KR100484640B1 - 생물분자 고정용 올리고머, 및 이를 포함하는 생물분자고정화 조성물 - Google Patents
생물분자 고정용 올리고머, 및 이를 포함하는 생물분자고정화 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 아미노실란과 알킬실란 올리고머의 공중합체로 이루어지는 생물분자 고정용 올리고머, 이를 포함하는 생물분자 고정화 조성물, 및 상기 생물분자 고정용 올리고머를 함유하는 고정화층을 포함하는 바이오칩에 관한 것이다. 본 발명의 생물분자 고정화 조성물은 환경친화적이며, 열 안정성 및 약품 안정성이 우수하며, 높은 관능기 밀도를 가지며, 균일한 고정화층을 짧은 시간에 형성할 수 있게 하여, 우수한 생물분자 고정화층을 포함하는 바이오칩을 제공할 수 있다.
Description
[발명이 속하는 기술분야]
본 발명은 생물분자 고정용 올리고머, 이를 포함하는 생물분자 고정화 조성물, 및 상기 생물분자 고정용 올리고머를 함유하는 고정화층을 포함하는 바이오칩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 환경친화적이며, 열적 안정성, 약품 안정성이 우수하며 높은 관능기 밀도를 가지며 균일한 고정화층을 짧은 시간에 형성할 수 있게하는 생물분자 고정용 올리고머, 이를 포함하는 생물분자 고정화 조성물 및 상기 생물분자 고정용 올리고머를 함유하는 고정화층을 포함하는 바이오칩에 관한 것이다
[종래기술]
바이오칩은 생물에서 유래한 효소, 단백질, 항체, DNA, 미생물, 동식물 세포 및 기관, 신경세포 및 기관 등과 같은 생체 유기물과 반도체와 같은 무기물을 조합하여 기존의 반도체칩 형태로 만든 혼성 소자(hybrid device)이다. 생체 분자의 고유한 기능을 이용하고, 생체의 기능을 모방함으로써 감염성 질병을 진단하거나 유전자를 분석하고, 새로운 정보 처리용 신기능 소자의 역할을 할 수 있는 특징이 있다. 고집적도, 분자수준의 기능구현, 병렬처리 등의 특성으로 인해 현존 반도체 기능을 초월할 수 있는 잠재적 가능성과 함께 생물체처럼 생각하고 외부자극에 반응하는 바이오 컴퓨터의 핵심소자로서 주목 받고 있다.
바이오칩은 사용되는 생물분자와 시스템화 정도에 따라 DNA 탐침(probe)이 내장된 "DNA칩", 효소나 항체/항원, 박테리오로돕신(bacteriorhodopsin) 등과 같은 단백질이 사용된 "단백질칩", 미생물을 사용한 "세포칩", 신경세포를 직접 사용한 "뉴런칩(Neuron chip)" 등으로 구분될 수 있으며, 시료의 전처리, 생화학 반응, 검출, 자료해석 기능까지 소형 집적화 되어 자동 분석기능을 갖는 "실험실칩(lab on a chip)"과 같은 각종 생화학물질의 검출 및 분석기능을 할 수 있는 "바이오센서(biosensor)"를 포함하여 광범위하게 정의될 수 있다.
이러한 바이오칩을 개발하기 위해서는 생물분자와 실리콘과 같은 반도체 사이의 분자 인터페이스를 효율적으로 실현시키고 생물분자의 고유 기능을 최대한 활용할 수 있게 하는 것이 중요하다. 특히, DNA칩이나 단백질칩 등과 같은 바이오칩에서는 관련 생물분자를 마이크로미터 스케일의 제한된 영역에 고정화시키는 일이 무엇보다 중요하다. 고정화된 DNA칩의 경우, 그 만큼 유전정보를 해독할 수 있는 능력이 향상되기 때문이다. 생물분자의 고정화는 미세 구조를 갖는 바이오칩의 개발에 중요한 역할을 담당한다. 일반적으로 고정화는 마이크로 웰플레이트(microwell plate), 튜브, 구형 입자, 슬라이드 유리, 실리콘 웨이퍼, 또는 다공성막 표면에서 일어난다. 기질 표면과 생물분자 말단의 접촉을 개선하기 위하여 여러 가지 방법들이 제시되고 있다. 예를 들어 DNA를 카르보디이미드와 반응시켜 5'-포스페이트를 활성화시키고, 활성화된 DNA를 기질 표면의 관능기와 반응시켜 고정화시키는 방법이 있다.
