KR20190013959A - 불화 계면활성제 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다음으로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식을 갖는 계면활성제를 제공한다: B-((X)x-(CH2)a-A)n　(VI), (A-(CH2)a-(X)x-B-(X)x-(CH2)a-A)n　(IV), (A-(CH2)a-(Х)x-B)n　(V), 및 (B)n-(X)x-(CH2)a-A (VII), 여기서, A는 퍼플루오로폴리에테르이며; a는 양의 정수이며; X는 공유결합 또는 연결기이며; x는 양의 정수이며; B는 폴리알킬렌 옥사이드 단위이며; n은 1보다 큰 양의 정수이며, 하나보다 많은 A, B, X, a 및 x를 포함하는 화합물에 있어서, 이들 각각은 동일하거나 상이할 수 있다. 본 발명은 또한, 그러한 계면활성제를 제조하는 방법, 그러한 계면활성제의 용도, 및 그러한 계면활성제를 포함하는 에멀젼에 관한 것이다.

Description

불화 계면활성제
본 발명은 퍼플루오로폴리에테르 및 폴리알킬렌 옥사이드 단위를 포함하는 특정 반복 단위를 포함하는 계면활성제에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 계면활성제를 제조하는 방법, 계면활성제를 포함하는 에멀젼, 및 에멀젼을 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 계면활성제 및 에멀젼을 사용하는 방법, 및 계면활성제 및 에멀젼의 용도에 관한 것이다.
계면활성제는 다양한 용도를 위한 안정한 에멀젼을 제조하는데 수년 동안 사용되어 왔다. 에멀젼과 관련된 전형적인 배경 선행 기술은 다음에서 찾을 수 있다: US 5,587,153; US 6,017,546; WO 2005/099661; US 2004/081633; US 6,379,682; US 2002/172703; WO 2004/038363; US 2005/087122; US 2007/275415 및 US 2008/053205. 기존의 계면활성제는 일반적으로 에멀젼의 수성 상에 가용성인 친수성 헤드 기(headgroup) 및 에멀젼의 오일 상에 가용성인 하나 이상의 친유성 테일(tail)을 포함한다.
더욱 최근에, 연속 오일 상 중에 물의 마이크로액적을 포함하는 계면활성제-안정화된 에멀젼은 마이크로유체 기술에서 용도를 찾은 바 있으며, 그 결과, 예를 들어, 고 처리량 스크리닝, 효소 연구, 핵산 증폭 및 기타 생물학적 공정이 수행되는 것을 가능하게 하였다. 예를 들어, 생물학적 분석은 매우 적은 양의 생물학적 물질을 사용하는 마이크로유체 장치에서 수행될 수 있다. 마이크로유체 기술과 관련된 추가 정보는 본원 발명자들의 이전 출원 WO 2009/050512 및 WO 2015/015199에서 찾을 수 있다. 마이크로액적에 관한 다른 전형적인 배경 선행 기술은 "RainDance Technologies Inc."명의의 특허/출원(예를 들어, WO 2008/063227)에서 찾을 수 있다.
마이크로유체 응용 분야에서 에멀젼 형성/제조에 있어서 연속 상으로서 오일을 사용하는 것은, 그것들이 유용한 마이크로유체 성질(예를 들어, 낮은 마찰, 비휘발성(알코올과 달리), 온도-저항성)을 갖고 게다가 오일-물 에멀젼을 쉽게 생성할 수 있기 때문에, 유리하다.
그러나, 기존의 계면활성제는 일반적으로 용해도 문제로 인해 불소계(fluorous) 오일 상을 포함하는 에멀젼을 안정화시키는데 적합하지 않으며, 게다가 많은 경우에 생물학적 분자(biological molecules)에 독성이거나 세포에 독성을 가지며, 안정한 에멀젼을 형성하지 못하고 외부 환경으로부터 에멀젼의 내부 영역으로의 가스 전달을 방해할 수 있다.
따라서, 이러한 에멀젼을 안정화시키는데 적합한 새로운 계면활성제가 요구된다. 불화 계면활성제의 예는 WO 2008/021123 및 US 6,638,749에 이미 기재되어 있다. 많은 경우에 이것은 여전히 세포나 손상된 생물학적 분자에 여전히 독성을 가졌으며, 온도 사이클링을 포함하는 생물학적 응용(예를 들어, 중합효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction, PCR)) 또는 에멀젼의 장기간 연구를 위한 에멀젼 안정성을 제공하는 적절한 화학적 또는 온도적 특성을 갖지 못했다. 따라서, 이 용도를 위한 더욱 적합한 계면활성제에 대한 필요성이 여전히 존재한다.
제1 측면에서 볼 때, 본 발명은 다음으로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식을 갖는 계면활성제를 제공한다:
B-((X)x-(CH2)a-A)n (VI),
(A-(CH2)a-(X)x-B-(X)x-(CH2)a-A)n (IV),
(A-(CH2)a-(X)x-B)n (V), 및
(B)n-(X)x-(CH2)a-A (VII),
여기서,
A는 퍼플루오로폴리에테르이며;
a는 양의 정수이며;
X는 공유결합 또는 연결기이며;
x는 양의 정수이며;
B는 폴리알킬렌 옥사이드 단위이며;
n은 1보다 큰 양의 정수이고, 화합물이 하나보다 많은 A, B, X, a 및 x를 포함하는 경우, 이들 각각은 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 바람직한 계면활성제는 하기 화학식 (II)를 갖는다:
A-(CH2)a-(X)x-B-(X)x-(CH2)a-A (II),
여기서, 각각의 A, X, a 및 x는 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 계면활성제는 안정한 에멀젼을, 특히 불연속 수성 상 및 불소계 오일을 포함하는 연속 오일 상을 포함하는 에멀젼을, 형성하는데 사용하기에 적합한 것으로 밝혀졌다. 본 발명의 계면활성제에 의해 안정화된 에멀젼은, 에멀젼 PCR을 포함한 다양한 용도에 사용하기에 적합한 것으로 추가적으로 밝혀졌다. 본 발명의 계면활성제는 마이크로유체 장치에서 사용하기에 적합한 것으로 추가적으로 밝혀졌다.
추가적인 측면에서 볼 때, 본 발명은 앞에서 정의된 계면활성제를 제조하는 방법을 제공하며, 그 방법은 하기 화학식 (VIII)의 화합물을 하기 화학식 (XI)의 화합물과 반응시키는 단계를 포함한다:
A-(CH2)a-Y (VIII),
여기서, A는 퍼플루오로폴리에테르이며,
a는 양의 정수이고,
Y는 친핵기(nucleophilic group), 이탈기(leaving group), 또는 이소시아네이트기를 포함하며,
Z-B-Z (XI),
여기서, B는 폴리알킬렌 옥사이드이고,
각각의 Z는 친핵기, 이탈기 또는 이소시아네이트기를 포함한다.
추가적인 측면에서 볼 때, 본 발명은 앞에서 정의된 계면활성제를 포함하는 조성물을 제공한다.
추가적인 측면에서 볼 때, 본 발명은 앞에서 정의된 바와 같은 화학식 (VI), (IV), (V), (VII) 및 (II)로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식을 갖는 화합물의 계면활성제로서의 용도를 제공한다.
추가적인 측면에서 볼 때, 본 발명은 에멀젼의 제조에서의, 앞에서 정의된 바와 같은 계면활성제의 용도를 제공한다.
추가적인 측면에서 볼 때, 본 발명은 앞에서 정의된 바와 같은 계면활성제를 포함하는 에멀젼을 제공한다.
추가적인 측면에서 볼 때, 본 발명은
불연속 수성 상;
연속 오일 상; 및
앞에서 정의된 바와 같은 계면활성제;를 포함하는 에멀젼을 제공한다.
추가적인 측면에서 볼 때, 본 발명은
(i) 수성 상을 제조하는 단계;
(ii) 오일 상을 제조하는 단계; 및
(iii) 상기 수성 상, 상기 오일 상 및 앞에서 정의된 바와 같은 계면활성제를 혼합하여 상기 에멀젼을 형성하는 단계;를 포함하는, 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼의 제조 방법을 제공한다.
추가적인 측면에서 볼 때, 본 발명은 하나 이상의 화학적 및/또는 생물학적 반응, 및/또는 생물학적 공정을 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼의 불연속 수성 상에서 수행하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
또 다른 측면에서 볼 때, 본 발명은 마이크로유체 장치에서 액적들을 분류하는 방법을 제공하며, 이 방법은,
(i) 마이크로유체 장치의 채널 내에, 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼 중의 수성 액적들의 스트림을 제공하는 단계;
(ii) 상기 스트림을 제1 방향으로부터 조명(illuminating)하는 단계;
(iii) 상기 액적들 내의 분석물로부터의 빛을 제2 방향에서 검출하는 단계; 및
(iv) 검출된 빛 또는 측정 가능한 신호에 응답하여, 복수의 분화 스트림들(differentiated streams) 중 하나로, 상기 액적들을 분류하는 단계;를 포함한다.
또 다른 측면에서 볼 때, 본 발명은 마이크로유체 장치에서 액적들을 합체하는 방법을 제공하며, 이 방법은
(i) 마이크로유체 장치의 채널 내에, 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼 중의 적어도 2개의 수성 액적들을 제공하는 단계; 및
(ii) 상기 수성 액적들을 전계에 노출시킴으로써, 상기 적어도 2개의 수성 액적들의 합체를 유발시켜, 단일 액적을 형성하는 단계;를 포함한다.
추가적인 측면에서 볼 때, 본 발명은 마이크로유체 장치에서 액적 내로 유체를 도입하는 방법을 제공하며, 이 방법은
(i) 마이크로유체 장치의 채널 내에, 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼 중의 수성 액적을 제공하는 단계; 및
(ii) 상기 수성 액적을 유체의 스트림과 접촉시켜, 상기 유체를 상기 수성 액적 내로 도입시키는 단계;를 포함한다.
추가적인 측면에서 볼 때, 본 발명은 마이크로유체 장치에서 액적들을 분할(split)하는 방법을 제공하며, 이 방법은
(i) 제1 마이크로유체 채널, 제2 마이크로유체 채널 및 제3 마이크로유체 채널을 포함하는 마이크로유체 합류부(junction)를 포함하는 마이크로유체 장치를 제공하는 단계;
(ii) 상기 제1 마이크로유체 채널 내에, 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼 중의 수성 액적을 제공하는 단계; 및
(iii) 상기 수성 액적을 상기 마이크로유체 합류부에 통과시켜, 상기 수성 액적을 적어도 제1 도터 액적(daughter droplet) 및 제2 도터 액적으로 분할하는 단계로서, 상기 제1 도터 액적은 상기 제2 마이크로유체 채널 내에 있고, 상기 제2 도터 액적은 상기 제3 마이크로유체 채널 내에 있는, 단계;를 포함한다.
추가적인 측면에서 볼 때, 본 발명은 유체로부터 분자를 추출하는 방법을 제공하며, 이 방법은,
(i) 앞에서 정의된 바와 같은 계면활성제를 이산화탄소에 용해시켜 이산화탄소/계면활성제 혼합물을 형성하는 단계;
(ii) 상기 분자를 포함하는 유체를 상기 이산화탄소/ 계면활성제 혼합물에 첨가함으로써, 상기 분자를 상기 유체로부터 상기 이산화탄소 내로 추출하는 단계;를 포함한다.
추가적인 측면에서 볼 때, 본 발명은 마이크로유체 채널 또는 장치에서의, 앞에서 정의된 바와 같은 계면활성제의 용도를 제공한다.
추가적인 측면에서 볼 때, 본 발명은 더 큰 유체 장치, 용기(containers) 또는 통(vats)에서의 분자 단리(isolation)에서의, 앞에서 정의된 바와 같은 계면활성제의 용도를 제공한다.
추가적인 측면에서 볼 때, 본 발명은 마이크로유체 채널 또는 장치를 제어하는 관련 소프트웨어를 구비한 자동화 장치에서의, 앞에서 정의된 바와 같은 계면활성제의 용도를 제공한다.
추가적인 측면에서 볼 때, 본 발명은 마이크로유체 채널 또는 장치에서의, 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼의 용도를 제공한다.
추가적인 측면에서 볼 때, 본 발명은 마이크로유체 채널 또는 장치를 제어하는 관련 소프트웨어를 구비한 자동화된 장치에서의, 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼의 용도를 제공한다.
정의
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "퍼플루오로폴리에테르"는 수소 원자 모두가 불소 원자로 치환된 폴리에테르 화합물을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "폴리알킬렌 옥사이드"는 하나 이상의 알킬렌 옥사이드(예를 들어, 에틸렌 옥사이드 및/또는 프로필렌 옥사이드)로부터 유도된 반복 단위를 포함하는 화합물 또는 기(group)를 의미한다. 폴리알킬렌 옥사이드는 하나 이상의 알킬렌 옥사이드로부터 유도된 하나의 반복 단위를 포함할 수 있거나 또는 하나보다 많은 상이한 반복 단위들을 포함할 수 있으며, 이들 각각은 하나 이상의 알킬렌 옥사이드로부터 유도된 것일 수 있다. 폴리알킬렌 옥사이드 단위는 하나 이상의 폴리알킬렌 옥사이드 성분(예를 들어, 폴리에틸렌 옥사이드 및/또는 폴리프로필렌 옥사이드 성분)을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "알킬"은 탄소 및 수소를 포함하는 임의의 기를 의미한다. 알킬기는 포화, 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있다. 알킬기는 치환되거나 비치환될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "연결기(linking group)"는 분자의 둘 이상의 성분을 간접적으로 함께 결합시키는 작용을 하는 임의의 기를 의미한다. 분자의 두 성분이 연결기없이 함께 결합될 때, 분자의 두 부분은 서로 직접적으로(즉, 임의의 개입하는 원자들없이) 결합된다. 분자의 두 구성요소가 연결기에 의해 연결되는 경우에는, 두 구성요소 사이에 개입하는 원자가 존재한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "알킬렌"은 2개의 수소 원자가 제거된 지방족(즉, 방향족이 아닌) 탄화수소로부터 유도된 2가 기를 의미한다. 알킬렌기는 치환되거나 비치환될 수 있다. 치환된 알킬렌에서, 하나 이상의 수소 원자가 상이한 기로 치환된다. C1-8 알킬렌은 1개 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기를 지칭한다. C1-5는 1개 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기를 지칭한다. C1-3은 1개 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기를 지칭한다. 알킬렌기의 예는 화학식 C2H4를 갖는 에틸렌이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "아릴렌"은 2개의 탄소 원자로부터 수소 원자가 제거된 방향족 탄화수소로부터 유도된 2가 기를 지칭한다. 아릴렌기의 예는 벤젠으로부터 유도된 페닐렌(C6H4)이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "헤테로아릴렌"은 적어도 하나의 헤테로원자를 함유하는 아릴렌기를 지칭한다. "헤테로원자"의 예는 N, S 또는 O를 포함한다. 헤테로아릴렌은 2개의 탄소 원자로부터 수소 원자가 제거된 방향족 헤테로고리로부터 유도된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "친핵기"는 공유결합을 형성하도록 한 쌍의 전자를 제공할 수 있는 임의의 원자 또는 기를 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "이탈기(leaving group)"는, 이탈기를 분자의 나머지 부분에 연결하는 공유결합의 이질분해적 절단(heterolytic cleavage) 을 거친 그 분자로부터 이탈할 때 공유결합으로부터 결합 전자를 뺏어갈 수 있는 임의의 원자 또는 기를 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "불화(fluorous)"는 하나 이상의 불소 원자를 함유하는 임의의 기 또는 물질을 지칭한다. 일반적으로, 이러한 기 또는 물질은 다수의 불소 원자를 함유한다. 예를 들어, 불화 오일(fluorous oil)은, 부분 불화 탄화수소, 퍼플루오로카본, 하이드로플루오로에테르 및 이들의 혼합물을 포함하는, 불소 원자를 함유하는 임의의 오일을 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "탄화수소"는 탄소 및 수소를 포함하는 임의의 화합물을 의미한다. 하나 이상의 수소 원자가 다른 원자 또는 기로 치환될 수 있다. 예를 들어, 부분 불화 탄화수소는 수소 원자의 전부는 아니지만 일부가 불소 원자로 치환된 탄화수소이다. 퍼플루오로카본은 모든 수소 원자가 불소 원자로 치환된 탄화수소이다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 퍼플루오로폴리에테르 및 폴리알킬렌 옥사이드를 포함하는 계면활성제에 관한 것으로, 여기서 퍼플루오로폴리에테르는, 알킬기 및 선택적으로(optionally) 연결기를 통해, 폴리알킬렌 옥사이드에 연결된다.
본 발명의 계면활성제는 다음으로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식을 갖는다:
B-((X)x-(CH2)a-A)n (VI),
(A-(CH2)a-(X)x-B-(X)x-(CH2)a-A)n (IV),
(A-(CH2)a-(X)x-B)n (V), 및
(B)n-(X)x-(CH2)a-A (VII),
여기서,
A는 퍼플루오로폴리에테르이며;
a는 양의 정수이며;
X는 공유결합 또는 연결기이며;
x는 양의 정수이며;
B는 폴리알킬렌 옥사이드 단위이며;
n은 1보다 큰 양의 정수이고, 하나 이상의 A, B, X, a 및 x를 포함하는 화합물에 있어서, 이들 각각은 동일하거나 상이할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 계면활성제는 하기 화학식 (II)를 갖는다:
A-(CH2)a-(X)x-B-(X)x-(CH2)a-A (II),
여기서 각각의 A, X, a 및 x는 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 계면활성제는 하기 화학식 (I)의 단위를 포함한다:
A-(CH2)a-(X)x-B- (I),
여기서 A는 퍼플루오로폴리에테르이다. 본 발명의 각 계면활성제는 적어도 하나의 퍼플루오로폴리에테르(A) 성분을 포함한다. 퍼플루오로폴리에테르 성분은 친불소 테일(fluorophilic tail)로서 작용하고, 오일 상에, 예를 들어 에멀젼의 연속 오일 상에, 특히 불화 오일을 포함하는 오일 상(예를 들어, 불화 오일 상)에, 가용성이다.
