KR20240004418A - 플로우 셀 및 방법 - Google Patents
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Abstract
플로우 셀의 예는 기재 및 기재의 표면의 적어도 일부 상의 2개의 상이한 실란의 패턴을 포함한다. 제1 중합체는 2개의 상이한 실란 중 제1 실란에 부착되고 제2 중합체는 2개의 상이한 실란 중 제2 실란에 부착된다. 제1 중합체 및 제2 중합체는 작용기 쌍의 제1 작용기 및 제2 작용기를 각각 포함하고, 작용기 쌍은 활성화된 에스테르 작용기와 아지드 작용기, 테트라진 작용기와 활성화된 에스테르 작용기, 및 테트라진 작용기와 아지드 작용기로 이루어진 군으로부터 선택된다. 제1 프라이머 세트는 제1 중합체에 그래프팅되고 제2 프라이머 세트는 제2 중합체에 그래프팅된다. 제1 프라이머 세트와 제2 프라이머 세트는 상이하다.
Description
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2021년 4월 30일자로 출원된 미국 임시 출원 제63/182,370호의 이익을 주장하며, 이는 그 전체 내용이 본원에 인용되어 포함된다.
서열 목록의 참조
EFS 웹을 통해 본원에 제출된 서열 목록은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 파일명은 ILI214BPCT_IP-2090-PCT_Sequence_Listing_ST25.txt이고, 파일 크기는 3,011 바이트이며, 파일의 작성일은 2022년 4월 12일이다.
중합체 또는 하이드로겔-코팅된 기재(substrate)는 다수의 기술적 응용에 사용된다. 한 예에서, 이식가능한 의료 장치는 생물학적으로 불활성인 중합체로 코팅될 수 있다. 다른 예에서, 상처 드레싱은 얇은 하이드로겔 층으로 코팅될 수 있다. 또 다른 예에서, 중합체 또는 하이드로겔 코팅된 기재는 생물학적 분자의 제조 및/또는 분석에 사용될 수 있다. 소정의 핵산 서열분석 방법과 같은 일부 분자 분석은 핵산 가닥을 기재의 중합체 또는 하이드로겔-코팅된 표면에 부착하는 것을 포함한다.
본원에는 기재 및 기재 상의 패턴의 직교 중합체를 포함하는 플로우 셀이 개시되어 있다. 본원에서 사용되는 용어 "직교 중합체"는 2의 상이한 중합체를 지칭하며, 이들 각각은 기재에 대한 부착 및 상이한 프라이머 세트에 대한 부착을 위한 상이한 작용기를 갖는다. 따라서, 중합체는 직교 작용기를 갖는다. 일부 경우에, 각 중합체는 기재와 프라이머 세트 부착이 모두 가능한 다양한 유형의 작용기를 갖는다. 다른 경우에, 각각의 중합체는 적어도 2개의 상이한 유형의 작용기를 가지며, 그 중 하나는 기재 부착이 가능하고 다른 하나는 프라이머 세트 부착이 가능하다. 중합체 합성 중에 중합체의 직교성을 제어할 수 있으므로 특정 플로우 셀 적용에 맞게 중합체를 설계할 수 있다. 더욱이, 중합체의 직교성은 상이한 중합체가 기제 상에 원하는 패턴으로 동시에 적용될 수 있게 한다. 동시 적용을 통해 플로우 셀 제조 작업 흐름이 더욱 간소화될 수 있다.
본 개시의 예의 특징은 유사한 참조 번호가, 아마도 유사하지만 동일하지 않은 구성요소에 상응하는 아래의 상세한 설명 및 도면을 참조함으로써 명백해질 것이다. 간결함을 위해, 이전에 설명된 기능을 갖는 참조 번호 또는 특징부는 이들이 나타나는 다른 도면과 관련하여 설명되거나 설명되지 않을 수 있다.
도 1은 직교 중합체 및 직교 중합체에 각각 부착된 상이한 프라이머 세트의 한 예에 대한 개략도이며, 여기서 상이한 프라이머 세트는 2개의 서로 다른 주형 가닥이 증폭되어 인접한 직교 중합체에 클러스터링되도록 한다;
도 2a 내지 도 2d는 직교 중합체에 부착된 제1 프라이머 세트 및 제2 프라이머 세트의 상이한 예에 대한 개략도이며, 여기서 상이한 프라이머 세트는 인접한 직교 중합체에서 정방향 및 역방향 가닥의 생성을 가능하게 한다;
도 3a는 플로우 셀의 예의 평면도이다;
도 3b 및 도 3c는 플로우 셀의 흐름 채널의 함몰부 및 함몰부 내의 직교 중합체의 다양한 예를 도시하는 확대 평면도이다;
도 4a 내지 도 4h는 본원에 개시된 플로우 셀의 예를 제조하기 위한 방법의 예를 함께 예시하는 개략도이다;
도 5a 내지 도 5h는 본원에 개시된 플로우 셀의 예를 제조하기 위한 방법의 또 다른 예를 함께 예시하는 개략도이다;
도 6은 본원에 개시된 플로우 셀의 예를 제조하는 방법의 또 다른 예를 나타내는 흐름도이다; 및
도 7은 본원에 개시된 2개의 예시적인 중합체를 사용한 Cal Fluor Red(CFR) 검정의 결과를 도시한 그래프이다.
도 1은 직교 중합체 및 직교 중합체에 각각 부착된 상이한 프라이머 세트의 한 예에 대한 개략도이며, 여기서 상이한 프라이머 세트는 2개의 서로 다른 주형 가닥이 증폭되어 인접한 직교 중합체에 클러스터링되도록 한다;
도 2a 내지 도 2d는 직교 중합체에 부착된 제1 프라이머 세트 및 제2 프라이머 세트의 상이한 예에 대한 개략도이며, 여기서 상이한 프라이머 세트는 인접한 직교 중합체에서 정방향 및 역방향 가닥의 생성을 가능하게 한다;
도 3a는 플로우 셀의 예의 평면도이다;
도 3b 및 도 3c는 플로우 셀의 흐름 채널의 함몰부 및 함몰부 내의 직교 중합체의 다양한 예를 도시하는 확대 평면도이다;
도 4a 내지 도 4h는 본원에 개시된 플로우 셀의 예를 제조하기 위한 방법의 예를 함께 예시하는 개략도이다;
도 5a 내지 도 5h는 본원에 개시된 플로우 셀의 예를 제조하기 위한 방법의 또 다른 예를 함께 예시하는 개략도이다;
도 6은 본원에 개시된 플로우 셀의 예를 제조하는 방법의 또 다른 예를 나타내는 흐름도이다; 및
도 7은 본원에 개시된 2개의 예시적인 중합체를 사용한 Cal Fluor Red(CFR) 검정의 결과를 도시한 그래프이다.
본원에 개시된 플로우 셀의 예는 기재 표면에 패턴화된 직교 중합체를 포함한다. 직교 중합체는 직교 작용기(예를 들어, 기재 표면에 대한 부착 및 상이한 프라이머 세트에 대한 부착을 위한 다양한 작용기)를 갖는다. 상이한 기판 부착 메커니즘을 통해 중합체가 기재 표면 상에 원하는 패턴으로 동시에 적용되고 부착될 수 있다. 상이한 프라이머 세트 부착 메커니즘은 상이한 프라이머 세트가 기재 표면 상의 상이한 위치에 부착되므로 플로우 셀의 시퀀싱 기능을 확장한다. 이는 동시에 페어링된 엔드 시퀀싱을 가능하게 할 수 있다. 또한, 각 중합체의 작용기는 합성 중에 제어 가능하며, 이를 통해 최종 중합체는 여러 개의 표적화되고 조정된 작용기를 가질 수 있다.
정의
본원에서 사용되는 용어들은 달리 명시되지 않는 한 관련 기술 분야에서의 그것의 통상의 의미를 취할 것으로 이해되어야 한다. 본원에서 사용되는 몇몇 용어 및 그 의미는 다음과 같다.
단수 형태("a", "an" 및 "the")는 문맥이 명확하게 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다.
용어 '포함하는', '비롯한', '함유하는' 및 이들 용어의 다양한 형태는 서로 동의어이며 동등하게 넓은 의미이다.
용어 상부, 하부, 하측, 상측, ~ 상에 등은 플로우 셀 및/또는 플로우 셀의 다양한 구성요소를 기술하기 위해 본원에서 사용된다. 이러한 방향 용어는 구체적인 배향을 의미하고자 하는 것이 아니라, 구성요소들 사이의 상대적인 배향을 지정하는 데 사용되는 것으로 이해되어야 한다. 방향 용어의 사용이 본원에 개시된 예를 임의의 구체적인 배향(들)으로 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
제1, 제2 등의 용어도 특정 배향 또는 순서를 의미하는 것이 아니라, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 데 사용된다.
본원에 제공된 범위는 언급된 범위 및 언급된 범위 내의 임의의 값 또는 하위 범위를, 그러한 값 또는 하위 범위가 명시적으로 언급된 것처럼, 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 약 400 nm 내지 약 1 μm(1000 nm)의 범위는 약 400 nm 내지 약 1 μm의 명시적으로 언급된 한계뿐만 아니라, 약 708 nm, 약 945.5 nm 등과 같은 개별 값, 및 약 425 nm 내지 약 825 nm, 약 550 nm 내지 약 940 nm 등과 같은 부분적인 범위를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 또한, "약" 및/또는 "실질적으로"가 값을 설명하는 데 사용될 때, 표시된 값으로부터 약간의 차이(최대 +/-10%)를 포함하는 것을 의미한다.
"아크릴아미드"는 구조 를 갖는 작용기이고, 여기서 각각의 H는 대안적으로 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체일 수 있다.
용어 "활성화된 에스테르"는 친핵성 공격에 매우 민감한 에스테르 작용기를 지칭한다.
본원에서 사용되는 "알킬"은 완전 포화된(즉, 이중 또는 삼중 결합을 함유하지 않는) 직쇄 또는 분지형 탄화수소 사슬을 지칭한다. 알킬 기는 1 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 예시적인 알킬 기에는 메틸, 에틸, 프로필, 아이소프로필, 부틸, 아이소부틸, 3차 부틸, 펜틸, 헥실 등이 포함된다. 예로서, 명칭 "C1-C6 알킬"은 알킬 사슬 내에 1 내지 6개의 탄소 원자가 존재함을 나타내며, 즉 알킬 사슬은 메틸, 에틸, 프로필, 아이소-프로필, n-부틸, 아이소부틸, sec-부틸, t-부틸, 펜틸, 및 헥실로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본원에서 사용되는 "알킬아미노"는 하나 이상의 수소 원자가 아미노 기로 대체된 알킬 기를 지칭하며, 여기서, 아미노 기는 -NRaRb 기를 지칭하고, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬, C2-C6 알케닐, C2-C6 알키닐, C3-C7 카르보사이클, C6-C10 아릴, 5원 내지 -10원 헤테로아릴, 및 5원 내지 -10원 헤테로사이클로부터 선택된다.
본원에서 사용되는 "알킬아미도"는 하나 이상의 수소 원자가 C-아미도 기 또는 N-아미도 기로 대체된 알킬 기를 지칭한다. "C-아미도" 기는 "-C(=O)N(RaRb)" 기를 지칭하며, 여기서 Ra 및 Rb는 독립적으로 알킬, 알케닐, 알키닐, 사이클로알킬, 사이클로알케닐, 사이클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클, 아르알킬, 또는 (헤테로알리사이클릭)알킬로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. "N-아미도" 기는 "RC(=O)N(Ra)-" 기를 지칭하며, 여기서 R 및 Ra는 독립적으로 알킬, 알케닐, 알키닐, 사이클로알킬, 사이클로알케닐, 사이클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클, 아르알킬, 또는 (헤테로알리사이클릭)알킬로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 임의의 알킬아미도는 치환 또는 미치환될 수 있다.
본원에서 사용되는 "알킬티오"는 RS-를 지칭하며, 여기서 R은 알킬이다. 알킬티오는 치환 또는 미치환될 수 있다.
본원에서 사용되는 "알켄" 또는 "알케닐"은 하나 이상의 이중 결합을 함유하는 직쇄 또는 분지형 탄화수소 사슬을 지칭한다. 알케닐 기는 2 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 예시적인 알케닐 기에는 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 헥세닐 등이 포함된다.
본원에서 사용되는 "알킨" 또는 "알키닐"은 하나 이상의 삼중 결합을 함유하는 직쇄 또는 분지형 탄화수소 사슬을 지칭한다. 알키닐 기는 2 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다.
본원에서 사용되는 "아르알킬" 및 "아릴(알킬)"은 저급 알킬렌 기를 통해 치환체로서 연결된 아릴 기를 지칭한다. 아르알킬의 저급 알킬렌 및 아릴 기는 치환 또는 미치환될 수 있다. 예에는 벤질, 2-페닐알킬, 3-페닐알킬, 및 나프틸알킬이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
용어 "아릴"은 고리 골격 내에 탄소만을 함유하는 방향족 고리 또는 고리 시스템(즉, 2개의 인접한 탄소 원자를 공유하는 2개 이상의 융합된 고리)을 지칭한다. 아릴이 고리계일 때, 시스템 내의 모든 고리는 방향족이다. 아릴 기는 6 내지 18개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 아릴 기의 예에는 페닐, 나프틸, 아줄레닐, 및 안트라세닐이 포함된다. 임의의 아릴은 적어도 하나의 헤테로원자, 즉 탄소 이외의 원소(예를 들어, 질소, 산소, 황 등)를 고리 골격 내에 갖는 헤테로아릴일 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "부착된"은 2개가 직접적으로 또는 간접적으로 서로 결합, 체결, 접착, 연결 또는 결속된 상태를 지칭한다. 예를 들어, 핵산은 작용화된 중합체에 공유 결합 또는 비공유 결합에 의해 부착될 수 있다. 공유 결합은 원자들 사이에 전자쌍을 공유하는 것을 특징으로 한다. 비공유 결합은 전자쌍의 공유를 수반하지 않는 물리적 결합이며, 예를 들어 수소 결합, 이온 결합, 반 데르 발스 힘, 친수성 상호작용 및 소수성 상호작용을 포함할 수 있다.
"아지드" 또는 "아지도" 작용기는 -N3를 지칭한다.
"블록 공중합체"는 2개 이상의 단량체가 함께 클러스터링되어 반복 단위의 블록을 형성할 때 형성되는 공중합체이다. 각 블록은 인접한 블록에 존재하거나 존재하지 않는 적어도 하나의 작용기를 가질 수 있다. 블록 공중합체의 구체적인 예가 하기에 추가로 설명될 것이다.
본원에서 사용되는 "카르보사이클"은 고리 시스템 골격 내에 단지 탄소 원자만을 함유하는 비방향족 사이클릭 고리 또는 고리 시스템을 의미한다. 카르보사이클이 고리 시스템인 경우에, 융합된, 가교결합된 또는 스피로-연결된 방식으로 2개 이상의 고리가 함께 결합될 수 있다. 카르보사이클은 임의의 포화도를 가질 수 있고, 단 고리 시스템의 적어도 하나의 고리는 방향족이 아니다. 따라서, 카르보사이클은 사이클로알킬, 사이클로알케닐, 및 사이클로알키닐을 포함한다. 카르보사이클 기는 3 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 카르보사이클 고리의 예에는 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헥세닐, 2,3-디하이드로-인덴, 바이사이클로[2.2.2]옥타닐, 아다만틸, 및 스피로[4.4]노나닐이 포함된다. 임의의 카르보사이클은 고리 골격 내에 적어도 하나의 헤테로원자를 갖는 헤테로사이클일 수 있다.
본원에서 사용되는 "사이클로알킬"은 완전히 포화된(이중 또는 삼중 결합이 없는) 모노사이클릭 또는 멀티사이클릭 탄화수소 고리 시스템을 지칭한다. 둘 이상의 고리로 구성된 경우, 고리는 융합된 방식으로 함께 결합될 수 있다. 사이클로알킬 기는 고리(들)에 3 내지 10개의 원자를 함유할 수 있다. 일부 예에서, 사이클로알킬 기는 고리(들)에 3 내지 8개의 원자를 함유할 수 있다. 사이클로알킬 기는 미치환 또는 치환될 수 있다. 예시적인 사이클로알킬 기는 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헵틸, 및 사이클로옥틸을 포함한다.
본원에서 사용되는 "사이클로알케닐" 또는 "사이클로알켄"은 적어도 하나의 이중 결합을 갖는 카르보사이클 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 여기서 고리 시스템의 고리는 방향족이 아니다. 예에는 사이클로헥세닐 또는 사이클로헥센 및 노르보르네닐 또는 노르보르넨이 포함된다.
본원에서 사용되는 "사이클로알키닐" 또는 "사이클로알킨"은 적어도 하나의 삼중 결합을 갖는 카르보사이클 고리 또는 고리 시스템을 의미하며, 여기서 고리 시스템의 고리는 방향족이 아니다. 예는 사이클로옥틴이다. 다른 예는 바이사이클로노닌이다. 또 다른 예는 디벤조사이클로옥틴(DBCO)이다.
본원에서 사용되는 "수지상 제제"는 다중 분지형 중합체의 중심을 지칭한다. 수지상 제제는 분지형, 그리고 일부 경우에는 트리형태 구조를 갖는 합성 중합체이다. 수지상 제제는 2개의 아암(분지) 내지 30개의 아암 어디든 가질 수 있다. 수지상 제제는 중심 분자/화합물 및 중심 분자/화합물로부터 연장되는 아암(또는 분지)을 포함하며, 여기서 각각의 아암은 각각의 아암에 개시자를 포함한다. 예를 들어, 수지상 RAFT 제제는 중심 분자/화합물 및 중심 분자/화합물로부터 연장되는 아암(또는 분지)을 포함하며, 여기서 각각의 아암은 그 말단 또는 그 근처에 티오카르보닐티오 기를 포함한다. 일부 예에서, 수지상 RAFT 제제는 2개의 아암(선형), 3개의 아암, 4개의 아암, 6개의 아암 또는 8개의 아암을 갖는다.
본원에서 사용되는 용어 "침착"은 수동 또는 자동일 수 있는 임의의 적합한 적용 기술을 지칭하며, 일부 경우에 표면 특성의 개질을 초래한다. 일반적으로, 침착은 증착 기술, 코팅 기술, 그래프팅 기술 등을 사용하여 수행될 수 있다. 일부 구체적인 예에는 화학 증착(CVD), 스프레이 코팅(예를 들어, 초음파 스프레이 코팅), 스핀 코팅, 덩크(dunk) 또는 딥 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 퍼들 디스펜싱(puddle dispensing), 플로우 스루 코팅(flow through coating), 에어로졸 프린팅, 스크린 프린팅, 마이크로 접촉 프린팅, 잉크젯 프린팅 등이 포함된다.
본원에서 사용되는 용어 "함몰부"는 패턴화된 기재 또는 패턴화된 수지의 간극 영역(들)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 표면 개구를 갖는 기재 또는 패턴화된 수지 내의 별개의 오목한 특징부를 지칭한다. 함몰부는 예를 들어, 원형, 타원형, 정사각형, 다각형, 성상(임의의 정점 수를 가짐) 등을 포함하여 표면의 개구에서 임의의 다양한 형상을 가질 수 있다. 표면과 직교하는 함몰부의 단면은 만곡형, 정사각형, 다각형, 쌍곡선, 원추형, 각형 등일 수 있다. 예로서, 함몰부는 웰 또는 2개의 상호 연결된 웰일 수 있다. 함몰부는 또한 리지(ridge), 스텝 특징부 등과 같은 더욱 복잡한 구조를 가질 수 있다.
용어 "각각"은 품목들의 집합과 관련하여 사용될 때, 집합 내의 개별 품목을 식별하도록 의도되지만, 반드시 집합 내의 모든 품목을 지칭하지는 않는다. 명시적 개시 또는 문맥이 명백히 달리 지시하면 예외들이 발생할 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "플로우 셀"은 반응이 수행될 수 있는 플로우 채널, 플로우 채널로 시약(들)을 전달하기 위한 입구, 및 플로우 채널로부터 시약(들)을 제거하기 위한 출구를 갖는 용기를 의미하고자 한다. 일부 예에서, 플로우 셀은 챔버에서 일어나는 반응의 검출을 가능하게 한다. 예를 들어, 플로우 셀은 플로우 채널 내의 어레이, 광학적으로 표지된 분자 등의 광학적 검출을 허용하는 하나 이상의 투명한 표면을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 "플로우 채널" 또는 "채널"은 액체 샘플을 선택적으로 수용할 수 있는 2개의 결합된 구성요소들 사이에 한정되는 영역일 수 있다. 일부 예에서, 플로우 채널은 패턴화된 기재와 덮개 사이에 한정될 수 있고, 따라서 패턴화된 기재에 한정된 하나 이상의 함몰부 또는 예를 들어 패턴화된 기재의 패턴화된 수지와 유체 연통할 수 있다. 플로우 채널은 또한 함께 결합된 2개의 패턴화된 기재 표면 사이에 한정될 수 있다.
"작용기 쌍"은 구조와 화학적 작용기가 상이한 2개의 작용기를 지칭한다. 상이한 작용기로 인해 쌍은 상이한 실란 및/또는 상이한 프라이머 세트(예를 들어, 상이한 말단기가 있는 프라이머 세트)에 각각 부착될 수 있다. 상이한 작용기는 부분적으로 직교 중합체를 동시에 적용할 수 있기 때문에 쌍으로 간주될 수 있다.
본원에서 사용되는 "헤테로알리사이클릭" 또는 "헤테로알리사이클"은 3원, 4원, 5원, 6원, 7원, 8원, 9원, 10원, 최대 18원 모노사이클릭, 바이사이클릭, 및 트리사이클릭 고리 시스템을 지칭하는데, 탄소 원자가 1 내지 5개의 헤테로원자와 함께 상기 고리 시스템을 구성한다. 헤테로알리사이클릭 고리 시스템은 완전히 비편재화된 파이-전자 시스템이 모든 고리에 걸쳐 발생하지는 않는 방식으로 위치된 하나 이상의 불포화 결합을 선택적으로 함유할 수 있다. 헤테로원자는 독립적으로 산소, 황, 및 질소로부터 선택된다. 헤테로알리사이클릭 고리 시스템은 하나 이상의 카르보닐 또는 티오카르보닐 작용기를 추가로 함유할 수 있어서, 이 정의에는 락탐, 락톤, 환형 이미드, 환형 티오이미드, 및 환형 카르바메이트와 같은 옥소-시스템 및 티오-시스템이 포함된다. 고리들은 융합된 방식으로 함께 결합될 수 있다. 부가적으로, 헤테로알리사이클릭 내의 임의의 질소가 4차화될 수 있다. 헤테로알리사이클 또는 헤테로알리사이클릭 기는 미치환 또는 치환될 수 있다. 그러한 "헤테로알리사이클릭" 또는 "헤테로알리사이클" 기의 예에는 1,3-디옥신, 1,3-디옥산, 1,4-디옥산, 1,2-디옥솔란, 1,3-디옥솔란, 1,4-디옥솔란, 1,3-옥사티안, 1,4-옥사티인, 1,3-옥사티올란, 1,3-디티올, 1,3-디티올란, 1,4-옥사티안, 테트라하이드로-1,4-티아진, 2H-1,2-옥사진, 말레이미드, 석신이미드, 바르비투르산, 티오바르비투르산, 디옥소피페라진, 하이단토인, 디하이드로우라실, 트리옥산, 헥사하이드로-1,3,5-트리아진, 이미다졸린, 이미다졸리딘, 아이속사졸린, 아이속사졸리딘, 옥사졸린, 옥사졸리딘, 옥사졸리디논, 티아졸린, 티아졸리딘, 모르폴린, 옥시란, 피페리딘 N-옥사이드, 피페리딘, 피페라진, 피롤리딘, 피롤리돈, 피롤리디온, 4-피페리돈, 피라졸린, 피라졸리딘, 2-옥소피롤리딘, 테트라하이드로피란, 4H-피란, 테트라하이드로티오피란, 티아모르폴린, 티아모르폴린 설폭사이드, 티아모르폴린 설폰, 및 이들의 벤조-융합된 유사체(예컨대, 벤즈이미다졸리디논, 테트라하이드로퀴놀린, 3,4- 메틸렌디옥시페닐)가 포함된다.
