KR101647095B1 - Microfluidic system, manufacturing method thereof and method of cell encapsulation in hydrogel - Google Patents

Microfluidic system, manufacturing method thereof and method of cell encapsulation in hydrogel Download PDF

Info

Publication number
KR101647095B1
KR101647095B1 KR1020140060033A KR20140060033A KR101647095B1 KR 101647095 B1 KR101647095 B1 KR 101647095B1 KR 1020140060033 A KR1020140060033 A KR 1020140060033A KR 20140060033 A KR20140060033 A KR 20140060033A KR 101647095 B1 KR101647095 B1 KR 101647095B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
zone
hydrogel
microfluidic device
microchannel
cell
Prior art date
Application number
KR1020140060033A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150133402A (en
Inventor
이석재
이문근
이태재
이경균
김도현
박견주
석승환
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020140060033A priority Critical patent/KR101647095B1/en
Publication of KR20150133402A publication Critical patent/KR20150133402A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101647095B1 publication Critical patent/KR101647095B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M3/00Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus
    • C12M3/08Apparatus for tissue disaggregation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

본 발명은 세포가 하이드로젤에 담지되는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세기둥 어레이존과 포커싱존을 통과하면서 단일세포로 분산되어 하이드로젤에 담지되는 마이크로플루이딕 장치, 장치의 제조방법 및 하이드로젤에 세포를 담지하는 방법에 관한 것이다. 본 발명인 마이크로플루이딕 장치를 이용한 세포 담지 방법을 적용하면, 미세기둥 어레이존이라는 구조체를 이용하여 뭉쳐있는 구형이 아닌 미생물 세포를 분산시키고, 포커싱존에서 하이드로젤 방울에 단일 세포의 형태로 담지함으로써, 고분자로 인한 세포의 뭉침 문제를 해결하고 분리된 세포를 단일세포의 형태로 하이드로젤에 담지하는 것이 가능하다.The present invention relates to a technique of supporting cells on a hydrogel, and more particularly, to a microfluidic device in which fine cells are dispersed in a single cell while passing through a fine columnar array zone and a focusing zone and supported on a hydrogel, To a method of supporting cells on a gel. By applying the cell carrying method using the microfluidic device according to the present invention, microorganism cells that are not spherical aggregated are dispersed by using a structure called a micropillar array zone, and the droplets are carried in the form of single cells in hydrogel drops in a focusing zone, It is possible to solve the problem of cell aggregation due to the polymer and to carry the separated cells in the form of a single cell in a hydrogel.

Description

마이크로플루이딕 장치, 장치의 제조방법 및 하이드로젤에 세포를 담지하는 방법 {Microfluidic system, manufacturing method thereof and method of cell encapsulation in hydrogel}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a microfluidic device, a manufacturing method of the device, and a method of supporting cells on a hydrogel.

본 발명은 세포가 하이드로젤에 담지되는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세기둥 어레이존과 포커싱존을 통과하면서 단일세포로 분산되어 하이드로젤에 담지되는 마이크로플루이딕 장치, 장치의 제조방법 및 하이드로젤에 세포를 담지하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a technique of supporting cells on a hydrogel, and more particularly, to a microfluidic device in which fine cells are dispersed in a single cell while passing through a fine columnar array zone and a focusing zone and supported on a hydrogel, To a method of supporting cells on a gel.

하이드로젤은 일반적으로 다량의 수분을 함유할 수 있는 삼차원의 친수성 망상구조를 가진 고분자 물질을 의미한다. 하이드로젤은 적어도 전체 중량의 20%이상의 수분을 흡수할 수 있으며, 95%이상의 물을 흡수하는 것을 고흡수성 하이드로젤이라고 부른다. 하이드로젤은 단일중합체 또는 공중합체로 이루어지며, 외부 이력에 의한 유동성이 거의 없는 구조적으로 안정한 삼차원 네트워크 구조를 형성하는데, 이러한 구조는 공유결합, 수소결합, 반데르발스 결합 또는 물리적인 응집 등 여러 요인에 의해 형성된다. 수용액 상에서 팽윤된 후에 열역학적으로 안정하게 존재하여 액체와 고체의 중간 형태에 해당하는 기계적·물리화학적 특성을 지닌다. 또한, 하이드로젤의 팽윤도는 고분자의 화학구조와 친수성, 고분자사슬 간의 가교도에 따라 조절이 가능하므로 구성성분과 제조방법에 따라 다양한 형태와 성질을 가진 하이드로젤의 제조가 가능하다.
A hydrogel generally refers to a polymer material having a three-dimensional hydrophilic network structure that may contain a large amount of water. The hydrogel is capable of absorbing at least 20% of the total weight of the water, and absorbing at least 95% of the water is called a highly absorbing hydrogel. The hydrogel is composed of a homopolymer or a copolymer and forms a structurally stable three-dimensional network structure with little fluidity due to external history. Such a structure may be formed by various factors such as covalent bonding, hydrogen bonding, van der Waals bonding, . It is thermodynamically stable after swelling in aqueous solution and has mechanical and physicochemical properties corresponding to the intermediate form of liquid and solid. The swelling degree of the hydrogel can be controlled according to the chemical structure, hydrophilicity and cross-linking degree between the polymer chains of the polymer. Thus, it is possible to produce a hydrogel having various shapes and properties depending on the constitution and manufacturing method.