본 발명의 계면활성제에서, 각 A는 바람직하게는 화학식 -[CF(CF3)CF20]b-의 반복 단위를 포함하며, 여기서 b는 양의 정수이다. 더욱 바람직하게는 각각의 A는 화학식 -[CF2CF20]c-[CF(CF3)CF20]b-의 단위를 포함하며, 여기서 b 및 c는 각각 0 또는 양의 정수이고, 단, b 및 c는 모두 0은 아니다. c는 바람직하게는 0 또는 1 내지 100의 정수, 예를 들어 5 내지 50의 정수이다. 바람직한 계면활성제에서, c는 0이다. 특히 바람직한 계면활성제에서, 각각의 A는 화학식 CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-로 이루어지며, 여기서 b는 양의 정수이다. 본 발명의 계면활성제에 있어서, 상기 화학식들에서, b는 바람직하게는 1 내지 100(예를 들어, 1 내지 50)의 정수, 더욱 바람직하게는 5 내지 50의 정수 및 특히 바람직하게는 10 내지 25의 정수이다. 본 발명의 바람직한 계면활성제에서, 각각의 A는 166 내지 16,600 Da, 더욱 바람직하게는 800 내지 9,000 Da, 더욱더 바람직하게는 1,500 내지 6,000 Da의 중량 평균 분자량을 갖는다.
본 발명의 계면활성제에서, 각각의 a는 양의 정수이다. 따라서, 본 발명의 계면활성제에서 퍼플루오로폴리에테르 성분과 폴리알킬렌 옥사이드 성분 사이에 알킬기가 존재한다. 알킬기는 스페이서(spacer)로서 작용하고, 유리하게는 계면활성제를 더욱 안정하게(예를 들어, 가수분해에 대한 저항성이 더 강하게) 만든다. 바람직하게는 각각의 a는 1 내지 5의 정수이다. 더욱 바람직하게는 각각의 a는 1이다.
본 발명의 계면활성제의 일 그룹(group)에 있어서, 적어도 하나의 X는 공유결합이다. X가 공유결합인 경우, 알킬기는 계면활성제의 퍼플루오로폴리에테르 성분 및 폴리알킬렌 옥사이드 성분 모두에 직접 결합된다.
본 발명의 계면활성제의 다른 그룹에 있어서, 적어도 하나의 X는 연결기이다. X가 연결기인 경우, 알킬기는 퍼플루오로폴리에테르 성분에 직접 결합되지만, 계면활성제의 폴리알킬렌 옥사이드 성분에는 직접 결합되지 않는다. 바람직하게는 적어도 하나의 X는 화학식 -D-(E)h-(G)d- 또는 -(G)d-(E)h-D-의 연결기이며, 여기서 D는 NH, NMe, C(O), C02, O 또는 SOg로부터 선택되며, g는 0, 1 또는 2이고, E는 알킬렌, 선택적으로(optionally) 치환된 아릴렌 또는 선택적으로(optionally) 치환된 헤테로아릴렌으로부터 선택되며, h는 0 또는 1이고, G는 C(O)NH, C02, NH, NMe, O, C(O), S 또는 S02NH로부터 선택되며, d는 0 또는 1이다. 더욱 바람직하게는 적어도 하나의 X는 화학식 -D-(E)h-(G)d- 또는 -(G)d-(E)h-D-의 연결기이고, 여기서 D는 NH, C(O), C02, O 또는 SOg로부터 선택되며, 여기서 g는 0, 1 또는 2이고, E는 알킬렌, 선택적으로(optionally) 치환된 아릴렌 또는 선택적으로(optionally) 치환된 헤테로아릴렌으로부터 선택되며, h는 0 또는 1이고, G는 C(O)NH, C02, NH, O, C(O), S 또는 S02NH 로부터 선택되며, d는 0 또는 1이다.
바람직한 알킬렌은 C1- 8 알킬렌이고, 더욱 바람직하게는 C1-5 알킬렌(예를 들어, 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌 또는 부틸렌)이고, 더욱더 바람직하게는 C1-3 알킬렌(예를 들어 메틸렌, 에틸렌 또는 프로필렌)이다. 바람직한 선택적으로(optionally) 치환된 아릴렌은 선택적으로(optionally) 치환된 페닐렌 및 선택적으로(optionally) 치환된 나프틸렌, 더욱 바람직하게는 선택적으로(optionally) 치환된 페닐렌이다. 바람직한 선택적으로(optionally) 치환된 헤테로아릴렌은 푸란, 피롤, 피리딘, 티오펜, 벤조퓨란, 인돌, 이미다졸 및 벤즈이미다졸로부터 유도된다.
선택적으로(optionally) 치환된 아릴렌 및 선택적으로(optionally) 치환된 헤테로아릴렌에 대한 적합한 선택적(optional) 치환기는 OR', =O, SR', SOR', SO2R', NO2, NHR', NR'R', =N-R', NHCOR', N(COR')2, NHS02R', NR'C(=NR')NR'R', CN, 할로겐, COR', COOR', OCOR', OCONHR', OCONR'R', CONHR', CONR'R', 보호된 OH, 치환된 또는 비치환된 C1-12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C2-12 알케닐, 치환된 또는 비치환된 C2-12 알키닐, 치환된 또는 비치환된 아릴, 및 치환된 또는 비치환된 헤테로사이클릭기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 여기서 각각의 R'기는 수소, OH, NO2, NH2, SH, CN, 할로겐, COH, CO알킬, CO2H, 치환된 또는 비치환된 C1-C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C2-C12 알케닐, 치환된 또는 비치환된 C2-C12 알키닐, 치환된 또는 비치환된 아릴, 및 치환된 또는 비치환된 헤테로사이클릭 기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다. 이러한 기들 자체가 치환되는 경우, 그 치환기들은 상기 목록으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 일부 바람직한 계면활성제에서, E는 페닐렌이다. 다른 것들에서, E는 선택적으로(optionally) 치환된 아릴렌기이다.
E가 선택적으로(optionally) 치환된 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기인 경우, 선택적 치환기들은 바람직하게는 -CH3, -CH2CH3, -CH(CH3)2, -OCH3, -OCH2CH3, -OCH(CH3)2, -SCH3, -SCH2CH3, -SCH(CH3)2　및 -N(CH3)2를 포함한다.
적어도 하나의 X가 연결기인 본 발명의 계면활성제에서, 적어도 하나의 X는 아미드, 티오에스테르, 에스테르, 카보네이트, 카바메이트, 에테르, 티오에테르, 우레아, 술포닐 또는 술폰아미드 연결기, 바람직하게는 티오에스테르, 카보네이트, 카바메이트, 에테르, 티오에테르, 우레아, 술포닐 또는 술폰아미드 연결기를 포함하거나, 또는 이들로 이루어진다. 더욱 바람직하게는 적어도 하나의 X는, 카바메이트, 에테르, 우레아, 술포닐 또는 술폰아미드 연결기, 더욱더 바람직하게는 에테르, 우레아 또는 카바메이트 연결기, 더욱더 바람직하게는 에테르 또는 카바메이트 연결기를 포함하거나, 예를 들면 이들로 이루어진다. 더욱더 바람직하게는 적어도 하나의 X는 에테르 또는 카바메이트 연결기로 이루어진다.
본 발명의 일부 바람직한 계면활성제에서, 적어도 하나의 X는 -C(0)NH-, -C(0)NMe-, -NHC(O)-, -NMeC(O)-, -C(0)S-, -SC(O)-, -C(0)0-, -OC(O)-, -OC(0)0-, -OC(0)NH-, -OC(0)NMe-, -0-, -S-, -NHC(0)NH-, -NMeC(0)NH-, -NHC(0)NMe-, -NHC(0)0-, -NMeC(0)0-, -S02NH-, -NHS02-, -NHS02-C6H4-0- 및 -0-C6H4-S02NH-로부터 선택된 연결기이다. 더욱 바람직하게는 적어도 하나의 X는 -C(0)NH-, -C(0)NMe-, -NHC(O)-, -NMeC(O)-, -C(0)S-, -SC(O)-, -OC(0)0-, -OC(0)NH-, -OC(0)NMe-, -0-, -S-, -NHC(0)NH-, NMeC(0)NH-, -NHC(0)NMe-, -NHC(0)0-, -NMeC(0)0-, -S02NH-, -NHS02-, -NHS02-C6H4-0- 및 -0-C6H4-S02NH-로부터 선택된 연결기이다. 더욱더 바람직하게는 적어도 하나의 X는 -C(0)NH-, -C(0)NMe-, -NHC(O)-, -NMeC(O)-, -OC(0)NH-, -OC(0)NMe-, -0-, -NHC(0)NH-, NMeC(0)NH-, -NHC(0)NMe-, -NHC(0)0-, -NMeC(0)0-, -S02NH-, -NHS02-, -NHS02-C6H4-0- 및 -0-C6H4-S02NH-로부터 선택된 연결기이다. 더욱더 바람직하게는 적어도 하나의 X는 -OC(0)NH-, -OC(0)NMe-, -0-, -NHC(0)NH-, -NMeC(0)NH-, NHC(0)NMe-, -NHC(0)0-, -NMeC(0)0-, -S02NH-, -NHS02-, -NHS02-C6H4-0- 및 -0-C6H4-S02NH-, 바람직하게는 -O-, -OC(0)NH-, -NHC(0)0-, -NHC(0)NH-, -NMeC(0)0- 또는 NMeC(0)NH-, 및 가장 바람직하게는 -O-, OC(O)NH-, -NHC(O)O- 또는 -NHC(O)NH-로부터 선택된 연결기이다.
본 발명의 특정 바람직한 계면활성제에서, 적어도 하나의 X는 -C(0)NH-, -NHC(O)-, -C(0)S-, -SC(O)-, -C(0)0-, -0C(0)-, -0C(0)0-, -OC(0)NH-, -0-, -S-, -NHC(0)NH-, -NHC(0)0-, -S02NH-, -NHS02-, -NHS02-C6H4-0- 및 -0-C6H4-S02NH-로부터 선택된 연결기이다. 더욱 바람직하게는 적어도 하나의 X는 -C(0)NH-, -NHC(O)-, -C(0)S-, -SC(O)-, -0C(0)0-, -OC(0)NH-, -0-, -S-, -NHC(0)NH-, -NHC(0)0-, -S02NH-, -NHS02-, -NHS02-C6H4-0- 및 -0-C6H4-S02NH-로부터 선택된 연결기이다. 더욱더 바람직하게는 적어도 하나의 X는 -C(0)NH-, -NHC(O)-, -OC(0)NH-, -0-, -NHC(0)NH-, -NHC(0)0-, -S02NH-, -NHS02-, -NHS02-C6H4-0- 및 -0-C6H4-S02NH-로부터 선택된 연결기이다. 더욱더 바람직하게는 적어도 하나의 X는 -OC(O)NH-, -O-, -NHC(O)NH-, -NHC(O)O-, -SO2NH-, -NHSO2-, -NHS02-C6H4-0- 및 -0-C6H4-S02NH-, 바람직하게는 -O-, -OC(O)NH- 또는 -NHC(O)O-, 예를 들어, -O- 또는 -OC(O)NH-로부터 선택된 연결기이다.
본 발명의 계면활성제에서, 각각의 x는 양의 정수이다. 바람직하게는 각각의 x는 1, 2 또는 3이다. 더욱 바람직하게는 각각의 x는 1이다. x가 1보다 클 때, 각각의 X는 독립적으로 위에 정의된 바와 같은 공유결합 또는 연결기일 수 있다. 각 X는 상이할 수 있다. 대안적으로, 각각의 X는 동일할 수 있다.
본 발명의 계면활성제에서, 각각의 B는 폴리알킬렌 옥사이드 단위이다. 폴리알킬렌 옥사이드 단위는 친수성 헤드 기(headgroup)로서 작용하고, 수성 상(예를 들어, 에멀젼의 불연속 수성 상)에 가용성이다. 바람직하게는, 각각의 B는 폴리에틸렌 옥사이드 및/또는 폴리프로필렌 옥사이드를 포함한다. 바람직하게는, 각각의 B는 폴리에틸렌 옥사이드 단위 및/또는 폴리프로필렌 옥사이드 단위를 포함한다. 선택적으로(optionally), 폴리알킬렌 옥사이드 단위는 하나 이상의 -(CH2)-기에 연결된다.
본 발명의 바람직한 계면활성제에서, 각각의 B는 화학식 -[CH2CH20]e-의 단위를 포함하며, 여기서 e는 양의 정수이다. 추가의 바람직한 계면활성제에서, 각각의 B는 화학식 -[CH(CH3)CH20]f-의 단위를 포함하며, 여기서 f는 양의 정수이다. 바람직한 계면활성제의 일 그룹에 있어서, 각각의 B는 화학식 -[CH2CH20]e-의 단위 및 화학식 -[CH(CH3)CH20]f-의 단위를 포함하며, 여기서 e 및 f는 각각 독립적으로 양의 정수이다. 바람직한 계면활성제의 다른 그룹에 있어서, 각각의 B는 화학식 -[CH2CH20]e-의 단위(여기서 e는 양의 정수) 또는 화학식 -[CH(CH3)CH20]f-의 단위(여기서 f는 양의 정수), 바람직하게는 화학식 -[CH2CH20]e-의 단위(여기서 e는 양의 정수)를 포함한다. 선택적으로(Optionally), 각각의 B는 하나 이상의 -(CH2)- 기를 더 포함한다.
본 발명의 일부 바람직한 계면활성제에서, 각각의 B는 화학식 -[CH2]r-[CH2CH20]e-[CH2]r'-의 단위로 이루어지며, 여기서, e는 양의 정수이고, r 및 r'은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5이다. 바람직하게는 r 및 r'은 각각 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이다. 본 발명의 일부 바람직한 계면활성제에서 r 및 r'는 모두 0이고, 즉 B는 화학식 -[CH2CH20]e-로 이루어진다. 다른 바람직한 계면활성제에서, r은 0이고 r'는 2이며, 즉 B는 화학식 -[CH2CH20]e-CH2CH2-로 이루어진다. 다른 바람직한 계면활성제에서, r은 1이고 r'는 3이며, 즉, B는 화학식 CH2-[CH2CH20]e-CH2CH2CH2-로 이루어진다. 바람직하게는, B는 화학식 -[CH2CH20]e-의 단위로 이루어지며, 여기서 e는 양의 정수이다. 본 발명의 다른 바람직한 계면활성제에서, 각각의 B는 화학식 -[CH(CH3)CH20]f-[CH2CH20]e-[CH2CH(CH3)0]f'-CH2CH(CH3)-로 이루어지며, 여기서 e, f 및 f'는 각각 독립적으로 양의 정수이다.
바람직하게는, e는 1 내지 100, 더욱 바람직하게는 5 내지 50, 및 더욱더 바람직하게는 10 내지 30의 정수이다. 바람직하게는, f는 1 내지 50, 더욱 바람직하게는 1 내지 10, 및 더욱더 바람직하게는 1 내지 5의 정수이다. 바람직하게는, f'는 1 내지 50, 더욱 바람직하게는 1 내지 10, 및 더욱더 바람직하게는 1 내지 5의 정수이다. f 및 f'는 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 바람직한 계면활성제에서, 각각의 B는 50 내지 5,000 Da, 더욱 바람직하게는 200 내지 2,500 Da, 및 더욱더 바람직하게는 400 내지 1,500 Da의 중량평균 분자량을 갖는다.
본 발명의 계면활성제에서, n은 1보다 큰 양의 정수이다. n은 바람직하게는 2 내지 50이다. 본 발명의 바람직한 계면활성제는 화학식 (VI)을 갖는다. 본 발명의 특히 바람직한 계면활성제는, n이 2 인 화학식 (VI)의 계면활성제이다. n이 2인 화학식 (VI)의 계면활성제는 화학식 (II)로 표시된다:
A-(CH2)a-(X)x-B-(X)x-(CH2)a-A (II).
따라서, 본 발명의 가장 바람직한 계면활성제는 화학식 (II)를 갖는다:
A-(CH2)a-(X)x-B-(X)x-(CH2)a-A (II),
여기서 각각의 A, X, a 및 x는 동일하거나 상이할 수 있다. 이전의 정의 및 이전의 바람직한 정의는 이들 각각의 화학식에 적용되는데, 즉, A, a, X, x 및 B 각각의 정의 및 바람직한 정의는 화학식 (VI), (IV), (V) 및 (VII)과 관련하여 앞에서 제시된 바와 같다. 특히 바람직한 계면활성제는, 적어도 하나의 X가 연결기인 화학식 (II)를 갖는 계면활성제이다.
본 발명의 바람직한 계면활성제는 500 내지 20,000 Da, 더욱 바람직하게는 2,000 내지 15,000 Da, 및 더욱더 바람직하게는 3,000 내지 10,000 Da의 중량평균 분자량을 갖는다.
본 발명의 바람직한 계면활성제는 다음으로 이루어진 군에서 선택된다:
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
여기서 각각의 b, e, f 및 f'는 각각 독립적으로 양의 정수이다.
본 발명의 특히 바람직한 계면활성제는 다음으로 이루어진 군에서 선택된다:
Figure pct00004
Figure pct00005
Figure pct00006
여기서 각각의 b, e, f 및 f'는 각각 독립적으로 양의 정수이다.
본 발명의 바람직한 계면활성제는 다음으로 이루어진 군에서 선택된다:
Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009
여기서 각각의 b, e, f 및 f'는 각각 독립적으로 양의 정수이다.
본 발명의 특히 바람직한 계면활성제는 다음으로 이루어진 군에서 선택된다:
Figure pct00010
여기서 각각의 b, e, f 및 f'는 각각 독립적으로 양의 정수이다.
