KR20070090193A - 링커 부분을 갖는 흡착된 다공성 반응층을 포함하는 전극어레이 디바이스 - Google Patents

링커 부분을 갖는 흡착된 다공성 반응층을 포함하는 전극어레이 디바이스 Download PDF

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Abstract

본원에는 개선된 합성 품질을 위한 링커기가 부착된 흡착된 다공성 반응층을 갖는 전극 어레이 디바이스가 개시되어 있다. 상기 어레이는 기판 상에, 컴퓨터 제어 시스템에 전자적으로 연결된 복수의 전극을 포함한다. 상기 어레이는 상기 복수의 전극 상에 링커가 부착된, 1개 이상의 히드록실기를 갖는 화학종을 포함하는 흡착된 다공성 반응층을 갖는다. 바람직한 실시양태에서, 반응층은 DNA로 이루어진 이온성 링커를 갖는 수크로스이다. 또다른 바람직한 실시양태에서, 반응층은 DNA로 이루어진 이온성 링커를 갖는 수크로스, 프럭토스 및 글루코스이다.
전극 어레이 디바이스, 마이크로어레이, 링커, 흡착된 다공성 반응층, 수크로스

Description

링커 부분을 갖는 흡착된 다공성 반응층을 포함하는 전극 어레이 디바이스 {ELECTRODE ARRAY DEVICE HAVING AN ADSORBED POROUS REACTION LAYER HAVING A LINKER MOIETY}
본 발명은 링커 부분이 부착된 흡착된 다공성 반응층을 갖는 전극 마이크로어레이를 제공한다. 구체적으로는, 본 발명은 핵산 및 펩티드 합성 품질을 개선하고 분석 민감도를 증대시키도록 각각 링커 부분이 부착된 흡착된 다공성 반응층을 갖는 복수의 전극을 갖는 전극 마이크로어레이를 제공한다. 더 구체적으로는, 본 발명은 결합 분석 민감도를 개선하면서 올리고뉴클레오티드, 펩티드, 및 기타 중합체 화학종의 합성 품질을 유의하게 증대시키도록 각각 링커 부분이 부착된 흡착된 다공성 반응층을 갖는 복수의 백금 함유 전극을 갖는 컴퓨터 제어 전극 마이크로어레이를 제공한다.
마이크로어레이 및 특히 핵산 마이크로어레이는 약학 및 생화학 연구 및 개발에서 중요한 분석 연구 도구가 되었다. 마이크로어레이는 행 및 열 형식으로 배열된 지점 또는 위치의 소형화된 어레이이다. 생체분자를 비롯한 분자는 동일계에서 다른 형식이 사용될 수 있으나 통상 행 및 열 형식으로 존재하는 특정 부착점에서 부착 또는 합성된다. 마이크로어레이의 장점은 수천 가지는 아니지만 수백 가 지의 실험을 동시에 수행할 수 있다는 것이다. 순차적 실험에 대비되는 상기 동시 실험은 화학 구조의 사소한 변화가 큰 생화학적 효과를 줄 수 있는, 분자 구조와 생물학적 기능 간의 관계의 탐구 효율을 증가시키는데 사용될 수 있다. 마이크로어레이는 다양한 형식으로 이용 가능하며 다양한 표면 화학 특성을 가지므로 분자 부착 또는 합성을 위한 다양한 방법을 제공한다. 마이크로어레이 표면 화학의 차이는 사전 합성된 화학종의 부착에 감수성인 표면을 제공하거나 동일계에서 화학종 합성을 위한 제조 방법의 차이를 초래한다. 명칭이 암시하는 바와 같이, 마이크로어레이 상 부착점은 마이크로미터 크기로서, 일반적으로 1 내지 100 μm이다.
마이크로어레이를 사용한 연구는 유전학, 세포 유전자 발현, 단일 뉴클레오티드 다형성 (SNP), 유전 DNA 검출 및 검증, 기능 유전학, 및 단백질학을 비롯한 데옥시리보핵산 (DNA) 및 리보핵산 (RNA) 관련 분야에 주로 집중된다 (문헌 [Wilgenbus and Lichter, J. Mol. Med. 77:761, 1999; Ashfari et al., Cancer Res. 59:4759, 1999; Kurian et al., J. Pathol. 187:267, 1999; Hacia, Nature Genetics 21 suppl.:42, 1999; Hacia et al., Mol. Psychiatry 3:483, 1998; Johnson, Curr. Biol. 26:R171, 1998]). DNA/RNA 연구용 마이크로어레이 이외에, 마이크로어레이는 펩티드 (2종 이상 연결된 천연 또는 합성 아미노산), 소분자 (예를 들어, 제약 화합물), 올리고머, 및 중합체에 관련된 연구에 사용될 수 있다.
DNA 관련 연구용 마이크로어레이를 고려할 경우, DNA 관련 분자의 마이크로어레이를 제조하기 위한 복수의 방법이 있다. DNA 관련 분자는 천연 또는 복제 DNA 및 합성 DNA를 포함한다. 비교적 짧은 단일 가닥 합성 DNA 또는 RNA 가닥은 통상 올리고데옥시리보뉴클레오티드와 동의어인 올리고뉴클레오티드 (oligo)라 칭한다. 마이크로어레이 제조방법은 (1) 스포팅 로보트를 사용하여 준비된 평탄한 표면상에 용액을 스포팅; (2) 잉크젯 또는 다른 인쇄법을 통해 시약을 인쇄하고 정규 포스포르아미다이트 화학을 사용한 동일계 합성; (3) 탈보호를 위한 전기화학적 발생 산을 사용하고 정규 포스포르아미다이트 화학을 사용한 동일계 동시 합성; (4) 무마스크 (maskless) 광-발생 산 (PGA) 제어되고 정규 포스포르아미다이트 화학을 사용한 동일계 합성; (5) 광불안정성 보호기 (PLPG)의 광-분열을 사용한 마스크 유도 동일계 동시 합성; (6) PLPG 및 디지탈 포토리소그래피를 사용한 무마스크 동일계 동시 합성; 및 (7) 올리고뉴클레오티드를 침착하기 위한 전기장 인력/척력을 포함한다.
동일계 올리고뉴클레오티드 합성을 위한 포토리소그래피법은 포도르 (Fodor)등의 미국 특허 제5,445,934호 및 이를 우선권으로 하는 추가 특허에 개시되어 있다. 전기장 인력/척력 마이크로어레이는 홀리스 (Hollis)등의 미국 특허 제5,653,939호 및 헬러 (Heller) 등의 미국 특허 제5,929,208호에 개시되어 있다. 전기화학적 탈차단을 사용한 동일계 올리고뉴클레오티드 합성을 위한 전극 마이크로어레이는 본원에 참고로 인용된 몬트고메리 (Montgomery)의 미국 특허 제6,093,302호, 제6,280,595호, 및 제6,444,111호 (각각 몬트고메리 I, II, 및 III)에 개시되어 있다. 전기화학적 탈차단을 사용하여 전극으로부터 분리 및 이격된 표면 상에서 동일계 올리고뉴클레오티드 합성을 위한 또다른 재료적으로 상이한 전극 어레이 (마이크로어레이가 아님)가 사우테른 (Southern)의 미국 특허 제 5,667,667호에 개시되어 있다. 올리고뉴클레오티드 마이크로어레이 합성에 대한 개요는 가오(Gao) 등의 문헌 [Biopolymers 2004, 73, 579]에 의해 제공된다.
DNA 마이크로어레이 이외의 마이크로어레이가 개시되어 있다. 예를 들어, 포토리소그래피 마스킹법을 사용한 펩티드 어레이의 합성 제조가 1991년에 최초로 보고되었다. 이 방법은 2000년에는 광발생 산을 사용하고/하거나 탈차단을 위한 감광제와 조합되는 어드레스가능한 마스킹법을 포함하도록 확장되었다. 광불안정성 탈차단을 사용한 펩티드 마이크로어레이 합성의 개요는 문헌 [Pellois, P.J., Wang, W., Gao, X., J. Comb., Chem. 2000, 2, 355; Fodor, S.P.A., Read, J.L., Pirrung, M.C., Stryer, L, Lu, A.T., Solas, D., Science, 1991, 251, 767]에 의해 제공된다. 펩티드 어레이를 사용한 최근 연구는 사전 합성된 펩티드 또는 단리된 단백질을 스포팅하여 제조된 어레이를 사용하였다. 단백질 어레이의 개요는 문헌 [Cahill and Nordhoff, Adv. Biochem. Engin/Biotechnol. 2003, 83:177]에 의해 제공된다.
사전 합성된 화학종의 부착에 감수성인 마이크로어레이 표면을 제공하거나 동일계 화학종 합성을 위한 제조 방법은 약학 및 생화학 연구 및 개발 수행에 필요한 화학적 관능성을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 화학종을 결합할 수 있는 표면을 제공하여야 한다. 한 가지 방법은 관심 화학종에 공유 결합할 수 있는 반응성 기를 제공하도록 표면을 처리하는 것이다. 이러한 방법에서, 반응성 기는 전형적으로 표면 처리나 표면 코팅의 결과로서 존재한다. DNA 관련 종의 경우에, 화학적 개질이 없는 한 필요한 반응성 기는 히드록실이다. 펩티드의 경우에, 화학적 개질 이 없는 한 필요한 반응성 기는 아민이다.
유리가 통상 사용되는 마이크로어레이용 고체 기판이고 사용전 처리되어야 한다. 통상의 유리 처리는 실란화 화학을 사용하여 올리고뉴클레오티드 또는 다른 화학종의 부착 또는 동일계 합성을 위한 반응성 기를 갖는 안정하고 균일한 표면을 도입한다 (문헌 [Guo et al., 1994, Nucl. Acids Res., 22:5456-5465], [LeProust et al., 2001, Nucl. Acids Res., 29:2171-2180], [Maskos and Southern, 1992, Nucl. Acids Res., 29:1679-1684, Skrzypcznski et al.], 미국 특허 출원 공보 제2004/0073017호 및 사우테른 (Southern) 등의 미국 특허 제6,576,426호). 벌크 합성을 위한 유리 비드 역시 실란화 처리되어야 한다 (마스코스 및 사우테른). 금 표면은 티올 링커 화학에 의해 처리된다 (켈리 (Kelley) 등의 미국 특허 공보 제2002/0172963호). 유사하게 폴리프로필렌과 같은 중합체 마이크로어레이 지지체는 산화 및 후속의 말단 아민과 같은 반응성 기의 도입에 의해 처리되어야 한다 (문헌 [Schepinov et al., 1997, Nucl. Acids Res., 25:1155-1161]). 또한, 폴리스티렌 비드는 펩티드의 벌크 합성을 위한 반응성 말단 기를 갖는 폴리에틸렌 글리콜로 표면 처리된다. (머크, 인코포레이션 (Merck, Inc.), 노바바이오켐 디비젼 (Novabiochem Div.) 및 알드리치 (Aldrich) 등, 미국 특허 출원 공보 제20030134989호). 마지막으로 전극 마이크로어레이 상의 전극의 표면은 반응성 기를 제공하도록 표면 코팅으로 처리되어야 한다 (몬트고메리 I, II 및 III). 올리고뉴클레오티드 합성의 경우, 상기 표면 코팅은 합성 용액 및 전기화학적 탈차단 용액에 대한 반복된 노출을 견딜 수 있어야 한다.
몬트고메리 I, II, 및 III에서 개시된 전기화학적 합성 마이크로어레이는 행 및 열 형식으로 복수의 마이크로어레이를 갖는 반도체 칩을 기재로 한다. 상기 칩은 상보적 금속 산화물 반도체 (CMOS) 기술을 사용하여 어레이내 개별 마이크로전극을 선택 및 제어하기 위한 병렬 어드레싱을 갖는 고밀도 마이크로전극 어레이를 생성한다. 전압을 인가하여 전극을 켜서 전극에 인접한 정의된 작은 "가상 플라스크" 영역 또는 공간에서 pH를 변화시키는 전기화학적 시약 (특히 산성 양성자)을 발생시킨다. 각 전극에 반응성 기를 제공하기 위해서, 마이크로어레이는 다공성 매트릭스 물질로 코팅된다. 임의의 전극에서 생체분자가 합성될 수 있으며, 이러한 합성은 다공성 매트릭스 물질 내에서 이루어진다. 탈차단 단계에서, 전극에 전압을 인가하여 pH가 전기화학적으로 감소된다. 산성 시약이 전극으로부터 멀리 이동하는 능력은 자연적 확산 및 용액내 완충제에 의해 제한되므로 전극 근처에서만 pH가 감소한다.
일반적으로, 표면이 처리될 때 처리 동안 표면에 부착되는 링커의 말단에 반응성 기가 있다. 링커는 관심 종을 고체 표면에 연결하는 분자이다. 예를 들어, 유리에 대한 링커는 한 말단에 반응성 기를 갖고 유리에 결합하는 다른 말단에서 실란 커플링 기를 갖는다. 링커는 링커 형성에 사용되는 특정 화학종에 따라 다양한 길이일 수 있다. 링커에 추가로, 고체 표면과 부착된 화학종 간에 더 큰 거리를 두기 위해서 스페이서가 링커에 부착될 수 있다. 스페이서는 링커와는 상이한 화학을 가질 수 있다. 올리고뉴클레오티드 부착을 위한 링커 및 스페이서가 유리 지지체 (Guo et al., LeProus et al., Maskos et al., Skrzypcznski and Southern), 아민화 폴리프로필렌 지지체 (Schepinov et al.), 및 폴리스티렌 비드 (Merck, Inc. Novabiochem Div. and Aldrich et al.)에 대해 개시되어 있다.
전극 마이크로어레이 상의 표면 코팅의 경우, 표면 코팅 자체가 코팅내 원래 존재하는 반응성 기를 제공한다. 몬트고메리 I, II, 및 III에는 제어된 공극률의 유리 (CPG); 일반 중합체, 예를 들어 테플론, 나일론, 폴리카르보네이트, 폴리스티렌, 폴리아실레이트, 폴리시아노아크릴레이트, 폴리비닐 알코올, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리실록산, 폴리실리콘, 폴리니트릴, 다가 전해질, 히드로겔, 에폭시 중합체, 멜라민, 우레탄 및 이들과 다른 중합체의 공중합체 및 혼합물; 생물학적으로 유도된 중합체, 폴리히알루르산, 셀룰로오스, 및 키톤; 세라믹, 예를 들어 알루미나, 금속 산화물, 클레이, 및 제올라이트; 계면활성제; 티올; 자가-조립 단층; 다공성 탄소; 및 풀러린 물질을 포함하는 표면 코팅이 개시되어 있다. 몬트고메리 I, II, 및 III에는 또한 스핀 코팅, 딥 코팅 또는 수작업, 또는 임의의 다른 허용되는 형태의 코팅에 의해 표면 코팅이 전극에 부착될 수 있음이 개시되어 있다. 몬트고메리 I, II, 및 III에는 또한 링커 분자가 규소-탄소 결합을 통해 제어된 공극률의 유리에 부착되고 상기 링커 분자가 아릴, 아세틸렌, 2 내지 10개의 단량체 단위를 함유한 에틸렌 글리콜 올리고머, 디아민, 이산, 아미노산, 및 이들의 조합물을 포함함이 개시되어 있다. 각 경우에, 몬트고메리는 단지 전극 표면이 아니라 마이크로어레이 디바이스의 전체 표면을 코팅하는 것을 개시한다.
구오 등은 DNA 서열을 유리에 공유 결합 부착하기 위한 23-원자 링커의 사용을 개시한다. 링커는 유리 표면을 아미노프로필트리메톡시실란과 반응시켜 아미노 -유도체화 표면을 생성하고 이어서 아미노기를 과량의 p-페닐렌디이소티오시아네이트와 커플링시켜 아미노기를 아미노-반응성 페닐이소티오시아네이트 기로 전환시킴으로써 제조된다. 이어서 올리고뉴클레오티드는 아미노-반응성 기에 올리고뉴클레오티드 서열의 5'말단에 부착된 5'아미노-개질 올리고뉴클레오티드를 커플링시킴으로써 아미노-반응성 기에 공유 결합 부착된다. 생성된 구조는 링커가 부착된 고체 표면이고 링커는 5'측에서 링커로 부착된 올리고뉴클레오티드를 갖는다. 구오 등은 또한 올리고뉴클레오티드와 링커 사이에 존재하는 15개 이하의 -데옥시티미딜레이트 쇄를 포함하는 스페이서를 개시한다. 스페이서는 아미노-반응성 기에 부착을 허용하는 5'아미노-개질 올리고뉴클레오티드를 갖는다. 스페이서는 올리고뉴클레오티드의 일부로서 올리고뉴클레오티드의 5'말단에 부착되고, 이어서 스페이서-올리고뉴클레오티드가 링커에 부착된다. 유리 표면에서 관찰시, 최종 구조는 5'에서 3'으로 주요 스페이서-올리고뉴클레오티드가 부착된 링커를 갖는 유리 표면을 제공하며, 여기서 스페이서-올리고뉴클레오티드는 다른 곳에서 합성된 후 링커에 부착된다. 15개의 데옥시티미딜레이트 쇄는 더 적은 수의 데옥시티미딜레이트 단위를 갖는 쇄에 비해 최고의 혼성화 신호를 갖는 것으로 밝혀졌다.
마스코스 및 사우테른은 유리에 대한 실란-커플링 링커를 개시한다. 링커는 상이한 길이를 가지며 유리상 올리고뉴클레오티드 합성을 위해 히드록실로 종결된다. 링커는 글리시독시프로필 실란 결합을 통해 유리에 결합되며 상이한 길이의 헥사에틸렌 글리콜 중간 부분을 갖는다. 링커 길이는 원자수 8 내지 26이며 전하를 갖지 않는다. 쉬체피노브 등은 올리고뉴클레오티드를 아미노화 폴리프로필렌에 커플링시키기 위한 스페이서 분자를 개시한다. 스페이서 분자는 포스포르아미다이트 화학을 사용하여 구축되며 합성된 단량체는 단량체 단위의 일부로서 디올을 갖는다. 스페이서 상에 3' 및 5' 올리고뉴클레오티드가 구축된다.