합성고분자는 종류가 다양하며 물리화학적 표면성질 또는 기계적 성질을 폭넓게 변화시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. 생체재료로 사용되는 대표적인 하이드로젤은 PHEMA이다. PHEMA는 곁가지에 친수성인 수산화기(-OH)를 가지고 있어 쉽게 수화 될 수 있다. 합성고분자를 이용한 하이드로젤을 제조하기 위하여 사용되는 대표적인 방법은 친수성의 폴리에틸렌옥사이드에 소수성의 다른 고분자를 블록 공중합시키는 방법이다. PEO-PPOPEO, PEO-폴리에스터(PLA, PCL 및 PLGA등) 유도체 등이 그 대표적인 예이다. 뿐만 아니라 폴리N-이소프로필아크릴아마이드(PNIPAAm) 계열 유도체 또한 온도감응성 하이드로젤로서 많은 연구가 진행되고 있다. 이외에도 폴리아크릴아마이드(PAAm), 폴리메타아크릴산, 폴리말레인산, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리N-비닐피롤리돈(PVP) 등과 같은 친수성 단량체들이 하이드로젤 제조을 위해 많이 사용되고 있다. 또한 폴리(MMA-co-HEMA), 폴리(AN-아릴설포네이트), P(GEMA-설페이트) 등 다양한 공중합체로 이루어진 하이드로젤이 개발되어 있다.
Synthetic polymers have the advantage that they can be varied in variety and can vary widely in their physico-chemical surface properties or mechanical properties. A typical hydrogel used as a biomaterial is PHEMA. PHEMA has a hydrophilic hydroxyl group (-OH) on the side branch and can be easily hydrated. A representative method used for preparing a hydrogel using a synthetic polymer is a method of block copolymerizing hydrophilic polyethylene oxide with another hydrophobic polymer. PEO-PPOPEO, PEO-polyesters (PLA, PCL and PLGA) derivatives, and the like. In addition, poly-N-isopropylacrylamide (PNIPAAm) derivatives are also being studied as temperature-sensitive hydrogels. Hydrophilic monomers such as polyacrylamide (PAAm), polymethacrylic acid, polymaleic acid, polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene oxide (PEO) and poly N-vinyl pyrrolidone (PVP) . Hydrogels composed of various copolymers such as poly (MMA-co-HEMA), poly (AN-aryl sulfonate) and P (GEMA-sulfate) have been developed.

대한민국 등록특허 공보 제 1360942호Korean Patent Publication No. 1360942

고부가가치의 바이오물질을 얻는 데에 있어서, 하이드로젤에 세포를 담지하는 기술이 이용되어 왔다. 특히 마이크로플루이딕 장치를 이용한 세포 담지 기술은 여러 그룹에 의해 진행되었지만, 대부분 동물세포나 형상이 구형인 세포에 한정되어 있다. 하지만 수많은 바이오 물질과 바이오 의약품을 얻을 수 있는 세포가 미생물이기에 구형 이외의 세포나 미생물을 대상으로 하는 기술이 요구되고 있는 실정이다. 그러나 종래의 마이크로플루이딕 장치를 적용하여 미생물 세포를 하이드로젤에 담지하고자 할 경우, 세포의 모양이 구형이 아니기 때문에 적용하기가 어려운 점이 있었고, 하이드로젤과 같은 고분자 물질에 의한 세포의 뭉침 현상이 나타나므로 이를 해결해야하는 과제가 남아 있다.
In order to obtain a high value-added biomaterial, a technique of supporting cells on a hydrogel has been used. Particularly, the technique of carrying cells using a microfluidic device has been carried out by several groups, but most of them are limited to animal cells and spherical cells. However, since cells capable of obtaining a large number of biomaterials and biopharmaceuticals are microorganisms, techniques for targeting cells and microorganisms other than spherical cells are required. However, when the conventional microfluidic device is used to carry the microbial cells on the hydrogel, it is difficult to apply the microbial cells because the shape of the cells is not spherical, and the aggregation of the cells due to the high molecular substance such as hydrogel occurs Therefore, there remains a problem to be solved.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치에 있어서, 하이드로젤에 담지하고자 하는 세포의 모체인 미생물을 주입하는 시료 주입구, 상기 시료 주입구로부터 포커싱존까지 형성된 제 1 미세유로, 다수의 미세기둥들이 상기 제 1 미세유로 상에 형성된 미세기둥 어레이존, 상기 제 1 미세유로를 중심으로 좌측과 우측에 형성되며, 오일에 계면활성제를 넣은 분산매를 주입하는 오일 주입구, 상기 오일 주입구로부터 형성되어 제 1 미세 유로와 만나는 제 2 미세유로, 상기 제 1 미세유로가 상기 제 2 미세유로와 만나는 부근에 형성되며, 유로의 폭이 현저히 감소하는 포커싱존, 상기 포커싱존으로부터 시료 유출구까지 형성된 제 3 미세유로, 및 상기 제 3 미세유로 종착부로서 상기 포커싱존에서 형성된 하이드로젤 담지 세포가 유출되는 시료 유출구를 포함하여 구성되며, 상기 미세기둥 어레이존은 실린더 형상의 미세기둥들이 시료 주입구로부터 기둥 간격 또는 지름이 큰 값에서 작은 값을 가지는 순서로 나열되며, 상기 미세기둥 어레이존은 동일 기둥 간격 또는 동일 지름별로 n개의 구간(2≤n≤5)으로 분할 형성되며, 시료 주입구로부터 기둥 간격 또는 지름이 큰 순서대로 제 1 미세기둥 어레이존 ... 제 n 미세기둥 어레이존이 형성되며, 상기 제 n개의 미세기둥 어레이존 구간 사이마다 유로의 방향을 전환하는 하나의 곡률부가 형성되어, 상기 제 1 미세유로에는 총 n-1개의 곡률부가 마련되는 것을 특징으로 하는 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치를 제공한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a microfluidic device for supporting cells on a hydrogel, comprising: a sample inlet for injecting a microorganism as a host of cells to be supported on the hydrogel; A microchannel array zone in which a plurality of fine columns are formed on the first microchannel, a dispersion medium in which a surfactant is added to the oil is formed on the left and right sides of the first microchannel, A second microchannel formed from the oil injection port to meet with the first microchannel, a focusing zone where the first microchannel is formed in the vicinity of the second microchannel and the width of the channel is significantly reduced, A third microchannel formed from the focusing zone to the sample outlet, and a third microchannel formed from the foil And a sample outlet through which the hydrogel-bearing cells formed in the dome are flowed out. The fine columnar array zone is arranged in the order of the cylinder-shaped fine columns from the sample injection port, The fine pillar array zone is divided into n sections (2 ≤ n ≤ 5) by the same column spacing or the same diameter, and the first micro column array zone A fine pillar array zone is formed and a curved portion for changing the direction of the flow path is formed between the n-th minute pillar array zone sections, and a total of n-1 curved portions are provided in the first micro flow path. The present invention provides a microfluidic device for supporting cells on a hydrogel.