"(헤테로알리사이클릭)알킬"은 저급 알킬렌 기를 통해 치환체로서 연결된 헤테로사이클릭 또는 헤테로알리사이클릭 기를 지칭한다. (헤테로알리사이클릭)알킬의 저급 알킬렌 및 헤테로사이클 또는 헤테로사이클은 치환 또는 미치환될 수 있다. 예에는 테트라하이드로-2H-피란-4-일)메틸, (피페리딘-4-일)에틸, (피페리딘-4-일)프로필, (테트라하이드로-2H-티오피란-4-일)메틸, 및 (1,3-티아지난-4-일)메틸이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
본원에서 사용되는 "하이드록시" 또는 "하이드록실"은 -OH 기를 지칭한다.
용어 "글리콜"은 말단기 -(CH2)nOH를 지칭하며, 여기서 n은 2 내지 10의 범위이다. 구체적인 예로서, 글리콜은 에틸렌 글리콜 말단기 -CH2CH2OH, 프로필렌 글리콜 말단기 -CH2CH2CH2OH, 또는 부틸렌 글리콜 말단기 -CH2CH2CH2CH2OH일 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "간극 영역"은, 예컨대, 함몰부를 분리하는 패턴화된 재, 패턴화된 수지, 또는 다른 지지체의 영역을 지칭한다. 예를 들어, 간극 영역은 어레이의 하나의 함몰부를 어레이의 다른 함몰부로부터 분리할 수 있다. 서로 분리된 2개의 함몰부는 별개의 것일 수 있으며, 즉 서로 물리적 접촉이 결여된 것일 수 있다. 다수의 예에서, 간극 영역은 연속적인 반면, 함몰부는, 예를 들어, 달리 연속적인 표면에서 한정된 복수의 함몰부의 경우와 같이 별개의 것이다. 다른 예에서, 간극 영역 및 특징부는, 예를 들어 각각의 간극 영역에 의해 분리된 복수의 트렌치의 경우와 같이 별개의 것이다. 간극 영역에 의해 제공되는 분리는 부분적인 또는 완전한 분리일 수 있다. 간극 영역은 표면에서 한정된 함몰부의 표면 재료와는 상이한 표면 재료를 가질 수 있다. 예를 들어, 함몰부는 직교 중합체 및 그 안에 설정된 두 개의 서로 다른 프라이머를 가질 수 있고, 간극 영역에는 직교 중합체 및 프라이머 세트가 없을 수 있다.
본원에서 사용되는 "네거티브 포토레지스트"는 특정 파장(들)의 광에 노출된 부분이 현상액에 불용성이 되는 감광성 재료를 지칭한다. 이러한 예에서, 불용성 네거티브 포토레지스트는 현상액 중에서의 용해도가 5% 미만이다. 네거티브 포토레지스트를 사용하면, 광 노출은 화학 구조를 변경하여 재료의 노출된 부분이 현상액에서 (노출되지 않은 부분보다) 덜 가용성이 된다. 현상액에는 용해되지 않지만, 불용성 네거티브 포토레지스트는 현상액과 상이한 제거제에서 적어도 99% 가용성일 수 있다. 제거제는 예를 들어, 리프트 오프 공정에서 사용되는 용매 또는 용매 혼합물일 수 있다.
불용성 네거티브 포토레지스트와 대조적으로, 광에 노출되지 않은 네거티브 포토레지스트의 임의의 부분은 현상액에서 적어도 95% 가용성이다. 일부 예에서, 광에 노출되지 않은 네거티브 포토레지스트의 부분은 현상액에서 적어도 98%, 예를 들어 99%, 99.5%, 100% 가용성이다.
본원에서 사용되는 "뉴클레오티드"는 질소 함유 헤테로사이클릭 염기, 당, 및 하나 이상의 포스페이트 기를 포함한다. 뉴클레오티드는 핵산 서열의 단량체 단위이다. 리보핵산(RNA)에서, 당은 리보스이고, 데옥시리보핵산(DNA)에서, 당은 데옥시리보스, 즉 리보스의 2' 위치에 존재하는 하이드록실 기가 결여된 당이다. 질소 함유 헤테로사이클릭 염기(즉, 핵산염기)는 퓨린 염기 또는 피리미딘 염기일 수 있다. 퓨린 염기는 아데닌(A) 및 구아닌(G), 및 이의 변형 유도체 또는 유사체를 포함한다. 피리미딘 염기는 시토신(C), 티민(T), 및 우라실(U), 및 이들의 변형된 유도체 또는 유사체를 포함한다. 데옥시리보스의 C-1 원자는 피리미딘의 N-1 또는 퓨린의 N-9에 결합된다. 핵산 유사체는 포스페이트 골격, 당, 또는 핵산염기 중 임의의 것이 변경된 것일 수 있다. 핵산 유사체의 예에는, 예를 들어, 보편적 염기 또는 포스페이트-당 골격 유사체, 예컨대 펩티드 핵산(PNA)이 포함된다.
"패턴화된 수지"는 그 안에 한정된 함몰부를 가질 수 있는 임의의 중합체를 지칭한다. 수지 및 수지를 패턴화하기 위한 기술의 구체적인 예가 본원에서 추가로 설명될 것이다.
용어 "중합체"는 단독중합체, 공중합체 또는 삼원중합체를 지칭한다. 일부 예에서, 중합체는 선형 중합체이고, 다른 예에서, 중합체는 다중-아암 중합체이다. 선형 중합체는 모든 탄소-탄소 결합이 하나의 직선으로 존재하는 사슬이다. 다중-아암 중합체는 팔/분지가 연장되는 중심 분자/화합물을 포함한다. 2-아암 다중-아암 중합체도 선형이다. 위에서 언급한 바와 같이, "직교"는 2의 상이한 중합체를 지칭하며, 이들 각각은 기재에 대한 부착 및 상이한 프라이머 세트에 대한 부착을 위한 상이한 작용기를 갖는다.
본원에서 사용되는 "포지티브 포토레지스트"는 특정 파장(들)의 광에 노출된 부분이 현상액에 가용성이 되는 감광성 재료를 지칭한다. 이들 예에서, 광에 노출된 포지티브 포토레지스트의 임의의 부분은 현상액에서 적어도 95% 가용성이다. 일부 예에서, 광에 노출된 포지티브 포토레지스트의 부분은 현상액에서 적어도 98%, 예를 들어 99%, 99.5%, 100% 가용성이다. 포지티브 포토레지스트를 사용하면, 광 노출은 화학 구조를 변경하여 재료의 노출된 부분이 현상액에서 (노출되지 않은 부분보다) 더 가용성이 된다.
가용성 포지티브 포토레지스트와는 대조적으로, 광에 노출되지 않은 포지티브 포토레지스트의 임의의 부분은 현상액에서 불용성(5% 미만의 가용성)이다. 현상액에는 용해되지 않지만, 불용성 포지티브 포토레지스트는 현상액과 상이한 제거제에서 적어도 99% 가용성일 수 있다. 일부 예에서, 불용성 포지티브 포토레지스트는 제거제에서 적어도 98%, 예를 들어 99%, 99.5%, 100% 가용성이다. 제거제는 리프트 오프 공정에서 사용되는 용매 또는 용매 혼합물일 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "프라이머"는 단일 가닥 핵산 서열(예컨대, 단일 가닥 DNA)로서 정의된다. 일부 프라이머는 주형 증폭 및 클러스터 생성을 위한 시작점 역할을 하는 프라이머 세트의 일부이다. 본원에서 서열분석 프라이머로 지칭되는 다른 프라이머는 DNA 합성을 위한 시작점으로서의 역할을 한다. 프라이머 세트의 5' 말단은 직교 중합체 중 하나의 작용기와 커플링 반응을 허용하도록 변형될 수 있다. 프라이머 길이는 임의의 개수의 염기 길이일 수 있으며, 다양한 비-천연 뉴클레오티드들을 포함할 수 있다. 한 예에서, 서열분석 프라이머는 10 내지 60개의 염기, 또는 20 내지 40개의 염기의 범위의 짧은 가닥이다.
용어 "프라이머 세트"는 주형 핵산 가닥의 증폭을 함께 가능하게 하는 한 쌍의 프라이머를 지칭한다. 주형 가닥의 반대쪽 끝은 세트의 각 프라이머에 혼성화하기 위한 어댑터를 포함한다.
용어 "기재"는 플로우 셀의 다양한 성분(예를 들어, 직교 중합체, 프라이머(들) 등)이 첨가될 수 있는 구조체를 지칭한다. 기재는 웨이퍼, 패널, 직사각형 시트, 다이, 또는 임의의 다른 적합한 구성일 수 있다. 기재는 일반적으로 강성이고 수성 액체에 불용성이다. 기재는 함몰부에 존재하는 화학물질에 대해 불활성일 수 있다. 예를 들어, 기재는 프라이머(들)를 부착하는 데 사용되거나 시퀀싱 반응 등에 사용되는 화학 물질에 대해 불활성일 수 있다. 기재는 단층 구조 또는 다층 구조(예를 들어, 지지체 및 지지체 상의 패턴화된 수지를 포함함)일 수 있다. 적합한 기재의 예가 본원에서 추가로 설명될 것이다.
본원에서 사용되는 용어 "테트라진" 및 "테트라지닐"은 4개의 질소 원자를 포함하는 6원 헤테로아릴 기를 지칭한다. 테트라진은 선택적으로 치환될 수 있다.
직교 중합체
본원에 개시된 실시예에서, 2개의 중합체가 플로우 셀 기재 상에 함께 사용되고, 이들 중합체는 직교한다. 이들 직교 중합체는 본원에서 제1 중합체 및 제2 중합체로 지칭된다. 제1 중합체 및 제2 중합체는 기재 표면의 2개의 상이한 실란에 부착될 수 있는 각각의 작용기를 포함한다는 점에서 직교한다. 제1 중합체 및 제2 중합체는 또한 상이한 프라이머 세트에 부착될 수 있는 각각의 작용기를 포함한다는 점에서 직교한다. 일부 경우, 각 중합체는 실란 부착과 프라이머 세트 부착이 모두 가능한 다양한 유형의 작용기를 갖는다. 다른 경우에, 각각의 중합체는 적어도 2개의 상이한 유형의 작용기를 가지며, 그 중 하나는 실란 부착이 가능하고 다른 하나는 프라이머 세트 부착이 가능하다.
일반적으로, 제1 중합체 및 제2 중합체는 각각 작용기 쌍의 제1 작용기와 제2 작용기를 포함한다. 따라서, 제1 작용기는 제1 중합체의 일부이고, 제2 작용기는 제2 중합체의 일부이다. 예로서, 작용기 쌍은 활성화된 에스테르 작용기와 아지드 작용기, 테트라진 작용기와 활성화된 에스테르 작용기, 및 테트라진 작용기와 아지드 작용기로 이루어진 군으로부터 선택된다. 쌍의 각각의 작용기에 더하여, 제1 중합체 및 제2 중합체 중 하나 또는 둘 모두는 추가의 작용기를 가질 수 있다. 이들 추가의 작용기는 중합체에 추가 작용기를 도입하기 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, 작용기 중 하나는 실란과 반응할 수 있고 하나 이상의 다른 작용기는 프라이머 세트를 그래프팅할 수 있다.
본원에 제시된 각각의 직교 중합체는 가역적 부가-단편화 사슬 이동(RAFT) 중합을 사용하여 합성될 수 있다. RAFT 중합이 사용될 수 있지만, 다른 중합 공정도 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 다른 적합한 중합 공정은 원자 이동 라디칼 중합 중합(ATRP), RAFT 또는 ATRP와 조합된 니트록사이드 매개 라디칼(NMP) 중합, 추가적인 가교 단계를 갖는 NMP, 코발트 매개 중합, 그룹 이동 중합(GTP), 개환 중합(ROP), 이온 중합, 또는 직접 또는 간접적으로 원하는 선형 또는 다중-아암 구조를 생성하는 임의의 기타 중합 공정을 포함한다.
임의의 이러한 중합 공정을 사용하여 선형 중합체 또는 다중-아암 중합체를 생성할 수 있으며, 여기서 원하는 단량체(들)는 각각 선형 사슬을 따라 또는 각 아암에 혼입된다. 2-아암 중합체는 2-아암이 연장되는 중심 분자를 갖는다는 점을 제외하면 선형인 것으로 이해되어야 한다. 이는 반복되는 단량체 단위가 있고 중심 분자가 없는 다른 선형 중합체와는 다르다. 공중합체 또는 삼원중합체가 합성될 때, 단량체는 사용되는 중합 공정에 따라 통계적으로, 무작위로, 교대로 또는 사슬을 따라 블록으로 또는 아암에 혼입될 수 있다.
하나 이상의 단량체의 RAFT 중합은 가역적 부가-단편화 사슬 전달제(RAFT 제제, 그 예는 본원에 제공됨)를 사용하여 개시된다. 사용되는 단량체 또는 단량체들은 합성될 중합체(예를 들어, 단독중합체, 공중합체, 삼원중합체 등) 및 원하는 작용기가 중합 중 또는 중합 후 혼입되는지 여부에 따라 달라질 것이다.
일부 예에서, 제1 중합체와 제2 중합체 각각은 상이한 단독중합체이다. "단독중합체"는 단일 단량체가 원하는 중합 공정에 사용됨을 의미한다. 생성된 중합체는 선형 중합체 또는 멀티-아암 중합체일 수 있다. 다른 예에서, 제1 중합체와 제2 중합체 각각은 상이한 공중합체이다. "공중합체"는 2개의 상이한 단량체가 원하는 중합 공정에 사용됨을 의미한다. 생성된 공중합체는 선형 공중합체 또는 다중-아암 공중합체일 수 있다. 또 다른 예에서, 제1 중합체와 제2 중합체 각각은 상이한 삼원중합체이다. "삼원중합체"는 3개의 상이한 단량체가 원하는 중합 공정에 사용됨을 의미한다. 생성된 삼원중합체는 선형 공중합체 또는 다중-아암 공중합체일 수 있다.
직교 중합체 - 활성화된 에스테르 및 아지드 작용기 쌍
한 예에서, 제1 중합체는 제1 단독중합체이고 제1 작용기는 활성화된 에스테르 작용기이고, 제2 중합체는 제2 단독중합체이고 제2 작용기는 아지드 작용기이다. 이 예에서, 제1 단독중합체는 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 단량체로부터 중합될 수 있고, 제2 단독중합체는 아지드 작용기를 포함하는 단량체로부터 중합될 수 있다.
이 예에서, (제1 직교 중합체의) 활성화된 에스테르 작용기는 아민 작용기를 포함하는 실란에 결합할 수 있고 또한 아민 말단 프라이머에도 결합할 수 있다. 원하는 중합 공정을 통해 중합될 수 있고 이러한 유형의 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 임의의 단량체가 사용될 수 있다. (제2 직교 중합체의) 아지드 작용기는 i) 알킨 작용기를 포함하는 실란에 결합할 수 있고 알킨 말단 프라이머에도 결합할 수 있거나 ii) 노르보넨 작용기를 포함하는 실란에 결합할 수 있고 또한 알킨 말단 프라이머에도 결합할 수 있다. 원하는 중합 공정을 통해 중합될 수 있고 이러한 유형의 아지드 작용기를 포함하는 임의의 단량체가 사용될 수 있다.
제1 중합체의 이러한 예의 합성은 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 포함하고, 제1 단량체는 펜타플루오로페닐 아크릴레이트: , 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트: , 및 비닐 디메틸 아즈락톤 으로 이루어진 군으로부터 선택되고; 제2 중합체의 이 예의 합성은 아지드 작용기를 포함하는 제2 단량체의 중합을 포함하고, 제2 단량체는 구조 I을 갖는다:
,
상기 식에서, R1은 수소 또는 알킬이고; R2는 수소 또는 알킬이고; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개의 원자 내지 20개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 원자 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기를 포함하는 링커이고; A는 구조 II: 를 갖는 N 치환된 아미드이고, 상기 식에서, R3은 수소 또는 알킬이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개의 원자 내지 4개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기이고; Z는 선택적인 질소 함유 헤테로사이클임.
위에서 언급한 바와 같이, R1 및 R2는 둘 모두 수소 원자일 수 있다. 그러나, 구조 I의 R1 및/또는 R2가 알킬인 경우, 탄소의 수는 1 내지 6 또는 1 내지 4의 범위일 수 있다.
또한 구조 I에서, E는 선택적으로 치환된 C1-C4 알킬렌일 수 있으며, 여기서 각 탄소는 예를 들어 C1-C4 알킬, -OH, -OC1-C4 알킬 또는 =O로부터 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환된다. 예로서, E는 미치환된 C1-C4 알킬렌, 예를 들어 CH2, (CH2)2, (CH2)3 또는 (CH2)4일 수 있다. 다른 예에서, E는 에테르, 에스테르 또는 아미드를 포함할 수 있다. 예를 들어, E는 -CH2CH2OCH2-, -COCNHCH2- 또는 -CH2COOCH2-를 포함할 수 있다.
또한 구조 I에서, L은 -C2-C20 알킬렌- 또는 3 내지 20개의 원자 선형 헤테로알킬렌인 선형 사슬을 포함하는 링커일 수 있고, 이들 각각은 -C1-C4 알킬, -OH, -OC1-C4 알킬 또는 =O로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환될 수 있다. L은 선택적으로 하나 이상의 -C1-C4 알킬, -OH, -OC1-C4 알킬 또는 =O 치환기로 치환된 -C2-C6 알킬렌-인 선형 사슬을 갖는 링커일 수 있다. L은 미치환된 -C2-C6 알킬렌-(또한 -(CH2)2-6-으로 도시됨)일수 있으며, 예를 들어 L은 미치환된 -C3-C4 알킬렌-, 예를 들어 -(CH2)3- 또는 -(CH2)4-일 수 있다. 다른 예에서, L은 3 내지 20개의 원자 선형 헤테로알킬렌인 선형 사슬을 포함하는 링커일 수 있고, 이는 -C1-C4 알킬, -OH, -OC1-C4 알킬, 또는 =O로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 치환기로 선택적으로 치환될 수 있다. L은 하나 이상의 에틸렌 글리콜 단위를 포함할 수 있다. L은 -CH2CH2(OCH2CH2)x-OCH2CH2-일 수 있으며, 여기서, x는 0 내지 10이다. 한 예에서, x는 1, 2, 3, 4, 5, 또는 6이다. L은 하나 이상의 아미드 기를 포함할 수 있다. 예를 들어, L은 -C2-C6 알킬-NHC(O)-C2-C6 알킬-일 수 있거나, L은 -(CH2)2-NHC(O)-(CH2)2- 또는 -(CH2)3-NHC(O)-(CH2)2-일 수 있다. L은 하나 이상의 천연 또는 비천연 아미노산을 포함할 수 있으며, 예를 들어 L은 글리신, 알라닌, 발린, 아이소류신, 류신, 라이신, 세린, 트레오닌, 시스테인, 아스파라긴 또는 글루타민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산을 포함할 수 있다. 일부 예에서, L은 1, 2, 또는 3개의 아미노산 단위를 포함할 수 있다.
또한 구조 I에서, N 치환된 아미드 A는 2개의 가능한 구성으로 L 및 Z에 결합될 수 있으며, 예를 들어, A의 카르보닐 탄소는 L에 결합될 수 있고 A의 아미드 질소는 Z에 결합될 수 있다. 대안적으로, A의 카르보닐 탄소는 Z에 결합될 수 있고 A의 아미드 질소는 L에 결합될 수 있다.
또한 구조 I에서, Z는 5 내지 10개의 고리 구성원(5 내지 10개의 원자)을 갖는 질소 함유 헤테로사이클, 예컨대 5 내지 10원 헤테로사이클릭 고리를 포함할 수 있으며, 여기서 고리 구성원은 헤테로사이클릭 고리의 골격을 형성하는 원자이다. Z는 단일 환형 구조 또는 둘 이상의 고리 시스템을 포함하는 융합된 구조를 포함할 수 있다. 단일 환형 구조의 경우에, Z는 5 또는 6개의 고리 구성원을 포함할 수 있으며, 예컨대, Z는 5원 또는 6원 헤테로사이클릭 고리일 수 있다. 융합된 구조의 경우에, Z는 9 또는 10개의 고리 구성원을 포함할 수 있다. 질소 함유 헤테로사이클은 하나 초과의 헤테로원자, 예를 들어 하나 이상의 추가 질소 헤테로원자, 또는 하나 이상의 산소 헤테로원자, 또는 하나 이상의 황 헤테로원자, 또는 그러한 헤테로원자들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 질소 함유 헤테로사이클은 방향족, 예를 들어 피리디닐, 피리미디닐, 피롤릴, 피라졸릴, 이미다졸릴, 인돌릴, 퀴놀리닐, 퀴나졸리닐일 수 있다. 질소 함유 헤테로사이클은 지방족, 예를 들어 사이클로알킬일 수 있다. 지방족 질소 함유 헤테로사이클은 포화될 수 있거나, 또는 방향족이 아니면서 하나 이상의 이중 결합을 포함할 수 있다. 한 예에서, 지방족 질소 함유 헤테로사이클은 피롤리디닐, 피리디닐, 또는 피리미디닐일 수 있다.
아지드 작용기(Z를 포함하지 않음)를 포함하는 단량체의 구체적인 예는 아지도 아세트아미도 펜틸 아크릴아미드, 구체적으로 N-(5-아지도아세트아미딜펜틸) 아크릴아미드이다. N-(5-아지도아세트아미딜펜틸) 아크릴아미드의 변이체가 또한 사용될 수 있으며, 예를 들어, 알킬 사슬 -(CH2)-는 1 내지 20개의 범위일 수 있고/있거나, -(CH2)-의 각각은 선택적으로 치환될 수 있다. 아지드 작용기(Z를 포함함)를 포함하는 단량체의 일부 다른 예는:
, , , 및이다.
복수의 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 제1 단독중합체의 예는 다음과 같다:
이 예에서, 제1 단량체는 펜타플루오로페닐 아크릴레이트이고 n은 1 내지 50,000 범위의 정수이다. 복수의 아지드 작용기를 포함하는 제2 단독중합체의 예는 다음과 같다:
이 예에서, 제2 단량체는 N-(5-아지도아세트아미딜펜틸) 아크릴아미드이고 n은 1 내지 50,000 범위의 정수이다.
이러한 예시적인 단독중합체는 RAFT 제제로서 2-(도데실티오카르보노티오일티오)-2-메틸프로피온산을 사용하여 생성된 선형 중합체이다(아래에서 논의됨). RAFT 제제의 또 다른 예는 선형 단독중합체의 다른 예를 형성하기 위해 활성화된 에스테르 작용기 단량체 또는 아지드 작용기 단량체와 함께 사용될 수 있다. 대안적으로, 다중 아암 단독중합체의 다른 예를 형성하기 위해 수지상 RAFT 제제가 활성화된 에스테르 작용기 단량체 또는 아지드 작용기 단량체와 함께 사용될 수 있다. 임의의 다중 아암 단독중합체는 각 아암에 중합된 단량체를 포함할 것이다. 이들 예 중 임의의 것에서, RAFT 제제 말단기는 절단될 수 있고 하이드록실, 치환된 아미드 등과 같은 다른 말단기로 대체될 수 있다. 더욱이, 본원에 기술된 임의의 다른 중합 공정을 사용하여 단독중합체를 생성할 수 있다.