화학식 (IIa) 내지(IIj)의 계면활성제에서, 각각의 b 및 각각의 e, f 및 f'에 대한 바람직한 값은 화학식 (Ⅵ), (Ⅳ), (Ⅴ) 및 (Ⅶ)과 관련하여 앞에서 제시된 바와 같다. 각각의 b는 동일하거나 상이할 수 있으며, f 및 f'는 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명은 또한, 앞에서 정의된 계면활성제의 제조 방법에 관한 것이다. 이 방법은 하기 화학식 (VIII)의 화합물과, 하기 화학식 (IX)의 단위를 포함하는 화합물을 반응시키는 단계를 포함한다:
A-(CH2)a-Y (VIII),
여기서 A는 퍼플루오로폴리에테르이며,
a는 양의 정수이며,
Y는 친핵기, 이탈기 또는 이소시아네이트기를 포함하며;
Z-B- (IX),
여기서 B는 폴리알킬렌 옥사이드이며,
Z는 친핵기, 이탈기 또는 이소시아네이트기를 포함한다.
바람직하게는, 이 방법은 하기 화학식 (VIII)의 화합물과, 하기 화학식 (XI)의 화합물을 반응시키는 단계를 포함한다:
A-(CH2)a-Y (VIII),
여기서 A는 퍼플루오로폴리에테르이며,
a는 양의 정수이고,
Y는 친핵기, 이탈기 또는 이소시아네이트기를 포함하며;
Z-B-Z (XI),
B는 폴리알킬렌 옥사이드이며,
각각의 Z는 친핵기, 이탈기 또는 이소시아네이트기를 포함한다.
본 발명의 일부 바람직한 방법에서, A, a 및 B 각각의 정의 및 바람직한 정의는 화학식 (Ⅵ), (Ⅳ), (Ⅴ) 및 (Ⅶ)과 관련하여 앞에서 제시된 바와 같다. 본 발명의 추가의 바람직한 방법에서, A 및 a 각각의 정의 및 바람직한 정의는 화학식 (VI), (IV), (V) 및 (VII)과 관련하여 앞에서 제시된 바와 같고, B는 화학식 -[CH2]r-[CH2CH20]e-[CH2]r'- 또는 -[CH(CH3)CH20]f-[CH2CH20]e-[CH2CH(CH3)0]f'-CH2CH(CH3)-로 이루어지며, 여기서 e, f 및 f'은 각각 독립적으로 양의 정수이고, r 및 r'는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5이다. 바람직하게는 r 및 r'은 각각 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이다. e, f 및 f' 각각에 대한 바람직한 값은 화학식 (VI), (IV), (V) 및 (VII)과 관련하여 앞에서 제시된 바와 같다. f 및 f'는 동일하거나 상이할 수 있다. B가 화학식 -[CH2]r-[CH2CH20]e-[CH2]r'-로 이루어진 특정 바람직한 방법에서, r은 0이고 r'는 2이며, 즉, B는 화학식 -[CH2CH20]e-CH2CH2-로 이루어진다. B가 화학식 -[CH2]r-[CH2CH20]e-[CH2]r'-로 이루어진 다른 바람직한 방법에서, r는 1이고 r'는 3이며, 즉, B는 화학식 -CH2-[CH2CH20]e-CH2CH2CH2-로 이루어진다. B가 화학식 -[CH2]r-[CH2CH20]e-[CH2]r'-로 이루어진 추가의 바람직한 방법에서, r 및 r'은 모두 0이며, 즉, B는 화학식 -[CH2CH20]e-로 이루어진다. 더욱 바람직하게는 B는 화학식 -[CH2CH20]e-CH2CH2- 또는 -[CH(CH3)CH20]f-[CH2CH20]e-[CH2CH(CH3)0]f'-CH2CH(CH3)-로 이루어지며, 여기서 e, f 및 f'는 각각 독립적으로 양의 정수이다.
바람직하게는, Z는 친핵기(nucleophilic group) 또는 이탈기를 포함한다. 바람직하게는, Y는 친핵기 또는 이탈기를 포함한다. Y가 친핵기를 포함하는 경우, 각각의 Z는 바람직하게는 이탈기 또는 이소시아네이트기, 더욱 바람직하게는 이탈기를 포함한다. Z가 친핵기를 포함하는 경우, Y는 바람직하게는 이탈기 또는 이소시아네이트기를 포함하고, 더욱 바람직하게는 이탈기를 포함한다.
화학식 (VIII)의 화합물과 화학식 (IX)의 단위를 포함하는 화합물(예를 들어, 화학식 (XI)의 화합물)의 반응은 앞에서 정의된 계면활성제(즉, 화학식 (Ⅵ), (Ⅳ), (Ⅴ) 및 (Ⅶ)로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식을 갖는 계면활성제)의 형성을 초래한다.
본 발명의 바람직한 방법에서, 화학식 (VIII)의 화합물과 화학식 (IX)의 단위를 포함하는 화합물의 반응은, 화학식 (VIII)의 화합물의 Y 성분과 화학식 (IX)의 단위를 포함하는 화합물의 Z 성분의 화학적 반응을 포함한다. 바람직하게는, 이는 생성된 계면활성제에서 연결기 또는 공유결합의 형성을, 예를 들어, 화학식 (Ⅵ), (Ⅳ), (Ⅴ) 및 (VII)로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식을 갖는 계면활성제 중의 X 성분의 형성을, 초래한다.
본 발명의 바람직한 방법에서, 화학식 (VIII)의 화합물과 화학식 (XI)의 화합물의 반응은, 화학식 (VIII)의 화합물의 Y 성분과 화학식 (XI)의 화합물의 Z 성분의 화학적 반응을 포함한다. 바람직하게는, 이는 생성된 계면활성제에서 연결기 또는 공유결합의 형성을, 예를 들어, 화학식 (Ⅵ), (Ⅳ), (Ⅴ) 및 (Ⅶ)로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식을 갖는 계면활성제 중의 X 성분의 형성을, 초래한다.
본 발명의 방법에 의해 제조된 계면활성제는, 앞에서 정의된 바와 같은 화학식 (Ⅵ), (Ⅳ), (Ⅴ) 또는(Ⅶ)을 갖는 계면활성제이다. 더욱 바람직하게는, 상기 방법에 의해 제조된 계면활성제는 앞에서 정의된 바와 같은 화학식 (VI)을 갖는 계면활성제이다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 방법에 의해 제조된 계면활성제는, 앞에서 정의된 바와 같은 화학식 (II)의 계면활성제(즉, n이 2 인 화학식 (VI)을 갖는 계면활성제)이다.
화학식 (II)를 갖는 계면활성제는, 화학식 (VIII)의 화합물의 2개의 분자와 화학식 (IX)의 단위를 포함하는 화합물의 한 분자(예를 들어, 화학식 (XI)의 화합물의 한 분자)의 조합에 의해 만들어질 수 있다. 화학식 (IV)를 갖는 계면활성제는, 화학식 (IX)의 단위를 포함하는 화합물의 n개 분자(예를 들어, 화학식 (XI)의 화합물의 n개 분자)와 화학식 (VIII)의 화합물의 2n개 분자의 조합에 의해제조될 수 있다. 화학식 (Ⅴ)를 갖는 계면활성제는 화학식 (Ⅸ)의 단위를 포함하는 화합물의 n개 분자와 화학식 (Ⅷ)의 화합물의 n개 분자의 조합에 의해 제조될 수 있다. 화학식 (VI)를 갖는 계면활성제는, 화학식(IX)의 단위를 포함하는 화합물의 한 분자와 화학식 (VIII)의 화합물의 n개 분자의 조합에 의해 제조될 수 있다. 화학식 (VII)을 갖는 계면활성제는 화학식 (IX)의 단위를 포함하는 화합물의 n개 분자와 화학식 (VIII)의 화합물의 한 분자의 조합에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 방법에서, Y는 친핵기, 이탈기, 또는 이소시아네이트기를 포함한다. 바람직하게는 Y는 NH2, NHMe, OH, SH, NCO, Cl, Br, I, OMe, OEt, OTs, OMs, OTf, OC6H4N02, NHC(0)L, C(0)L, OC(0)L, S02L 및 OC6H4S02L로부터 선택되며, 여기서 L은 Cl, Br, I, OMe, OEt, OH, OTs, OMs, OTf 및 OC6H4N02로부터 바람직하게 선택된 적합한 이탈기이다. 더욱 바람직하게는 Y는 NH2, NHMe, OH, SH, NCO, C(0)L (예를 들어, C(0)Cl 또는 C(O)OMe), OC(0)OL(예를 들어, OC(0)OC6H4N02), S02L(예를 들어, S02Cl) 및 OC6H4S02L(예를 들어, OC6H4S02Cl)로부터 선택되며, 더욱더 바람직하게는 NH2, NHMe, OH, NCO, OC(0)OC6H4N02, S02Cl 및 OC6H4S02Cl로부터 선택된다. 특히 바람직한 방법들에서, Y는 OH, NH2, NHMe 및 OC(0)OC6H4N02로부터 선택된다.
본 발명의 바람직한 방법에서, Y는 NH2, OH, SH, NCO, Cl, Br, I, OMe, OEt, OTs, OMs, OTf, OC6H4N02, NHC(0)L, C(0)L, OC(0)L, S02L 및 OC6H4S02L로부터 선택되며, 여기서 L은 바람직하게는 Cl, Br, I, OMe, OEt, OH, OTs, OMs, OTf 및 OC6H4N02로부터 선택되는 적합한 이탈기이다. 더욱 바람직하게는, Y는 NH2, OH, SH, NCO, C(0)L(예를 들어, C(O)Cl 또는 C(O)OMe), OC(0)OL(예를 들어, OC(0)OC6H4N02), S02L(예를 들어, S02Cl) 및 OC6H4S02L (예를 들어, OC6H4S02Cl)로부터 선택되며, 더욱더 바람직하게는 NH2, OH, NCO, OC(0)OC6H4N02, S02Cl 및 OC6H4S02Cl로부터 선택된다. 특히 바람직한 방법에서, Y는 OH 및 OC(0)OC6H4N02로부터 선택된다.
본 발명의 방법에서, Z는 친핵기, 이탈기, 또는 이소시아네이트기를 포함한다. 바람직하게는 Z는 NH2, OH, SH, NCO, Cl, Br, I, OMe, OEt, OH, OTs, OMs, OTf, OC6H4N02, NHC(0)L, C(0)L, OC(0)L, S02L 및 OC6H4S02L로부터 선택되며, 여기서 L은 바람직하게는 Cl, Br, I, OMe, OEt, OH, OTs, OMs, OTf 및 OC6H4N02로부터 선택되는 적합한 이탈기이다. 더욱 바람직하게는 Z는 NH2, OTs, OMs, OTf, NCO 및 OC(0)L(예를 들어, OC(0)OC6H4N02)로부터 선택되며, 더욱더 바람직하게는 NH2, NCO, OTs 및 OC(0)L(예를 들어, OC(0)OC6H4N02)로부터 선택된다. 특히 바람직한 방법에서 Z는 NCO, OTS, OC(0)OC6H4N02 및 NH2로부터 선택된다.
본 발명의 바람직한 방법에서, Z는 NH2, OH, SH, NCO, Cl, Br, I, OMe, OEt, OH, OTs, OMs, OTf, OC6H4N02, NHC(0)L, C(0)L, OC(0)L, S02L 및 OC6H4S02L로부터 선택되며, 여기서 L은 바람직하게는 Cl, Br, I, OMe, OEt, OH, OTs, OMs, OTf 및 OC6H4N02로부터 선택되는 적합한 이탈기이다. 더욱 바람직하게는, Z는 NH2, OTs, OMs, OTf 및 OC(0)L(예를 들어, OC(0)OC6H4N02), 더욱더 바람직하게는 NH2, OTs 및 OC(0)L(예를 들어, OC(0)OC6H4N02)로부터 선택된다. 특히 바람직한 방법에서, Z는 OTs 및 NH2로부터 선택된다.
본 발명의 일부 바람직한 방법에서, 화학식 (VIII)의 화합물은 CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-C(0)OH, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-C(0)NH2, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-C(0)Cl, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-C(0)OMe, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OC6H4S02Cl, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2S02Cl, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OC(0)OC6H4N02, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OH, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OPh, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2NCO, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2NH2　및 -CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2NHMe으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 여기에서 b의 정의 및 바람직한 정의는 화학식 (VI), (IV), (V) 및 (VII)과 관련하여 상기 기술된 바와 같다.
더욱 바람직하게는 화학식 (VIII)의 화합물은 CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OC6H4S02Cl, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2S02Cl, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OC(0)OC6H4N02, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OH, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2NCO, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2NH2　및 -CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2NHMe로 이루어진 군으로부터 선택된다. b의 정의 및 바람직한 정의는 화학식 (VI), (IV), (V) 및 (VII)과 관련하여 상기 기술된 바와 같다. 바람직하게는, b는 1 내지 100의 정수이다.
더욱더 바람직하게는 화학식 (VIII)의 화합물은 CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OH, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OC(0)OC6H4N02　또는 -CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2NHMe이다. b의 정의 및 바람직한 정의는 화학식 (VI), (IV), (V) 및 (VII)과 관련하여 상기 기술된 바와 같다.
본 발명의 일부 바람직한 방법에서, 화학식 (VIII)의 화합물은 CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-C(0)OH, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-C(0)NH2, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-C(0)Cl, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-C(0)OMe, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH20C6H4S02Cl, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2S02Cl, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OC(0)OC6H4N02, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OH, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OPh, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2NCO 및 CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2NH2로 이루어진 군으로부터 선택되며, 여기서 b의 정의 및 바람직한 정의는 화학식 (Ⅵ), (Ⅳ), (Ⅴ) 및 (Ⅶ)과 관련하여 상기 기술된 바와 같다.
더욱 바람직하게는, 화학식 (VIII)은 CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OC6H4S02Cl, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF2O]b-CF(CF3)-CH2S02Cl, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OC(0)OC6H4N02, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OH, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2NCO 및 CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2NH2로 이루어진 군으로부터 선택된다. b의 정의 및 바람직한 정의는 화학식 (VI), (IV), (V) 및 (VII)과 관련하여 상기 기술된 바와 같다. 바람직하게는, b는 1 내지 100의 정수이다.
더욱더 바람직하게는, 화학식 (VIII)의 화합물은 CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OH 또는 CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OC(0)OC6H4N02이다. b의 정의 및 바람직한 정의는 화학식 (VI), (IV), (V) 및 (VII)과 관련하여 상기 기술된 바와 같다.
본 발명의 일부 바람직한 방법에서, 화학식 (XI)의 화합물은 TsO-CH2CH2-[OCH2CH2]e-OTs, MsO-CH2CH2-[OCH2CH2]e-OMs, N02C6H4OC(0)0-CH2CH2-[OCH2CH2]e-OC(0)OC6H4N02, OCN-CH2CH2-[OCH2CH2]e-NCO, H2N-[CH2]3-[OCH2CH2]e-CH2-NH2 및 H2N-[CH(CH3)CH20]f-[CH2CH20]e-[CH2CH(CH3)0]f'-CH2CH(CH3)-NH2로부터 선택되며, 여기서 e, f 및 f'의 정의 및 바람직한 정의는 화학식 (VI), (IV), (V) 및 (VII)과 관련하여 앞에서 제시된 바와 같다. f 및 f'는 동일하거나 상이할 수 있다. 바람직하게는 e는 1 내지 100, 예를 들어, 10 내지 30의 정수이다. 바람직하게는 f 및 f'는 각각 독립적으로 1 내지 50, 예를 들어, 1 내지 5의 정수이다.
특히 바람직하게는, 화학식 (XI)의 화합물은 TsO-CH2CH2-[OCH2CH2]e-OTs, N02C6H40C(0)0-CH2CH2-[OCH2CH2]e-OC(0)OC6H4N02, OCN-CH2CH2-[OCH2CH2]e-NCO, H2N-[CH2]3-[OCH2CH2]e-CH2-NH2 또는 H2N-[CH(CH3)CH20]f-[CH2CH20]e-[CH2CH(CH3)0]f'-CH2CH(CH3)-NH2이다.
본 발명의 일부 바람직한 방법에서 화학식 (XI)의 화합물은 TsO-CH2CH2-[OCH2CH2]e-OTs, MsO-CH2CH2-[OCH2CH2]e-OMs, N02C6H40C(0)0-CH2CH2-[OCH2CH2]e-OC(0)OC6H4N02 및 H2N-[CH(CH3)CH20]f-[CH2CH20]e-[CH2CH(CH3)0]f'-CH2CH(CH3)-NH2로부터 선택되며, 여기서 e, f 및 f'의 정의 및 바람직한 정의는 화학식 (VI), (IV), (V) 및 (VII)과 관련하여 앞에서 제시된 바와 같다. f 및 f'는 동일하거나 상이할 수 있다. 바람직하게는, e는 1 내지 100, 예를 들어, 10 내지 30의 정수이다. 바람직하게는, f 및 f'는 각각 독립적으로 1 내지 50, 예를 들어, 1 내지 5의 정수이다. 특히 바람직하게는 화학식 (XI)의 화합물은 TsO-CH2CH2-[OCH2CH2]e-OTs 또는 H2N-[CH(CH3)CH20]f-[CH2CH2O]e-[CH2CH(CH3)0]f'-CH2CH(CH3)-NH2이다.
본 발명의 계면활성제는 조성물에 혼입될 수 있다. 따라서, 앞에서 정의된 계면활성제를 포함하는 조성물은 본 발명의 또 다른 측면을 형성한다.