또한 본 발명은, 전술한 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치를 이용한 세포 담지 방법에 있어서, 분석하고자 하는 세포의 모체가 되는 미생물을 준비하는 단계, 상기 미생물에 폴리에틸렌글리콜 다이아릴레이트(PEGDA : Polyethylene Glycol Diacrylate)를 첨가하여 세포 용액을 제조하는 단계, 오일에 계면활성제를 넣은 분산매를 제조하는 단계, 상기 세포 용액과 상기 분산매를 마이크로플루이딕 장치의 시료 주입구와 오일 주입구에 각각 주입하는 단계, 상기 세포 용액이 상기 마이크로플루이딕 장치의 미세기둥 어레이존을 통과하며 단일세포체로 분산되는 단계, 상기 분산된 단일세포체가 상기 분산매와 접촉하는 단계, 상기 단일세포체가 상기 분산매와 함께 상기 마이크로플루이딕 장치의 포커싱존을 통과하며 상기 단일세포체를 내포하는 하이드로젤 방울이 형성되는 단계, 및 상기 하이드로젤 방울이 시료 유출구에 도달 및 수거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 담지 방법을 제공한다.
The present invention also provides a method for supporting a cell using a microfluidic device for supporting the above-described cells on a hydrogel, comprising the steps of preparing a microorganism to be a host of a cell to be analyzed, Preparing a cell solution by adding PEGDA: Polyethylene Glycol Diacrylate), preparing a dispersion medium containing a surfactant in oil, injecting the cell solution and the dispersion medium into a sample inlet and an oil inlet of a microfluidic device, respectively Said cell solution passing through a microporous array of microfluidic devices and dispersed in a single cell body, contacting said dispersed single cell body with said dispersion medium, said single cell body comprising a microfluidic device Passing through the focusing zone of the device, Step is included to form a hydrogel droplet, and provides a cell supporting method comprising the step of reaching and collecting in the hydrogel droplets sample outlet.

본 발명의 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치 및 이를 이용한 세포 담지 방법을 적용하면, 세포의 농도를 희석하지 않고 배지 상태 그대로 사용할 수 있으며, 미세기둥 어레이존이라는 구조체를 이용하여 뭉쳐있는 구형이 아닌 미생물 세포를 분산시키고, 포커싱존에서 하이드로젤 방울에 단일 세포의 형태로 담지함으로써, 고분자로 인한 세포의 뭉침 문제를 해결하는 것이 가능하다. 따라서 고부가가치의 바이오물질을 획득하는 기발 기술의 핵심이 될 수 있다.
The microfluidic device for supporting the cells of the present invention on a hydrogel and the cell supporting method using the microfluidic device can be used as a medium without diluting the cells. By dispersing non-spherical microbial cells and carrying them in the form of single cells in droplets in the focusing zone, it is possible to solve the problem of cell aggregation due to the polymer. Therefore, it can be the core of ingenious technology to acquire high value-added biomaterials.

도 1은 본 발명인 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치의 주요 구성 평면도이다.
도 2는 본 발명인 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치의 일실시예로서 미세기둥 어레이존과 포커싱존의 확대도이다.
도 3은 본 발명인 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치의 시료와 오일의 유입 및 하이드로젤 유출 방법을 설명하는 사시도이다.
도 4는 본 발명인 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치의 제조방법 순서도이다.
도 5는 본 발명인 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치를 이용한 세포 담지 방법 순서도이다.
도 6은 세포의 모체가 되는 미생물이 본 발명인 마이크로플루이딕 장치의 미세기둥 어레이존에 의해 단일세포로 분산되는 과정을 설명하는 설명도이다.
도 7은 세포의 모체가 되는 미생물이 본 발명인 마이크로플루이딕 장치의 미세기둥 어레이존에 의해 단일세포로 분산되는 과정을 설명하는 설명도이다.
도 8은 본 발명인 마이크로플루이딕 장치의 미세기둥 어레이존에 의해 용액상태의 하이드로젤 내에서 분산된 단일세포가 포커싱존을 통과하며 하이트로젤 방울에 담지되는 과정을 설명하는 설명도이다.
도 9는 본 발명인 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치의 미세기둥 어레이존을 통과하는 세포의 분산 과정을 시간경과 순으로 나열한 사진이다.
도 10는 본 발명의 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치의 미세기둥 어레이존 유무에 의한 세포 분산 효과를 비교한 사진이다.
도 11는 본 발명의 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치의 미세기둥 어레이존 유무에 의한 세포 분산 효과를 비교한 그래프이다.
도 12는 세포 농도에 따른 하이드로젤에 담지된 세포의 수 그래프와 실제 하이드로젤에 담지된 세포의 모습 사진이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a principal structural plan view of a microfluidic device for supporting cells of the present invention on a hydrogel; FIG.
FIG. 2 is an enlarged view of a micropillar array zone and a focusing zone as one embodiment of a microfluidic device for supporting cells of the present invention on a hydrogel.
FIG. 3 is a perspective view illustrating a sample of a microfluidic device for supporting cells of the present invention on a hydrogel, oil inflow, and hydrogel outflow method.
4 is a flowchart of a method of manufacturing a microfluidic device for supporting cells of the present invention on a hydrogel.
FIG. 5 is a flowchart of a method of supporting a cell using a microfluidic device for supporting cells of the present invention on a hydrogel.
FIG. 6 is an explanatory view for explaining the process of dispersing microorganisms as the host cells into single cells by the micropillar array zone of the microfluidic device of the present invention. FIG.
FIG. 7 is an explanatory view illustrating a process in which a microorganism serving as a host of cells is dispersed into a single cell by a micropillar array zone of a microfluidic device according to the present invention.
FIG. 8 is an explanatory view illustrating a process in which a single cell dispersed in a solution-state hydrogel by a micro-pillar array zone of a microfluidic device according to the present invention is passed through a focusing zone and supported on a gel droplet.
FIG. 9 is a photograph showing the distribution process of the cells passing through the micropillar array zone of the microfluidic device for carrying the cells of the present invention on the hydrogel in time sequence.
10 is a photograph showing a comparison of cell dispersing effects of microfluidic devices for supporting a cell of the present invention on a hydrogel, according to presence or absence of a micropillar array zone.
11 is a graph comparing cell dispersing effects of a microfluidic device for supporting a cell of the present invention on a hydrogel with or without a micropillar array zone.
FIG. 12 is a photograph of the number of cells supported on the hydrogel according to the cell concentration, and a photograph of the cell carried on the actual hydrogel.

