물질을 기질에 고정화하는 방법에 관한 것이다.
기질 표면에 생물학적으로 활성있는 분자의 공유적 부착은 진단 장치, 친화성 분리법, 대규모 DNA 시퀀싱 응용, 중합효소 연쇄 반응(PCR)의 클린업(clean-up) 등과 같은 다양한 응용 분야에서 유용할 수 있다. 예를 들어, 고정화된 생물학적 아민은 질병 또는 유전적 결함의 의료적 진단 또는 다양한 생체분자의 탐지에 사용될 수 있다.
다양한 리간드 중 어떤 것의 고정화를 위한 반응성 관능기의 도입에 의한 고체 지지체 (예를 들어, 미립자 크로마토그래피 지지체)의 변형이 알려져 있다. 친핵체 (예를 들어, NH2, SH, OH 등)를 기질에 부착하는 것은 테더링 화합물의 사용을 통해 달성될 수 있다. 테더링 화합물은 결합기에 의해 분리된 반응성 관능기를 2개 이상 가진다. 관능기 중 하나는 기질 표면 상의 상보적 관능기와 반응함으로써 테더링 화합물을 기질 또는 지지체에 고정시키는 수단을 제공한다. 제2 반응성 관 능기는 친핵체 함유 물질과 반응하도록 선택될 수 있다. 히드록실기 함유 지지체 (예를 들어, 셀룰로스, 가교결합된 덱스트란, 양모, 및 폴리비닐 알콜)는 효소, 항원, 및 항체의 부착을 위해 시아누릭 클로라이드 (트리클로로트리아진)로 처리될 수 있다. 세파로스와 같은 히드록실 함유 지지체는 하나 이상의 친핵체와 결합할 수 있도록 하는 트리클로로트리아진 (TCT)과 반응할 수 있다. 시아누릭 클로라이드로 유도화된 고체 나일론 비드는 올리고뉴클레오티드 기반 혼성화 검정에 사용되어 왔다. TCT 코팅된 페이퍼 및 나일론 막도 DNA, RNA, 및 단백질의 이동 혼성화 시험에서 유용함이 입증되었다.
알려진 테더링 화합물은 전형적으로 생물학적 물질을 포함하는 친핵체 함유 물질과의 반응성이 크다. 그러나, 테더링 화합물의 친핵체 함유 물질에 대한 반응은 친핵체와의 반응이 수용액에서 실시되는 경우, 테더링 화합물의 가수 분해와 같은 다른 반응과 경쟁할 수 있다. 가수분해는 기질 상에 친핵체 함유 물질의 불완전하거나 또는 불충분한 고정화를 발생시킬 수 있다.
개선된 고정화 기질 및 이러한 기질과 상용성인 테더링 화합물이 필요하다. 따라서, 다양한 적용 중 어느 것에서 리간드 고정화에 유용한 지지체 및 테더링 화합물을 제공하는 것이 요구된다.
<요약>
본 발명은 고정화 기질로 유용한 제품 및 기질에 대한 친핵체 함유 물질의 고정화 방법을 제공한다. 한 일면에서, 본 발명은 제1 면 및 제2 면을 가지는 기질; 및 기질의 제1 면 상의 관능기와 트리아진 테더링 화합물과의 반응 생성물을 포함하는, 기질의 제1 면에 부착된 트리아진 테더링기를 포함하는 제품을 제공한다.
다른 일면에서, 본 발명은
트리아진 테더링 화합물을 선택하는 단계;
트리아진 테더링 화합물과 반응할 수 있는 상보적 관능기를 가진 기질을 제공하는 단계;
트리아진 테더링 화합물을 기질 상의 상보적 관능기와 반응시켜 이온 결합, 공유 결합, 또는 이들의 조합을 생성시킴으로써 기질에 부착된 트리아진 테더링기를 제조하는 단계; 및
기질에 부착된 트리아진 테더링기를 친핵체 함유 물질과 반응시켜 친핵체 함유 물질을 기질에 속박되도록 하는 단계
를 포함하는, 친핵체 함유 물질을 기질에 고정화하는 방법을 제공한다.
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 특정 용어는 하기에 제시되는 의미를 가지는 것으로 이해될 것이다.
본원에서 사용될 때, "아실"은 R은 알킬기이고 여기에 사용된 (CO)는 탄소가 산소에 이중결합으로 부착된 것을 나타내는 화학식 -(CO)R의 1가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "아실옥시"는 R은 알킬기인 화학식 -O(CO)R의 1가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "아실옥시실릴"은 Si에 부착된 아실옥시기를 가지는 1 가 기 (즉, R이 알킬인 Si-O(CO)R)를 지칭하는 용어이다. 예를 들어, 아실옥시실릴은 n이 0 내지 2인 정수이고, L이 할로겐 또는 알콕시인 -Si[O(CO)R]3- nLn의 화학식을 가질 수 있다. 구체적인 예로는 -Si[O(CO)CH3]3, -Si[O(CO)CH3]2Cl, 또는 -Si[O(CO)CH3]Cl2를 들 수 있다.
본원에서 사용될 때, "알콕시"는 R이 알킬기인 화학식 -OR의 1가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "알콕시카르보닐"은 R이 알킬기인 화학식 -(CO)OR의 1가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "알콕시실릴"은 Si에 부착된 알콕시기를 가진 기 (즉, R은 알킬인 Si-OR)를 지칭하는 용어이다. 예를 들어, 알콕시실릴은 n이 0 내지 2인 정수이고, La는 할로겐 또는 아실옥시인 -Si(OR)3-n(La)n 의 화학식을 가질 수 있다. 구체적인 예로는 -Si(OCH3)3, -Si(OCH3)2Cl, 또는 -Si(OCH3)Cl2를 들 수 있다.
본원에서 사용될 때, "알킬"은 알칸의 1가 라디칼을 지칭하는 용어이며, 직쇄, 분지쇄, 환형, 또는 이들의 조합인 기를 포함한다. 알킬기는 전형적으로 1 내지 30개의 탄소원자를 갖는다. 어떤 실시태양에서, 알킬기는 1 내지 20개의 탄소원자, 1 내지 10 개의 탄소원자, 1 내지 6개의 탄소원자, 또는 1 내지 4개의 탄소원자를 갖는다. 알킬기의 예는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, n-펜틸, n-헥실, 시클로헥실, n-헵틸, n-옥틸, 및 에틸헥실을 포 함하나 이에 제한되지 않는다.
본원에서 사용될 때, "알킬 디술파이드"는 R이 알킬기인 화학식 -SSR의 1가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "알킬렌"은 알칸의 2가 라디칼을 지칭하는 용어이다. 알킬렌은 직쇄, 분지쇄, 환형, 또는 이들의 조합일 수 있다. 알킬렌은 전형적으로 1 내지 200개의 탄소원자를 갖는다. 어떤 실시태양에서, 알킬렌은 1 내지 100개, 1 내지 80개, 1 내지 50개, 1 내지 30개, 1 내지 20개, 1 내지 10개, 1 내지 4개의 탄소원자를 갖는다. 알킬렌의 라디칼 중심은 동일한 탄소 원자 상 (즉, 알킬리덴) 또는 상이한 탄소 원자 상에 있을 수 있다.
본원에서 사용될 때, "아르알킬"은 Ar이 방향족 카르보시클릭기이고 R이 알킬기인 화합물 R-Ar의 1가 라디칼을 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "아르알킬렌"은 Ar가 아릴렌기이고 R이 알킬렌기인 화학식 -R-Ar-의 2가 라디칼을 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "아릴"은 1가 방향족 카르보시클릭 라디칼을 지칭하는 용어이다. 아릴은 1개의 방향족 고리를 가질 수 있거나, 또는 방향족 고리에 연결되어 있거나 또는 융합된 카르보시클릭 고리 구조를 5개까지 포함할 수 있다. 다른 고리 구조는 방향족, 비-방향족, 또는 이들의 조합일 수 있다. 아릴기의 예는 페닐, 바이페닐, 터페닐, 안트릴, 나프틸, 아세나프틸, 안트라퀴논일, 페난트릴, 안트라세닐, 피레닐, 페릴레닐, 및 플루오레닐을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
본원에서 사용될 때, "아릴렌"은 연결되거나, 융합되거나, 또는 이들의 조합 인 1 내지 5개의 고리를 가지는 카르보시클릭 방향족의 2가 라디칼을 지칭하는 용어이다. 어떤 실시태양에서, 아릴렌기는 5개까지, 4개까지, 3개까지, 2개까지, 또는 1개의 방향족 고리를 갖는다. 예를 들어, 아릴렌기는 페닐렌일 수 있다.
본원에서 사용될 때, "아지도"는 화학식 -N3의 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "아지리디닐"은 하기 화학식을 가지는 아지리딘의 환형 1가 라디칼을 지칭하는 용어이다.
상기 식에서, Rd는 수소이거나 또는 알킬이다.
본원에서 사용될 때, "벤조트리아졸릴"은 트리아졸릴기에 융합된 벤젠기를 가지는 1가 기를 지칭하는 용어이다. 벤조트리아졸릴기의 화학식은 C6H4N3-이다.
본원에서 사용될 때, "카르보닐"은 화학식 -(CO)-의 2가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "카르보닐이미노"는 R4가 수소, 알킬, 또는 아릴인 화학식 -(CO)NR4-의 2가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "카르보닐옥시"는 화학식 -(CO)O-의 2가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "카르보닐옥시카르보닐"은 화학식 -(CO)O(CO)-의 2가 기를 지칭하는 용어이다. 이러한 기는 무수 화합물의 일부이다.
본원에서 사용될 때, "카르보닐티오"는 화학식 -(CO)S-의 2가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "카르복시"는 화학식 -(CO)OH의 1가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "클로로알킬"은 염소 원자로 대체된 수소 원자를 1개 이상 가지는 알킬을 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "시아노"는 화학식 -CN의 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "디술파이드"는 화학식 -S-S-의 2가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "에틸렌형으로 불포화된"이라는 용어는 Y가 수소, 알킬, 또는 아릴인, 탄소-탄소 이중결합을 가지는 화학식 -CY=CH2의 1가 기를 지칭한다.
본원에서 사용될 때, "플루오로알킬"은 불소 원자로 대체된 수소 원자를 1개 이상 가지는 알킬을 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "할로알킬"은 F, Cl, Br 또는 I로부터 선택되는 할로겐으로 대체된 수소 원자를 1개 이상 가지는 알킬을 지칭하는 용어이다. 퍼플루오로알킬기는 할로알킬기의 하위 군이다.
본원에서 사용될 때, "할로카르보닐옥시"는 X가 F, Cl, Br 또는 I로부터 선 택되는 할로겐 원자인 화학식 -O(CO)X의 1가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "할로카르보닐"은 X가 F, Cl, Br 또는 I로부터 선택되는 할로겐 원자인 화학식 -(CO)X의 1가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "할로실릴"은 할로겐에 부착된 Si를 가지는 기 (즉, X는 할로겐인 Si-X)를 지칭하는 용어이다. 예를 들어, 할로실릴기는 n이 0 내지 2인 정수이고, Lb는 알콕시 또는 아실옥시로부터 선택되는 것인 화학식 -SiX3 -n(Lb)n의 화합물일 수 있다. 몇몇 구체적인 예로는 -SiCl3, -SiCl2OCH3, 및 -SiCl(OCH3)2 기를 들 수 있다.