레프로우스트 등은 히드록실, 아미드, 또는 아민기로 종결되는 실란 링커를 개시한다. 링커는 유리 슬라이드 상에서 올리고뉴클레오티드 (데옥시티미딜레이트 단위)를 합성하여 합성의 효율/정확성을 판정하는데 사용되었다. 링커는 비이온성이었다. 사우테른 등은 올리고뉴클레오티드 합성을 위해 제어된 공극률의 유리 (CPG) 상에서 사용하는 비이온성 링커/스페이서를 개시한다. 링커는 실란화를 통해 CPG상의 기에 부착된 말단 아민을 통해 CPG에 부착되었다. 스크르지프츠느스키 (Skrzypcznski) 등은 실란 결합을 통해 유리 또는 졸-겔 유리 코팅에 커플링된 비이온성 링커/스페이서를 개시한다. 링커/스페이서는 DNA 프로브가 부착되는 친수성 부분에 부착된 유리 다음에 소수성 부분을 갖는 것으로 제안된다.
링커 및 스페이서는 때론 마이크로어레이의 펩티드 합성용으로 사용된다. 구체적으로는, 미시적 폴리스티렌 (PS) 비드가 고체 지지체로 사용된다 (Aldrich et al.). 비드는 비드에 부착된 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 스페이서 및 PEG에 부착된 연결기를 가지며, 여기서 연결기는 펩티드 합성을 위한 반응성 기를 갖는다. 합성후, 연결기로부터 펩티드가 절단되고 회수된다. 다수의 합성용 PS-PEG는 머크 컴파니, 노바바이오켐 디비젼 뿐만 아니라, 기타 공급원으로부터 입수가능하다.
몬트고메리 I, II, 및 III에서 개시된 전기화학적 공정에 의해 제조된 올리고뉴클레오티드 마이크로어레이는 올리고뉴클레오티드 품질에 있어 문제가 있으며, 품질은 비효율적인 탈차단으로 인한 데옥시뉴클레오티드 염기 서열 손실로 판단된다. 추가로, 전극상 코팅의 박리로 인해 품질 문제가 발생할 수 있다. 제어된 공극률의 유리 코팅 및 다당류 아가로스 코팅 둘 다는 박리로 인한 품질 문제가 있다. 이러한 품질 문제는 생성된 올리고뉴클레오티드 마이크로어레이를 유전자 발현 분석의 민감성 (즉, 저 농도의 mRNA 종의 발견) 및 단일 염기 변화가 검출될 필요가 있는 단일 뉴클레오티드 다형성 (SNP) 분석용으로 덜 쓸모있게 한다. 전극 마이크로어레이 상 펩티드 합성 역시 문제가 있었다. 유사한 품질 문제가 유리 마이크로어레이에서 발견되며, 연구는 다양한 시약과 유리판 표면 근처의 관능기간 비효율적 반응을 발견하였다 (레프로우스트 등).
(1) 올리고뉴클레오티드, 펩티드, 및 기타 화학종에서 전극 마이크로어레이 품질에 대한 상기 논의, 및 (2) 전극 마이크로어레이 상에 반응성 기를 갖는 표면의 필요성을 고려할 경우, 동일계 전기화학적 합성 품질을 개선시켜 더 높은 품질의 마이크로어레이를 제공하는 것이 당업계에서 필요하다. 본 발명은 이러한 필요성을 다룬다. 추가로, 전극 마이크로어레이의 경우 합성 품질을 개선시키고 형광 켄칭을 방지하기 위해서 이온성 링커를 혼입시킨 개질된 표면 코팅이 필요하다.
<발명의 개요>
본 발명은 개선된 합성 품질을 위한 링커기가 부착된 흡착된 다공성 반응층을 갖는 전극 마이크로어레이를 제공한다. 상기 마이크로어레이는 기판 상에, 컴퓨터 제어 시스템에 전자적으로 연결된 복수의 전극을 포함한다. 또한, 상기 마이크로어레이는 상기 복수의 전극 상에, 1개 이상의 히드록실기를 갖는 화학종을 포 함하는 흡착된 다공성 반응층을 갖는다. 상기 화학종은 단당류, 이당류, 삼당류, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 유도체, N-히드록시숙신이미드, 하기 화학식 I의 화합물, 하기 화학식 II의 화합물, 하기 화학식 III의 화합물, 하기 화학식 IV의 화합물, 하기 화학식 V의 화합물, 하기 화학식 VI의 화합물, 하기 화학식 VII의 화합물, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
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아래 첨자 m은 약 1 내지 약 4 범위의 정수이다. 폴리에틸렌 글리콜은 약 1,000 내지 20,000 돌턴의 분자량을 갖는다.
R1, R2, R7 및 R8은 독립적으로 수소, 및 치환된 및 비치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 및 폴리시클릭기, 및 할로, 아미드, 알콕시, 아실, 아실옥시, 옥시카르보닐, 아실옥시카르보닐, 알콕시카르보닐옥시, 카르복시, 아미노, 2급 아미노, 3급 아미노, 히드라지노, 아지도, 알카족시, 시아노, 이소시아노, 시아네이토, 이소시아네이토, 티오 시아네이토, 풀미네이토, 이소티오시아네이토, 이소셀레노시아네이토, 셀레노시아네이토, 카르복시아미도, 아실이미노, 니트로소, 아미노옥시, 카르복스이미도일, 히드라조노일, 옥심, 아실히드라지노, 아미디노, 술피드, 술폭시드, 티오술폭시드, 술폰, 티오술폰, 술페이트, 티오술페이트, 히드록실, 포르밀, 히드록시퍼옥시, 히드로퍼옥시, 퍼옥시산, 카르바모일, 트리메틸 실릴, 니트로, 니트로소, 옥사모일, 펜타졸릴, 술파모일, 술펜아모일, 술페노, 술핀아모일, 술피노, 술포, 술포아미노, 히드로티올, 테트라졸릴, 티오카르바모일, 티오카르바조노, 티오카르보디아조노, 티오카르보노히드라지도, 티오카르복시, 티오포르밀, 티오아실, 티오시아네이토, 티오세미카르바지도, 티오술피노, 티오술포, 티오우레이도, 트리아자노, 트리아제노, 트리아지닐, 트리티오술포, 술핀이미드산, 술폰이미드산, 술피노히드라존산, 술포노히드라존산, 술피노히드록심산, 술포노히드록심산 및 인산 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된다.
R3은 헤테로원자기, 카르보닐, 및 치환된 및 비치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 및 폴리시클릭기로 이루어진 군으로부터 선택된다. R4 및 R5는 독립적으로 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌 및 헥실렌으로 이루어진 군으로부터 선택된다. R6은 숙신이미드의 2개의 탄소와 함께 고리 구조를 형성하며, 치환된 및 비치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고 리 및 폴리시클릭기로 이루어진 군으로부터 선택된다. R7은 아미노 및 히드록실로 이루어진 군으로부터 선택된다.
링커기는 다공성 반응층에 부착된다. 링커기는 상기 반응층에 부착된 결합 말단, 반응성 기를 갖는 합성 말단, 및 상기 말단들을 연결하고 수용액에서 이온 전하를 갖는 100개 이하의 단량체를 포함하는 중간 부분을 포함한다. 상기 반응성 기는 아미노, 히드록실, 카르복실 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 상기 링커기의 단량체는 DNA, RNA, 및 이온성 측쇄를 갖는 아미노산, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
단당류는 알로스, 알트로스, 아라비노스, 데옥시리보스, 에리트로스, 프럭토스, 갈락토스, 글루코스, 굴로스, 이도스, 릭소스, 만노스, 프시코스, L-람노스, 리보스, 리불로스, 세도헵툴로스, D-소르비톨, 소르보스, 실룰로스, 타가토스, 탈로스, 트레오스, 크실룰로스 및 크실로스로 이루어진 군으로부터 선택된다. 이당류는 아밀로스, 셀로비오스, 락토스, 말토스, 멜리비오스, 팔라티노스, 수크로스 및 트레할로스로 이루어진 군으로부터 선택된다. 삼당류는 라피노스 및 멜레지토스로 이루어진 군으로부터 선택된다.
폴리에틸렌 글리콜 유도체는 디에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 1급 아미노기를 갖는 폴리에틸렌 글리콜, 2-(2-아미노에톡시)에탄올, 에탄올 아민, 디(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 디(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 트리(에틸렌 글 리콜) 모노 벤질 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 트리틸 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 클로로 모노 메틸 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 모노 메틸 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 벤질 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 트리틸 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-헥세닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-헵테닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-옥테닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-데세닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-운데세닐 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 모노 메틸 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 메틸 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 벤질 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 트리틸 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-헥세닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-헵테닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-옥테닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-데세닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-운데세닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 4-벤조페논일 모노 1-운데세닐 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 메틸 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노알릴 모노 메틸 에테르, 옥타(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 옥타(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이 트, 옥타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 모노 메틸 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 메틸 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 옥타데카(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 옥타(에틸렌 글리콜), 데카(에틸렌 글리콜), 도데카(에틸렌 글리콜), 테트라데카(에틸렌 글리콜), 헥사데카(에틸렌 글리콜), 옥타데카(에틸렌 글리콜), 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 헥세닐 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 옥테닐 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 데세닐 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-플루오로벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-플루오로벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-모르폴리노벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-모르폴리노벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-모르폴리노벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르 및 4-모르폴리노벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또한 본 발명은 개선된 합성 품질을 위한 흡착된 다공성 반응층을 갖는 전극 어레이의 형성 방법을 제공한다. 상기 방법은 (1) 기판 상에, 컴퓨터 제어 시스템에 전자적으로 연결된 복수의 깨끗한 전극을 제공하는 단계; 및 (2) 상기 복수의 전극 상에, 1개 이상의 히드록실기를 가지며, 단당류, 이당류, 삼당류, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 유도체, N-히드록시숙신이미드, 화학식 I의 화합물, 화학식 II의 화합물, 화학식 III의 화합물, 화학식 IV의 화합물, 화학식 V의 화합물 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학종을 포함하는 다공성 반응층을 흡착시키는 단계를 포함한다. 상기 당류, PEG, 화학식 I 내지 V의 화합물은 본원에 제공된 바와 같다.
또한, 본 발명은 (1) 복수의 전극의 각각의 전극 상에 흡착하는 화학종 및 상기 화학종을 용해시킬 수 있는 용매를 포함하는 처리 용액을 마이크로어레이와 약 1분 내지 약 2주 동안 접촉시키는 단계; 및 (2) 상기 복수의 전극의 각각의 전극 상에 흡착된 화학종의 층을 남기면서 상기 처리 용액을 세척 제거하는 단계를 포함하는, 다공성 반응층을 복수의 전극 상에 흡착시키는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 (1) 플라즈마 세정 방법을 이용하여 전극 마이크로어레이 표면을 에칭하는 단계; 및 (2) 화학적 세정 방법을 이용하여 전극 마이크로어레이를 세정하는 단계를 포함하는, 전극 마이크로어레이의 세정 방법을 제공한다. 바람직하게는, 상기 플라즈마 세정 방법은 전극 마이크로어레이를 아르곤 플라즈마 스퍼터 (sputter) 에칭 공정에 약 2 내지 6분 동안 노출시키는 것을 포함하며, 여기서 평행판 플라즈마 챔버에서 플라즈마 전력은 200 W이고, 자체 바이어스 전압은 600 내지 650 V이고, 플라즈마 압력은 8mTorr이고, 직경 200 mm의 전극이 사용된다. 바람직하게는, 상기 플라즈마 세정 방법은 전극 마이크로어레이를 육불화황 플라즈마에 약 30 내지 60분 동안 노출시키는 것을 포함하며, 여기서 등방성 플라 즈마 챔버에서 플라즈마 전력은 300 와트이고, 플라즈마 압력은 약 250 내지 350 mTorr이고, 기체 유량은 124 cm3/분이다. 바람직하게는, 플라즈마 세정 방법은 (1) 약 600 와트의 RF 플라즈마 전력을 사용하여 약 2 내지 4분 동안 아르곤 플라즈마 (여기서, 압력은 약 8 mTorr이고, Ar 기체 유량은 약 30 sccm임); (2) 약 500 와트의 전력을 사용하여 약 5 내지 7분 동안 산소 플라즈마 (여기서, 압력은 약 50 mTorr이고, 산소 기체 유량은 약 50 sccm임); 또는 (3) 약 600 와트의 전력을 사용하여 약 8 내지 12분 동안 아르곤 플라즈마 (여기서, 압력은 약 8 mTorr이고, Ar 기체 유량은 약 30 sccm임)를 사용하여, 시판용 반응성 이온 에칭 플라즈마 시스템 (예컨대, 직경 460 mm의 전극을 갖는 옥스포드 플라즈마랩 800플러스 RIE 시스템 (Oxford Plasmalab 800Plus RIE system))에서 전극 마이크로어레이를 에칭하는 것을 포함한다.
바람직하게는, 화학적 세정 방법은 (1) 약 0.01 내지 5 몰의 농도를 갖는 황산 용액을 제어 시스템에 전자적으로 부착된 전극 마이크로어레이의 전극과 접촉시키는 단계; (2) 상기 전극의 제2 군이 접지되어 있는 동안 전극의 제1 군에 약 0.01 내지 60초 동안 전류를 펄싱 (pulsing)하는 단계; (3) 상기 전극의 제1 군이 접지되어 있는 동안, 전극의 제2 군에 약 0.01 내지 60초 동안 전류를 펄싱하는 단계; 및 (4) 전극의 제2 군이 접지되어 있는 동안, 전극의 제1 군에 전류를 약 0.01 내지 60초 동안 펄싱하는 것 및 전극의 제1 군이 접지되어 있는 동안, 전극의 제2 군에 전류를 약 0.01 내지 60초 동안 펄싱하는 것을 약 1 내지 60분의 누적 시간 동안 교호 수행하는 단계를 포함하는 전기화학적 세정 방법을 포함한다. 바람직하게는, 상기 화학적 세정 방법은 농도가 약 0.5 내지 10％ (부피 기준)이고 온도가 약 20 내지 95℃인 과산화수소 용액을 전극 마이크로어레이의 전극과 약 1분 내지 24시간 동안 접촉시키는 것을 포함하는 과산화수소 세정 방법을 포함한다.
도 1A 및 1B는 전극의 마이크로어레이 중 2개의 전극의 단면의 개략도이다. 도 1A에서, 흡착된 다공성 반응층은 마이크로어레이의 전체 표면에 걸쳐 흡착되어 있는 것으로 도시되어 있다. 도 1B에서, 흡착된 다공성 반응층은 단지 전극 표면 상에만 우세하게 흡착되어 있는 것으로 도시되어 있다. 반응층은 반응성 기로서 히드록실 부분을 갖는 것으로 도시되어 있다.
도 2A 및 2B는 전극의 마이크로어레이 중 2개의 전극의 단면의 개략도이며, 여기에는 동일계 합성을 위한 말단 반응성 기를 갖는 결합 링커 부분이 존재한다.
도 3은 전극의 마이크로어레이 중 2개의 전극의 단면의 개략도이며, 여기에서는 전하를 갖지 않는 링커/스페이서와 전하를 갖는 링커/스페이서가 비교되어 도시되어 있다.
도 4는 반응층으로서 아가로스를 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다.
도 5는 반응층으로서 수크로스를 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레 이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다.
도 6은 반응층으로서 수크로스를 사용한 민감성 연구의 결과를 나타내는 막대 그래프이다.
도 7은 반응층으로서 디에틸렌 글리콜을 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다.
도 8은 반응층으로서 에틸렌 글리콜을 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다.
도 9는 반응층으로서 N-히드록시숙신이미드를 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다.
도 10은 반응층으로서 트리에틸렌 글리콜을 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다.
도 11은 반응층으로서 라피노스를 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다.
도 12는 반응층으로서 멜리지토스를 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어 레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다.
도 13은 반응층으로서 스플렌다 (Splenda; 등록상표)를 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다.
도 14는 반응층으로서 이눌린을 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다.
도 15는 반응층으로서 팔라티노스를 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다.
도 16은 반응층으로서 폴리에틸렌 글리콜을 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다.
도 17은 반응층으로서 살리신을 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다.
도 18은 반응층으로서 리보스를 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다.
도 19는 반응층으로서 멜리비오스를 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대 된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다.
도 20A 내지 20E는 전극 상에서 펩티드 합성 후, 항-베타 엔도르핀 항체 (클론 3-E7, 마우스) 및 Cy5 표지된 당나귀 항-마우스 항체에 노출시키는 것을 도시한, 전극의 마이크로어레이 중 4개의 전극의 단면의 개략도이다. 2개의 전극은 이온성 연결기를 갖고, 2개의 전극은 이온성 연결기가 빠져있다.
도 21은 이온성 링커가 사용되지 않을 경우 백금 전극에 의한 형광 표지된 시약의 켄칭을 도시한, 전극의 마이크로어레이 중 2개의 전극의 단면의 개략도이다.
도 22는 이온성 링커를 사용하여 펩티드를 백금 전극 오버레이어 (overlayer)에 연결시킬 경우 Cy5 표지된 당나귀 항-마우스 항체의 형광이 관찰된다는 것을 도시한, 전극 마이크로어레이의 일부분의 평면도의 확대된 조영-강화 사진이다.
도 23은 전극의 마이크로어레이 중 2개의 전극의 단면의 개략도이다. 한 전극은 비이온성 링커가 불완전하게 용매화되기 때문에, 비이온성 링커의 사용이 Cy5 표지된 당나귀 항-마우스 항체의 켄칭을 허용한다는 것을 나타낸다. 다른 전극은 이온성 링커가 잘 용매화되어서 표지된 항체를 백금 전극으로부터 멀리 유지시키기 때문에, 이온성 링커의 사용이 Cy5 표지된 당나귀 항-마우스 항체의 켄칭을 방지한다는 것을 나타낸다.
도 24는 링커/스페이서의 길이가 0 내지 15 데옥시티미딜레이트 단위 증가될 수록 형광 켄칭이 감소됨을 도시한, 전극 마이크로어레이의 일부분의 평면도의 확대 사진이다. 링커/스페이서는 동일계에서 합성되었다. 형광은 링커/스페이서의 말단에 공유 결합 부착된 비오틴에 결합된 텍사스 레드 (Texas Red) 표지된 스트렙타비딘에 의한 것이다.