본 발명은 세포가 하이드로젤에 담지되는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세기둥 어레이존과 포커싱존을 통과하면서 단일세포로 분산되어 하이드로젤에 담지되는 마이크로플루이딕 장치, 장치의 제조방법 및 하이드로젤에 세포를 담지하는 방법에 관한 것으로 이하 첨부되는 도면과 함께 본 발명을 상세히 설명한다.
The present invention relates to a technique of supporting cells on a hydrogel, and more particularly, to a microfluidic device in which fine cells are dispersed in a single cell while passing through a fine columnar array zone and a focusing zone and supported on a hydrogel, The present invention relates to a method for supporting cells on a gel, and the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명인 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치의 주요 구성 평면도로서, 하이드로젤에 담지하고자 하는 목적 세포의 모체가 되는 미생물을 주입하는 시료 주입구(10), 상기 시료 주입구(10)로부터 포커싱존(60)까지 형성된 제 1 미세유로(20), 다수의 미세기둥들이 상기 제 1 미세유로(20) 상에 형성된 미세기둥 어레이존(30), 상기 제 1 미세유로(20)를 중심으로 좌측과 우측에 형성된 오일 주입구(40), 상기 오일 주입구(40)로부터 형성되어 제 1 미세 유로와 만나는 제 2 미세유로(50), 상기 제 1 미세유로(20)가 상기 제 2 미세유로(50)와 만나는 부근에 형성되며 유로의 폭이 현저히 감소하는 포커싱존(60), 상기 포커싱존(60)으로부터 시료 유출구(80)까지 형성된 제 3 미세유로(70) 및 상기 제 3 미세유로(70) 종착부로서 상기 포커싱존(60)에서 형성된 하이드로젤 담지 세포가 유출되는 시료 유출구(80)로 구성되어 있다.
FIG. 1 is a plan view of a microfluidic device for supporting cells of the present invention on a hydrogel. The microfluidic device includes a sample inlet 10 for injecting a microorganism to be a mother of a target cell to be supported on the hydrogel, A microchannel array zone 30 in which a plurality of fine columns are formed on the first microchannel 20 and a second microchannel array zone 30 in which a plurality of microchannels are formed on the first microchannel 20 from the first microchannel 20 to the focusing zone 60, An oil injection port 40 formed on the left and right sides of the first microchannel 20 and a second microchannel 50 formed from the oil injection port 40 to meet with the first microchannel, And a third microchannel 70 formed from the focusing zone 60 to the sample outlet 80. The third microchannel 70 is formed in the vicinity of the third microchannel 50, 70) in the focusing zone 60 And a sample outlet 80 through which the formed hydrogel-bearing cells flow out.

특히 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 부분 확대도로서, 도시된 바와 같이 상기 제 1 미세유로(20) 상에 형성되어 있는 미세기둥 어레이존(30)은 실린더 형상의 미세기둥들이 시료 주입구(10)로부터 기둥 간격 또는 지름이 큰 값에서 작은 값을 가지는 순서로 나열되며, 동일 기둥 간격 또는 동일 지름별로 n개의 구간(2≤n≤5)으로 분할 형성되어, 시료 주입구(10)로부터 기둥 간격 또는 지름이 큰 순서대로 제 1 미세기둥 어레이존부터 제 n 미세기둥 어레이존까지 형성된다. 또한 상기 제 1 미세유로(20)에는 상기 제 n개의 미세기둥 어레이존 구간 사이마다 n-1개의 곡률부(21)가 형성되어 유로의 방향을 전환이 가능하도록 하였다.
Particularly, FIG. 2 is a partial enlarged view according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the fine pillar array zone 30 formed on the first microchannel 20 has cylindrical- (2 ≤ n ≤ 5) by the same column spacing or the same diameter so as to separate the columns from the sample inlet (10) The first fine pillar array zone to the n < th > minute pillar array zone are formed in the order of the interval or diameter. Also, n-1 curved portions 21 are formed in the first microchannel 20 between the n-th minute columnar array zone sections, so that the direction of the flow channel can be switched.

또한 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 미세유로의 미세기둥 어레이존(30)이 형성되어 있는 구간, 상기 제 1 미세유로의 제 n 미세기둥 어레이존 말단부로부터 상기 포커싱존(60)까지의 구간, 포커싱존(60) 구간, 상기 제 3 미세유로의 포커싱존(60)으로부터 상기 시료 유출구(80)까지 구간의 유로 폭이 상이하게 구성하였으며, 바람직하게는 상기 제 1 미세유로의 미세기둥 어레이존(30)이 형성되어 있는 구간의 폭은 500 ~ 700 ㎛, 상기 제 1 미세유로의 제 n 미세기둥 어레이존 말단부로부터 상기 포커싱존(60)까지의 구간의 폭은 160 ~ 200 ㎛, 상기 포커싱존(60) 구간이 40 ~ 60 ㎛, 상기 제 3 미세유로의 포커싱존(60)으로부터 상기 시료 유출구(80)까지의 구간이 500 ~ 700 ㎛으로 제작한다. 도 2에 도시된 본 발명의 일실시예는 상기 제 1 미세유로의 미세기둥 어레이존(30)이 형성되어 있는 구간의 폭은 600㎛, 상기 제 1 미세유로의 제 n 미세기둥 어레이존 말단부로부터 상기 포커싱존(60)까지의 구간의 폭이 180㎛, 상기 포커싱존(60) 구간이 50㎛, 상기 제 3 미세유로의 포커싱존(60)으로부터 상기 시료 유출구(80)까지의 구간이 580㎛으로 제작하였다.
As shown in FIG. 2, a section where the fine pillar array zone 30 of the first microchannel is formed, a section from the n-th fine pillar array zone end of the first microchannel to the focusing zone 60 A focusing zone 60 and a focusing zone 60 of the third microchannel to the sample outlet 80. The microchannel array of the first microchannel 60 may include a plurality of microchannels, The width of the section where the zone 30 is formed is 500 to 700 占 퐉, the width of the section from the nth minute columnar array terminal end of the first microchannel to the focusing zone 60 is 160 to 200 占 퐉, The zone 60 is 40 to 60 mu m and the section from the focusing zone 60 of the third microchannel to the sample outlet 80 is 500 to 700 mu m. 2, the width of a section in which the micropillar array zone 30 of the first microchannel is formed is 600 mu m, and the width of the microchannel array zone 30 of the first microchannel A section from the focusing zone 60 to the sample outlet 80 of the third microfluidic channel is 580 占 퐉; the width of the section to the focusing zone 60 is 180 占 퐉; the section of the focusing zone 60 is 50 占 퐉; Respectively.

