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마이크로캡슐 형성용 생체 적합 계면활성제 합성방법

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

특허명: 마이크로캡슐 형성용 생체 적합 계면활성제 합성방법
발명자: 강동구 교수
출원번호: 10-2021-0012352
등록번호: 10-2545292

상세 정보

발명의 배경과 필요성

기술의 배경과 문제점

마이크로캡슐은 피콜리터 단위의 소량의 액체로 검사를 가능하게 하여 고속 대량 스크리닝에 혁신을 일으킬 수 있음. 이는 특히 생물학적 분석에서 매우 유용함
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
본 발명은 이러한 문제를 해결하고자 퍼플루오르 폴리에테르(PFPE)와 폴리에틸렌글리콜(PEG)를 결합한 생체 적합 계면활성제를 합성하여 드롭렛의 안정성을 증가시키고자 함

기술의 필요성

본 발명은 기존의 짧은 플루오로텔로머(C6-C10) 계열 계면활성제가 제공하지 못하는 장기간 안정성을 제공할 수 있음
새로운 생체 적합 계면활성제는 단일 세포 캡슐화 및 체외 번역에도 사용될 수 있으며, 이는 생물학적 분석의 정확성과 효율성을 크게 향상시킬 것임

구현방법

기술의 원리

본 발명은 퍼플루오르 폴리에테르(PFPE)와 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 결합하여 새로운 계면활성제를 합성함. 이 합성 과정은 여러 단계로 나누어져 있으며, 주요 단계는 다음과 같음
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

첫 번째 단계: 퍼플루오르 폴리에테르(예: Krytox 157-FSH)를 에테르계 용매(HFE-7100)에 용해하고 옥살릴 염화물과 혼합함
두 번째 단계: 혼합 용액을 저어서 배양한 후 미반응 용매와 옥살릴 염화물을 제거하여 활성 PFPE를 얻음
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

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

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
PCR 조건에서 기존 계면활성제와 본 발명 계면활성제로 제조한 드롭렛을 비교하여 안정성을 평가함

실험 결과

본 발명 계면활성제를 사용한 마이크로캡슐은 장기 보관에서도 크기 변화와 깨짐 현상이 관찰되지 않았음. 반면, 기존 계면활성제는 이러한 문제가 나타남
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

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
또한, 고속 대량 스크리닝이 필요한 산업 분야에서도 적용 가능성이 큼. 이는 연구 효율성을 높이고 비용을 절감하는 데 크게 기여할 수 있음

기대효과

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
장기적으로는 생물학적 데이터의 신뢰성을 증대시켜 새로운 연구와 개발 분야를 여는 데 기여할 수 있음
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

대표도면

기술이전 담당자 연락처

담당자명: 이미정 계장
부서: 기술사업화팀
전화번호: 032-835-9766
이메일: mijung@inu.ac.kr
인천대학교 산학협력단
(21999) 인천광역시 연수구 갯벌로 27(송도동) INU이노베이션센터 202호
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