Reactive polymer was used in the various fields such as biotechnology, photonics, and optoelectronics with advanced properties such as fluorescence, stimuli-responsiveness, and biocompatibility. Especially, bio application was developed rapidly during the past decades. Reactive polymer was utilized for the biomolecule immobilization so that the polymer act as the carrier. N-hydroxysuccinimide (NHS) is a famous representative active polymer in order to use the biomolecule conjugation. However, it is reported that NHS ester-containing polymer is not dissolves well in the organic solvent except for the DMSO, DMF. So, NHS functional group has poor solubility in most organic solvent. As alternative reactive polymer, poly pentafluorophenyl acrylate (PPFPA) as active esters have been studied a lot with very high activity. Compared to NHS, it has been studied that it has better control over polymer synthesis and has excellent stability. Also, PPFPA is possible to do post-polymerization modification (PPM) without catalyst, so that the PFP group on the PPFPA was dissociate when the amine or alcohol group is encountered into the PPFPA. After the PPM, amide or another ester bond was formed after the dissociation of the reactive pendent group. Reactive polymer with functional group was easily synthesized by CRP (controlled radical polymerization) such as NMP, ATRP and RAFT as well as post-modified to change the construction from initial structure. Among the CRP technique, RAFT is fully organic, and there’s no need toxic catalyst for the reaction, there is no need to do additional work to remove the catalyst after polymerization in this dissertation, RAFT polymerization was adopted for the PPFPA synthesis. And PPFPA after the RAFT was post-modified to immobilize the biomolecule as well as change the polymer property from hydrophobicity to hydrophilicity by using the hydrophilic molecules such as amine-PEG. Biomolecule was immobilized on the Si wafer, glass wafer and Si particle and utilized in the immunoprecipitation and detecting the virus in this dissertation. We simply introduce the dissertation in chapter 1. Synthesis of functional polymer and PPFPA, PPFPMA polymerization by RAFT was introduced in chapter 2. Also, biomolecules immobilization with reactive polymer was introduced. In chapter 3, we present the protein purification poly (pentafluorophenyl acrylate) based platform functionalized with SiO$_2$ Beads. Hepatitis virus (HCV, HAV) detection with reactive polymer platform targeting dsRNA was investigated in chapter 4. In chapter 5, we reported the multi-layered PEG-g-PPFPA polymer film based with biosensor enhanced fluorescent signal.
반응성 고분자는 형광, 자극 반응성 및 생체 적합성과 같은 고급 특성을 지닌 생명 공학, 광전자 및 광전자 공학과 같은 다양한 분야에서 사용되었습니다. 특히 바이오 애플리케이션은 지난 수십 년 동안 빠르게 발전했습니다. 반응성 고분자는 고분자가 전구체로 작용여 생체 분자를 기판에 고정화 하는데 사용했습니다. N-hydroxysuccinimide (NHS)는 바이오 분자 접합을 사용하기위한 대표적인 활성 고분자입니다. 그러나 NHS 에스터를 함유하는 고분자는 DMSO, DMF를 제외하고는 유기 용매에 잘 용해되지 않는 것으로 여러 저널에서 보고되었습니다. 따라서 NHS 작용기는 대부분의 유기 용매에 대한 용해도가 낮습니다. 그래서 NHS 작용기를 대체하는 반응성 중합체로서 활성 에스터인 poly pentafluorophenyl acrylate (PPFPA)가 매우 높은 활성으로 많이 연구되고 있습니다. NHS에 비해 고분자 합성에 대한 제어력과 안정성이 우수한 것으로 연구되었습니다. 또한 PPFPA는 촉매없이 PPM (Post-polymerization Modification)을 수행할 수 있어 아민 또는 알코올 그룹이 PPFPA와 만나면 PPFPA의 PFP 그룹이 해리됩니다. PPM 후, 반응성 펜던트 기의 해리되고 새로운 형태의 에스터 결합이 형성됩니다. 활성 그룹이 있는 반응성 고분자는 NMP, ATRP, RAFT와 같은 CRP (제어 라디칼 중합)에 의해 쉽게 합성되며 초기 구조에서 다른 구조로 쉽게 변형이 가능합니다. CRP 기술 중 RAFT 중합에서 반응물과 생성물은 완전히 유기물이며 반응에 독성 무기 촉매가 필요하지 않으며, 본 논문에서는 중합 후 촉매를 제거하기 위한 추가 작업이 필요하지 않습니다. 그래서 PPFPA 합성을 위해 RAFT 중합을 채택했습니다. 그리고 RAFT 중합 후 PPFPA는 amine-PEG와 같은 친수성 분자를 사용하여 고분자 특성을 소수성에서 친수성으로 구조를 변형하여 바이오 분자를 고정화하기 위해 사용했습니다. 바이오 분자는 Si와 SiO2 기판에 고정하여, 본 논문에서 면역 침전 및 바이러스 검출에 활용되었습니다. 1 장에서는 논문을 간단히 소개했습니다. 기능성 고분자와 PPFPA의 합성, RAFT에 의한 PPFPMA 중합은 2 장에서 다루었으며, 반응성 고분자를 이용한 생체 분자 고정화에 대해서도 소개를 했습니다. 3 장에서는 SiO$_2$ 나노 입자로 기능화 된 단백질 정제 PPFPA 기반 플랫폼을 제시했습니다. dsRNA를 표적으로 하는 반응성 고분자 플랫폼을 이용한 간염 바이러스 (HCV, HAV) 검출은 4 장에서 다루었습니다. 그리고 5 장에서는 형광 신호가 강화된 다층의 PEG-g-PPFPA 고분자 필름 기반 바이오 센서를 보고했습니다.