도 3은 본 발명인 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치의 시료와 오일의 유입 및 하이드로젤 유출 방법을 설명하는 사시도로서, 시료 주입구(10)와 오일 주입구(40)는 시린지 펌프에 연결되어 세포 용액(100)과 분산매(200)가 주입되는 것과, 단일세포의 형태로서 담지된 하이드로젤을 수거하는 것을 나타내고 있다.
FIG. 3 is a perspective view illustrating a sample of a microfluidic device for supporting the cells of the present invention on a hydrogel, an oil inflow and a hydrogel outflow method, wherein the sample injection port 10 and the oil injection port 40 are connected to a syringe pump And shows that the cell solution 100 and the dispersion medium 200 are injected and the supported hydrogel is collected as a single cell.

도 4는 상기에서 상술한 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치의 제조방법 순서도로서, 먼저 포토리소그래피 방법으로 마스터몰드를 제작한다. 이때 마스터몰드는 미세유로 상에 음각으로 형성된 미세기둥들을 가지도록 제작한다. 이렇게 제작된 마스터몰드에 PDMS(Polydimethylsiloxane)를 채워서, 상기 PDMS가 충전된 마스터몰드 중합체를 60 ~ 80℃ 온도조건의 오븐에서 1 ~ 3시간 경화시킨 후, 상기 경화된 PDMS층을 상기 마스터몰드로부터 탈거하여, 마스터몰드에 의하여 기둥 간격 또는 지름이 상이한 실린더 형상의 미세기둥이 양각으로 형성된 PDMS층에 시료 주입구(10)와 시료 유출구(80)를 펀칭 공정으로 형성하여 마이크로플루이딕 장치를 제작한다. 이후 상기 PDMS 기반의 마이크로플루이딕 장치를 에탄올과 증류수로 세척하여 잔여물 및 먼지를 제거함으로써 제작을 완성한다.
FIG. 4 is a flowchart of a manufacturing method of a microfluidic device for supporting the above-described cells on a hydrogel. First, a master mold is manufactured by photolithography. At this time, the master mold is formed so as to have fine columns formed at an engraved surface on the micro flow path. The prepared master mold is filled with PDMS (Polydimethylsiloxane), and the master mold polymer filled with the PDMS is cured in an oven at 60 to 80 ° C for 1 to 3 hours. Then, the cured PDMS layer is removed from the master mold A sample inlet 10 and a sample outlet 80 are formed by a punching process on a PDMS layer formed by a master mold in which cylinder-shaped fine pores having different column intervals or diameters are formed in a positive angle, thereby manufacturing a microfluidic device. Then, the PDMS-based microfluidic device is washed with ethanol and distilled water to remove residues and dust, thereby completing the fabrication.

도 5는 본 발명인 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치를 이용한 세포 담지 방법 순서도로서, 먼저 분석하고자 하는 세포의 모체가 되는 미생물을 준비한 후, 상기 미생물에 폴리에틸렌글리콜 다이아릴레이트(PEGDA : Polyethylene Glycol Diacrylate)를 첨가하여 세포 용액(100)을 제조한다. 또한 오일에 계면활성제를 넣어 분산매(200)를 제조한다. 이렇게 제조된 상기 세포 용액(100)과 상기 분산매(200)를 상기 마이크로플루이딕 장치의 시료 주입구(10)과 오일 주입구(40)에 각각 시린지 펌프를 이용하여 주입한다.
FIG. 5 is a flowchart of a method of carrying cells using a microfluidic device for carrying cells of the present invention on a hydrogel. First, microorganisms to be the host of cells to be analyzed are prepared, and then polyethylene glycol diarylate (PEGDA: Polyethylene Glycol Diacrylate) is added to prepare the cell solution 100. A surfactant is added to the oil to prepare a dispersion medium (200). The cell solution 100 and the dispersion medium 200 thus prepared are injected into a sample injection port 10 and an oil injection port 40 of the microfluidic device using a syringe pump.

상기 주입된 세포 용액(100)이 제 1 미세유로(20)를 따라 상기 마이크로플루이딕 장치의 미세기둥 어레이존(30)을 통과하며 단일세포체로 분산되게 되며, 도 6과 도 7은 세포가 분산되는 과정을 나타내고 있다. 상기에 이어서 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 분산된 단일세포체가 포커싱존(60)에 근접하여 제 2 미세유로(50)를 통해 이동한 분산매(200)와 접촉하게 되며, 상기 단일세포체가 상기 분산매(200)와 함께 상기 마이크로플루이딕 장치의 포커싱존(60)을 통과하며 상기 단일세포체를 내포하는 하이드로젤 방울이 형성되게 되고, 이렇게 형성된 하이드로젤 방울이 제 3 미세유로(70)를 따라 시료 유출구(80)에 도달하면 수거한다.
The injected cell solution 100 passes through the micropillar array zone 30 of the microfluidic device along the first microchannel 20 and is dispersed into a single cell body. . 8, the dispersed single cell body is brought into contact with the dispersion medium 200 moved through the second microchannel 50 in the vicinity of the focusing zone 60, The hydrogel drops passing through the focusing zone 60 of the microfluidic device together with the dispersion medium 200 and containing the single cell body are formed and the hydrogel droplets thus formed are transported along the third microfluidic channel 70 to the sample outlet 80).