아지드 작용기를 갖는 중합체의 합성은 대안적으로 중합 후 아지드 작용기로 치환될 수 있는 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 수반할 수 있다. 한 예에서, 할로겐화된 단량체(예를 들어, N3가 브롬, 염화물, 불소 또는 요오드와 같은 할로겐으로 대체된 구조 I)가 사용될 수 있는데, 중합체는 NaN3와 반응하여 중합체의 할로겐을 아지드로 대체할 수 있기 때문이다. 따라서, 한 예에서, 아지드 작용기를 갖는 중합체의 합성은 할로겐 작용기를 포함하는 제1 단량체를 중합하고, 할로겐 작용기를 아지드 작용기로 대체하는 것을 포함한다.
활성화된 에스테르 작용기를 함유하는 단량체와 아지드 작용기를 함유하는 단량체로 각각 합성될 수 있는 제1 및 제2 직교 중합체의 다른 예는 공중합체일 수 있다.
이들 제1 및 제2 직교 공중합체의 한 예를 생성하기 위해, 제1 공중합체의 합성은 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 제1 단량체와 구조 III: 을 갖는 제1 아크릴아미드 단량체의 중합을 포함하며: 상기 식에서, R4 및 R5는 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고; 제2 공중합체의 합성은 아지드 작용기를 포함하는 제2 단량체와 구조 III': 을 갖는 제2 아크릴아미드 단량체의 중합을 포함한다: 상기 식에서, R4 및 R5는 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다. 도시된 바와 같이, 구조 III과 III'는 동일하다. 활성화된 에스테르 작용기와 제1 아크릴아미드 단량체를 포함하는 제1 직교 공중합체와, 아지드 작용기와 제2 아크릴아미드 단량체를 포함하는 제2 직교 공중합체를 활용하는 경우의 예에서, 제1 및 제2 아크릴아미드 단량체는 동일하거나 상이할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및 제2 직교 공중합체의 이러한 특정 예를 통해, (제1 직교 공중합체의) 활성화된 에스테르 작용기는 아민 작용기를 포함하는 실란에 결합할 수 있고 아민 말단 프라이머에도 결합할 수 있다. (제2 직교 공중합체의) 아지드 작용기는 노르보넨 작용기를 포함하는 실란에 결합할 수 있고 또한 알킨 말단 프라이머에도 결합할 수 있다.
제1 공중합체의 예는 다음과 같다:
이 예에서, 제1 단량체는 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트이고, 제1 아크릴아미드 단량체는 디메틸아크릴아미드이며, n은 1 내지 50,000 범위의 정수(예를 들어, 약 1 내지 5,000)이고, m은 1 내지 100,000 범위의 정수(예를 들어, 1 내지 10,000)이다. 제2 공중합체의 예는 다음과 같다:
이 예에서, 제2 단량체는 N-(5-아지도아세트아미딜펜틸)아크릴아미드이고, 제1 아크릴아미드 단량체는 아크릴아미드이며, n은 1 내지 50,000 범위의 정수(예를 들어, 1 내지 5,000)이고, m은 1 내지 100,000 범위의 정수(예를 들어, 1 내지 10,000)이다.
이러한 예시적인 공중합체는 RAFT 제제로서 2-(도데실티오카르보노티오일티오)-2-메틸프로피온산을 사용하여 생성된 선형 중합체이다. RAFT 제제의 또 다른 예는 선형 공중합체의 다른 예를 형성하기 위해 활성화된 에스테르 작용기 단량체 또는 아지드 작용기 단량체와 함께 사용될 수 있다. 대안적으로, 다중 아암 공중합체의 다른 예를 형성하기 위해 수지상 RAFT 제제가 활성화된 에스테르 작용기 단량체 또는 아지드 작용기 단량체와 함께 사용될 수 있다. 임의의 다중 아암 공중합체는 각 아암에 중합된 단량체를 포함할 것이다. 이들 예 중 임의의 것에서, RAFT 제제 말단기는 절단될 수 있고 하이드록실, 치환된 아미드 등과 같은 다른 말단기로 대체될 수 있다. 더욱이, 본원에 기술된 임의의 다른 중합 공정을 사용하여 단독중합체를 생성할 수 있다.
본원에 개시된 임의의 예에서, 플로우 셀 표면에서 함께 사용되는 중합체가 직교하고 본원에 정의된 작용기 쌍의 예를 포함하는 한. 제1 중합체에 대해 제시된 예는 제2 중합체로서 사용될 수 있고, 제2 중합체에 대해 제시된 예는 제1 중합체로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 중합체는 아지드 작용기를 포함하는 단량체와 아크릴아미드 단량체로 합성된 공중합체일 수 있고; 제2 중합체는 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 단량체와 다른 아크릴아미드 단량체로 합성된 공중합체일 수 있다. 제1 공중합체의 이 예에서, 제1 작용기는 아지드 작용기이고 제1 공중합체는 아크릴아미드를 포함하는 추가 작용기를 추가로 포함하고; 제2 공중합체의 이 예에서, 제2 작용기는 활성화된 에스테르 작용기이고, 제2 공중합체는 아크릴아미드를 포함하는 추가 작용기를 추가로 포함한다.
직교 중합체 - 테트라진 및 활성화된 에스테르 작용기 쌍
직교 중합체 세트의 제1 중합체 및 제2 중합체는 각각 테트라진 작용기 및 활성화된 에스테르 작용기(본원에 정의된 바와 같은 작용기 쌍의 한 예)를 포함하는 중합체일 수 있다.
한 예에서, 제1 중합체는 제1 단독중합체이고 제1 작용기는 테트라진 작용기이고, 제2 중합체는 제2 단독중합체이고 제2 작용기는 활성화된 에스테르 작용기이다. 이 예에서, 제1 단독중합체는 테트라진 작용기를 포함하는 단량체로부터 중합될 수 있고, 제2 단독중합체는 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 단량체로부터 중합될 수 있다. 대안적으로, 제1 단독중합체는 테트라진 작용기를 포함하지 않는 단량체로부터 중합될 수 있고, 테트라진 작용기는 중합 후 단독중합체에 도입될 수 있다.
이 예에서, (제1 직교 중합체의) 테트라진 작용기는 노르보르넨 작용기를 포함하는 실란에 결합할 수 있고 또한 바이사이클로[6.1.0]노닌(BCN) 말단 프라이머 또는 노르보넨 말단 프라이머에도 결합할 수 있다. 원하는 중합 공정을 통해 중합될 수 있고 이러한 유형의 테트라진 작용기를 포함하는 임의의 단량체가 사용될 수 있다. 또한 이 예에서, 활성화된 에스테르 작용기는 아민 작용기를 포함하는 실란에 결합할 수 있고 또한 아민 말단 프라이머에도 결합할 수 있다. 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 본원에 기술된 임의의 단량체가 사용될 수 있다.
한 예에서, 제1 단독중합체의 이러한 예의 합성은 테트라진 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 포함하며, 여기서 제1 단량체는 구조 IV: - 상기 식에서 R6은 H 또는 메틸임 - 및 구조V:
로 이루어진 군으로부터 선택되고; 제2 단독중합체의 합성은 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 제2 단량체의 중합을 포함하며, 여기서 제2 단량체는 펜타플루오로페닐 아크릴레이트, 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트 및 비닐 디메틸 아즈락톤으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또 다른 예에서, 테트라진 작용기를 갖는 중합체의 이러한 예의 합성은 중합 후 테트라진 작용기로 치환될 수 있는 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 수반한다. 한 예에서, 활성화된 에스테르 단량체가 사용될 수 있는데, 중합체는 광범위한 용매에 용해되고 상이한 몰 당량에서 아민(예를 들어, 테트라진 아민), 알코올(예를 들어, 테트라진-PEG3-알코올) 또는 티올(예를 들어, 티올-PEG-테트라진)로 쉽게 대체될 수 있기 때문이다. 다른 예에서, N-(3-아미노프로필)메타크릴아미드 염산염이 사용될 수 있는데, 아민은 테트라진-PEG4-NHS 에스테르, 테트라진-PEG5-NHS 에스테르 등과 같은 N-하이드록시숙신이미드(NHS) 에스테르로 종결된 임의의 테트라진과 쉽게 반응할 수 있기 때문이다. 따라서, 한 예에서, 테트라진 작용기를 갖는 중합체의 합성은 활성화된 에스테르 또는 아민 작용기를 포함하는 제1 단량체를 중합하고, 활성화된 에스테르 또는 아민 작용기를 테트라진 작용기로 대체하는 것을 포함한다.
활성화된 에스테르 작용기를 함유하는 단량체와 활성화된 에스테르 작용기를 함유하는 단량체로 각각 합성될 수 있는 제1 및 제2 직교 중합체의 다른 예는 공중합체일 수 있다.
이들 제1 및 제2 직교 공중합체의 한 예를 생성하기 위해, 제1 공중합체의 합성은 테트라진 작용기를 포함하는 제1 단량체 및 구조 I을 갖는 제1 추가 단량체(본원에 기술된 아지드 작용기와 함께)의 중합을 포함하고; 제2 중합체의 합성은 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 제2 단량체와 아릴-아이오다이드를 포함하는 제2 추가 단량체의 중합을 포함한다. 아이오도벤젠, 아릴 또는 알케닐 기로 치환된 아이오도벤젠 등을 포함하는 임의의 아릴-아이오다이드 단량체가 사용될 수 있다.
제1 및 제2 직교 공중합체의 이러한 구체적인 예를 통해, (제1 직교 공중합체의) 테트라진 작용기는 노르보넨 작용기를 포함하는 실란에 결합할 수 있고 아지드 작용기는 알킨 말단 프라이머에 결합할 수 있다. (제2 직교 공중합체의) 활성화된 에스테르 작용기는 아민 작용기를 포함하는 실란에 결합할 수 있고 아릴-아이오오다이드 작용기는 보론산 말단 프라이머에 결합할 수 있다.
활성화된 에스테르 작용기를 함유하는 단량체와 활성화된 에스테르 작용기를 함유하는 단량체로 각각 합성될 수 있는 제1 및 제2 직교 중합체의 또 다른 예는 삼원중합체일 수 있다.
한 예에서, 제1 중합체는 제1 삼원중합체이고, 여기서 제1 작용기는 테트라진 작용기이고, 제1 삼원중합체는 아지드 및 아크릴아미드를 포함하는 2개의 추가 작용기를 추가로 포함하고; 제2 중합체는 제2 삼원중합체이고, 여기서 제2 작용기는 활성화된 에스테르 작용기이고, 제2 삼원중합체는 아릴-아이오다이드 및 아크릴아미드를 포함하는 2개의 추가 작용기를 포함한다. 이들 제1 및 제2 직교 삼원중합체의 예를 생성하기 위해, 제1 삼원중합체의 합성은 테트라진 작용기를 포함하는 제1 단량체, 제1 추가 단량체, 및 제2 추가 단량체의 중합을 포함하고, 제1 추가 단량체는 구조 I을 갖고(본원에 기술된 바와 같은 아지드 작용기를 가짐), 제2 추가 단량체는 구조 III을 갖고(본원에 기술된 바와 같은 아크릴아미드 단량체); 제2 중합체의 합성은 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 제2 단량체, 제3 추가 단량체, 및 제4 추가 단량체의 중합을 포함하고, 제3 추가 단량체는 아릴-아이오다이드를 포함하고, 제4 추가 단량체는 구조 III'를 갖는다(본원에 기재된 바와 같은 아크릴아미드 단량체). 제1 직교 삼원중합체(테트라진, 아지드 및 아크릴아미드 작용기 포함) 및 제2 삼원중합체(활성화된 에스테르, 아릴-아이오다이드 및 아크릴아미드 작용기 포함)가 활용되는 경우의 예에서, 제2 추가 단량체(구조 III) 및 제4 추가 단량체(구조 III')는 동일하거나 상이할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및 제2 직교 삼원중합체의 이러한 구체적인 예를 통해, (제1 직교 삼원중합체의) 테트라진 작용기는 노르보넨 작용기를 포함하는 실란에 결합할 수 있고 아지드 작용기는 알킨 말단 프라이머에 결합할 수 있다. (제2 직교 삼원중합체의) 활성화된 에스테르 작용기는 아민 작용기를 포함하는 실란에 결합할 수 있고 아릴-아이오오다이드 작용기는 보론산 말단 프라이머에 결합할 수 있다.
임의의 제제(예를 들어, RAFT 제제) 또는 수지상 제제(예를 들어, 수지상 RAFT 제제)를 사용하여 테트라진 및 활성화된 에스테르 작용기 쌍을 포함하는 선형 중합체 또는 다중-아암 중합체를 생성할 수 있다.
또한, 본원에 개시된 임의의 예에서, 플로우 셀 표면에서 함께 사용되는 중합체가 직교하고 본원에 정의된 작용기 쌍의 예를 포함하는 한. 제1 중합체에 대해 제시된 예는 제2 중합체로서 사용될 수 있고, 제2 중합체에 대해 제시된 예는 제1 중합체로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 중합체는 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 단량체와 아릴-아이오다이드 작용기를 포함하는 단량체로 합성된 공중합체일 수 있고; 제2 중합체는 테트라진 작용기를 포함하는 단량체와 아지드 작용기를 포함하는 단량체로 합성된 공중합체일 수 있다.
직교 중합체 - 테트라진 및 아지드 작용기 쌍
직교 중합체 세트의 제1 중합체 및 제2 중합체는 각각 테트라진 작용기 및 아지드 작용기(본원에 정의된 바와 같은 작용기 쌍의 한 예)를 포함하는 중합체일 수 있다.
한 예에서, 제1 중합체는 제1 단독중합체이고 제1 작용기는 테트라진 작용기이고, 제2 중합체는 제2 단독중합체이고 제2 작용기는 아지드 작용기이다. 이 예에서, 제1 단독중합체는 테트라진 작용기를 포함하는 단량체로부터 중합될 수 있고, 제2 단독중합체는 아지드 작용기를 포함하는 단량체로부터 중합될 수 있다. 대안적으로, 제1 단독중합체는 테트라진 작용기를 포함하지 않는 단량체로부터 중합될 수 있고, 테트라진 작용기는 중합 후 단독중합체에 도입될 수 있다.
이 예에서, (제1 직교 중합체의) 테트라진 작용기는 노르보르넨 작용기를 포함하는 실란에 결합할 수 있고 또한 노르보르넨 말단 프라이머에도 결합할 수 있다. 원하는 중합 공정을 통해 중합될 수 있고 이러한 유형의 테트라진 작용기를 포함하는 임의의 단량체가 사용될 수 있다. (제2 직교 중합체의) 아지드 작용기는 알킨 작용기를 포함하는 실란에 결합할 수 있고 또한 알킨 말단 프라이머에도 결합할 수 있다. 원하는 중합 공정을 통해 중합될 수 있고 이러한 유형의 아지드 작용기를 포함하는 임의의 단량체가 사용될 수 있다.
한 예에서, 제1 단독중합체의 이 예의 합성은 테트라진 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 포함하며, 여기서 제1 단량체는 구조 IV(본원에 기재된 바와 같은 테트라진 작용기를 가짐) 및 구조식 V(본원에 기재된 바와 같은 테트라진 작용기를 가짐)로 이루어진 군으로부터 선택되고; 제2 단독중합체의 합성은 아지드 작용기를 포함하는 제2 단량체와 구조 I을 갖는 제2 단량체(본원에 기술된 바와 같은 아지드 작용기를 가짐)의 중합을 포함한다.
또 다른 예에서, 테트라진 작용기를 갖는 단독중합체의 이러한 예의 합성은 중합 후 테트라진 작용기로 치환될 수 있는 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 수반한다. 한 예에서, 활성화된 에스테르 단량체가 사용될 수 있는데, 중합체는 광범위한 용매에 용해되고 상이한 몰 당량에서 아민(예를 들어, 테트라진 아민), 알코올(예를 들어, 테트라진-PEG3-알코올) 또는 티올(예를 들어, 티올-PEG-테트라진)로 쉽게 대체될 수 있기 때문이다. 다른 예에서, N-(3-아미노프로필)메타크릴아미드 염산염이 사용될 수 있는데, 아민은 테트라진-PEG4-NHS 에스테르, 테트라진-PEG5-NHS 에스테르 등과 같은 N-하이드록시숙신이미드(NHS) 에스테르로 종결된 임의의 테트라진과 쉽게 반응할 수 있기 때문이다. 따라서, 한 예에서, 테트라진 작용기를 갖는 중합체의 합성은 활성화된 에스테르 또는 아민 작용기를 포함하는 제1 단량체를 중합하고, 활성화된 에스테르 또는 아민 작용기를 테트라진 작용기로 대체하는 것을 포함한다.
또 다른 예에서, 아지드 작용기를 갖는 단독중합체의 이러한 예의 합성은 중합 후 아지드 작용기로 치환될 수 있는 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 수반한다. 한 예에서, 할로겐화된 단량체가 사용될 수 있는데, 중합체의 할로겐이 아지드로 쉽게 치환될 수 있기 때문이다.
임의의 제제 또는 수지상 제제를 사용하여 테트라진 및 아지드 작용기 쌍을 포함하는 선형 중합체 또는 다중-아암 중합체를 생성할 수 있다.
또한, 본원에 개시된 임의의 예에서, 플로우 셀 표면에서 함께 사용되는 중합체가 직교하고 본원에 정의된 작용기 쌍의 예를 포함하는 한. 제1 중합체에 대해 제시된 예는 제2 중합체로서 사용될 수 있고, 제2 중합체에 대해 제시된 예는 제1 중합체로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 중합체는 아지드 작용기를 포함하는 단량체로 합성된 단독중합체일 수 있고; 제2 중합체는 테트라진 작용기를 포함하는 단량체로 합성된 단독중합체일 수 있다.
본원에 제시된 임의의 실시예에서, 생성된 중합체는 약 10,000 g/mol 내지 약 2,000,000 g/mol 범위의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. 동시 쌍 말단 판독 적용을 위해, 중합체는 약 10,000 g/mol 내지 약 75,000 g/mol 범위의 더 낮은 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. 다른 예에서, 중합체는 약 1,000,000 내지 약 2,000,000 범위의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다.
중합체 합성
임의의 적합한 중합 기술을 사용하여 본원에 제시된 임의의 중합체를 생성할 수 있다.
예를 들어, 본원에 제시된 임의의 중합체는 RAFT 중합을 사용하여 생성될 수 있다. 언급된 바와 같이, 본원에 개시된 중합체의 임의의 예에 대한 단량체(들)의 RAFT 중합은 RAFT 제제를 사용하여 개시된다. 선택된 RAFT 제제는 형성될 중합체 구조(예를 들어, 선형 사슬, 다중-아암 구조)를 결정한다.
각각의 RAFT 제제는 중합 반응 동역학 및 구조 제어 정도에 영향을 미치는 치환기 R 및 Z를 갖는 티오카르보닐티오 기(S=C-S)를 포함한다. 예를 들어, 티오카르보닐티오 기는 디티오벤조에이트: , 트리티오카르보네이트: , 및 디티오카르바메이트: 로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. RAFT 제제 내의 R-기는 자유 라디칼 이탈기이며, Z-기(들)는 C=S 결합 반응성을 제어하고 라디칼 부가 및 단편화의 속도에 영향을 미친다.
(메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴아미드 단량체 중합에 적합한 RAFT 제제의 일부 예는 2-(도데실티오카르보노티오일티오)-2-메틸프로피온산d, 4-시아노-4-[(도데실설파닐티오카르보닐)설파닐]펜탄산, 2-시아노-2-프로필 도데실 트리티오카르보네이트, 및 4-시아노-4-(페닐카르보노티오일티오)펜탄산을 포함한다. 2-시아노메틸 도데실 트리티오카르보네이트는 아크릴레이트 및 아크릴아미드 단량체에 적합한 RAFT 제제이다. 2-시아노-2-프로필 벤조디티오에이트는 (메트)아크릴레이트 및 메타크릴아미드 단량체 중합에 적합한 RAFT 제제이다. 한 예에서, RAFT 제제는 4-시아노-4-[(도데실설파닐티오카르보닐)설파닐]펜탄산이다. 임의의 이들 RAFT 제제를 사용하여 선형 중합체를 생성할 수 있다.
수지상 RAFT 제제를 사용하여 다중-아암 중합체를 생성할 수 있다. 수지상 RAFT 제제는 중앙 분자/화합물 및 중앙 분자/화합물에서 연장되는 아암(또는 분지)을 포함한다. 수지상 RAFT 제제는 2개 내지 30개의 팔을 가질 수 있으며, 이들 각각은 각 아암의 말단 또는 그 근처에, 또는 대안적으로 중심 분자/화합물 근처에 티오카르보닐티오 기를 포함한다.
수지상 RAFT 제제의 중심 분자/화합물은 거대고리(예를 들어, 사이클로덱스트린, 포르피린 등), 확장된 파이-시스템(예를 들어, 페릴렌, 풀러렌 등), 금속-리간드 복합체, 중합체성 코어 등과 같은 임의의 다작용성 분자일 수 있다. 수지상 RAFT 제제의 중심 분자/화합물의 일부 특정 예는 페닐기, 벤조산, 펜트라에리트리톨, 포스파젠기 등을 포함한다.
본원에 제시된 임의의 RAFT 제제는 수지상 RAFT 제제의 각 아암 내에 함유될 수 있다.
일부 예에서, 수지상 RAFT 제제는 R-기 구성을 가지며, 여기서 중심 분자는 사슬 전달 과정 동안 이탈기이다. R-기 RAFT 제제 구성을 갖는 수지상 RAFT 제제의 두 가지 예는 다음과 같다:
,
상기 식에서, Ph는 페닐 기임, 및
.
다른 예에서, 수지상 RAFT 제제는 Z-기 구성을 갖는다. 이러한 예에서, 반응성 중합체성 아암은 성장 동안 중심 분자/화합물로부터 분리되고, 사슬 이동을 겪도록, 다시 중심 분자/화합물에서 반응한다. Z-기 RAFT 구성을 갖는 수지상 RAFT 제제의 한 예는 다음과 같다:
.
하나의 예에서, 수지상 RAFT 제제는 3,5-비스(2-도데실티오카르보노티오일티오-1-옥소프로폭시)벤조산:
(2-아암 수지상 RAFT 제제의 예); 1,1,1-트리스[(도데실티오카르보노티오일티오)-2-메틸프로피오네이트]에탄:
(3-아암 수지상 RAFT 제제의 예); 및 펜타에리트리톨 테트라키스[2-(도데실티오카르보노티오일티오)-2-메틸프로피오네이트]:
(4-아암 수지상 RAFT 제제의 예)로 이루어진 군으로부터 선택된다.
중심 분자/화합물로서 포스파젠 고리를 포함하는 수지상 RAFT 제제의 예는 하기이다:
상기 식에서, 각각의 R은 트리티오카르보닐 기이다. 이는 30개의 아암을 포함하는 수지상 RAFT 제제의 한 예이다.
본원에 개시된 단독중합체의 임의의 예를 생성하기 위해, 원하는 단량체는 RAFT 제제 또는 수지상 RAFT 제제의 존재 하에 중합된다. 본원에 개시된 공중합체 또는 삼원중합체의 임의의 예를 생성하기 위해, 원하는 단량체의 혼합물이 RAFT 제제 또는 수지상 RAFT 제제의 존재 하에 중합된다.
테트라진 작용기를 포함하는 중합체의 몇 가지 예를 생성기 위해, 활성화된 에스테르 또는 아민 작용기를 포함하는 제1 단량체가 RAFT 제제 또는 수지상 RAFT제제의 존재 하에서 중합된 후, 활성화된 에스테르 또는 아민 작용기가 테트라진 작용기로 대체된다. 대체 반응의 경우, 활성화된 에스테르 또는 아민 작용기를 포함하는 중합체에 테트라진 작용기를 포함하는 단량체 1 내지 2 당량을 적합한 용매 및 촉매(예를 들어, 테트라하이드로푸란/트리에틸아민(THF/Et3N))에 첨가하고 실온에서 약 1시간 내지 약 6시간 범위의 시간 동안 반응시킨다.