도 25는 반응층으로서 1-(3-히드록실프로필)피롤을 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다.
도 26은 반응층으로서 1-헥실피롤을 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다.
도 27은 수크로스 및 프럭토스를 포함하는 조합 반응층을 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다. 올리고머의 길이는 35 내지 70 mers이다.
도 28은 수크로스 및 프럭토스를 포함하는 조합 반응층을 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다. 올리고머의 길이는 35 mers이다.
도 29는 수크로스 및 프럭토스를 포함하는 조합 반응층을 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다. 올리고머의 길이는 40 mers이다.
도 30은 수크로스 및 프럭토스를 포함하는 조합 반응층을 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다. 올리고머의 길이는 45 mers이다.
도 31은 수크로스 및 프럭토스를 포함하는 조합 반응층을 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다. 올리고머의 길이는 50 mers이다.
도 32는 수크로스 및 프럭토스를 포함하는 조합 반응층을 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다. 올리고머의 길이는 55 mers이다.
도 33은 수크로스 및 프럭토스를 포함하는 조합 반응층을 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다. 올리고머의 길이는 60 mers이다.
도 34는 수크로스 및 프럭토스를 포함하는 조합 반응층을 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다. 올리고머의 길이는 65 mers이다.
도 35는 수크로스 및 프럭토스를 포함하는 조합 반응층을 갖는 마이크로어레이의 평면도 중 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후에 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다. 올리고머의 길이는 70 mers이다.
대부분의 경우에, 본원에서 사용된 화학 기에 대한 명명법은 그의 개시 내용이 본원에 참고로 인용된 문헌 ["The International Union for Pure and Applied Chemistry", Principles of Chemical Nomenclature: a Guide to IUPAC Recommendations, Leigh, G.J.; Favre, H. A. and Metanomski, W. V., Blackwell Science, 1998]의 권고를 따른다. 치환된 구조의 형성은 원자가 요건에 의해 제한된다.
"올리고머"는, 구조가 본질적으로 낮은 상대 분자량의 분자로부터 실제로 또는 개념적으로 유도된 소수의 단위를 포함하는, 중간 상대 분자량의 분자를 의미한다. 분자는 하나 또는 몇개의 단위의 제거로 상당히 달라지는 특성을 가질 경우, 중간 상대 분자량을 갖는 것으로 간주된다. 분자의 일부분 또는 전부가 중간 상대 분자량을 갖고, 본질적으로 낮은 상대 분자량의 분자로부터 실제로 또는 개념적으로 유도된 소수의 단위를 포함할 경우, 올리고머성 또는 형용사로 사용되는 올리고머로 기재될 수 있다. 올리고머는 전형적으로 단량체로 이루어진다.
용어 "코-올리고머"는 1종 초과의 단량체로부터 유도된 올리고머를 의미한다. 용어 올리고머는 코-올리고머를 포함한다. 올리고머, 데옥시아데닐레이트 (A), 데옥시구아닐레이트 (G), 데옥시시티딜레이트 (C) 및 데옥시티미딜레이트 (T) 단위로 다음의 서열, AGCTGCTATA로 이루어진 단일 가닥 DNA 분자의 한 예가 코-올리고머이고, 10-T 단위로 이루어진 단일 가닥 DNA 분자가 올리고머이지만, 둘다 올리고머로 칭해진다.
용어 "단량체"는 중합화되어 올리고머, 코-올리고머, 중합체 또는 공중합체와 같은 마크로분자의 본질적인 구조에 구조 단위를 제공할 수 있는 분자를 의미한다. 단량체의 예로는 A, C, G, T, 아데닐레이트, 구아닐레이트, 시티딜레이트, 우리딜레이트, 아미노산, 비닐 클로라이드, 및 다른 비닐류를 들 수 있다.
용어 "중합체"는 높은 상대 분자량의 분자이고, 그의 구조가 본질적으로 낮은 상대 분자량의 분자로부터 실제로 또는 개념적으로 유도된 단위의 다중 반복을 포함하는 마크로분자로 이루어진 물질을 의미한다. 다수의 경우에, 특히 합성 중합체에 대하여, 단위의 하나 또는 몇개의 첨가 또는 제거가 분자의 특성에 무시할 수 있을 정도의 효과를 가질 경우, 분자는 높은 상대 분자량을 갖는 것으로 간주될 수 있다. 이러한 진술은 특성이 분자 구조의 미세한 항목에 따라 중요하게 달라질 수 있는 특정 마크로분자의 경우에는 적용되지 않는다. 분자의 일부분 또는 전부가 높은 상대 분자량을 갖고, 본질적으로 낮은 상대 분자량의 분자로부터 실제로 또는 개념적으로 유도된 단위의 다중 반복을 포함할 경우, 마크로분자 또는 중합체성 또는 형용사로 사용되는 중합체로 기재될 수 있다.
용어 "공중합체"는 1종 초과의 단량체로부터 유도된 중합체를 의미한다. 2종의 단량체의 공중합화에 의해 수득된 공중합체는 때때로 이원중합체로 칭해지며, 3종의 단량체로부터 수득된 중합체는 삼원공중합체, 4종의 단량체로부터 수득된 중합체는 사원공중합체 등으로 칭해진다. 용어 중합체는 공중합체를 포함한다.
용어 "폴리에틸렌 글리콜" (PEG)은 공통의 반복 에틸렌 글리콜 단위 [--CH2--CH2--O]n로 이루어진 쇄를 갖는 유기 화학 물질을 의미한다. PEG는 전형적으로 가요성이고, 친수성이고, 효소적으로 안정하며, 생물학적 불활성인 장쇄 유기 중합체이지만, 물에서 이온 전하를 갖지 않는다. 일반적으로 PEG는 2개의 카테고리로 나누어질 수 있다. 첫째, 분자량이 1000 내지 20,000 초과 범위인 중합체 PEG가 있다. 둘째, 분자량이 1000 미만인 PEG-유사 쇄가 있다. 중합체 PEG는 생접합체 (bioconjugate)에 사용되었으며, 다수의 논문이 이러한 링커 부분의 다양한 분자로의 부착에 대해 기재하였다. PEG는 링커로 사용되어 왔으며, 여기서 짧은 PEG-유사 링커는 2개의 유형, 호모-[X--(CH2--CH2--O)n]--X 및 헤테로이관능성 [X--(CH2--CH2--O)n]--Y 스페이서로 분류될 수 있다.
용어 "PEG 유도체"는 PEG의 공통의 반복 단위를 갖는 에틸렌 글리콜 유도체를 의미한다. PEG 유도체의 예로는 디에틸렌 글리콜 (DEG), 테트라에틸렌 글리콜 (TEG), 1급 아미노기를 갖는 폴리에틸렌 글리콜, 디(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 디(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 벤질 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 트리틸 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 클로로 모노 메틸 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 모노 메틸 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 벤질 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 트리틸 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-헥세닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-헵테닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-옥테닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-데세닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-운데세닐 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 모노 메틸 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 메틸 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 벤질 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 트리틸 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-헥세닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-헵테닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-옥테닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-데세닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-운데세닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 4-벤조페논일 모노 1-운데세닐 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 메틸 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노알릴 모노 메틸 에테르, 옥타(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 옥타(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 옥타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 모노 메틸 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 메틸 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 옥타데카(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 옥타(에틸렌 글리콜), 데카(에틸렌 글리콜), 도데카(에틸렌 글리콜), 테트라데카(에틸렌 글리콜), 헥사데카(에틸렌 글리콜), 옥타데카(에틸렌 글리콜), 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 헥세닐 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 옥테닐 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 데세닐 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-플루오로벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-플루오로벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-모르폴리노벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-모르폴리노벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-모르폴리노벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르 및 4-모르폴리노벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
용어 "1급 아미노기를 갖는 폴리에틸렌 글리콜"은 히드록실기 대신 치환된 1급 아미노기를 갖는 폴리에틸렌 글리콜을 의미한다. 치환은 5,000 내지 20,000 Da의 분자량 범위의 시판용 제품에서 98％ 이하일 수 있다.
용어 "알킬"은 약 20개 이하, 바람직하게는 8개 이하의 탄소 원자를 함유하는 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 의미한다. 알킬기의 예로는 다음을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다: 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 이소헥실, n-헥실, n-헵틸 및 n-옥틸. 치환된 알킬은 다른 기에 의해 치환된 1개 이상의 수소 원자 또는 2가, 3가 또는 4가 기 또는 원자로 대체된 탄소를 갖는다. 본원에서 사용된 정의에 의한 알킬은 단일 라디칼을 갖지만, 알킬은 치환에 대한 원자가 요건을 충족시키기 위해 1개 초과의 라디칼을 갖는 기를 포함한다.
용어 "알케닐"은 1개 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 갖고, 약 20개 이하, 바람직하게는 8개 이하의 탄소 원자를 함유하는 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 의미한다. 알케닐기의 예로는 비닐, 1-프로페닐, 2-부테닐, 1,3-부타디에닐, 2-펜테닐, 2,4-헥사디에닐, 4-(에틸)-1,3-헥사디에닐 및 2-(메틸)-3-(프로필)-1,3-부타디에닐을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 치환된 알케닐은 다른 기에 의해 치환된 1개 이상의 수소 원자 또는 2가, 3가 또는 4가 기 또는 원자로 대체된 탄소를 갖는다. 본원에서 사용된 정의에 의한 알케닐은 단일 라디칼을 갖지만, 알케닐은 치환에 대한 원자가 요건을 충족시키기 위해 1개 초과의 라디칼을 갖는 기를 포함한다.
용어 "알키닐"은 단일 라디칼을 갖고, 1개 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 갖고, 약 20개 이하, 바람직하게는 8개 이하의 탄소 원자를 함유하는 직쇄 또는 분지쇄 알킬기를 의미한다. 알키닐기의 예로는 에티닐, 1-프로피닐, 2-프로피닐, 1-부티닐, 2-부티닐, 3-부티닐, 4-펜티닐, 5-헥시닐, 6-헵티닐, 7-옥티닐, 1-메틸-2-부티닐, 2-메틸-3-펜티닐, 4-에틸-2-펜티닐 및 5,5-메틸-1,3-헥시닐을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 치환된 알키닐은 다른 기에 의해 치환된 1개 이상의 수소 원자 또는 2가, 3가 또는 4가 기 또는 원자로 대체된 탄소를 갖는다. 본원에서 사용된 정의에 의한 알키닐은 단일 라디칼을 갖지만, 알키닐은 치환에 대한 원자가 요건을 충족시키기 위해 1개 초과의 라디칼을 갖는 기를 포함한다.
용어 "시클로알킬"은 고리가 약 3 내지 14개의 탄소 원자를 갖는 1개 이상의 고리를 형성하는 알킬기를 의미한다. 시클로알킬기의 예로는 다음을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다: 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸 및 시클로헥실. 치환된 시클로알킬은 다른 기에 의해 치환된 1개 이상의 수소 원자 또는 2가, 3가 또는 4가 기 또는 원자로 대체된 탄소를 갖는다. 본원에서 사용된 정의에 의한 시클로알킬은 단일 라디칼을 갖지만, 시클로알킬은 치환에 대한 원자가 요건을 충족시키기 위해 1개 초과의 라디칼을 갖는 기를 포함한다.
용어 "시클로알케닐"은 고리가 약 3 내지 14개의 탄소 원자를 갖고, 고리내에 1개 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 1개 이상의 고리를 형성하는 알케닐기를 의미한다. 시클로알케닐기의 예로는 시클로프로페닐, 시클로부테닐, 시클로펜테닐, 1,3-시클로펜타디에닐 및 시클로헥세닐을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 치환된 시클로알케닐은 다른 기에 의해 치환된 1개 이상의 수소 원자 또는 2가, 3가 또는 4가 기 또는 원자로 대체된 탄소를 갖는다. 본원에서 사용된 정의에 의한 시클로알케닐은 단일 라디칼을 갖지만, 시클로알케닐은 치환에 대한 원자가 요건을 충족시키기 위해 1개 초과의 라디칼을 갖는 기를 포함한다.
용어 "시클로알키닐"은 고리가 약 14개 이하의 탄소 원자를 함유하고, 1개 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 갖는 1개 이상의 고리를 형성하는 알키닐기를 의미한다. 1개 이상의 삼중 결합을 갖고 1개 이상의 이중 결합을 갖는 고리를 형성하는 기는 시클로알키닐기이다. 시클로알키닐기의 예로는 시클로옥틴을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 치환된 시클로알키닐은 다른 기에 의해 치환된 1개 이상의 수소 원자를 갖는다. 본원에서 사용된 정의에 의한 시클로알키닐은 단일 라디칼을 갖지만, 시클로알키닐은 치환에 대한 원자가 요건을 충족시키기 위해 1개 초과의 라디칼을 갖는 기를 포함한다.
용어 "아릴"은 단일 라디칼을 갖고 약 4 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 방향족 탄소 고리기를 의미한다. 아릴기의 예로는 페닐, 나프틸 및 안트릴을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 치환된 아릴은 다른 기에 의해 치환된 1개 이상의 수소 원자를 갖는다. 본원에서 사용된 정의에 의한 아릴은 단일 라디칼을 갖지만, 아릴은 치환에 대한 원자가 요건을 충족시키기 위해 1개 초과의 라디칼을 갖는 기를 포함한다. 아릴기는 접합 고리 구조의 일부분, 예컨대 N-히드록시프탈이미드를 형성하기 위해 페닐(벤젠)에 결합된 N-히드록시숙신이미드일 수 있다.
화학기 또는 "헤테로원자"의 문맥에서 사용될 때 용어 "헤테로"는 탄소 또는 수소 이외의 원자를 의미한다. 헤테로원자의 바람직한 예로는 산소, 질소, 인, 황, 붕소, 규소 및 셀레늄을 들 수 있다.
용어 "헤테로시클릭 고리"는 고리의 일부분을 형성하는 1개 이상의 헤테로원자를 갖는 1개 이상의 고리 부분을 갖고, 고리 구조를 형성하기 위해 연결된 약 4 내지 20개의 원자를 갖는 고리 구조를 의미한다. 6개의 원자를 갖는 헤테로시클릭 고리의 예는 1개의 헤테로원자를 갖는 피리딘이다. 1개의 라디칼을 갖는 헤테로시클릭 고리 구조의 추가 예로는 아크리딘, 카르바졸, 크로멘, 이미다졸, 푸란, 인돌, 퀴놀린 및 포스피놀린을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 헤테로시클릭 고리 구조의 예로는 아지리딘, 1,3-디티올란, 1,3-디아제티딘 및 1,4,2-옥사자포스폴리딘을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 1개의 라디칼을 갖는 헤테로시클릭 고리 구조의 예로는 접합 방향족 및 비-방향족 구조: 2H-푸로[3,2-b]피란, 5H-피리도[2,3-d]-o-옥사진, 1H-피라졸로[4,3-d]옥사졸, 4H-이미다조[4,5-d]티아졸, 셀레나졸로[5,4-f]벤조티아졸 및 시클로펜타[b]피란을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 헤테로시클릭 고리는 치환에 대한 원자가 요건을 충족시키기 위해 1개 이상의 라디칼을 가질 수 있다.
용어 "폴리시클릭" 또는 "폴리시클릭기"는 고리 구조를 형성하는 약 4 내지 20개의 탄소를 갖고, 1개의 라디칼을 가지며, 1개 초과의 고리를 갖는 탄소 고리 구조를 의미한다. 폴리시클릭기의 예로는 비시클로[1.1.0]부탄, 비시클로[5.2.0]노난 및 트리시클로[5.3.1.1]도데칸을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 폴리시클릭기는 치환에 대한 원자가 요건을 충족시키기 위해 1개 이상의 라디칼을 가질 수 있다.
용어 "할로" 또는 "할로겐"은 불소, 염소, 브롬 또는 요오드를 의미한다. 용어 "헤테로원자기"는 2개의 원자 사이에 공유 브릿지를 형성하는 2개의 자유 원자가를 갖는 1개의 헤테로원자 또는 함께 결합된 1개 초과의 헤테로원자를 의미한다. 예를 들어, 옥시 라디칼, -O-은 2개의 메틸사이에 브릿지를 형성하여 CH3-O-CH3 (디메틸에테르)를 형성하거나, 2개의 탄소 원자 사이에 브릿지를 형성하여 에폭시, 예컨대 시스 또는 트랜스 2,3-에폭시부탄,
Figure 112007043326616-PCT00008
을 형성할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 일반적인 용도와는 반대로, 용어 헤테로원자기는 용어 시클릭 브릿지가 일반적인 용도를 나타내기 위해 용어 헤테로원자기와 함께 사용되지 않는 한, 에폭시와 같은 시클릭 브릿지의 형성이 아니라, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐 및 시클로알키닐에서 기의 대체를 의미하기 위해 사용될 것이다.
헤테로 브릿지 (예컨대 에폭시 브릿지)를 위한 명명법을 사용한 헤테로원자기의 예로는 다음을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다: 아즈이미노 (-N=N-HN-), 아조 (-N=N-), 비이미노 (-NH-NH-), 에피디옥시 (-O-0-), 에피디티오 (-S-S-), 에피티오 (-S-), 에피티옥시미노 (-S-O-NH-), 에폭시 (-O-), 에폭시이미노 (-O-NH-), 에폭시니트릴로 (-O-N=), 에폭시티오 (-O-S-), 에폭시티옥시 (-O-S-O-), 푸라노 (-C4H2O-), 이미노 (-NH-) 및 니트릴로 (-N=). 비환식 브릿지를 형성하기 위한 명명법을 사용한 헤테로원자기의 예로는 다음을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다: 에폭시 (-O-), 에피티오 (-S-), 에피셀레노 (-Se-), 에피디옥시 (-O-O-), 에피디티오 (-S-S-), 람다4-술파노 (-SH2-), 에폭시티오 (-O-S-), 에폭시티옥시 (-O-S-O-), 에폭시이미노 (-O-NH-), 에피미노 (-NH-), 디아자노 (-NH-NH-), 디아제노 (-N=N-), 트리아즈[l]에노 (-N=N-NH-), 포스파노 (-PH-), 스탄나노 (-SnH2-), 에폭시메타노 (-O-CH2-), 에폭시에타노 (-O-CH2-CH2-), 에폭시프로[l]에노 (
Figure 112007043326616-PCT00009
).