본 발명의 상기 세포 용액(100)은 LB 배지상태로서 세포의 모체가 되는 3×108 ~ 8×108 cells/mL의 미생물, 24.51 ~ 26.03 wt%의 폴리에틸렌글리콜 다이아릴레이트(PEGDA : Polyethylene Glycol Diacrylate), 0.78 ~ 1.23 wt%의 포타슘퍼설페이트(KPS : Potassium PerSulphate), 0.25 ~ 0.31 wt%의 D-소르비톨(D-sorbitol) 및 36.44 ~ 37.13 wt%의 증류수를 포함하는 것이 바람직하며, 본 발명의 실시예는 세포의 모체가 되는 미생물로서 LB 배지상태의 대장균을 0.5mL, 폴리에틸렌글리콜 다이아릴레이트(PEGDA : Polyethylene Glycol Diacrylate)이 0.3g, 포타슘퍼설페이트(KPS : Potassium PerSulphate)이 12.5mg, D-소르비톨(D-sorbitol)이 4mg, 증류수를 0.5mL로 실시하였다.
The cell solution (100) of the present invention is in the LB medium and contains 3 × 10 8 to 8 × 10 8 cells / mL of microorganism which is the host of the cell, 24.51 to 26.03 wt% of polyethylene glycol diacetate (PEGDA: Polyethylene Glycol Diacrylate, 0.78 to 1.23 wt% potassium persulfate (KPS), 0.25 to 0.31 wt% of D-sorbitol and 36.44 to 37.13 wt% of distilled water, (PEGDA), 0.3 g of polyethylene glycol diacrylate (PEGDA), 12.5 mg of potassium persulfate (KPS) and 12.5 mg of potassium persulfate - 4 mg of sorbitol (D-sorbitol) and 0.5 mL of distilled water.

도 9는 본 발명인 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치의 미세기둥 어레이존을 통과하는 세포의 분산 과정을 시간경과 순으로 나열한 사진이다. 본 발명의 실시예로서 적용한 대장균의 뭉침현상은 반데르발스 힘과 디플레이션 힘으로 설명할 수 있다. 뭉쳐진 세포들은 미세기둥 어레이존을 지나며 단계적으로 분리가 되며, 최종적으로 단일 세포로 하이드로젤에 담지 된다. 세포덩어리를 분산시키는 원리는 세포 용액(100) 내의 세포들은 세포 용액(100) 유체를 따라 미세유로의 방향으로 흐르게 되며, 이때 세포 용액(100) 유체가 세포를 끌어 당기는 힘으로 미세기둥에 부딪히게 된다. 1차적으로는 큰 덩어리의 세포들이 작은 덩어리로 부서지게 되고, 미세기둥에 의해 사이 통로가 좁아졌기 때문에 세포에 가해지는 전단 응력으로 인해 추가적인 세포의 분리 효과가 나타난다.
FIG. 9 is a photograph showing the distribution process of the cells passing through the micropillar array zone of the microfluidic device for carrying the cells of the present invention on the hydrogel in time sequence. The aggregation phenomenon of E. coli applied as an embodiment of the present invention can be explained by van der Waals force and deflation force. The aggregated cells are separated step by step through the micropillar array zone and ultimately carried on the hydrogel as a single cell. The principle of dispersing the cell mass is that the cells in the cell solution 100 flow along the cell solution 100 in the direction of the microchannel, where the cell solution 100 hits the micropillar by the pulling force of the cells do. In the first place, large lumps of cells are broken into small lumps, and because of the narrowed sidewall by the micro-pillars, additional cell separation effects are shown due to the shear stress applied to the cells.

도 10과 도 11은 본 발명의 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치의 미세기둥 어레이존 유무에 의한 세포 분산 효과를 비교한 사진과 그래프이다. 먼저 도 10의 (a)와 (c)는 미세기둥 어레이존이 없는 구조체이며, 반면에 (b)와 (d)는 본 발명의 미세기둥 어레이존을 갖춘 구조체이다. 미세기둥 어레이존이 없는 (a)와 (c)는 뭉쳐진 세포가 다수 관찰되지만(노란원의 Cell cluster), 미세기둥 어레이존을 갖춘 (b)와 (d)는 뭉쳐진 세포가 거의 관찰되지 않았음을 알 수 있다. 또한 붉은색 선으로 구획을 나누어 단위 면적당 나타나는 세포의 수를 1개(단일세포)에서 5개(세포 뭉침 결과)까지 분석해 본 결과를 그래프로 나타낸 도 11에 따르면, 미세기둥 어레이존을 갖춘 곳(Microstructure)에서는 1개의 단일세포가 가장 많이 발견된 반면, 미세기둥 어레이존을 갖추지 못한 곳(No Microstructure)에서는 5개의 뭉쳐진 세포가 가장 많이 발견되었음을 확인할 수 있었다.
FIGS. 10 and 11 are photographs and graphs comparing cell dispersing effects of microfluidic devices for supporting cells of the present invention on a hydrogel, according to presence or absence of a micropillar array zone. 10 (a) and 10 (c) are structures without a micropillar array zone, while (b) and (d) are structures with the micropillar array zone of the present invention. In (a) and (c) without a microcolumn array zone, many aggregated cells were observed (a yellow circle Cell cluster), but (b) and (d) with a microcolumn array zone showed few aggregated cells . Also, according to FIG. 11, which is a graph showing the results of analyzing the number of cells appearing per unit area divided by red lines from 1 (single cell) to 5 (cell clustering result), a region having a micropillar array zone In microstructure, one single cell was found the most, whereas in the case of No Microstructure where no micropillar array zone was found, 5 cells were found most.