단량체 또는 단량체의 혼합물은 액체, 예컨대 물 및 공용매(예를 들어, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸 포름아미드(DMF), 디메틸 설폭사이드(DMSO), 아세토니트릴(MeCN), 메탄올(MeOH), 에탄올(EtOH), 이소프로필 알코올 (IPA), 디옥산, 아세톤, 디메틸아세트아미드(DMAc), 등)에 혼입될 수 있다. 단량체 또는 단량체의 혼합물을 함유하는 액체는 또한 pH의 바람직하지 않은 변화를 적어도 실질적으로 방지하기 위한 완충제를 포함할 수 있다. 혼합물의 pH는 산성(7 미만)일 수 있다. 적합한 완충제의 예는 TRIS(트리스(하이드록시메틸)아미노메탄 또는 Trizma®), 비스-트리스 메탄 완충제, ADA 완충제(쯔비터이온성 완충화제), MES(2-에탄설폰산), MOPS(3-(N-모르폴리노)프로판설폰산), 또는 다른 산성 완충제를 포함한다.
중합 반응은 약 50℃ 내지 약 80℃의 범위의 온도에서 약 1시간 내지 약 48시간의 범위의 시간 동안 일어날 수 있다. 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 또는 2,2'-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판]디하이드로클로라이드와 같은 아조 개시제를 포함하는 개시제(시판되는 예 중 하나는 FujiFilm의 VA-044임)는 또한 단량체 또는 단량체의 혼합물과 함께 액체에 포함될 수도 있다.
2개 이상의 단량체가 사용되는 경우, 공정에서는 선형 사슬을 따라 또는 각 아암에 단량체를 무작위로 혼입할 수 있다. 통계적, 교대적 등과 같은 다른 단량체 혼입 시나리오도 가능하다. 통계적 혼입을 통해 단량체 단위의 순차적 분포는 알려진 통계 법칙을 따른다. 교대 혼입에서는 단량체 단위가 길이를 따라 교대로 혼입된다.
공중합체가 생성되는 경우, 제1 단량체 대 제2 단량체의 몰비는 약 1:1 내지 약 1:49 범위일 수 있다. 한 예로서, 공중합체는 아지드를 함유하는 단량체 약 2 몰% 내지 약 50 몰% 및 아크릴아미드를 함유하는 단량체 약 50 몰% 내지 약 98 몰%를 포함할 수 있다. 삼원중합체가 생성되는 경우, 제1 단량체 대 제2 단량체 대 제3 단량체의 몰비는 약 1:1:48 내지 약 2:5:3 범위일 수 있다. 한 예로서, 삼원중합체는 약 2 몰% 내지 약 20 몰%의 테트라진을 함유하는 단량체, 약 2 몰% 내지 약 50 몰%의 아지드를 함유하는 단량체, 및 아크릴아미드를 함유하는 단량체 약 30 몰% 내지 약 96 몰%를 포함한다.
다른 예시적인 공중합체 및 삼원중합체에서, 단량체는 선형 사슬을 따라 또는 제어된 블록의 각 아암에 혼입될 수 있다. 이 예에서, 블록 공중합체는 RAFT 제제 또는 수지상 RAFT 제제의 존재 하에 형성될 수 있다. 이 방법의 한 예는 RAFT 제제 또는 수지상 RAFT 제제의 존재 하에 제1 블록을 제1 단량체와 중합시켜 중간 중합체(제1 블록을 포함함)를 형성한 다음; 중간 중합체의 존재 하에 제2 블록을 제2 단량체와 중합하여 중합체(이는 선형 사슬을 따라 또는 각각의 아암에 두 블록을 모두 포함함)의 예를 형성하는 것을 포함한다. 제3 블록이 필요한 경우 다른 단량체를 사용하여 이 과정을 반복할 수 있다.
또한, 예를 들어 티오카르보닐티오 기를 제거하기 위해 말단기 변형을 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 적합한 말단기 변형 기술의 예는 말단기 열분해, 라디칼 유도 환원, 헤테로-디엘스-알더 반응, 및 친핵체와의 반응을 포함한다. 한 예에서, 과산화수소에 의한 티오카르보닐티오 기의 절단으로 인해 하이드록실 말단기가 도입되었다. 또 다른 예에서, 환원에 의한 티오카르보닐티오기의 절단은 사용되지 않은 단량체에 의해 포획될 수 있는 티올을 도입하여 단량체 구조(예를 들어, 메타크릴아미드)를 기반으로 하는 말단기를 도입한다.
RAFT 중합이 상세하게 설명되었지만, 다른 중합 공정이 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
원자 전달 라디칼 중합(ATRP)은 또 다른 적합한 중합 기술의 한 예이다. 선형 중합체를 생성하는 데 사용될 수 있는 적합한 ATRP 단일 개시제의 예는 2-아지도에틸 2-브로모아이소부티레이트, (다양한 분자량의) 폴리(에틸렌 글리콜) 메틸 에테르 2-브로모아이소부티레이트, 2-(2-브로모아이소부티릴옥시)에틸 메타크릴레이트, 도데실 2-브로모아이소부티레이트, 2-하이드록시에틸 2-브로모아이소부티레이트, 1-(프탈이미도메틸) 2-브로모아이소부티레이트, 프로파르길 2-브로모아이소부티레이트 등을 포함한다. 이들 단일 개시제는 대안적으로 본원에 개시된 중심 분자/화합물의 임의의 예에 부착되어 각 아암에 원자 전달 라디칼 중합(ATRP) 개시제를 포함하는 수지상 ATRP 제제를 형성할 수 있다. 수지상 ATRP 제제는 각 아암에 ATRP 개시제를 포함할 수 있으며, 2개 내지 30개의 아암을 가질 수 있다. 또 다른 예에서, 중심 분자/화합물 자체는 다작용성 ATRP 개시제이다. 수지상 ATRP 제제의 몇 가지 예는 비스[2-(2'-브로모아이소부티릴옥시)에틸]디설파이드, 2-브로모아이소부티르산 무수물, 에틸렌 비스(2-브로모아이소부티레이트), 펜타에리트리톨 테트라키스(2-브로모아이소부티레이트), 디펜타에리트리톨 헥사키스(2-브로모아이소부티레이트), 및 1,1,1-트리스(2-브로모아이소부티릴옥시메틸)에탄으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
니트록사이드(아미노옥실) 매개 중합(NMP)은 적합한 중합 기술의 또 다른 예이다. 선형 중합체를 생성하는 데 사용될 수 있는 적합한 NMP 단일 개시제의 예는 , , 및 를 포함한다. 임의의 니트록사이드 말단기(들)는 NMP 모노-개시제, 예컨대 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-일)옥실(TEMPO): (여기서 I는 일작용성 개시제), 디-t-부틸 니트록사이드: (여기서 I는 일작용성 개시제), 1,1,3,3-테트라에틸이소인돌린-N-옥실 테트라에틸이소인돌린 니트록사이드: (여기서 I는 일작용성 개시제), 2,2,5-트리메틸-4-페닐-3-아자헥산-3-니트록사이드(TIPNO): (여기서 I는 일작용성 개시제), N-tert-부틸-N-[1-디에틸포스포노-(2,2-디메틸프로필)]니트록사이드(SG1): (여기서 I는 일작용성 개시제)에 부착될 수 있음을 이해해야 한다. 이들 단일 개시제는 대안적으로 본원에 개시된 중심 분자/화합물의 임의의 예에 부착되어 각 아암에 NMP 개시제를 포함하는 수지상 NMP 제제를 형성할 수 있다.
임의의 이들 단일 개시제는 본원에 개시된 중심 분자/화합물의 임의의 예에 부착되어 각 아암에 NMP 개시제를 포함하는 수지상 제제를 형성할 수 있다. 이 특정 수지상 제제는 본원에서 수지상 NMP 제제로 지칭된다. 수지상 NMP 제제는 각 아암에 NMP 개시제를 포함하며, 2개 내지 30개의 아암을 가질 수 있다. 또 다른 예에서, 중심 분자/화합물 자체는 다작용성 NMP 개시제이다. 이러한 수지상 NMP 제제(다작용성 NMP 개시제)의 일부 예는:
또는 일 수 있다. 임의의 니트록사이드 말단기(들)가 이들 개시제의 각 아암에 부착될 수 있다. 이들 수지상 NMP 제제(다작용성 NMP 개시제)의 구체적인 예는 1,3,5-트리스((4-(1-((2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-일)옥시)에틸)벤질)옥시)벤젠:
및 1,3,5-트리스((3,5-비스((4-(1-((2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-일)옥시)에틸)벤질)옥시)벤질)옥시)벤젠:
을 포함한다.
RAFT 중합, ATRP 또는 NMP 중합이 사용될 수 있지만, 다른 중합 공정도 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 다른 적합한 중합 공정은 RAFT 또는 ATRP와 조합된 NMP 중합, 추가적인 가교 단계를 갖는 NMP, 코발트 매개 중합, 그룹 이동 중합(GTP), 개환 중합(ROP), 이온 중합, 또는 직접 또는 간접적으로 원하는 선형 또는 다중-아암 구조를 생성하는 임의의 기타 중합 공정을 포함한다.
프라이머 세트
본원에 제시된 예에서, 플로우 셀은 중합체 중 하나에 부착된 하나의 프라이머 세트와 중합체 중 다른 하나에 부착된 다른 프라이머 세트를 포함한다.
일부 예에서, 다른 프라이머 세트는 2개의 상이한 주형 가닥이 증폭되어 인접한 직교 중합체에 클러스터링되도록 한다. 이들 프라이머 세트의 예가 도 1에 도시되어 있다. 직교 중합체는 참조 번호 10A 및 10B로 표시되고, 하나의 프라이머 세트(12)는 제1 직교 중합체(10A)에 부착된 것으로 표시되고, 다른 프라이머 세트(14)는 제2 직교 중합체(10B)에 부착된 것으로 표시된다. 본원에 설명된 바와 같이, 직교 중합체(10A, 10B)는 각각의 프라이머 세트(12, 14)와 선택적으로 반응할 수 있는 상이한 작용기를 포함한다.
이 예에서, 제1 프라이머 세트(12)는 순방향 및 역방향 증폭 프라이머와 같은 2개의 상이한 프라이머(16, 18)를 포함한다. 세트(12)의 프라이머(16, 18)는 함께 2의 상이한 프라이머(16, 18)에 상보적인 말단 어댑터를 갖는 라이브러리 주형의 증폭을 가능하게 한다. 제2 프라이머 세트(14)는 또한 2개의 상이한 프라이머(20, 22)에 상보적인 말단 어댑터를 갖는 상이한 라이브러리 주형의 증폭을 가능하게 하는 2개의 상이한 프라이머(20, 22)를 포함한다.
예를 들어, 제1 프라이머 세트(12)는 P5 및 P7 프라이머를 포함하고; 제2 프라이머 세트(14)는 본원에 제시된 PA 프라이머, PB 프라이머, PC 프라이머 및 PD 프라이머의 임의의 조합을 포함한다. 다른 예에서, P15 및 P7은 제1 프라이머 세트(12)에 사용될 수 있다. 예를 들어, 제2 프라이머 세트(14)는 임의의 2개(또는 3개)의 PA, PB, PC 및 PD 프라이머, 또는 하나의 PA 프라이머와 하나의 PB, PC 또는 프라이머 PD의 임의의 조합, 또는 하나의 PB 프라이머와 하나의 PC 또는 프라이머 PD의 임의의 조합, 또는 하나의 PC 프라이머와 하나의 프라이머 PD의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 본원에 기술된 PX 프라이머는 라이브러리 주형 분자를 시딩하는 포획 프라이머로 사용될 수 있지만, 이는 다른 모든 프라이머에 직교하기 때문에 증폭에 참여하지 않는다. 프라이머 세트(12, 14)를 사용한 순차적 쌍 말단 시퀀싱의 경우, 상이한 라이브러리 주형 분자를 포획하기 위해 상이한 PX 프라이머가 제1 프라이머 세트(12) 및 제2 프라이머 세트(14)에 포함될 수 있다.
P5 및 P7 프라이머의 예는 서열분석을 위해 Illumina Inc.에서 판매되는 시판 플로우 셀의 표면에서, 예를 들어, HiSeq™, HiSeqX™, MiSeq™, MiSeqDX™, MiNISeq™, NextSeq™, NextSeqDX™, NovaSeq™, iSEQ™, Genome Analyzer™, 및 다른 기기 플랫폼에서 사용된다. P5 프라이머는 하기이다:
P5: 5' → 3'
AATGATACGGCGACCACCGAGAUCTACAC (SEQ. ID. NO. 1)
P7 프라이머는 하기 중 하나일 수 있다:
P7 #1: 5' → 3'
CAAGCAGAAGACGGCATACGAnAT (SEQ. ID. NO. 2)
P7 #2: 5' → 3'
CAAGCAGAAGACGGCATACnAGAT (SEQ. ID. NO. 3)
여기서 "n"은 각 서열의 우라실 또는 8-옥소구아닌이다.
P15 프라이머는 하기이다:
P15: 5' → 3'
AATGATACGGCGACCACCGAGAnCTACAC (SEQ. ID. NO. 4)
여기서 "n"은 알릴-T이다.
상기 언급된 기타 프라이머(PA-PD)는 하기를 포함한다:
PA 5' → 3'
GCTGGCACGTCCGAACGCTTCGTTAATCCGTTGAG (SEQ. ID. NO. 5)
cPA (PA') 5' → 3'
CTCAACGGATTAACGAAGCGTTCGGACGTGCCAGC (SEQ. ID. NO. 6)
PB 5' → 3'
CGTCGTCTGCCATGGCGCTTCGGTGGATATGAACT (SEQ. ID. NO. 7)
cPB (PB') 5' → 3'
AGTTCATATCCACCGAAGCGCCATGGCAGACGACG (SEQ. ID. NO. 8)
PC 5' → 3'
ACGGCCGCTAATATCAACGCGTCGAATCCGCAACT (SEQ. ID. NO. 9)
cPC (PC') 5' → 3'
AGTTGCGGATTCGACGCGTTGATATTAGCGGCCGT (SEQ. ID. NO. 10)
PD 5' → 3'
GCCGCGTTACGTTAGCCGGACTATTCGATGCAGC (SEQ. ID. NO. 11)
cPD (PD') 5' → 3'
GCTGCATCGAATAGTCCGGCTAACGTAACGCGGC (SEQ. ID. NO. 12)
PA-PD의 예시 시퀀스에는 표시되지 않았지만, 이들 프라이머 중 임의의 것은 가닥의 임의의 지점에서 우라실, 8-옥소구아닌, 알릴-T 등과 같은 절단 부위를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
PX 포획 프라이머는 하기일 수 있다:
PX 5' → 3'
AGGAGGAGGAGGAGGAGGAGGAGG (SEQ. ID. NO. 13)
cPX (PX') 5' → 3'
CCTCCTCCTCCTCCTCCTCCTCCT (SEQ. ID. NO. 14)
본원에 개시된 프라이머 각각은 또한 프라이머 서열의 5' 말단에 폴리T 서열을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 폴리T 영역은 2개의 T 염기 내지 20개의 T 염기를 포함한다. 구체적인 예로서, 폴리T 영역은 3, 4, 5, 6, 7 또는 10개의 T 염기를 포함할 수 있다.
각 프라이머의 5' 말단은 또한 링커(예를 들어, 도 2b 및 도 2d를 참조하여 설명한 46, 46')를 포함할 수 있다. 말단 알킨 기 또는 직교 중합체(10A, 10B)의 표면 작용기에 부착될 수 있는 다른 적합한 말단 작용기를 포함하는 임의의 링커가 사용될 수 있다. 한 예에서, 프라이머는 헥시닐로 종결된다.
다른 예에서, 상이한 프라이머 세트는 한 세트가 절단 불가능한 제1 프라이머와 절단 가능한 제2 프라이머를 포함하고, 다른 세트가 절단 가능한 제1 프라이머와 절단 불가능한 제2 프라이머를 포함한다는 점에서 관련된다. 이러한 프라이머 세트를 사용하면 단일 주형 가닥이 두 프라이머 세트 모두에 걸쳐 증폭되고 클러스터링될 수 있으며, 세트의 반대쪽 프라이머에 존재하는 절단 기로 인해 인접한 직교 중합체에서 정방향 및 역방향 가닥이 생성될 수도 있다. 이들 프라이머 세트의 예는 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 논의될 것이다.
도 2a 내지 도 2d는 직교 중합체(10A, 10B)에 부착된 프라이머 세트(30A, 32A, 30B, 32B, 30C, 32C, 및 30D, 32D)의 다양한 구성을 도시한다.
제1 프라이머 세트(30A, 30B, 30C, 및 30D)의 각각은 비절단성 제1 프라이머(34 또는 34') 및 절단성 제2 프라이머(36 또는 36')를 포함하고; 제2 프라이머 세트(32A, 32B, 32C, 및 32D)의 각각은 절단성 제1 프라이머(38 또는 38') 및 비절단성 제2 프라이머(40 또는 40')를 포함한다.
비절단성 제1 프라이머(34 또는 34') 및 절단성 제2 프라이머(36 또는 36')는 올리고뉴클레오티드쌍이며, 예를 들어 비절단성 제1 프라이머(34 또는 34')는 정방향 증폭 프라이머이고, 절단성 제2 프라이머(36 또는 36')는 역방향 증폭 프라이머이거나, 절단성 제2 프라이머(36 또는 36')는 정방향 증폭 프라이머이고, 비절단성 제1 프라이머(34 또는 34')는 역방향 증폭 프라이머이다. 제1 프라이머 세트(30A, 30B, 30C, 및 30D)의 각각의 예에서, 절단성 제2 프라이머(36 또는 36')는 절단 부위(42)를 포함하는 반면, 비절단성 제1 프라이머(34 또는 34')는 절단 부위(42)를 포함하지 않는다.
절단성 제1 프라이머(38 또는 38') 및 비절단성 제2 프라이머(40 또는 40')는 올리고뉴클레오티드쌍이며, 예를 들어 절단성 제1 프라이머(38 또는 38')는 정방향 증폭 프라이머이고, 비절단성 제2 프라이머(40 또는 40')는 역방향 증폭 프라이머이거나, 비절단성 제2 프라이머(40 또는 40')는 정방향 증폭 프라이머이고, 절단성 제1 프라이머(38 또는 38')는 역방향 증폭 프라이머이다. 제2 프라이머 세트(32A, 32B, 32C, 및 32D)의 각각의 예에서, 절단성 제1 프라이머(38 또는 38')는 절단 부위(42', 44)를 포함하는 반면, 비절단성 제2 프라이머(40 또는 40')는 절단 부위(42', 44)를 포함하지 않는다.
제1 프라이머 세트(30A, 30B, 30C, 및 30D)의 비절단성 제1 프라이머(34 또는 34') 및 제2 프라이머 세트(32A, 32B, 32C, 및 32D)의 절단성 제1 프라이머(38 또는 38')는, 절단성 제1 프라이머(38 또는 38')가 뉴클레오티드 서열 또는 뉴클레오티드 서열에 부착된 링커(46')에 통합된 절단 부위(42' 또는 44)를 포함하는 것을 제외하고는, 동일한 뉴클레오티드 서열을 갖는다(예컨대, 둘 모두 정방향 증폭 프라이머임)것이 이해될 것이다. 유사하게, 제1 프라이머 세트(30A, 30B, 30C, 및 30D)의 절단성 제2 프라이머(36 또는 36') 및 제2 프라이머 세트(32A, 32B, 32C, 및 32D)의 비절단성 제2 프라이머(40 또는 40')는, 절단성 제2 프라이머(36 또는 36')가 뉴클레오티드 서열 또는 뉴클레오티드 서열에 부착된 링커(46)에 통합된 절단 부위(42)를 포함하는 것을 제외하고는, 동일한 뉴클레오티드 서열을 갖는다(예컨대, 둘 모두 역방향 증폭 프라이머임).
제1 프라이머(34, 38 또는 34', 38')가 정방향 증폭 프라이머인 경우, 제2 프라이머(36, 40 또는 36', 40')는 역방향 프라이머이고, 그 반대의 경우도 가능함을 이해해야 한다.
비절단성 프라이머(34, 40 또는 34', 40')는 P5 및 P7 프라이머 또는 PA, PD, PC, PD 프라이머의 임의의 조합(예를 들어, PA 및 PB 또는 PA 및 PD 등)과 같이 포획 및/또는 증폭 목적을 위한 범용 서열을 갖는 임의의 프라이머일 수 있다. 일부 예에서, P5 및 P7 프라이머는 절단 부위(42, 42', 44)를 포함하지 않기 때문에, 비절단성 프라이머(34, 40 또는 34', 40')이다. 따라서 SEQ. ID. NO. 1의 P5는 우라실을 포함하지 않고 SEQ. ID. NO. 2 또는 SEQ. ID. NO. 3의 P7은 8-옥소구아닌을 포함하지 않는다. 임의의 적합한 유니버셜 서열은 비절단성 프라이머(34, 40 또는 34', 40')로서 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
절단성 프라이머(36, 38 또는 36', 38')의 예는 각각의 핵산 서열(예를 들어, 도 2a 및 도 2c) 또는 절단성 프라이머(36, 38 또는 36', 38')를 각각의 직교 중합체(10A, 10B)에 부착하는 링커(46', 46)(도 2b 및 도 2d)에 통합된 각각의 절단 부위(42, 42', 44)를 갖는 P5 및 P7 프라이머 또는 기타 범용 서열 프라이머(예를 들어, PA, PB, PC, PD 프라이머)를 포함한다. 적합한 절단 부위(42, 42', 44)의 예는 본원에 기재된 바와 같이, 효소적 절단성 핵산염기 또는 화학적 절단성 핵산염기, 변형 핵산염기, 또는 (예컨대, 핵산염기 사이의) 링커를 포함한다.
각각의 프라이머 세트(30A와 32A 또는 30B와 32B 또는 30C와 32C 또는 30D와 32D)는 각각의 직교 중합체(10A, 10B)에 부착된다. 본원에 기재된 바와 같이, 직교 중합체(10A, 10B)는 각각의 프라이머(34, 36 또는 34', 36' 또는 38, 40 또는 38', 40')와 선택적으로 반응할 수 있는 상이한 작용기를 포함한다.
도 2a 내지 도 2d에는 도시되지 않았지만, 프라이머 세트(30A, 30B, 30C, 30D 또는 32A, 32B, 32C 또는 32D) 중 하나 또는 둘 모두에는 라이브러리 주형 시딩 분자를 포획하기 위한 PX 프라이머도 포함될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 한 예로서, PX는 프라이머 세트(30A, 30B, 30C, 30D)에 포함될 수 있지만 프라이머 세트(32A, 32B, 32C 또는 32D)에는 포함될 수 없다. 다른 예로서, PX는 프라이머 세트(30A, 30B, 30C, 30D) 및 프라이머 세트(32A, 32B, 32C 또는 32D)에 포함될 수 있다. PX 모티프의 밀도는 각 함몰부(54) 내 다클론성을 최소화하기 위해 상대적으로 낮아야 한다.
도 2a 내지 도 2d는 직교 중합체(10A, 10B)에 부착된 프라이머 세트(30A, 32A, 30B, 32B, 30C, 32C, 및 30D, 32D)의 다양한 구성을 도시한다. 더 구체적으로는, 도 2a 내지 도 2d는 사용될 수 있는 프라이머(34, 36 또는 34', 36' 및 38, 40 또는 38', 40')의 상이한 구성들을 도시한다.
