KR20110136367A - 수용성 형광 공액화 고분자 화합물-수은-티민 복합체를 이용한 시스테인의 선택적 검출방법 - Google Patents

수용성 형광 공액화 고분자 화합물-수은-티민 복합체를 이용한 시스테인의 선택적 검출방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이온성기를 갖는 수용성 공액화 고분자 화합물이 회합에 따른 엑시톤 이동에 의해 형광색이 변하는 원리에 근거하여, 수은 이온이 황 원자 그리고 티민과 특이적 상호작용을 갖는 것을 이용하여 제조한 수용성 공액화 고분자-수은-티민 복합체를 이용한 수용액 상에서 시스테인의 선택적 형광 검출방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 이온성기를 가지는 수용성 형광 공액화 고분자-수은-티민 복합체를 이용하여 수용액 상에서 시스테인의 농도에 따라 상기 고분자 화합물의 형광 색상이 변화하는 형광센서에 관한 것이다.

Description

수용성 형광 공액화 고분자 화합물-수은-티민 복합체를 이용한 시스테인의 선택적 검출방법{Method for selectively detecting Cysteine via Conjugated Fluorescent Polyelectrolyte-Mercury-Thymine Complexation}
본 발명은 이온성기를 갖는 수용성 공액화 고분자 화합물-수은-티민 복합체를 이용한 시스테인의 선택적 검출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수용성 공액화 고분자 화합물이 회합에 따른 엑시톤 이동에 의해 형광색이 변하는 원리에 근거하고, 수은 이온이 황 원자 그리고 티민과 상호작용을 갖는 것을 이용한 수용액 상에서 시스테인의 선택적 형광 검출방법에 관한 것이다.
바이오센서는 동물 혹은 생체 물질의 측정 대상물에 대해 선택성이 탁월하며 예민한 감도를 갖고, 어떠한 상호작용에 의한 물리적, 화학적 신호를 전기신호로 변환 가능한 물질 및 분석 장치를 말한다. 바이오센서 물질로서 수용성 공액화 고분자는 공액화 고분자로의 특징인 피측정물과 상호작용에 대한 응답으로 신호를 발현할 때 감도가 증가하는 신호 증폭의 장점을 갖을 뿐만 아니라 이온성을 띄기 때문에 수용액 상에서 반대 전하를 갖는 다양한 이온, 단백질, DNA 등의 바이오 물질과의 상호작용이 가능하다(D. T. McQuade, A. E. Pullen, T. M. Swager, Chem. Rev. 100, 2537, 2000; I. -B. Kim, J. N. Wilson, U. H. F. Bunz, Chem. Commun. 1273, 2005).
수용성 공액화 고분자를 이용한 바이오센서의 일반적인 감지 신호는 전기, 저항, 전위차 등의 전기적 성질이나 색채, 형광 등의 광학적 성질을 이용한다. 이중에서도 색채 및 형광색의 변화는 육안으로도 쉽게 판별이 가능하므로 특별한 장비가 없어도 측정이 용이한 방법 중의 하나이다.
본 발명에서는 수용성 공액화 고분자의 회합에 의한 형광색의 변화를 통해 측정물의 감지를 하였으며, 회합에 의한 형광 변화는 동일한 고분자 센서물질 내에 에너지 주개와 받개가 동시에 존재하는 구조적 특성에 기인한다. 고분자가 잘 용해된 수용액 상태에서는 에너지 주개와 받개의 거리가 멀어 1차원적인 분자내 엑시톤의 이동만 나타나지만 고체 상태, 즉 회합이 일어나면 에너지 주개와 받개 간의 거리가 가까워짐에 따라 3차원적인 분자간 엑시톤 이동이 활발해진다. 이와 같이 수용액 상태와 비교하여 고체 상태에서는 고분자의 엑시톤 이동 현상이 달라짐에 따라 형광의 변화가 나타난다(A. Sartijo, T. M. Swager. J. Am. Chem. Soc. 129, 16020, 2007; F. Wang, G. C. Bazan, J. Am. Chem. Soc. 128, 15786, 2006).