본원에서 사용될 때, "헤테로알킬렌"은 황, 산소, 또는 Rd가 수소 또는 알킬인 NRd로 치환된 탄소 원자를 1개 이상 가지는 2가 알킬렌을 지칭하는 용어이다. 헤테로알킬렌은 직쇄, 분지쇄, 환형, 또는 이들의 조합일 수 있으며, 400개까지의 탄소원자 및 30개까지의 헤테로 원자를 포함할 수 있다. 어떤 실시태양에서, 헤테로알킬렌은 300개까지의 탄소원자, 200개까지의 탄소원자, 100개까지의 탄소원자, 50개까지의 탄소원자, 30개까지의 탄소원자, 20개까지의 탄소원자, 또는 10개까지의 탄소원자를 포함한다.
본원에서 사용될 때, "히드록시"는 화학식 -OH기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "이소시아네이토"는 화학식 -NCO기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "메르캅토"는 화학식 -SH기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "친핵체" 또는 "친핵체 함유 물질"은 치환된 아미노기와 같이, 반응성 산소, 황, 및(또는) 질소 함유기를 가지는 잔기를 지칭하는 용어이다. 친핵체 함유 물질의 예로는 아미노, 알킬 또는 아릴 치환된 아미노, 알킬아미노, 아릴아미노, 옥시알킬, 옥시아릴, 티오알킬, 및 티오아릴기와 같은 잔기, 아미노기를 함유하는 염료, 예를 들면 니트로 염료, 아조 염료, 예를 들면 티아졸 염료, 아크리딘-, 옥시아진-, 티아진- 및 아진 염료의 잔기, 인디고이드, 아미노안트라퀴논, 방향족 디아민, 아미노페놀, 아미노나프톨, 및 이들의 N 및 O-아시딜 또는 알킬, 아르알킬 또는 아릴 유도체, 니트라민, 티오페놀, 또는 아미노 메르캅탄을 가지는 것들을 들 수 있다. 예시적인 친핵체 함유 물질은 OCH2COOH; NHCH2COOH; SCH2COOH; NHC2H4SO3H; OC4H8N(C2H5)3; NHC6H4SO3H; OC6H4COOH; SC6H4COOH; NHC2H40H; OC2H40H; 및 NHC3H6NH(C2H40H)2 잔기를 포함한다.
본원에서 사용될 때, "옥시"는 화학식 -O-의 2가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "퍼플루오로알킬"은 모든 수소 원자가 불소 원자로 대체된 알킬기를 지칭하는 용어이다. 퍼플루오로알킬기는 플루오로알킬기의 하위 군이다.
본원에서 사용될 때, "포스페이토"는 화학식 -OPO3H2의 1가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "포스포노"는 화학식 -PO3H2의 1가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "포스포아미도"는 화학식 -NHPO3H2의 1가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "1차 방향족 아미노"는 Ar이 아릴기인 화학식 -ArNH2의 1가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "2차 방향족 아미노"는 Ar이 아릴기이고 Rh는 알킬 또는 아릴인 화학식 -ArNRhH의 1가 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "4차 아미노"는 R이 알킬인 화학식 -NR2기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "테더링 화합물"은 2개 이상의 반응기를 가지는 화합물을 지칭하는 용어이다. 반응기 중 한 개는 기질 표면 상의 상보적 관능기와 반응하여 화합물을 기질에 고정시켜 테더링기를 형성할 수 있다. 화합물의 다른 반응기는 친핵체 함유 물질, 또는 다른 테더링 화합물 (또는 그의 유도체 또는 올리고머) 또는 친핵체 함유 물질과 결합할 수 있는 다른 잔기와 반응할 수 있다. 테더링 화합물의 두 반응기의 반응은 기질과 기질 상에 고정화된 친핵체 함유 물질 (예를 들어, 아민 함유 물질) 사이에 테더링기를 형성한다.
본원에서 사용될 때, "테더링기"는 기질 표면 상의 상보적 관능기와 테더링 화합물과의 반응으로부터 생성되는, 기질에 부착된 기를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "트리아진기" 또는 "트리아진 잔기"는 하기 화학식의 구조를 지칭하는 용어이다.
본원에서 사용될 때, "트리아진 테더링기" 또는 "트리아진 테더링 화합물"은 트리아진기를 1개 이상 포함하는 테더링기 또는 테더링 화합물을 지칭하는 용어이다.
상기 요약은 본 발명의 모든 가능한 실시태양을 포함하려고 의도된 것이 아니다. 당업자는 바람직한 실시태양의 상세한 설명, 다양한 실시예 및 첨부된 청구항을 포함하는 나머지 개시내용을 숙고하여 본 발명의 특징 및 장점을 더 전체적으로 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 본원에 설명된 대로, 트리아진 테더링기를 이용하여 기질에 친핵체 함유 물질을 고정화한 제작물 및 고정화 방법을 제공한다. 반응성 관능기를 가진 화합물은 기질과 1종 이상의 친핵체 함유 물질 사이에서 테더링 화합물로 사용하기 위해 설명하였다.
트리아진 테더링 화합물 상의 제1 반응성 관능기는 트리아진 테더링 화합물을 기질 표면에 부착할 수단을 제공한다. 제2 반응성 관능기는 아민 관능성 단백질, 효소, 다른 생체분자 등과 같은 친핵체 함유 물질과 반응할 수 있다. 추가적인 관능기는 친핵체 함유기와 반응될 수 있거나, 다른 트리아진기 또는 구조가 단순하거나 복잡할 수 있으며 (예를 들어, 분지쇄, 직쇄 등) 전형적으로 친핵체 함유기와 결합할 수 있는 추가적인 반응기를 포함하는 다른 트리아진기 또는 반응성 잔기와 같은 다른 잔기에 추가적인 연결을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시태양에서, 기질 표면에 생물학적 분자들을 결합시키기 위한 트리아진 테더링 화합물은 하기 화학식 I의 일반 조성식을 가질 수 있다.
상기 식에서,
X, Y 및 Z는 동일하거나 상이할 수 있으며, (1) 무기 라디칼 또는 (2) 화학식 I의 추가적인 화합물을 포함하는 다른 트리아진 화합물과 같은 친핵체 함유 물질과 결합을 형성할 수 있는 유기 또는 무기 기를 포함할 수 있다. 어떤 실시태양에서, X, Y 및 Z는 동일하다.
어떤 실시태양에서, 본 발명에 유용한 트리아진 테더링 화합물은 화학식 I의 X, Y 및 Z 리간드가 모두 염소인 트리클로로트리아진 (TCT)를 포함한다. TCT를 기질에 속박함에 있어서, 1개 이상의 염소 (예를 들어, X 리간드)는 기질 표면 상의 잔기와 반응하여 트리아진 잔기를 기질에 결합시킨다. 1개 이상의 염소 리간드가 기질과 반응할 때, 남은 테더링 화합물은 트리아진 잔기를 기질에 연결시키는 결합이 트리아진 잔기를 기질에 정착시키는 작용을 하여 트리아진 테더링기를 형성하도록 하는 치환된 디클로로트리아진 (DCT)를 포함한다. TCT 잔기 상의 잔여 미반응 염화물은 생물학적으로 활성있는 물질, TCT 유도체, 다른 유기 또는 무기 잔기 등과 같은 친핵체 함유 물질과 반응할 수 있게 남아 있다.
본 발명의 어떤 실시태양에서, 트리아진 테더링기는 TCT 분자로부터 전부 얻어질 수 있다. 어떤 실시태양에서, 트리아진 테더링기는 TCT 올리고머, TCT 유도체, 유도된 TCT의 올리고머 등으로 생각될 수 있는 화합물로부터 얻어진다. 화학식 I을 참조하여, 전부 TCT로부터 얻어지는 트리아진 테더링기는 X, Y 및 Z 각각이 염소인 화학식 I의 이러한 화합물이다.
본 발명의 트리아진 테더링기에 포함하기 적절한 TCT 유도체는 X, Y 또는 Z 중 하나 이상이 전형적으로 친핵체인 다양한 일관능기, 이관능기 또는 다른 다관능기 중 어느 것으로부터 선택될 수 있는 잔기인 화학식 I의 화합물을 포함한다. 이러한 관능기들은 전체 또는 부분적으로 지방족 (직쇄 또는 분지쇄) 또는 방향족일 수 있는 유기 잔기일 수 있다. 어떤 실시태양에서, 일관능기, 이관능기, 및(또는) 다관능기는 트리아진 잔기를 기질에 부착시키기 전에 트리아진 잔기에 결합될 수 있다. 어떤 실시태양에서, 단일, 이, 및(또는) 다관능기는 트리아진 잔기가 이미 기질에 부착 (즉, 결합)된 후에 트리아진 잔기에 결합될 수 있다.
트리아진 잔기가 TCT로부터 얻어진 실시태양에서, 염소 (화학식 I의 X, Y 및 Z가 염소)의 반응은 전형적으로 순차적이고, 각 염소의 반응성은 TCT 분자에 남아 있는 염소의 수, TCT와 반응하는 잔기의 성질 (예를 들어, 그의 친핵성, 입체 요소) 및 반응 조건 (온도, 물의 존재, 반응물의 화학양론 등)에 의존한다. 예를 들어, 화학식 I의 X기가 기질 표면 상의 잔기와 반응하여 트리아진 잔기를 기질에 결합시키는 경우, 남은 미반응기인 Y 및 Z는 일반적으로 단일, 이, 및(또는) 다관능 잔기와 같은 친핵체 함유 물질과 반응할 수 있도록 남아 있다.
단일 관능기는 화학식 I의 화합물의 X, Y, 또는 Z 기 중 하나와 반응할 수 있는 반응기 (예를 들어, 친핵체)를 포함하나, 일반적으로 추가적인 반응기를 포함하지 않는다. 어떤 실시태양에서, 단일 관능기는 본 발명의 기질 또는 테더링기에서 필요로 하거나 원하는 하나 이상의 바람직한 성질을 가지는 기를 포함할 수 있다. 적절한 단일 관능기의 예시는 반응 생성물이 친수성 또는 소수성이 되도록 하는 기, 특정 용매에서 용해도를 강화하는 기, 분자 상호작용을 강화하는 기 등을 포함한다. 예는 단일 관능성 유기 알콜, 아민, 및 메르캅탄을 포함한다.
이관능기는 트리아진 잔기와 반응할 수 있는 제1 반응기, 및 예를 들어, TCT와 같은 화학식 I의 다른 화합물을 포함하는 다른 화합물 또는 잔기와 반응할 수 있는 제2 반응기를 포함하는 연결기일 수 있다. 어떤 실시태양에서, 이관능기는 이관능성 연결기를 통해 서로 연결된 두 개 이상의 트리아진 잔기로 구성된 테더링기를 형성하도록 트리아진 잔기들을 서로 연결시킬 수 있는 연결기를 포함한다. 이러한 구조에서, 트리아진 잔기는 예를 들어, 생물학적으로 활성있는 분자와 같은 다른 친핵체 함유 물질과 결합할 수 있는 미반응기 (예를 들어, 화학식 I에 따른 미반응 X, Y 또는 Z기)를 포함할 것이다. 어떤 실시태양에서, 미반응기는 한 개 이상의 이관능성 연결기를 통해 서로 속박되거나 연결된 한 개, 두 개 또는 그 이상의 트리아진 잔기를 포함할 수 있다. 적어도 몇 개의 적절한 이관능성 잔기는 두 개의 친핵성기와 같은 두 개의 반응기를 가지는 화합물을 포함한다. 몇몇 구체적인 이관능기는 예를 들어, 4,7,10-트리옥사-1,13-트리데칸 디아민, 1,6-헥산디아민, 메틸-옥시란, p-페닐렌디아민, 2-아미노에탄올, 4,4-티오비스벤젠티올, 디메틸-1,6-헥산디아민을 들 수 있다. 다른 이관능성 잔기는 당업자에게 알려져 있을 것이고, 본 발명은 상술한 구체적인 잔기에 어떤 식으로도 제한되지 않는다.