도 2a에 도시된 예에서, 프라이머 세트(30A 및 32A)의 프라이머(34, 36 및 38, 40)은 예를 들어 링커(46, 46') 없이 직교 중합체(10A, 10B)에 직접 부착된다. 직교 중합체(10A)는 프라이머(34, 36)의 5' 말단에 있는 말단기를 고정할 수 있는 표면 작용기를 갖는다. 마찬가지로, 직교 중합체(10B)는 프라이머(38, 40)의 5' 말단에 있는 말단기를 고정할 수 있는 표면 작용기를 갖는다. 기재된 바와 같이, 직교 중합체(10A)와 프라이머(34, 36) 사이의 고정화 화학 및 직교 중합체(10B)와 프라이머(38, 40) 사이의 고정화 화학은 상이하여 프라이머(34, 36 또는 38, 40)가 원하는 중합체(10A, 10B)에 선택적으로 부착되도록 한다. 중합체(10A, 10B)는 본원에 기재된 작용기 쌍의 임의의 예를 포함할 수 있다. 예를 들어, 중합체(10A)는 아민 말단 프라이머를 그래프팅할 수 있는 활성화된 에스테르를 포함할 수 있고, 중합체(10B)는 알킨 말단 프라이머를 그래프팅할 수 있는 아지드를 포함할 수 있다. 다른 예에 대하여, 중합체(10A)는 BCN- 또는 노르보넨-말단 프라이머를 그래프팅할 수 있는 테트라진을 포함할 수 있고, 중합체(10B)는 아민 말단 프라이머를 그래프팅할 수 있는 활성화된 에스테르를 포함할 수 있다. 또 다른 예에 대하여, 중합체(10A)는 알킨 말단 프라이머를 그래프팅할 수 있는 아지드를 포함할 수 있고, 중합체(10B)는 보론산 말단 프라이머를 그래프팅할 수 있는 아릴-아이오다이드를 포함할 수 있다. 또 다른 예에 대하여, 중합체(10A)는 노르보넨 말단 프라이머를 그래프팅할 수 있는 테트라진을 포함할 수 있고, 중합체(10B)는 알킨 말단 프라이머를 그래프팅할 수 있는 아지드를 포함할 수 있다. 임의의 이들 예에서, 고정화는 각각의 프라이머(34 및 36 또는 38 및 40)의 5' 말단에서 각각의 중합체(10A, 10B)에 대한 단일 지점 공유 부착에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 도 2a에 도시된 예에서, 절단성 프라이머(36, 38)의 각각의 절단 부위(42, 42')는 프라이머의 서열에 통합된다. 이 예에서, 동일한 유형의 절단 부위(42, 42')가 각각의 프라이머 세트(30A, 32A)의 절단성 프라이머(36, 38)에 사용된다. 예를 들어, 절단 부위(42, 42')은 우라실 염기이고, 절단성 프라이머(36, 38)은 P5U 및 P7U이다. 우라실 염기 또는 다른 절단 부위는 또한 임의의 PA, PB, PC 및 PD 프라이머에 통합되어 절단성 프라이머(36, 38)를 생성할 수 있다. 이 예에서, 올리고뉴클레오티드 쌍(34, 36)의 비절단성 프라이머(34)는 P7일 수 있고, 올리고뉴클레오티드 쌍(38, 40)의 비절단성 프라이머(40)는 P5일 수 있다. 따라서, 이 예에서, 제1 프라이머 세트(30A)는 P7, P5U를 포함하고, 제2 프라이머 세트(32A)는 P5, P7U를 포함한다. 프라이머 세트(30A, 32A)는 증폭, 클러스터 생성 및 선형화 후에 정방향 주형 가닥이 하나의 직교 중합체(10A)에 형성되고 역방향 가닥이 다른 직교 중합체(10B)에 형성되도록 하는 반대 선형화 화학을 갖는다.
도 2b에 도시된 예에서, 프라이머 세트(30B 및 32B)의 프라이머(34', 36' 및 38', 40')는 예를 들어 링커(46, 46')를 통해 직교 중합체(10A, 10B)에 부착된다. 직교 중합체(10A, 10B)는 본원에 개시된 작용기 쌍의 각각의 작용기를 포함하고, 각각의 링커(46, 46')의 말단은 각각의 작용기에 공유적으로 부착될 수 있다. 이와 같이, 직교 중합체(10A)는 프라이머(34', 36')의 5' 말단에 링커(46)를 고정할 수 있는 표면 작용기를 가질 수 있다. 마찬가지로, 직교 중합체(10B)는 프라이머(38', 40')의 5' 말단에 링커 46'을 고정할 수 있는 표면 작용기를 가질 수 있다. 직교 중합체(10A)와 링커(46)에 대한 고정화 화학 및 직교 중합체(10B)와 링커(46')에 대한 고정화 화학은 상이하여 프라이머 (34', 36' 또는 38', 40')가 원하는 직교 중합체(10A, 10B)에 선택적으로 그래프팅되도록 한다.
적절한 링커(46, 46')의 예는 핵산 링커(예를 들어, 10개 이하의 뉴클레오티드) 또는 비핵산 링커, 예컨대 폴리에틸렌 글리콜 사슬, 알킬기 또는 탄소 사슬, 인접 디올을 갖는 지방족 링커, 펩티드 링커 등을 포함할 수 있다. 핵산 링커의 예는 폴리T 스페이서이지만, 다른 뉴클레오티드도 사용될 수 있다. 한 예에서, 스페이서는 6T 내지 10T 스페이서이다. 하기는 말단 알킨 기를 갖는 비핵산 링커를 포함하는 뉴클레오티드의 일부 예이다(여기서 B는 핵염기이고 "올리고"는 프라이머임):
도 2b에 도시된 예에서, 프라이머(34', 38')는 동일한 서열(예를 들어, 우라실이 없는 P5) 및 동일하거나 다른 링커(46, 46')를 갖는다. 프라이머(34')는 비절단성인 반면, 프라이머(38')는 링커(46')에 통합된 절단 부위(42')를 포함한다. 또한 이 예에서, 프라이머(36', 40')는 동일한 서열(예를 들어, "n"이 없는 P7)과 동일하거나 상이한 링커(46, 46')를 갖는다. 프라이머(40')는 비절단성인 반면, 프라이머(36')는 링커(46)에 통합된 절단 부위(42)를 포함한다. 동일한 유형의 절단 부위(42, 42')가 절단성 프라이머(36', 38') 각각의 링커(46, 46')에 사용된다. 예로서, 절단 부위(42, 42')는 핵산 링커(46, 46')에 통합되는 우라실 염기일 수 있다. 프라이머 세트(30B, 32B)는 증폭, 클러스터 생성 및 선형화 후에 정방향 주형 가닥이 하나의 직교 중합체(10A)에 형성되고 역방향 가닥이 다른 직교 중합체(10B)에 형성되도록 하는 반대 선형화 화학을 갖는다.
상이한 유형들의 절단 부위(42, 44)가 각각의 프라이머 세트(30C, 32C)의 절단성 프라이머(36, 38)에 사용되는 것을 제외하고는, 도 2c에 도시된 예는 도 2a에 도시된 예와 유사하다. 예로서, 2개의 상이한 효소적 절단 부위가 사용될 수 있거나, 2개의 상이한 화학적 절단 부위가 사용될 수 있거나, 하나의 효소적 절단 부위 및 하나의 화학적 절단 부위가 사용될 수 있다. 각각의 절단성 프라이머(36, 38)에 사용될 수 있는 상이한 절단 부위(42, 44)의 예는 다음 중 임의의 조합을 포함한다: 인접 디올, 우라실, 알릴 에테르, 디설파이드, 제한 효소 부위, 및 8-옥소구아닌.
도 2d에 도시된 예는, 상이한 유형들의 절단 부위(42, 44)가 각각의 프라이머 세트(30D, 32D)의 절단성 프라이머(36', 38')에 부착된 링커(46, 46')에 사용되는 것을 제외하고는, 도 2b에 도시된 예와 유사하다. 절단성 프라이머(36', 38')에 부착된 각각의 링커(46, 46')에 사용될 수 있는 상이한 절단 부위(42, 44)의 예는 다음 중 임의의 조합을 포함한다: 인접 디올, 우라실, 알릴 에테르, 디설파이드, 제한 효소 부위, 및 8-옥소구아닌.
도 1 및 도 2a 내지 도 2d에 도시된 예 중 어느 하나에 있어서, 직교 중합체(10A, 10B)에 대한 프라이머(16, 18 및 20, 22, 또는 34, 36 및 38, 40 또는 34', 36' 및 38', 40')의 부착은 프라이머(16, 18 및 20, 22, 또는 34, 36 및 38, 40 또는 34', 36' 및 38', 40')의 주형 특이적 부분은 동족 주형에 자유롭게 어닐링할 수 있도록 남겨두고 3' 하이드록실 기는 프라이머 확장을 위해 자유롭게 남겨둔다.
아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, 프라이머(16, 18 및 20, 22, 34, 36 및 38, 40 또는 34', 36' 및 38', 40')는 플로우 셀 기재에 적용하기 전에 각각의 직교 중합체(10A, 10B)에 부착될 수 있으므로, 직교 중합체(10A, 10B)는 사전 그래프팅될 수 있다. 다른 예에서, 프라이머(16, 18 및 20, 22, 또는 34, 36 및 38, 40 또는 34', 36' 및 38', 40')는 플로우 셀 기재에 적용한 후 각각의 직교 중합체(10A, 10B)에 부착될 수 있다.
플로우 셀 구조
직교 중합체(10A, 10B) 및 다양한 프라이머 세트(12, 14, 또는 30A, 32A, 또는 30B, 32B, 또는 30C, 32C, 또는 30D, 32D)를 사용하여 플로우 셀 내의 시퀀싱 표면 화학을 정의할 수 있다.
본원에 개시된 예에서, 플로우 셀은 기재; 기재의 표면의 적어도 일부 상의 2개의 상이한 실란의 패턴; 2개의 상이한 실란 중 제1 실란에 부착된 제1 중합체(예를 들어, 직교 중합체(10A)); 2개의 상이한 실란 중 제2 실란에 부착된 제2 중합체(예를 들어, 직교 중합체(10B)) - 제1 중합체 및 제2 중합체(10A, 10B)는 작용기 쌍의 제1 작용기 및 제2 작용기를 각각 포함하고, 작용기 쌍은 활성화된 에스테르 작용기와 아지드 작용기, 테트라진 작용기와 활성화된 에스테르 작용기, 및 테트라진 작용기와 아지드 작용기로 이루어진 군으로부터 선택됨 -; 제1 중합체에 그래프팅된 제1 프라이머 세트(예를 들어, 12, 30A, 30B, 30C 또는 30D); 및 제2 중합체에 그래프팅된 제2 프라이머 세트(예를 들어, 14, 32A, 32B, 32C 또는 32D)를 포함하며, 여기서 제1 프라이머 세트와 제2 프라이머 세트는 상이하다. 플로우 셀 및 플로우 셀 내의 구조의 예는 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 설명될 것이다.
플로우 셀(50)의 일 예가 도 3a에서 평면도로 도시되어 있다. 플로우 셀(50)은 서로 접합된 두 패턴화된 구조 또는 덮개에 접합된 하나의 패턴화된 구조를 포함할 수 있다. 두 패턴화된 구조 또는 하나의 패턴화된 구조와 덮개 사이에 플로우 채널(52)이 있다. 도 3a에 도시된 예는 8개의 플로우 채널(52)을 포함한다. 8개의 플로우 채널(52)이 도시되어 있지만, 임의의 개수의 플로우 채널(52)이 플로우 셀(50)에 포함될 수 있다는 것(예컨대, 단일 플로우 채널(52), 4개의 플로우 채널(52) 등)이 이해될 것이다. 각각의 플로우 채널(52)은 다른 플로우 채널(52)로부터 격리되어 플로우 채널(52) 내로 도입된 유체가 인접한 플로우 채널(들)(52) 내로 유동하지 않도록 할 수 있다. 플로우 채널(52) 내로 도입되는 유체의 일부 예는 반응 성분(예를 들어, DNA 샘플, 폴리머라제, 서열분석 프라이머, 표지된 뉴클레오티드 등), 세척 용액, 탈블로킹제(deblocking agent) 등을 도입할 수 있다.
플로우 채널(52)은 적어도 부분적으로 패턴화된 구조에 의해 한정된다. 패턴화된 구조는 기재, 예컨대 단일층 베이스 지지체 또는 다층 구조를 포함할 수 있다. 도 3b 및 도 3c는 기재(53)의 평면도를 도시하며, 이에 따라 단일층 베이스 지지체 또는 다층 구조의 상단을 도시한다.
적합한 단층 베이스 지지체의 예는 에폭시 실록산, 유리, 개질된 또는 작용화된 유리, 플라스틱(아크릴, 폴리스티렌 및 스티렌과 다른 재료의 공중합체, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리부틸렌, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌(예를 들어, Chemours 사제의 TEFLON®), 환형 올레핀/사이클로-올레핀 중합체(COP)(예를 들어, Zeon 사제의 ZEONOR®), 폴리이미드 등), 나일론(폴리아미드), 세라믹/세라믹 산화물, 실리카, 용융 실리카 또는 실리카계 재료, 규산알루미늄, 규소 및 변성 규소(예를 들어, 붕소 도핑된 p+ 규소), 질화규소(Si3N4), 산화규소(SiO2), 오산화탄탈룸(Ta2O5) 또는 다른 산화탄탈룸(들)(TaOx), 산화하프늄(HfO2), 탄소, 금속, 무기 유리 등을 포함한다.
다층 구조의 예는 베이스 지지체 및 베이스 지지체 상의 적어도 하나의 다른 층을 포함한다. 다층 구조의 일부 예는, 표면에서 산화탄탈룸(예를 들어, 오산화탄탈룸 또는 다른 산화탄탈룸(들)(TaOx)) 또는 다른 세라믹 산화물의 코팅층을 갖는, 베이스 지지체로서 유리 또는 규소를 포함한다. 다층 구조의 다른 예는 베이스 지지체(예를 들어, 유리, 규소, 오산화탄탈룸, 또는 임의의 다른 베이스 지지체 재료들) 및 다른 층으로서 패턴화된 수지를 포함한다. 함몰부(54)(도 3b 및 도 3c 참조) 를 형성하도록 선택적으로 침착되거나, 침착되고 패턴화될 수 있는 임의의 재료 및 간극 영역(56)이 패턴화된 수지에 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
패턴화된 수지의 한 예로서, 무기 산화물이 증착, 에어로졸 인쇄, 또는 잉크젯 인쇄를 통해 베이스 지지체에 선택적으로 적용될 수 있다. 적합한 무기 산화물의 예는 산화탄탈룸(예를 들어, Ta2O5), 산화알루미늄(예를 들어, Al2O3), 산화규소(예를 들어, SiO2), 산화하프늄(예를 들어, HfO2) 등을 포함한다.
패턴화된 수지의 다른 예로서, 중합체성 수지가 베이스 지지체에 도포되고 이어서 패턴화될 수 있다. 적합한 침착 기술에는 화학 증착, 딥 코팅, 덩크 코팅, 스핀 코팅, 분무 코팅, 퍼들 분배, 초음파 분무 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 에어로졸 인쇄, 스크린 인쇄, 미세접촉 인쇄 등이 포함된다. 적합한 패턴화 기술에는 포토리소그래피, 나노임프린트 리소그래피(NIL), 스탬핑 기술, 엠보싱 기술, 성형 기술, 미세에칭 기술 등이 포함된다. 적합한 수지의 몇 가지 예는 다면체 올리고머성 실세스퀴옥산 수지 기반 수지, 다면체 올리고머성 실세스퀴옥산을 기반으로 하지 않는 에폭시 수지, 폴리(에틸렌 글리콜) 수지, 폴리에테르 수지(예를 들어, 개환 에폭시), 아크릴 수지, 아크릴레이트 수지, 메타크릴레이트 수지, 무정형 플루오로중합체 수지(예를 들어, Bellex의 CYTOP®) 및 이들의 조합을 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "다면체 올리고머 실세스퀴옥산"(Hybrid Plastics에서 POSS®로 시판 중임)은 실리카(SiO2)와 실리콘(R2SiO) 사이의 하이브리드 중간체(예를 들어, RSiO1 . 5)인 화학 조성물을 말한다. 다면체 올리고머 실세스퀴옥산의 예는 그 전체 내용이 본원에 인용되어 포함된 문헌[Kehagias et al., Microelectronic Engineering 86 (2009), pp. 776-778]에 기재된 것일 수 있다. 한 예에서, 조성물은 화학식 [RSiO3 / 2]n을 갖는 유기규소 화합물이며, 여기서 R 기는 동일하거나 상이할 수 있다. POSS에 대한 예시적인 R 기에는 에폭시, 아지드/아지도, 티올, 폴리(에틸렌 글리콜), 노르보르넨, 테트라진, 아크릴레이트, 및/또는 메타크릴레이트, 또는 추가로, 예를 들어, 알킬, 아릴, 알콕시, 및/또는 할로알킬 기가 포함된다.
일례에서, 단일 베이스 지지체(단독으로 또는 다층 구조의 일부로서 사용되는 경우)는 범위가 약 2 mm 내지 약 300 mm인, 예컨대, 약 200 mm 내지 약 300 mm인 직경을 갖는 원형 시트, 패널, 웨이퍼, 다이 등일 수 있거나, 또는 그것의 최대 치수가 최대 약 10 피트(약 3 미터)인 직사각형 시트, 패널, 웨이퍼, 다이 등일 수 있다. 예를 들어, 다이는 약 0.1 mm 내지 약 10 mm 범위의 폭을 가질 수 있다. 예시적인 치수가 제공되었지만, 임의의 적합한 치수를 갖는 단일 베이스 지지체가 사용될 수 있음을 이해하여야 한다.
한 예에서, 플로우 채널(52)은 실질적으로 직사각형 구성을 갖는다. 플로우 채널(52)의 길이 및 폭은, 단일 베이스 지지체의 일부분 또는 다층 구조의 최외각 층이 플로우 채널(52)을 둘러싸고 덮개(미도시) 또는 다른 패턴화된 구조에 대한 부착에 이용가능하도록 선택될 수 있다.
플로우 채널(52)의 깊이는, 미세접촉, 에어로졸 또는 잉크젯 인쇄가 플로우 채널(52) 벽을 형성하는 별도의 재료를 증착시키는 데 사용될 때 단층 두께만큼 얕을 수 있다. 다른 예에서, 플로우 채널(52)의 깊이는 약 1 μm, 약 10 μm, 약 50 μm, 약 100 μm 이상일 수 있다. 한 예에서, 깊이는 약 10 μm 내지 약 100 μm의 범위일 수 있다. 다른 예에서, 깊이는 약 10 μm 내지 약 30 μm의 범위일 수 있다. 또 다른 예에서, 깊이는 약 5 μm 이하이다. 플로우 채널(52)의 깊이가 상기에 명시된 값보다 크거나, 그보다 작거나, 그 사이에 있을 수 있음이 이해되어야 한다.
도 3b 및 도 3c 는 플로우 채널(52) 내의 구조의 예를 도시한다. 각각의 구조는 간극 영역(56)에 의해 분리된 함몰부(54), 함몰부(54) 각각에 있는 2개의 상이한 실란의 패턴, 및 각각의 함몰부(54) 내에서 2개의 상이한 실란에 각각 부착된 직교 중합체(10A, 10B)를 포함한다. 도시되지는 않았지만, 상이한 프라이머 세트(12, 14, 또는 30A, 32A, 또는 30B, 32B, 또는 30C, 32C, 또는 30D, 32D)가 각각 직교 중합체(10A, 10B)에 부착되는 것으로 이해되어야 한다.
규칙적인 패턴, 반복적인 패턴 및 비규칙적인 패턴을 포함한 함몰부(54)의 많은 상이한 레이아웃(layout)이 예상될 수 있다. 일례에서, 함몰부(54)는 조밀 충전(close packing) 및 밀도 개선을 위해 육각 격자에 배치된다. 다른 레이아웃은 예를 들어 직사각형 레이아웃, 삼각형 레이아웃 등을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 레이아웃 또는 패턴은 행과 열의 x-y 포맷일 수 있다. 일부 다른 예에서, 레이아웃 또는 패턴은 함몰부(54) 및 간극 영역(56)의 반복 배열일 수 있다. 또 다른 예에서, 레이아웃 또는 패턴은 함몰부(54) 및 간극 영역(56)의 무작위 배열일 수 있다.
레이아웃 또는 패턴은 한정된 영역 내의 함몰부(54)의 밀도(수)와 관련하여 특징지어질 수 있다. 예를 들어, 함몰부(54)는 mm2당 대략 2백만개의 밀도로 존재할 수 있다. 밀도는 예를 들어, 약 100개/mm2, 약 1,000개/mm2, 약 10만개/mm2, 약 100만개/mm2, 약 200만개/mm2, 약 500만개/mm2, 약 1000만개/mm2, 약 5000만개/mm2 또는 그 이상, 또는 그 이하를 포함하여, 다양한 밀도로 조정될 수 있다. 밀도는 위 범위에서 선택된 하위 값들 중 하나와 상위 값들 중 하나 사이에 있을 수 있거나, 또는 다른 밀도들(주어진 범위 밖)이 사용될 수 있다는 것이 추가로 이해될 것이다. 예로서, 고밀도 어레이는 약 100 nm 미만만큼 이격된 함몰부(54)들을 갖는 것을 특징으로 할 수 있고, 중간 밀도 어레이는 약 400 nm 내지 약 1 μm만큼 이격된 함몰부(54)들을 갖는 것을 특징으로 할 수 있고, 저밀도 어레이는 약 1 μm 초과만큼 이격된 함몰부(54)들을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
함몰부(54)들의 레이아웃 또는 패턴은 또한 또는 대안적으로 평균 피치, 또는 하나의 함몰부(54)의 중심에서 인접 함몰부(54)의 중심까지의 간격(중심간 간격) 또는 하나의 함몰부(54)의 우측 에지에서 인접 함몰부(54)의 좌측 에지까지의 간격(에지간 간격) 측면에서 특징지어질 수 있다. 패턴은 규칙적일 수 있어서, 평균 피치 주위의 변동 계수가 작거나, 패턴은 비규칙적일 수 있으며, 이 경우에 변동 계수는 비교적 클 수 있다. 어느 경우에도, 평균 피치는 예를 들어, 약 50 nm, 약 0.1 μm, 약 0.5 μm, 약 1 μm, 약 5 μm, 약 10 μm, 약 100 μm 또는 그 이상, 또는 그 이하일 수 있다. 특정 패턴에 대한 평균 피치는 상기 범위로부터 선택되는 하한 값들 중 하나와 상한 값들 중 하나 사이에 있을 수 있다. 일례에서, 함몰부(20)는 약 1.5 μm의 피치(중심간 간격)를 갖는다. 예시적인 평균 피치 값이 제공되었지만, 다른 평균 피치 값이 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
각각의 함몰부(54)의 크기는 그의 부피, 개구 면적, 폭, 및/또는 직경에 의해 특징지어질 수 있다. 예를 들어, 체적은 약 1×10-3 μm3 내지 약 100 μm3의 범위, 예컨대, 약 1×10-2 μm3, 약 0.1 μm3, 약 1 μm3, 약 10 μm3, 또는 그 이상, 또는 그 이하일 수 있다. 다른 예에서, 개구 면적은 약 1×10-3 μm2 내지 약 100 μm2의 범위, 예컨대, 약 1×10-2 μm2, 약 0.1 μm2, 약 1 μm2, 적어도 약 10 μm2, 또는 그 이상, 또는 그 이하일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 깊이는 약 0.1 μm 내지 약 100 μm의 범위, 예컨대, 약 0.5 μm, 약 1 μm, 약 10 μm, 또는 그 이상, 또는 그 이하일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 직경 또는 길이 및 폭은 약 0.1 μm 내지 약 100 μm, 예를 들어, 약 0.5 μm, 약 1 μm, 약 10 μm, 또는 그 이상, 또는 그 이하의 범위일 수 있다.
