공액 폴리다이아세틸렌 초분자의 고정화 및 마이크로 어레이 센서 연구

Abstract

지금까지 폴리다이아세틸렌 초분자체를 효과적으로 고정하기 위해서는 폴리다이아세틸렌 초분자체의 말단에 아민기와 같은 기능기를 도입하고 알데히드로 표면이 개질된 고체기질과 반응시켜 공유결합을 유도하는 방법을 사용하였다. 알데히드와 같이 표면이 개질된 고체기질은 가격이 비싸고 공유결합을 유도하기 위해서는 폴리다이아세틸렌 베시클의 표면에 특정작용기를 도입해야하는 단점을 지닌다. 이러한 단점을 극복하고자 공유결합을 유도하는 어떠한 전처리 과정 없이 값싸게 제조 가능한 센서 매트릭스에 관한 방법을 연구하였다. 아민, 카르복실산 또는 알코올기를 말단에 가지고 있는 다이아세틸렌 단량체를 이용하여 수용액상에서 자기조립체를 만든 후 마이크로어레이 제조장치를 사용하여 다양한 종류의 고체기질위에 센서칩을 제조하여 효율성을 비교하였다. 그 결과, cellulose acetate butyrate (CAB)로 만든 박막위에 어레이 센서를 만드는 것이 상업적으로 이용가능한 porous, amine, 그리고 aldehyde로 표면개질한 고체기질보다 우수한 고정화 결과를 얻을 수 있었다. CAB 필름위에 고정화된 폴리다이아세틸렌 마이크로 어레이를 사용하여 센서칩의 가능성을 조사한 결과 PCDA-EDEA 로 제조한 폴리다이아세틸렌은 알파사이클로덱스트린과 특이적으로 반응하여 형광이 구현되는 것을 보여주었다. 또한 PCDA-EDEA 말단에 바이오틴기를 갖는 단량체를 합성하고 PCDA-EDEA 단량체와 적절히 섞어서 폴리다이아세틸렌 초분자체를 만든 후 센서칩을 제조하여 여러 단백질과 반응시킨 결과 특이적으로 스트렙타비딘과 아비딘과만 반응하여 붉은 형광이 구현됨을 알 수 있었다. 이러한 결과는 CAB을 사용하여 고정화시킨 폴리다이아세틸렌이 센서칩으로 응용 가능함을 증명한다. 따라서 CAB 고분자를 이용한 매트릭스는 공유결합을 이용하지 않고 저렴한 가격으로 제조가 가능하기 때문에 센서 매트릭스로서 폴리다이아세틸렌을 이용한 바이오칩 연구에 많은 도움이 될 것으로 사료된다.; Immobilization of polydiacetylene (PDA) supramolecules on several solid substrates was investigated for the potential application as array-based chemosensors. The amine, carboxylic acid or hydroxy terminated diacetylene vesicles prepared in aqueous solution were transferred to the cellulose acetate butyrate (CAB)-coated glass and commercially available amine, aldehyde, or porous glasses using a conventional microarray spotter. UV irradiation followed by heating of the immobilized vesicles displayed fluorescence profiles. Among the tested solid substrates, the CAB-coated glass was found to be superior to others in terms of immobilization efficiency. Thus, the fluorescence profiles of the immobilized PDAs on the CAB-coated glass remained almost unchanged after prolonged incubation in deionized water. Importantly, the immobilization was carried out without employing covalent modification between the PDA vesicles and the solid substrates. The possibility of the microarrayed PDAs on CAB-coated glass for the sensor chip was demonstrated by observing fluorescence signals from specific molecular recognition events. Thus, selective detection of α-cyclodextrin as well as streptavidin was possible with the arrayed sensor systems. The strategy descovered in this effort for the development of immobilized PDAs without the need of covalent modification should be useful for the preparation of PDA-based sensor chips.