앞에서 정의된 화학식 (VI), (IV), (V), (VII) 및 (II)로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식을 갖는 화합물은 계면활성제로서 사용하기 위한 것이다. 따라서, 다른 측면에서, 본 발명은 계면활성제로서의, 앞에서 정의된 바와 같은 화학식 (VI), (IV), (V), (VII) 및 (II)로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식을 갖는 화합물의 용도에 관한 것이다. 본 발명의 계면활성제는 에멀젼을 안정화시키는데 사용될 수 있으며, 더욱 특히 불연속 수성 상(예를 들어, 하나 이상의 수성 액적)을 연속 오일 상(예를 들어, 불화 오일을 포함하는 연속 오일 상) 중에서 안정화시키는데 사용될 수 있다. 본 발명의 계면활성제의 퍼플루오로폴리에테르 성분은 친불소 테일(fluorophilic tail)로서 작용하고, 오일 상, 예를 들어 에멀젼의 연속 오일 상, 특히 불화 오일을 포함하는 오일 상(예를 들어, 불화 오일 상)에 가용성이다. 본 발명의 계면활성제의 폴리알킬렌 옥사이드 단위는 친수성 헤드 기로서 작용하고, 수성 상(예를 들어, 에멀젼의 불연속 수성 상)에 가용성이다.
본 발명의 계면활성제는 에멀젼의 제조에 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 에멀젼의 제조에서의, 앞에서 언급된 바와 같은 계면활성제의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 앞에서 언급된 바와 같은 계면활성제를 포함하는 에멀젼에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 에멀젼은 앞에서 언급된 바와 같은 불연속 수성 상, 연속 오일 상 및 계면활성제를 포함한다. 에멀젼은 에멀젼을 형성하기에 적합한 임의의 양으로 수성 상, 오일 상 및 계면활성제를 포함할 수 있다. 통상의 기술자는 그러한 양을 쉽게 결정할 수 있을 것이다.
바람직하게는, 본 발명의 에멀젼의 연속 오일 상은 불화 오일을 포함한다. 불화 오일은 바람직하게는 부분 불화 탄화수소, 퍼플루오로카본, 하이드로플루오로에테르, 또는 이들의 혼합물이다. 특히 바람직하게는 불화 오일은 하이드로플루오로에테르이다. 본 발명의 에멀젼의 연속 오일 상에 존재하는 바람직한 불화 오일은 Novec™ 7500(3-에톡시-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-2-(트리플루오로메틸)-헥산), Novec™ 7300(1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-데카플루오로-3-메톡시-4-(트리플루오로메틸)-펜탄), Novec™ 7200(C4F9OC2H5), Novec™ 7100(C4F9OCH3), Fluorinert™ FC-72, Fluorinert™ FC-84, Fluorinert™ FC-77, Fluorinert™ FC-40, Fluorinert™ FC3283, Fluorinert™ FC-43, Fluorinert™ FC-70, 퍼플루오로데칼린 및 이들의 혼합물이다. 더욱 바람직한 불화 오일은 Novec™ 7500(3-에톡시-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-2-(트리플루오로메틸)-헥산), Fluorinert™ FC-40, Fluorinert™ FC3283 및 퍼플루오로데칼린이고, 더욱더 바람직하게는, Novec™ 7500(3-에톡시-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-2-(트리플루오로메틸)-헥산)이다.
본 발명의 바람직한 에멀젼에서, 불연속 수성 상은 복수의 액적을 포함한다. 액적은 바람직하게는 1 ㎛ 내지 500 ㎛, 더욱 바람직하게는 10 ㎛ 내지 150 ㎛, 더욱더 바람직하게는 30 ㎛ 내지 120 ㎛의 평균 직경을 갖는다. 액적의 부피가 작기 때문에, 따라서, 필요한 재료(예를 들어, 생물학적 재료)의 양도 적어지므로 이것이 유리하다. 액적들 중 적어도 일부는 하나 이상의 분석물(analyte)을 포함하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 각각의 액적은 평균 0 내지 100개의 분석물, 더욱 바람직하게는 1 내지 20개의, 더욱더 바람직하게는 1 내지 5개의(예를 들어, 1개의) 분석물을 포함한다.
복수의 액적을 포함하는 본 발명의 바람직한 에멀젼에서, 액적의 적어도 일부는 수성 및 비수성 상, 화학 완충액, 생화학적 완충액 또는 배양 배지(culture medium) 또는 다른 배지를 더 포함한다. 적합한 화학 완충제의 예로는 암모늄 바이카보네이트, 암모늄 아세테이트 및 포스페이트-완충 식염수(phosphate-buffered saline, PBS)가 있다. 적합한 생화학적 완충제의 예는 HEPES, PBS 및 트리즈마(Trizma)를 포함한다.
복수의 액적을 포함하는 본 발명의 에멀젼에서, 액적들 중 적어도 일부는 하나 이상의 분석물을 포함하고, 분석물은 임의의 관심 대상일 수 있다. 액적들 중 적어도 일부가 하나 이상의 분석물을 포함하는 복수의 액적을 포함하는 본 발명의 일 군의 에멀젼에서, 분석물은 바람직하게는 소형 분자, 아미노산, 펩티드, 단백질, 항체, 효소, 모노사카라이드, 디사카라이드, 올리고사카라이드, 폴리사카라이드, 핵산, 올리고뉴클레오티드, 뉴클레오티드, 대사산물, 보조인자(cofactor) 및 인공적으로 조작된 분자들로부터 선택된 생물학적 분자이다. 더욱 바람직하게는, 생물학적 분자는 항체, 효소, 올리고뉴클레오티드 및 대사산물로부터 선택되며, 더욱 바람직하게는 항체 및 대사산물로부터 선택된다. 선택적으로(Optionally) 생물학적 분자는 세포(예를 들어, 포유류 세포, 식물 세포, 조류 세포(algal cells), 효모 세포, 하이브리도마, 미생물), 세포 기관(예를 들어, 세포핵, 미토콘드리아), 바이러스 또는 프리온 내에 함유될 수 있다.
액적들 중 적어도 일부가 하나 이상의 분석물을 포함하는 복수의 액적을 포함하는 본 발명의 다른 군의 에멀젼에서, 분석물은 생물학적 분석물(예를 들어, 세포, 세포 형성 블록 또는 성분의 세포내 복합체)이다. 생물학적 분석물은 바람직하게는 세포(예를 들어, 포유류 세포, 식물 세포, 조류 세포, 미생물 세포, 효모 세포), 1차 B-세포, T-세포, 하이브리도마, 미생물, 바이러스, 박테리아, 또는 프리온, 세포 소기관(cell organelle)(예를 들어, 세포 핵, 미토콘드리아) 또는 엑소좀, 더욱 바람직하게는 B-세포, T-세포, 하이브리도마 및 미생물, 더욱더 바람직하게는 하이브리도마 및 미생물로부터 선택된다. 생물학적 분석물이 세포일 때, 세포는 바람직하게는 포유류 세포, 식물 세포, 조류 세포, 미생물 세포(microbial cell), 더욱 바람직하게는 포유류 세포 및 미생물 세포, 더욱더 바람직하게는 포유류 세포로부터 선택된다. 바람직하게는, 분자는 세포에서 생산되거나, 세포로부터 배설되거나 분비되는데, 예를 들어, 분자는 세포로부터 배설되거나 분비된다. 생물학적 분석물이 세포 소기관일 때, 세포 소기관은 바람직하게는 세포핵 및 미토콘드리아로부터 선택된다.
액적들 중 적어도 일부가 하나 이상의 분석물을 포함하는 복수의 액적을 포함하는 본 발명의 에멀젼의 추가 군에서, 분석물은 바람직하게는 비드, 나노입자, 결정, 미셀(micelles), 양자점, 검출 시약, 항체, 효소 보조인자, 핵산 증폭 시약, 올리고뉴클레오티드 염기서열결정 시약(sequencing reagent), 세포 형질전환 시약, 세포 형질도입 혼합물 및 게놈 편집 시약으로부터 바람직하게 선택된 분석 성분들이다. 더욱 바람직하게는, 분석 성분은 비드, 검출 시약, 핵산 증폭 시약 및 게놈 편집 시약, 더욱더 바람직하게는 검출 시약으로부터 선택된다.
액적들 중 적어도 일부가 살아있는 개체(예를 들어, 세포 또는 박테리아)를 함유하는 경우, 수성 상은 바람직하게는 배양 또는 성장 배지를 포함한다. 임의의 통상적인 배지가 사용될 수 있다. 배지는, 예를 들어, 글루코오스, 비타민, 아미노산, 단백질, 염, pH 지시약 및 밀도 매칭 시약(예를 들어, 피콜(Ficoll))을 포함할 수 있다. 관심 대상의 분석, 반응 또는 다른 공정(예를 들어, 마이크로유체 장치에서의 분류)동안 개체가 살아있도록 유지하기 위해 충분한 배지를 제공해야 한다.
또한, 본 발명은 앞서 기술된 바와 같은 에멀젼을 제조하기 위한 방법에 관한 것이며,
(i) 수성 상을 제조하는 단계;
(ii) 오일 상을 제조하는 단계; 및
(iii) 에멀젼을 형성하기 위해 상기 기술된 바와 같은 수성 상, 오일 상 및 계면활성제를 혼합하는 단계;를 포함한다.
에멀젼을 제조하는 일 군의 바람직한 방법에서, 계면활성제는, 상기 수성 상과의 혼합 전에, 오일 상과 혼합(예를 들어, 이에 용해)된다. 바람직하게는, 계면활성제는 오일 상에 0.001%(w/w) 내지 20%(w/w)의 농도로, 더욱 바람직하게는 0.1%(w/w) 내지 10%(w/w) 농도로, 더욱더 바람직하게는 0.5%(w/w) 내지 5%(w/w)의 농도로 용해된다. 바람직하게는, 수성 상은 적어도 하나의 분석물을 포함한다. 일부 바람직한 방법에서, 오일 상은 불화 용매 중 계면활성제의 용액일 수 있다. 달리 말하면, 계면활성제를 불화 용매에 용해시켜 오일 상을 얻을 수 있다.
에멀젼을 제조하는 대안적인 바람직한 방법에서, 계면활성제는 오일 상과 혼합하기 전에 수성 상과 혼합(예를 들어, 이에 용해)된다.
에멀젼을 제조하는 추가의 바람직한 방법에서, 계면활성제는 수성 상과 혼합(예를 들어, 이에 용해)되고, 수성 상과 오일 상을 혼합하기 전에 별도로 오일 상과 혼합(예를 들어, 이에 용해)된다. T 유형 합류(T-junction), 단계적 유화(step emulsification), 흐름 집속 합류(flow focus junction) 등 임의의 종래의 혼합 방법이 사용될 수 있다.
앞에서 언급된 바와 같은 에멀젼을 제조하는 바람직한 방법에서, 혼합은 마이크로유체 장치, 예를 들어 WO 2012/022976 및 WO 2015/015199에 개시된 마이크로유체 장치의 흐름 집속 합류에 의한 것이다. 이것은, 전형적으로 대략 피코리터 또는 나노리터 정도의 부피를 갖는, 매우 작은 수성 상(예를 들면, 마이크로액적)을 제조할 수 있기 때문에 유리하다.
에멀젼을 제조하는 방법의 추가의 바람직한 특징은 앞에서 언급된 에멀젼의 바람직한 특징과 동일하다. 따라서, 에멀젼, 수성 상 및 오일 상은 에멀젼과 관련하여 앞에서 정의된 바와 같다.
실험, 분석, 반응 및 공정은 본 발명의 에멀젼 중에서 수행될 수 있다. 에멀젼의 불연속 수성 상(예를 들어, 수성 액적들)은 실험, 분석, 반응 및 공정을 위한 장소로 사용될 수 있다. 본 발명의 계면활성제는 에멀젼(예를 들어, 오일 상 중의 불연속 수성 상)을 안정화시켜, 실험, 분석, 반응 또는 공정이 에멀젼 내에서 수행되는 것을 가능하게 한다. 그러므로, 실험, 분석, 반응 또는 공정은 불연속 수성 상(예를 들어, 수성 액적)의 합체 없이 수행될 수 있다. 실험, 분석, 반응 또는 공정은 에멀젼의 수성 상에 존재하는 하나 이상의 분석물을 포함할 수 있다. 따라서, 에멀젼 내에서(예를 들어, 앞에서 언급된 바와 같은 에멀젼의 불연속 수성 상(바람직하게는 수성 액적) 내에서) 하나 이상의 실험, 분석, 반응 및 공정을 수행하는 방법이 본 발명의 다른 측면을 형성한다. 본 발명의 에멀젼 내에서 수행되는 실험, 분석, 반응 및 공정은 마이크로유체 채널 또는 마이크로유체 장치 내에서 수행될 수 있으며, 예를 들어, 실험, 분석, 반응 및 공정은 마이크로유체 장치의 하나 이상의 채널 내에서 수행될 수 있다.
따라서, 본 발명은 또한, 앞에서 언급된 바와 같은 에멀젼의 불연속 수성 상 내에서 하나 이상의 화학적 및/또는 생물학적 반응, 및/또는 생물학적 공정을 수행하는 방법에 관한 것이다.
한 측면에 있어서, 앞에서 언급된 바와 같은 에멀젼의 불연속 수성 상 내에서 하나 이상의 화학적 및/또는 생물학적 반응, 및/또는 생물학적 공정을 수행하는 방법은, 바람직하게는 하나 이상의 화학적 및/또는 생물학적 반응을 수행하는 방법이다. 화학적 및/또는 생물학적 반응은 효소 반응일 수 있다. 대안적으로, 화학적 및/또는 생물학적 반응은, 분자 결합, 분자 상호작용, 세포 상호작용 또는 측정가능한 신호를 초래하는 구조 변화(conformational change)이다. 바람직하게는, 화학적 및/또는 생물학적 반응은, 효소 반응, 분자 결합 또는 분자/세포 상호작용이다.
또 다른 측면에서, 앞에서 언급된 바와 같은 에멀젼의 불연속 수성 상 내에서 하나 이상의 화학적 및/또는 생물학적 반응, 및/또는 생물학적 공정을 수행하는 방법은, 바람직하게는 하나 이상의 생물학적 공정을 수행하는 방법이다.생물학적 공정은 세포에 의한 항체 분비 또는 효소 분비, 또는 세포 내 효소 생산일 수 있다. 대안적으로 생물학적 공정은 항체 결합이다. 다른 대안적인 방법에서 생물학적 공정은 핵산 증폭 공정, 부분적 또는 전체적 핵산 복제 공정 또는 핵산 전사 공정일 수 있다. 대안적으로, 생물학적 공정은 세포 증식, 세포 대사, 세포 감염(transfection), 세포 형질도입(transduction), 세포 시그널링(signalling), 세포 아포토시스(apoptosis) 또는 세포 사멸(cell death)일 수 있다. 바람직하게는 생물학적 공정은 PCR이다. 사용된 공정은 디지털 PCR을 위한 것일 수 있다.
하나 이상의 생물학적 공정을 수행하는 방법의 또 다른 측면에서, 생물학적 공정은 게놈 편집 공정(genome editing process)일 수 있다. 생물학적 공정은, 염기서열결정(sequencing)을 위한 올리고뉴클레오티드 시료 준비 공정과 같은, 시료 준비일 수 있다. 생물학적 공정은 핵산 염기서열결정일 수 있다. 염기서열결정되는 분자는 RNA 또는 DNA일 수 있으며, 염기서열결정은 게놈, 후게놈(epigenomic) 또는 전사체학적(transcriptomic) 레벨일 수 있다.
앞에서 언급된 바와 같이 에멀젼의 불연속 수성 상 내에서 하나 이상의 화학적 및/또는 생물학적 반응, 및/또는 생물학적 공정을 수행하는 방법은, 하나 이상의 화학 반응, 하나 이상의 생물학적 반응, 하나 이상의 생물학적 공정 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 바람직한 화학적 및/또는 생물학적 반응, 및/또는 생물학적 공정은 앞에서 기술한 바와 같다.
바람직하게는, 앞에서 언급된 바와 같은 에멀젼의 불연속 수성 상 내에서 하나 이상의 화학적 및/또는 생물학적 반응, 및/또는 생물학적 공정을 수행하는 방법은, 마이크로유체 채널 또는 마이크로유체 장치 내에서 수행된다. 이것은 화학적 및/또는 생물학적 반응 및/또는 생물학적 공정이 매우 작은 규모로(예를 들어 마이크로액적 내에서) 수행될 수 있게 하며, 따라서, 매우 적은 물질(예를 들어, 생물학적 물질)이 요구된다. 마이크로유체 채널 또는 장치는 바람직하게는 자동화된 장치 및 소프트웨어에 의해 제어된다.
바람직하게는, 앞에서 언급된 바와 같이 에멀젼의 불연속 수성 상 내에서 하나 이상의 화학적 및/또는 생물학적 반응, 및/또는 생물학적 공정을 수행하는 방법은, 열적, pH 또는 환경 사이클링 조건 하에서 수행된다.
본 발명의 계면활성제 및 에멀젼은 많은 유용한 응용분야를 갖는다. 그들은 특히 마이크로유체 응용 분야에서 많은 잠재적인 용도를 가지고 있다. 예를 들어, 앞서 정의된 계면활성제 및/또는 에멀젼은 액적을 분류하는 방법, 액적을 합체하는 방법 또는 유체를 액적 속으로 도입하는 방법에 사용될 수 있다. 계면활성제 및/또는 에멀젼은 또한, 유체로부터 단백질을 추출하는 방법에 사용될 수 있다. 이들 방법은 바람직하게는 마이크로유체 장치 내에서 수행된다.
따라서, 본 발명은 또한 마이크로유체 장치에서 액적들을 분류하는 방법에 관한 것이다. 마이크로유체 장치에서 액적들을 분류하기 위한 바람직한 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
(i) 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼 내의 수성 액적들의 스트림을 마이크로유체 장치의 채널에 제공하는 단계;
(ii) 상기 스트림을 제1 방향으로부터 조명(illuminating)하는 단계;
(iii) 상기 액적들 내의 분석물로부터의 빛을 제2 방향에서 검출하는 단계; 및
(iv) 검출된 빛 또는 측정 가능한 신호에 응답하여, 복수의 분별 스트림들(differentiated streams) 중 하나로 상기 액적들을 분류하는 단계. 바람직하게는, 이 방법은 검출된 빛에 반응하여 복수의 분별 스트림들 중 하나로 액적들을 분류하는 단계를 포함한다.
