Reactive polymers has the advantage of being able to easily add various functional groups we want to the polymer by using the high reactivity. In addition, since the ratio or type of added functional groups can be quickly and precisely controlled, the efficiency of optimization for the desired function is very high. In this study, poly(pentafluorophenyl acrylate) (PPFPA), a reactive polymer, is used. Because PPFPA has a pentafluorophenyl (PFP) ester functional group, which is a good leaving group, SN2 substitution reaction occurs very easily with a primary amine or alcohol functional group. As a result, the PFP functional group can be substituted with the desired functional group to give a new functional group to the polymer.
In chapter 3, we reacted PPFPA precursors with various ratios of amine-PEG and amine-PDMS to synthesize PPFPA-g-PEG-g-PDMS brush copolymers with different 7 ratios. The synthesized 7 brush copolymers were tested for antifouling performance against chlorella, protein, and cells, which are considered to be major contaminants in the marine and bio fields. As a result, it was confirmed that the ratio of PEG and PDMS showing the best antifouling performance was slightly different depending on the foulant. To find out more about the reason,
we analyzed the structure of the brush copolymer coated surfaces through depth analysis. As the PEG chain is stretched a little higher than the PDMS chain, we proposed an antifouling mechanism in which the two polymers exhibit antifouling performance step by step.
In chapter 4, biotin-(IR775-g-PEG) copolymer was synthesized from PPFPA by grafting IR775 dye and PEG. And the bio imaging ability of biotin-(IR775-g-PEG) was tested using streptavidin-coated silicon wafers and agarose beads. As a result of analysis using confocal microscopy, it was confirmed that it successfully selectively bound and exhibited about 14 times the fluorescence intensity compared to a single biotin-IR775 dye molecule. Therefore, the possibility of application in the field of bio imaging was confirmed by using this strong fluorescence characteristics.
반응성 고분자는 높은 반응성을 이용하여 고분자에 원하는 다양한 작용기를 쉽게 도입할 수 있는 장점이 있습니다. 또한 도입되는 작용기의 비율이나 종류를 빠르고 정밀하게 제어할 수 있어 원하는 기능에 대한 최적화 효율이 매우 좋습니다. 본 연구에서는 반응성 고분자인 폴리(펜타플루오로페닐 아크릴레이트) (PPFPA)를 사용하였습니다. PPFPA는 우수한 이탈기인 펜타플루오로페닐 (PFP) 에스터 그룹을 가지고 있기 때문에 1차 아민 또는 알코올 그룹과 SN2 치환 반응이 매우 쉽게 일어납니다. 그 결과, PFP 그룹은 원하는 작용기로 치환되어 폴리머에 새로운 능력을 부여할 수 있습니다.
3장에서는 다양한 비율의 아민-PEG 및 아민-PDMS와 PPFPA 전구체를 반응시켜 다양한 비율의 PPFPA-g-PEG-g-PDMS 브러시 공중합체를 합성했습니다. 합성된 다양한 비율의 7개 브러시 공중합체를 이용하여 해양 및 바이오 분야에서 주 오염물질인 클로렐라, 단백질 및 세포에 대한 방오 성능을 테스트했습니다. 그 결과 가장 우수한 방오 성능을 나타내는 PEG와 PDMS의 비율이 오염원에 따라 조금씩 차이가 있음을 확인하였습니다. 그 이유를 더 알아보기 위해 깊이 분석 (depth analysis)을 통해 브러시 공중합체 코팅의 구조를 분석하였고, 이 결과를 통해 PEG 사슬이 PDMS 사슬보다 조금 더 높게 늘어남에 따라 두 고분자가 단계적으로 방오 성능을 나타내는 방오 메커니즘을 제안하였습니다.
4장에서는 IR775 염료와 PEG를 PPFPA에 도입하여 비오틴-(IR775-g-PEG) 공중합체를 합성하였습니다. 그리고 스트랩타비딘 (streptavidin)이 코팅된 실리콘 웨이퍼와 아가로스 비드를 사용하여 합성된 비오틴-(IR775-g-PEG)의 바이오 이미징 능력을 테스트하였습니다. 공초점 현미경을 이용한 분석 결과 합성된 공중합체가 스트랩타비딘에 선택적으로 결합하여 비오틴-IR775 염료 분자에 비해 약 14배의 형광 세기를 나타내는 것을 확인하였습니다. 따라서 이러한 강한 형광 특성을 이용하여 바이오 이미징 분야에 응용 할 수 있는 가능성을 확인하였습니다.
