Ionic Polyacetylene for Fluorescence-Based Chemosensors

Abstract

본 연구는 기존의 복잡한 중합방법과 달리 촉매나 개시제 없이 간편하고, 손쉽게 중합을 시키는 이온성 폴리아세틸렌을 이용한 형광센서연구개발을 하였다. 2-에티닐피리딘과 모노머인 2-브로모에틸벤젠을 중합하여 아세 틸렌에 에틸벤젠을 달아 싸이클로덱스트린을 넣어 각각의 흡수, 방출스펙 트럼의 변화를 살펴보았다. 싸이클로덱스트린은 다양한 유기분자들과 인 클루젼 할 수 있는 물질로, 내부는 소수성 외부는 친수성을 띄고 있는 물 질이다. 또한 크기에 따라 알파, 베타, 감마-싸이클로덱스트린으로 나눌 수 있다. 이러한 싸이클로덱스트린의 특징을 이용하여 측쇄인 에틸벤젠이 달린 폴리아세틸렌에 싸이클로덱스트린을 넣어 각각을 측쇄에 삽입되었을 것이라 예상한다. 이 실험을 통해 에틸벤젠에 적당히 맞는 베타-싸이클로 덱스트린이 삽입 되었을 경우에만 흡수스펙트럼에서 장파장으로 이동하고, 형광스펙트럼에서는 형광이 크게 증가함을 알 수 있었다. 또한 2-에티닐피리딘에 L-Ala-L-Ala와 D-Ala-D-Ala를 같은 방법으로 중합시킨후 밴코마이신을 넣어준다. 밴코마이신은 기존의 항생제에 내성 을 갖게 된 병원체를 치료하기 위해 인류가 개발한 항생제 가운데 가장 강력한 항생제로 “last resort” 라고도 불린다. 밴코마이신은 박테리아이 세포벽에 직접 결합하여 세포벽의 합성을 막고 나아가 박테리아의 사멸을 일으킨다. 밴코마이신은 박테리아 세포벽 말단의 D-Ala-D-Ala 와 강력 한 수소결합을 한다. 폴리아세틸렌 측쇄에 밴코마이신과 결합할 수 있는 D-Ala-D-Ala와 대조군으로 L-Ala-L-Ala을 각각 붙여서 흡수, 방출 스 펙으럼의 변화를 살펴보았다. 특이하게 밴코마이신과 강하게 결합하는 DAla- D-Ala가 측쇄로 있을 경우에만, 형광이 강하게 증가함을 볼 수 있었 다. 밴코마이신의 농도를 증가함에 따른 실험 결과, 농도가 증가하면 할 수록 형광도 더 커짐을 알 수 있었다. 이러한 폴리아세틸렌을 이용한 선 택적인 형광의 증가로서 형광센서로서의 디바이스 제작 가능성을 볼 수 있었다.; A phenylethylpyridinium substituted polyacetylene (PA) PA-PEP has been prepared in a straight forward manner by the reaction of 2-ethynylpyridine with (2-bromoethyl)benzene. The UV-visible maximum of this ionic polyacetylene undergoes a bathochromic shift in the presence of γ-cyclodextrin. In contrast, a negligible bathochromic shift is observed in the presence of α-or γ-cyclodextrin. In addition, the most prominent enhancement fluorescence intensity of the polyacetylene was observed with β-cyclodextrin when it interacts with cyclodextrins. It is proposed that the observed fluorescence perturbations are a consequence of the inclusion complex formed between β-cyclodextrin and the polyacetylene side-chain. Dipeptide-containing ionic PAs were also prepared to investigate fluorescence change caused by interactions with vancomycin (Van). Interestingly, concentration dependent increase of fluorescence signal of the ionic PA was observed when a D-Ala-D-Ala-containing PA was interacted with Van. In contrast, much less effect on the fluorescence increase was monitored with a L-Ala-L-Ala-containing PA.