본 발명에서는 수용성 공액화 고분자의 회합을 유도하기 위한 방법으로 다양한 특이적 결합이 가능한 수은 이온을 사용하였다. 수은 이온은 DNA 염기 중 하나인 티민과 선택적인 결합을 통해 티민-수은-티민의 복합체를 형성하며(J. S. Lee, H. Y. Jun, J. S. Kim, Adv. Mater. 21, 1, 2009; J. S. Li, J. J. Yao, W. W. Zhong, Chem, Commun., 4962, 2009), 황 원자와 강한 결합을 이루기 때문에 황이 포함된 화합물과 반응 시 착화합물을 형성하거나 탈황시킨다(W. Shi, H. Ma, Chem. Commun., 1856, 2008; X. Q. Zhan, Z. H. Qian, H. Zheng, B. Y. Su, Z. Lan, J. G. Xu, Chem. Commun., 1859, 2008; Y. K. Yang, K. J. Yook, J. S. Tae, J. Am. Chem, Soc., 127, 16760, 2005). 이러한 이유로 시스테인과의 상호작용이 가능한데, 시스테인 또한 황을 포함하는 물질이다. 시스테인은 수은 이온과 2:1의 결합을 갖고, 이러한 결합은 수은-티민과의 상호작용보다 더욱 강하다(J. S. Lee, P. A. Ulmann, M. S. Han, C. A. Mirkin, Nano Lett., 8, 529, 2008)
시스테인은 20개의 기본 아미노산 중 황을 포함하는 물질로써 유일하게 싸이올기를 포함한다. 신체 내에서 시스테인은 이황화 결합을 형성하여 단백질의 분자 내 가교를 이룸으로써 이차적 구조 및 기능에 영향을 미친다. 특히 손톱, 발톱, 피부, 머리칼의 구성 성분이며 콜라겐의 생성과 피부의 탄력을 유지하는데 필요하다. 이렇듯 세포나 조직의 성장에 관여하기 때문에 시스테인의 결핍은 성장, 모발의 탈색, 무기력증, 피부병변 등을 유발할 수 있다. 또한, 싸이올기는 산화-환원 반응을 갖기 때문에 시스테인은 항산화 능력을 가짐으로써 인간의 대사 작용에 영향을 미치며 해독의 작용을 한다. 이러한 이유로 비필수 아미노산군에 속하지만 특정한 대사 장애 또는 황의 흡수장애를 갖는 사람에게는 필수적 요소이다.
상기와 같은 금속 이온과 아미노산의 결합 특성을 바탕으로 시스테인을 검출하기 위한 노력은 저분자 및 고분자 물질에 의하여 많이 시도되었다. 연구된 대부분의 시스테인 감지 방법은 수용액 상이 아닌 유기 용매에서 이루어지므로 실제적인 환경적 조건에 타당하지 않으며 응용성이 제한적이다. 본 발명에서는 수용액 상에서 고분자 물질에 시스테인의 수용체의 분자 내 도입을 위한 일반적인 합성의 방법을 거치지 않고 보다 단순화하여 고분자-수은-티민 복합체를 이용하여 시스테인의 감지 방법을 제시하고자 한다.
본 발명은 바이오센서로서 넓은 응용이 가능한 이온성기를 갖는 수용성 형광 공액화 고분자 화합물을 이용하여 고분자화합물-수은-티민의 복합체의 형성을 통하여 시스테인을 선택적으로 검출하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 이온성기를 갖는 수용성 공액화 고분자 화합물, 수은 이온과 티민의 상호작용에 의한 수용성 공액화 고분자화합물-수은-티민 복합체를 이용하여, 수용액 상에서 시스테인을 선택적으로 형광 검출하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이온성기를 갖는 수용성 형광 공액화 고분자 화합물, 수은 이온 및 티민이 복합체를 형성하여 시스테인의 농도에 따라 상기 고분자 화합물의 형광 색상이 변화하는 형광센서에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 상기 이온성기를 갖는 수용성 공액화 고분자 화합물은 하기 화학식 1 또는 2에서 선택되는 중합단위를 가지고 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
[상기 화학식 1 또는 2에서,
R1 및 R2는 서로 독립적으로 말단에 술폰산염 또는 트리(C1-C7)알킬암모늄염이 치환된 직쇄 또는 분지쇄의 C1 내지 C6의 알킬기이고;
Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 (C6-C20)아릴렌이며;
a, b, c 및 d는 몰분율로, a 및 c는 서로 독립적으로 0.05 내지 0.5의 실수이고, b는 1-a이고, d는 1-c이다.]