용어 "브릿지"는 고리 구조의 한 부분과 고리 구조의 다른 부분 사이의 탄화수소 브릿지에 의한 연결을 의미한다. 브릿지의 예로는 다음을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다: 메타노, 에타노, 에테노, 프로파노, 부타노, 2-부테노 및 벤제노.
용어 "헤테로 브릿지"는 고리 구조의 한 부분과 고리 구조의 다른 부분 사이의 1개 이상의 헤테로원자기에 의한 연결 또는 선형 구조의 한 부분을 선형 구조의 다른 부분에 연결시켜 고리를 형성하는 헤테로브릿지에 의해 형성된 고리를 의미한다.
용어 "옥시"는 2가 라디칼 -O-를 의미한다.
용어 "옥소"는 2가 라디칼 =O를 의미한다.
용어 "카르보닐"은 탄소가 결합을 위한 2개의 라디칼을 갖는 기
Figure 112007043326616-PCT00010
를 의미한다.
용어 "아미드" 또는 "아실아미노"는 질소가 결합을 위한 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기
Figure 112007043326616-PCT00011
를 의미한다.
용어 "알콕시"는 산소가 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기 -O-R를 의미한다. R이 알킬인 알콕시기의 예로는 다음을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다: 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥속시, 헵톡시, 옥톡시, 1,1-디메틸에톡시, 1,1-디메틸프로폭시, 1,1-디메틸부톡시, 1,1-디메틸펜톡시, 1-에틸-1-메틸부톡시, 2,2-디메틸프로폭시, 2,2-디메틸부톡시, 1-메틸-1-에틸프로폭시, 1,1-디에틸프로폭시, 1,1,2-트리메틸프로폭시, 1,1,2-트리메틸부톡시, 1,1,2,2-테트라메틸프로폭시. R이 알케닐기인 알콕시기의 예로는 다음을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다: 에테닐옥시, 1-프로페닐옥시, 2-프로페닐옥시, 1-부테닐옥시, 2-부테닐옥시, 3-부테닐옥시, 1-메틸-프로프-2-에닐옥시, 1,1-디메틸-프로프-2-에닐옥시, 1,1,2-트리메틸-프로프-2-에닐옥시 및 1,1-디메틸-부트-2-에닐옥시, 2-에틸-1,3-디메틸-부트-1-에닐옥시. R이 알키닐인 알킬옥시기의 예로는 다음을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다: 에티닐옥시, 1-프로피닐옥시, 2-프로피닐옥시, 1-부티닐옥시, 2-부티닐옥시, 3-부티닐옥시, 1-메틸-프로프-2-이닐옥시, 1,1-디메틸-프로프-2-이닐옥시 및 1,1-디메틸-부트-2-이닐옥시, 3-에틸-3-메틸-부트-1-이닐옥시. R이 아릴기인 알콕시기의 예로는 다음을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다: 페녹시, 2-나프틸옥시 및 1-안틸옥시.
용어 "아실"은 탄소가 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기
Figure 112007043326616-PCT00012
를 의미한다. 아실기의 예로는 다음을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다: 아세틸, 프로피오닐, 부티릴, 이소부티릴, 발레릴, 이소발레릴, 아크릴로일, 프로피올로일, 메타크릴로일, 크로토노일, 이소크로토노일, 벤조일 및 나프토일.
용어 "아실옥시"는 산소가 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기
Figure 112007043326616-PCT00013
를 의미한다. 아실옥시기의 예로는 다음을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다: 아세톡시, 에틸카르보닐옥시, 2-프로페닐카르보닐옥시, 펜틸카르보닐옥시, 1-헥시닐카르보닐옥시, 벤조일옥시, 시클로헥실카르보닐옥시, 2-나프토일옥시, 3-시클로데세닐카르보닐옥시.
용어 "옥시카르보닐"은 탄소가 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기
Figure 112007043326616-PCT00014
를 의미한다. 옥시카르보닐기의 예로는 다음을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다: 메톡시카르보닐, 에톡시카르보닐, 이소프로필옥시카르보닐, 페녹시카르보닐 및 시클로헥실옥시카르보닐.
용어 "아실옥시카르보닐"은 탄소가 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기
Figure 112007043326616-PCT00015
를 의미한다.
용어 "알콕시카르보닐옥시"는 산소가 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기
Figure 112007043326616-PCT00016
를 의미한다.
용어 "카르복시"는 탄소가 1개의 라디칼을 갖는 기 -C(O)OH를 의미한다.
용어 "이미노" 또는 "니트렌"은 질소가 2개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기 =N-R을 의미한다.
용어 "아미노"는 질소가 1개의 라디칼을 갖는 기 -NH2를 의미한다.
용어 "2급 아미노"는 질소가 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기 -NH-R을 의미한다.
용어 "3급 아미노"는 질소가 1개의 라디칼을 갖고, R1 및 R2가 독립적으로 비치환된 및 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 및 폴리시클릭기로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 기
Figure 112007043326616-PCT00017
를 의미한다.
용어 "히드라지"는 질소가 동일한 원자에 결합된 1개의 라디칼을 갖는 기 -NH-NH-를 의미한다. 용어 "히드라조"는 질소가 상이한 원자에 결합된 1개의 라디칼을 갖는 기 -NH-NH-를 의미한다.
용어 "히드라지노"는 질소가 1개의 라디칼을 갖는 기 NH2-NH-를 의미한다.
용어 "히드라조노"는 질소가 2개의 라디칼을 갖는 기 NH2-N=을 의미한다.
용어 "히드록시이미노"는 질소가 2개의 라디칼을 갖는 기 HO-N=을 의미한다.
용어 "알콕시이미노"는 질소가 2개의 라디칼을 갖고, R이 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기 R-O-N=을 의미한다.
용어 "아지도"는 질소가 1개의 라디칼을 갖는 기 N3-를 의미한다.
용어 "아족시"는 질소가 1개의 라디칼을 갖는 기 -N(O)=N-을 의미한다.
용어 "알카족시"는 질소가 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기 R-N(O)=N-를 의미한다. 아족시벤젠이 한 예의 화합물이다.
용어 "시아노"는 기 -CN을 의미한다. 용어 "이소시아노"는 기 -NC를 의미한다. 용어 "시아네이토"는 기 -OCN을 의미한다. 용어 "이소시아네이토"는 기 -NCO를 의미한다. 용어 "풀미네이트"는 기 -ONC를 의미한다. 용어 "티오시아네이토"는 기 -SCN을 의미한다. 용어 "이소티오시아네이토"는 기 -NCS를 의미한다. 용어 "셀레노시아네이토"는 기 -SeCN을 의미한다. 용어 "이소셀레노시아네이토"는 기 -NCSe를 의미한다.
용어 "카르복시아미도" 또는 "아실아미노"는 질소가 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기
Figure 112007043326616-PCT00018
를 의미한다.
용어 "아실이미노"는 질소가 2개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기
Figure 112007043326616-PCT00019
를 의미한다.
용어 "니트로소"는 질소가 1개의 라디칼을 갖는 기 O=N-를 의미한다.
용어 "아미노옥시"는 산소가 1개의 라디칼을 갖는 기 -O-NH2를 의미한다.
용어 "카르소이미디오이"는 탄소가 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기
Figure 112007043326616-PCT00020
를 의미한다.
용어 "히드라조노일"은 탄소가 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기
Figure 112007043326616-PCT00021
를 의미한다.
용어 "히드록심오일" 또는 "옥심"은 탄소가 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기
Figure 112007043326616-PCT00022
를 의미한다.
용어 "히드라지노"는 질소가 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기
Figure 112007043326616-PCT00023
를 의미한다.
용어 "아미디노"는 탄소가 1개의 라디칼을 갖는 기
Figure 112007043326616-PCT00024
를 의미한다.
용어 "술피드"는 황이 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기 -S-R을 의미한다.
용어 "티올"은 황이 2개의 라디칼을 갖는 기 -S-를 의미한다. 히드로티올은-SH를 의미한다.
용어 "티오아실"은 탄소가 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기 -C(S)-R을 의미한다.
용어 "술폭시드"는 황이 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기
Figure 112007043326616-PCT00025
를 의미한다. 용어 "티오술폭시드"는 술폭시드에서 산소를 황으로 치환한 것을 의미하며, 상기 용어는 R기의 제1 탄소가 옥시기에 의해 치환될 경우, 및 술폭시드가 또다른 기의 황 원자에 결합될 경우, 황과 R기 사이의 산소 결합에 대한 치환을 포함한다.
용어 "술폰"은 황이 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기
Figure 112007043326616-PCT00026
를 의미한다. 용어 "티오술폰"은 술폰 중 1 또는 2개의 위치에서 산소를 황으로 치환한 것을 의미하며, 상기 용어는 R기의 제1 탄소가 옥시기에 의해 치환될 경우, 및 술폰이 또다른 기의 황 원자에 결합될 경우, 황과 R기 사이의 산소 결합에 대한 치환을 포함한다.
용어 "술페이트"는 산소가 1개의 라디칼을 갖고, R이 수소 또는 비치환된 또는 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 또는 폴리시클릭기인 기
Figure 112007043326616-PCT00027
를 의미한다. 용어 "티오술페이트"는 술페이트 중 1, 2, 3 또는 4개의 위치에서 산소를 황으로 치환한 것을 의미한다.
용어 "인산 에스테르"는 산소가 1개의 라디칼을 갖고, R1이 수소 및 비치환된 및 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 및 폴리시클릭기로 이루어진 군으로부터 선택되고, R2가 비치환된 및 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 및 폴리시클릭기로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 기 R1R2PO4-를 의미한다.
화학종의 문맥에서 용어 "치환된" 또는 "치환"은 독립적으로 (1) 하나 이상의 탄소 상 수소를 1가 라디칼로 대체, (2) 하나 이상의 탄소 상 2개의 수소를 2가 라디칼로 대체, (3) 하나 이상의 말단 탄소 (메틸기) 상 3개의 수소를 3가 라디칼로 대체, (4) 하나 이상의 탄소 및 관련 수소 (예를 들어 메틸렌기)를 2가, 3가 또는 4가 라디칼로 대체 및 (5) 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 의미한다. 원자가 요건을 충족시키는 것은 치환을 제한한다. 치환은 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 및 폴리시클릭기 상에서 일어나, 치환된 알킬, 치환된 알케닐, 치환된 알키닐, 치환된 시클로알킬, 치환된 시클로알케닐, 치환된 시클로알키닐, 치환된 아릴기, 치환된 헤테로시클릭 고리 및 치환된 폴리시클릭기를 제공한다.
알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 및 폴리시클릭기 상에서 치환된 기는 독립적으로 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리, 폴리시클릭기, 할로, 헤테로원자기, 옥시, 옥소, 카르보닐, 아미드, 알콕시, 아실, 아실옥시, 옥시카르보닐, 아실옥시카르보닐, 알콕시카르보닐옥시, 카르복시, 이미노, 아미노, 2급 아미노, 3급 아미노, 히드라지, 히드라지노, 히드라조노, 히드록시이미노, 아지도, 아족시, 알카족시, 시아노, 이소시아노, 시아네이토, 이소시아네이토, 티오시아네이토, 풀미네이토, 이소티오시아네이토, 이소셀레노시아네이토, 셀레노시아네이토, 카르복시아미도, 아실이미노, 니트로소, 아미노옥시, 카르복스이미도일, 히드라조노일, 옥심, 아실히드라지노, 아미디노, 술피드, 티올, 술폭시드, 티오술폭시드, 술폰, 티오술폰, 술페이트, 티오술페이트, 히드록실, 포르밀, 히드록시퍼옥시, 히드로퍼옥시, 퍼옥시산, 카르바모일, 트리메틸 실릴, 니트릴로, 니트로, aci-니트로, 니트로소, 세미카르바조노, 옥사모일, 펜타졸릴, 셀레노, 티오옥시, 술파모일, 술펜아모일, 술페노, 술핀아모일, 술피노, 술피닐, 술포, 술포아미노, 술포네이트, 술포닐, 술포닐디옥시, 히드로티올, 테트라졸릴, 티오카르바모일, 티오카르바조노, 티오카르보디아조노, 티오카르보노히드라지도, 티오카르보닐, 티오카르복시, 티오시아네이토, 티오포르밀, 티오아실, 티오세미카르바지도, 티오술피노, 티오술포, 티오우레이도, 티옥소, 트리아자노, 트리아제노, 트리아지닐, 트리티오, 트리티오술포, 술핀이미드산, 술폰이미드산, 술피노히드라존산, 술포노히드라존산, 술피노히드록심산, 술포노히드록심산, 인산 에스테르, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
치환의 한 예로서, 에탄 상에서 1개의 수소를 히드록실로 대체하면 에탄올이 제공되고, 프로판의 중간 탄소 상에서 2개의 수소를 옥소로 대체하면 아세톤 (디메틸 케톤)이 제공된다. 또다른 예로서, 프로판의 중간 탄소 (메테닐기)를 옥시 라디칼 (-O-)로 대체하면 디메틸 에테르 (CH3-O-CH3)가 제공된다. 또다른 예로서, 벤젠 상에서 1개의 수소를 페닐기로 대체하면 비페닐이 제공된다. 상기 제공된 바와 같이, 헤테로원자기를 알킬, 알케닐 또는 알키닐기내에서 메틸렌기 (:CH2)에 대해 치환하여 고리가 아닌 선형 또는 분지형 치환된 구조를 형성하거나, 시클로알킬, 시클로알케닐 또는 시클로알키닐 고리내에서 메틸렌에 대해 치환하여 헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있다. 또다른 예로서, 니트릴로 (-N=)를 벤젠 상에서 탄소 및 관련 수소 중 하나에 대해 치환하여 피리딘을 제공하거나, 옥시 라디칼로 치환하여 피란을 제공할 수 있다.
용어 "비치환된"은 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐 또는 아릴기 상에 수소 또는 탄소가 대체되지 않은 것을 의미한다.
용어 "링커"는 고체 표면에 부착된 또는 부착될 수 있는 말단, 및 소분자, 올리고머 또는 중합체와 같은 관심 화학종에 부착된 또는 부착될 수 있는 반응성 기를 갖는 또다른 말단을 갖는 분자를 의미한다. 링커는 고체 표면에 이미 결합되어 있고/있거나, 그의 반응성 기에 결합된 관심 화학종을 이미 가지고 있을 수 있다. 링커는 그의 반응성 기에 부착된, 화학적으로 또는 전기화학적으로 제거가능한 보호기를 가질 수 있다. 링커는, 동일계에서 공유 결합하여 고체 표면으로부터 멀리 떨어진 목적하는 반응성 기를 갖는 링커를 형성하는 1개 초과의 분자를 포함할 수 있다.
용어 "스페이서"는 링커의 반응성 기에 부착된 또는 부착될 수 있는 말단, 및 소분자, 올리고머 또는 중합체와 같은 관심 화학종에 부착된 또는 부착될 수 있는 반응성 기를 갖는 또다른 말단을 갖는 분자를 의미한다. 스페이서는 링커에 이미 결합되어 있고/있거나, 그의 반응성 기에 결합된 관심 화학종을 이미 가지고 있을 수 있다. 스페이서는 그의 반응성기에 부착된, 화학적으로 또는 전기화학적으로 제거가능한 보호기를 가질 수 있다. 스페이서는 링커 상에 동일계에서 형성될 수 있다. 스페이서는 형성된 후, 고체 표면에 이미 부착되어 있는 링커에 부착될 수 있다. 스페이서는 관심 화학종 상에서 외부 합성된 후, 고체 표면에 이미 부착되어 있는 링커에 부착될 수 있다. 관심 화학종은 링커에 부착된 스페이서에 부착될 수 있으며, 그 후 전체 구조는 고체 표면의 반응성 부분에서 고체 표면에 부착된다. 스페이서의 목적은 관심 분자와 고체 표면 사이의 거리를 연장시키는 것이다.
용어 "조합 링커 및 스페이서"는 링커 및 스페이서의 특성을 모두 갖는 링커를 의미한다. 조합 링커 및 스페이서는 동일계에서 합성되거나 외부 합성되고 고체 표면에 부착될 수 있다.
용어 "코팅"은 고체 표면에 화학적으로 및/또는 물리학적으로 결합된 물질의 박층을 의미한다. 코팅은, 기계적 연동 뿐만 아니라 반 데르 발스 힘 (분산력 및 쌍극자 힘), 전자 공여-수용 상호작용, 금속 배위/착화, 공유 결합 또는 상기한 것의 조합에 의해 고체 표면에 부착될 수 있다. 코팅은 관심 화학종의 직접 부착, 링커의 부착 또는 조합 링커 및 스페이서의 부착을 위한 반응성 기를 제공할 수 있다. 코팅은 동일계에서 중합되고/되거나 가교될 수 있다.
반응성 또는 반응 코팅 또는 반응성 또는 반응층에서 사용된 용어 "반응성" 또는 "반응"은 링커, 스페이서 또는 다른 화학종의 층 또는 코팅으로의 부착을 위해 공유 결합을 형성할 수 있는 화학종 또는 결합기가 층내에 존재하는 것을 의미한다.
다공성 반응층 또는 코팅에서 사용된 용어 "다공성"은 분자종이 층 또는 코팅으로 및 층 또는 코팅을 통해 확산되게 하는 층 또는 코팅내의 비균일성이 존재함을 의미한다.
용어 "흡착" 또는 "흡착된"은 반 데르 발스 힘 (분산력 및 쌍극자 힘), 전자 공여-수용 상호작용 또는 금속 배위/착화 또는 상기한 힘의 조합에 의한 화학적 부착을 의미한다. 흡착 후, 종은 표면, 종 및 환경 조건에 따라 표면에 공유 결합될 수 있다.