마이크로유체 장치 내에서 액적들을 분류하기 위한 대안적인 방법은:
(i) 마이크로유체 장치의 채널 내에, 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼 내의 수성 액적들의 스트림을 제공하는 단계;
(ii) 상기 액적들 내의 분석물(analytes) 또는 개체(entities)를 측정하고 검출하는 단계; 및
(iii) 검출된 변화 또는 측정 가능한 신호에 응답하여 복수의 분별 스트림들 중 하나로 액적들을 분류하는 단계;를 포함한다.
본 발명은 또한, 마이크로유체 장치에서 액적들을 합체하는 방법에 관한 것이다. 마이크로유체 장치 내에서 액적들을 합체하는 바람직한 한가지 방법은:
(i) 마이크로유체 장치의 채널 내에, 앞에서 언급된 바와 같은 에멀젼 중의 적어도 2개의 수성 액적들을 제공하는 단계; 및
(ii) 상기 수성 액적들을 전계(electric field)에 노출시킴으로써, 상기 적어도 2개의 수성 액적들의 합체를 유발시켜, 단일 액적을 형성하는 단계;를 포함한다.
마이크로유체 장치에서 액적들을 합체하는 다른 바람직한 방법은:
(i) 마이크로유체 장치의 채널 내에, 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼 중의 적어도 2개의 수성 액적들을 제공하는 단계; 및
(ii) 상기 수성 액적들을 물리적 수축부(physical constriction)에 노출시킴으로써, 상기 적어도 2개의 수성 액적들의 합체를 유발시켜, 단일 액적을 형성하는 단계;를 포함한다.
마이크로유체 장치에서 액적들을 합체시키는 대안적인 바람직한 방법은:
(i) 마이크로유체 장치의 채널 내에, 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼 중의 상이한 크기의 적어도 2개의 수성 액적들을 제공하는 단계; 및
(ii) 상기 수성 액적들을 물리적으로 근접하게 하여, 상기 적어도 2개의 수성 액적들의 합체를 유발시켜, 단일 액적을 형성하는 단계;를 포함한다.
마이크로유체 장치에서 액적들을 합체시키는 추가의 바람직한 방법은:
(i) 마이크로유체 장치의 채널 내에, 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼 중의 적어도 하나의 수성 액적을 제공하는 단계; 및
(ii) 다른 채널로부터 수성 샘플에 도입하는 단계;
(iii) 상기 수성 액적과 샘플을 물리적으로 근접하게 하여, 상기 적어도 2개의 수성 샘플들의 합체를 유발시켜, 단일 액적을 형성하는 단계;를 포함한다.
마이크로유체 장치에서 액적들을 합체시키는 또 다른 바람직한 방법은:
(i) 마이크로유체 장치의 채널 내에, 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼 중의 상이한 크기의 적어도 2개의 수성 액적들을 제공하는 단계; 및
(ii) 상기 수성 액적들을 음향 에너지로 처리함으로써, 상기 적어도 2개의 수성 액적들의 합체를 유발시켜, 단일 액적을 형성하는 단계;를 포함한다.
마이크로유체 장치에서 액적들을 합체시키는 다른 바람직한 방법은:
(i) 마이크로유체 장치의 채널 내에, 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼 중의 적어도 하나의 수성 액적을 제공하는 단계;
(ii) 수성 스트림에 도입하는 단계; 및
(iii) 상기 수성 액적 및 수성 샘플들을 음향 에너지로 처리하여, 상기 적어도 2개의 수성 샘플들의 합체를 유발시켜, 단일 액적을 형성하는 단계;를 포함한다.
마이크로유체 장치에서 액적들을 합체시키는 대안적인 바람직한 방법은:
(i) 마이크로유체 장치의 채널 내에, 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼 중의 상이한 크기의 적어도 2개의 수성 액적들을 제공하는 단계; 및
(ii) 상기 수성 액적들을 광학 집게(optical tweezer) 및/또는 다른 유형의 빛 조작으로 처리/조작함으로써, 상기 적어도 2개의 수성 액적들의 합체를 유발시켜, 단일 액적을 형성하는 단계;를 포함한다.
마이크로유체 장치에서 액적들을 합체시키는 추가의 바람직한 방법은:
(i) 마이크로유체 장치의 채널 내에, 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼 중의 적어도 하나의 수성 액적을 제공하는 단계;
(ii) 다른 마이크로유체 채널 내의 수성 스트림에 도입하는 단계; 및
(iii) 광학 집게 및/또는 다른 유형의 빛 조작으로 상기 수성 샘플들을 처리/조작함으로써, 상기 적어도 2개의 수성 샘플들의 합체를 유발시켜, 단일 액적을 형성하는 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명은 마이크로유체 장치에서, 액적 내로 유체를 도입하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은:
(i) 마이크로유체 장치의 채널 내에, 앞에서 언급된 바와 같은 에멀젼 중의 수성 액적을 제공하는 단계; 및
(ii) 상기 수성 액적을 유체의 스트림과 접촉시켜, 상기 유체를 상기 수성 액적 내로 도입시키는 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명은 마이크로유체 장치에서 액적들을 분할하는 방법에 관한 것이다. 마이크로유체 장치에서 액적들을 분할하는 하나의 바람직한 방법은:
(i) 제1 마이크로유체 채널, 제2 마이크로유체 채널 및 제3 마이크로유체 채널을 포함하는 마이크로유체 합류부(microfluidic junction)를 포함하는, 마이크로유체 장치를 제공하는 단계;
(ii) 상기 제1 마이크로유체 채널 내에, 앞에서 정의된 에멀젼 중의 수성 액적을 제공하는 단계; 및
(iii) 상기 수성 액적을 상기 마이크로유체 합류부를 통해 통과시킴으로써, 상기 수성 액적을 적어도 제1 도터 액적(daughter droplet) 및 제2 도터 액적으로 분할하는 단계로서, 상기 제1 도터 액적은 상기 제2 마이크로유체 채널에 제공되고, 상기 제2 도터 액적은 상기 제3 마이크로유체 채널에 제공되는, 단계;를 포함한다.
마이크로유체 장치에서 액적들을 분할하는 제2 바람직한 방법은:
(i) 마이크로유체 장치의 채널 내에, 앞에서 언급된 바와 같은 에멀젼 중의 적어도 하나의 수성 액적을 제공하는 단계; 및
(ii) 전계(electric field)를 사용하여 상기 수성 액적을 분할하여 적어도 2개의 액적들을 생성함으로써, 단일 액적으로부터 상기 적어도 2개의 액적들의 형성을 유발하는 단계;를 포함한다.
마이크로유체 장치에서 액적들을 분할하는 추가의 바람직한 방법은:
(i) 마이크로유체 장치의 채널 내에, 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼 중의 적어도 하나의 수성 액적을 제공하는 단계; 및
(ii) 물리적 충돌 및/또는 수축 및/또는 장벽(들) 및/또는 앞에서 언급된 작용들의 임의의 조합을 사용하여 상기 수성 액적을 분할하여 적어도 2개의 수성 액적들을 형성함으로써, 단일 액적으로부터 상기 적어도 2개의 수성 액적들의 생성을 유발하는 단계;를 포함한다.
마이크로유체 장치에서 액적들을 분할하는 또 다른 바람직한 방법은:
(i) 마이크로유체 장치의 채널 내에, 앞에서 언급된 바와 같은 에멀젼 중의 적어도 하나의 수성 액적을 제공하는 단계; 및
(ii) 광학 집게 및/또는 빛 에너지를 사용하여 상기 수성 액적을 분할하여 적어도 2개의 액적들을 생성함으로써, 단일 액적으로부터 상기 적어도 2개의 수성 액적들의 형성을 유발하는 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명은 유체로부터 분자를 추출하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은:
(i) 앞에서 언급된 바와 같은 계면활성제를 이산화탄소에 용해시켜 이산화탄소/계면활성제 혼합물을 형성하는 단계;
(ii) 분자를 포함하는 유체를 상기 이산화탄소/계면활성제 혼합물에 첨가함으로써, 상기 분자를 상기 유체로부터 상기 이산화탄소 내로 추출하는 단계;를 포함한다. 바람직하게는, 이 방법은 마이크로유체 장치 내에서 수행된다.
유체로부터 분자를 추출하는 바람직한 방법에서, 분자는 단백질 또는 핵산이다. 더욱 바람직하게는, 분자는 단백질이다.
본 명세서에 기술된 본 발명의 방법(예를 들어, 에멀젼의 제조 방법, 에멀젼의 불연속 상에서 하나 이상의 화학적 및/또는 생물학적 반응, 및/또는 생물학적 공정의 수행을 포함하는 방법, 마이크로유체 장치에서 액적들을 분류하는 방법, 마이크로유체 장치에서 액적들을 합체시키는 방법, 마이크로유체 장치에서 유체를 액적 내로 도입시키는 방법, 마이크로유체 장치에서 액적들을 분할하는 방법, 유체로부터 분자를 추출하는 방법)은 임의의 조합 및 순서로 동시에 또는 순차적으로(예를 들어, 순차적으로) 수행될 수 있다. 본 발명의 2개 이상의 방법들을 수행하는 것은 기능들의 작업 흐름(workflow)으로 알려질 수 있다.
기능들의 바람직한 작업 흐름은 다음의 단계들을 포함한다:
(i) 앞에서 정의된 바와 같은 에멀젼을 제조하는 단계로서, a) 수성 상을 제조하는 단계, b) 오일 상을 제조하는 단계, 및 c) 상기 수성 상, 상기 오일 상 및 앞에서 정의된 바와 같은 계면활성제를 혼합하여, 마이크로유체 장치 내에, 상기 에멀젼을 형성하는 단계를 포함하며, 여기서 수성 상은 생물학적 배지 중의 세포(예를 들어, 포유류 세포, 식물 세포, 조류 세포, 효모 세포, 하이브리도마, 미생물), 세포 소기관(예를 들어, 세포 핵, 미토콘드리아), 바이러스, 또는 프리온을 함유하며; 오일 상은 앞에서 정의된 바와 같은 불화 용매 및 앞에서 정의된 계면활성제로 이루어지며; 그 결과 생성된 에멀젼은 복수의 액적들을 포함하며, 각각의 액적은 최대 하나의 세포(예를 들어, 포유류 세포, 식물 세포, 조류 세포, 효모 세포, 하이브리도마, 미생물), 세포 소기관(예를 들어, 세포핵, 미토콘드리아), 바이러스, 또는 프리온을 포함하는, 단계;
(ii) 단계 (i)로부터의 상기 액적들 내부에서 앞에서 정의된 바와 같은 제1 생물학적 공정을 수행하는 단계로서, 여기서 생물학적 공정들이 세포 증식, 세포에 의한 효소 분비, 세포에서의 효소 생산 및 효소 반응인, 단계;
(iii) 마이크로유체 장치에서 앞에서 정의된 바와 같은 액적들을 분류하는 단계로서, a) 마이크로유체 장치의 채널 내에 앞에서 언급된 바와 같은 에멀젼 중에 단계 (ii)로부터의 상기 수성 액적들의 스트림을 제공하는 단계; 상기 스트림을 제1 방향으로부터 조명하는 단계; 액적들 내의 분석물로부터의 빛을 제2 방향에서 검출하는 단계로서, 분석물로부터의 산란광 또는 형광(fluorescence)인 빛을 검출하는 단계; 검출된 빛 또는 측정 가능한 신호에 응답하여, 복수의 분화 스트림들 중 하나로, 액적들을 분류하는 단계;를 포함하는 단계;
(iv) 마이크로유체 장치에서 앞에서 정의된 바와 같은 단계 (iii)로부터의 상기 분류된 액적 속으로 유체를 선택적으로(optionally) 도입하는 단계로서, 여기서 상기 유체는 적어도 하나의 생물학적 분자를 포함하고, 여기서 상기 생물학적 분자는 소형 분자, 단백질, 효소, 펩타이드, 아미노산, 폴리사카라이드, 올리고사카라이드, 디사카라이드, 모노사카라이드, 핵산, 올리고뉴클레오티드, 뉴클레오티드, 보조인자(cofactor) 및 세포 용해제(cell lysing reagent) 중에서 선택되는, 단계;
(v) 단계 (ⅳ)로부터의 상기 액적들의 내부에서, 앞에서 정의된 바와 같은 제2 생물학적 공정들을 선택적으로(optionally) 수행하는 단계로서, 여기서 상기 생물학적 공정들은 세포 용해(cell lysis) 및 효소 반응이며, 여기서 상기 효소는 단계 (ii)에서 상기 세포에 의해 분비되거나 상기 세포 내부에서 생성되며, 상기 효소 반응은 단계 (iv)의 상기 생물학적 분자를 그것의 상응하는 생성물로 전환시키는, 단계;
(vi) 단계 (v)의 상기 효소 반응을 선택적으로(optionally) 퀀칭(quenching)하는 단계로서, a) 특정 시간 동안 상승된 온도에서(여기서, 온도는 50 ℃ 내지 98 ℃이고, 시간은 10 초 내지 1 시간 동안임), 단계 (v)로부터의 상기 액적들을 처리하는 단계; b) 마이크로유체 장치 내에서, 앞에서 정의된 바와 같은 단계 (v)로부터의 상기 액적들 내로 유체(여기서, 유체는 산, 알칼리, 또는 효소 억제제를 포함함)를 도입하는 단계; c) 4 ℃ 내지 10 ℃의 온도에서 단계 (v)로부터의 상기 액적들을 저장하는 단계;에 의해 수행되는 퀀칭 단계;
(vii) 마이크로유체 장치에서 앞에서 정의된 바와 같은 단계 (iii) 또는 (vi)로부터의 액적들을 분할하는 단계로서, a) 마이크로유체 장치 상의 3개의 마이크로유체 채널들을 포함하는 마이크로유체 합류부의 제1 마이크로유체 채널에, 단계 (iii) 또는 단계 (vi)으로부터의 액적들을 제공하는 단계; 및 상기 수성 액적들을 상기 마이크로유체 합류부를 통해 통과시킴으로써, 상기 액적을 2개의 도터 액적으로 분할시켜, 제1 도터 액적은 제2 마이크로유체 채널에, 제2 도터 액적은 제3 마이크로유체 채널에 제공하는 단계;를 포함하는 단계;
(viii) 마이크로유체 전기분무 이온화(즉, ESI) 에미터를 통해 제1 도터 액적의 내용물들을 증발 및 이온화한 후, 질량 분석기(MS) 방법을 사용하여 제1 도터 액적 내에서 단계 (iii) 또는 (v)의 상기 효소 반응으로부터 생성된 생성물 분자를 분석하는 단계;
(ix) 단계 (viii)에서의 MS 분석 결과에 응답하여, 마이크로유체 장치에서, 상응하는 제2 도터 액적을 분류하는 단계.
또한, 본 발명은 앞에서 정의된 바와 같은 추가 처리를 위해 액적들 내부의 신호를 측정하고 액적들을 개별적으로 또는 벌크로 분배하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 앞에서 언급된 계면활성제 및 에멀젼의 다양한 용도에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은 또한, 마이크로유체 채널 또는 장치에서의, 앞에서 언급된 바와 같은 계면활성제의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한 더 큰 유체 장치, 용기 또는 통에서의 분자 단리(molecular isolation)에서의, 앞에서 언급된 바와 같은 계면활성제의 용도에 관한 것이다.
더 큰 유체 장치, 용기 또는 통은, 마이크로유체 장치보다 큰 장치, 용기 또는 통을 지칭한다. 통상의 기술자는 마이크로유체 장치로부터, 더 큰 장치, 용기 또는 통을 쉽게 구별할 수 있을 것이다. 바람직하게는 더 큰 유체 장치, 용기 또는 통은 수 리터 크기(multi-litre sized), 즉 수 리터 용량을 갖는다.
또한, 본 발명은 마이크로유체 채널 또는 장치를 제어하는 관련 소프트웨어를 구비한 자동화 장치에서의, 앞에서 언급된 바와 같은 계면활성제의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 마이크로유체 채널 또는 장치에서의, 앞에서 언급된 바와 같은 에멀젼의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 마이크로유체 채널 또는 장치를 제어하는 관련 소프트웨어를 구비한 자동화된 장치에서의, 앞에서 언급된 바와 같은 에멀젼의 용도에 관한 것이다.
앞에서 언급한 계면활성제 및 에멀젼은 다양한 용도에 사용하기에 적합하다.
따라서, 본 발명은 또한, 마이크로유체 채널 또는 장치에서 사용하기 위한, 앞에서 언급된 바와 같은 계면활성제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 마이크로유체 채널 또는 장치에 사용하기 위한, 앞에서 언급된 바와 같은 에멀젼에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 더 큰 유체 장치, 용기 또는 통에서의 분자 단리에 사용하기 위한, 앞에서 언급된 바와 같은 계면활성제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 마이크로유체 채널 또는 장치를 제어하는 관련 소프트웨어를 구비한 자동화 장치에 사용하기 위한, 앞에서 언급된 바와 같은 계면활성제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 마이크로유체 채널 또는 장치를 제어하는 관련 소프트웨어를 구비한 자동화 장치에 사용하기 위한, 앞에서 언급된 바와 같은 에멀젼에 관한 것이다.
본 발명의 이들 측면 및 다른 측면은, 첨부된 도면을 참조하여, 단지 예로서, 추가적으로 설명된다.
도 1은 Krytox 157 FSL과 옥살릴 클로라이드의 반응으로부터 유도된 아실 클로라이드 생성물의 IR 스펙트럼이다.
도 2는 메틸 에스테르(XII)의 IR 스펙트럼이다.
도 3은 메틸 에스테르(XII)의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 4는 알코올(XIII)의 IR 스펙트럼이다.
도 5는 알코올(XIII)의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 6은 토실화된 폴리에틸렌 글리콜(XIV)의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 7은 계면활성제(IIa)의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 8은 활성화된 카보네이트 에스테르 생성물(XV)의 IR 스펙트럼이다.
도 9는 활성화된 카보네이트 에스테르 생성물(XV)의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 10은 계면활성제(IIb)의 IR 스펙트럼이다.