미국특허 제5,858,653호에 생물분자와 작용하는 하나 이상의 이온 그룹, 예를 들어 4차 암모늄염, 수소화 3차 아민 또는 포스포늄(phosphonium)과 기질 표면과 반응시키기 위하여 열화학적 반응 그룹 또는 광반응성 그룹을 가지는 고분자로 구성된 조성물이 기재되어 있다. 미국특허 제5,981,734호에서는 폴리아크릴아미드(polyacrylamide) 겔을 이용하여 DNA를 고정시킬 경우 폴리아크릴아미드 겔이 아미노 그룹이나 알데히드 그룹을 가지고 있어 DNA와 안정한 혼성화결합(hybridization)을 형성하여 분석이 용이하다고 기재되어 있다. 미국특허 제5,869,272호에는 박테리아 항원을 찾아내는 방법으로, 덴드리머(dendrimer), 스타 폴리머(star polymer), 분자 자기정합막(molecular self-assembly polymer), 폴리실록산, 라텍스 등으로 구성되면 실리콘웨이퍼에 아미노실란을 스핀코팅한 고정화층과 단백질층의 광학적 활성표면의 광특성(색상) 변화로 분석하는 방법이 기재되어 있다. 미국특허 제5,919,523호에 아미노 실란 처리 기질에 글리신(glycine) 또는 세린(serine)으로 처리하거나 아민계, 이민계, 아미드계 유기 고분자로 코팅한 고정화층의 형성방법에 관하여 기재하고 있다. 미국특허 제5,985,551호에 아미노 그룹을 고체기판 위에 생성시키는 방법으로 아미노 실란 처리 후 광패턴화 방법에 의해 DNA를 고정화 시키는 부분은 친수성, 그 외의 부분은 불소화 실록산의 소수성 표면을 형성하여 일정한 모양의 DNA 스폿(spot) 생성이 가능하게 하는 방법에 관하여 기재되어 있다.
상기 특허들은 아미노 실란의 분자 자기정합막을 형성하는 방법을 적용하여 기능성 박막을 제조하는 방법으로 실란 단분자층의 형성방법이 어느 정도 확립되긴 하였지만 열적 안정성, 약품 안정성이 미약하며 단분자층의 제조시간이 길고 균일하고 높은 관능기 밀도를 얻기가 어려우며 환경오염을 유발하는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 환경친화적이며, 열적 안정성, 약품 안정성이 우수하며 높은 관능기 밀도를 가지며 균일한 고정화층을 짧은 시간에 형성할 수 있게 하는, 아미노실란 화합물과 알킬실란 올리고머를 공중합시켜 제조된 생물분자 고정용 올리고머를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 아미노실란 화합물과 알킬실란 올리고머의 공중합 올리고머를 함유하는 생물분자 고정화 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 아미노실란 화합물과 알킬실란 올리고머의 공중합 올리고머를 함유하는 바이오칩의 고정화층 제조를 위한 생물분자 고정화 조성물을 이용한 바이오칩의 고정화층을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 아미노실란 화합물과 알킬실란 올리고머의 공중합 올리고머를 함유하는 생물분자의 고정화층을 포함하는 바이오칩을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 아미노실란 화합물과 알킬 실란 올리고머를 공중합한 올리고머에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 아미노실란 화합물과 알킬실란 올리고머를 공중합시켜 제조된 생물분자 고정용 올리고머, 이를 포함하는 바이오칩의 생물분자 고정화 조성물, 상기 조성물로 고정화층을 제조하는 방법, 및 상기 올리고머를 함유하는 고정화층을 포함하는 바이오칩에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다.