각 구조에는 2개의 상이한 실란(도시되지 않음)도 포함된다. 실란 중 하나는 제1 직교 중합체(10A)(제2 직교 중합체(10B)는 아님)를 부착할 수 있는 작용기를 포함하고, 다른 하나의 실란은 제2 직교 중합체(10B)(그러나 제1 직교 중합체(10A)는 아님)를 부착할 수 있는 작용기를 포함한다. 한 예에서, 2개의 상이한 실란은 아미노 실란과 알키닐 실란, 노르보르넨 실란과 아미노 실란, 및 노르보르넨 실란과 알키닐 실란으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 아미노 실란 및 알키닐 실란은 각각 각각의 직교 중합체(10A, 10B)의 활성화된 에스테르 작용기 및 아지드 작용기에 부착될 수 있다. 노르보넨 실란 및 아미노 실란은 각각의 직교 중합체(10A, 10B)의 아지드 작용기 및 활성화된 에스테르 작용기에 각각 부착될 수 있다. 노르보넨 실란 및 아미노 실란은 각각의 직교 중합체(10A, 10B)의 테트라진 작용기 및 활성화된 에스테르 작용기에 각각 부착될 수 있다. 노르보넨 실란 및 알키닐 실란은 각각의 직교 중합체(10A, 10B)의 테트라진 작용기 및 아지드 작용기에 각각 부착될 수 있다.
아미노 실란의 예는 (3-아미노프로필)트리메톡시실란)(APTMS), (3-아미노프로필)트리에톡시실란)(APTES), N-(6-아미노헥실)아미노메틸트리에톡시실란 (AHAMTES), N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란(AEAPTES), 및 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란(AEAPTMS)(이들 각각은 Gelest로부터 입수 가능함)을 포함할 수 있다.
알키닐 실란은 사이클로알킨 불포화 모이어티, 예컨대 O-프로파르길)-N-(트리에톡시실릴프로필)카르바메이트, 사이클로옥틴, 사이클로옥틴 유도체, 또는 바이사이클로노닌(예를 들어, 바이사이클로[6.1.0]논-4-인 또는 이의 유도체, 바이사이클로[6.1.0]논-2-인, 또는 바이사이클로[6.1.0]논-3-인)을 포함할 수 있다.
노르보넨 실란은 노르보넨 유도체, 예를 들어 탄소 원자 중 하나 대신에 산소 또는 질소를 포함하는 (헤테로)노르보넨일 수 있다. 노르보르넨 실란의 예는 [(5-바이사이클로[2.2.1]헵트-2-에닐)에틸]트리메톡시실란을 포함한다.
실란은 각각의 함몰부(54) 내에 원하는 패턴으로 침착될 수 있어, 직교 중합체(10A, 10B)(이는 각각의 실란에 선택적으로 결합됨)가 원하는 패턴으로 적용될 수 있다. 실란의 패턴은 기재(53)를 가로지르는 각 함몰부(54)에서 동일하고 기재(53)를 가로지르는 각 함몰부(54)에서 상이할 수 있거나, 기재(53)를 가로지르는 일부 함몰부(54)에서는 동일하고 기재(53)를 가로지르는 다른 함몰부(54)에서는 상이할 수 있다. 실란이 원하는 패턴으로 침착되는 방법의 예는 도 4a 내지 도 4h 및 도 5a 내지 도 5h를 참조하여 아래에 설명된다.
각각의 구조는 또한 직교 중합체(10A, 10B)를 포함한다. 본원에 개시된 임의의 직교 중합체 세트는 함몰부(54) 각각에 포함될 수 있다. 예로서, 중합체(10A)는 활성화된 에스테르 작용기를 포함할 수 있고 중합체(10B)는 아지드 작용기를 포함할 수 있거나; 중합체(10A)는 테트라진 작용기를 포함할 수 있고 중합체(10B)는 활성화된 에스테르 작용기를 포함할 수 있거나; 중합체(10A)는 테트라진 작용기를 포함할 수 있고 중합체(10B)는 아지드 작용기를 포함할 수 있다. 본원에 개시된 임의의 공중합체 또는 삼원중합체는 중합체(10A, 10B)가 직교하는 한 사용될 수도 있다.
함몰부(54) 내의 직교 중합체(10A, 10B)의 위치는 각 함몰부(54) 내의 실란의 패턴에 의해 결정된다.
각 함몰부(54) 내의 직교 중합체(10A, 10B)의 패턴은 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이 기재(53)에 걸쳐 반복될 수 있다.
도 3b에 도시된 예에서, 직교 중합체(10A, 10B)의 패턴은 각 함몰부(54)에서 동일하다. 도 3b에 도시된 예에서, 중합체(10A)는 각 함몰부(54)의 왼쪽에 있고 중합체(10B)는 각 함몰부(54)의 오른쪽에 있다. 다른 예에서, 중합체(10B)는 각 함몰부(54)의 왼쪽에 있을 수 있고 중합체(10A)는 각 함몰부(54)의 오른쪽에 있을 수 있거나; 또는 중합체(10A)는 각 함몰부(54)의 상부 측에 있을 수 있고 중합체(10B)는 각 함몰부(54)의 하부 측에 있을 수 있거나; 또는 중합체(10B)는 각 함몰부(54)의 상부 측에 있을 수 있고 중합체(10A)는 각 함몰부(54)의 하부 측에 있을 수 있다.
도 3c에 도시된 예에서, 상이한 함몰부(54)는 직교 중합체(10A, 10B)의 상이한 패턴을 가지지만, 패턴은 기재(53)에 걸쳐 규칙적인 방식으로 반복된다. 도 3c에 도시된 예에서, 함몰부(54)의 행과 열은 함몰부(54)의 왼쪽에 중합체(10A)를 갖고 함몰부(54)의 오른쪽에 중합체(10B)를 갖는 하나의 함몰부(54)와 교대로 존재하며, 이어서 함몰부(54)의 왼쪽에 중합체(10B)를 갖고 함몰부(54)의 오른쪽에 중합체(10A)를 갖는 함몰부(54)가 있으며, 이어서 함몰부(54)의 왼쪽에 중합체(10A)를 갖고 함몰부(54)의 오른쪽에 중합체(10B)를 갖는 함몰부(54) 등이 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 각 예에서, 중합체(10A, 10B)는 각각 부착된 상이한 프라이머 세트(12, 14, 또는 30A, 32A, 또는 30B, 32B, 또는 30C, 32C, 또는 30D, 32D)를 갖는 상이한 영역을 나타낸다.
플로우 셀의 제조 방법
플로우 셀(50) 내의 구조는 다양한 방법을 통해 수득될 수 있다. 방법의 두 가지 예가 도 4a 내지 도 4h 및 도 5a 내지 도 5h의 개략적 흐름도에 도시되어 있다. 이 방법의 또 다른 예가 도 6의 흐름도에 도시되어 있다.
도 4a 내지 도 4h 및 도 5a 내지 도 5h에 도시된 방법은 일반적으로 다음을 포함한다: 기재(53)의 표면의 적어도 일부 상에 2개의 상이한 실란(58A, 58B)의 패턴을 생성하는 단계; 제1 및 제2 중합체(10A, 10B)를 동시에 침착시킴으로써 제1 중합체(10A)가 2개의 상이한 실란(58A) 중 제1 실란(58A)에 부착되고 제2 중합체(10B)가 2개의 상이한 실란(58B) 중 제2 실란(58B)에 부착되는 단계; 및 동시에 제1 프라이머 세트 (12 또는 30A 또는 30B 또는 30C 또는 30D)를 제1 중합체에 그리고 제2 프라이머 세트(14, 또는 32A, 또는 32B, 또는 32C, 또는 32D)를 제2 중합체(10B)에 동시에 그래프팅하는 단계, 여기서 제1 프라이머 세트와 제2 프라이머 세트(12, 14, 또는 30A, 32A, 또는 30B, 32B, 또는 30C, 32C, 또는 30D, 32D)는 상이하다.
도 4a 내지 도 4h에 도시된 방법은 2개의 상이한 실란(58A, 58B)의 패턴을 생성하기 위한 한 예를 도시한다. 이 예시 방법은 일반적으로 하기를 포함한다: 기재(53) 표면의 적어도 일부 상에 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)을 침착시키는 단계(도 4a); 2개의 상이한 실란 중 제1 실란 상에 포토레지스트(60)를 적용하는 단계(도 4b); 포토레지스트를 현상(불용성 부분(60') 생성)하여 2개의 상이한 실란 중 제1 실란(58A)의 노출된 부분(62)과 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)의 덮인 부분(64)을 포함하는 패턴을 한정하는 단계(도 4c); 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)의 노출된 부분(62)을 제거하여 상응하는 노출된 기재 부분(66)을 드러내는 단계(도 4d); 상응하는 노출된 기재 부분(66) 상에 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제2 실란(58B)을 침착시키는 단계(도 4d); 및 포토레지스트(60')를 제거하는 단계(도 4e).
도 4a 내지 도 4h에 도시된 기재(53)는 내부에 함몰부(54)가 한정된 단층 베이스 지지체의 예이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)은 함몰부(54) 및 간극 영역(56) 상을 포함하여 기재(53)의 표면 상에 적용된다. 적합한 실란 적용 방법의 예는 기상 증착(예를 들어, YES 방법), 스핀 코팅, 또는 본원에 개시된 다른 침착 방법을 포함한다.
그런 다음 포토레지스트(60)는 도 4b에 도시된 바와 같이 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A) 상에 적용된다. 본원 제시된 임의의 적합한 침착 방법을 사용하여 포토레지스트(60)를 적용할 수 있다. 불용성 부분(60')을 생성하기 위한 포토레지스트(60)의 현상은 사용되는 포토레지스트의 유형에 따라 다르다.
일부 예는 네거티브 포토레지스트를 활용한다. 적절한 네거티브 포토레지스트의 예는 NR® 시리즈 포토레지스트(Futurrex로부터 입수가능함)를 포함한다. 다른 적절한 네거티브 포토레지스트는 SU-8 시리즈 및 KMPR® 시리즈(모두 Kayaku Advanced Materials, Inc.로부터 입수가능함) 또는 UVN™ 시리즈(DuPont으로부터 입수가능함)를 포함한다. 네거티브 포토레지스트가 사용될 때, 선택적으로 특정 파장들의 광에 노출되어 불용성 부분(60')를 형성하고, 현상액에 노출되어 가용성 부분(예를 들어, 특정 파장의 광에 노출되지 않은 부분들)을 제거한다. 네거티브 포토레지스트에 적합한 현상액들의 예에는 수성 알칼리성 용액, 예컨대, 희석된 수산화나트륨, 희석된 수산화칼륨, 또는 무금속이온 유기 TMAH(수산화테트라메틸암모늄)의 수용액이 포함된다.
도 4c에 도시된 예에서, 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)의 노출된 부분(62)은 네거티브 포토레지스트가 빛에 노출되지 않는 영역에서 드러나고 현상액에 용해되므로 현상액에 의해 제거된다. 대조적으로, 2개의 상이한 실란 중 제1 실란(58A)의 덮인 부분(64)은 네거티브 포토레지스트가 빛에 노출되어 불용성 부분(60')을 형성하는 영역에 있으며, 이는 현상액에 용해되지 않아 현상액에 의해 제거되지 않는다.
다른 예는 포지티브 포토레지스트를 활용한다. 적절한 포지티브 포토레지스트의 예는 모두, Kayaku Advanced Materials, Inc.로부터 입수가능한 MICROPOSIT® S1800 시리즈 또는 AZ® 1500 시리즈를 포함한다. 적절한 포지티브 포토레지스트의 다른 예는 SPR™-220(DuPont 사제)이다. 포지티브 포토레지스트가 사용되면, 특정 파장들의 광에 대한 선택적 노출은 가용성 영역(예컨대, 이는 현상액에서 적어도 95% 가용성임)을 형성하고, 현상액을 이용하여 가용성 영역들을 제거한다. 포지티브 포토레지스트의 광에 노출되지 않은 부분들은 현상액에서 불용성이 될 것이다. 포지티브 포토레지스트에 적합한 현상액들의 예에는 수성 알칼리성 용액, 예컨대, 희석된 수산화나트륨, 희석된 수산화칼륨, 또는 무금속이온 유기 TMAH(수산화테트라메틸암모늄)의 수용액이 포함된다.
도 4c에 도시된 예에서, 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)의 노출된 부분(62)은 포지티브 포토레지스트가 빛에 노출된 영역에서 드러나고 현상액에 용해되므로 현상액에 의해 제거된다. 대조적으로, 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)의 덮인 부분(64)은 포지티브 포토레지스트가 빛에 노출되지 않아 불용성 부분(60')을 형성하는 영역에 있으며, 이는 현상액에 용해되지 않아 현상액에 의해 제거되지 않는다.
도 4d는 i) 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)의 노출된 부분(62)을 제거하여 상응하는 기재 부분(66)을 노출시키는 단계; 및 ii) 상응하는 노출된 기재 부분(66) 상에 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제2 실란(58B)을 적용하는 단계를 예시한다.
2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)의 노출된 부분(62)은 제거되어 상응하는 노출된 기재 부분(66)이 드러난다(도 4d). 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)의 노출된 부분(62)의 제거는 화학적 에칭, 건식 에칭, 플라즈마 처리 등을 포함할 수 있다. 화학적 에칭은 실란(58A)을 제거할 수 있지만 불용성 포토레지스트(60')는 제거할 수 없는 용매를 포함한다. 불용성 포토레지스트(60')는 노출된 부분(62)을 제거하는 동안 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)의 기저 부분(64)을 보호한다.
노출된 부분(들)(62)을 제거한 후, 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제2 실란(58B)이 상응하는 노출된 기재 부분(66) 상에 침착된다. 도 4d에 도시된 바와 같이, 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제2 실란(58B)도 불용성 포토레지스트(60') 상에 침착된다. 적합한 실란 적용 방법의 예는 기상 증착(예를 들어, YES 방법), 스핀 코팅, 또는 본원에 개시된 다른 침착 방법을 포함한다.
그 다음 불용성 포토레지스트(60')는 도 4e에 도시된 바와 같이 제거된다. 불용성 포토레지스트(60')는 제거제, 예컨대 불용성 네거티브 포토레지스트용 디메틸설폭사이드(DMSO), 아세톤, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈) 기반 스트리퍼; 또는 불용성 포지티브 포토레지스트용 디메틸설폭사이드(DMSO), 아세톤, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 또는 NMP(N-메틸-2-피롤리돈) 기반 스트리퍼를 사용하여 리프트-오프될 수 있다. 도 4e에 도시된 바와 같이, 리프트 오프 공정은 i) 불용성 포토레지스트(60')의 적어도 99% 및 ii) 그 위의 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제2 58B를 제거한다. 2개의 상이한 실란(58A, 58B)은 기재(53) 상에 그대로 유지된다. 이 공정은 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 각각을 노출시킨다.
도 4a 내지 도 4e에 도시된 공정은 함몰부(54) 각각에 2개의 상이한 실란(58A, 58B)의 패턴을 생성한다. 포토레지스트(60)의 현상은 함몰부(54) 각각에서 2개의 상이한 실란(58A, 58B)의 패턴을 제어할 수 있게 한다.
2개의 상이한 실란(58A, 58B)의 패턴이 생성된 후 직교 중합체(10A, 10B)가 동시에 적용된다. 직교 중합체(10A, 10B)의 동시 침착은 두 중합체(10A, 10B)를 동시에 적용할 수 있는 임의의 적합한 침착 기술을 포함할 수 있다. 2개의 상이한 실란(58A, 58B)의 작용기 및 직교 중합체(10A, 10B)의 작용기 쌍으로 인해, 직교 중합체(10A, 10B)는 각각의 실란(58A, 58B)에 선택적으로 부착될 수 있다. 따라서, 직교 중합체(10A)는 실란(58A)에 부착되고 직교 중합체(10B)는 실란(58B)에 부착된다. 이는 도 4f에 도시되어 있다.
도 4g에서, 간극 영역(56) 상의 실란(58A)에 부착된 직교 중합체(10A)는 예를 들어 연마 공정을 사용하여 제거된다. 연마 공정은 직교 중합체(10A)를 제거할 수 있는 화학적 슬러리(연마제, 완충제, 킬레이트제, 계면활성제 및/또는 분산제 포함)를 사용하여 수행될 수 있고, 일부 경우에 실란(58A)은 간극 영역(56)에서 밑에 있는 기재(53)에 유해한 영향을 주지 않으면서 간극 영역(56)으로부터 제거된다. 대안적으로, 연마 입자를 포함하지 않는 용액을 사용하여 연마를 수행할 수 있다.
화학적 슬러리는 간극 영역(56)의 표면을 연마하기 위해 화학적 기계적 연마 시스템에 사용될 수 있다. 연마 헤드(들)/패드(들) 또는 기타 연마 도구(들)는 함몰부(들)(54)에 있는 직교 중합체(10A, 10B)를 적어도 실질적으로 온전하게 남기면서 간극 영역(56) 위에 존재할 수 있는 직교 중합체(10A)를 연마할 수 있다. 예로서, 연마 헤드는 스트라스바우프(Strasbaugh) ViPRR II 연마 헤드일 수 있다.
세정 및 건조 과정은 연마 후에 수행될 수 있다. 세정 과정은 수욕 및 초음파 처리를 이용할 수 있다. 수욕은 약 22℃ 내지 약 30℃ 범위의 비교적 낮은 온도에서 유지될 수 있다. 건조 과정은 스핀 건조 또는 다른 적절한 기술을 통한 건조를 포함할 수 있다.
도 4h에 도시된 바와 같이, 프라이머 세트(12, 14, 또는 30A, 32A, 또는 30B, 32B, 또는 30C, 32C, 또는 30D, 32D)는 각각의 직교 중합체(10A, 10B)에 동시에 그래프팅된다. 프라이머 세트(12, 14, 또는 30A, 32A, 또는 30B, 32B, 또는 30C, 32C, 또는 30D, 32D)의 동시 그래프팅은 흐름을 통한 침착(예를 들어, 임시 결합 뚜껑 사용), 덩크 코팅, 스프레이 코팅, 퍼들 분배 또는 다른 적절한 그래프팅 방법을 사용할 수 있다. 이러한 예시적인 기술들의 각각은 프라이머 용액 또는 혼합물을 이용할 수 있는데, 이는 프라이머(들)(16, 18, 20, 22 또는 34, 36, 38, 40, 또는 34', 36', 38', 40'), 물, 완충제, 및 촉매를 포함할 수 있다. 어떤 그래프팅 방법을 사용하든, 프라이머(16, 18, 또는 34, 36, 또는 34', 36')는 직교 중합체(10A)에 부착되고 직교 중합체(10B) 또는 간극 영역(56)에 대해서는 친화성이 없고; 프라이머(20, 22 또는 38, 40, 또는 38', 40')는 직교 중합체(10B)에 부착되고 직교 중합체(10A) 또는 간극 영역(56)에 대해서는 친화성이 없다. 선택적 친화성은 2개의 상이한 프라이머 세트(12, 14, 또는 30A, 32A, 또는 30B, 32B, 또는 30C, 32C, 또는 30D, 32D)의 작용기와 직교 중합체(10A, 10B)의 작용기 쌍에 기인한다.
도 5a 내지 도 5g는 2개의 상이한 실란(58A, 58B)의 패턴을 생성하는 또 다른 예를 도시한다. 이 예시 방법은 일반적으로 하기를 포함한다: 기재(53) 표면의 적어도 일부 상에 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)을 침착시키는 단계(도 5a); 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A) 상에 포토레지스트(60)를 적용하는 단계; 포토레지스트를 현상(불용성 부분(60') 생성)하여 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)의 노출된 부분(62)과 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)의 덮인 부분(64)을 포함하는 패턴을 한정하는 단계(도 5c); 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)의 노출된 부분(62)의 작용기를 전환하여 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제2 실란(58B)을 형성하는 단계(도 5d); 및 포토레지스트(60')를 제거하는 단계(도 5e).
도 5a 내지 도 5h에 도시된 기재(53)는 베이스 지지체 위에 놓인 층(예를 들어, 패턴화된 수지)에 한정된 함몰부(54)를 갖는 다층 구조의 예이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)은 함몰부(54) 및 간극 영역(56) 상을 포함하여 기재(53)의 표면 상에 적용된다. 적합한 실란 적용 방법의 예는 기상 증착(예를 들어, YES 방법), 스핀 코팅, 또는 본원에 개시된 다른 침착 방법을 포함한다.
그런 다음 포토레지스트(60)는 도 5b에 도시된 바와 같이 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A) 상에 적용된다. 본원 제시된 임의의 적합한 침착 방법을 사용하여 포토레지스트(60)를 적용할 수 있다. 도 4b를 참조하여 설명한 바와 같이, 불용성 부분(60')을 생성하기 위한 포토레지스트(60)의 현상은 사용되는 포토레지스트의 유형에 따라 다르다.
도 5c에 도시된 예에서, 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)의 노출된 부분(62)은 네거티브 포토레지스트가 빛에 노출되지 않는 영역에서 드러나고 현상액에 용해되므로 현상액에 의해 제거된다. 대조적으로, 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)의 덮인 부분(64)은 네거티브 포토레지스트가 빛에 노출되어 불용성 부분(60')을 형성하는 영역에 있으며, 이는 현상액에 용해되지 않아 현상액에 의해 제거되지 않는다.
대안적으로 도 4c에 도시된 예에서, 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)의 노출된 부분(62)은 포지티브 포토레지스트가 빛에 노출된 영역에서 드러나고 현상액에 용해되므로 현상액에 의해 제거된다. 대조적으로, 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)의 덮인 부분(64)은 포지티브 포토레지스트가 빛에 노출되지 않아 불용성 부분(60')을 형성하는 영역에 있으며, 이는 현상액에 용해되지 않아 현상액에 의해 제거되지 않는다.
도 5d는 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)의 노출된 부분(62)의 작용기가 전환되어 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제2 실란(58B)을 형성하는 것을 도시한다. 실란(58A)의 작용기를 대체하여 실란(58B)을 형성할 수 있는 첨가제가 없는 경로 및/또는 임의의 다른 기술이 사용될 수 있다. 예를 들어, APTMS를 사용하면, NHS/EDC 화학이 전환에 바람직한 옵션이 된다. 불용성 포토레지스트(60')는 노출된 부분(62)의 작용기 전환 동안 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제1 실란(58A)의 기저 부분(64)을 보호한다.
2개의 상이한 실란(58A, 58B) 중 제2 실란(58B)을 생성하기 위해 노출된 부분(들)(62)에서 작용기의 전환 후, 불용성 포토레지스트(60')는 도 5e에 도시된 바와 같이 제거된다. 불용성 포토레지스트(60')는 도 4e를 참조하여 설명된 바와 같이 제거제로 리프트 오프될 수 있다. 도 5e에 도시된 바와 같이, 리프트-오프 공정은 불용성 포토레지스트(60')의 적어도 99%를 제거한다. 2개의 상이한 실란(58A, 58B)은 기재(53) 상에 그대로 유지된다. 이 공정은 2개의 상이한 실란(58A, 58B) 각각을 노출시킨다.
도 5a 내지 도 5e에 도시된 공정은 함몰부(54) 각각에 2개의 상이한 실란(58A, 58B)의 패턴을 생성한다. 포토레지스트(60)의 현상은 함몰부(54) 각각에서 2개의 상이한 실란(58A, 58B)의 패턴을 제어할 수 있게 한다.
2개의 상이한 실란(58A, 58B)의 패턴이 생성된 후 직교 중합체(10A, 10B)가 동시에 적용된다. 직교 중합체(10A, 10B)의 동시 침착은 두 중합체(10A, 10B)를 동시에 적용할 수 있는 임의의 적합한 침착 기술을 포함할 수 있다. 2개의 상이한 실란(58A, 58B)의 작용기 및 직교 중합체(10A, 10B)의 작용기 쌍으로 인해, 직교 중합체(10A, 10B)는 각각의 실란(58A, 58B)에 선택적으로 부착될 수 있다. 따라서, 직교 중합체(10A)는 실란(58A)에 부착되고 직교 중합체(10B)는 실란(58B)에 부착된다. 이는 도 5f에 도시되어 있다.
도 5g에서, 간극 영역(56) 상의 실란(58A)에 부착된 직교 중합체(10A)는 예를 들어 도 4g를 참조하여 설명된 바와 같은 연마 공정을 사용하여 제거된다.