도 12는 세포 농도에 따른 하이드로젤에 담지된 세포의 수 그래프와 실제 하이드로젤에 담지된 세포의 모습 사진으로서, 미세기둥의 존재로 인한 유체의 흐름 변화로 발생한 효과로 분산된 세포들은 포커싱존 부분으로 흘러가게 되고, 제 2 미세유로를 통해 양쪽에서 흘러들어온 오일에 계면활성제를 섞은 분산매(200)가 양쪽에서 세포 용액(100)을 압축하면서 폭이 현저하게 감소된 유로인 포커싱존을 통과하므로 높은 수준의 신장력이 작용하며, 이 힘의 도움으로 분산된 세포가 하이드로젤 방울에 하나씩 담길 수 있게 된다. 이렇게 하이드로젤에 담지된 세포들이 도 12에 도시되어 있다.
FIG. 12 is a graph showing the number of cells supported on the hydrogel according to the cell concentration and the shape of the cells supported on the actual hydrogel, and the cells dispersed due to the effect of the fluid flow change due to the presence of the fine column, And the dispersion medium 200 in which the surfactant is mixed with the oil flowing from both sides through the second micro flow path passes through the focusing zone which is a flow path whose width is remarkably reduced while compressing the cell solution 100 from both sides, Level stretching force, and with the aid of this force, dispersed cells can be contained in droplets of the hydrogel one at a time. The cells thus supported on the hydrogel are shown in Fig.

본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it should be understood that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. Obviously, the invention is not limited to the embodiments described above. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas which fall within the scope of equivalence by alteration, substitution, substitution, Range. In addition, it should be clarified that some configurations of the drawings are intended to explain the configuration more clearly and are provided in an exaggerated or reduced size than the actual configuration.

10. 시료 주입구
20. 제 1 미세유로
21. 곡률부
30. 미세기둥 어레이존
31. 제 1 미세기둥 어레이존
32. 제 2 미세기둥 어레이존
33. 제 3 미세기둥 어레이존
40. 오일 주입구
50. 제 2 미세유로
60. 포커싱존
70. 제 3 미세유로
80. 시료 유출구
100. 세포 용액
200. 분산매
300. 세포체
400. 하이드로젤에 담지된 세포체
10. Sample inlet
20. First microchannel
21. Curvature portion
30. Fine Column Array Zone
31. First fine column array zone
32. Second fine column array zone
33. Third Fine Column Array Zone
40. Oil inlet
50. Second fine channel
60. Focusing zone
70. Third Fine Channel
80. Sample outlet
100. Cell solution
200. Distributions
300. Cell body
400. Hydrogel-supported cell bodies

Claims (11)