본 발명에서 "생물분자"이라 함은 생물에서 유래되거나, 이와 동등한 것이나 생체외에서 제조된 것을 모두 포함하며, 예컨대 효소, 단백질, 항체, 미생물, 동식물 세포 및 기관, 신경세포, DNA, 및 RNA 등을 포함하는 의도이다. 더욱 바람직하게는 단백질, DNA, 및 RNA일 수 있으며, 여기서, 상기 DNA는 cDNA, 게놈 DNA, 올리고뉴클레오타이드를 포함하며, 상기 RNA는 게놈 RNA, mRNA, 및 올리고뉴클레오타이드를 포함하며, 상기 단백질의 예로는 항체, 항원, 효소, 및 펩타이드 등을 포함하는 의도이다.
본 발명에서 "바이오칩"이라 함은 생물에서 유래된 효소, 단백질, 항체, DNA, 미생물, 동식물 세포 및 기관, 신경세포 등과 같은 생물분자와 반도체와 같은 무기물 기질을 조합하여 기존의 반도체칩 형태로 만든 소자를 말한다. 사용되는 생물분자와 시스템화 정도에 따라 DNA 탐침(probe)이 내장된 "DNA칩", 효소나 항체/항원, 박테리오로돕신(bacteriorhodopsin) 등과 같은 단백질이 사용된 "단백질칩", 미생물을 사용한 "세포칩", 신경세포를 직접 사용한 "뉴런칩(Neuron chip)" 등으로 구분될 수 있으며, 시료의 전처리, 생화학 반응, 검출, 자료해석 기능까지 소형 집적화 되어 자동 분석기능을 갖는 "실험실칩(lab on a chip)"과 같은 각종 생화학물질의 검출 및 분석기능을 할 수 있는 "바이오센서(biosensor)"를 포함하는 의도이며 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 "표면 고정화층"이라 함은 바이오칩의 기질 표면에 상기 생물분자의 고정화를 위한 관능기를 포함하는 화합물층을 말한다.
본 발명은 하기 화학식 1의 아미노실란 화합물과 화학식 2의 알킬실란 올리고머를 공중합한 올리고머에 관한 것이다. 또한 본 발명은 하기 화학식 1의 아미노실란 화합물과 화학식 2의 알킬실란 올리고머를 공중합한 생물분자 고정용 올리고머에 관한 것이다.
상기 식에서, OR1은 히드록시기, 탄소수 1 내지 14의 알콕시기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고, 바람직하게는 히드록시기, 메톡시, 에톡시, 또는 아세톡시기이며,
R2는 탄소수 1 내지 14의 알킬기, 방향족기, 에테르기, 에스테르기 및 이민기로 이루어진 군에서 선택되고, 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필 또는 부틸기이다.
상기 식에서, R3는 탄소수 1 내지 12의 알킬기이며 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필기이며, 더욱 바람직하게는 메틸기이고,
OR4은 히드록시기, 탄소수 1 내지 14의 알콕시기, 할로겐기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고, 바람직하게는 메톡시, 에톡시, 아세톡시 또는 히드록시기이다. n은 5 내지 30의 정수이다. 상기 R3의 탄소수가 12를 초과하는 경우 및 상기 n이 30을 초과하는 경우에 점도가 증가하여 코팅성이 저하된다는 문제점이 있다.
상기 화학식 1로 표현되는 아미노 실란 화합물로는 3-아미노프로필트리메톡시실란(aminopropyltrimethoxysilane), 3-아미노프로필트리에톡시실란(aminopropyltriethoxysilane), 2-아미노운데실트리메톡시실란(aminoundecyltrimethoxysilane), 아미노페닐트리메톡시실란(aminophenyltrimethoxysilane), N-(2-아미노에틸아미노프로필)트리메톡시실란(N-(2-aminoethylaminopropyl)trimethoxysilane) 등을 포함하는 아미노 실란 화합물이 바람직하다.