도 5h에 도시된 바와 같이, 프라이머 세트(12, 14, 또는 30A, 32A, 또는 30B, 32B, 또는 30C, 32C, 또는 30D, 32D)는 각각의 직교 중합체(10A, 10B)에 동시에 그래프팅된다. 프라이머 세트(12, 14, 또는 30A, 32A, 또는 30B, 32B, 또는 30C, 32C, 또는 30D, 32D)의 동시 그래프팅은 흐름을 통한 침착(예를 들어, 임시 결합 뚜껑 사용), 덩크 코팅, 스프레이 코팅, 퍼들 분배 또는 다른 적절한 그래프팅 방법을 사용할 수 있다. 이러한 예시적인 기술들의 각각은 프라이머 용액 또는 혼합물을 이용할 수 있는데, 이는 프라이머(들)(16, 18, 20, 22 또는 34, 36, 38, 40, 또는 34', 36', 38', 40'), 물, 완충제, 및 촉매를 포함할 수 있다. 어떤 그래프팅 방법을 사용하든, 프라이머(16, 18, 또는 34, 36, 또는 34', 36')는 직교 중합체(10A)에 부착되고 직교 중합체(10B) 또는 간극 영역(56)에 대해서는 친화성이 없고; 프라이머(20, 22 또는 38, 40, 또는 38', 40')은 직교 중합체(10B)에 부착되고 직교 중합체(10A) 또는 간극 영역(56)에 대해서는 친화성이 없다. 선택적 친화성은 2개의 상이한 프라이머 세트(12, 14, 또는 30A, 32A, 또는 30B, 32B, 또는 30C, 32C, 또는 30D, 32D)의 작용기와 직교 중합체(10A, 10B)의 작용기 쌍에 기인한다.
이제 도 6을 참조하면, 또 다른 예시적인 방법이 도시된다. 도 6에 도시된 방법 100은 제1 프라이머 세트(12, 또는 30A, 또는 30B, 또는 30C, 또는 30D)를 제1 중합체(10A)에 그래프팅하여 제1 사전 그래프팅된 중합체(참조 번호 102)를 생성하는 단계; 제2 프라이머 세트(14, 또는 32A, 또는 32B, 또는 32C, 또는 32D)를 제2 중합체(10B)에 그래프팅하여 제2 사전 그래프팅된 중합체를 생성하는 단계, 여기서 제1 프라이머 세트(12, 또는 30A, 또는 30B, 또는 30C, 또는 30D)는 제2 프라이머 세트(14, 또는 32A, 또는 32B, 또는 32C, 또는 32D)와 상이하고, 제1 중합체(10A)는 제2 중합체(10B)와 상이함(참조번호 104); 기재(53)의 표면의 적어도 일부 상에 2개의 상이한 실란(58A, 58B)의 패턴을 생성하는 단계(참조 번호 106); 및 1 및 제2 사전 그래프팅된 중합체를 침착시킴으로써 제1 사전 그래프팅된 중합체가 2개의 상이한 실란 중 제1 실란에 부착되고 제2 사전 그래프팅된 중합체가 2개의 상이한 실란 중 제2 실란에 부착되는 단계(참조 번호 108)를 포함한다.
이들 예에서 제1 중합체 및 제2 중합체는 본원에 개시된 직교 중합체(10A, 10B) 중 임의의 것일 수 있다. 중합체(10A, 10B)를 사전 그래프팅하기 위해, 각각의 중합체(10A, 10B)를 각각의 프라이머 세트(12, 14, 또는 30A, 32A, 또는 30B, 32B, 또는 30C, 32C, 또는 30D, 32D)와 혼합할 수 있고 일어나는 반응에 적합한 그래프팅 조건, 예를 들어 아민 말단 프라이머에 결합하는 제1 직교 중합체(10A)의 활성화된 에스테르 작용기, 또는 BCN- 또는 노르보넨 말단 프라이머 등에 결합하는 제2 직교 중합체(10B)의 테트라진 작용기에 노출될 수 있다.
기재(53)의 표면의 적어도 일부(예를 들어, 각 함몰부(54))에 2개의 상이한 실란(58A, 58B)의 패턴 생성은 도 4a 내지 도 4e, 또는 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 설명된 바와 같이 달성될 수 있다.
도 6에 도시된 방법의 한 예에서, 제1 및 제2 사전 그래프팅된 중합체는 기재(53)(각각의 함몰부에서 2개의 상이한 실란(58A, 58B)의 패턴으로)에 동시에 침착된다. 사전 그래프팅된 직교 중합체의 동시 침착은 두 중합체를 동시에 적용할 수 있는 임의의 적합한 침착 기술을 포함할 수 있다. 2개의 상이한 실란(58A, 58B)의 작용기 및 사전 그래프팅된 직교 중합체의 작용기 쌍으로 인해, 사전 그래프팅된 직교 중합체는 각각의 실란(58A, 58B)에 선택적으로 부착될 수 있다.
도 6에 도시된 방법의 또 다른 예에서, 제1 및 제2 사전 그래프팅된 중합체는 순차적으로 침착된다. 2개의 상이한 실란 58A, 58B의 작용기와 사전 그래프팅된 직교 중합체의 작용기 쌍으로 인해, 제1 사전 그래프팅된 중합체는 실란(58B)에 대한 임의의 친화성을 갖지 않고 실란(58A)에 선택적으로 부착할 수 있고, 제2 사전 그래프팅된 중합체는 실란(58A)에 대한 임의의 친화성을 갖지 않고 실란(58B)에 선택적으로 부착할 수 있다.
플로우 셀을 사용하는 방법
직교 중합체(10A, 10B)에 부착된 프라이머 세트(12, 14)를 포함하는 본원에 개시된 플로우 셀(50)의 예는 순차적 쌍 말단 판독 시퀀싱 방법에 사용될 수 있다. 이 방법에서는, 각각의 직교 중합체(10A, 10B)에 생성된 각각의 전방 가닥을 시퀀싱하고 제거한 다음, 각각의 역방향 가닥을 시퀀싱하고 제거한다.
직교 중합체(10A, 10B)에 부착된 프라이머 세트(30A, 32A, 또는 30B, 32B, 또는 30C, 32C, 또는 30D, 32D)를 포함하는 본원에 개시된 플로우 셀(50)의 예는 동시 쌍 말단 판독 시퀀싱 방법에 사용될 수 있다. 본원에 기재된 바와 같이, 프라이머 세트(30A, 32A, 또는 30B, 32B, 또는 30C, 32C, 또는 30D, 32D)는 절단(선형화) 화학이 상이한 중합체(10A, 10B)에서 직교하도록 제어된다. 이는 정방향 가닥의 클러스터가 기재(53)의 한 영역(예를 들어, 직교 중합체(10A))에서 생성되고 역방향 가닥의 클러스터가 기재(53)의 다른 영역(예를 들어, 직교 중합체(10B))에서 생성되는 것을 가능하게 한다. 예에서, 영역은 함몰부(54)(도 3b 및 도 3c에 도시됨) 내에서 서로 직접적으로 인접해 있다. 이는 동시 쌍 말단 판독을 수득할 수 있게 한다.
본 발명을 더욱 설명하기 위해, 실시예가 본원에 주어진다. 본 실시예는 예시적인 목적으로 제공되며, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다.
비제한적인 실시예
2개의 상이한 활성화된 에스테르 중합체가 합성되었다.
제1 활성화된 에스테르 중합체는 펜타플루오로페닐 아크릴레이트와 4-아크릴로일모르폴린의 25:75 비의 단량체로 형성된 다중-아암 공중합체였다. RAFT 중합은 수지상 RAFT 제제(중심 분자로 펜트라에리트리톨 및 4개의 아암 각각에 2-(도데실티오카르보노티오일티오)-2-메틸프로피온산 포함)의 존재 하에 일어났다. 아르곤 블랭킷 및 75℃를 포함한 일반적인 RAFT 중합 조건에서 AIBN을 라디칼 개시제로 사용하고 디옥산을 용매로 사용했다. NMR 결과(본원에 재현되지 않음)는 단량체의 중합이 16시간 후에 60% 전환율에 도달했음을 나타낸다.
제2 활성화된 에스테르 중합체는 RAFT 제제로서 펜타플루오로페닐 아크릴레이트와 폴리디메틸아크릴아미드 메틸프로피온산 도데실트리티오카르보네이트(즉, 폴리(N,N-디메틸아크릴아미드), DDMAT 말단, 디메틸아크릴아미드 포함)로 형성된 선형 공중합체였다. AIBN은 라디칼 개시제로 사용되었고 디옥산은 70℃에서 3시간을 포함한 일반적인 RAFT 중합 조건에서 용매로 사용되었다. NMR 결과(본원에 재현되지 않음)는 2개의 단량체의 중합이 3시간 후에 35% 전환율에 도달했음을 나타낸다.
제1(다중-아암) 및 제2(선형) 중합체는 표면에 APTMS를 갖는 별도의 패턴화되지 않은 HISEQ™ 플로우 셀 상에 코팅되었다. 2개의 중합체 각각 내의 활성화된 에스테르는 플로우 셀 표면의 아미노 기에 부착될 수 있었다.
중합체 코팅된 플로우 셀을 아민 말단 P5 및 P7 올리고뉴클레오티드 프라이머로 그래프팅하였다. 클러스터링 및 시퀀싱의 생화학적 조건을 모방하는 그래프팅된 중합체 코팅된 플로우 셀에 스트레스 조건을 적용했다.
스트레스 조건을 적용한 후, 프라이머의 그래프팅이 성공적인지 그리고 그래프팅된 프라이머가 견고한지 여부를 확인하기 위해 CFR 검정을 수행했다. CFR 검정 동안, 프라이머 그래프팅된 표면은 완충 용액의 형광 태그된(CAL FLUOR® Red(CFR) 염료) 상보적 올리고뉴클레오티드에 노출되었다. 이들 형광 태그된 상보성 올리고뉴클레오티드 중 일부는 표면 결합된 프라이머에 결합되었고 과잉 CFR 태그된 상보성 올리고뉴클레오티드는 세척되어 제거되었다. 그런 다음 표면의 프라이머 농도와 상태를 정량적으로 측정하기 위해 표면의 CFR 강도를 측정하기 위해 형광 검출기에서 표면을 스캔했다.
CFR 검정 결과, 즉 그래프팅된 중합체 코팅된 플로우 셀에서 측정된 평균 강도가 도 7에 도시되어 있다. 두 물질 모두 형광 태그된 상보적 올리고뉴클레오티드를 충분히 그래프팅하였으며, 이는 아민 말단 P5 및 P7 올리고뉴클레오티드 프라이머가 선형 중합체 및 멀티-아암 중합체 코팅된 플로우 셀 각각에 부착되었음을 나타낸다.
보충 주석
하기에 더 상세히 논의되는 전술한 개념들 및 추가의 개념들의 모든 조합은 (그러한 개념들이 상호 불일치하지 않는다면) 본원에 개시된 발명 요지의 일부인 것으로 고려됨이 이해되어야 한다. 특히, 본원의 끝부분에 나타나는 청구된 발명 요지의 모든 조합은 본원에 개시된 발명 요지의 일부인 것으로 고려된다. 참고로 인용된 임의의 개시내용에서 또한 나타날 수 있는 본원에서 명시적으로 사용된 용어는 본원에 개시된 특정 개념과 가장 일치하는 의미가 부여되어야 함이 또한 이해되어야 한다.
본원 전체에 걸쳐 "한 예", "다른 예", "예" 등에 대한 언급은 그 예와 관련하여 설명된 특정 요소(예를 들어, 특징, 구조, 및/또는 특성)가 본원에 기재된 적어도 한 예에 포함되고, 다른 예에 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있음을 의미한다. 게다가, 임의의 예에 대해 설명된 요소는 그 문맥에 달리 명확히 나타나 있지 않는 한 다양한 예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
대표적인 특징
대표적인 특징이 하기 조항에 제시되어 있으며, 이는 단독일 수 있거나, 본 명세서의 본문 및/또는 도면에 개시된 하나 이상의 특징과의 임의의 조합일 수 있다.
몇몇 예가 상세하게 설명되었지만, 개시된 예는 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 전술한 설명은 비제한적인 것으로 여겨져야 한다.
1. 플로우 셀(flow cell)로서,
기재;
기재의 표면의 적어도 일부 상의 2개의 상이한 실란의 패턴;
2개의 상이한 실란 중 제1 실란에 부착된 제1 중합체;
2개의 상이한 실란 중 제2 실란에 부착된 제2 중합체 - 제1 중합체 및 제2 중합체는 작용기 쌍의 제1 작용기 및 제2 작용기를 각각 포함하고, 작용기 쌍은 활성화된 에스테르 작용기와 아지드 작용기, 테트라진 작용기와 활성화된 에스테르 작용기, 및 테트라진 작용기와 아지드 작용기로 이루어진 군으로부터 선택됨 -;
제1 중합체에 그래프팅된 제1 프라이머 세트; 및
제2 중합체에 그래프팅된 제2 프라이머 세트를 포함하며, 제1 프라이머 세트와 제2 프라이머 세트는 상이한, 플로우 셀.
2. 조항 1에 있어서,
제1 중합체는 제1 단독중합체이고, 제1 작용기는 활성화된 에스테르 작용기이고;
제2 중합체는 제2 단독중합체이고, 제2 작용기는 아지드 작용기인, 플로우 셀.
3. 조항 1 또는 조항 2에 있어서,
제1 중합체는 제1 단독중합체이고, 제1 작용기는 테트라진 작용기이고;
제2 중합체는 제2 단독중합체이고, 제2 작용기는 활성화된 에스테르 작용기인, 플로우 셀.
4. 조항 1 내지 조항 3 중 어느 하나에 있어서,
제1 중합체는 제1 단독중합체이고, 제1 작용기는 테트라진 작용기이고;
제2 중합체는 제2 단독중합체이고, 제2 작용기는 아지드 작용기인, 플로우 셀.
5. 조항 1 내지 조항 4 중 어느 하나에 있어서,
제1 중합체는 제1 공중합체이고, 제1 작용기는 테트라진 작용기이고, 제1 공중합체는 아지드를 포함하는 추가 작용기를 추가로 포함하고;
제2 중합체는 제2 공중합체이고, 제2 작용기는 활성화된 에스테르 작용기이고, 제2 공중합체는 아릴-아이오다이드를 포함하는 추가 작용기를 추가로 포함하는, 플로우 셀.
6. 조항 1 내지 조항 5 중 어느 하나에 있어서,
제1 중합체는 제1 공중합체이고, 제1 작용기는 아지드 작용기이고, 제1 공중합체는 아크릴아미드를 포함하는 추가 작용기를 추가로 포함하고;
제2 중합체는 제2 공중합체이고, 제2 작용기는 활성화된 에스테르 작용기이고, 제2 공중합체는 아크릴아미드를 포함하는 추가 작용기를 추가로 포함하는, 플로우 셀.
7. 조항 1 내지 조항 6 중 어느 하나에 있어서,
제1 중합체는 제1 삼원중합체이고, 제1 작용기는 테트라진 작용기이고, 제1 삼원중합체는 아지드 및 아크릴아미드를 포함하는 2개의 추가 작용기를 추가로 포함하고;
제2 중합체는 제2 삼원중합체이고, 제2 작용기는 활성화된 에스테르 작용기이고, 제2 삼원중합체는 아릴-아이오다이드 및 아크릴아미드를 포함하는 2개의 추가 작용기를 포함하는, 플로우 셀.
8. 조항 1 내지 조항 7 중 어느 하나에 있어서, 2개의 상이한 실란은 아미노 실란과 알키닐 실란, 노르보르넨 실란과 아미노 실란, 및 노르보르넨 실란과 알키닐 실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 플로우 셀.
9. 방법으로서,
기재의 표면의 적어도 일부 상에 2개의 상이한 실란의 패턴을 생성하는 단계;
제1 중합체와 제2 중합체를 동시에 침착시킴으로써 제1 중합체가 2개의 상이한 실란 중 제1 실란에 부착되고 제2 중합체가 2개의 상이한 실란 중 제2 실란에 부착되는 단계; 및
제1 중합체에 제1 프라이머 세트를 그리고 제2 중합체에 제2 프라이머 세트를 동시에 그래프팅하는 단계를 포함하며, 제1 프라이머 세트와 제2 프라이머 세트는 상이한, 방법.
10. 조항 9에 있어서, 2개의 상이한 실란의 패턴을 생성하는 단계는
기재의 표면의 적어도 일부 상에 2개의 상이한 실란 중 제1 실란을 침착시키는 단계;
2개의 상이한 실란 중 제1 실란 상에 포토레지스트를 적용하는 단계;
포토레지스트를 현상하여 2개의 상이한 실란 중 제1 실란의 노출된 부분 및 2개의 상이한 실란 중 제1 실란의 덮인 부분을 포함하는 패턴을 한정하는 단계;
2개의 상이한 실란 중 제1 실란의 노출된 부분의 작용기를 전환하여 2개의 상이한 실란 중 제2 실란을 형성하는 단계; 및
포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
11. 조항 9 또는 조항 10에 있어서, 2개의 상이한 실란의 패턴을 생성하는 단계는
기재의 표면의 적어도 일부 상에 2개의 상이한 실란 중 제1 실란을 침착시키는 단계;
2개의 상이한 실란 중 제1 실란 상에 포토레지스트를 적용하는 단계;
포토레지스트를 현상하여 2개의 상이한 실란 중 제1 실란의 노출된 부분 및 2개의 상이한 실란 중 제1 실란의 덮인 부분을 포함하는 패턴을 한정하는 단계;
2개의 상이한 실란 중 제1 실란의 노출된 부분을 제거하여 상응하는 노출된 기재 부분을 드러내는 단계;
상응하는 노출된 기재 부분 상에 2개의 상이한 실란 중 제2 실란을 침착시키는 단계; 및
포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
12. 조항 9 내지 조항 11 중 어느 하나에 있어서, 제1 중합체 및 제2 중합체가 각각 작용기 쌍의 제1 작용기 및 제2 작용기를 포함하도록 제1 중합체 및 제2 중합체를 합성하는 단계를 추가로 포함하고, 작용기 쌍은 활성화된 에스테르 작용기와 아지드 작용기, 테트라진 작용기와 활성화된 에스테르 작용기, 및 테트라진 작용기와 아지드 작용기로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
13. 조항 12에 있어서, 합성이 가역적 첨가-단편화 사슬 전달 중합을 포함하는, 방법.
14. 조항 12 또는 조항 13에 있어서,
제1 중합체의 합성은 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 포함하고, 제1 단량체는 펜타플루오로페닐 아크릴레이트, 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트 및 비닐 디메틸 아즈락톤으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
제2 중합체의 합성은 아지드 작용기를 포함하는 제2 단량체의 중합을 포함하고, 제2 단량체는 구조 I을 가지며
,
상기 식에서, R1은 수소 또는 알킬이고; R2는 수소 또는 알킬이고; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개의 원자 내지 20개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 원자 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기를 포함하는 링커이고; A는 구조 II: 를 갖는 N 치환된 아미드이고, 상기 식에서, R3은 수소 또는 알킬이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개의 원자 내지 4개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기이고; Z는 선택적인 질소 함유 헤테로사이클인, 방법.
15. 조항 14에 있어서,
제1 중합체의 합성은 제1 단량체와 구조 III: 을 갖는 제1 아크릴아미드 단량체의 중합을 포함하며, 상기 식에서, R4 및 R5는 수소, 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
제2 중합체의 합성은 제2 단량체와 구조 III': 를 갖는 제2 아크릴아미드 단량체의 중합을 포함하며, 상기 식에서, R4 및 R5는 수소, 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
제1 아크릴아미드 단량체와 제2 아크릴아미드 단량체는 동일하거나 상이한, 방법.
16. 조항 12 내지 조항 15 중 어느 하나에 있어서,
제1 중합체의 합성은 테트라진 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 포함하고, 제1 단량체는 구조 IV: - 상기 식에서 R6은 H 또는 메틸임 - 및 구조 V:
로 이루어진 군으로부터 선택되고;
제2 중합체의 합성은 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 제2 단량체의 중합을 포함하고, 제2 단량체는 펜타플루오로페닐 아크릴레이트, 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트 및 비닐 디메틸 아즈락톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
17. 조항 16에 있어서,
제1 중합체의 합성은 제1 단량체와 구조 I을 갖는 제1 추가 단량체의 중합을 포함하며:
,
상기 식에서, R1은 수소 또는 알킬이고; R2는 수소 또는 알킬이고; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개의 원자 내지 20개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 원자 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기를 포함하는 링커이고; A는 구조 II: 를 갖는 N 치환된 아미드이고, 상기 식에서, R3은 수소 또는 알킬이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개의 원자 내지 4개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기이고; Z는 선택적인 질소 함유 헤테로사이클이고;
제2 중합체의 합성은 제2 단량체와 제2 추가 단량체의 중합을 포함하고, 제2 추가 단량체는 아릴-아이오다이드를 포함하는, 방법.
18. 조항 16 또는 조항 17에 있어서,
제1 중합체의 합성은 제1 단량체, 제1 추가 단량체, 및 제2 추가 단량체의 중합을 포함하고, 제1 추가 단량체는 구조 I을 가지며:
,
상기 식에서, R1은 수소 또는 알킬이고; R2는 수소 또는 알킬이고; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개의 원자 내지 20개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 원자 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기를 포함하는 링커이고; A는 구조 II: 를 갖는 N 치환된 아미드이고, 상기 식에서, R3은 수소 또는 알킬이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개의 원자 내지 4개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 및 임의의 질소 원소 상의 선택적인 치환기이고; Z는 선택적인 질소 함유 헤테로사이클이고; 제2 추가 단량체는 구조 III: 을 가지며, 상기 식에서, R4 및 R5는 수소, 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
제2 중합체의 합성은 제2 단량체, 제3 추가 단량체, 및 제4 추가 단량체의 중합을 포함하고, 제3 추가 단량체는 아릴-아이오다이드를 포함하고, 제4 추가 단량체는 구조 III': 를 가지며, 상기 식에서, R4 및 R5는 수소, 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
제2 추가 단량체와 제4 추가 단량체는 동일하거나 상이한, 방법.
19. 조항 12 내지 조항 18 중 어느 하나에 있어서,
제1 중합체의 합성은 테트라진 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 포함하고, 제1 단량체는 구조 IV: - 상기 식에서 R6은 H 또는 메틸임 - 및 구조 V:
로 이루어진 군으로부터 선택되고;
제2 중합체의 합성은 아지드 작용기를 포함하는 제2 단량체의 중합을 포함하고, 제2 단량체는 구조 I을 가지며
,
상기 식에서, R1은 수소 또는 알킬이고; R2는 수소 또는 알킬이고; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개의 원자 내지 20개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 원자 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기를 포함하는 링커이고; A는 구조 II: 를 갖는 N 치환된 아미드이고, 상기 식에서, R3은 수소 또는 알킬이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개의 원자 내지 4개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기이고; Z는 선택적인 질소 함유 헤테로사이클인, 방법.
20. 조항 12 내지 조항 19 중 어느 하나에 있어서, 제1 중합체의 합성은
활성화된 에스테르 또는 아민 작용기를 포함하는 제1 단량체를 중합하는 단계; 및
활성화된 에스테르 또는 아민 작용기를 테트라진 작용기로 대체하는 단계를 포함하는, 방법.
21. 방법으로서,
제1 프라이머 세트를 제1 중합체에 그래프팅하여 제1 사전 그래프팅된 중합체를 생성하는 단계;
제2 프라이머 세트를 제2 중합체에 그래프팅하여 제2 사전 그래프팅된 중합체를 생성하는 단계, 여기서 제1 프라이머 세트는 제2 프라이머 세트와 상이하고 제1 중합체는 제2 중합체와 상이함,
기재의 표면의 적어도 일부 상에 2개의 상이한 실란의 패턴을 생성하는 단계; 및
제1 및 제2 사전 그래프팅된 중합체를 침착시킴으로써 제1 사전 그래프팅된 중합체가 2개의 상이한 실란 중 제1 실란에 부착되고 제2 사전 그래프팅된 중합체가 2개의 상이한 실란 중 제2 실란에 부착되는 단계를 포함하는 방법.