다관능성 잔기는 또한 기질에 결합된 제1 트리아진 잔기와 반응할 수 있는 제1 관능기, 및 다른 트리아진 잔기 또는 화학식 I의 화합물 (예를 들어, TCT)를 포함하는 다른 화합물 또는 잔기와 반응할 수 있는 제2, 제3, 가능하게는 다른 추가적인 반응기를 포함하는 연결기를 포함할 수 있다. 어떤 실시태양에서, 다관능기는 삼관능성 연결기를 통해 서로 연결된 2개 이상의 트리아진 잔기로 구성된 분지쇄 테더링기를 형성하도록 2개 이상의 트리아진 잔기를 서로 연결시킬 수 있는 연결기를 포함한다. 이러한 구조에서, 트리아진 잔기는 예를 들어, 하나 이상의 생물학적으로 활성있는 분자와 같은 다른 친핵체 함유 물질과 결합할 수 있는 미반응기 (예를 들어, 화학식 I에 따른 X, Y 또는 Z기)를 포함할 것이다. 어떤 실시태양에서, 미반응기는 1개 이상의 다관능성 연결기를 통해 서로 속박되거나 연결된 1개, 2개 또는 그 이상의 트리아진 잔기 상의 염소를 포함할 수 있다. 적절한 다관능성 잔기는 2개 이상의 반응기 (예를 들어, 친핵성 기)를 가지는 화합물을 포함한다. 어떤 실시태양에서, 다관능성 잔기는 올리고머 또는 폴리머 잔기일 수 있다. 몇몇 구체적인 다관능성 잔기는 예를 들어, 가수분해된 폴리 2-에틸-2-옥사졸린 ("Peox"), 가수분해된 2-에틸-4,5-디히드로-옥사졸 호모폴리머, 폴리에틸렌이민 (직쇄 및 분지쇄 구조를 포함), 폴리메타크릴레이트의 히드록시 치환된 에스테르, 폴리아크릴레이트의 히드록시 치환된 에스테르, 폴리비닐 알콜 및 당업자에게 알려진 다른 잔기들을 포함한다.
상술한 설명이 본원에서 설명된 특정한 일관능기, 이관능기 또는 다른 다관능기에 제한되도록 해석되어서는 안된다는 것을 이해할 것이다. 본 발명은 1개 이상의 트리아진 잔기를 포함하는 테더링 화합물 및 테더링기를 포함하도록 의도하였다.
본 발명은 기질에 부착된, 본원에서 설명된 것과 같은 트리아진 테더링기를 포함하는 제품을 제공한다. 트리아진 테더링기는 트리아진 테더링 화합물과 기질 표면 상의 상보적 관능기와의 반응 생성물이다. 트리아진 테더링기는, 트리아진 테더링기의 부착이 화학식 I의 화합물에서 X, Y 및 Z기 중 1개 이상과 기질 표면 상의 상보적 관능기 간의 반응을 수반하는 화학식 I에 의해 대표될 수 있다. 일단 기질에 부착되면, 트리아진 테더링기는 전형적으로 친핵체 함유 물질과 반응할 수 있는 1개 이상, 전형적으로 2개 이상의 반응기를 가져 물질을 포획해서 그것을 기질에 속박시킨다.
기질은 트리아진 테더링 화합물이 부착될 수 있는 고체상 물질이다. 기질은 트리아진 테더링 화합물을 기질 표면에 부착시킬 때 사용될 수 있는 용액 또는 용매 중에 용해되지 않는다. 전형적으로, 테더링 화합물은 기질 바깥쪽 부분 (예를 들어, 표면 위 또는 근처에, 또는 기질 표면의 세공 내에)에만 부착되고, 기질의 남은 부분은 테더링기를 기질에 부착하는 과정 중에 변형되지 않는다. 기질이 기질 전체적으로 분포된 "G"기를 갖는다면, 바깥쪽 부분에 있는 그러한 기만이 보통 트리아진 잔기 (예를 들어, 화학식 I에 따른 화합물의 X, Y 또는 Z기와 반응함으로써)와 반응할 수 있다
기질은 박막, 시트, 막, 여과지, 부직 또는 직물 섬유, 속이 비거나 또는 속이 찬 비드 또는 입자, 융화 또는 소결된 비드 또는 입자, 병, 평판, 튜브, 로드, 파이프 또는 웨이퍼를 포함하나 이에 제한되지 않는 어떠한 유용한 형태일 수 있다. 기질은 다공성이거나 또는 비-다공성, 경성이거나 또는 유연성, 투명하거나 또는 불투명, 비채색되거나 또는 채색되거나, 반사성이거나 또는 비반사성일 수 있다. 적절한 기질 물질은 예를 들어, 폴리머 물질, 유리, 세라믹, 금속, 금속 산화물, 수화된 금속 산화물, 또는 이들의 조합을 포함한다.
기질은 물질의 단일층일 수 있거나 또는 1종 이상의 물질의 복수층을 가질 수 있다. 예를 들어, 기질은 기질의 제1 층이 트리아진 잔기 (예를 들어, 화학식 I의 X, Y 또는 Z기)와 반응할 수 있는 상보적 관능기를 가지는 제1 층을 지지하는 하나 이상의 제2 층을 가질 수 있다. 제1 층은 기질의 외층이다. 어떤 실시태양에서, 제1 층의 표면은 트리아진 잔기와 반응할 수 있는 상보적 관능기를 제공하도록 화학적으로 변형되거나 다른 물질로 코팅될 수 있다.
적절한 폴리머 기질 물질은 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리(비닐아세테이트), 폴리비닐 알콜, 폴 리비닐 클로라이드, 폴리옥시메틸렌, 폴리카르보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄, 페놀계 물질, 폴리아민, 아미노-에폭시 수지, 폴리에스테르, 실리콘, 셀룰로스계 폴리머, 다당류, 또는 이들의 조합을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 어떤 실시태양에서, 폴리머 물질은 화학식 I에 따른 화합물의 X, Y 또는 Z기와 반응함으로써 트리아진 잔기와 반응할 수 있는 상보적 관능기를 가지는 코모노머를 이용해 제조한 코폴리머이다. 예를 들어, 코모노머는 카르복시, 메르캅토, 히드록시, 아미노 또는 알콕시실릴기를 함유할 수 있다.
어떤 실시태양에서, 적절한 폴리머 막 물질은 먼저 균질한 폴리머 용액을 주조하고 냉각된 계면 (예를 들어, 워터 배쓰 또는 냉각된 주조 휠)에 노출시키고, 온도를 낮춰 용액 박막에서 상 분리를 유도하는 상 반전법인 열 유도된 상분리법 ("TIPS")로부터 생성된 것을 포함한다. 적절한 TIPS 박막 또는 막은 넓은 범위의 박막 물성 및 극소 크기의 세공을 가질 수 있다. 이들은 다양한 폴리머 중 어느 것으로부터 제조된 상대적으로 경성이거나 또는 연성인 기질일 수 있다. 미국 특허 제4,539,256호, 제5,120,594호, 및 제5,238,623호의 교시에 따라 제조된 TIPS 막은 본 발명에서 사용되기에 적절하다. TIPS 막은 예를 들어, 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드 (PVDF), 폴리에틸렌-비닐 알콜 코폴리머 (예를 들어, 텍사스주 휴스톤 소재의 에발 컴퍼니 오브 아메리카(EVAL Company of America, EVALCA))로부터 EVAL F101A의 상품명으로 입수가능함)을 포함할 수 있다. TIPS 막은 친수성 폴리머 (예를 들어, 폴리에틸렌-비닐 알콜 코폴리머 또는 EVAL)로 코팅된 상기 언급된 HDPE 또는 폴리프로필렌 막과 같은 물질의 조 합을 포함할 수 있거나, 또는 TIPS 막은 폴리디알릴디메틸암모늄 클로라이드 또는 4차화된 디메틸아미노에틸아크릴레이트를 포함하는 폴리머와 같은 친수성이고, 강한 염기성이고 양전하를 띠는 코팅으로 코팅된 폴리프로필렌 지지체를 포함할 수 있다. TIPS 기술은 미세여과 및 한외여과 범위의 세공 크기를 가지는 넓은 범위의 박막 물성을 제공할 수 있다. 물질의 조합은 고체 지지 부재로 사용될 수 있고, 상술한 것은 앞서 언급된 물질만을, 및 다른 물질과의 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
TIPS 막은 일반적으로 약 80 nm 내지 약 0.5 마이크론 범위 내의 세공 지름의 투막성 세공이 있는 미공성 구조를 제공한다. 본 발명에서 사용되기에 적절한 상업적으로 입수 가능한 TIPS 막의 한 예는 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M사로부터 상업적으로 입수가능하고, 세공 크기 약 0.09 μm 및 두께 약 0.9 mil (0.023 mm)을 포함하는 특징을 가지는 HDPE 막이다. 어떤 실시태양에서, 다이아몬드형 유리 (DLG) 코팅은 TIPS 기질에 적용될 수 있다. DLG 코팅은 유럽 특허 EP1 266 045 B1호 (데이비드(David) 등)에 설명된 것과 같은 플라스마 증착법과 같은 종래 또는 알려진 기법을 사용하여 적용될 수 있다. 코팅 과정에서, DLG 코팅은 전형적으로 TIPS 막 표면 전체에 적용되어 DLG가 TIPS 물질의 세공 내로 퍼지도록 한다. 앞서 언급된 바와 같이, 다른 물질도 TIPS 막의 제조에 사용될 수 있고, DLG 코팅은 본 발명에서 사용되기에 적절한 기질을 제공하도록 이러한 다른 물질에 유사하게 적용될 수 있다.
본 발명의 제품에 기질로 사용되기에 적절한 유리 및 세라믹 물질은 예를 들 어, 나트륨, 규소, 알루미늄, 납, 붕소, 인, 지르코늄, 마그네슘, 칼슘, 비소, 갈륨, 티타늄, 구리, 또는 이들의 조합을 포함한다. 유리는 전형적으로 다양한 종류의 규산염 함유 물질을 포함한다. 어떤 실시태양에서, 기질은 그 개시사항이 본원에 전문이 참고자료로 포함된 국제 특허 출원 WO 01/66820 A1에 설명된 것과 같은 다이아몬드형 유리 층을 포함한다. 다이아몬드형 유리는 전형적으로 탄소, 규소, 및 수소, 산소, 불소, 황, 티타늄 또는 구리로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 비결정성 물질이다. 어떤 다이아몬드형 유리는 플라즈마법을 사용하여 테트라메틸실란 전구물질로부터 형성된다. 표면의 실란올 농도를 조절하도록 산소 플라즈마 내에서 추가로 처리된 소수성 물질이 생산될 수 있다.
다이아몬드형 유리는 박막 형태 또는 기질의 다른 층 또는 물질 위의 코팅 형태일 수 있다. 어떤 응용에서는, 다이아몬드형 유리가 30 중량% 이상의 탄소, 25 중량% 이상의 규소, 및 45 중량%까지의 산소를 가지는 박막의 형태일 수 있다. 이러한 박막은 유연하고 투명하다. 어떤 실시태양에서, 다이아몬드형 유리는 다층 기질의 외층이다. 구체적인 예에서, 기질의 제2 층 (예를 들어, 지지층)은 폴리머 물질 (예를 들어, TIPS 막)이고, 제1 층은 다이아몬드형 유리 박막이다. 테더링기는 다이아몬드형 유리의 표면에 부착된다.