아미노기에 의해 발생되는 친수성을 조절할 수 있고, 3차원 망상구조 매트릭스의 열안정성을 향상시키기 위하여 상기 화학식 2의 실란화합물을 공중합하여 생물분자 고정용 올리고머를 제조할 수 있다. 상기 화학식 2의 실란화합물의 예로는 메칠트리메톡시실란의 올리고머 (n=9~10) 등이 포함된다.
본 발명의 생물분자 고정용 올리고머의 제조 방법은 상기 화학식 1의 아미노 실란 화합물과 상기 화학식 2의 알킬 실란 올리고머를 혼합하는 단계; 상기 실란 화합물의 혼합물에 물을 첨가하여 수용액을 제조하는 단계; 및 상기 수용액을 교반하여 실란화합물을 공중합 반응시켜 수용액 내에 존재하는 올리고머 수화물을 얻는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상기 반응속도를 증가시키기 위하여 아세트산, 질산, 염산 등과 같은 무기산 또는 유기산 등의 산촉매를 첨가하여 pH가 4~10 정도가 되도록 조절할 수도 있다.
상기 화학식 1의 아미노 실란 화합물과 화학식 2의 알킬 실란 화합물의 중량비가 0.01:99.99 내지 90:10이 바람직하다. 아미노 실란 화합물의 중량비가 0.01 미만일 경우에는 올리고머 중의 아민 그룹 함량이 적어 원하는 생물분자를 고정할 수 없는 문제점이 있다.
상기 교반시 실란화합물의 반응은 1 내지 24 시간 동안 0℃ 내지 100℃에서 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
상기 화학식 1의 아미노 실란 화합물과 상기 화학식 2의 알킬 실란 올리고머를 수용액에서 공중합하여 실란 올리고머 수화물을 제조한다. 상기 실란 올리고머 수화물의 일례를 다음 화학식 3에 나타낸다. 화학식 3에 나타난 실란 올리고머 화합물은 화학식 2중 R3는 메틸기이고 R4가 메틸기인 알킬실란 올리고머와 아미노프로필트리메톡시실란(aminopropyltrimethoxysilane)인 아미노실란을 출발물질로 사용하여 제조된 것이다.
상기 방법으로 제조된 실란 올리고머 수화물의 말단에 있는 아미노 그룹과 히드록시기 그룹 사이에 수소 결합이 형성된다. 이 수소 결합이 형성되면 반응평형 상태를 유지하여 더 이상 공중합 반응이 진행되지 않고 안정한 상태를 유지하게 된다. 공중합된 실란 올리고머의 양은 전체 수용액에 대하여 1 내지 90 중량%가 바람직하다.
본 발명은 상기 수용액 내에 존재하는 화학식 1의 아미노 실란 화합물과 상기 화학식 2의 알킬 실란 올리고머를 포함하는 바이오칩의 생물분자 고정화 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 공중합체 올리고머를 사용하여 고정화층을 제조함으로써, 바이오칩 고정화층의 고정화 효율, 양, 및 형태 등을 조절할 수 있다.
상기 고정화층 제조용 조성물은 추가로 희석용매를 포함하며, 사용가능한 희석용매로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등과 같은 알코올 용매, 메틸 셀루솔브 등과 같은 셀루솔브류 용매 또는 디메틸포름아미드(dimethylformamide) 등과 같은 물과 상용성이 있는 유기용매가 바람직하다. 상기 유기용매를 2 이상 혼합하여 사용하여도 무방하다. 코팅 조성물 중 유기용매의 함량은 50 내지 99.9 중량%가 바람직하다.
본 발명의 생물분자 고정용 올리고머는 수용액에서 공중합할 수 있고 고정화층 제조용 조성물은 희석용매로 알콜류와 같은 유기용매를 사용하므로 합성이 용이하며, 환경친화적인 생물분자 고정화 조성물이다.
상기 생물분자 고정화 조성물 중 실란 올리고머의 양은 0.1 내지 50 중량%가 바람직하다. 상기 생물분자 고정화 조성물 중 실란 올리고머의 양이 0.1 중량% 미만이면 기질위에 충분히 아미노 실란 박막을 형성하지 못하는 문제점이 있고, 50 중량%를 초과할 경우에는 코팅막이 너무 두꺼워 코팅막이 갈라지는 등의 문제점이 있어 바람직하지 않다.