22. 조항 21에 있어서, 제1 및 제2 사전 그래프팅된 중합체는 동시에 침착되는, 방법.
23. 조항 21에 있어서, 제1 및 제2 사전 그래프팅된 중합체는 순차적으로 침착되는, 방법.
24. 조항 21 내지 조항 23 중 어느 하나에 있어서, 제1 프라이머 세트를 그래프팅하기 전 그리고 제2 프라이머 세트를 그래프팅하기 전에, 제1 중합체 및 제2 중합체가 각각 작용기 쌍의 제1 작용기 및 제2 작용기를 포함하도록 제1 중합체 및 제2 중합체를 합성하는 단계를 추가로 포함하고, 작용기 쌍은 활성화된 에스테르 작용기와 아지드 작용기, 테트라진 작용기와 활성화된 에스테르 작용기, 및 테트라진 작용기와 아지드 작용기로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
25. 조항 24에 있어서, 합성이 가역적 첨가-단편화 사슬 전달 중합을 포함하는, 방법.
26. 조항 24 내지 조항 25 중 어느 하나에 있어서,
제1 중합체의 합성은 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 포함하고, 제1 단량체는 펜타플루오로페닐 아크릴레이트, 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트 및 비닐 디메틸 아즈락톤으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
제2 중합체의 합성은 아지드 작용기를 포함하는 제2 단량체의 중합을 포함하고, 제2 단량체는 구조 I을 가지며
,
상기 식에서, R1은 수소 또는 알킬이고; R2는 수소 또는 알킬이고; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개의 원자 내지 20개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 원자 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기를 포함하는 링커이고; A는 구조 II: 를 갖는 N 치환된 아미드이고, 상기 식에서, R3은 수소 또는 알킬이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개의 원자 내지 4개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기이고; Z는 선택적인 질소 함유 헤테로사이클인, 방법.
27. 조항 26에 있어서,
제1 중합체의 합성은 제1 단량체와 구조 III을 갖는 제1 아크릴아미드 단량체의 중합을 포함하며: 상기 식에서, R4 및 R5는 수소, 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
제2 중합체의 합성은 제2 단량체와 구조 III': 를 갖는 제2 아크릴아미드 단량체의 중합을 포함하며, 상기 식에서, R4 및 R5는 수소, 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
제1 아크릴아미드 단량체와 제2 아크릴아미드 단량체는 동일하거나 상이한, 방법.
28. 조항 24 내지 조항 27 중 어느 하나에 있어서,
제1 중합체의 합성은 테트라진 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 포함하고, 제1 단량체는 구조 IV: - 상기 식에서 R6은 H 또는 메틸임 - 및 구조 V:
로 이루어진 군으로부터 선택되고;
제2 중합체의 합성은 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 제2 단량체의 중합을 포함하고, 제2 단량체는 펜타플루오로페닐 아크릴레이트, 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트 및 비닐 디메틸 아즈락톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
29. 조항 28에 있어서,
제1 중합체의 합성은 제1 단량체와 구조 I을 갖는 제1 추가 단량체의 중합을 포함하며:
,
상기 식에서, R1은 수소 또는 알킬이고; R2는 수소 또는 알킬이고; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개의 원자 내지 20개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 원자 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기를 포함하는 링커이고; A는 구조 II: 를 갖는 N 치환된 아미드이고, 상기 식에서, R3은 수소 또는 알킬이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개의 원자 내지 4개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기이고; Z는 선택적인 질소 함유 헤테로사이클이고;
제2 중합체의 합성은 제2 단량체와 제2 추가 단량체의 중합을 포함하고, 제2 추가 단량체는 아릴-아이오다이드를 포함하는, 방법.
30. 조항 28 또는 조항 29에 있어서,
제1 중합체의 합성은 제1 단량체, 제1 추가 단량체, 및 제2 추가 단량체의 중합을 포함하고, 제1 추가 단량체는 구조 I을 가지며:
,
상기 식에서, R1은 수소 또는 알킬이고; R2는 수소 또는 알킬이고; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개의 원자 내지 20개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 원자 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기를 포함하는 링커이고; A는 구조 II: 를 갖는 N 치환된 아미드이고, 상기 식에서, R3은 수소 또는 알킬이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개의 원자 내지 4개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 및 임의의 질소 원소 상의 선택적인 치환기이고; Z는 선택적인 질소 함유 헤테로사이클이고; 제2 추가 단량체는 구조 III: 을 가지며, 상기 식에서, R4 및 R5는 수소, 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
제2 중합체의 합성은 제2 단량체, 제3 추가 단량체, 및 제4 추가 단량체의 중합을 포함하고, 제3 추가 단량체는 아릴-아이오다이드를 포함하고, 제4 추가 단량체는 구조 III': 를 가지며, 상기 식에서, R4 및 R5는 수소, 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
제2 추가 단량체와 제4 추가 단량체는 동일하거나 상이한, 방법.
31. 조항 24 내지 조항 30 중 어느 하나에 있어서,
제1 중합체의 합성은 테트라진 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 포함하고, 제1 단량체는 구조 IV: - 상기 식에서 R6은 H 또는 메틸임 - 및 구조 V:
로 이루어진 군으로부터 선택되고;
제2 중합체의 합성은 구조 I을 갖는 제2 단량체의 중합을 포함하며
,
상기 식에서, R1은 수소 또는 알킬이고; R2는 수소 또는 알킬이고; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개의 원자 내지 20개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 원자 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기를 포함하는 링커이고; A는 구조 II: 를 갖는 N 치환된 아미드이고, 상기 식에서, R3은 수소 또는 알킬이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개의 원자 내지 4개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기이고; Z는 선택적인 질소 함유 헤테로사이클인, 방법.
32. 조항 24 내지 조항 31 중 어느 하나에 있어서, 제1 중합체의 합성은
활성화된 에스테르 또는 아민 작용기를 포함하는 제1 단량체를 중합하는 단계; 및
활성화된 에스테르 또는 아민 작용기를 테트라진 작용기로 대체하는 단계를 포함하는, 방법.
SEQUENCE LISTING
<110> Illumina Cambridge Ltd.
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<130> IP-2090-PCT
<150> 63/182,370
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<170> PatentIn version 3.5
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<220>
<223> Synthesized
<220>
<221> misc_feature
<222> (20)..(20)
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<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Synthesized
<400> 14
cctcctcctc ctcctcctcc tcct 24
Claims (32)
- 플로우 셀(flow cell)로서,
기재;
기재의 표면의 적어도 일부 상의 2개의 상이한 실란의 패턴;
2개의 상이한 실란 중 제1 실란에 부착된 제1 중합체;
2개의 상이한 실란 중 제2 실란에 부착된 제2 중합체 - 제1 중합체 및 제2 중합체는 작용기 쌍의 제1 작용기 및 제2 작용기를 각각 포함하고, 작용기 쌍은 활성화된 에스테르 작용기와 아지드 작용기, 테트라진 작용기와 활성화된 에스테르 작용기, 및 테트라진 작용기와 아지드 작용기로 이루어진 군으로부터 선택됨 -;
제1 중합체에 그래프팅된 제1 프라이머 세트; 및
제2 중합체에 그래프팅된 제2 프라이머 세트를 포함하며, 제1 프라이머 세트와 제2 프라이머 세트는 상이한, 플로우 셀. - 제1항에 있어서,
제1 중합체는 제1 단독중합체이고, 제1 작용기는 활성화된 에스테르 작용기이고;
제2 중합체는 제2 단독중합체이고, 제2 작용기는 아지드 작용기인, 플로우 셀. - 제1항에 있어서,
제1 중합체는 제1 단독중합체이고, 제1 작용기는 테트라진 작용기이고;
제2 중합체는 제2 단독중합체이고, 제2 작용기는 활성화된 에스테르 작용기인, 플로우 셀. - 제1항에 있어서,
제1 중합체는 제1 단독중합체이고, 제1 작용기는 테트라진 작용기이고;
제2 중합체는 제2 단독중합체이고, 제2 작용기는 아지드 작용기인, 플로우 셀. - 제1항에 있어서,
제1 중합체는 제1 공중합체이고, 제1 작용기는 테트라진 작용기이고, 제1 공중합체는 아지드를 포함하는 추가 작용기를 추가로 포함하고;
제2 중합체는 제2 공중합체이고, 제2 작용기는 활성화된 에스테르 작용기이고, 제2 공중합체는 아릴-아이오다이드를 포함하는 추가 작용기를 추가로 포함하는, 플로우 셀. - 제1항에 있어서,
제1 중합체는 제1 공중합체이고, 제1 작용기는 아지드 작용기이고, 제1 공중합체는 아크릴아미드를 포함하는 추가 작용기를 추가로 포함하고;
제2 중합체는 제2 공중합체이고, 제2 작용기는 활성화된 에스테르 작용기이고, 제2 공중합체는 아크릴아미드를 포함하는 추가 작용기를 추가로 포함하는, 플로우 셀. - 제1항에 있어서,
제1 중합체는 제1 삼원중합체이고, 제1 작용기는 테트라진 작용기이고, 제1 삼원중합체는 아지드 및 아크릴아미드를 포함하는 2개의 추가 작용기를 추가로 포함하고;
제2 중합체는 제2 삼원중합체이고, 제2 작용기는 활성화된 에스테르 작용기이고, 제2 삼원중합체는 아릴-아이오다이드 및 아크릴아미드를 포함하는 2개의 추가 작용기를 포함하는, 플로우 셀. - 제1항에 있어서, 2개의 상이한 실란은 아미노 실란과 알키닐 실란, 노르보르넨 실란과 아미노 실란, 및 노르보르넨 실란과 알키닐 실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 플로우 셀.
- 방법으로서,
기재의 표면의 적어도 일부 상에 2개의 상이한 실란의 패턴을 생성하는 단계;
제1 중합체와 제2 중합체를 동시에 침착시킴으로써 제1 중합체가 2개의 상이한 실란 중 제1 실란에 부착되고 제2 중합체가 2개의 상이한 실란 중 제2 실란에 부착되는 단계; 및
제1 중합체에 제1 프라이머 세트를 그리고 제2 중합체에 제2 프라이머 세트를 동시에 그래프팅하는 단계를 포함하며, 제1 프라이머 세트와 제2 프라이머 세트는 상이한, 방법. - 제9항에 있어서, 2개의 상이한 실란의 패턴을 생성하는 단계는
기재의 표면의 적어도 일부 상에 2개의 상이한 실란 중 제1 실란을 침착시키는 단계;
2개의 상이한 실란 중 제1 실란 상에 포토레지스트를 적용하는 단계;
포토레지스트를 현상하여 2개의 상이한 실란 중 제1 실란의 노출된 부분 및 2개의 상이한 실란 중 제1 실란의 덮인 부분을 포함하는 패턴을 한정하는 단계;
2개의 상이한 실란 중 제1 실란의 노출된 부분의 작용기를 전환하여 2개의 상이한 실란 중 제2 실란을 형성하는 단계; 및
포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하는, 방법. - 제9항에 있어서, 2개의 상이한 실란의 패턴을 생성하는 단계는
기재의 표면의 적어도 일부 상에 2개의 상이한 실란 중 제1 실란을 침착시키는 단계;
2개의 상이한 실란 중 제1 실란 상에 포토레지스트를 적용하는 단계;
포토레지스트를 현상하여 2개의 상이한 실란 중 제1 실란의 노출된 부분 및 2개의 상이한 실란 중 제1 실란의 덮인 부분을 포함하는 패턴을 한정하는 단계;
2개의 상이한 실란 중 제1 실란의 노출된 부분을 제거하여 상응하는 노출된 기재 부분을 드러내는 단계;
상응하는 노출된 기재 부분 상에 2개의 상이한 실란 중 제2 실란을 침착시키는 단계; 및
포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하는, 방법. - 제9항에 있어서, 제1 중합체 및 제2 중합체가 각각 작용기 쌍의 제1 작용기 및 제2 작용기를 포함하도록 제1 중합체 및 제2 중합체를 합성하는 단계를 추가로 포함하고, 작용기 쌍은 활성화된 에스테르 작용기와 아지드 작용기, 테트라진 작용기와 활성화된 에스테르 작용기, 및 테트라진 작용기와 아지드 작용기로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
- 제12항에 있어서, 합성은 가역적 첨가-단편화 사슬 전달 중합을 포함하는, 방법.
- 제12항에 있어서,
제1 중합체의 합성은 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 포함하고, 제1 단량체는 펜타플루오로페닐 아크릴레이트, 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트 및 비닐 디메틸 아즈락톤으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
제2 중합체의 합성은 아지드 작용기를 포함하는 제2 단량체의 중합을 포함하고, 제2 단량체는 구조 I을 가지며:
,
상기 식에서, R1은 수소 또는 알킬이고; R2는 수소 또는 알킬이고; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개의 원자 내지 20개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 원자 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기를 포함하는 링커이고; A는 구조 II: 를 갖는 N 치환된 아미드이고, 상기 식에서, R3은 수소 또는 알킬이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개의 원자 내지 4개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기이고; Z는 선택적인 질소 함유 헤테로사이클인, 방법. - 제14항에 있어서,
제1 중합체의 합성은 제1 단량체와 구조 III: 을 갖는 제1 아크릴아미드 단량체의 중합을 포함하며, 상기 식에서, R4 및 R5는 수소, 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
제2 중합체의 합성은 제2 단량체와 구조 III': 를 갖는 제2 아크릴아미드 단량체의 중합을 포함하며, 상기 식에서, R4 및 R5는 수소, 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
제1 아크릴아미드 단량체와 제2 아크릴아미드 단량체는 동일하거나 상이한, 방법. - 제12항에 있어서,
제1 중합체의 합성은 테트라진 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 포함하고, 제1 단량체는 구조 IV: - 상기 식에서 R6은 H 또는 메틸임 - 및 구조 V:
로 이루어진 군으로부터 선택되고;
제2 중합체의 합성은 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 제2 단량체의 중합을 포함하고, 제2 단량체는 펜타플루오로페닐 아크릴레이트, 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트 및 비닐 디메틸 아즈락톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법. - 제16항에 있어서,
제1 중합체의 합성은 제1 단량체와 구조 I을 갖는 제1 추가 단량체의 중합을 포함하며:
,
상기 식에서, R1은 수소 또는 알킬이고; R2는 수소 또는 알킬이고; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개의 원자 내지 20개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 원자 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기를 포함하는 링커이고; A는 구조 II: 를 갖는 N 치환된 아미드이고, 상기 식에서, R3은 수소 또는 알킬이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개의 원자 내지 4개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기이고; Z는 선택적인 질소 함유 헤테로사이클이고;
제2 중합체의 합성은 제2 단량체와 제2 추가 단량체의 중합을 포함하고, 제2 추가 단량체는 아릴-아이오다이드를 포함하는, 방법. - 제16항에 있어서,
제1 중합체의 합성은 제1 단량체, 제1 추가 단량체, 및 제2 추가 단량체의 중합을 포함하고, 제1 추가 단량체는 구조 I을 가지며:
,
상기 식에서, R1은 수소 또는 알킬이고; R2는 수소 또는 알킬이고; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개의 원자 내지 20개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 원자 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기를 포함하는 링커이고; A는 구조 II: 를 갖는 N 치환된 아미드이고, 상기 식에서, R3은 수소 또는 알킬이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개의 원자 내지 4개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기이고; Z는 선택적인 질소 함유 헤테로사이클이고; 제2 추가 단량체는 구조 III: 을 가지며, 상기 식에서, R4 및 R5는 수소, 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
제2 중합체의 합성은 제2 단량체, 제3 추가 단량체, 및 제4 추가 단량체의 중합을 포함하고, 제3 추가 단량체는 아릴-아이오다이드를 포함하고, 제4 추가 단량체는 구조 III': 를 가지며, 상기 식에서, R4 및 R5는 수소, 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
제2 추가 단량체와 제4 추가 단량체는 동일하거나 상이한, 방법. - 제12항에 있어서,
제1 중합체의 합성은 테트라진 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 포함하고, 제1 단량체는 구조 IV: - 상기 식에서 R6은 H 또는 메틸임 - 및 구조 V:
로 이루어진 군으로부터 선택되고;
제2 중합체의 합성은 아지드 작용기를 포함하는 제2 단량체의 중합을 포함하고, 제2 단량체는 구조 I을 가지며:
,
상기 식에서, R1은 수소 또는 알킬이고; R2는 수소 또는 알킬이고; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개의 원자 내지 20개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 원자 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기를 포함하는 링커이고; A는 구조 II: 를 갖는 N 치환된 아미드이고, 상기 식에서, R3은 수소 또는 알킬이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개의 원자 내지 4개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기이고; Z는 선택적인 질소 함유 헤테로사이클인, 방법. - 제12항에 있어서, 제1 중합체의 합성은
활성화된 에스테르 또는 아민 작용기를 포함하는 제1 단량체를 중합하는 단계; 및
활성화된 에스테르 또는 아민 작용기를 테트라진 작용기로 대체하는 단계를 포함하는, 방법. - 방법으로서,
제1 프라이머 세트를 제1 중합체에 그래프팅하여 제1 사전 그래프팅된 중합체를 생성하는 단계;
제2 프라이머 세트를 제2 중합체에 그래프팅하여 제2 사전 그래프팅된 중합체를 생성하는 단계, 여기서 제1 프라이머 세트는 제2 프라이머 세트와 상이하고 제1 중합체는 제2 중합체와 상이함,
기재의 표면의 적어도 일부 상에 2개의 상이한 실란의 패턴을 생성하는 단계; 및
제1 및 제2 사전 그래프팅된 중합체를 침착시킴으로써 제1 사전 그래프팅된 중합체가 2개의 상이한 실란 중 제1 실란에 부착되고 제2 사전 그래프팅된 중합체가 2개의 상이한 실란 중 제2 실란에 부착되는 단계를 포함하는 방법. - 제21항에 있어서, 제1 및 제2 사전 그래프팅된 중합체는 동시에 침착되는, 방법.
- 제21항에 있어서, 제1 및 제2 사전 그래프팅된 중합체는 순차적으로 침착되는, 방법.
- 제21항에 있어서, 제1 프라이머 세트를 그래프팅하기 전 그리고 제2 프라이머 세트를 그래프팅하기 전에, 제1 중합체 및 제2 중합체가 각각 작용기 쌍의 제1 작용기 및 제2 작용기를 포함하도록 제1 중합체 및 제2 중합체를 합성하는 단계를 추가로 포함하고, 작용기 쌍은 활성화된 에스테르 작용기와 아지드 작용기, 테트라진 작용기와 활성화된 에스테르 작용기, 및 테트라진 작용기와 아지드 작용기로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
- 제24항에 있어서, 합성은 가역적 첨가-단편화 사슬 전달 중합을 포함하는, 방법.
- 제24항에 있어서,
제1 중합체의 합성은 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 포함하고, 제1 단량체는 펜타플루오로페닐 아크릴레이트, 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트 및 비닐 디메틸 아즈락톤으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
제2 중합체의 합성은 아지드 작용기를 포함하는 제2 단량체의 중합을 포함하고, 제2 단량체는 구조 I을 가지며:
,
상기 식에서, R1은 수소 또는 알킬이고; R2는 수소 또는 알킬이고; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개의 원자 내지 20개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 원자 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기를 포함하는 링커이고; A는 구조 II: 를 갖는 N 치환된 아미드이고, 상기 식에서, R3은 수소 또는 알킬이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개의 원자 내지 4개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기이고; Z는 선택적인 질소 함유 헤테로사이클인, 방법. - 제26항에 있어서,
제1 중합체의 합성은 제1 단량체와 구조 III: 을 갖는 제1 아크릴아미드 단량체의 중합을 포함하며, 상기 식에서, R4 및 R5는 수소, 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
제2 중합체의 합성은 제2 단량체와 구조 III': 를 갖는 제2 아크릴아미드 단량체의 중합을 포함하며, 상기 식에서, R4 및 R5는 수소, 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
제1 아크릴아미드 단량체와 제2 아크릴아미드 단량체는 동일하거나 상이한, 방법. - 제24항에 있어서,
제1 중합체의 합성은 테트라진 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 포함하고, 제1 단량체는 구조 IV: - 상기 식에서 R6은 H 또는 메틸임 - 및 구조 V:
로 이루어진 군으로부터 선택되고;
제2 중합체의 합성은 활성화된 에스테르 작용기를 포함하는 제2 단량체의 중합을 포함하고, 제2 단량체는 펜타플루오로페닐 아크릴레이트, 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트 및 비닐 디메틸 아즈락톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법. - 제28항에 있어서,
제1 중합체의 합성은 제1 단량체와 구조 I을 갖는 제1 추가 단량체의 중합을 포함하며:
,
상기 식에서, R1은 수소 또는 알킬이고; R2는 수소 또는 알킬이고; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개의 원자 내지 20개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 원자 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기를 포함하는 링커이고; A는 구조 II: 를 갖는 N 치환된 아미드이고, 상기 식에서, R3은 수소 또는 알킬이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개의 원자 내지 4개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기이고; Z는 선택적인 질소 함유 헤테로사이클이고;
제2 중합체의 합성은 제2 단량체와 제2 추가 단량체의 중합을 포함하고, 제2 추가 단량체는 아릴-아이오다이드를 포함하는, 방법. - 제28항에 있어서,
제1 중합체의 합성은 제1 단량체, 제1 추가 단량체, 및 제2 추가 단량체의 중합을 포함하고, 제1 추가 단량체는 구조 I을 가지며:
,
상기 식에서, R1은 수소 또는 알킬이고; R2는 수소 또는 알킬이고; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개의 원자 내지 20개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 원자 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기를 포함하는 링커이고; A는 구조 II: 를 갖는 N 치환된 아미드이고, 상기 식에서, R3은 수소 또는 알킬이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개의 원자 내지 4개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 및 임의의 질소 원소 상의 선택적인 치환기이고; Z는 선택적인 질소 함유 헤테로사이클이고; 제2 추가 단량체는 구조 III: 을 가지며, 상기 식에서, R4 및 R5는 수소, 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
제2 중합체의 합성은 제2 단량체, 제3 추가 단량체, 및 제4 추가 단량체의 중합을 포함하고, 제3 추가 단량체는 아릴-아이오다이드를 포함하고, 제4 추가 단량체는 구조 III': 을 가지며, 상기 식에서, R4 및 R5는 수소, 알킬, 알킬아미노, 알킬아미도, 알킬티오, 아릴, 글리콜 및 이들의 선택적으로 치환된 변형체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고;
제2 추가 단량체와 제4 추가 단량체는 동일하거나 상이한, 방법. - 제24항에 있어서,
제1 중합체의 합성은 테트라진 작용기를 포함하는 제1 단량체의 중합을 포함하고, 제1 단량체는 구조 IV: - 상기 식에서 R6은 H 또는 메틸임 - 및 구조 V:
로 이루어진 군으로부터 선택되고;
제2 중합체의 합성은 구조 I을 갖는 제2 단량체의 중합을 포함하며:
,
상기 식에서, R1은 수소 또는 알킬이고; R2는 수소 또는 알킬이고; L은 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개의 원자 내지 20개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 원자 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기를 포함하는 링커이고; A는 구조 II: 를 갖는 N 치환된 아미드이고, 상기 식에서, R3은 수소 또는 알킬이고; E는 탄소, 산소 및 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개의 원자 내지 4개의 원자의 선형 사슬, 및 사슬 내의 탄소 및 임의의 질소 원자 상의 선택적인 치환기이고; Z는 선택적인 질소 함유 헤테로사이클인, 방법. - 제24항에 있어서, 제1 중합체의 합성은
활성화된 에스테르 또는 아민 작용기를 포함하는 제1 단량체를 중합하는 단계; 및
활성화된 에스테르 또는 아민 작용기를 테트라진 작용기로 대체하는 단계를 포함하는, 방법.
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