용어 "마이크로어레이"는 일반적으로 각각의 스폿이 화학 또는 생화학 분석, 합성 또는 방법 중 일부 유형을 위해 사용될 수 있는 보통 행 및 열 형식으로 배열된 특정 스폿을 갖는 평면을 의미한다. 마이크로어레이 상 스폿은 전형적으로 100 마이크로미터 미만이다. 용어 "전극 마이크로어레이"는 전극이 마이크로어레이 상 특정 스폿인 전극의 마이크로어레이를 의미한다.
용어 "합성 품질"은 일반적으로 목적하는 또는 설계된 화학 또는 생화학종과 실제로 합성된 종 사이의 평균 유사 정도를 의미한다. 상기 용어는 달성된 합성 품질에 대한 층 또는 코팅의 영향과 같은 합성에서의 다른 사건을 의미할 수 있다.
용어 "용매화"는 용매 분자 및 용질의 분자 또는 이온을 조합하여, 일반적으로 반 데르 발스 힘 (분산력 및 쌍극자 힘), 산-염기 상호작용 (전자 공여 수용 상호작용), 이온 상호작용 또는 금속 착물 상호작용 (그러나, 공유 결합은 아님)에 의해 함께 유지된 느슨하게 결합된 착물인 화합물을 형성하는 화학 과정을 의미한다. 물에서, 물의 pH는 해리가능한 종, 예컨대 산 및 염기의 용매화에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 염의 농도 뿐만 아니라, 염의 전하는 용매화에 영향을 미칠 수 있다.
용어 "아가로스"는 임의의 시판용 아가로스를 의미한다. 아가로스는 다당류 생중합체이고, 보통 해초로부터 수득된다. 아가로스는 높은 수용성을 제공하는 비교적 다수의 히드록실기를 갖는다. 아가로스는 광범위한 분자량 및 특성으로 시판되고 있다.
용어 "제어된 공극률의 유리"는 코팅 목적에 적합한 임의의 시판용 제어된 공극률의 유리를 의미한다. 일반적으로, 제어된 공극률의 유리 (CPG)는 다량의 공극으로 인하여 큰 표면적을 갖는 무기 유리 물질이다.
용어 "단당류"는 임의의 다른 당에 연결되지 않은 1종의 당 분자를 의미한다. 단당류의 예로는 알로스, 알트로스, 아라비노스, 데옥시리보스, 에리트로스, 프럭토스 (D-레불로스), 갈락토스, 글루코스, 굴로스, 이도스, 릭소스, 만노스, 프시코스, 리보스, 리불로스, 세도헵툴로스, D-소르비톨, 소르보스, 실룰로스, L-람노스 (6-데옥시-L-만노스), 타가토스, 탈로스, 트레오스, 크실룰로스 및 크실로스를 들 수 있다.
용어 "이당류"는 2종의 당이 함께 연결되어 하나의 분자를 형성한 것을 의미한다. 이당류의 예로는 아밀로스, 셀로비오스 (4-β-D-글루코피라노실-D-글루코피라노스), 락토스, 말토스 (4-O-α-D-글루코피라노실-D-글루코스), 멜리비오스 (6-O-α-D-갈락토피라노실-D-글루코스), 팔라티노스 (6-O-α-D-글루코피라노실-D-프락토스), 수크로스 및 트레할로스 (a-D-글루코피라노실-α-D-글루코피라노시드)를 들 수 있다.
용어 "삼당류"는 3종의 당이 함께 연결되어 하나의 분자를 형성한 것을 의미한다. 삼당류의 예로는 라피노스 (6-O-α-D-갈락토피라노실-D-글루코피라노실-β-D-프럭토푸라노시드) 및 멜레지토스 (O-α-D-글루코피라노실-(1→3)-β-D-프럭토푸라노실-α-D-글루코피라노시드)를 들 수 있다.
용어 "다당류"는 3종 초과의 당이 함께 연결되어 하나의 분자를 형성한 것을 의미하며, 보다 정확하게는 당-기재 중합체 또는 올리고머를 의미한다. 다당류의 예로는 이눌린, 덱스트란 (글루코스 서브유닛으로 이루어진 중합체), 전분 및 셀룰로스를 들 수 있다.
특정 실시양태
본 발명의 일 실시양태에서, 개선된 합성 품질을 위한 흡착된 다공성 반응층을 갖는 전극 마이크로어레이가 제공된다. 마이크로어레이는 임의의 전극 선택을 개별적으로 또는 전극의 군으로서 1개 초과의 전극으로 허용하는 컴퓨터 제어 시스템에 전자적으로 연결된, 기판에 부착된 복수의 전극을 갖는다. 도 1A 및 1B는 복수의 전극을 갖는 이러한 마이크로어레이 (106)의 2개의 전극 (108, 110)의 단면의 개략도이다. 본 발명의 일 실시양태에서, 도 1A에 도시된 흡착된 층 (104A)은 전극 및 전극이 부착된 기판을 커버한다. 흡착된 층 (104A)은 히드록실 반응성 기 (102)를 갖는다. 반응성 기 (102)는 아민, 카르복실산, 알데히드, 티올, 알켄, 알킨, 니트릴, 아지도, 또는 인-기재 화합물을 비롯한 (그러나, 이에 한정되지 않음), 히드록실 이외의 기일 수 있다. 도 1B에 도시된 또다른 실시양태에서, 흡착된 층 (104B)은 실질적으로 전극 상에 존재할 수 있으나, 실질적으로 기판 (106) 상에는 존재하지 않는다. 다른 실시양태에서, 흡착된 층을 화학적으로 차단시키고, 선택적으로 전기화학적으로 탈차단시켜, 선택되지 않은 전극 및 비-전극 영역에서의 화학 반응을 방지하면서, 특정 전극에 대한 화학 반응의 위치를 제어할 수 있다.
복수의 전극 상 흡착된 다공성 반응층은 1개 이상의 히드록실기를 가지며, 단당류, 이당류, 삼당류, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 유도체, N-히드록시숙신이미드, 하기 화학식 I의 화합물, 하기 화학식 II의 화합물, 하기 화학식 III의 화합물, 하기 화학식 IV의 화합물, 하기 화학식 V의 화합물, 하기 화학식 VI의 화합물, 하기 화학식 VII의 화합물, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학종을 포함한다.
<화학식 I>
Figure 112007043326616-PCT00028
<화학식 II>
Figure 112007043326616-PCT00029
<화학식 III>
Figure 112007043326616-PCT00030
<화학식 IV>
Figure 112007043326616-PCT00031
<화학식 V>
Figure 112007043326616-PCT00032
<화학식 VI>
Figure 112007043326616-PCT00033
<화학식 VII>
Figure 112007043326616-PCT00034
상기 식에서,
m은 1 내지 4의 정수이고;
R1, R2, R7 및 R8은 독립적으로 수소, 및 치환된 및 비치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 및 폴리시클릭기, 및 할로, 아미드, 알콕시, 아실, 아실옥시, 옥시카르보닐, 아실옥시카르보닐, 알콕시카르보닐옥시, 카르복시, 아미노, 2급 아미노, 3급 아미노, 히드라지노, 아지도, 알카족시, 시아노, 이소시아노, 시아네이토, 이소시아네이토, 티오시아네이토, 풀미네이토, 이소티오시아네이토, 이소셀레노시아네이토, 셀레노시아네이토, 카르복시아미도, 아실이미노, 니트로소, 아미노옥시, 카르복스이미도일, 히드라조노일, 옥심, 아실히드라지노, 아미디노, 술피드, 술폭시드, 티오술폭시드, 술폰, 티오술폰, 술페이트, 티오술페이트, 히드록실, 포르밀, 히드록시퍼옥시, 히드로퍼옥시, 퍼옥시산, 카르바모일, 트리메틸 실릴, 니트로, 니트로소, 옥사모일, 펜타졸릴, 술파모일, 술펜아모일, 술페노, 술핀아모일, 술피노, 술포, 술포아미노, 히드로티올, 테트라졸릴, 티오카르바모일, 티오카르바조노, 티오카르보디아조노, 티오카르보노히드라지도, 티오카르복시, 티오포르밀, 티오아실, 티오시아네이토, 티오세미카르바지도, 티오술피노, 티오술포, 티오우레이도, 트리아자노, 트리아제노, 트리아지닐, 트리티오술포, 술핀이미드산, 술폰이미드산, 술피노히드라존산, 술포노히드라존산, 술피노히드록심산, 술포노히드록심산 및 인산 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R3은 바람직하게는 헤테로원자기, 카르보닐, 및 치환된 및 비치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 및 폴리시클릭기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R4 및 R5는 바람직하게는 독립적으로 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌 및 헥실렌으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R6은 숙신이미드의 2개의 탄소와 함께 고리를 형성하고, 치환된 및 비치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 및 폴리시클릭기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R7은 바람직하게는 아미노 및 히드록실로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는, 단당류는 알로스, 알트로스, 아라비노스, 데옥시리보스, 에리트로스, 프럭토스 (D-레불로스), 갈락토스, 글루코스, 굴로스, 이도스, 릭소스, 만노스, 프시코스, L-람노스 (6-데옥시-L-만노스), 리보스, 리불로스, 세도헵툴로스, D-소르비톨, 소르보스, 실룰로스, 타가토스, 탈로스, 트레오스, 크실룰로스 및 크실로스로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 이당류는 아밀로스, 셀로비오스 (4-β-D-글루코피라노실-D-글루코피라노스), 락토스, 말토스 (4-O-α-D-글루코피라노실-D-글루코스), 멜리비오스 (6-O-α-D-갈락토피라노실-D-글루코스), 팔라티노스 (6-O-α-D-글루코피라노실-D-프럭토스), 수크로스 및 트레할로스 (α-D-글루코피라노실-a-D-글루코피라노시드)로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는 삼당류는 라피노스 (6-O-α-D-갈락토피라노실-D-글루코피라노실-β-D-프럭토푸라노시드) 및 멜레지토스 (O-α-D-글루코피라노실-(1→3)-β-D-프럭토푸라노실-α-D-글루코피라노시드)로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는, 폴리에틸렌 글리콜은 약 1,000 내지 약 20,000, 보다 바람직하게는 약 5,000 내지 약 15,000, 가장 바람직하게는 약 7,000 내지 약 10,000의 분자량을 갖는다.
바람직하게는, 폴리에틸렌 글리콜 유도체는 디에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 1급 아미노기를 갖는 폴리에틸렌 글리콜, 2-(2-아미노에톡시)에탄올, 에탄올 아민, 디(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 디(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 벤질 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 트리틸 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 클로로 모노 메틸 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 모노 메틸 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 벤질 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 트리틸에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-헥세닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-헵테닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-옥테닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-데세닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-운데세닐 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 모노 메틸 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 메틸 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 벤질 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 트리틸 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-헥세닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-헵테닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-옥테닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-데세닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-운데세닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 4-벤조페논일 모노 1-운데세닐 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 메틸 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노알릴 모노 메틸 에테르, 옥타(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 옥타(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 옥타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 모노 메틸 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 메틸 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 옥타데카(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 옥타(에틸렌 글리콜), 데카(에틸렌 글리콜), 도데카(에틸렌 글리콜), 테트라데카(에틸렌 글리콜), 헥사데카(에틸렌 글리콜), 옥타데카(에틸렌 글리콜), 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 헥세닐 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 옥테닐 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 데세닐 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-플루오로벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-플루오로벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-모르폴리노벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-모르폴리노벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-모르폴리노벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르 및 4-모르폴리노벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르로 이루어진 군으로부터 선택된다.
보다 바람직하게는, 1개 이상의 히드록실기를 갖는 흡착된 다공성 반응층 화학종은 수크로스, 팔라티노스, 프럭토스, 글루코스, 락토스, DEG, TEG 및 약 8,000의 분자량을 갖는 PEG로 이루어진 군으로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 1개 이상의 히드록실기를 갖는 흡착된 다공성 반응층 화학종은 수크로스이다. 가장 바람직하게는, 반응층은 DNA 장쇄를 위한 수크로스, 프럭토스 및 글루코스의 블렌드이다.
본 발명의 일 실시양태에서, 링커기는 반응층에 부착된다. 링커기는 반응층에 부착된 결합 말단, 반응성 기를 갖는 합성 말단, 및 상기 두개의 말단을 연결하며 수용액에서 이온 전하를 갖는 100개 이하의 단량체를 포함하는 중간 부분을 포함한다. 본 발명의 일 실시양태에서, 반응성 기는 아미노, 히드록실, 카르복실 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 발명의 일 실시양태에서, 링커기의 단량체는 DNA, RNA 및 이온성 측쇄를 갖는 아미노산 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 발명의 또다른 실시양태에서, 단량체는 데옥시아데닐레이트, 데옥시구아닐레이트, 데옥시시티딜레이트, 데옥시티미딜레이트 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 발명의 또다른 실시양태에서, 단량체는 아데닐레이트, 구아닐레이트, 시티딜레이트, 우리딜레이트 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 발명의 또다른 실시양태에서, 단량체는 리신, 아르기닌, 히스티딘, 아스파르트산, 글루탐산, 포스포-세린, 포스포-트레오닌, 인광체-티로신, 아스파라긴, 글루타민 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시양태에서, 다공성 반응층을 마이크로어레이 상에 흡착시키기 전에 전극 아미크로어레이를 세정하기 위한 방법이 제공된다. 마이크로어레이의 세정을 위한 바람직한 일 실시양태에서, 플라즈마 세정 방법을 사용하여 마이크로어레이를 세정한 후, 전기화학적 세정 방법을 사용하여 세정한다. 마이크로어레이의 세정을 위한 또다른 바람직한 실시양태에서, 플라즈마 세정 방법을 사용하여 마이크로어레이를 세정한 후, 과산화수소 세정 방법을 사용하여 세정한다.
본 발명의 일 실시양태에서, 전극 마이크로어레이 상 복수의 전극은 백금, 금, 반도체, 인듐 주석 옥시드, 탄소 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 백금이 바람직한 실시양태이다.
일 실시양태에서, 플라즈마 세정 방법은 전극 마이크로어레이를 불활성 기체에 노출시켜 전극 어레이의 표면을 물리적으로 세정 (스퍼터 에칭)시키는 것을 포함한다. 불활성 기체는 바람직하게는 아르곤이고, 바람직하게는, 스퍼터 에칭 공정은 평행판 플라즈마 챔버에서 약 2 내지 6분 동안 수행되고, 플라즈마 전력은 200 W이고, 자체 바이어스 전압은 600 내지 650 V이고, 플라즈마 압력은 8 mTorr이고, 직경 200 mm의 전극이 사용된다. 또다른 실시양태에서, 플라즈마 세정 방법은 전극 마이크로어레이를 화학적 반응성 기체에 노출시켜 화학 반응 공정을 통해 전극 어레이의 표면을 세정하는 것을 포함한다. 반응성 기체는 바람직하게는 산소, 육불화황, 트리플루오로메탄, 사불화탄소 또는 다른 화학 반응 기체 종이다.
바람직한 실시양태에서, 플라즈마 공정은 460 mm의 전극 직경을 갖는 옥스포드 인스트루먼츠 플라즈마랩 800 플러스 RIE 시스템에서 수행되며, 여기서 플라즈마 세정 방법은 3단계 플라즈마 처리를 포함한다. 단계 1에서, 약 600 와트의 RF 플라즈마 전력, 약 8 mTorr의 설정 압력 및 약 30 sccm의 Ar 기체 유량을 사용하는 아르곤 플라즈마를 사용하여 약 3분 동안 마이크로어레이를 에칭한다. 단계 2에서, 약 500 와트의 RF 플라즈마 전력, 약 50 mTorr의 설정 압력 및 약 50 sccm의 산소 기체 유량을 사용하는 산소 플라즈마를 사용하여 약 6분 동안 마이크로어레이를 에칭한다. 마지막 단계에서, 약 600 와트의 RF 플라즈마 전력, 약 8 mTorr의 설정 압력 및 약 30 sccm의 Ar 기체 유량을 사용하는 아르곤 플라즈마를 사용하여 약 10분 동안 마이크로어레이를 에칭한다. 에칭 정도에 관계없이, 에칭에 의해 제거되는 물질의 양은 플라즈마 강화 화학 증착 (PECVD) 질화규소 필름의 300 내지 400 옹스트롬과 거의 동등하게 평가된다.
바람직하게는, 플라즈마 세정 방법은 전극 마이크로어레이를 육불화황 플라즈마에 약 30 내지 60분 동안 노출시키는 것을 포함하며, 여기서 등방성 플라즈마 챔버에서 플라즈마 전력은 300 와트이고, 플라즈마 압력은 약 250 내지 350 mTorr이고, 기체 유량은 124 cm3/분이다. 바람직하게는, 플라즈마 세정 방법은 (1) 약 600 와트의 RF 플라즈마 전력을 사용하여 약 2 내지 4분 동안 아르곤 플라즈마 (여기서, 압력은 약 8 mTorr이고, Ar 기체 유량은 약 30 sccm임); (2) 약 500 와트의 전력을 사용하여 약 5 내지 7분 동안 산소 플라즈마 (여기서, 압력은 약 50 mTorr이고, 산소 기체 유량은 약 50 sccm임); 또는 (3) 약 600 와트의 전력을 사용하여 약 8 내지 12분 동안 아르곤 플라즈마 (여기서, 압력은 약 8 mTorr이고, Ar 기체 유량은 약 30 sccm임)를 사용하여, 시판용 반응성 이온 에칭 플라즈마 시스템 (예컨대, 직경 460 mm의 전극을 갖는 옥스포드 플라즈마랩 800플러스 RIE 시스템)에서 전극 마이크로어레이를 에칭하는 것을 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 전기화학적 세정 방법은 전극 마이크로어레이를 황산 용액에 넣고, 그 후 펄스된/활성 전극 및 접지 전극의 교호 패턴을 갖는 전극의 컬럼을 펄싱하는 것을 포함한다. 제1 펄스 후, 활성 전극은 접지 전극이 되고, 접지 전극은 활성 전극이 된다. 각각의 후속 펄스에 대해, 전극 컬럼은 활성 컬럼 및 접지 컬럼 사이를 교호한다. 전극 컬럼은 세정 시간 동안 활성 및 접지 사이를 교호한다. 황산의 농도는 약 0.01 내지 5 몰, 보다 바람직하게는 약 0.1 내지 1.5몰, 가장 바람직하게는 약 0.4 내지 0.6 몰이다. 세정 시간은 약 1 내지 60분, 보다 바람직하게는 약 5 내지 15분, 가장 바람직하게는 약 8 내지 12분이다. 펄스 시간 (활성 전극 컬럼 시간)은 약 0.01 내지 60초, 보다 바람직하게는 약 0.05 내지 0.5초, 가장 바람직하게는 약 0.08 내지 0.12초이다. 세정은 바람직하게는 약 0℃ 내지 50℃, 가장 바람직하게는 약 실온 내지 30℃에서 수행된다. 황산 및 전기적 펄싱에 노출시킨 후, 증류수를 사용하여 마이크로어레이를 세척한다. 바람직한 일 실시양태에서, 황산의 농도는 0.5 몰이고, 세정 시간은 10분이고, 펄스 시간은 0.1초이고, 온도는 실온이다.