상기 R1 및 R2의 알킬기의 말단은 예를 들어 서로 독립적으로 술폰산염, 트라이메틸암모늄염, 에틸다이메틸암모늄염, 다이에틸메틸암모늄염 또는 트라이에틸암모늄염으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 치환될 수 있으며, R1 및 R2의 알킬기는 예를 들어 서로 독립적으로 메틸, 에틸, i-프로필, n-프로필, i-부틸, n-부틸, t-부틸, n-펜틸, i-펜틸 또는 n-헥실이며, Ar1 및 Ar2는 예를 들어 2가의 페닐렌이지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 수용성 공액화 고분자의 분자량은 원칙적으로 제한이 없으나, 수평균 분자량(Mn)으로 3,000 내지 100,000이 바람직하고, 그 용도에 요구되는 특성에 따라 그 범위를 적절히 조절하여 사용할 수 있다.
본 발명의 화학식 1 내지 2로 표시되는 수용성 공액화 고분자 화합물은 벤조싸이아다이아졸 또는 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸을 에너지 받개로 사용하고 페닐렌을 에너지 주개로 사용하여 회합에 따라 형광색의 변화가 다르게 나타나는 특징을 갖는다. 본 발명에서 사용한 수용성 형광 공액화 고분자 화합물은 본 발명자에 의하여 출원된 대한민국 특허 출원번호 10-2008-0103701에 기재되어 있고, 에너지 주개와 받개의 종류와 비율을 달리하여 회합에 의한 형광의 변화가 나타나는 특징을 가진다.
또한 본 발명의 수용성 공액화 고분자 화합물은 수용액 상태에서는 고분자 화합물 내에 90%를 차지하는 큰 에너지 밴드갭을 갖는 페닐렌 구조의 청색 형광만이 나타나는 반면, 고체 상태로 회합이 일어나면 10%를 차지하는 작은 에너지 밴드갭을 갖는 벤조싸이아다이아졸 혹은 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸로 엑시톤의 이동이 활발해져 녹색 또는 적색의 형광이 나타난다.
상기 수용성 공액화 고분자 화합물은 주쇄에 황을 포함하는 벤조싸이아다이아졸 또는 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸로 구성되어 있기 때문에 수은 이온과 선택적인 결합을 갖는다. 또한 수은 이온은 티민과 배위결합을 통해 티민-수은-티민 복합체를 형성한다. 이러한 두 가지의 특이적 결합을 이용하여 수용성 공액화 고분자와 수은, 그리고 티민을 반응하여 수용성 공액화 고분자-수은-티민-수은-고분자 복합체를 형성하게 되면 수용성 공액화 고분자의 회합이 일어난다. 이에 따라 수용액으로 용해되어 있던 청색형광의 고분자 화합물이 회합에 의하여 녹색 또는 적색의 형광 변화를 일으킨다. 본 발명에서 사용한 수용성 공액화 고분자-수은-티민 복합체는 본 발명자에 의하여 출원된 대한민국 특허 출원번호 10-2010-0018607에 기재되어 있다.
상기의 수은 이온의 특이적 결합을 이용한 수용성 공액화 고분자-수은-티민 복합체는 시스테인을 검출하는데 유용하다. 복합체를 형성하고 있는 수은 이온은 시스테인의 싸이올기와 매우 강한 상호작용을 갖으며, 시스테인 두 분자가 한 개의 수은 이온과 결합하게 된다. 이에 따라 수용성 공액화 고분자-수은-티민 복합체를 형성하던 수은 이온이 시스테인과 결합하여 빠져나가며 이러한 결과로 수용성 공액화 고분자의 회합이 붕괴된다. 이러한 과정을 통해 회합에 의해 녹색 또는 적색의 형광을 갖던 고분자 화합물이 다시 수용액 상에 용해되어 원래의 청색 형광의 변화를 나타냄에 따라 시스테인을 효율적으로 감지 할 수 있다. 즉, 상기 고분자-수은-티민 복합체가 비회합을 통하여 형광색 변화를 일으킴으로서 시스테인을 선택적으로 검출 할 수 있으며, 상기 검출은 형광광도계를 이용하여 측정된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 이온성기를 갖는 수용성 형광 공액화 고분자-수은-티민 복합체를 바탕으로 하는 감지 시스템은 시스테인에 대한 인지물질로 사용할 수 있으며, 특히 시스테인이 수용성 형광 공액화 고분자 및 티민과 결합하여 고분자 화합물의 회합을 유도하는 수은 이온과 강한 선택적인 결합을 통해 복합체의 회합을 붕괴하여 녹색형광 또는 적색형광에서 고분자 본래의 청색형광으로의 변화를 통해 효율적인 형광색 바이오센서로서 시스테인을 감지 할 수 있다.