어떤 실시태양에서, 다이아몬드형 유리는 다이아몬드형 탄소 층 위에 증착된다. 예를 들어, 제2 층 (예를 들어, 지지층)은 폴리머 표면 위에 증착된 다이아몬드형 탄소층이 있는 폴리머 박막 또는 막일 수 있다. 다이아몬드형 유리층은 다이아몬드형 탄소층 위에 증착된다. 다이아몬드형 탄소는 어떤 실시태양에서, 다층 기질의 폴리머층과 다이아몬드형 유리층 사이에서 이음층 또는 기저층으로 기능할 수 있다. 예를 들어, 다층 기질은 폴리이미드 또는 폴리에스테르 층, 폴리이미드 또는 폴리에스테르 상에 증착된 다이아몬드형 탄소층, 및 다이아몬드형 탄소층 위에 증착된 다이아몬드형 유리층을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 다층 기질은 다이아몬드형 유리, 다이아몬드형 탄소, 폴리이미드 또는 폴리에스테르, 다이아몬드형 탄소, 및 다이아몬드형 유리 순으로 배열된 층의 적층체를 포함한다.
다이아몬드형 탄소 박막은 예를 들어, 플라스마 반응기 내에서 아세틸렌으로부터 제조될 수 있다. 이러한 박막의 다른 제조방법은 본원에 그 개시내용이 참고자료로 포함된 미국 특허 제5,888,594호 및 제5,948,166호, 및 문헌 [M. David et al., AlChE Journal, 37 (3), 367-376 (March 1991)]에 설명되어 있다.
금속, 금속 산화물, 또는 수화된 금속 산화물도 기질에서 사용되기에 적절할 수 있다. 본 발명에서 사용하기에 적절한 물질은 예를 들어, 금, 은, 백금, 팔라듐, 알루미늄, 구리, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 아연 등을 포함한다. 금속 함유 물질은 스테인레스 스틸, 인듐 주석 산화물 등과 같은 합금일 수 있다. 어떤 실시태양에서, 금속 함유 물질은 다층 기질의 상단 또는 최상단 층을 제공하는데 사용된다. 예를 들어, 기질은 폴리머성 제2 층 및 금속 함유 제1 층을 가질 수 있다. 한 예에서, 제2 층은 폴리머 박막이고, 제1 또는 최상단 층은 금 박막이다. 다른 예에서, 다층 기질은 금 함유 층으로 코팅된 티타늄 함유 층으로 코팅된 폴리머성 박막을 포함한다. 즉, 티타늄 층은 금 층을 폴리머성 박막에 접착시키기 위한 이음층 또는 기저층으로 기능할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 다층 기질의 다른 실시태양에서는, 규소 지지층이 크롬 층, 다음에는 금 층으로 덮힌다. 크롬 층은 규소 층에 대한 금 층의 접착성을 개선할 수 있다.
기질의 외표면은 전형적으로 할로겐, 카르복시, 할로카르보닐, 할로카르보닐옥시, 시아노, 히드록시, 메르캅토, 이소시아네이토, 할로실릴, 알콕시실릴, 아실옥시실릴, 아지도, 아지리디닐, 할로알킬, 4차 아미노, 1차 방향족 아미노, 2차 방향족 아미노, 디술파이드, 알킬 디술파이드, 벤조트리아졸릴, 포스포노, 포스포로아미도, 포스페이토, 에틸렌형으로 불포화된 기 등을 포함하는 반응기를 포함하는 테더링 화합물과 반응할 수 있는 잔기 또는 반응기를 포함할 것이다. 즉, 기질은 화학식 I의 화합물 중의 X, Y 또는 Z기 중 1개 이상과 반응할 수 있다 (즉, 기질은 X, Y 또는 Z기에 대한 상보적 관능기를 가진다). 기질은 상보적 관능기를 가지는 외층을 제공하도록 처리된 지지체 물질을 포함할 수 있다. 기질은 트리아진 잔기 (예를 들어, 화학식 I의 X, Y 또는 Z기)와 반응할 수 있는 기를 가지도록 어떠한 고체상 물질로부터 제조될 수 있고, 하기 적절한 물질의 예에 제한되지 않는다.
카르복시기 또는 할로카르보닐기는 히드록시기를 가지는 기질과 반응하여 카르보닐옥시 함유 부착기를 형성할 수 있다. 히드록시기를 가지는 기질 물질의 예는 폴리비닐 알콜, 코로나-처리된 폴리에틸렌, 폴리메타크릴레이트의 히드록시 치환된 에스테르, 폴리아크릴레이트의 히드록시 치환된 에스테르, 및 유리 또는 폴리머 박막과 같은 지지체 물질 상의 폴리비닐 알콜 코팅을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
카르복시기 또는 할로카르보닐기는 또한 메르캅토기를 가지는 기질과 반응하여 카르보닐티오 함유 부착기를 형성할 수 있다. 메르캅토기를 가지는 기질 물질의 예는 폴리아크릴레이트의 메르캅토 치환된 에스테르, 폴리메타크릴레이트의 메르캅토 치환된 에스테르, 및 메르캅토알킬실란으로 처리한 유리를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
또한, 카르복시기 또는 할로카르보닐기는 1차 방향족 아미노기, 2차 방향족 아미노기, 또는 2차 지방족 아미노기와 반응하여 카르보닐이미노 함유 부착기를 형성할 수 있다. 방향족 1차 또는 2차 아미노기를 가지는 기질 물질의 예는 폴리아민, 폴리메타크릴레이트의 아민 치환된 에스테르, 폴리아크릴레이트의 아민 치환된 에스테르, 폴리에틸렌이민, 및 아미노알킬실릴로 처리된 유리를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
할로카르보닐옥시기는 히드록시기를 가지는 기질과 반응하여 옥시카르보닐옥시 함유 부착기를 형성할 수 있다. 히드록시기를 가지는 기질 물질의 예는 폴리비닐 알콜, 코로나-처리된 폴리에틸렌, 폴리메타크릴레이트의 히드록시 치환된 에스테르, 폴리아크릴레이트의 히드록시 치환된 에스테르, 및 유리 또는 폴리머 박막과 같은 지지체 물질 상의 폴리비닐 알콜 코팅을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
할로카르보닐옥시기는 또한 메르캅토기를 가지는 기질과 반응하여 옥시카르보닐티오 함유 부착기를 형성할 수 있다. 메르캅토기를 가지는 기질 물질의 예는 폴리메타크릴레이트의 메르캅토 치환된 에스테르, 폴리아크릴레이트의 메르캅토 치환된 에스테르, 및 메르캅토알킬실란으로 처리한 유리를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
또한, 할로카르보닐옥시기는 1차 방향족 아미노기, 2차 방향족 아미노기, 또는 2차 지방족 아미노기를 가지는 기질과 반응하여 옥시카르보닐이미노 함유 부착기를 형성할 수 있다. 방향족 1차 또는 2차 아미노기를 가지는 기질 물질의 예는 폴리아민, 폴리메타크릴레이트의 아민 치환된 에스테르, 폴리아크릴레이트의 아민 치환된 에스테르, 폴리에틸렌이민, 및 아미노알킬실란으로 처리한 유리를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
시아노기는 아지도기를 가지는 기질과 반응하여 테트라진디일 함유 부착기를 형성할 수 있다. 아지도기를 가지는 기질의 예는 유리 또는 폴리머 지지체 상의 폴리(4-아지도메틸스티렌) 코팅을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 적절한 폴리머 지지체로는 폴리에스테르, 폴리이미드 등을 들 수 있다.
히드록시기는 이소시아네이트기를 가지는 기질과 반응하여 옥시카르보닐이미노 함유 부착기를 형성할 수 있다. 이소시아네이트기를 가지는 적절한 기질은 지지체 물질 상의 2-이소시아네이토에틸메타크릴레이트 폴리머 코팅을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 적절한 지지체 물질로는 유리와, 폴리에스테르, 폴리이미드 등과 같은 폴리머 물질을 들 수 있다.
히드록시기는 또한 카르복시, 카르보닐옥시카르보닐, 또는 할로카르보닐을 가지는 기질과 반응하여 카르보닐옥시 함유 부착기를 형성할 수 있다. 적절한 기질은 지지체 물질 상의 아크릴산 폴리머 또는 코폴리머의 코팅 또는 지지체 물질 상의 메타크릴산 폴리머 또는 코폴리머의 코팅을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 적절한 지지체 물질로는 유리와, 폴리에스테르 및 폴리이미드 등과 같은 폴리머 물질을 들 수 있다. 다른 적절한 기질은 폴리에틸렌과 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 또는 이들의 조합의 코폴리머를 들 수 있다.
메르캅토기는 이소시아네이트기를 가지는 기질과 반응할 수 있다. 메르캅토기와 이소시아네이트기 간의 반응은 티오카르보닐이미노 함유 부착기를 형성한다. 이소시아네이트기를 가지는 적절한 기질은 지지체 물질 상의 2-이소시아네이토에틸메타크릴레이트 코폴리머 코팅을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 적절한 지지체로는 유리와, 폴리에스테르, 폴리이미드 등과 같은 폴리머 물질을 들 수 있다.
메르캅토기는 또한 할로카르보닐기를 가지는 기질과 반응하여 카르보닐티오 함유 부착기를 형성할 수 있다. 할로카르보닐기를 가지는 기질로는, 예를 들어 클로로카르보닐 치환된 폴리에틸렌을 들 수 있다.
메르캅토기는 또한 할로카르보닐옥시기를 가지는 기질과 반응하여 옥시카르보닐티오 함유 부착기를 형성할 수 있다. 할로카르보닐기를 가지는 기질로는 폴리비닐 알콜의 클로로포밀 에스테르를 들 수 있다.
또한, 메르캅토기는 에틸렌형으로 불포화된 기를 가지는 기질과 반응하여 티오에테르 함유 부착기를 형성할 수 있다. 에틸렌형으로 불포화된 기를 가지는 적절한 기질은 부타디엔으로부터 얻은 폴리머 또는 코폴리머를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
이소시아네이트기는 히드록시기를 가지는 기질과 반응하여 옥시카르보닐이미노 함유 부착기를 형성할 수 있다. 히드록시기를 가지는 기질 물질의 예는 폴리비 닐 알콜, 코로나-처리된 폴리에틸렌, 폴리메타크릴레이트 또는 폴리아크릴레이트의히드록시 치환된 에스테르, 및 유리 또는 폴리머 박막 상의 폴리비닐 알콜 코팅을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
이소시아네이트기는 또한 메르캅토기와 반응하여 티오카르보닐이미노 함유 부착기를 형성할 수 있다. 메르캅토기를 가지는 기질 물질의 예는 폴리메타크릴레이트 또는 폴리아크릴레이트의 메르캅토 치환된 에스테르, 및 메르캅토알킬실란으로 처리한 유리를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
또한, 이소시아네이트기는 1차 방향족 아미노기, 2차 방향족 아미노기, 또는 2차 지방족 아미노기와 반응하여 우레아 함유 부착기를 형성할 수 있다. 1차 또는 2차 방향족 아미노기를 가지는 적절한 기질은 폴리아민, 폴리에틸렌이민, 및 유리와 같은 지지체 물질 상의, 또는 폴리에스테르 또는 폴리이미드와 같은 폴리머 물질 상의 아미노알킬실란 코팅을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
이소시아네이트기는 또한 카르복시와 반응하여 O-아실 카르바모일 함유 부착기를 형성할 수 있다. 카르복실산기를 가지는 적절한 기질은 유리 또는 폴리머 지지체 상의 아크릴산 폴리머 또는 코폴리머의 코팅 또는 메타크릴산 폴리머 또는 코폴리머의 코팅을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 코폴리머는 폴리에틸렌 및 폴리아크릴산 또는 폴리메타크릴산을 함유하는 코폴리머를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 적절한 폴리머 지지체로는 폴리에스테르, 폴리이미드 등을 들 수 있다.