도 11은 계면활성제(IIb)의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 12는 아미드(XVI)의 IR 스펙트럼이다.
도 13은 아미드(XVI)의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 14는 아민(XVII)의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 15는 계면활성제(IIj)의 IR 스펙트럼이다.
도 16은 계면활성제(IIj)의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 17은 40 ㎛ × 40 ㎛의 흐름 집속 교차 합류부 노즐(flow focusing cross junction nozzle)을 갖는 폴리디메틸실록산(PDMS) 바이오칩의 개략도이다.
도 18은 40 ㎛ × 40 ㎛의 흐름 집속 교차 합류부 노즐을 갖는 폴리디메틸실록산(PDMS) 바이오칩 상에서 생성된 에멀전 입자들의 현미경 이미지이다.
도 19는 PCR 열 사이클 이전(왼쪽 이미지) 및 이후(오른쪽 이미지)의 계면활성제(IIa)를 포함하는 액적 에멀젼 샘플의 현미경 이미지를 보여준다.
도 20은 PCR 열 사이클 이전(왼쪽 이미지) 및 이후(오른쪽 이미지)의 계면활성제(IIb)를 포함하는 액적 에멀젼 샘플의 현미경 이미지를 보여준다.
도 21은 계면활성제(IIa)를 포함하는 액적 에멀젼 샘플로부터 유래된 에멀젼 PCR 생성물의 전기 영동(electrophoresis) 분석을 도시한다.
도 22는 계면활성제(IIb)를 포함하는 액적 에멀젼 샘플로부터 유래된 에멀젼 PCR 산물의 전기 영동 분석을 도시한다.
도 23a는 37 ℃에서 2 시간 동안 배양 후의, 세포를 함유하는 계면활성제(IIa) 안정화 액적들의 현미경 이미지이다.
도 23b는 37 ℃에서 2 시간 동안 배양 후의, 세포들을 함유하는 계면활성제(IIa) 안정화 액적들 내의 생존 가능한 세포들의 백분율을 나타내는 막대 그래프이다.
도 24a는 37 ℃에서 2 시간 동안 배양 후의, 세포들을 함유하는 계면활성제(IIb) 안정화 액적들의 현미경 이미지이다.
도 24b는 37 ℃에서 2 시간 동안 배양 후의, 세포들을 함유하는 계면활성제(IIb) 안정화 액적들에서 생존 가능한 세포들의 백분율을 나타내는 막대 그래프이다.
<실시예>
재료
사용된 모든 출발 재료는 상업적으로 입수 가능하다. Krytox™ 157 FSL(MW = 2103 Dalton)은 DuPont에서 입수했다. Jeffamine® 900 및 폴리에틸렌 글리콜(MW = 950-1050 Dalton)은 Sigma Aldrich에서 입수했다.
FC72, 무수 Novec 7100™ 및 Novec 7500™을 3M으로부터 입수하였다. 옥살릴 클로라이드, 폴리머-지지된 4-디메틸아미노피리딘, DBU(1,8-디아자비사이클로(5.4.0)운데크-7-엔), 무수 메탄올, 소듐 보로하이드라이드, 디글라임, 트리메틸아민, 메틸아민, 피리딘, 메틸모르폴린, 비스(3-아미노프로필) 종결된 폴리(에틸렌 글리콜)(poly(ethylene glycol) bis(3-aminopropyl) terminated), p-니트로페닐오르토클로로포르메이트, 무수 테트라하이드로푸란, 무수 톨루엔, 페닐실란, 폴리머-지지된 피페리딘, 디클로로메탄, 4-톨루엔 술포닐클로라이드, 암모늄 하이드록사이드 및 Fe3(CO)12는 시그마 알드리치로부터 입수하였다.
무수 디메틸포름아미드(DMF), 무수 소듐 술페이트, 암모늄 카보네이트, 염산, 무수 마그네슘 술페이트, 무수 디에틸 에테르, 톨루엔, 헥산, 3-아미노프로필 실리카 겔, 소듐 하이드라이드 및 메탄올을 Sigma Aldrich로부터 입수하였다.
분석 방법
적외선(IR) 분광학 분석은 Perkin Elmer Spectrum One IR 장비와 다이아몬드 ATR 액세서리를 사용하여 수행되었다.
핵자기 공명(NMR) 분광학 분석은 DCH-Cryoprobe가 장착된 500 MHz Bruker AVANCE III HD NMR 분광계를 사용하여 수행되었다.
실시예 1: 계면활성제( IIa )의 합성
Figure pct00011
단계 1
90 g의 Krytox™ 157 FSL(Mw = 2103 달톤)을 자석 교반 막대가 장착된 250 mL 둥근 바닥 플라스크에 넣고 고무 씰로 밀봉하였다. 플라스크를 배기시키고 질소로 3회 재충전하여 Krytox™ 폴리머를 탈기하였다. 무수 Novec™ 7100 75 mL를 주사기로 첨가하여 Krytox ™를 용해시켰다. 그 다음, 옥살릴 클로라이드 105 mL를 주사기로 실온에서 첨가한 후 촉매량의 무수 DMF(주사기 바늘로부터 한 방울)를 첨가하였다. 반응물을 실온에서 밤새 교반하고, 깨끗한 250 mL 둥근 바닥 플라스크로 가만히 따르고 증발 건조하였다. 아실 클로라이드의 수율(회백색의 불투명한 오일): 정량적. 1807 cm-1에서 IR 카르보닐 스트레치(stretch). 아실 클로라이드 생성물에 대한 IR 스펙트럼을 도 1에 나타냈다.
단계 2
단계 1의 아실 클로라이드 생성물 17 g을 무수 Novec™ 7100에 용해시키고, 폴리머 지지된 4-디메틸아미노피리딘(1.5 당량) 2 g을 첨가하였다. 혼합물을 질소로 보호하고 5 mL의 무수 메탄올을 실온에서 주사하였다. 반응물을 실온에서 밤새 교반하였다. 폴리머 지지된 4-디메틸아미노피리딘을 여과하고, 여과액을 증발 건조하였다. 메틸 에스테르(XI)(투명한 오일)의 수율: 16.9 g(99.4%). 1792 cm-1에서 IR 카르보닐 스트레치, 4.0(s)에서 1H NMR 피크. 메틸 에스테르 생성물(XII)에 대한 IR 스펙트럼을 도 2에 나타냈다. 메틸 에스테르 생성물(XII)에 대한 1H NMR 스펙트럼은 도 3에 나타냈다.
단계 3
3 g의 소듐 보로하이드라이드를 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 넣고 5 mL의 무수 Novec™ 7100과 4 mL의 디글라임을 첨가하였다. 혼합물을 아이스 배쓰에서 질소하에 두었다. 단계 2에서 얻은 메틸 에스테르 생성물(XII) 16.9 g을 15 mL의 무수 Novec™ 7100에 녹인 후, 주사기로 서서히 현탁된 소듐 보로하이드라이드에 첨가하였다. 그 다음, 플라스크에 환류 응축기를 장착하고 질소로 보호한 다음 1 시간 동안 75 ℃로 가열하였다. 반응물을 실온으로 냉각하고, Novec™ 7100으로 150 mL로 희석하고, 100 mL의 수성 암모늄-클로라이드/염산 완충액(퀀칭 후 pH = 7)에 쏟아 부어 퀀칭시켰다. 상들을 분리시키고, 친불소 상(fluorophilic phase)을 100 mL의 물로 추출하고, 무수 소듐 술페이트 상에서 건조하였다. 이 건조제를 여과하여 제거하고 여과액을 증발 건조하였다. 알코올(XIII)(투명한 오일)의 수율: 14.4 g(86%). 3.8(s) 및 4.25(dd)에서 1H NMR 피크. 알코올 생성물(XIII)에 대한 IR 스펙트럼을 도 4에 나타냈다. 알코올 생성물(XIII)에 대한 1H NMR 스펙트럼을 도 5에 나타냈다.
단계 4
50 g의 폴리에틸렌 글리콜(Mw = 950 - 1050 달톤)을 300 mL의 디클로로메탄에 용해시키고 질소로 보호하였다. 16.2 mL의 피리딘을 주사기로 첨가한 다음, 100 mL의 디클로로메탄 중 25.7 g의 4-톨루엔 술포닐클로라이드를 첨가하였다. 반응을 실온에서 밤새 교반하였다. 반응을 1 M 염산 100 mL로 2 회 추출하고, 포화 염수 200 mL로 건조하고, 무수 마그네슘 술페이트 상에서 건조하였다. 건조제를 여과해 버리고 투명한 여과액을 증발 건조하였다. 오일성 잔류물을 50 mL의 무수 디에틸 에테르로 3 회 추출한 다음 진공 건조하였다. 오일성 잔류물을 딘-스타크(Dean-Stark) 장치에서 톨루엔 100 mL 중에서 환류시켜 추가적으로 1 mL의 물을 제거하였다. 용액을 증발 건조하였다. 토실화 폴리에틸렌 글리콜(XIV)의 수율(회백색 투명한 오일): 47 g(72%). 토실화 폴리에틸렌 글리콜 생성물(XIV)에 대한 1H NMR 스펙트럼을 도 6에 나타냈다.
단계 5
0.86 g의 소듐 하이드라이드를 40 mL의 무수 Novec™ 7100에 현탁시키고 질소로 보호하였다. 단계 3의 알코올 생성물(XIII) 75.2 g을 무수 Novec™ 7100 35 mL에 용해시키고 소듐 하이드라이드 현탁액에 첨가하였다. 현탁액을 가스가 더 이상 배출되지 않을 때까지 3 시간 동안 40 ℃로 가온시켰다. 반응을 실온으로 냉각시켰다. 단계 4의 토실화 폴리에틸렌 글리콜 생성물(XIV) 22.6 g을 무수 테트라하이드로퓨란 100 mL에 용해시키고 주사기로 25 mL 분취량으로 현탁액에 첨가하였다. 반응을 실온에서 밤새 교반한 다음, 하루 동안 65 ℃로 가열하였다. 반응을 실온으로 냉각하고 75 mL의 메탄올로 2 회 추출하였다. 불화 층을 거의 건조될 때까지 농축시키고, 오일성 잔류물을 Novec™ 7100 중 10% 메탄올로 용출시키는 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 계면활성제(IIa)의 수율: 12.9 g. 계면활성제 생성물(IIa)의 1H NMR 스펙트럼을 도 7에 나타냈다.
실시예 2: 계면활성제( IIb )의 합성
Figure pct00012
단계 1 내지 3은 실시예 1과 동일한 방식으로 수행되었다.
단계 4
단계 3에서 얻은 알코올 생성물(XIII) 10.5 g을 자석 교반 막대가 장착된 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 넣고 고무 씰로 밀봉하고 배기시키고 질소를 3 회 재충전하였다. 그 다음, 20 mL의 무수 Novec™ 7100을 주사기로 첨가한 다음 2.8 mL의 트리메틸아민과 0.12 mL의 피리딘을 첨가하였다. 이 용액을 물-얼음 배쓰에서 냉각하고 10 mL의 무수 테트라하이드로푸란 중 p-니트로페닐오르토클로로포메이트를 천천히 주사기로 첨가하였다. 회백색의 침전이 형성되었다. 반응을 실온으로 가온시키고 4일 동안 교반하였다. 반응을 50 mL의 암모늄 카보네이트 수용액으로 퀀칭시키고, 층들을 분리하고, 유기층을 추가의 암모늄 카보네이트 수용액 50 mL로 추출하였다. 불화 층을 증발 건조하고 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 활성화된 카보네이트 에스테르(XV)(투명한 오일)의 수율: 6.15g(54%). 4.95(m), 7.4(d) 및 8.85(d)에서 1H NMR 피크. 활성화된 카보네이트 에스테르 생성물(XV)에 대한 IR 스펙트럼을 도 8에 나타냈다. 활성화된 카보네이트 에스테르 생성물(XV)에 대한 1H NMR 스펙트럼을 도 9에 나타냈다.
단계 5
1.08 g의 Jeffamine 900을 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 넣었다. 단계 4에서 얻은 6 g의 활성화된 카보네이트 에스테르 생성물(XV)을 15 mL의 Novec™ 7100에 용해시키고 Jeffamine에 첨가하였다. 1 g의 폴리머 지지된 피페리딘을 첨가하고, 반응을 질소하에 보호된 실온에서 3일 동안 교반하였다. 폴리머 지지된 피페리딘은 응고/응집되어 밝은 황색으로 변하였다. 반응을 여과하고 투명한 여과액을 용리액으로서 Novec™ 7100 중 10% 메탄올을 사용하는 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 계면활성제(IIb)의 수율(황색 왁스성 고체): 2.84g(42%). 1743 cm-1에서 IR 카르보닐 스트레치. 계면활성제 생성물(IIb)에 대한 IR 스펙트럼을 도 10에 나타냈다. 계면활성제 생성물(IIb)에 대한 1H NMR 스펙트럼을 도 11에 나타냈다.
실시예 3: 계면활성제( IIc )의 합성
Figure pct00013
단계 1은 실시예 1과 동일한 방식으로 수행되었다.
단계 2
N2하에 얼음 배쓰에서 ~4 ℃로 냉각시킨, Novec 7500(50 mL) 중 단계 1의 아실 클로라이드 생성물(45.14 g; Mw = 2329.5; 19.37 mmol)의 교반된 용액에 암모늄 하이드록사이드(48.5 mL, 7.989 M, 20 mol 당량)를 주사기를 통해 첨가하고, 반응 혼합물을 밤새 빠르게 교반하였다. 반응 용액에 메탄올 50 mL와 THF 20 mL를 고속 교반하에 첨가한 후, 혼합물을 정치시켰다. 상층(주로 물/메탄올/THF의 혼합물)을 분리하여 버렸다. 나머지 하부 층에 고속 교반하에 메탄올 50 mL 및 THF 20 mL를 다시 첨가한 후, 증발시켜 대부분의 휘발성 성분을 제거하였다. 잔류물에 55 mL의 Novec 7100 및 20 mL의 메탄올을 첨가하였다. 그 결과로 생성된 용액을 700 rpm에서 10 분 동안 교반하였다. 그 후, 용액을 분액 깔대기에서 침전시키고, 상층을 분리하여 버렸다. 수집된 불화 상을 20 mL의 물로 한번 더 세척한 후, 50 mL의 메탄올 및 50 mL의 THF에 용해시켰다. 그 결과 생성된 투명한 용액을 무수 마그네슘 술페이트로 건조하였다. 여과 후, 여과물 용액을 진공하에 농축 건조하여 아미드 생성물(XVI)을 무색 오일로서 수득하였다(수율 47.537 g, 98%). IR: 1740 cm-1. 아미드 생성물(XVI)에 대한 IR 스펙트럼을 도 12에 나타냈다. 아미드 생성물(XVI)에 대한 1H NMR 스펙트럼을 도 13에 나타냈다.
단계 3
질소 하의 고체 Fe3(CO)12(1.05 g)에, 실온에서 교반하면서 무수 톨루엔(52 mL)을 첨가하였다. 그 결과 생성된 짙은 녹색 용액(약 0.04M)에, 주사기를 통해 무수 Novec 7500(92 mL) 중 단계 2의 아미드 생성물(XVI)(47.18 g, Mw = 2310, 20.42 mmol)의 용액을 첨가한 후, 별도의 주사기를 사용하여 페닐실란(10.08 mL, 81.7 mmol)을 첨가하였다. 혼합물을 132 ℃(알루미늄 블록 온도)에서 2일 동안 교반하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 교반하면서, 파스퇴르 피펫을 사용하여, 15 mL의 메탄올, 7 mL의 5N HCl 수용액 및 8 mL의 물의 혼합물을 반응에 나누어 첨가하였고, 이어서 25 mL의 메탄올 및 25 mL의 2N NaOH 수용액, 및 최종적으로 10 mL 2N NaOH를 첨가하였다. 추가적으로 10 분 동안 교반한 후, 그 결과 생성된 혼합물을 셀라이트(celite) 상에서 여과하였다. 적색의 수성 상층 및 불화 바닥층을 분별 깔때기에서 분리하고, 수성 상을 50 mL의 Novec 7500으로 역추출하였다. 합쳐진 유기 상을 무수 소듐 술페이트로 건조하였다. 여과 후, 이를 진공하에 농축시켜 황갈색 오일, 43.4 g을 수득하였다. 농축된 잔류물을 다시 80% Novec 7100/헥산(65 mL)에 용해시키고, Interchim SiHC 카트리지(220 g, 직경 50 ㎛의 구형 실리카겔) 상에서 정제하고 다음과 같이 연속적으로 용리하였다: (1) 80% Novec 7100/헥산(700 mL), (2) Novec 7100 (2000 mL), (3) 0.5% MeOH/Novec 7100(800 mL), 및 최종적으로 (4) 순수한 Novec 7100(1000 mL). 생성물 함유 분획들을 합하고 진공에서 농축시켜 백색의 흐린 오일로서 아민 생성물(XVII)을 수득하였다(수율: 26.908 g, 57.37%). 아민 생성물(XVII)에 대한 1H NMR 스펙트럼을 도 14에 나타냈다.