지금까지 기술한 본 발명의 수용성 형광 공액화 고분자-수은-티민 복합체는 화학센서 재료, 바이오센서 재료 등 다양한 기술 분야에 응용이 가능하며, 특히 상호 물질간의 공유결합이 아닌 수은 이온이 갖는 황 또는 싸이올, 그리고 티민과의 특이적 결합을 이용하여 고분자의 회합을 통한 응답성, 선택성 등의 센서 기능에 부합되는 물성을 가지고 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 실시예에서 사용한 고분자 화합물에 국한된 것은 아니며, 엑시톤 이동에 의하여 수용액 상태와 복합체 형성에 의하여 수은 이온과의 회합 상태에서 형광색이 변화하는 에너지 주개와 받개가 같은 분자쇄 내에 존재하는 고분자 화합물이면 가능하다.
[ 제조예 1] 수용성 공액화 고분자 화합물의 제조
[ 제조예 1-1] 화학식 1의 벤조싸이아다이아졸계 고분자 화합물 ( R 1 = R 2 =4- 술포네이토부틸 , Ar 1 =1,4- 페닐렌 )의 제조
4,7-다이브로모-2,1,3-벤조싸이아다이아졸 26.5 mg (0.090 mmol)과 1,4-다이브로모-2,5-비스(4-술포네이토부톡시)벤젠소디움염 474.4 mg (0.812 mmol)과 1,4-벤젠다이보론산비스(피나콜)에스터 297.7 mg (0.902 mmol), 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 3.5 mg (0.003 mmol)을 습기가 제거된 6 mL의 DMF와 9 mL의 2M Na2CO3 혼합용액에 용해시키고 90 ℃에서 48시간동안 환류하였다. 반응 후 상온으로 냉각하고 500 mL의 부피비가 10:40:50인 메탄올/아세톤/에테르 혼합 용액에 부어 결정을 석출시킨 다음 석출물을 여과하였다. 여과하여 얻어진 고체를 3차 증류수에 녹인 후 삼투막을 이용한 여과로 분자량이 12,400이상인 화학식 1의 고분자를 얻었다. 이를 원소분석 한 결과 a는 10%의 몰분율을 차지하는 것을 알 수 있었다.
1H NMR(300 MHz, D2O) δ=8.1~7.3(2H, 방향족), 7.2~6.7(2H, 방향족), 3.9(4H, 알킬기), 2.8(4H, 알킬기), 1.7~1.3(7.8H, 알킬기) ppm.
[ 제조예 1-2] 화학식 1의 벤조싸이아다이아졸계 고분자 화합물 ( R 1 = R 2 =3-N,N,N-트 라이메틸암모니움 프로필. Ar 1 =1,4- 페닐렌 )의 제조
4,7-다이브로모-2,1,3-벤조싸이아다이아졸 26.5 mg (0.090 mmol)과 1,4-비스(3-브로모프로폭시)-2,5-다이브로모벤젠 414 mg (0.812 mmol)과 1,4-벤젠다이보론산비스(피나콜)에스터 356.2 mg (1.08 mmol), 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 3.5 mg (0.003 mmol)을 습기가 제거된 9 mL의 톨루엔과 4.5 ml의 2M Na2CO3 혼합용액에 용해시키고 90 ℃에서 48시간동안 환류하였다. 반응 후 상온으로 냉각하고 200 ml의 메탄올에 부어 결정을 석출시킨 다음 석출물을 여과하고 얻어진 고체를 아세톤 200ml에 수세한 후 여과하였다. 여과하여 얻어진 고체를 THF 10ml에 녹인 후 -78 ℃로 냉각시킨 후 트라이메틸아민 4ml를 천천히 넣어주었다. 반응용액의 온도를 상온으로 승온시킨 후 6시간동안 교반한 후 아세톤 200ml에 부어 석출하였다. 석출된 고체를 3차 증류수에 녹인 후 삼투막을 이용한 여과로 분자량이 12,400이상인 화학식 1의 고분자를 얻었다. 이를 원소분석 한 결과 a는 10%의 몰분율을 차지하는 것을 알 수 있었다.