할로실릴기, 알콕시실릴기, 또는 아실옥시실릴기는 실란올기를 가지는 기질과 반응하여 디실록산 함유 부착기를 형성할 수 있다. 적절한 기질로는 다양한 유 리, 세라믹 물질 또는 폴리머 물질로부터 제조되는 것을 들 수 있다. 이들 기는 또한 표면에 금속 히드록시드기를 가지는 다양한 물질과 반응하여 실란 함유 연결을 형성할 수 있다. 적절한 금속은 은, 알루미늄, 구리, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 아연 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 어떤 실시태양에서, 금속은 스테인레스강 또는 다른 합금이다. 폴리머 물질은 실란올기를 갖도록 제조될 수 있다. 예를 들어, 상업적으로 입수가능한 실란올기를 가지는 모노머로는 위스콘신주 밀워키 소재의 알드리치(Aldrich) 케미칼 사로부터 입수가능한 3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트 및 3-아미노프로필트리메톡시실란을 들 수 있다.
아지도기는 예를 들어, 탄소-탄소 3중 결합을 가지는 기질과 반응하여 트리아졸디일 함유 부착기를 형성할 수 있다. 아지도기는 또한 니트릴기를 가지는 기질과 반응하여 테트라젠디일 함유 부착기를 형성할 수 있다. 니트릴기를 가지는 기질은 유리 또는 폴리머 물질과 같은 지지체 상의 폴리아크릴로니트릴 코팅을 들 수 있다. 적절한 폴리머 지지체 물질로는 예를 들어, 폴리에스테르 및 폴리이미드를 들 수 있다. 니트릴기를 가지는 다른 적절한 기질로는 아크릴로니트릴 폴리머 또는 코폴리머, 및 2-시아노아크릴레이트 폴리머 또는 코폴리머를 들 수 있다.
아지도기는 또한 변형된 올레핀기와 반응하여 트리아졸디일 함유 부착기를 형성할 수 있다. 변형된 올레핀기를 가지는 적절한 기질로는 펜던트 노르보네닐 관능기를 가지는 코팅을 들 수 있다. 적절한 지지체는 유리와, 폴리에스테르 및 폴리이미드와 같은 폴리머 물질을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
아지리디닐기는 메르캅토기와 반응하여 β-아미노알킬티오에테르 함유 부착 기를 형성할 수 있다. 메르캅토기를 가지는 기질 물질의 예는 폴리메타크릴레이트 또는 폴리아크릴레이트의 메르캅토 치환된 에스테르, 및 메르캅토알킬실란으로 처리한 유리를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
또한, 아지리디닐기는 카르복시기와 반응하여 β-아미노알킬옥시카르보닐 함유 부착기를 형성할 수 있다. 카르복시를 가지는 적절한 기질은 유리 또는 폴리머 지지체 상에 아크릴산 폴리머 또는 코폴리머의 코팅, 또는 메타크릴산 폴리머 또는 코폴리머의 코팅을 포함한다. 코폴리머는 폴리에틸렌 및 폴리아크릴산 또는 폴리메타크릴산을 함유하는 코폴리머를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 적절한 폴리머 지지체 물질로는 폴리에스테르, 폴리이미드 등을 들 수 있다.
할로알킬기는 예를 들어, 3차 아미노기를 가진 기질과 반응하여 4차 암모늄 함유 부착기를 형성할 수 있다. 3차 아미노기를 가진 적절한 기질은 폴리디메틸아미노스티렌 또는 폴리디메틸아미노에틸메타크릴레이트를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
마찬가지로, 3차 아미노기는 예를 들어 할로알킬기를 가진 기질과 반응하여 4차 암모늄 함유 부착기를 형성할 수 있다. 할로알킬기를 가진 적절한 기질은 예를 들어, 지지체 물질 상의 할로알킬실란의 코팅을 포함한다. 지지체는 유리 및, 폴리에스테르 및 폴리이미드와 같은 폴리머 물질을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
1차 방향족 아미노기 또는 2차 방향족 아미노기는 예를 들어, 이소시아네이트기를 가진 기질과 반응하여 옥시카르보닐이미노 함유 부착기를 형성할 수 있다. 이소시아네이트기를 갖는 적절한 기질은 유리 또는 폴리머 지지체 상의 2-이소시아네이토에틸메타크릴레이트 폴리머 또는 코폴리머의 코팅을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 적절한 폴리머 지지체는 폴리에스테르, 폴리이미드 등을 포함한다.
1차 방향족 아미노기 또는 2차 방향족 아미노기는 또한 카르복시 또는 할로카르보닐기를 함유하는 기질과 반응하여 카르보닐이미노 함유 부착기를 형성할 수 있다. 적절한 기질은 지지체 상의 아크릴산 또는 메타크릴산 폴리머 코팅을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 지지체는 예를 들어, 유리, 또는 폴리에스테르 또는 폴리이미드와 같은 폴리머 물질일 수 있다. 적절한 다른 기질은 폴리에틸렌 및 폴리메타크릴산 또는 폴리아크릴산의 코폴리머를 포함한다.
디술파이드 또는 알킬 디술파이드기는 예를 들어, 금속 표면과 반응하여 금속 술파이드 함유 부착기를 형성할 수 있다. 적절한 금속은 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 구리 및 크롬을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 기질은 또한 인듐 주석 산화물과 같은 합금 또는 유전물질일 수 있다.
벤조트리아졸릴은 예를 들어, 금속 또는 금속 산화물 표면을 갖는 기질과 반응할 수 있다. 적절한 금속 또는 금속 산화물은 예를 들어, 은, 알루미늄, 구리, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 아연 등을 포함한다. 금속 또는 금속 산화물은 스테인레스강, 인듐 주석 산화물 등과 같은 합금을 포함할 수 있다.
포스포노, 포스포로아미도, 또는 포스페이토는 예를 들어, 금속 또는 금속 산화물 표면을 갖는 기질과 반응할 수 있다. 적절한 금속 또는 금속 산화물은 은, 알루미늄, 구리, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 아연 등을 포함한다. 금속 또는 금속 산화물은 스테인레스강, 인듐 주석 산화물 등과 같은 함금을 포함할 수 있다.
에틸렌형으로 불포화된 기는 예를 들어, 메르캅토기로 치환된 알킬기를 갖는 기질과 반응할 수 있다. 반응 결과 헤테로알킬렌 함유 부착기가 형성된다. 적절한 기질은 예를 들어, 폴리아크릴레이트 또는 폴리메타크릴레이트의 메르캅토 치환 알킬 에스테르를 포함한다.
에틸렌형으로 불포화된 기는 또한 규소 표면을 갖는 기질, 예를 들어 화학 기상 증착법을 이용해 형성된 규소 기질과 반응할 수 있다. 이러한 규소 표면은 백금 촉매의 존재하에서 에틸렌형으로 불포화된 기와 반응하여 알킬렌기에 결합된 규소를 갖는 부착기를 형성할 수 있는 -SiH 기를 함유할 수 있다.
또한, 에틸렌형으로 불포화된 기는 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 기질과 반응하여 알킬렌 함유 부착기를 형성할 수 있다. 이러한 기질은 예를 들어, 부타디엔으로부터 얻은 폴리머를 포함한다.
TCT와 같은 트리아진 잔기는 친핵체 관능성을 갖는 유리, 다이아몬드형 유리, 금속 및 폴리머성 기질을 비롯한 친핵체 함유 물질과 반응할 수 있다. 폴리머 기질은 예를 들어, 암모니아 그래프팅된 소결 폴리에틸렌, 아민화 폴리에스테르 취입 용융 섬유막, 히드록시화 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 및 폴리에틸렌 취입 용융 섬유막, 및 아미노메틸화 스티렌 디비닐벤젠을 포함할 수 있다.
화학식 I의 화합물은 기질과 접촉하는 경우 자가 조립 과정을 겪을 수 있다. 본원에서 사용될 때, "자가 조립"이란 용어는 기질과 접촉하는 경우 어떤 물질이 자발적으로 테더링기의 단일층을 형성하는 과정을 의미한다.
본 발명에 따른 제품은 전형적으로 기질, 및 화학식 I의 화합물과 같은, 트리아진 잔기와 기질 표면 상의 상보적 기질-관능기와의 반응 생성물을 포함하는 기질에 부착된 테더링기를 포함하며, 여기서 기질에 부착된 관능기는 화학식 I의 X, Y 또는 Z 중 하나와 반응하여 이온 결합, 공유 결합 또는 이들의 조합을 형성할 수 있는 기이다.
기질 상에 하나보다 많은 반응기가 있다면, 하나보다 많은 테더링기가 전형적으로 기질에 부착된다. 또한, 기질은 테더링 화합물과 반응하지 않은 기질 표면 상의 과량의 반응기를 가질 수 있다.
TCT와 같은 트리아진 기 또는 화학식 I에 따른 화합물 중의 X, Y 또는 Z기와 반응할 수 있는 기질 상의 기는 히드록시, 메르캅토, 1차 방향족 아미노기, 2차 방향족 아미노기, 2차 지방족 아미노기, 아지도, 카르복시, 카르보닐옥시카르보닐, 이소시아네이트, 할로카르보닐, 할로카르보닐옥시, 실라놀 및 니트릴을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
기질의 표면에 대한 테더링 화합물의 부착(즉, 형성)은 예를 들어, 트리아진 테더링 화합물의 부착 전 및 후에 기질 상의 액체의 접촉각을 측정하는 것 (예를 들어, 접촉각은 테더링기가 기질의 표면에 부착하면 변할 수 있음), 타원편광분석기 (예를 들어, 부착된 층의 두께가 측정될 수 있음), 비행시간 질량 분광기 (예를 들어, 테더링기가 기질에 부착하면 표면 농도가 변할 수 있음), 및 푸리에 변환 적외선 분광기 (예를 들어, 테더링기가 기질에 부착하면 반사율 및 흡광도가 변할 수 있음)와 같은 기법을 이용하여 감지할 수 있다.
본 발명의 제품의 다른 실시태양에서, 테더링기 내의 할로겐 함유 잔기는 아민 함유 물질과 반응하여 기질에 아민 함유 물질이 고정화되게 한다. 어떤 실시태양에서, 아민 함유 물질은 예를 들어, 아미노산, 펩티드, 뉴클레오시드 또는 뉴클레오티드, DNA 또는 RNA 올리고뉴클레오티드, DNA, RNA, PNA (펩티드 핵산), 단백질, 효소, 소기관, 면역글로불린, 또는 이들의 단편과 같은 생체분자이다. 다른 실시태양에서, 아민 함유 물질은 아민 함유 분석물과 같은 비생물학적 아민이다. 고정화된 아민의 존재는 예를 들어, 질량 분광기, 접촉각 측정, 적외선 분광기 및 타원편광분석기를 이용하여 측정될 수 있다. 또한, 아민 함유 물질이 생물학적으로 활성있는 물질인 경우 다양한 면역 검정법 및 광학 현미경적 기법이 이용될 수 있다.