단계 4
무수 Novec 7100(8.0 mL) 및 THF(1.4 mL) 중의 단계 3으로부터의 아민 생성물(XVII)(4.313 g, Mw = 2231, 1.933 밀리몰)의 교반된 용액에, 주사기를 이용해 휴니그 염기(Hunig's base)(0.35 mL, 2.03 mmol)를 첨가한 후, DBU(0.306 mL, 2.03 mmol)와 함께 THF(7 mL) 중의 p-N02Ph-OCOO-PEO-OCOO-p-N02Ph(1 그램, Mn 약 1098, 0.91 mmol)의 따뜻한 용액을 첨가하였다. 이어서, 혼합물을 40 ℃에서 2일 동안 교반한 다음, 증발 건조하였다. 잔류물을 Novec 7100(50 mL)에 용해시키고, 용액을 3-아미노프로필 실리카 겔 4 g으로 10 분 동안 완만하게 교반하면서 처리하였다. 고체를 여과한 후, 여과액을 추가의 3-아미노프로필 실리카 겔 2 g으로 10 분 동안 완만하게 교반하면서 처리하였다. 0.7 g의 3-아미노프로필 실리카 겔로 동일한 과정을 다시 한 번 반복하였다. 최종 여과액을 진공하에 농축 건조하여 담황색 오일을 수득하고, 이를 Interchim SiHC 카트리지(25 g, 직경 50 ㎛ 의 구형 실리카 겔)상에서 정제하였다. 카트리지는 다음과 같이 연속적으로 용리되었다: (1) Novec 7100(100 mL), (2) 3% MeOH/Novec 7100(100 mL), (3) 6% MeOH/Novec 7100(100 mL) 및 최종적으로 (4) 10% MeOH/Novec 7100(300 mL). 생성물 함유 분획들을 합하고 진공에서 농축시켜 카바메이트 생성물(IIc)을 백색의 흐린 오일로서 수득하였다(수율: 377 mg).
실시예 4: 계면활성제( IIg )의 합성
Figure pct00014
단계 1 내지 단계 3은 실시예 3과 동일한 방식으로 수행되었다.
단계 4
35 ℃에서 무수 THF(10 mL) 중 PEG-비스(이소시아네이트)(0.988 g, Mn 약 2000, 0.49 mmol)의 교반된 용액에, Novec 7500 (7.5 ml) 중 단계 3으로부터의 아민 생성물(XVII)(4.536 g, Mw = 2231, 1.976 mmol)을 첨가한 후 DBU(0.225 mL, 1.482 mmol)를 첨가하였다. 그 결과 생성된 혼합물을 35 ℃에서 밤새 교반하였다. 그 다음, 여기에 3-아미노프로필 실리카 겔(2.604 g)과 Novec 7100(5 mL)을 첨가하였다. 현탁액을 실온에서 20 분 동안 부드럽게 교반하였다. 고체를 여과한 후, 여과액을 추가 10 분 동안 완만하게 교반하면서 또 다른 1.06 g의 3-아미노프로필 실리카 겔로 처리하였다. 최종 여과액을 진공하에 농축 건조하여 황색 오일을 수득하고, 이를 Interchim SiHC 카트리지(25 g, 직경 50 ㎛의 구형 실리카 겔) 상에서 정제하였다. 카트리지는 다음과 같이 연속적으로 용리되었다: (1) Novec 7100(100 mL), (2) 3% MeOH/Novec 7100(100 mL), (3) 6% MeOH/Novec 7100(100 mL) 및 최종적으로 (4) 10% MeOH/Novec 7100(300 mL). 생성물 함유 분획들을 합하고 진공에서 농축시켜 우레아 생성물(IIg)을 밝은 황색 오일로서 수득하였다(수율: 477 mg).
실시예 5: 계면활성제( IIj )의 합성
Figure pct00015
단계 1 내지 4는 실시예 1 및 실시예 2와 동일한 방식으로 수행되었다.
단계 5
단계 4로부터의 활성화된 Krytox 카보네이트 에스테르 생성물(XV)(38.09 g, 15.47 mmol)을 자석 교반 막대 및 50 mL 적하 깔대기가 장착된 격벽(septum)이 있는 250 mL 둥근 바닥 플라스크에 넣었다. 진공을 가하여 장치를 탈기시키고 질소로 3 회 재충전시켰다. 건조 Novec 7100(무수 Na2S04 상에 보관, 30 mL)을 주사기로 첨가하여 활성화된 카보네이트 에스테르를 용해시킨 후, 주사기를 이용해 무수 테트라하이드로퓨란(50 mL)을 첨가하였다. 질소 보호 하에서 격벽이 장착된 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 있는 무수 테트라하이드로퓨란(25 mL) 및 건조 Novec 7100(무수 Na2S04 상에 보관, 15 mL)에, 비스(3-아미노프로필) 종결된 폴리(에틸렌 글리콜)(Mn 약 1500, 10.44 g, 6.96 mmol)를 용해시켰다. 비스(3-아미노프로필) 종결된 폴리(에틸렌 글리콜) 용액에 주사기로 4-메틸모르폴린(2.8 mL = 2.58 g, 23.21 mmol)을 첨가하였다. 그런 다음, 4-메틸모르폴린을 갖는 용액을 적가 깔대기에 첨가하고, 교반 중인 활성화된 Krytox 카보네이트 에스테르에 30 분에 걸쳐 천천히 첨가하였다. 반응을 35 ℃ 가열 블록 온도에서 17 시간 동안 교반하였다. 이어서, 반응을 증발 건조하였다. 잔류물을 200 mL의 Novec 7100에 재용해시켰다. 3-아미노프로필 작용화된 실리카 겔(15 g, 15 mmol)을 용액에 첨가하고, 10 분 동안 교반하고, 필터 프릿(filter frit) 상에서 여과하여 제거하였다. 추가의 3-아미노프로필 작용화된 실리카 겔 15 g(15 mmol)을 4 회 더 첨가하고, 프릿(frit) 상에서 여과하여 제거하였다. 3-아미노프로필 작용화된 실리카 겔의 다섯 번째 분취량 후에, 혼합물을 셀라이트(Celite) 및 여과지 상에서 흡입 하에 여과하였다. 여과액의 몇 방울을 첨가했을 때 소량의 3-아미노프로필 작용화된 실리카 겔(20 mg)이 황색의 흔적을 보이지 않을 때, 4-니트로페놀 관련 불순물의 제거가 완료되었다. 맑은 여과액을 회전식 증발기(40 ℃, 270 mbar, 그 다음, 50 ℃, 0-5 mbar)에서 증발 건조시켜 불투명한 무색 오일성 왁스(15 g)를 얻었다. 왁스성 잔류물을 50 mL의 Novec 7100에 용해시켰다.
플래시 크로마토그래피 카트리지(Puriflash HC Spherical Silica, 50㎛, 25 g)를 100 mL의 Novec 7100(p = 8psi)으로 채웠다. 미정제 계면활성제의 용액을 주사기로 가하였다. 순수한 Novec 7100 100 ml를 사용하여 컬럼을 용출시킨 다음, Novec 7100 중 5% 메탄올 100 mL를 넣고 마지막으로 Novec 7100 중 10% 메탄올 300 mL를 넣고 용출시켰다. 각각 50 mL의 10개의 분획들을 수집하였다. 분획 6-8을 합하고, 회전 증발기(40 ℃, 270 mbar, 그 다음, 70 ℃, 0-5 mbar) 상에서 증발 건조하여 투명한 왁스성 고체(IIj)를 얻었다(총 수율: 3.863 g, 9%). 계면활성제 생성물(IIj)에 대한 IR 스펙트럼을 도 15에 나타냈다. 계면활성제 생성물(IIj)의 1H NMR 스펙트럼을 도 16에 나타냈다.
실시예 6: 계면활성제( IIh )의 제안된 합성
Figure pct00016
단계 1은 실시예 1과 동일한 방식으로 수행된다
단계 2
아이스 배쓰에서 냉각시킨 Novec 7100 중 단계 1의 아실 클로라이드 생성물의 교반된 용액에, 메틸아민의 차가운 수용액을 첨가하였다. 이어서, 반응 혼합물을 실온으로 가온시키고, 밤새 교반을 계속하였다. 반응 용액을 포화 식염수와 혼합하고, 혼합물을 여과하였다. 물 층을 분리해 버리고 유기 분획을 무수 소듐 술페이트로 건조하고, 여과하고, 진공하에 농축시켜 오일을 수득하고, 이를 FC72에 용해시켰다. 혼합물을 셀라이트(Celite)를 통해 여과하고 진공 농축시켜 아미드 생성물(XVIII)을 수득한다.
단계 3
질소 하에서 고체 Fe3(CO)12에, 실온에서 교반하면서 무수 톨루엔을 첨가하였다. 생성된 짙은 녹색 용액에, 무수 Novec 7500 중 단계 2의 아미드 생성물(XVIII)의 용액을 첨가한 다음, 페닐실란을 첨가하였다. 혼합물을 130 ℃(알루미늄 블록 온도)에서 2일 동안 교반하였다. 실온으로 냉각한 후, 메탄올 및 HCl 수용액을 반응에 첨가한다. 생성된 고체를 여과하고, Novec 7100으로 세척하였다. 이어서, 수성 상 및 불화 층을 분리하고, 수성 상을 Novec 7100으로 역추출하였다. 합쳐진 유기 상을 무수 소듐 술페이트로 건조하고, 여과하고, 진공하에 농축시켜 오일을 수득하고, 이를 헥산 및 Novec 7100의 혼합물에 용해시켰다. 혼합물을 Interchim SiHC 카트리지(25 g, 직경 15 ㎛의 구형 실리카 겔) 상에서 정제하여 아민 생성물(XIX)을 수득한다.
단계 4
무수 Novec 7100 및 THF 중 단계 3으로부터의 아민 생성물(XIX)의 교반된 용액에, 휴니그 염기를 첨가한 후, THF 중 N02PhOCOO-(CH2CH20)eC02PhN02의 따뜻한(warm) 용액을 DBU와 함께 첨가하였다. 그 다음, 혼합물을 40 ℃에서 2일 동안 교반하고, 증발 건조한다. 잔류물을 Novec7100에 용해시키고 용액을 완만한 속도로 교반하면서 3-아미노프로필 실리카 겔로 처리하였다. 혼합물을 여과하고 여과액을 진공 농축시켰다. 생성된 잔류물을 Interchim SiHC 카트리지 상에서 정제하여 카바메이트 생성물(IIh)을 수득하였다.
실시예 7: 계면활성제( IIi )의 제안된 합성
Figure pct00017
단계 1 내지 3은 실시예 6과 동일한 방식으로 수행된다.
단계 4
35 ℃의 무수 THF 중 PEG-비스(이소시아네이트)의 교반된 용액에, Novec 7500 중 단계 3으로부터의 아민 생성물(XIX)을 첨가하고, 이어서 DBU를 첨가한다. 생성된 혼합물을 35 ℃에서 밤새 교반한 다음, 3-아미노프로필 실리카 겔 및 Novec 7100을 첨가하였다. 혼합물을 실온에서 교반한 후 여과하였다. 여과액을 진공하에 농축시키고, 잔류물을 Interchim SiHC 카트리지 상에서 정제하여 우레아 생성물(IIi)을 수득하였다.
실시예 8: 계면활성제( IId )의 제안된 합성
Figure pct00018
단계 1 내지 3은 실시예 3과 동일한 방식으로 수행된다.
단계 4
단계 3으로부터의 아민 생성물은 상응하는 이소시아네이트로 전환된다.
단계 5
단계 4의 이소시아네이트 생성물을 Jeffamine 900과 반응시켜 계면활성제 생성물(IId)을 제공한다.
실시예 9: 계면활성제( IIe )의 제안된 합성
Figure pct00019
단계 1 내지 3은 실시예 1과 동일한 방식으로 수행된다.
단계 4
단계 3으로부터의 알코올 생성물을 술포닐 클로라이드로 전환시킨다.
단계 5
단계 4의 술포닐 클로라이드 생성물을 Jeffamine 900과 반응시켜 계면활성제 생성물(IIe)을 제공한다.
실시예 10: 계면활성제( IIf )의 제안된 합성
Figure pct00020
단계 1 내지 3은 실시예 1과 동일한 방식으로 수행된다.
단계 4
단계 3의 알코올 생성물을 상응하는 페닐 에테르로 전환시킨다.
단계 5
단계 4의 페닐 에테르 생성물을 술포닐 클로라이드로 전환시킨다.
단계 6
단계 5로부터의 술포닐 클로라이드 생성물을 Jeffamine 900과 반응시켜 계면활성제 생성물(IIf)을 제공한다.
실시예 11: 계면활성제를 사용한 에멀젼 생성
40 ㎛ × 40 ㎛의 흐름 집속 교차 합류부 노즐을 갖는 폴리디메틸실록산(PDMS) Pico-GenTM 바이오칩(Sphere Fluidics Limited) 상에서 에멀젼 액적들을 생성시켰다. 이 바이오칩을 에멀젼 출구(1)(다이어그램의 왼쪽 상단), 수용액 입구(2)(주 다이어그램의 왼쪽 화살표로 표시됨), 오일 입구(3)(주 다이어그램의 오른쪽 화살표로 표시됨) 및 흐름 집속 교차 합류부(4)(확대된 삽입도에서 화살표로 표시)를 보여주는 도 17에 개략적으로 나타냈다.
Novec™ 7500을 연속 오일 상으로 사용하고 중합효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction)(PCR) 혼합 용액(아래 표 참조)을 수성 상으로 사용했다. 정제된 실시예 1의 계면활성제(IIa) 또는 실시예 2의 계면활성제(IIb) 5%(w/w)를 연속 오일 상에 용해시킨 후, 마이크로유체 장치에서 오일 및 수성 상을 혼합하였다. 표 1은 PCR 혼합 용액의 조성을 보여준다.
PCR 혼합 용액
Platinum® Taq DNA Polymerase 키트(Life Technologies, # 10966)
Jurkat 게놈 DNA 샘플(Thermo Fisher Scientific, # SD1111)
ACTB 프라이머 세트(Jena Bioscience GmbH, # PCR-253)
dNTP Mix, 각각 10 mM(Thermo Fisher Scientific, # R0191)
뉴클레아제가 없는 물(Nuclease-free Water), 50 ml(Life Technologies, #AM9937)
시약 부피 (㎕) 최종 농도
핵산 가수 분해 효소 무함유 물 435.6 n/a
백금 Taq 완충액 60 n/a
MgCl2 18 1.5 mM
dNTP (10 mM) 12 0.2 mM
프라이머 12 0.3 μM
DNA 샘플 60 3.65 ng/㎕
백금 Taq 효소 2.4 0.4 단위/50㎕
마스터 혼합물 부피 600 n/a
오일 유량은 300 μL/hr이고 수성 유량은 300 μL/hr이었다. 액적 생성 빈도는 약 1,000 Hz이고, 액적 부피는 약 80-87 pL(직경 53.5 - 55 ㎛)이었다. 도 18은 오일 상(6)(수직 화살표로 나타냄) 및 수성 상(7)(수평 화살표로 표시됨)이 만나는 흐름 집속 합류부(4)에서 생성된 액적들(5)을 도시한다. 액적들은 마이크로유체 채널 내에서 안정적이다.
이것은 마이크로유체 장치 내에서 계면활성제(IIa) 또는 (IIb)를 포함하는 에멀젼의 성공적인 형성을 입증한다. 형성된 액적들은 마이크로유체 채널 내에서 안정적이어서, 계면활성제가 액적들을 성공적으로 안정화시켜 합체를 방지할 수 있음을 보여준다.
실시예 12: 에멀젼 PCR
계면활성제(IIa) 및 계면활성제(IIb)를 사용하여 실시예 11에서 생성된 액적 에멀젼 샘플들을 각각 G-Strom Thermal Cycler System(Labtech.com)에 넣고, 표 2에 나타낸 열 순환 프로그램을 수행하였다.
온도 시간 사이클 수
95 ℃ 2 분 1
95 ℃ 30 초
35
59 ℃ 30 초
72 ℃ 30 초
72 ℃ 2 분 1
4 ℃ ∞ ∞
액적 이미지는 PCR 열적 사이클 전과 후에 Mikrotron Hi-Speed 카메라를 가진 Zeiss 현미경 아래서 촬영했다. 도 19는 PCR 열적 사이클이 실행되기 전(왼쪽 이미지) 및 이후(오른쪽 이미지) 계면활성제(IIa)를 포함하는 액적 에멀젼 샘플의 현미경 이미지를 보여준다. 도 20은 PCR 열적 사이클이 수행되기 전(왼쪽 이미지) 및 이후(오른쪽 이미지) 계면활성제(IIb)를 포함하는 액적 에멀젼 샘플의 현미경 이미지를 보여준다. 이미지들은 계면활성제(IIa) 및 계면활성제(IIb)가 열적 사이클 동안 조차도 액적들을 안정화시키고 합체를 정지시킴으로써 각각 기능적으로 활성이었던 것을 보여준다.
이어서, PCR 생성물을 표준 아가로오스 겔 DNA 전기 영동으로 분석하였다. 에멀젼 PCR은 또한, 액적 에멀젼 중의 계면활성제(IIa) 또는 (IIb) 대신 상업적으로 이용가능한 불화 계면활성제 Pico-Surf™ 1(Sphere Fluidics Limited)을 사용하여 유사하게 수행되었고, 생성물은 전기 영동 분석에서 양성 대조군으로 사용되었다.
도 21은 계면활성제(IIa)를 포함하는 액적 에멀젼 샘플로부터 유래된 에멀젼 PCR 생성물에 대한 전기 영동 결과를 보여준다. 도 21에서, 레인 1: 벌크 상태의 PCR 생성물; 레인 2: Pico-Surf™ 1으로 안정화된 에멀젼 중의 PCR 생성물; 및 레인 3: 계면활성제(IIa)로 안정화된 에멀젼 중의 PCR 생성물. 이것은 계면활성제(IIa) 안정화된 액적 에멀젼 중의 PCR 생성물이 Pico-Surf™ 1 안정화된 액적 에멀젼으로부터의 PCR 생성물만큼 밝은 뚜렷한 생성물 대역(clear product band)을 제공함을 보여준다.
도 22는 계면활성제(IIb)를 포함하는 액적 에멀젼 샘플로부터 유래된 에멀젼 PCR 생성물에 대한 전기영동 결과를 보여준다. 도 22에서, 레인 1: 분자 사다리; 레인 2: 벌크 상태의 PCR 생성물; 레인 3: Pico-Surf™ 1로 안정화된 에멀젼 중의 PCR 생성물; 및 레인 4: 계면활성제(IIb)로 안정화된 에멀젼 중의 PCR 생성물. 이것은 계면활성제(IIb) 안정화된 액적 에멀젼 중의 PCR 생성물이 Pico-Surf™ 1 안정화된 액적 에멀젼으로부터의 PCR 생성물만큼 밝은 뚜렷한 생성물 대역을 제공함을 보여준다.