1H NMR(300 MHz, D2O) δ=8.1~7.3(2H, 방향족), 7.2~6.7(2H, 방향족), 4.1(4H, 알킬기), 3.8~3.2(6H, 알킬기), 2.9(4H, 알킬기), 1.7(4H, 알킬기) ppm.
[ 제조예 1-3] 화학식 2의 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸계 고분자 화합물 ( R 1 = R 2 =4- 술포네이토부틸 , Ar 2 =1,4- 페닐렌 )의 제조
4,7-비스(5-브로모싸이오펜-2-일)벤조-2,1,3-싸이아다이아졸 21.6 mg (0.057 mmol)과 1,4-다이브로모-2,5-비스(4-술포네이토부톡시)벤젠소디움염 300.0 mg (0.514 mmol)과 1,4-벤젠다이보론산비스(피나콜)에스터 188.0 mg (0.571 mmol), 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 3.5 mg (0.003 mmol)을 습기가 제거된 8 mL의 DMF와 12 mL의 2M Na2CO3 혼합용액에 용해시키고 100 ℃에서 48시간동안 환류하였다. 반응 후 상온으로 냉각하고 500 ml의 부피비가 10:40:50인 메탄올/아세톤/에테르 혼합 용액에 부어 결정을 석출시킨 다음 석출물을 여과하였다. 여과하여 얻어진 고체를 3차 증류수에 녹인 후 삼투막을 이용한 여과로 분자량이 12,400이상인 화학식 3의 고분자를 얻었다. 이를 원소분석 한 결과 c는 8%의 몰분율을 차지하는 것을 알 수 있었다.
1H NMR(300 MHz, D2O) δ=8.1~7.3(3.1H, 방향족), 7.2~6.7(2H, 방향족), 4.0(2.8H, 알킬기), 3.0(3H, 알킬기), 2.0~1.5(5H, 알킬기) ppm.
[ 제조예 1-4] 화학식 2의 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸계 고분자 화합물 ( R 1 = R 2 =3-N,N,N- 트라이메틸암모니움프로필 , Ar 2 =1,4-페닐렌)의 제조
4,7-비스[5-(4,4,5,5,-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로레인-2-일)싸이오펜-2-일]벤조-2,1,3-싸이아다이아졸 41.2 mg (0.090 mmol)과 1,4-비스(3-브로모프로폭시)-2,5-다이브로모벤젠 414 mg (0.812 mmol)과 1,4-벤젠다이보론산비스(피나콜)에스터 356.2 mg (1.08 mmol), 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 3.5 mg (0.003 mmol)을 습기가 제거된 9 mL의 톨루엔과 4.5 ml의 2M Na2CO3 혼합용액에 용해시키고 100 ℃에서 48시간동안 환류하였다. 반응 후 상온으로 냉각하고 200 ml의 메탄올에 부어 결정을 석출시킨 다음 석출물을 여과하고 얻어진 고체를 아세톤 200ml에 수세한 후 여과하였다. 여과하여 얻어진 고체를 THF 10ml에 녹인 후 -78 ℃로 냉각시킨 후 트라이메틸아민 4ml를 천천히 넣어주었다. 반응용액의 온도를 상온으로 승온시킨 후 6시간동안 교반한 후 아세톤 200ml에 부어 석출하였다. 석출된 고체를 3차 증류수에 녹인 후 삼투막을 이용한 여과로 분자량이 12,400이상인 화학식 1의 고분자를 얻었다. 이를 원소분석 한 결과 c는 10%의 몰분율을 차지하는 것을 알 수 있었다.
1H NMR(300 MHz, D2O) δ=8.1~7.3(3.1H, 방향족), 7.2~6.7(2H, 방향족), 4.0(2.8H, 알킬기), 3.7~3.2(4.7H, 알킬기), 3.0(3H, 알킬기), 2.0(3.1H, 알킬기) ppm.