다른 물질이 아민 함유 물질에 결합될 수 있다. 예를 들어, 상보적 RNA 또는 DNA 단편이 고정화된 RNA 또는 DNA 단편과 혼성화될 수 있다. 다른 예로, 항원이 고정화된 항체와 결합하거나 항체가 고정화된 항원과 결합할 수 있다. 더 구체적인 예로, 그람 양성 박테리아 및 그람 음성 박테리아를 포함하는 박테리아가 있다. 어떤 실시태양에서, 스타필로코쿠스 아우레우스 (Staphylococcus aureus)가 고정화된 생체분자에 결합할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일면은 기질에 친핵체 함유 물질을 고정화하는 방법을 제공하는 것이다. 이 방법은 화학식 I의 화합물의 반응기 X, Y 또는 Z 중 1개 이상과 기질 표면 상의 상보적 관능기를 반응시켜 기질에 부착된 테더링기를 제조하는 단계; 및 기질에 부착된 테더링기의 나머지 X, Y 또는 Z 중 1개 이상을 친핵체 함 유 물질과 반응시켜 기질과 친핵체 함유 물질 사이에 트리아진 연결기를 형성하는 단계를 포함한다. 한 실시태양에서, 친핵체 함유 물질은 아민 함유 물질이고 아민 함유 물질을 고정화하는 방법은 하기 반응식 A에 표현되어 있다.
상기 식에서, U1은 화학식 I의 화합물의 X를 기질 표면 상의 상보적 관능기 G와 반응시켜 형성된 부착기이고, T는 아민 함유 물질의 나머지이다 (즉, T기는 아민 기를 제외한 모든 아민기 함유 물질을 나타낸다). Y 및 Z 기는 화학식 I에 대해 앞서 정의한 바와 같으며, 상기 반응식은 X, Y 및 Z가 동일하고 기질 표면 상의 관능기 G와 동등하게 반응할 가능성이 있는 반응을 포괄하는 것으로 이해될 것이다. H2N-T는 임의의 적절한 아민 함유 물질이다. 어떤 실시태양에서, H2N-T는 생체분자이다.
상기 반응식 A의 변형 또한 본 발명의 범위 내이다. 일관능성 잔기들이 트리아민 잔기에 결합된 실시태양에 있어서, 한 방법은 기질 표면 상의 상보적 관능기를 화학식 I의 화합물의 반응기인 X, Y 또는 Z 중 하나 이상과 반응시킴으로써 기질에 부착된 테더링기를 제조하는 단계, 및 기질에 부착된 테더링기 중 나머지 반응기 X, Y 또는 Z 중 하나 이상을 하나 이상의 일관능성 잔기와 반응시켜 트리아진 잔기에 역시 결합된 일관능성 잔기를 갖는 기질에 결합된 트리아진 잔기를 포함하는 테더링기를 형성하는 단계를 포함한다. 친핵체 함유 물질은 트리아진 잔기와 결합하여 친핵체 함유 물질을 기질에 속박시킬 수 있다.
이관능성 잔기를 갖는 실시태양에서, 이관능성 잔기는 기질 표면에 속박된 제1 트리아진 잔기에 결합된다. 이관능성 잔기는 제2 트리아진 잔기에 결합될 수도 있고, 제2 트리아진 잔기는 친핵체 함유 물질에 결합하여 친핵체 함유 물질을 기질에 속박시킬 수 있다. 다관능성 잔기를 포함하는 실시태양에서, 다관능성 잔기는 기질 표면에 속박된 제1 트리아진 잔기에 결합될 수 있고, 다관능성 잔기는 제2, 제3 또는 다른 추가의 트리아진 잔기에 결합될 수도 있다. 거꾸로, 제2 또는 제3 또는 다른 트리아진 잔기는 친핵체 함유 물질과 반응하고 그에 결합하여 친핵체 함유 물질을 기질에 속박할 수 있다.
따라서, 한가지 방법은,
화학식 I의 트리아진 화합물을 선택하는 단계;
화학식 I의 트리아진 화합물의 X, Y 또는 Z와 반응할 수 있는 상보적 관능기를 갖는 기질을 제공하는 단계;
화학식 I의 트리아진 화합물의 X, Y 또는 Z 중 하나 이상을 기질 상의 상보적 관능기와 반응시켜 이온 결합, 공유 결합 또는 이들의 조합을 생성시킴으로써 트리아진 함유 연결기를 형성하여 기질에 부착된 트리아진 잔기를 제조하는 단계; 및
트리아진 함유 연결기의 미반응 X, Y 또는 Z 기 중 하나 이상을 친핵체 함유 물질 (예를 들어, 아민 함유 물질)과 반응시켜 친핵체 함유 물질을 기질에 속박하는 단계를 포함한다.
다른 일면에서, 한가지 방법은
트리아진 화합물 (예를 들어, 화학식 I의 화합물)을 선택하는 단계;
트리아진 화합물 (예를 들어, 화학식 I의 X, Y 또는 Z)과 반응할 수 있는 상보적 관능기를 갖는 기질을 제공하는 단계;
트리아진 잔기 (예를 들어, 화학식 I의 X, Y 또는 Z 중 하나 이상)를 기질 상의 상보적 관능기와 반응시켜 이온 결합, 공유 결합 또는 이들의 조합을 생성시킴으로써 기질에 부착된 트리아진 잔기를 제조하는 단계;
기질에 부착된 트리아진 잔기 (예를 들어, 화학식 I의 하나 이상의 미반응 X, Y 또는 Z기)와 일관능성, 이관능성 및(또는) 다관능성 잔기를 반응시켜 트리아진 함유 연결기를 제공하는 단계; 및
트리아진 함유 연결기 (예를 들어, 화학식 I의 미반응 X, Y 또는 Z 기)와 친핵체 함유 물질 (예를 들어, 아민 함유 물질)을 반응시켜 친핵체 함유 물질을 기질에 속박시키는 단계를 포함한다.
또 다른 측면에서, 한가지 방법은
제1 트리아진 화합물 (예를 들어, 화학식 I의 제1 화합물)을 선택하는 단계;
제1 트리아진 화합물 (예를 들어, 화학식 I의 X, Y 또는 Z)과 반응할 수 있 는 상보적 관능기를 갖는 기질을 제공하는 단계;
제1 트리아진 화합물 (예를 들어, 화학식 I의 X, Y 또는 Z 중 하나)을 기질 상의 상보적 관능기와 반응시켜 이온 결합, 공유 결합 또는 이들의 조합을 생성시킴으로써 기질에 부착된 트리아진 잔기를 제조하는 단계;
기질에 부착된 트리아진 잔기 (예를 들어, 화학식 I의 X, Y 또는 Z 중 하나)와 이관능성 및(또는) 다관능성 잔기를 반응시키는 단계;
이관능성 및(또는) 다관능성 잔기와 제2 트리아진 화합물 (예를 들어, 화학식 I의 제2 화합물)을 반응시켜 트리아진 함유 테더링기를 제공하는 단계; 및
트리아진 함유 테더링기 (예를 들어, 화학식 I의 미반응 X, Y 또는 Z 기)와 친핵체 함유 물질 (예를 들어, 아민 함유 물질)을 반응시켜 친핵체 함유 물질을 기질에 속박하는 단계를 포함한다.
본 발명의 화합물은 예를 들어 아민 함유 물질과 같은 친핵체 함유 물질을 고정화하는데 이용될 수 있다. 어떤 실시태양에서, 아민 함유 물질은 아민 함유 분석물이다. 다른 실시태양에서, 아민 함유 물질은 예를 들어, 아미노산, 펩티드, DNA, RNA, 단백질, 효소, 소기관, 면역글로불린, 또는 이들의 단편과 같은 생체분자이다. 고정화된 생물학적 아민 함유 물질은 질병 또는 유전적 결함의 의학적 진단에 유용할 수 있다. 고정화된 아민 함유 물질은 생물학적 분리 또는 다양한 생체분자의 존재의 탐지에 이용될 수도 있다. 또한, 고정화된 아민 함유 물질은 바이오리액터에서 또는 다른 물질을 제조하기 위한 생촉매로서 이용될 수 있다. 기질에 부착된 테더링기는 아민 함유 분석물을 탐지하기 위해 사용될 수 있다.
생물학적 아민 함유 물질은 종종, 고정화된 항체가 항원과 결합할 수 있거나 또는 고정화된 항원이 항체에 결합할 수 있도록 기질에 부착된 후 활성으로 남아있을 수 있다. 아민 함유 물질은 박테리아에 결합할 수 있다. 더 구체적인 예로, 고정화된 아민 함유 물질은 스타필로코쿠스 아우레우스 박테리아에 결합할 수 있다 (예를 들어, 고정화된 아민 함유 물질은 박테리아에 특이적으로 결합할 수 있는 부분을 갖는 생체분자일 수 있다).
본 발명의 추가적 실시태양이 하기 비제한적 실시예에서 기술된다.
다음 실시예들에서, 트리아진 테더링 화합물과의 후속 반응을 위해 기질을 이용하였다.
<실시예 1>
TCT 관능화된 DLG-코팅 다공성 막을 준비하였다. 세공 크기가 약 0.09 ㎛이고 두께가 약 0.9 mil(22.86 ㎛)인 5 cm2의 고밀도 폴리에틸렌 열 유도된 상 분리 (HDPE TIPS) 막 (3M Company, St. Paul, MN)을 미국 특허 출원 제2003/0138619호 (데이비드 등)의 실시예 1에 기재된 플라즈마 공정을 이용하여 다이아몬드형 유리 (DLG)로 코팅하여 TIPS 막의 세공 내로 DLG 코팅을 연장하였다. DLG-코팅된 TIPS 막을 2 부피%의 3-아미노 프로필 트리에톡시 실란 (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO), 1 ㎖ 물 및 몇 방울의 0.1 N 아세트산을 함유하는 50 ㎖의 에탄올 내에 두었다. 10 분 후에 이 용액에서 막을 제거하고 에탄올로 세척하고 건조시켰다.
이 막을 TCT 또는 TCT 올리고머 중 하나와 실온에서 1 시간 동안 반응시켰다. 샘플 A를 0.2 g TCT 및 36 g THF를 함유하는 20 ㎖의 용액을 이용하여 만들었다. 이어서 막을 THF로 5 회 세척하고 N2 하에서 건조하고 보관하였다. 샘플 B를 THF 중 7% 이하의 고체의 TCT 올리고머 20 ㎖를 이용하여, 실온에서 막과 1 시간 동안 바이얼에서 흔들어 만들었다. TCT 올리고머는 4/3 비의 TCT와 4,7,10-트리옥사-1,13-트리데칸디아민 (TOTDDA)와의 반응 생성물로 이루어졌다. K2CO3 (물 중 29%) 중에서 4 ℃에서 7 시간의 반응은 평균 Mw가 약 1180인 올리고머를 생성할 것으로 예상되었다. 이어서 막을 THF로 5 회 세척하고 N2 하에서 건조하고 보관하였다. 샘플 C를 THF 중 9% 이하의 고체의 TCT 올리고머 20 ㎖를 이용하여, 실온에서 하룻밤 동안 바이얼에서 막과 흔들어 만들었다. 이 TCT 올리고머는 THF 중에서 2/1 TCT/TOTDDA 몰비로 K2CO3와 4 시간/4℃에서 반응한 TCT와 TOTDDA에 기초하였다.