실시예 13: 계면활성제 안정화된 에멀젼 중의 세포 생존율
현탁 배양물로부터의 1.2x106의 CHO(Chinese hamster ovary) 세포를 펠렛화(300xg, 5 분)하고, 1 mL 캡슐화 매질(CHO 세포 성장 배지, 16% OptiPrep™, 1% Pluronic® F-68) 중에서 재현탁하고, 30 ㎛ CellTrics® 세포 여과기(cell strainer)를 통과시켰다. NovecTM 7500 중의 계면활성제(IIa), 계면활성제(IIb) 또는 Pico-SurfTM 1 5%(w/w)를 사용하여, 세포를 300 pL 액적에 캡슐화하였다. 200 μL의 에멀젼을 각 샘플에 대해 수집하고, 수집한 후, 처리하기 전에 2 시간 동안 37 ℃의 CO2 배양기에 두었다. 비-캡슐화된 CHO 세포를 생존율 대조군으로서 병행하여 보관하였다.
생존율을 평가하기 위해, 샘플들을 같은 부피의 Pico-Brea™(Sphere Fluidics Limited)와 혼합하여 탈-에멀젼화시킨 후, 수성 상(CHO 세포들을 함유함) 100μL를 신선한 1.5 mL 반응 튜브로 옮겼다. 5 μL의 용액 18(AO'DAPI, Chemometec, #910-3018)을 세포들에 첨가, 혼합하고, 각 샘플 10 μL를 NC-슬라이드 A8™(Chemometec, #942-0003)의 챔버에 넣었다. 비-캡슐화된 CHO 세포들(100 μL)을, NC-Slide A8™에 넣기 전에, 5 μL의 용액 18과 직접 혼합했다. 세포 생존율은 NucleoCounter® NC-250 기기의 생존율 및 세포 계수 분석 프로그램을 사용하여 측정되었다.
도 23은 계면활성제(IIa)를 사용하여 액적들로 캡슐화된 세포에 대한 세포 생존율 연구의 결과를 나타낸다. 도 23a는 37 ℃에서 2 시간 동안 배양한 후에 세포를 함유하는 계면활성제(IIa) 안정화된 액적들의 현미경 이미지를 보여준다. 스케일바(scale bar)는 100 μm를 나타낸다. 화살표는 액적 내의 세포(작은 흰색 원으로 나타냄)를 가리킨다. 도 23b는, 37 ℃에서 2 시간 동안 배양한 후의, 비캡슐화된 CHO 세포들(벌크-왼쪽), Pico-Surf™ 1을 사용한 액적으로 캡슐화된 세포들(중간), 및 계면활성제(IIa)를 사용한 액적으로 캡슐화된 세포들(오른쪽)로부터의 샘플에서 생존 가능한 세포들의 백분율을 나타낸다. 이것은 계면활성제(IIa)를 사용한 액적으로 캡슐화된 세포들의 생존율이 Pico-Surf™ 1을 사용한 액적으로 캡슐화된 세포들의 생존율 및 비-캡슐화된 세포들의 생존율에 필적한다는 것을 보여준다.
도 24는 계면활성제(IIb)를 사용한 액적으로 캡슐화된 세포들에 대한 세포 생존율 연구의 결과를 나타낸다. 도 24a는 37 ℃에서 2 시간 배양한 후 세포들을 함유하는 계면활성제(IIb) 안정화된 액적들의 현미경 이미지를 보여준다. 스케일바는 100 μm를 나타낸다. 화살표는 액적 내의 세포(작은 흰색 원으로 나타냄)를 가리킨다. 도 24b는, 37 ℃에서 2 시간 동안 배양한 후의, 비캡슐화된 CHO 세포들(벌크-왼쪽), Pico-Surf™ 1을 사용한 액적으로 캡슐화된 세포들(중간), 및 계면활성제(IIb)를 사용한 액적으로 캡슐화된 세포들(오른쪽)로부터의 샘플에서, 생존 가능한 세포들의 백분율을 나타낸다. 이것은 계면활성제(IIb)를 사용한 액적으로 캡슐화된 세포들의 생존율이 Pico-Surf™ 1을 사용한 액적으로 캡슐화된 세포들의 생존율 및 비캡슐화된 세포들의 생존율에 필적한다는 것을 보여준다. 도 24b의 삽입 이미지는 세포 생존율 측정을 위한 전형적인 형광 이미지를 보여준다. 색상으로 볼 때, 생존 세포는 녹색으로 표시되고, 죽은 세포는 빨간색으로 표시되며, 이미지는 앞서 설명한 결과를 확인해준다.
당연히 많은 다른 효과적인 대안이 통상의 기술자에게서 나올 것이다. 이해되는 바와 같이, 본 발명은 기술된 구현예들에 한정되지 않고, 본 명세서에 첨부된 청구 범위의 사상 및 범위 내에 있는, 통상의 기술자에게 명백한 변형들을 포함한다.

Claims (48)

  1. 다음으로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식을 갖는 계면활성제:
    B-((X)x-(CH2)a-A)n (VI),
    (A-(CH2)a-(X)x-B-(X)x-(CH2)a-A)n (IV),
    (A-(CH2)a-(X)x-B)n (V), 및
    (B)n-(X)x-(CH2)a-A (VII),
    여기서,
    A는 퍼플루오로폴리에테르이며;
    a는 양의 정수이며;
    X는 공유결합 또는 연결기이며;
    x는 양의 정수이며;
    B는 폴리알킬렌 옥사이드 단위이며;
    n은 1보다 큰 양의 정수이고, 화합물이 하나보다 많은 A, B, X, a 및 x를 포함하는 경우, 이들 각각은 동일하거나 상이할 수 있다.
  2. 제 1 항에 있어서, 하기 화학식 (II)를 갖는 계면활성제:
    A-(CH2)a-(X)x-B-(X)x-(CH2)a-A (II),
    여기서, 각각의 A, X, a 및 x는 동일하거나 상이할 수 있다.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각각의 A는 하기 화학식의 반복 단위를 포함하는, 계면활성제:
    -[CF(CF3)CF20]b-,
    여기서, b는 양의 정수이다.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 A는 하기 화학식의 단위를 포함하는, 계면활성제:
    -[CF2CF20]c-[CF(CF3)CF20]b-,
    여기서, b 및 c는 각각 0 또는 양의 정수이며, 단, b 및 c가 둘 다 0인 것은 아니다.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 A는 하기 화학식으로 이루어지는, 계면활성제:
    CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-,
    여기서, b는 양의 정수이다.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, b는 1 내지 100의 정수인, 계면활성제.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 a는 1 내지 5의 정수인, 계면활성제.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 a는 1인, 계면활성제.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 X는 공유결합인, 계면활성제.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 X는 연결기 인, 계면활성제.
  11. 제 10 항에 있어서, 적어도 하나의 X는 화학식 -D-(E)h-(G)d- 또는 -(G)d-(E)h-D-의 연결기이며, 여기서, D는 NH, NMe, C(O), CO2, O 또는 SOg로부터 선택되며, 여기서, g는 0, 1 또는 2이며, E는 알킬렌, 선택적으로(optionally) 치환된 아릴렌 또는 선택적으로(optionally) 치환된 헤테로아릴렌으로부터 선택되며, h는 0 또는 1이며, G는 C(O)NH, CO2, NH, NMe, O, C(O), S 또는 SO2NH로부터 선택되며, d는 0 또는 1인, 계면활성제.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 X는 -C(0)NH-, -C(0)NMe-, -NHC(O)-, -NMeC(O)-, -C(0)S-, - SC(O)-, -C(0)0-, -OC(O)-, -OC(0)0-, -OC(0)NH-, -OC(0)NMe-, -0-, -S-, -NHC(0)NH-, -NMeC(0)NH-, -NHC(0)NMe-, -NHC(0)0-, -NMeC(0)0-, -S02NH-, -NHS02-, -NHS02-C6H4-0- 및 -0-C6H4-S02NH- 중에서 선택된 연결기인, 계면활성제.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 x는 1인, 계면활성제.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 B는 폴리에틸렌 옥사이드 단위를 포함하는, 계면활성제.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 B는 폴리프로필렌 옥사이드 단위를 포함하는, 계면활성제.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 B는 하기 화학식의 단위를 포함하는, 계면활성제:
    -[CH2CH20]e-,
    여기서, e는 양의 정수이다.
  17. 제 1 항 내지 제 14 항 및 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 B는 하기 화학식의 단위로 이루어지는, 계면활성제:
    -[CH2]r[CH2CH20]e-[CH2]r-,
    여기서, e는 양의 정수이고, r 및 r'은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5이며, 바람직하게는 각각의 B는 화학식 -[CH2CH20]e-의 단위로 이루어진다.
  18. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 B는 하기 화학식으로 이루어지는, 계면활성제:
    -[CH(CH3)CH20]f-[CH2CH20]e-[CH2CH(CH3)0]f'-CH2CH(CH3)-,
    여기서, e, f 및 f'는 각각 독립적으로 양의 정수이다.
  19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, e는 1 내지 100의 정수인, 계면활성제.
  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서, f 및 f'은 각각 독립적으로 1 내지 50의 정수인, 계면활성제.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 다음으로 이루어진 군으로부터 선택된 계면활성제:
    Figure pct00021

    Figure pct00022

    Figure pct00023

    여기서, b, e, f 및 f'는 각각 독립적으로 양의 정수이다.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 다음으로 이루어진 군으로부터 선택된 계면활성제:
    Figure pct00024

    여기서, b, e, f 및 f'는 각각 독립적으로 양의 정수이다.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 계면활성제의 제조 방법으로서, 하기 화학식 (VIII)의 화합물을 하기 화학식 (XI)의 화합물과 반응시키는 단계를 포함하는 제조 방법:
    A-(CH2)a-Y (VIII),
    여기서, A는 퍼플루오로폴리에테르이고,
    a는 양의 정수이고,
    Y는 친핵기(nucleophilic group), 이탈기(leaving group) 또는 이소시아네이트기를 포함하며,
    Z-B-Z (XI),
    여기서, B는 폴리알킬렌 옥사이드이고,
    각각의 Z는 친핵기, 이탈기 또는 이소시아네이트기를 포함한다.
  24. 제 23 항에 있어서, A는 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은, 제조 방법.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, a는 제 7 항 또는 제 8 항에서 정의된 바와 같은, 제조 방법.
  26. 제 23 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, B는 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은, 제조 방법.
  27. 제 23 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, B는 화학식 -[CH2]r-[CH2CH2O]e-[CH2]r'-(바람직하게는, -[CH2CH20]e-CH2CH2-) 또는 -[CH(CH3)CH20]f-[CH2CH20]e-[CH2CH(CH3)0]f'-CH2CH(CH3)-으로 이루어지고, 여기서, e, f 및 f'는 각각 독립적으로 양의 정수이고, r 및 r'는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5인, 제조 방법.
  28. 제 27 항에 있어서, e는 1 내지 100의 정수인, 제조 방법.
  29. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서, f 및 f'은 각각 독립적으로 1 내지 50의 정수인, 제조 방법.
  30. 제 23 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서, Y는 NH2, NHMe, OH, SH, NCO, CI, Br, I, OMe, OEt, OTs, OMs, OTf, OC6H4N02, NHC(0)L, C(0)L, OC(0)L, S02L 및 OC6H4S02L 중에서 선택되고, 여기서, L은 CI, Br, I, OMe, OEt, OH, OTs, OMs, OTf 및 OC6H4N02 중에서 선택되는, 제조 방법.
  31. 제 23 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서, Z는 NH2, OH, SH, NCO, CI, Br, I, OMe, OEt, OH, OTs, OMs, OTf, OC6H4N02, NHC(0)L, C(0)L, OC(0)L, S02L 및 OC6H4S02L 중에서 선택되고, 여기서, L은 CI, Br, I, OMe, OEt, OH, OTs, OMs, OTf 및 OC6H4N02 중에서 선택되는, 제조 방법.
  32. 제 23 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (VIII)의 화합물은 CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OC6H4S02CI, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2S02CI, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OC(0)OC6H4N02, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2OH, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2NCO, CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2NH2　및 CF3CF2CF20-[CF(CF3)CF20]b-CF(CF3)-CH2NHMe로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서, b는 1 내지 50의 정수인, 제조 방법.
  33. 제 23 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (XI)의 화합물은 TsO-CH2CH2-[OCH2CH2]e-OTs, MsO-CH2CH2-[OCH2CH2]e-OMs, N02C6H4OC(0)0-CH2CH2-[OCH2CH2]e-OC(0)OC6H4N02, OCN-CH2CH2-[OCH2CH2]e-NCO, H2N-[CH2]3-[OCH2CH2]e-CH2-NH2　및 H2N-[CH(CH3)CH20]f-[CH2CH20]e-[CH2CH(CH3)0]f'-CH2CH(CH3)-NH2　중에서 선택되고, 여기서, e는 1 내지 100의 정수이고, f 및 f'은 각각 독립적으로 1 내지 50의 정수인, 제조 방법.
  34. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 계면활성제를 포함하는 조성물.
  35. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은 화학식 (VI), (IV), (V), (VII) 및 (II)로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식을 갖는 화합물의 계면활성제로서의 용도.
  36. 에멀젼의 제조에서의, 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 계면활성제의 용도.
  37. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 계면활성제를 포함하는 에멀젼.
  38. 불연속 수성 상;
    연속 오일 상; 및
    제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 계면활성제;를 포함하는 에멀젼.
  39. 제 37 항 또는 제 38 항에 따른 에멀젼의 제조 방법으로서,
    (i) 수성 상을 제조하는 단계;
    (ii) 오일 상을 제조하는 단계; 및
    (iii) 상기 수성 상, 상기 오일 상, 및 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 계면활성제를 혼합하여 상기 에멀젼을 형성하는 단계;를 포함하는 제조 방법.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 혼합은 마이크로유체 장치(microfluidic device)의 흐름 초점 합류부(flow focus junction)에 의한 것인, 제조 방법.
  41. 제 37 항 또는 제 38 항에 따른 에멀젼의 불연속 수성 상에서, 하나 이상의 화학적 및/또는 생물학적 반응, 및/또는 생물학적 공정을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
  42. 마이크로유체 장치에서 액적들을 분류하는 방법으로서,
    (ⅰ) 제 37 항 또는 제 38 항에 따른 에멀젼 중의 수성 액적들의 스트림을 마이크로유체 장치의 채널 내에 제공하는 단계;
    (ⅱ) 상기 스트림을 제1 방향으로부터 조명(illuminating)하는 단계;
    (iii) 상기 액적들 내의 분석물로부터의 빛을 제2 방향에서 검출하는 단계; 및
    (iv) 검출된 빛 또는 측정 가능한 신호에 응답하여, 복수의 분화 스트림들(differentiated streams) 중 하나로, 액적들을 분류하는 단계;를 포함하는 분류 방법.
  43. 마이크로유체 장치에서 액적들을 합체(coalescing)하는 방법으로서,
    (ⅰ) 상기 마이크로유체 장치의 채널 내에, 제 37 항 또는 제 38 항에 따른 에멀젼 중의 적어도 2개의 수성 액적들을 제공하는 단계; 및
    (ii) 상기 수성 액적들을 전계에 노출시킴으로써, 상기 적어도 2개의 수성 액적들의 합체를 유발시켜, 단일 액적을 형성하는 단계;를 포함하는 합체 방법.
  44. 마이크로유체 장치에서 액적 내로 유체를 도입하는 방법으로서,
    (i) 상기 마이크로유체 장치의 채널 내에, 제 37 항 또는 제 38 항에 따른 에멀젼 중의 수성 액적을 제공하는 단계; 및
    (ii) 상기 수성 액적을 유체 스트림과 접촉시킴으로써, 상기 유체를 상기 수성 액적 내로 도입시키는 단계;를 포함하는 도입 방법.
  45. 마이크로유체 장치에서 액적들을 분할하는 방법으로서,
    (i) 제1 마이크로유체 채널, 제2 마이크로유체 채널 및 제3 마이크로유체 채널을 포함하는 마이크로유체 합류부(microfluidic junction)를 포함하는 마이크로유체 장치를 제공하는 단계;
    (ii) 상기 제1 마이크로유체 채널 내에, 제 37 항 또는 제 38 항에 따른 에멀젼 중의 수성 액적을 제공하는 단계; 및
    (iii) 상기 수성 액적을 상기 마이크로유체 합류부를 통해 통과시킴으로써, 상기 수성 액적을 적어도 제1 도터 액적(daughter droplet) 및 제2 도터 액적으로 분할하는 단계로서, 상기 제1 도터 액적은 상기 제2 마이크로유체 채널에 제공되고, 상기 제2 도터 액적은 상기 제3 마이크로유체 채널에 제공되는, 단계;를 포함하는 분할 방법.
  46. 유체로부터 분자를 추출하는 방법으로서,
    (i) 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 계면활성제를 이산화탄소에 용해시켜 이산화탄소/계면활성제 혼합물을 형성하는 단계; 및
    (ii) 상기 분자를 포함하는 유체를 상기 이산화탄소/계면활성제 혼합물에 첨가함으로써, 상기 유체로부터 상기 이산화탄소 내로 상기 분자를 추출하는 단계;를 포함하는 분자 추출 방법.
  47. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 계면활성제의, 마이크로유체 채널 또는 장치에서의, 대형 유체 장치, 용기 또는 통에서의 분자 격리에서의, 또는 마이크로유체 채널 또는 장치를 제어하는 관련 소프트웨어가 구비된 자동화된 장치에서의, 용도.
  48. 제 37 항 또는 제 38 항에 따른 에멀젼의, 마이크로유체 채널 또는 장치에서의, 또는 마이크로유체 채널 또는 장치를 제어하는 관련 소프트웨어가 구비된 자동화된 장치에서의, 용도.
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