바람직한 실시양태에서, 과산화수소 세정 방법은 전극 마이크로어레이를 과산화수소를 함유하는 용액에 넣는 것을 포함한다. 과산화수소의 농도는 약 0.5 내지 10％ 과산화수소, 보다 바람직하게는 약 1 내지 5％ 과산화수소, 가장 바람직하게는 약 2 내지 4％ 과산화수소이다. 용액의 온도는 바람직하게는 약 실온 내지 95℃, 보다 바람직하게는 약 35℃ 내지 80℃, 가장 바람직하게는 약 60℃ 내지 70℃이다. 처리 시간은 바람직하게는 약 1분 내지 24시간, 보다 바람직하게는 약 30분 내지 12시간, 가장 바람직하게는 약 45분 내지 2시간이다. 가장 바람직한 실시양태에서, 과산화수소의 농도는 3％이고, 처리 시간은 1시간이고, 용액의 온도는 65℃이다. 과산화수소 용액에 노출시킨 후, 증류수를 사용하여 마이크로어레이를 세정한다.
본 발명의 일 실시양태에서, 흡착된 다공성 반응층 화학종을 깨끗한 전극 마이크로어레이에 부착시키기 위한 흡착 방법이 제공된다. 전극 마이크로어레이를 반응층을 형성하는 화학종을 함유하는 용액에 넣는다. 이론에 의해 얽매임없이, 화학종은 깨끗한 마이크로어레이에 대해 본래 친화력을 가지므로, 그의 표면에 흡착된다. 처리 시간은 약 1분 내지 1개월, 보다 바람직하게는 약 30분 내지 1주, 가장 바람직하게는 약 1시간 내지 24시간이다. 용액의 제조에 사용된 용매는 바람직하게는 물이다. 알코올, 아세토니트릴, 디메틸 포름아미드 및 메틸렌 클로라이드 뿐만 아니라 다른 일반적인 실험실용 용매 또는 이러한 용매의 보기 드문 동등물을 비롯한 다른 용매가 적합하다. 다른 비범한 용매가 적합할 수 있다. 화학종을 용해시키는 임의의 용매가 적합하다. 용액 중 화학종의 농도는 약 0.001 내지 5몰, 보다 바람직하게는 약 0.1 내지 2몰, 가장 비람직하게는 약 0.2 내지 0.5몰이다. 처리 동안 용액의 온도는 바람직하게는 약 0 내지 90℃이다. 바람직한 일 실시양태에서, 용액은 0.25몰 수크로스의 수용액이고, 처리 시간은 1시간이고, 온도는 실온이다. 또다른 바람직한 실시양태에서, 용액은 0.25몰 수크로스의 수용액이고, 처리 시간은 48시간이고, 온도는 37℃이다. 처리 후, 처리 용액에 사용된 용매를 사용하여 마이크로어레이를 세정한다. 세정 후, 마이크로어레이를 공기 건조시킨다.
본 발명의 또다른 실시양태에서, 개선된 합성 품질을 위해 조합 링커 및 스페이서 (링커/스페이서)가 부착된 흡착된 다공성 반응층을 갖는 전극 마이크로어레이가 제공된다. 마이크로어레이는 전극이 개별적으로 또는 전극의 군으로서 1개 초과의 전극으로 임의의 전극의 선택을 허용하는 컴퓨터 제어 시스템에 전자적으로 연결된, 기판에 부착된 복수의 전극을 갖는다. 일 실시양태에서, 링커/스페이서는 흡착된 다공성 반응층 상에서 동일계에서 합성된다. 바람직한 실시양태에서, 링커/스페이서는 수크로스를 포함하는 흡착된 다공성 반응층 상에서 동일계에서 합성된다.
본 발명의 실시양태가 복수의 전극을 갖는 전극 마이크로어레이 (206) 중 2개의 전극 (208, 210)의 단면의 개략도인 도 2A 및 2B에 제공된다. 도 2A에 도시된 일 실시양태에서, 마이크로어레이 (206)는 마이크로어레이 (206)의 전체 표면에 부착된 반응된 히드록실기 (202) (반응 후 에테르 연결로서 도시됨)를 갖는 흡착된 다공성 반응층 (204A)을 갖는다. 비-전극 위치에서 반응층 (204A)에 부착된 차단기 (P) (212)가 도시되어 있다. 차단기 (212)는 비-전극 위치에서의 합성을 방지한다. 도 2B에 도시된 또다른 실시양태에서, 마이크로어레이 (205)는 반응된 히드록실기 (202) (반응 후 에테르 연결로서 도시됨)를 갖는, 실질적으로 전극 (208, 210)에만 부착된 흡착된 다공성 반응층 (204B)을 갖는다. 두 실시양태에서, 전극 (208, 210)은 반응층 (204A, 204B)에 부착된 링커/스페이서 (214)를 갖는다. 링커/스페이서 (214)는 에테르 연결 (202)을 통해 부착된다. 링커/스페이서는 동일계 합성을 위해 말단 반응성 기 (216)를 갖는다.
본 발명의 일 실시양태에서, 링커/스페이서는 수용액에서 상당한 전하를 갖는 동일계에서 합성된 올리고머이다. 바람직한 실시양태에서, 링커/스페이서는 동일계에서 합성된 DNA의 서열이다. 도 3은 복수의 전극을 갖는 전극 마이크로어레이 (306)의 2개의 전극 (308, 310)의 단면을 나타낸다. 마이크로어레이 (306)에 부착된 흡착된 다공성 반응층 (304)이 도시되어 있다. 전극 (310)은 양이온을 갖는 수용액 (320)에서 음 전하 (318)를 갖지며, 에테르 연결 (302)을 통해 흡착된 다공성 반응층 (304)에 부착되고, 수용액 (320)으로 튀어나온 링커/스페이서 (316)의 말단에 부착된 연결된 기 (312)를 갖는 DNA 링커/스페이서 (316)를 나타낸다. 바람직한 실시양태에서, 링커/스페이서는 동일계에서 합성된 15-단위 데옥시티미딜레이트 DNA 쇄를 포함한다. 전극 (308)은 에테르 연결 (302)을 통해 부착되고, 말단 부착된 연결된 기 (312)를 갖는 비이온성 링커/스페이서 (314)를 나타낸다.
이론에 얽매임없이, 비이온성 링커/스페이서 (314)는 또한 이온 전하의 부족으로 인하여 잘 용매화되지 않기 때문에, 연결된 기 (312)가 마이크로어레이 (306)에 접근할 수 있게 한다. 이론에 얽매임없이, 링커/스페이서 (316) 상 전하는 또한 링커/스페이서 (316)가 전하 척력으로 인해 그 자체에 포개지는 것을 방지함으로써 수성 매질 (320) 중 용매화를 개선시킨다. 전하 척력은 링커/스페이서 (316)가 동일한 전극 상 다른 인접한 하전된 링커/스페이서와 상호작용하는 것을 방지한다. 또한, 용매화 구조는 수성 매질에서 형성되므로, 하전된 링커/스페이서와 고체 표면의 측쇄 접촉을 최소화한다. 이론에 얽매임없이, 잘 용매화된 링커/스페이서는 용액 중에 존재하는 후속 기가 링커/스페이서의 말단 상 반응성 기에 잘 접근하게 하는 동시에, 후속 기 또는 후속 기의 쇄에 부착된 형광 표지된 마커로부터 형광의 켄칭을 방지할 것으로 기대된다.
다음의 실시예들은 본 발명을 단지 설명, 예시 및 명확하게 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위 또는 용도를 제한하려는 것은 아니다. 당업자라면 본 발명의 범위내에 포함되는 본 발명의 유사 실시양태 및 용도를 용이하게 인지할 것이다.
실시예 1
본 실시예는 상이한 마이크로어레이 상 선택된 흡착된 다공성 반응층을 사용하여 제조된 뉴클레오티드의 마이크로어레이를 예시한다. 각각 본원에 개시된 바와 같은 플라즈마 세정 방법 및 전기화학적 세정 방법을 이용하여 또는 플라즈마 세정 방법 및 과산화수소 세정 방법을 이용하여 각각의 마이크로어레이를 세정하였다. 세정 후, 각각의 마이크로어레이를 본원에 개시된 바와 같은 흡착된 다공성 반응층을 형성하기 위한 화학종을 함유하는 용액에 노출시켰다. 실험을 위해 사용된 화학종은 아가로스, 수크로스, 디에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, N-히드록시숙신이미드, 트리에틸렌 글리콜, 라피노스, 멜리지토스, 스플렌다 (등록상표), 이눌린, 8000의 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜, 살리신, 리보스 및 멜리비오스를 포함하였다.
다공성 반응층을 갖는 각각의 마이크로어레이를 제조하고, 도 11 내지 19, 25 및 26에 도시된 15 mer, 또는 도 5 내지 10에 도시된 35 mer의 상이한 뉴클레오티드를 각각의 마이크로어레이 상에서 동일계에서 합성하였다. 합성 후, 35 mer 뉴클레오티드 마이크로어레이를 스파이크된 (spiked-in) 대조군 전사체를 갖는 착물 백그라운드 (background)와 혼성화하였다. 착물 백그라운드 샘플은 형광 표지된 태반 DNA로부터 제조하였다. 스파이크된 대조군은 표지된 파지 람다 핵산이었다. 다양한 양의 스파이크된 대조군 전사체를 착물 백그라운드와 조합하였다. 15 mer 마이크로어레이를 표지된 15 mer DNA 올리고뉴클레오티드와 혼성화하였다. 15 mer 올리고뉴클레오티드는 파지 람다 핵산으로부터 제조하였다. 착물 백그라운드 중 스파이크된 대조군 전사체 또는 15 mer 표지된 올리고뉴클레오티드와 혼성화 후, 각각의 마이크로어레이를 화상 형성하여 마이크로어레이의 마이크로전극 상 형광의 양 및 형광의 품질을 관찰하였다. 균일한 양의 형광을 갖고, 원의 가장자리에서 형광의 선명함 손실이 있는 형광 원이 전극 상에 존재할 경우, 품질은 "양호한 것"으로 생각되었다. 또한, 전극 이외의 위치에서 최소의 형광이 존재하는 또다른 품질 파라미터가 있었다.
도 27 내지 35에서, 수크로스를 다른 당류와 혼합하여 흡착된 다공성 반응층을 형성하였다. 상기 블렌드를 갖는 용액은 50 mM의 수크로스, 100 mM의 프럭토스 및 100 mM의 글루코스를 함유하였다. 각각의 마이크로어레이의 상이한 4분면 상에 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 및 70 mers의 길이를 갖는 올리고뉴클레오티드를 합성하였다. 도 27에는 DNA 올리고뉴클레오티드의 각각의 상이한 길이를 갖는 마이크로어레이의 부분이 도시되어 있다. 도 28 내지 35에는 도 27의 각각의 4분면의 더 큰 확대도가 도시되어 있다. 합성 품질은 표지된 임의의 9 mer (서열: NNN NNN NNN, 여기서 N=A, G, C 또는 T)의 혼성화에 의해 평가되었다. 이론에 얽매임없이, 흡착된 다공성 반응층을 형성하기 위해 사용된 단당류 및 이당류의 블렌드는 각각의 전극에서 합성된 DNA의 양을 감소시키는 것으로 가정되었다. 또한, 이론에 얽매임없이, 올리고뉴클레오티드의 길이가 증가될수록, 스폿 1개 당 제조된 DNA의 양이 증가되기 때문에, DNA는 전단력을 받기 쉽고, 수크로스가 단독으로 사용될 경우, 전극에서 떨어질 수 있다. 글루코스 및 프럭토스는 각각의 전극에서 저 밀도 의 DNA 합성을 제공하였다. 따라서, 수크로스를 글루코스 및 프럭토스와 혼합하는 것은 전극 1개 당 DNA의 양을 감소시키는 것으로 생각된다. 본 발명에서 제공된 블렌드를 사용하면, 양 뿐만 아니라 각각의 전극에서 합성된 DNA 사이의 공간이 우수하게 제어된다.
도 4 내지 19, 25, 26 및 27은 상이한 흡착된 다공성 반응층을 갖는 각각의 마이크로어레이의 부분의 평면도의 확대 사진이다. 도 4에서, 반응층은 아가로스이다. 전극 (402)은 합성이 낮은 품질임을 나타내는 불균일 형광을 나타내었다. 낮은 품질은 전극으로부터 아가로스의 분리의 결과일 수 있다. 합성은 온 앤드 오프 전극의 체커보드 패턴으로 수행되었으며, 여기서 전극 (404)은 오프된 전극이었다. 이러한 결과는 아가로스가 다공성 반응층으로 사용하기에 적합하지 않음을 나타내었다.
도 5에서, 반응층은 수크로스이다. 전극 (502)는 전극에 걸쳐 양호한 균일성의 형광을 나타내었으며, 이것은 높은 품질의 합성 및 안정한 반응층을 지시하였다. 전극 (504)에서, 소량의 스폿팅 (spotting)이 있었지만, 전체적으로 수크로스는 다공성 반응층으로 잘 기능하였다.
도 6은 수크로스 반응층에 대한 민감성의 결과를 나타낸다. 혼성화는 전사체 스파이크를 사용 및 비사용하여 수행하였다. 대조군을 수행하여 마이크로어레이가 설계된 바와 같이 합성을 수행한다는 것을 보증하였다. 스파이크된 샘플과 비-스파이크된 샘플의 결과를 비교하여, 수크로스가 다공성 반응층으로 사용될 경우, 마이크로어레이는 약 1 피코몰의 민감성을 나타내었다.
도 7에서, 반응층은 디에틸렌 글리콜이다. 전극 (704, 706, 708)은 균일성의 문제 및 전극의 가장자리에서 선명함의 손실을 나타내었다. 또한, 상당한 무작위 스폿팅 (702)이 존재하였다. 도 8에서, 반응층은 에틸렌 글리콜이다. 전극 (802 및 804)은 합성의 일부 지시를 나타내었지만, 합성의 부족 및 상당한 양의 무작위 스폿팅으로 인하여 전체적인 품질은 매우 낮았다. 도 9에서, 반응층은 N-히드록시숙신아미드이다. 전극 (904)은 허용가능한 불균일성 및 전극의 가장자리에서의 선명함을 나타내었다. 그러나, 전극 (902 및 906)은 약간의 무작위 스폿팅을 나타내었다. 도 10에서, 반응층은 트리에틸렌 글리콜이다. 전극 (1002)은 양호한 품질을 나타내었다. 전극 (1004)은 약간의 스폿팅을 나타내었다. 전극 (1006)은 전극의 중간 부분이 형광 손실을 나타내는 (이것은 반응층의 손실을 지시할 수 있음) 약간의 할로 효과를 나타내었다.
도 11에서, 반응층은 라피노스이다. 합성이 일어났지만, 전극 (1102, 1104 및 1106)은 상당한 양의 불균일성 및 무작위 스폿팅을 나타내었다. 도 12에서, 반응층은 멜리지토스이다. 임의의 경우, 전극 (1202)에서 합성의 약간의 지시가 존재하였다. 약간의 무직위 스폿팅이 존재하였다. 도 13에서, 반응층은 스플렌다 (등록상표), 개질된 수크로스이다. 전극 (1302 및 1304)에서 나타나는 바와 같이 균일성이 상당히 양호하였다. 전극 (1306)은 약간의 불균일성 및 무작위 스폿팅을 나타내었다. 도 14에서, 반응층은 이눌린, 프럭토스 올리고머이다. 전극 (1402 및 1404)은 스폿팅 합성을 지시하였다. 특징부 (1406)에 의해 지시된 바와 같이, 상당한 무작위 스폿팅이 존재하였다.
도 15에서, 반응층은 팔라티노스이다. 전극 (1502 및 1504)은 양호한 균일성 및 가장자리 선명성을 나타내었다. 특징부 (1506)는 약간의 무작위 스폿팅이 있는 것으로 나타났다. 도 16에서, 반응층은 약 8000 돌턴의 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜이다. 전극 (1602 및 1604)은 매우 양호한 균일성 및 가장자리 선명성을 나타내었다. 또한, 최소의 무작위 스폿팅이 존재하였다. 도 17에서, 반응층은 살리신이다. 전극 (1702 및 1704)은 매우 반점이 많고 불균질한 합성을 나타내었다. 도 18에서, 반응층은 리보스이다. 전극 (1802 및 1804)은 최소의 반점 합성을 나타내었다. 약간의 무작위 스폿팅이 존재하였다. 도 19에서, 반응층은 멜리비오스이다. 전극 (1902 및 1904)은 불균일한 합성을 나타내었다.
도 25에서, 반응층은 1-(3-히드록실프로필)피롤이다. 전극은 1-(3-히드록실프로필)피롤을 흡착된 다공성 반응층으로서 사용하기에 양호한 후보자로 만드는, 상당한 균일 합성을 나타내었다. 도 26에서, 반응층은 1-헥실피롤이다. 전극은 1-헥실피롤을 흡착된 다공성 반응층으로서 사용하기에 양호한 후보자로 만드는, 상당한 균일 합성을 나타내었다. 도 27은 수크로스, 프럭토스 및 글루코스를 포함하는 조합 반응층을 갖는 마이크로어레이의 평면도의 확대된 부분의 사진이다. 밝은 스폿은 DNA 올리고뉴클레오티드의 동일계 합성 후 어레이와 혼성화된 형광 표지된 뉴클레오티드의 형광이다. 올리고머는 35 내지 70 mers의 길이를 가졌다. 도 28 내지 35는 도 27의 각각의 4분면을 나타낸다.