[제조예 2] 수용성 공액화 고분자-수은-티민 복합체의 제조
[제조예 2-1] 벤조싸이아다이아졸을 포함하는 고분자 화합물을 이용한 고분자-수은-티민 복합체의 제조
제조예 1-1 및 제조예 1-2에서 제조된 벤조싸이아다이아졸계 수용성 공액화 고분자 화합물들을 이용하여 수용성 공액화 고분자-수은-티민 복합체를 형성하기 위하여 상기 고분자 화합물들을 0.1 몰농도 소디움포스페이트 완충용액(pH 7.4)에 녹여 5.44×10-6 몰농도로 맞추었다. 여기에 6.0×10-4 몰농도의 수은 이온을 첨가하여 용해시켰다. 수은 이온과 결합을 갖고 있는 상기의 반응물들에 티민을 2.37×10-3의 몰농도로 첨가하여 고분자-수은-티민 복합체들을 형성하였으며, 청색형광에서 녹색형광으로의 고분자 화합물의 회합에 의한 용액의 형광 변화를 형광광도계를 이용하여 관찰하였다.
[제조예 2-2] 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸을 포함하는 고분자 화합물을 이용한 고분자-수은-티민 복합체의 제조
제조예 1-3 및 제조예 1-4에서 제조된 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸계 수용성 공액화 고분자 화합물들을 이용하여 수용성 공액화 고분자-수은-티민 복합체를 형성하기 위하여 상기 고분자 화합물들을 0.1 몰농도 소디움포스페이트 완충용액(pH 7.4)에 녹여 5.44×10-6 몰농도로 맞추었다. 여기에 6.0×10-4 몰농도의 수은 이온을 첨가하여 용해시켰다. 수은 이온과 결합을 갖고 있는 상기의 반응물들에 티민을 2.37×10-3의 몰농도로 첨가하여 고분자-수은-티민 복합체들를 형성하였으며, 청색형광에서 적색형광으로의 고분자 화합물의 회합에 의한 용액의 형광 변화를 형광광도계를 이용하여 관찰하였다.
[실시예] 시스테인 센서로의 성능 평가
[실시예 1] 벤조싸이아다이아졸계 고분자-수은 티민 복합체를 이용한 시스테인의 검출
제조예 2-1에서 제조된 벤조싸이아다이아졸계 수용성 공액화 고분자-수은-티민 복합체들의 시스테인에 대한 검출 능력을 확인하기 위하여 상기 제조된 고분자-수은-티민 복합체들에 0에서 1.25x10-3 몰농도까지 각기 다른 농도의 시스테인을 0.1 몰농도 소디움포스페이트 완충용액(pH 7.4)에 녹여 소량 첨가하여 용해시킨 후 용액의 형광 변화를 형광광도계를 이용하여 관찰하였다.
형광광도계를 이용하여 관찰한 결과, 제조예 1-1 또는 제조예 1-2의 화합물을 이용하여 형성된 고분자-수은-티민 복합체들은 실험에 사용한 시스테인의 농도에 따라 점차적인 형광의 변화를 나타냈다. 시스테인의 첨가 시, 시스테인이 1.25x10-3 몰농도 일 때 시스테인을 넣지 않았을 때와 비교하여 제조예 1-1의 화합물을 이용한 고분자-수은-티민 복합체는 428 nm의 청색형광이 140% 증가하고, 530 nm의 녹색형광이 82% 감소하였으며 제조예 1-2의 화합물을 이용한 고분자-수은-티민 복합체는 428 nm의 청색형광이 125% 증가하고, 530 nm의 녹색형광이 82% 감소하였다. 즉, 고분자-수은-티민 복합체를 형성하던 수은 이온이 시스테인과 결합하여 빠져나감으로써 회합이 붕괴되어 시스테인의 농도가 증가할수록 녹색형광에서 청색형광으로 형광색의 변화가 나타났으며, 이는 육안으로도 식별이 가능하였다.
[실시예 2] 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸계 고분자-수은 티민 복합체를 이용한 시스테인의 검출
제조예 2-2에서 제조된 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸계 수용성 공액화 고분자-수은-티민 복합체들의 시스테인에 대한 검출 능력을 확인하기 위하여 상기 제조된 고분자-수은-티민 복합체들에 0에서 1.25x10-3 몰농도까지 각기 다른 농도의 시스테인을 0.1 몰농도 소디움포스페이트 완충용액(pH 7.4)에 녹여 소량 첨가하여 용해시킨 후 용액의 형광 변화를 형광광도계를 이용하여 관찰하였다.
