요약
본 발명은 마이크로캡슐의 장기 안정성 문제를 해결하기 위해 퍼플루오르 폴리에테르(PFPE)와 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 결합한 새로운 생체 적합 계면활성제를 소개합니다. 이 계면활성제는 여러 단계의 합성 과정을 거쳐 제작되며, 기존 계면활성제와 비교하여 장기 보관 및 온도 변화에 따른 안정성이 매우 우수합니다. 실험 결과, 본 발명의 계면활성제로 만든 마이크로캡슐은 크기 변화와 깨짐 현상 없이 장기간 안정성을 유지했으며, PCR 과정 후에도 뭉침 현상 없이 안정적인 상태를 유지했습니다. 이 기술은 단일 세포 캡슐화, 체외 번역, 고속 대량 스크리닝 등 다양한 생물학적 분석 분야에 적용될 수 있어, 의료 진단, 약물 개발, 기초 생물학 연구의 정확성과 효율성을 크게 향상시킬 것으로 기대됩니다.
기본 정보
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특허명: 마이크로캡슐 형성용 생체 적합 계면활성제 합성방법
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발명자: 강동구 교수
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출원번호: 10-2021-0012352
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등록번호: 10-2545292
상세 정보
발명의 배경과 필요성
기술의 배경과 문제점
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마이크로캡슐은 피콜리터 단위의 소량의 액체로 검사를 가능하게 하여 고속 대량 스크리닝에 혁신을 일으킬 수 있음. 이는 특히 생물학적 분석에서 매우 유용함
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그러나 기존의 드롭렛 기반 실험은 드롭렛의 합산 문제, 생체 분자의 인터페이스 흡착 등으로 인해 장기간 안정성을 제공하지 못함. 충분한 장기간 에멀전 안정성을 제공하는 우수한 계면활성제 연구가 필요함
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본 발명은 이러한 문제를 해결하고자 퍼플루오르 폴리에테르(PFPE)와 폴리에틸렌글리콜(PEG)를 결합한 생체 적합 계면활성제를 합성하여 드롭렛의 안정성을 증가시키고자 함
기술의 필요성
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본 발명은 기존의 짧은 플루오로텔로머(C6-C10) 계열 계면활성제가 제공하지 못하는 장기간 안정성을 제공할 수 있음
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새로운 생체 적합 계면활성제는 단일 세포 캡슐화 및 체외 번역에도 사용될 수 있으며, 이는 생물학적 분석의 정확성과 효율성을 크게 향상시킬 것임
구현방법
기술의 원리
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본 발명은 퍼플루오르 폴리에테르(PFPE)와 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 결합하여 새로운 계면활성제를 합성함. 이 합성 과정은 여러 단계로 나누어져 있으며, 주요 단계는 다음과 같음
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퍼플루오르 폴리에테르를 에테르계 용매에 용해하고, 옥살릴 염화물과 혼합하여 활성화된 PFPE를 얻음. 이후 폴리에틸렌글리콜 디아민(PEG Diamine)을 용해한 다음, 두 혼합물을 반응시켜 최종 계면활성제를 얻는 것임
구체적인 구현 방법
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첫 번째 단계: 퍼플루오르 폴리에테르(예: Krytox 157-FSH)를 에테르계 용매(HFE-7100)에 용해하고 옥살릴 염화물과 혼합함
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두 번째 단계: 혼합 용액을 저어서 배양한 후 미반응 용매와 옥살릴 염화물을 제거하여 활성 PFPE를 얻음
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세 번째 단계: 폴리에틸렌글리콜 디아민을 무수 디클로로메탄에 용해한 후, 이를 활성 PFPE와 반응시켜 계면활성제를 합성함. 혼합물은 원심분리, 잔류물 제거, 진공 건조를 통해 순수한 계면활성제를 얻음
실험 및 결과
실험의 목적
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본 발명에서 합성된 계면활성제의 성능과 안정성을 기존 계면활성제와 비교하여 검증하는 것이 목적임. 특히 장기 보관과 온도 변화에 따른 안정성을 중점적으로 평가함
실험 방법 및 과정
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기존 계면활성제와 본 발명 계면활성제로 각각 마이크로캡슐을 제작하여 장기 보관 및 온도 변화에 따른 안정성을 비교함. 이를 통해 드롭렛 뭉침 현상, 크기 변화 등을 관찰함
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PCR 조건에서 기존 계면활성제와 본 발명 계면활성제로 제조한 드롭렛을 비교하여 안정성을 평가함
실험 결과
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본 발명 계면활성제를 사용한 마이크로캡슐은 장기 보관에서도 크기 변화와 깨짐 현상이 관찰되지 않았음. 반면, 기존 계면활성제는 이러한 문제가 나타남
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온도 변화에 따른 실험에서도 본 발명 계면활성제는 안정성을 보여, 기존 계면활성제와 비교하여 우수한 성능을 입증함. 특히 PCR 과정 후에도 뭉침 현상 없이 안정적인 드롭렛을 유지함
발명의 활용 방안
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본 발명의 생체 적합 계면활성제는 생물학적 분석, 특히 단일 세포 캡슐화와 체외 번역에 활용될 수 있음. 이는 의료 진단, 약물 개발 및 기초 생물학 연구 등 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있음
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또한, 고속 대량 스크리닝이 필요한 산업 분야에서도 적용 가능성이 큼. 이는 연구 효율성을 높이고 비용을 절감하는 데 크게 기여할 수 있음
기대효과
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본 발명의 기술은 생물학적 분석의 장기 안정성을 크게 향상시키며, 이를 통해 연구의 정확성과 효율성을 높임. 이는 의료 진단 및 약물 개발의 속도를 높이고 비용을 절감하는 데 기여할 것임
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장기적으로는 생물학적 데이터의 신뢰성을 증대시켜 새로운 연구와 개발 분야를 여는 데 기여할 수 있음
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생체 적합 계면활성제의 특성상 다양한 생물학적 응용 분야에 걸쳐 널리 사용될 수 있으며, 기존의 기술을 대체하거나 보완하여 연구 및 산업 전반에 걸쳐 긍정적인 영향을 미칠 것임
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