실시예 2
본 실시예는 수크로스를 포함하는 흡착된 다공성 반응층을 갖는 백금 전극의 전극 마이크로어레이 상에서 합성된 조합 링커 및 스페이서를 사용 및 비사용한 펩티드 어레이를 예시한다. 조합 링커 및 스페이서는 동일계에서 합성된 16 T 단위였다. 조합 링커 및 스페이서의 합성 후, 그 위에 동일계에서 펩티드 어레이가 합성되었다. 형광 시약을 사용하여 펩티드를 화상 형성하였지만, 볼 수 있는 유일한 화상은 조합 링커 및 스페이서를 갖는 전극 상에 존재하는 것이었다.
사용된 전극 마이크로어레이는 콤비매트릭스 코포레이션 (CombiMatrix Corporation) (쿠스토머레이 (CUSTOMARRAY)) (문헌 [Dill et al., Anal. Chim. Acta 2001, 444:69 and Montgomery I, II and III])에 의해 제조된 시판용 마이크로어레이였다. 마이크로어레이는 16x64 패턴의 1024개의 개별적으로 직렬 어드레스가능한 92-마이크로미터 직경의 백금 전극의 어레이를 갖는 반도체 실리콘 칩으로 구성되었다. 마이크로어레이를 사용하기 전에, 전극을 수크로스로 코팅하여 화학종이 흡착된 수크로스를 통해 전극에 공유 결합되게 하였다. 백금 전극을 수 중 수크로스의 용액에 노출시킨 후, 수세하여 과량의 수크로스를 제거함으로써 수크로스가 흡착되었다. 전극은 적합한 제어 소프트웨어를 갖는 개인용 컴퓨터로의 연결을 통해 특정 전압으로 설정되었다. 소프트웨어는 소분자, 올리고머 및 중합체 (올리고뉴클레오티드 및 펩티드 포함)의 연속 합성에 있어서, 전기화학적 탈차단을 위해 마이크로어레이 상 각각의 전극의 제어를 허용하였다.
4개의 전극 (도 22) 상에서, 표준 포스포르아미다이트 화학을 사용하여 15-단위 데옥시티미딜레이트 가닥을 합성하였다. 전기화학적 탈차단 단계를 위하여, 표준 아세토니트릴/메탄올 탈차단 용액을 사용하여 1.8 V를 60초 동안 가하였다. 15번째 데옥시티미딜레이트의 탈차단 후, 5' 아미노에톡시에틸 개질제를 갖는 데옥시티미딜레이트를 15개의 데옥시티미딜레이트 단위를 갖는 전극에 부착시키고, 15개의 데옥시티미딜레이트 단위를 갖지 않는 전극에 부착시켰다 (도 22). 개질된 데옥시티미딜레이트는 글렌 리써치, 인코포레이션 (Glen Research, Inc.)으로부터 입수할 수 있다. 그 후, 마이크로어레이는 전기화학적 탈차단 대신 표준 화학 탈차단을 사용하여 완전히 탈보호시켰다.
마이크로어레이를 에틸렌 디아민 및 에탄올의 1:1 용액에 65℃에서 1시간 동안 노출시킨 후, 데블록 (Deblock) T (등록상표) (부르딕 앤드 잭슨 (Burdick and Jackson))에 실온에서 30분 동안 노출시킴으로써 화학적 탈차단을 수행하였다. 류신 (L)을 8개의 전극에 커플링시켰다. N,N-디메틸포름아미드 (DMF) 1 ml에 용해시킨 t-BOC 보호된 L (120 mg, 0.52 mmole), O-벤조트리아졸-1-일-N,N,N',N'-테트라메틸우로늄 헥사플루오로포스페이트 (190 mg, 0.50 mmole) (HBTU), N-히드록시벤즈트리아졸 (67 mg, 0.50 mmole) (HOBT) 및 디이소프로필에틸아민 (261 ㎕, 1.50 mmole) (DIPEA)을 함유하는 용액에 마이크로어레이를 노출시켰다.
류신의 커플링 후, 마이크로어레이를 DMF (1 ml) 및 그 후, 메틸렌 클로라이드 (1 ml)로 연속적으로 세척하였다. 세척 후, 류신-커플링 단계를 반복하여 t-BOC 보호된 류신을 갖는 전극의 완전한 범위를 보장하였다. 제2 L 커플링 단계 후, 마이크로어레이를 DMF (1 ml), 메틸렌 클로라이드 (1 ml) 및 그 후, 에탄올로 연속적으로 세척하여 임의의 잔류 DMF 또는 메틸렌 클로라이드를 제거하였다. 그 후, 마이크로어레이를 공기 건조시켰다.
건조 후, 마이크로어레이를 메틸렌 클로라이드 (10 ml)에 용해시킨 1,2-디페닐히드라진 (200 mg, 1.1 mmole) 및 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트 (400 mg, 1.0 mmole)의 용액으로 커버하였다. 컴퓨터 제어 시스템을 사용하여, 8개의 선택된 전극에 전력을 공급해 이 전극들을 활성 전극으로 만들어 오직 활성 전극 상의 L을 탈차단시켰다. 탈차단으로 활성 전극 상 L로부터 t-BOC 보호기를 제거하였다. 활성 전극을 60초 동안 백금 상대 전극에 대해 3.0 V에서 유지시켰다. 탈차단 후, 탈차단 용액을 마이크로어레이로부터 제거하였다. 마이크로어레이를 에탄올로 세정하여 임의의 잔류 전기화학적 탈차단 용액을 제거한 후, 공기 건조시켰다.
합성 공정을 t-BOC-페닐알라닌-OH (F)를 이용한 단계 패턴을 이용하여 반복하였다 (도 22). 이 단계 후, 전기화학적 탈차단을 수행하였다. 합성 공정을 boc-글리신-OH (G) 후, Boc-티로신 (t-부틸)-OH (Y)의 2 순환을 통해 반복하여, 고체 표면으로부터 멀리 이동한 것으로 관찰된, 그의 서열로서 LFGGY를 갖는 펩티드를 제조하였다. 펩티드 서열은 보다 일반적으로 YGGFL로 기재된다.
마이크로어레이를 제조한 후, 전기화학적 탈차단을 이용하는 대신, 전체 마이크로어레이를 메틸렌 클로라이드 중 40％ 트리플루오로아세트산 (TFA) (30분) 후, 90％ 수성 TFA (30분)를 사용하여 화학 탈차단시켰다. 탈차단 후, 마이크로어레이를 에탄올로 세정한 후, 아실화된 소 혈청 알부민 (ABSA)으로 차단시켜 항체의 백그라운드 결합을 제거하였다. 차단에 사용된 용액은 2XPBS 및 0.05％ 트윈 (TWEEN) 20 (상표명) 중 ABSA 2 mg/ml를 함유하였다. 차단 반응을 30분 동안 진행 시켰다. 차단 후, 마이크로어레이를 1차 항-베타-엔도르핀 항체와 함께 인큐베이션하였다. 사용된 항체는 클론 3-E7 (모노클로날, 마우스)이고, 0.05％ 트윈 20 (상표명)을 갖는 2XPBS를 사용하여 1/1000으로 희석하였다. 2XPBS 및 0.05％ 트윈 20 (상표명)을 케미콘 인터네셔날, 인코포레이션 (Chemicon International, Inc.)으로부터 구입하였다. 항-베타-엔도르핀 항체는 전극 상에서 합성된 펩티드 서열 YGGFL을 갖는 전극 상에 선택적으로 흡착할 것이다. 인큐베이션 후, 마이크로어레이를 항-베타-엔도르핀 항체에 선택적으로 흡착될 Cy5 (상표명) 표지된 당나귀 항-마우스 항체에 노출시켰다. Cy5 (상표명) 표지된 당나귀 항-마우스 항체는 인테그레이티드 DNA 테크놀로지즈 (Integrated DNA Technologies)로부터 구입하였다. 마지막으로, 마이크로어레이를 어레이 웍스 (Array Works; 등록상표) 이미저 (Imager) (워싱턴주 이사쿠아 소재 어플라이드 프레시젼 (Applied Precision)) 상에서 화상 형성하여 Cy5 (상표명) 표지된 당나귀 항-마우스 항체를 갖는 전극을 밝혀내었다.
도 20A 내지 20E는 전극의 마이크로어레이의 4개의 전극 (2008, 2009, 2010, 2011)의 마이크로어레이 (2006)의 단면의 개략도이다.
2개의 전극 (2010, 2011) 상 조합 링커 및 스페이서 (2016, 2018, 2020A, 2020B)의 합성 후, 펩티드 합성 (2024) 및 표지 (2030, 2032, 2034)를 위한 일련의 단계가 도시되어 있다. 도 20A는 합성 전의 전극 마이크로어레이 (2006)의 개략도이다. 코팅 (2004)은 마이크로어레이를 커버하는 것으로 도시되어 있다. 코팅 (2004)은 백금 전극 (2008, 2009, 2010, 2011)만을 커버하였다. 코팅 (2004)은 반 응성 기 (2002A)로서 히드록실기를 갖는 것으로 도시되어 있다. 다른 반응성 기가 사용될 수 있다. 이 실험에 대하여, 코팅 (2004)은 수크로스의 흡착된 층이고, 따라서, 반응성 기는 히드록실기였다. 단계 (2012)는 도 20B에서 조합 링커 및 스페이서를 2개의 전극 (2010, 2011)에 부착시키기 위한 단계의 순서였다. 2개의 전극 (2008, 2009)은 조합 링커 및 스페이서는 없지만, 상기 절차에 따라 개질된 T (2014, 2018)의 부착에 의해 아민 (2020A)으로 변화된 반응성 기를 갖는 것으로 도시되어 있다. 단계 (2022)는 도 20C에 도시된 바와 같이 L을 반응성 아민기 (2020B)에 첨가함으로써 펩티드 (2024)를 형성한 제1 단계였다. 단계 (2026)는 도 20D에 도시된 바와 같이 4개의 모든 전극 (2008, 2009, 2010, 2011) 상에 펩티드 쇄 (2024)를 형성하기 위한 다중 단계였다. 단계 (2028)는 도 20E에 도시된 바와 같이 상기 절차에 따라, 클론 3-E7 항체 (2030)의 흡착 후, Cy5 (상표명) 표지된 당나귀 항-마우스 (2032, 2034)의 흡착을 위한 2 단계이다. 2개의 전극 (2008, 2009) 상 Cy5 (상표명) 표지된 당나귀 항-마우스 (2034)는 전극과 표지 사이의 거리가 켄칭을 막기에 불충분하기 때문에 백금 전극에 의해 형광이 켄칭된다는 것을 나타하기 위하여 어둡게 나타내었다. 반면, 2개의 전극 (2010, 2011) 상 Cy5 (상표명) 표지된 당나귀 항-마우스 (2032)는 조합 링커 및 스페이서가 표지 및 전극 사이의 거리를 켄칭을 막기에 충분한 거리로 제공하기 때문에 형광이 관찰된다는 것을 나타내기 위하여 어둡게 나타내지 않았다. 전극 1개 당 오직 하나의 합성 단위가 도시되어 있지만, 실제로는 각각의 전극에서 다수의 단위가 존재하였고, 그러나 예시 목적 상 단지 하나의 단위만 나타내었다.
도 21은 조합 링커 및 스페이서를 사용 및 비사용한 것으로 도시된 도 20E로부터의 2개의 전극의 단면도이다. 도 21은 2개의 전극 (2108, 2110)이 도시되어 있고, 반응성 히드록실기 (2102)를 갖는 코팅 (2104)을 갖는 전극 마이크로어레이 (2106)의 단면을 나타낸다. 코팅 (2104)은 수크로스이고, 백금 전극 상에만 존재하였다. 도 21은 Cy5 표지된 당나귀 항-마우스 항체 (2132, 2134) 및 백금 전극 (2108, 2110) 사이의 거리에 대한 조합 링커 및 스페이서 (2116)의 효과 및 켄칭 방지에 대한 수반 효과를 나타낸다. 전극 (2108) 상 표지 (2134)로부터의 형광은 켄칭된 반면, 전극 (2110) 상 표지 (2132)로부터의 형광은 전극 (2110) 및 표지 (2132) 사이의 더 먼 거리로 인하여 켄칭되지 않았다. 따라서, T 단위 (2114, 2116)는 음 전하 (2136)를 갖는 것으로 도시되어 있으며, 이것은 이온 (2138)을 갖는 수성 매질 (2140) 중에서 용매화를 개선시켰다. 음 상대 이온은 도시되어 있지 않다. 도시된 이온은 단지 용액에 존재할 수 있는 이온의 임의의 유형의 대표이다. T 단위 상 포스페이트 OH기의 해리의 결과로서 산성 종을 나타내기 위해 히드로늄 이온을 도시하였다.
도 22는 본 실시예에 사용된 8개의 전극의 확대 사진이다. 4개의 전극 (2202)은 조합 링커 및 스페이서를 갖지 않았고, 따라서 백금 켄칭으로 인하여 Cy5 표지된 당나귀 항-마우스 항체로부터 임의의 가시적 형광이 나타나지 않았다. 4개의 전극 (2204)은 조합 링커 및 스페이서를 가졌고, 따라서 Cy5 표지된 당나귀 항-마우스 항체로부터 형광이 나타났다.
실시예 3
전극 마이크로어레이를 실시예 1의 절차에 따라 제조하였지만, 0 내지 15 T 단위의 상이한 길이의 일련의 링커/스페이서를 사용하였다. 또한, 먼저 아미노산, 류신을 부착하고, 후속 아미노산을 부착하지 않았다. 대신, 상이한 길이의 링커/스페이서를 갖는 위치에서 비오틴을 류신에 부착하였다. 비오틴의 부착 후, 마이크로어레이를 텍사스 레드 표지된 스트렙타비딘의 용액에 의해 커버하였고, 이것은 비오틴에 선택적으로 착화하였다. 마이크로어레이에 대해 화상 분석을 수행하여 텍사스 레드 표지된 스트렙타비딘을 갖는 전극을 관찰하였다.
도 24는 열 (2402, 2404, 2406, 2408, 2410, 2412 및 2414)을 나타낸 마이크로어레이 (2400)의 일부분의 평면도의 확대 사진이다. 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면, 열 (2402, 2408 및 2412)에서 제1 전극 상 조합 링커 및 스페이서의 길이는 0이었다. 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하면, 열 (2403, 2410 및 2414)에서 제1 전극 상 링커/스페이서의 길이는 0이었다. 열 (2406)은 그 위에서 임의의 합성이 없었다. 열 (2402, 2408 및 2412)에 대해, 왼쪽에서 오른쪽으로 이동할수록 링커/스페이서의 길이는 1 T 단위씩 증가하였다. 열 (2403, 2410 및 2414)에 대해, 오른쪽에서 왼쪽으로 이동할수록 조합 링커 및 스페이서의 길이는 1 T 단위씩 증가하였다. 동일계 합성을 허용하기 위하여, T 단위를 갖지 않는 셀은 실시예 1 및 도 21, 전극 (2108)에 따른 아민기를 갖는 개질된 T 단위를 가졌다. 도 24는 조합 링커 및 스페이서의 길이가 증가할수록, 형광이 증가함을 나타낸다. 약 6 내지 8 T 단위에서, 가장 강한 형광을 갖는 15 T 단위를 갖는 마지막 셀에 이를 때까지, 형광은 실질적으로 증가하였다. 따라서, 링커/스페이서의 길이의 증가는 백금 전극 의 켄칭 효과를 제거하였다.
실시예 4
도 23은 직렬 및 개별 어드레스가능한 복수의 백금 전극을 갖는 전극 마이크로어레이 (2306)의 2개의 셀 (2308, 2310)의 단면의 개략도이다. 히드록실 반응성 기 (2302)를 갖는 코팅 (2304)이 도시되어 있다. 코팅 (2304)은 백금 전극 상에 흡착된 수크로스 층일 수 있고, 전극 상에만 존재할 수 있다. 비이온성 조합 링커 및 스페이서 (2314)를 갖는 전극 (2308)이 도시되어 있고, 본 발명에 따른 조합 링커 및 스페이서 (2316)를 갖는 전극 (2310)이 도시되어 있다. 비이온성 링커 (2314)는 본 발명에 따른 조합 링커 및 스페이서 (2316)의 합성 전후에 부착될 수 있다. 펩티드 (2324)는 전극 (2308 및 2310) 상에서 동일계에서 합성되었다. 실시예 1 및 2의 형광 표지 절차를 사용하여 전극 (2308 및 2310)에서 펩티드 (2330, 2332, 2334)를 표지하였다.
비이온성 조합 링커 및 스페이서 (2314)는 PEG 화합물 또는 다른 비이온성 화합물일 수 있다. PEG는 수용성이지만, 음 전하 (2318)가 용매화에 기여하기 때문에, 본 발명의 다중 이온성 조합 링커 및 스페이서 (2316)로서 용매화되지 않았다. PEG (또는 다른 비이온성 화합물) 상 전하의 결핍은 PEG가 그 자신 위에 포개져서 전극 표면에 접근하거나, 동일한 전극 상 인접 PEG 쇄에 접근하게 하며, 그 결과 백금 켄칭 및 표지된 종의 펩티드로의 접근 감소로 인해, 전극 (2308) 상 형광이 전극 (2310)보다 적을 것으로 예상된다. 본 발명의 다중 이온성 조합 링커 및 스페이서 (2316)를 사용한 합성 효율은, 조합 링커 및 스페이서 (2316)의 말단 상 반응성 기 (420A, 420B)로의 우수한 접근성으로 인하여 더 높았다.