본 발명은 또한 상기 생물분자 고정화 조성물을 이용한 바이오칩 표면 고정화층을 제조하는 방법에 관한 것이다.
바이오칩 표면 고정화층을 제조하는 방법은 a) 상기 생물분자 고정화 조성물을 기질에 코팅하는 단계; b) 코팅된 기질을 열처리 경화하여 실란 올리고머의 응축반응에 의한 3차원 망상구조의 고정화층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 조성물을 도포하는 방법으로는 디핑법, 스핀법, 스프레이법, 및 프린팅법 등 범용 코팅 방법 중에서 어느 하나의 방법을 사용하여도 무방하다.
기질은 실리콘 웨이퍼, 유리나 폴리카보네이트, 폴리스티렌 또는 폴리우레탄과 같은 고분자 필름이 바람직하다. 열처리 경화에 의하여 실란 올리고머가 응축반응(condensation)하여 3차원 망상(cross-linked) 구조의 매트릭스로 구성된 고정화층이 형성된다. 상기 열처리 경화온도는 실란올리고머의 응축반응이 충분히 일어날 수 있는 100 내지 300℃가 바람직하다. 100℃이하이면 응축반응이 일어나지 않고, 300℃를 초과하면 아미노기의 분해가 급격히 일어나 바람직하지 않다.
기존의 아민노실란 커플링제는 낮은 농도로 적용하고 유기용매로 다량 희석하여 사용하므로 단분자층의 자기 정합막을 형성한다. 이러한 자기 정합 단분자막은 도 2에 도시되어 있다. 이러한 단분자막은 제조시간이 길고 균일한 관능기 밀도를 얻기 어려운 문제점이 있다. 이에 비하여 본 발명에 따른 실란 올리고머를 포함하는 조성물을 도포 및 열처리 경화하여 형성된 고정화층은 3차원 망상구조를 형성하여 고정화 관능기를 균일하게 도입될 수 있다. 이러한 망상구조를 도 1에 나타내었다. 또한 높은 관능기밀도를 가지는 고정화층을 짧은 시간에 형성할 수 있다.
상기 실란 올리고머의 응축 반응에 의해 형성된 3차원 망상구조는 기질과 공유결합을 형성하여 생물분자의 고정화 과정 중에 용매 또는 미반응 생물분자의 세정 단계에 사용하는 용매에 의해서 기질 위에 형성된 고정화층이 손실되거나 고정화된 생물분자가 탈착되지 않게 한다. 따라서 3차원의 망상 구조를 이루므로 열적 안정성 및 약품 안정성도 뛰어나다. 생물분자와 고증화층의 반응시간은 1 내지 24시간이 바람직하다.
생물분자와 공유결합이 가능한 반응성 1차 아민 그룹을 가진 고정화층의 아민 그룹의 농도는 이소시오시아네이트(isothiocynate) 또는 숙신이미드에테르(succinimide ether)등으로 활성화시킨 FITC(fluorescein isothiocynate), SCN-TMR(tetraethylrhodamine isothiocynate), SIE-TMR(tetramethylrhodamine succinimide)과 같은 염색물질을 고정화층에 라벨(label)화시켜 레이져 빔을 연속적으로 조사하여 염색물질에서 유발되는 빛을 분석하여 측정할 수도 있다.
또한, 본 발명은 상기 생물분자 고정용 공중합 올리고머로 제조된 3차원 망상구조의 고정화츠을 바이오칩 및 이의 제조방법을 제공한다.
상기 바이오칩의 제조방법은 a) 상기 생물분자 고정화 조성물을 기질에 코팅하는 단계; b) 코팅된 기질을 열처리 경화하여 실란 올리고머의 응축반응에 의한 3차원 망상구조의 고정화층을 형성하고; c) 생물분자를 고정화층의 반응기와 반응시켜 고정화하는 단계; 및 d) 미반응 생물분자를 세정하여 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
바이오칩에 생물분자를 패턴화하는 방법은 포토리소그래피 (photolithography) 방법, 압전 인쇄(piezoelectric printing) 방법, 마이크로 피펫팅, 스폿팅(spotting) 등의 방식 중 어느 방법을 사용해도 무관하다.