형광광도계를 이용하여 관찰한 결과, 제조예 1-3 또는 제조예 1-4의 화합물을 이용하여 형성된 고분자-수은-티민 복합체들은 실험에 사용한 시스테인의 농도에 따라 점차적인 형광의 변화를 나타냈다. 시스테인의 첨가 시, 시스테인이 1.25x10-3 몰농도 일 때 시스테인을 넣지 않았을 때와 비교하여 제조예 1-3의 화합물을 이용한 고분자-수은-티민 복합체는 428 nm의 청색형광이 152% 증가하고, 636 nm의 적색형광이 76% 감소하였으며 제조예 1-4의 화합물을 이용한 고분자-수은-티민 복합체는 428 nm의 청색형광이 175% 증가하고, 636 nm의 적색형광이 70% 감소하였다. 즉, 고분자-수은-티민 복합체를 형성하던 수은 이온이 시스테인과 결합하여 빠져나감으로써 회합이 붕괴되어 시스테인의 농도가 증가할수록 적색형광에서 청색형광으로 형광색의 변화가 나타났으며, 이는 육안으로도 식별이 가능하였다.
[ 비교예 1] 다른 아미노산에 대한 감지 성능 평가
본 발명의 시스테인 검출의 선택성을 확인하기 위하여 시스테인의 사용 대신 같은 몰농도의 리신, 알라닌, 티로신, 글리신, 류신, 트립토판, 아스파라긴, 발린, 아스파르트산, 아르기닌, 세린, 이소류신, 트레오닌, 메티오닌, 글루타민, 페닐알라닌, 글루탐산, 히스티딘을 사용하였다. 제조예 1-3의 고분자 화합물을 바탕으로 제조예 2-2에서 제조된 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸계 수용성 공액화 고분자-수은-티민 복합체에 비교 아미노산을 첨가하여 형광을 관찰하였다. 그 결과 리신, 알라닌, 티로신, 글리신, 류신, 트립토판, 아스파라긴, 발린, 아스파르트산, 아르기닌, 세린, 이소류신, 트레오닌, 메티오닌, 글루타민, 페닐알라닌, 글루탐산, 히스티딘을 각각 첨가하였을 때 수용성 공액화 고분자-수은-티민 복합체의 428 nm의 청색형광 및 636 nm의 적색형광의 변화는 나타나지 않았다.
이상의 결과로 보아 제조된 수용성 공액화 고분자-수은-티민 복합체 조성물들은 시스테인의 존재와 농도에 따라 형광색의 변화가 나타나는 시스테인에 대하여 선택적인 바이오센서로 이용될 수 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (7)

  1. 이온성기를 갖는 수용성 형광 공액화 고분자화합물-수은-티민 복합체를 이용한 시스테인의 선택적 형광 검출방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이온성기를 갖는 수용성 형광 공액화 고분자 화합물은 하기 화학식 1 또는 2에서 선택되는 중합단위를 갖는 시스테인의 선택적 형광 검출방법.
    [화학식 1]
    Figure pat00003

    [화학식 2]
    Figure pat00004

    [상기 화학식 1 또는 2에서,
    R1 및 R2는 서로 독립적으로 말단에 술폰산염 또는 트리(C1-C7)알킬암모늄염이 치환된 직쇄 또는 분지쇄의 C1 내지 C6의 알킬기이고;
    Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 (C6-C20)아릴렌이며;
    a, b, c 및 d는 몰분율로, a 및 c는 서로 독립적으로 0.05 내지 0.5의 실수이고, b는 1-a이며 d는 1-c이다.]
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 R1 및 R2의 알킬기의 말단은 서로 독립적으로 술폰산염, 트라이메틸암모늄염, 에틸다이메틸암모늄염, 다이에틸메틸암모늄염 또는 트라이에틸암모늄염으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되어 치환되는 시스테인의 선택적 형광 검출방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 페닐렌인 시스테인의 선택적 형광 검출방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 수용성 형광 공액화 고분자 화합물은 수평균 분자량(Mn)이 3,000 내지 100,000인 시스테인의 선택적 형광 검출방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 고분자-수은-티민 복합체가 비회합을 통하여 형광색 변화를 일으키는 시스테인의 선택적 형광 검출방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 검출은 형광광도계를 이용하여 측정되는 시스테인의 선택적 형광 검출방법.
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