<실시예 2>
샘플을 다음과 같이 TCT 관능화된 NH3 그래프팅 포렉스(POREX)® 폴리에틸렌 비드로서 제조하였다: 5 회 세척된 포렉스® 폴리에틸렌 비드 (Porex Corporation- Fairburn, GA)를 TCT 또는 TCT 올리고머 중 어느 하나와 1 시간 동안 실온에서 반응하였다. 0.2 g TCT 및 36 g THF을 함유하는 용액 1 ㎖로 샘플 A를 제조하였다. 이어서 비드를 THF로 5회 세척하고 N2 하에서 건조하고 보관하였다. 샘플 B를 THF 중 7% 이하의 고체의 올리고머 1 ㎖를 이용하여, 실온에서 5 개의 프릿과 1 시간 동안 바이얼에서 흔들어 만들었다. TCT 올리고머는 TCT와 4,7,10-트리옥사-1,13-트리데칸디아민 (TOTDDA)의 4/3 TCT/TOTDDA 몰 비의 반응 생성물이다. 4℃에서 K2CO3 (물 중 29%)과 7 시간의 반응은 평균 Mw가 약 1180인 올리고머가 생성될 것으로 예상되었다. 그리고 나서 비드를 THF로 5회 세척하고 N2 하에서 건조하고 보관하였다. 샘플 C를 THF 중 9% 이하의 고체의 TCT 올리고머 2 ㎖를 이용하여, 실온에서 5 개의 프릿과 바이얼에서 하룻밤 흔들어 만들었다. 이 TCT 올리고머는 K2CO3와 4 시간/4℃에서 2/1 TCT/TOTDDA 몰 비로 THF 내에서 반응한 TCT 및 TOTDDA에 기초하였다.
이어서 비스(헥사메틸렌)트리아민을 1/3 몰 비로 상기 샘플 C의 TCT/TOTDDA에 첨가하고 K2CO3와 2 시간 동안 23 ℃에서 반응시켜 평균 Mw가 약 1219인 TCT 올리고머를 생성하였다. 이어서 비드를 THF로 5 회 세척하고 N2 하에서 건조 및 보관하였다.
<실시예 3>
아민화 폴리에스테르 취입 용융 섬유로부터 TCT 관능화된 막을 제조하였다. 폴리에스테르 부직막 (3M Company, St. Paul, MN)을 3,3'-이미노비스프로필아민 (BASF, Mount Olive, NJ)로 아미노화하였다. 각 막을 TCT 및 디이소프로필에틸아민 (DIPEA)으로 막의 아민 수준의 14 배에서 2 시간 동안 실온에서 처리하였다. 이어서 막을 THF로 5 회 세척하고 N2 하에서 건조하고 보관하였다.
<실시예 4>
TCT 관능화된 막을 히드록시화 취입 용융 섬유로부터 제조하였다. 폴리에스테르, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 부직포 (3M Company, St. Paul MN)를 포타슘퍼옥시디술페이트 (KPS)의 수용액에서 산화시켜 히드록시화 지지체를 생산하였다. 히드록시화 폴리에스테르 막을 또한 벌크 막의 염기 가수분해에 의해 제조하였다. 각 막을 TCT와 NaOH(20/80 물/아세톤 중에서 23 ℃/45 분) 또는 DIPEA (아세톤 중에서 50 ℃/30 분) 중 어느 하나로 처리하였다. 이어서 모든 막을 아세톤 중에서 5 회 세척하고 공기 건조시켰다.
<실시예 5>
아미노메틸화 스티렌 디비닐벤젠 (SDB) 비드를 함유하는, 엠포어(EMPORE)TM 입자가 로딩된 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 막 (3M Company, St. Paul, MN)의 일부를 TCT 또는 TCT 올리고머로 처리하였다. SBD 비드를 2 단계 과정으로 아미노메틸화하였다. N-히드록시메틸 프탈이미드로 친전자성 방향족 치환 (췌르니아크-에인호른 반응 (Tscherniak-Einhorn reaction))한 후에 개질된 비드를 알콜성 히드라진 수화물로 처리하였다. 방법은 다음과 같다: SDB 비드(50g)를 500 ㎖의 1/1 (v/v) 메틸렌 클로라이드와 트리플루오로아세트산 혼합물에 현탁하였다. 트리플루오로아세트산 (4.65 mL)을 첨가하고 전체 혼합물을 실온에서 14 시간 동안 부드럽게 진탕하였다. 현탁된 비드를 원심분리에 의해 단리하고, 진공에서 건조하기 전 에 1/1 (v/v) 메틸렌 클로라이드 및 트리플루오로아세트산 혼합물, 메틸렌 클로라이드, 에탄올, 및 메탄올 각각 100 ㎖로 세척하였다. 반응을 FT-IR 분광기로 체크하였다. 결과 생성물을 에탄올 중의 5% 히드라진 수화물 100 ㎖ 중에서 14 시간 동안 환류하였다. 물, 에탄올 및 메탄올 각각 1L로 세척하기 전에 비드를 다시 원심분리에 의해 단리하였다. 비드를 50℃ 진공에서 일정한 중량까지 건조시켰다. 아미노메틸화의 정도는 닌히드린 검정에 의해 3중으로 측정하였다. 샘플 D는 차가운 THF 및 K2CO3 중에서 3 시간 동안 3℃에서, 박막 중의 아민의 3 배 수준의 TCT로 박막을 처리하였다. 샘플 E는 2/1 TCT/TOTDDA 몰 비의 TCT 및 TOTDDA로 이루어지는 TCT 올리고머를 2.5 시간 동안 2 ℃에서 사용하고, 이어서 상기 TCT/TOTDDA 생성물에 대해 1/3 몰 비인 비스(헥사메틸렌) 트리아민과 2℃에서 합하고 23℃에서 하룻밤 반응시켰다. 막과 3.5 시간 동안 23 ℃에서 반응하고, THF로 5 회 세척하고 N2 하에서 건조하고 보관하였다. 샘플 F는 23 ℃에서 2 시간 동안 필름 중의 아민에 대해 10 배의 TCT 농도를 이용하고 5회 THF 세척, N2 건조 및 보관하였다.
<실시예 6>
3'-NH2 종결 DNA 올리고뉴클레오티드 포획 프로브의 콘쥬게이션은 TCT 유도된 물질 상에서 직접적으로 수행될 수 있다. 아민 종결 DNA 올리고뉴클레오티드의 커플링 전에 어떠한 추가 활성화 단계도 필요치 않다. 콘쥬게이션 반응은 실시예 5에서 제조된 엠포어 막의 6 mm 디스크 상에서 수행하였다. 포렉스 고체 지지체에 있어서, 콘쥬게이션 반응 당 하나의 프릿을 이용하였다. 막을 0.1 M Na2HP04 (pH 8.5) 중에 20 내지 2000 pmol의 3'-NH2 종결 DNA 올리고뉴클레오티드를 함유하는 DNA 콘쥬게이션 용액에 옮겼다. 막을 4℃에서 하룻밤 콘쥬게이션하고, 콘쥬게이션 용액에서 제거하고, H20, 0.1M NaCl, H20, 0.1M NaOH, H2O의 순서로 세척하였다. 세척된 막 (또는 프릿)을 사용 준비가 될 때 까지 4 ℃에서 보관하였다. 이어서, 막을 에탄올 아민 및(또는) 소혈청 알부민 (BSA)를 이용하여 예비 혼성화 처리를 하였다. 블로킹 용액의 목적은 비특이적 DNA 결합의 발생을 최소화하는 것이다.
<실시예 7>
각각의 프라이머에 부착된 특이적 태그를 갖는 두 개의 서열화 프라이머를 이용하여 이중 서열화 반응을 수행하였다. 실시예 6에 따라 제조된 막을 실시예 6에 설명된대로 서열화 프라이머 태그 중의 하나에 상보적인 올리고뉴클레오티드와 콘쥬게이션하였다. 이중 서열화 반응물은 서열화 프라이머 중 하나만에 의해 발생된 서열화 사다리가 선택적으로 포획되는 막에 통과시켰다. 그 후, 서열화 사다리를 방출시키고 ABI377 또는 310 서열화 기기 (Applera, Foster City, CA)에서 서열화하였다.
<실시예 8>
14 ㎕ 혼성화 완충액 중의 6 ㎕의 이중 서열화 반응물을 실시예 7에서 제조된 각각의 막 디스크 상에 로딩하고 42℃에서 10 분 동안 인큐베이션하였다. 혼성화 후, 샘플을 원심분리하여 과량의 서열화 반응물을 제거하고 H2O 중의 75% 이소프 로판올로 2 회 및 100% 이소프로판올로 2 회 세척하였다. 30 ㎕의 농축된 수산화 암모늄을 사용하여 혼성화된 서열화 사다리를 용리하였다. 용리액을 진공에서 건조한 뒤 서열화에 이용하는 장치에 따라 달라지는 적당한 로딩 완충액에 재현탁하였다. ABI 377 서열화 장치 상에서 양질의 서열화 데이터가 얻어졌다.
<실시예 9>
DLG 코팅된 TIPS 막을 실시예 1에 따라 제조하여 기질을 제공하였다. DLG/TIPS 기질을 10 분 동안 45 ㎖ 에탄올, 2 ㎖ 물, 3 ㎖ 3-아미노프로필트리메톡시 실란 (Sigma-Aldrich, St. Louis, Mo) 및 몇 방울의 아세트산을 함유하는 용액 중에 침지시켰다. 10 분 침지 후, 막을 100 ㎖ 분취량의 에탄올로 3 회 세척하고 이어서 오븐에서 45 ℃에서 1 시간 동안 건조시켰다. 건조된 막의 일부를 1% 닌히드린 용액에 담그고 45℃에서 오븐 건조하여, 보라색의 출현에 의해 지지체 표면 상의 1차 아민의 존재를 확인하였다.
분자량 5000인 "PeOx" (폴리 2-에틸-2-옥사졸린) 폴리머 (Polymer Chemistry Innovations, Tucson, Arizona)를 이용하여 다관능성 잔기를 제조하였다. PeOx(분자량 5000)를 3 구 플라스크에서 물 중의 25% 고체로 용해하였다. 염산의 38% 고체 용액을 첨가하여 HCl의 몰이 폴리머 중의 아미드의 몰의 22%와 같도록 하였다. 플라스크를 100 ℃에서 4.5 시간 동안 가열하였다. 응축기를 이용하여 반응의 마지막 1.5 시간에 걸쳐 증기를 별도 플라스크 내에 가두었다. 나머지 반응 내용물을 말단 클램프로 3000 Mw 컷오프 투석막 (Spectrum Labs, Rancho Dominquez, CA)에 붓고 탈이온수로 채운 큰 비이커 내에서 72 시간 동안 교반하였다. NaOH를 사 용하여 pH를 9 내지 10의 범위로 유지하고 탈이온수를 몇 차례 교환하였다. 20% 가수분해된 PeOx 폴리머 용액을 투석막으로부터 제거하고 회전증발시키고 60℃에서 진공 오븐 건조하여 고체 폴리머를 생성시켰다. 폴리머를 함유한 생성된 아민의 1 g을 그후 10 g의 차가운 THF (테트라히드로푸란) 및 0.43g DIPEA (디이소프로필에틸아민)에 용해시키고 15 g의 차가운 THF에 용해된 TCT를 2.09 g 함유하는 플라스크 내로 적가하였다. 생성된 반응성 올리고머를 헵탄을 이용하여 용액으로부터 침전시키고 톨루엔에서 세척하고 이어서 THF에 3 회 재용해하였다.
그리고 반응 생성물을 3-아미노프로필트리메톡시 실란 (테트라히드로푸란 내의 13.8% 고체)과 반응시켜 TIPS/DLG 기질의 표면 상에 부속된 반응성 리간드를 제공하였다. 이어서 기질을 THF로 몇 차례 세척하고 실온의 질소 하의 글로브 박스에서 건조시켰다. 이어서 기질을 3 시간 동안 글루코스 산화효소 용액 (5 ㎖의 포스페이트 완충액 중의 10 mg 글루코스 산화효소) 내에 두어 기질 상에 단백질을 고정화하였다. 막을 제거하고 물로 수 회 세척하였다. 글루코스 산화효소 검정으로 기질이 효소에 결합하고 활성이라는 것을 확인하였다.