본 발명의 바람직한 일예에서 DNA칩을 제조하는 방법을 간략히 기술하면, 고정화층이 처리된 기질 표면 위에 생물분자 즉 DNA칩에서는 올리고핵산을 반응시켜 고정화시키는 단계를 반복한다. 여기에 형광염색물질 등으로 라벨링(labeling)시킨 시료용액을 DNA칩에 결합(hybridization) 반응조건 하에서 1 ~ 24시간 정도 반응시킨 다음, 레이져 빔을 조사하여 발광되는 빛을 검출하여 신호 처리한다.
하기의 실시예를 들어 본 발명을 더욱 자세하 설명할 것이나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
메틸 실란 올리고머 (화학식 2에서 n=10, 상품명 XS31-B1410, GE Toshiba silicon Co.) 1.5g과 3-아미노프로필트리메톡시실란 3.55g을 에탄올 6g과 물 6g의 조성으로 혼합된 용매와 혼합하였다. 이 용액을 아세트산을 이용하여 pH를 9.0에 맞춘 후 60℃에서 8시간 반응하였다. 이 아미노실란 올리고머 10g과 에탄올 90g을 혼합하여 고정화 조성물로 사용하였다. 이 용액을 슬라이드 유리에 딥코팅 방식으로 코팅한 후 120℃에서 60분간 건조시켰다. FITC를 디메틸포름아미드(DMF)에 용해시켜 상기 코팅 유리에 라벨링하여 발광되는 빛의 검출하였다. 그 결과를 표1에 나타냈다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | |
| FITC 형광강도(a.u) | 12000 | 23800 | 32300 |
실시예 2
메틸 실란 올리고머 (화학식 2에서 n=10, 상품명 XS31-B1410, GE Toshiba silicon Co.) 1.0g과 3-아미노프로필트리메톡시실란 4.0g을 에탄올 6g과 물 6g의 조성으로 혼합된 용매와 혼합하였다. 이 용액을 아세트산을 이용하여 pH를 9.0에 맞춘 후 60℃에서 8시간 반응하였다. 이 용액에 슬라이드 글라스를 딥코팅 방식에 의해 코팅을 한 후 120 ℃에서 60분간 건조시켰다. FITC를 DMF에 용해시켜 상기 코팅 유리에 라벨링하여 발광되는 빛의 검출한다. 하기 표 1에 FITC 발광 강도를 나타냈다.
실시예 3
메틸 실란 올리고머 (화학식 2에서 n=10, 상품명 XS31-B1410, GE Toshiba silicon Co.) 1.5g과 3-아미노프로필트리메톡시실란 3.55g을 에탄올 6g과 물 6g의 조성으로 혼합된 용매와 혼합하였다. 이 용액을 아세트산을 이용하여 pH를 7.0에 맞춘 후 60도에서 8시간 반응하였다. 이 용액에 슬라이드 글라스를 딥코팅 방식에 의해 코팅을 한 후 120℃에서 60분간 건조시켰다. FITC를 DMF에 용해시켜 상기 코팅 유리에 라벨링하여 발광되는 빛의 검출한하였다. 표 1에 그 결과를 나타냈다.
비교예 1
메칠트리메톡시실란 1.5g과 3-아미노프로필트리메톡시실란 3.55g을 에탄올 6g과 물 6g의 조성으로 혼합된 용매와 혼합하였다. 이 용액을 아세트산을 이용하여 pH를 7.0에 맞춘 후 60 ℃에서 8시간 반응하였다. 이 용액에 슬라이드 글라스를 딥코팅 방식에 의해 코팅을 한 후 120℃에서 60분간 건조시켰다.