Claims (29)

  1. (a) 각각의 전극이 컴퓨터 제어 시스템에 전자적으로 연결되어 있고 각각의 전극이 표면을 갖는 것인, 기판 상 복수의 전극;
    (b) 상기 복수의 전극의 각각의 전극의 표면 상에 흡착된 다공성 반응층; 및
    (c) 상기 흡착된 다공성 반응층에 부착된 링커기를 포함하며,
    상기 다공성 반응층은 단당류, 이당류, 삼당류, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 유도체, N-히드록시숙신이미드, 하기 화학식 I의 화합물, 하기 화학식 II의 화합물, 하기 화학식 III의 화합물, 하기 화학식 IV의 화합물, 하기 화학식 V의 화합물, 하기 화학식 VI의 화합물, 하기 화학식 VII의 화합물, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학종 또는 화학종의 혼합물을 포함하는 것이고,
    상기 링커기는
    (i) 상기 흡착된 다공성 반응층에 공유 결합된 결합 말단;
    (ii) 반응성 기를 갖는 합성 말단; 및
    (iii) 상기 결합 말단 및 합성 말단을 선형으로 연결하고 수성 매질에서 상당한 이온 전하를 갖는 100개 이하의 공유 결합된 단량체를 포함하는 중간 부분을 포함하며, 상기 반응성 기에 부착된 후속 기는 수성 매질에서 실질적으로 용매화되는 것인, 합성을 위한 링커가 부착된 흡착된 다공성 반응층을 갖는 전극 어레이.
    <화학식 I>
    Figure 112007043326616-PCT00035
    <화학식 II>
    Figure 112007043326616-PCT00036
    <화학식 III>
    Figure 112007043326616-PCT00037
    <화학식 IV>
    Figure 112007043326616-PCT00038
    <화학식 V>
    Figure 112007043326616-PCT00039
    <화학식 VI>
    Figure 112007043326616-PCT00040
    <화학식 VII>
    Figure 112007043326616-PCT00041
    상기 식에서,
    m은 1 내지 4의 정수이고;
    R1, R2, R7 및 R8은 독립적으로 수소, 및 치환된 및 비치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 및 폴리시클릭기, 및 할로, 아미드, 알콕시, 아실, 아실옥시, 옥시카르보닐, 아실옥시카르보닐, 알콕시카르보닐옥시, 카르복시, 아미노, 2급 아미노, 3급 아미노, 히드라지노, 아지도, 알카족시, 시아노, 이소시아노, 시아네이토, 이소시아네이토, 티오시아네이토, 풀미네이토, 이소티오시아네이토, 이소셀레노시아네이토, 셀레노시아네이토, 카르복시아미도, 아실이미노, 니트로소, 아미노옥시, 카르복스이미도일, 히드라조노일, 옥심, 아실히드라지노, 아미디노, 술피드, 술폭시드, 티오술폭시드, 술폰, 티오술폰, 술페이트, 티오술페이트, 히드록실, 포르밀, 히드록시퍼옥시, 히 드로퍼옥시, 퍼옥시산, 카르바모일, 트리메틸 실릴, 니트로, 니트로소, 옥사모일, 펜타졸릴, 술파모일, 술펜아모일, 술페노, 술핀아모일, 술피노, 술포, 술포아미노, 히드로티올, 테트라졸릴, 티오카르바모일, 티오카르바조노, 티오카르보디아조노, 티오카르보노히드라지도, 티오카르복시, 티오포르밀, 티오아실, 티오시아네이토, 티오세미카르바지도, 티오술피노, 티오술포, 티오우레이도, 트리아자노, 트리아제노, 트리아지닐, 트리티오술포, 술핀이미드산, 술폰이미드산, 술피노히드라존산, 술포노히드라존산, 술피노히드록심산, 술포노히드록심산 및 인산 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R3은 헤테로원자기, 카르보닐, 및 치환된 및 비치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 및 폴리시클릭기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R4 및 R5는 독립적으로 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌 및 헥실렌으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R6은 숙신이미드의 2개의 탄소와 함께 고리 구조를 형성하며, 치환된 및 비치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 및 폴리시클릭기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R7은 아미노 및 히드록실로 이루어진 군으로부터 선택된다.
  2. 제1항에 있어서, 단당류가 알로스, 알트로스, 아라비노스, 데옥시리보스, 에리트로스, 프럭토스, 갈락토스, 글루코스, 굴로스, 이도스, 릭소스, 만노스, 프시코스, L-람노스, 리보스, 리불로스, 세도헵툴로스, D-소르비톨, 소르보스, 실룰로스, 타가토스, 탈로스, 트레오스, 크실룰로스 및 크실로스로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 전극 어레이.
  3. 제1항에 있어서, 이당류가 아밀로스, 셀로비오스, 락토스, 말토스, 멜리비오스, 팔라티노스, 수크로스 및 트레할로스로 이루어진 군으로부터 선택된 것이고, 삼당류가 라피노스 및 멜레지토스로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 전극 어레이.
  4. 제1항에 있어서, 폴리에틸렌 글리콜 유도체가 디에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 1급 아미노기를 갖는 폴리에틸렌 글리콜, 2-(2-아미노에톡시)에탄올, 에탄올 아민, 디(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 디(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 벤질 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 트리틸 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 클로로 모노 메틸 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 모노 메틸 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 벤질 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 트리틸 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-헥세닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-헵테닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-옥테닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-데세닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-운데세닐 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 모노 메틸 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 메틸 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 벤질 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 트리틸 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-헥세닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-헵테닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-옥테닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-데세닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-운데세닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 4-벤조페논일 모노 1-운데세닐 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 메틸 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노알릴 모노 메틸 에테르, 옥타(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 옥타(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 옥타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 모노 메틸 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 메틸 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 옥타데카(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 옥타(에틸렌 글리콜), 데카(에틸렌 글리콜), 도데카(에틸렌 글리콜), 테트라데카(에틸렌 글 리콜), 헥사데카(에틸렌 글리콜), 옥타데카(에틸렌 글리콜), 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 헥세닐 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 옥테닐 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 데세닐 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-플루오로벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-플루오로벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-모르폴리노벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-모르폴리노벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-모르폴리노벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르 및 4-모르폴리노벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 전극 어레이.
  5. 제1항에 있어서, 폴리에틸렌 글리콜의 분자량이 약 1,000 내지 20,000인 전극 어레이.
  6. 제1항에 있어서, 전극 표면이 백금, 금, 반도체, 인듐 주석 옥시드, 탄소 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 물질로 제조된 것인 전극 어레이.
  7. 제1항에 있어서, 반응성 기가 아미노, 히드록실 및 카르복실로 이루어진 군 으로부터 선택된 것인 전극 어레이.
  8. 제1항에 있어서, 복수의 공유 결합된 단량체가 DNA, RNA, 및 이온성 측쇄를 갖는 아미노산 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 전극 어레이.
  9. 제1항에 있어서, 복수의 공유 결합된 단량체가 데옥시아데닐레이트, 데옥시구아닐레이트, 데옥시시티딜레이트, 데옥시티미딜레이트 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 전극 어레이.
  10. 제1항에 있어서, 복수의 공유 결합된 단량체가 아데닐레이트, 구아닐레이트, 시티딜레이트, 우리딜레이트 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 전극 어레이.
  11. (a) 기판 상에, 각각의 전극이 컴퓨터 제어 시스템에 전자적으로 연결되어 있고 각각의 전극이 표면을 갖는 복수의 전극을 제공하는 단계;
    (b) 상기 복수의 전극의 각각의 전극의 표면 상에 다공성 반응층을 흡착시키는 단계; 및
    (c) 상기 흡착된 다공성 반응층에 링커기를 부착시키는 단계를 포함하며,
    상기 다공성 반응층은 단당류, 이당류, 삼당류, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 유도체, N-히드록시숙신이미드, 하기 화학식 I의 화합물, 하기 화학식 II의 화합물, 하기 화학식 III의 화합물, 하기 화학식 IV의 화합물, 하기 화학식 V의 화합물, 하기 화학식 VI의 화합물, 하기 화학식 VII의 화합물, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학종을 포함하는 것이고,
    상기 링커기는
    (i) 상기 흡착된 다공성 반응층에 공유 결합된 결합 말단;
    (ii) 반응성 기를 갖는 합성 말단; 및
    (iii) 상기 결합 말단 및 합성 말단을 선형으로 연결하고 수성 매질에서 상당한 이온 전하를 갖는 100개 이하의 공유 결합된 단량체를 포함하는 중간 부분을 포함하며, 상기 반응성 기에 부착된 후속 기는 수성 매질에서 실질적으로 용매화되는 것인, 각각의 전극이 표면을 갖는 복수의 전극 및 개선된 합성 품질을 위한 상기 표면에 흡착된 다공성 반응층을 갖는 전극 어레이 디바이스의 형성 방법.
    <화학식 I>
    Figure 112007043326616-PCT00042
    <화학식 II>
    Figure 112007043326616-PCT00043
    <화학식 III>
    Figure 112007043326616-PCT00044
    <화학식 IV>
    Figure 112007043326616-PCT00045
    <화학식 V>
    Figure 112007043326616-PCT00046
    <화학식 VI>
    Figure 112007043326616-PCT00047
    <화학식 VII>
    Figure 112007043326616-PCT00048
    상기 식에서,
    m은 1 내지 4의 정수이고;
    R1, R2, R7 및 R8은 독립적으로 수소, 및 치환된 및 비치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 및 폴리시클릭기, 및 할로, 아미드, 알콕시, 아실, 아실옥시, 옥시카르보닐, 아실옥시카르보닐, 알콕시카르보닐옥시, 카르복시, 아미노, 2급 아미노, 3급 아미노, 히드라지노, 아지도, 알카족시, 시아노, 이소시아노, 시아네이토, 이소시아네이토, 티오시아네이토, 풀미네이토, 이소티오시아네이토, 이소셀레노시아네이토, 셀레노시아네이토, 카르복시아미도, 아실이미노, 니트로소, 아미노옥시, 카르복스이미도일, 히드라조노일, 옥심, 아실히드라지노, 아미디노, 술피드, 술폭시드, 티오술폭시드, 술폰, 티오술폰, 술페이트, 티오술페이트, 히드록실, 포르밀, 히드록시퍼옥시, 히드로퍼옥시, 퍼옥시산, 카르바모일, 트리메틸 실릴, 니트로, 니트로소, 옥사모일, 펜타졸릴, 술파모일, 술펜아모일, 술페노, 술핀아모일, 술피노, 술포, 술포아미노, 히드로티올, 테트라졸릴, 티오카르바모일, 티오카르바조노, 티오카르보디아조노, 티오카르보노히드라지도, 티오카르복시, 티오포르밀, 티오아실, 티오시아네이토, 티오세미카르바지도, 티오술피노, 티오술포, 티오우레이도, 트리아자노, 트리아제노, 트리아지닐, 트리티오술포, 술핀이미드산, 술폰이미드산, 술피노히드라존산, 술포노히드라존산, 술피노히드록심산, 술포노히드록심산 및 인산 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R3은 헤테로원자기, 카르보닐, 및 치환된 및 비치환된 알킬, 알케닐, 알키 닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 및 폴리시클릭기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R4 및 R5는 독립적으로 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌 및 헥실렌으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R6은 숙신이미드의 2개의 탄소와 함께 고리 구조를 형성하며, 치환된 및 비치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로시클릭 고리 및 폴리시클릭기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R7은 아미노 및 히드록실로 이루어진 군으로부터 선택된다.
  12. 제11항에 있어서, 단당류가 알로스, 알트로스, 아라비노스, 데옥시리보스, 에리트로스, 프럭토스, 갈락토스, 글루코스, 굴로스, 이도스, 릭소스, 만노스, 프시코스, L-람노스, 리보스, 리불로스, 세도헵툴로스, D-소르비톨, 소르보스, 실룰로스, 타가토스, 탈로스, 트레오스, 크실룰로스 및 크실로스로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  13. 제11항에 있어서, 이당류가 아밀로스, 셀로비오스, 락토스, 말토스, 멜리비오스, 팔라티노스, 수크로스 및 트레할로스로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  14. 제11항에 있어서, 삼당류가 라피노스 및 멜레지토스로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  15. 제11항에 있어서, 폴리에틸렌 글리콜 유도체가 디에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 1급 아미노기를 갖는 폴리에틸렌 글리콜, 2-(2-아미노에톡시)에탄올, 에탄올 아민, 디(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 디(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 벤질 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 트리틸 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 클로로 모노 메틸 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 트리(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 모노 메틸 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 벤질 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 트리틸 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-헥세닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-헵테닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-옥테닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-데세닐 에테르, 테트라(에틸렌 글리콜) 모노 1-운데세닐 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 모노 메틸 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 메틸 에테르, 펜타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 벤질 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 트리틸 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-헥세닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-헵테닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-옥테닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-데세닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 1-운데세닐 에테르, 헥사(에틸렌 글리콜) 모노 4-벤조페논일 모노 1-운데세닐 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 메틸 에테르, 헵타(에틸렌 글리콜) 모노알릴 모노 메틸 에테르, 옥타(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 옥타(에틸렌 글리콜) 모노 토실레이트, 옥타(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 알릴 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 메틸 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 모노 메틸 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 토실 모노 메틸 에테르, 운데카(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 옥타데카(에틸렌 글리콜) 모노 알릴 에테르, 옥타(에틸렌 글리콜), 데카(에틸렌 글리콜), 도데카(에틸렌 글리콜), 테트라데카(에틸렌 글리콜), 헥사데카(에틸렌 글리콜), 옥타데카(에틸렌 글리콜), 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 헥세닐 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 옥테닐 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 데세닐 에테르, 벤조페논-4-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-플루오로벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-플루오로벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-히드록시벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리 콜) 운데세닐 에테르, 4-모르폴리노벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르, 4-모르폴리노벤조페논-4'-헥사(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르, 4-모르폴리노벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 알릴 에테르 및 4-모르폴리노벤조페논-4'-테트라(에틸렌 글리콜) 운데세닐 에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  16. 제11항에 있어서, 폴리에틸렌 글리콜의 분자량이 약 1,000 내지 20,000인 방법.
  17. 제11항에 있어서, 다공성 반응층을 흡착시키는 단계가
    (b1) 약 0.001 내지 5 몰의 농도를 갖는 화학종 및 상기 화학종을 용해시킬 수 있는 용매를 포함하고 온도가 약 0 내지 90℃인 처리 용액을 마이크로어레이와 약 1분 내지 약 1개월 동안 접촉시키는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  18. 제11항에 있어서, 복수의 전극의 각각의 전극의 표면이 백금, 금, 반도체, 인듐 주석 옥시드, 탄소 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  19. 제11항에 있어서, 반응성 기가 아미노, 히드록실 및 카르복실로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  20. 제11항에 있어서, 복수의 공유 결합된 단량체가 DNA, RNA, 및 이온성 측쇄를 갖는 아미노산 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  21. 제11항에 있어서, 복수의 공유 결합된 단량체가 데옥시아데닐레이트, 데옥시구아닐레이트, 데옥시시티딜레이트, 데옥시티미딜레이트 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  22. 제11항에 있어서, 복수의 공유 결합된 단량체가 아데닐레이트, 구아닐레이트, 시티딜레이트, 우리딜레이트 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  23. 제11항에 있어서, 복수의 공유 결합된 단량체가 리신, 아르기닌, 히스티딘, 아스파르트산, 글루탐산, 포스포-세린, 포스포-트레오닌, 인광체-티로신, 아스파라긴 및 글루타민으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  24. 제11항에 있어서, 복수의 전극을 제공하는 단계가
    (a1) 플라즈마 세정 방법을 이용하여 전극 표면을 에칭하는 단계; 및
    (a2) 화학적 세정 방법을 이용하여 전극 표면을 세정하는 단계를 더 포함하 는 것인 방법.
  25. 제24항에 있어서, 플라즈마 세정 방법이
    (a1.1) 전극 마이크로어레이를 아르곤 플라즈마에 약 2 내지 6분 동안 노출시키는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  26. 제24항에 있어서, 플라즈마 세정 방법이
    (a1.1) 전극 마이크로어레이를 육불화황 플라즈마에 약 2 내지 6분 동안 노출시키는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  27. 제24항에 있어서, 플라즈마 세정 방법이
    (a1.1) 약 600 와트의 전력 및 약 8 mTorr의 압력을 사용하는 아르곤 플라즈마를 이용하여 약 2 내지 약 4분 동안 전극 마이크로어레이를 에칭시키는 단계;
    (a1.2) 약 500 와트의 전력 및 약 50 mTorr의 압력을 사용하는 산소 플라즈마를 이용하여 약 5 내지 약 7분 동안 전극 마이크로어레이를 에칭시키는 단계; 및
    (a1.3) 약 600 와트의 전력 및 약 8 mTorr의 압력을 사용하는 아르곤 플라즈마를 이용하여 약 8 내지 약 12분 동안 전극 마이크로어레이를 에칭시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  28. 제24항에 있어서, 화학적 세정 방법이
    (a2.1) 약 0.01 내지 5 몰의 농도를 갖는 황산 용액을 전극의 표면과 접촉시키는 단계;
    (a2.2) 전극의 제2 군이 접지되어 있는 동안, 전극의 제1 군에 전류를 약 0.01 내지 60초 동안 펄싱 (pulsing)하는 단계 (여기서, 각각의 전극은 전극의 제1 군 또는 전극의 제2 군에 속함);
    (a2.3) 전극의 제1 군이 접지되어 있는 동안, 전극의 제2 군에 전류를 약 0.01 내지 60초 동안 펄싱하는 단계; 및
    (a2.4) 전극의 제2 군이 접지되어 있는 동안, 전극의 제1 군에 전류를 약 0.01 내지 60초 동안 펄싱하는 것 및 전극의 제1 군이 접지되어 있는 동안, 전극의 제2 군에 전류를 약 0.01 내지 60초 동안 펄싱하는 것을 약 1 내지 60분의 누적 시간 동안 교호 수행하는 단계
    를 포함하는 전기화학적 세정 방법을 더 포함하는 것인 방법.
  29. 제24항에 있어서, 화학적 세정 방법이
    (a2.1) 약 0.5 내지 10％ (부피 기준)의 농도를 갖고 온도가 약 20 내지 95℃인 과산화수소 용액을 전극의 표면과 약 1분 내지 약 24시간 동안 접촉시키는 단계 를 포함하는 과산화수소 세정 방법을 더 포함하는 것인 방법.
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