상기 내용에 대한 반응식은 다음과 같다:
<실시예 10>
유리 슬라이드를 다음 조건을 이용하여 DLG로 처리하였다. 각각의 유리 슬 라이드를 10 초 동안 산소 플라즈마에서 에칭하고 테트라메틸실란 및 산소 플라즈마의 혼합물에 20 초 동안 노출한 후 산소 플라즈마에 또 다시 10 초 동안 노출하였다. 이어서 DLG 코팅된 유리 슬라이드를 에탄올 중의 3-아미노프로필트리에톡시 실란의 1% 용액에 10 분 동안 정치시켰다. 그 후, 유리 슬라이드를 제거하고 에탄올로 세척하고 질소 흐름 하에서 건조시켰다. 그 후, 유리 슬라이드를 톨루엔 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO) 중의 TCT 용액으로 반응시켰다. 반응 시간은 다양하게 했다.
상기 아민은 20도의 작은 접촉각을 가지는데, 이는 TCT와 반응하면 55도까지 증가하였다. 이어서, 샘플을 1 mM의 리신 용액과 반응시켰다. 라이신(Sigma Aldrich)과 반응하면, 라이신의 아미노기가 TCT에 반응하기 때문에 접촉각이 줄어든다. 이 반응을 시간에 따라 관찰하였다. 접촉각이 감소하고 반응 10 분 이내에 안정화되었다. TCT의 부착에 대한 접촉각 데이터가 표 1에 제공된다.
| 시간 (분) | 접촉각 |
| 5 | 26.3 |
| 20 | 25.3 |
| 30 | 20.5 |
| 60 | 13 |
| 하룻밤 | 14 |
<실시예 11>
전자빔 증발에 의해 금을 폴리이미드막 상에 증착시켰다. 폴리이미드막의 10 cm x 15 cm 샘플 ("KAPTON E"라는 상품명으로 E. I. Du Pont de Nemours & Co.로부터 입수 가능)을 문구용 금속 바인더 클립을 이용하여 모델 마크 (Model Mark) 50 고진공 증착 시스템 (CHA Industries, Fremont, CA) 중의 궤도 시스템의 플레이트에 고정시켰다. 챔버를 약 2 시간 동안 배기시키고, 그 동안 챔버 압력을 약 6.7 x l0-4 Pa (5 x 10-6 mmHg)로 낮추었다. 금 금속을 대략 1 옹스트롬/초의 속도로 총 두께 약 2000 옹스트롬까지 폴리이미드 막 상에 증착하였다. 금의 증착을 종결하고, 챔버 압력이 대기압까지 올라가고 샘플을 제거하기 전에 시스템을 대략 30 분 동안 냉각되게 하였다. 금으로 덮힌 폴리이미드 기질을 1 mM의 농도의 톨루엔 용액중의 아미노티오페놀에 두었다. 샘플을 10 분 후에 세척하고 건조시켰다. 접촉각 측정 결과 68도의 접촉각이 톨루엔 용액중에서 TCT와 더 반응하면 75도의 접촉각으로 증가하였다. 샘플을 1 mM의 리신 용액에 상이한 시간 동안 두고, 세척하고 건조하고 추가 접촉각 측정을 실시하였다. 접촉각 측정치는 표 2에 제시했다.
| 시간 (분) | 접촉각 |
| 0 | 75 |
| 1 | 70.46 |
| 5 | 55.12 |
| 30 | 56.53 |
| 60 | 51.09 |
유사한 샘플들을 1 mM 시스테인 아미노산 용액으로 반응시켰다. TCT에 대한 시스테인의 반응은 티올기를 통해 일어났다. 이 반응 후에 표 3에 제시된 접촉각 측정을 하였다.
| 시간 (분) | 접촉각 |
| 0 | 75 |
| 1 | 77.16 |
| 5 | 73.75 |
| 30 | 71.7 |
| 60 | 55.73 |
Claims (37)
- 제1 표면 및 제2 표면을 가진 기질; 및기질의 제1 표면 상의 관능기와 트리아진 테더링 화합물과의 반응 생성물을 포함하는, 기질의 제1 표면에 부착된 트리아진 테더링기를 포함하는 제품.
- 제1항에 있어서, 기질의 제1 표면이 다이아몬드형 유리를 포함하는 제품.
- 제2항에 있어서, 다이아몬드형 유리가 열 유도된 상분리 막 상에 있는 제품.
- 제3항에 있어서, 열 유도된 상분리 막이 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리에틸렌-비닐 알콜 코폴리머 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 제품.
- 제2항에 있어서, 다이아몬드형 유리가 유리 상에 있는 제품.
- 제1항에 있어서, 기질의 제1 표면이 폴리에틸렌을 포함하는 제품.
- 제6항에 있어서, 폴리에틸렌이 아미노메틸화 폴리에틸렌 비드를 포함하는 제 품.
- 제1항에 있어서, 기질의 제1 표면이 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 이들 중 2 이상의 조합으로부터 선택된 물질을 포함하는 취입 용융 섬유막을 포함하는 제품.
- 제1항에 있어서, 기질의 제1 표면이 폴리테트라플루오로에틸렌 막에 혼입된 아미노메틸화 스티렌 디비닐벤젠 비드를 포함하는 제품.
- 제1항에 있어서, 기질의 제1 표면이 금, 은, 티타늄, 백금, 팔라듐, 알루미늄, 구리, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 아연, 스테인레스강, 인듐 주석 산화물 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속 또는 금속 산화물인 제품.
- 제10항에 있어서, 기질이 금속을 지지하는 지지층을 추가로 포함하는 제품.
- 제11항에 있어서, 지지층이 폴리머를 포함하는 제품.
- 제10항에 있어서, 지지층이 규소를 포함하는 제품.
- 제13항에 있어서, 규소와 금속 사이에 이음층을 추가로 포함하는 제품.
- 제1항에 있어서, 트리아진 테더링 화합물이 하기 화학식 I의 구조를 포함하는 제품.<화학식 I>
상기 화학식에서, X, Y 및 Z는 동일하거나 상이할 수 있고, 친핵체 함유 물질과 결합할 수 있는 라디칼 또는 유기 또는 무기 잔기이다. - 제15항에 있어서, X, Y 및 Z가 염소인 제품.
- 제1항에 있어서, 트리아진 테더링 화합물이 제1 트리아진 잔기 및 제1 트리아진 잔기에 부착된 일관능성, 이관능성 또는 다관능성 잔기 중 하나 이상을 포함하고, 테더링기가 친핵체 함유 물질과 결합할 수 있는 것인 제품.
- 제17항에 있어서, 일관능성 잔기가 일관능성 유기 알콜, 아민, 메르캅탄 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 제품.
- 제17항에 있어서, 이관능성 잔기가 제1 트리아진 잔기 및 제2 트리아진 잔기에 결합하여 제1 및 제2 트리아진 잔기 사이에 연결기를 형성하는 제품.
- 제19항에 있어서, 이관능성 잔기가 4,7,10-트리옥사-1,13-트리데칸디아민, 1,6-헥산디아민, 메틸-옥시란, p-페닐렌디아민, 2-아미노에탄올, 4,4-티오비스벤젠티올, 디메틸-1,6-헥산디아민 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 제품.
- 제19항에 있어서, 다관능성 잔기가 제1 트리아진 잔기 및 하나 이상의 추가의 트리아진 잔기에 결합하여 제1 트리아진 잔기와 하나 이상의 추가의 트리아진 잔기 사이에 연결기를 형성하는 제품.
- 제21항에 있어서, 다관능성 잔기가 가수분해된 폴리 2-에틸-2-옥사졸린, 비스(헥사메틸렌)트리아민, 폴리에틸렌이민, 폴리메타크릴레이트의 히드록시 치환된 에스테르, 폴리아크릴레이트의 히드록시 치환된 에스테르, 폴리비닐 알콜 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 제품.
- 트리아진 테더링 화합물을 선택하는 단계;트리아진 테더링 화합물과 반응할 수 있는 상보적 관능기를 가진 기질을 제공하는 단계;트리아진 테더링 화합물을 기질 상의 상보적 관능기와 반응시켜 이온 결합, 공유 결합, 또는 이들의 조합을 생성시킴으로써 기질에 부착된 트리아진 테더링기를 제조하는 단계; 및기질에 부착된 트리아진 테더링기를 친핵체 함유 물질과 반응시켜 친핵체 함유 물질을 기질에 속박하는 단계를 포함하는, 친핵체 함유 물질을 기질에 고정화하는 방법.
- 제23항에 있어서, 트리아진 테더링 화합물이 하기 화학식 I의 화합물인 방법.<화학식 I>
상기 화학식에서, X, Y 및 Z는 동일하거나 상이할 수 있고, 친핵체 함유 물질과 결합할 수 있는 라디칼 또는 유기 또는 무기 잔기이다. - 제24항에 있어서, 트리아진 테더링 화합물을 기질 상의 상보적 관능기와 반응시키는 것이 화학식 I의 화합물의 X, Y 또는 Z 중의 하나 이상을 상보적 관능기와 반응시켜 기질에 부착된 트리아진 테더링기를 제공하는 것을 포함하는 방법.
- 제25항에 있어서, 기질에 부착된 트리아진 테더링기를 친핵체 함유 물질과 반응시키는 것이 기질에 부착된 테더링기의 하나 이상의 미반응성 기 X, Y 또는 Z를 친핵체 함유 물질과 반응시켜 친핵체 함유 물질을 기질에 속박하는 것을 포함하는 방법.
- 제23항에 있어서, 친핵체 함유 물질이 아민 함유 분석물, 아미노산, 펩티드, DNA, RNA, 단백질, 효소, 소기관, 면역글로불린 또는 이들의 단편인 방법.
- 제23항에 있어서, 친핵체 함유 물질이 아민 함유 물질인 방법.
- 제28항에 있어서, 아민 함유 물질이 항원이고 이 항원은 항체에 추가로 결합하는 방법.
- 제28항에 있어서, 아민 함유 물질이 면역글로불린인 방법.
- 제28항에 있어서, 아민 함유 물질이 박테리아에 추가로 결합하는 방법.
- 제31항에 있어서, 박테리아가 그람 양성 박테리아, 그람 음성 박테리아 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
- 제31항에 있어서, 박테리아가 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus)인 방법.
- 제23항에 있어서, 친핵체 함유 물질이 기질에 속박되도록 기질에 부착된 트리아진 테더링기를 친핵체 함유 물질과 결합할 수 있는 일관능성, 이관능성 및(또는) 다관능성 잔기와 반응시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제34항에 있어서, 일관능성 잔기가 일관능성 유기 알콜, 아민, 메르캅탄 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 방법.
- 제34항에 있어서, 이관능성 잔기가 4,7,10-트리옥사-1,13-트리데칸 디아민, 1,6-헥산디아민, 메틸-옥시란, p-페닐렌디아민, 2-아미노에탄올, 4,4-티오비스벤젠티올, 디메틸-1,6-헥산디아민 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
- 제34항에 있어서, 다관능성 잔기가 가수분해된 폴리 2-에틸-2-옥사졸린, 비스(헥사메틸렌)트리아민, 폴리에틸렌이민, 폴리메타크릴레이트의 히드록시 치환된 에스테르, 폴리아크릴레이트의 히드록시 치환된 에스테르, 폴리비닐 알콜 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
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