실시예 4 및 비교예 2
상기 실시예 3 및 비교예 1의 고정용 기판을 100℃의 끓는 물에 1시간 침적한 뒤, 15개의 염기를 가지는 올리고핵산의 프로브 DNA를 반응시켜 고정화시켰다. 여기에 형광염색물질 Cy3(Amersham Pharmacia 사 제품)로 라벨링한 타겟 DNA을 포함하는 시료용액에 담그어 반응시킨 다음 세척하여 DNA 칩을 제조하였다. 이 DNA 칩에 레이져 빔을 조사하여 발광되는 빛을 ScanArray 4000(GSI LUMONICS사)을 이용하여 검출하였다. 실시예 3 및 비교예 1의 발광 이미지를 각각 도 2a 및 도 2b에 나타내었다.
도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이 실시예 1의 경우 DNA 칩의 패턴이 명확하게 보이고 발광강도도 우수한 것으로 나타났다. 이에 비하여 비교예 1의 경우에는 비교예 1의 경우 DNA칩 제조공정 상의 약품에 견디지 못하고 코팅된 고정화층이 벗겨지는 현상을 관찰할 수 있다.
본발명은 생물분자 고정용 올리고머 및 생물분자 고정화 조성물을 제공하며, 본 발명에 의해 형성된 생물분자 고정용 표면코팅 기질은 코팅층이 아미노실란 올리고머를 적용하고 열처리 경화에 의하여 3차원 망상구조를 형성함에 따라 열적 안정성, 약품 안정성이 우수하면서도 높은 관능기 밀도를 가지며 균일한 고정화층을 단시간에 형성할 수 있으며, 높은 관능기 밀도로 아민기를 갖는 3차원 망상구조의 고정화층을 포함하는 바이오칩을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 3차원 망상 구조를 포함하는 생체물질 고정용 기판의 단면을 보인 모식도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 생체물질 고정용 고정화층의 발광 이미지를 나타낸 도면이다.
Claims (10)
- 하기 화학식 1의 아미노실란 화합물과 하기 화학식 2의 알킬실란 올리고머를 공중합시켜 제조된 생물분자 고정용 실란 올리고머.[화학식 1]H2N-R2-Si(OR1)3(상기 식에서, OR1은 히드록시기, 탄소수 1 내지 14의 알콕시기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고, R2는 탄소수 1 내지 14의 알킬기, 방향족기, 에테르기, 에스테르기 및 이민기로 이루어진 군에서 선택됨)[화학식 2](상기 식에서, R3는 탄소수 1 내지 12의 알킬기이며, OR4은 히드록시기, 탄소수 1 내지 14의 알콕시기, 할로겐기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고, n은 5 내지 30의 정수임).
- 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1의 아미노 실란 화합물과 화학식 2의 알킬 실란 화합물의 중량비가 0.01:99.99 내지 90:10인 생물분자 고정용 실란 올리고머.
- 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1의 아미노 실란 화합물은 3-아미노프로필트리메톡시실란(aminopropyltrimethoxysilane), 3-아미노프로필트리에톡시실란(aminopropyltriethoxysilane), 2-아미노운데실트리메톡시실란(aminoundecyltrimethoxysilane), 아미노페닐트리메톡시실란(aminophenyltrimethoxysilane), N-(2-아미노에틸아미노프로필)트리메톡시실란(N-(2-aminoethylaminopropyl)trimethoxysilane)으로 이루어진 군에서 선택되는 아미노 실란 화합물인 생물분자 고정용 실란 올리고머.
- 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 2의 알킬실란 올리고머는 메틸 실란 화합물인 생물분자 고정용 실란 올리고머.
- 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 하나의 항에 따른 생물분자 고정용 실란 올리고머 및 희석용매를 포함하는 생물분자 고정화 조성물.
- 제 5 항에 있어서, 상기 희석용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 셀루솔브류 용매, 및 디메틸포름알데히드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 유기용매인 조성물.
- 제 5 항에 있어서, 생물분자 고정용 올리고머의 양은 전체 코팅 조성물에 대하여 0.1 내지 50 중량%인 조성물.
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