세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치에 있어서,
하이드로젤에 담지하고자 하는 세포의 모체인 미생물을 주입하는 시료 주입구;
상기 시료 주입구로부터 포커싱존까지 형성된 제 1 미세유로;
다수의 미세기둥들이 상기 제 1 미세유로 상에 형성된 미세기둥 어레이존;
상기 제 1 미세유로를 중심으로 좌측과 우측에 형성되며, 오일에 계면활성제를 넣은 분산매를 주입하는 오일 주입구;
상기 오일 주입구로부터 형성되어 제 1 미세 유로와 만나는 제 2 미세유로;
상기 제 1 미세유로가 상기 제 2 미세유로와 만나는 부근에 형성되며, 유로의 폭이 현저히 감소하는 포커싱존;
상기 포커싱존으로부터 시료 유출구까지 형성된 제 3 미세유로; 및
상기 제 3 미세유로 종착부로서 상기 포커싱존에서 형성된 하이드로젤 담지 세포가 유출되는 시료 유출구;
를 포함하여 구성되며,
상기 미세기둥 어레이존은 실린더 형상의 미세기둥들이 시료 주입구로부터 기둥 간격 또는 지름이 큰 값에서 작은 값을 가지는 순서로 나열되며,
상기 미세기둥 어레이존은 동일 기둥 간격 또는 동일 지름별로 n개의 구간(2≤n≤5)으로 분할 형성되며, 시료 주입구로부터 기둥 간격 또는 지름이 큰 순서대로 제 1 미세기둥 어레이존 ... 제 n 미세기둥 어레이존이 형성되며,
상기 제 n개의 미세기둥 어레이존 구간 사이마다 유로의 방향을 전환하는 하나의 곡률부가 형성되어, 상기 제 1 미세유로에는 총 n-1개의 곡률부가 마련되는 것을 특징으로 하는 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치.
A microfluidic device for supporting cells in a hydrogel,
A sample inlet for injecting a microorganism, which is a host of cells to be supported on the hydrogel;
A first micro flow path formed from the sample injection port to the focusing zone;
A micropillar array zone in which a plurality of fine columns are formed on the first microchannel;
An oil injection port formed on the left and right sides of the first micro flow path to inject a dispersion medium containing a surfactant into the oil;
A second micro flow path formed from the oil injection port to meet the first micro flow path;
A focusing zone in which the first microchannel is formed near the second microchannel and the width of the channel is significantly reduced;
A third micro flow path formed from the focusing zone to the sample outlet; And
A sample outlet through which the hydrogel-bearing cells formed in the focusing zone flow out as the third fine channel-terminating portion;
And,
The fine pillar array zones are arranged in the order of the cylinder-shaped fine pillar having a smaller value from the sample inlet to the column spacing or diameter,
The fine pillar array zone is divided into n sections (2 ≤ n ≤ 5) by the same column spacing or the same diameter, and the first micro column array zone A fine pillar array zone is formed,
And one curved portion for changing the direction of the flow path is provided between the n-th minute columnar array zone sections, and a total of n-1 curved portions are provided in the first micro flow path. A microfluidic device.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제 1 미세유로의 미세기둥 어레이존이 형성되어 있는 구간, 상기 제 1 미세유로의 제 n 미세기둥 어레이존 말단부로부터 상기 포커싱존까지의 구간, 포커싱존 구간, 상기 제 3 미세유로의 포커싱존으로부터 상기 시료 유출구까지 구간의 유로 폭이 상이한 것을 특징으로 하는 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치.
The method according to claim 1,
A section from the n-th minute columnar array zone end of the first microchannel to the focusing zone, a focusing zone section, and a focusing zone of the third microchannel from the focusing zone of the first microchannel, Wherein the flow path width of the section is different from that of the sample outlet to the sample outlet.
제 4항에 있어서,
상기 제 1 미세유로의 미세기둥 어레이존이 형성되어 있는 구간의 폭은 500 ~ 700 ㎛, 상기 제 1 미세유로의 제 n 미세기둥 어레이존 말단부로부터 상기 포커싱존까지의 구간의 폭은 160 ~ 200 ㎛, 상기 포커싱존 구간의 폭은 40 ~ 60 ㎛, 상기 제 3 미세유로의 포커싱존으로부터 상기 시료 유출구까지의 구간의 폭은 500 ~ 700 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein a width of a section where the fine pillar array zone of the first microchannel is formed is 500 to 700 mu m and a width of a section from the end of the nth minute pillar array zone of the first microchannel to the focusing zone is 160 to 200 mu m , The width of the focusing zone section is 40 to 60 占 퐉, and the width of the section from the focusing zone of the third microchannel to the sample outlet is 500 to 700 占 퐉. The microfluid Dick device.
제 1항에 따른 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치의 제조방법에 있어서,
ⅰ) 포토리소그래피 방법으로 마스터몰드를 제작하는 단계;
ⅱ) 상기 제작된 마스터몰드에 PDMS(Polydimethylsiloxane)를 채우는 단계;
ⅲ) 상기 PDMS가 충전된 마스터몰드 중합체를 60 ~ 80℃ 온도조건의 오븐에서 1 ~ 3시간 경화시키는 단계;
ⅳ) 상기 경화된 PDMS층을 상기 마스터몰드로부터 탈거하는 단계;
ⅴ) 상기 탈거된 PDMS층에 시료 주입구와 시료 유출구를 형성하여 마이크로플루이딕 장치를 제작하는 단계; 및
ⅵ) 상기 PDMS 기반의 마이크로플루이딕 장치를 에탄올과 증류수로 세척하는 단계;
를 포함하며,
상기 ⅳ) 단계에서 마스터몰드로부터 탈거된 PDMS층의 미세기둥들은 제 1 미세유로 상에 어레이 형태로 한군데 이상 형성되어 있고 기둥 간격 또는 지름이 상이한 실린더 형상이며, 미세기둥이 양각으로 형성되어 있으며,
상기 미세기둥들이 형성된 미세기둥 어레이존은 실린더 형상의 미세기둥들이 시료 주입구로부터 기둥 간격 또는 지름이 큰 값에서 작은 값을 가지는 순서로 나열되며,
상기 미세기둥 어레이존은 동일 기둥 간격 또는 동일 지름별로 n개의 구간(2≤n≤5)으로 분할 형성되며, 시료 주입구로부터 기둥 간격 또는 지름이 큰 순서대로 제 1 미세기둥 어레이존 ... 제 n 미세기둥 어레이존이 형성되며,
상기 제 n개의 미세기둥 어레이존 구간 사이마다 유로의 방향을 전환하는 하나의 곡률부가 형성되어, 상기 제 1 미세유로에는 총 n-1개의 곡률부가 마련되는 것을 특징으로 하는 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치의 제조방법.
A method of manufacturing a microfluidic device for supporting a cell according to claim 1 on a hydrogel,
I) fabricating a master mold by photolithography;
Ii) filling PDMS (Polydimethylsiloxane) on the prepared master mold;
Iii) curing the master mold polymer filled with the PDMS in an oven at a temperature of 60 to 80 ° C for 1 to 3 hours;
Iv) removing the cured PDMS layer from the master mold;
V) forming a microfluidic device by forming a sample inlet and a sample outlet in the removed PDMS layer; And
Vi) washing the PDMS-based microfluidic device with ethanol and distilled water;
/ RTI >
In the step (iv), the fine columns of the PDMS layer removed from the master mold are formed on the first microchannel more than one in the form of an array, the cylinders having different column spacings or diameters, the fine columns are formed in a convex shape,
The fine columnar array zone in which the fine columns are formed is arranged in the order of the cylinder-shaped fine columns having a smaller value from the sample injection port to the column spacing or diameter,
The fine pillar array zone is divided into n sections (2 ≤ n ≤ 5) by the same column spacing or the same diameter, and the first micro column array zone A fine pillar array zone is formed,
And one curved portion for changing the direction of the flow path is provided between the n-th minute columnar array zone sections, and a total of n-1 curved portions are provided in the first micro flow path. Wherein the microfluidic device is a microfluidic device.
삭제delete 제 1항에 따른 세포를 하이드로젤에 담지하기 위한 마이크로플루이딕 장치를 이용한 세포 담지 방법에 있어서,
Ⅰ) 분석하고자 하는 세포의 모체가 되는 미생물을 준비하는 단계;
Ⅱ) 상기 미생물에 폴리에틸렌글리콜 다이아릴레이트(PEGDA : Polyethylene Glycol Diacrylate)를 첨가하여 세포 용액을 제조하는 단계;
Ⅲ) 오일에 계면활성제를 넣은 분산매를 제조하는 단계;
Ⅳ) 상기 세포 용액과 상기 분산매를 마이크로플루이딕 장치의 시료 주입구와 오일 주입구에 각각 주입하는 단계;
Ⅴ) 상기 세포 용액이 상기 마이크로플루이딕 장치의 미세기둥 어레이존을 통과하며 단일세포체로 분산되는 단계;
Ⅵ) 상기 분산된 단일세포체가 상기 분산매와 접촉하는 단계;
Ⅶ) 상기 단일세포체가 상기 분산매와 함께 상기 마이크로플루이딕 장치의 포커싱존을 통과하며 상기 단일세포체를 내포하는 하이드로젤 방울이 형성되는 단계; 및
Ⅷ) 상기 하이드로젤 방울이 시료 유출구에 도달 및 수거하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 담지 방법.
A method for supporting a cell using a microfluidic device for supporting a cell according to claim 1 on a hydrogel,
(I) preparing a microorganism to be the host of the cell to be analyzed;
II) preparing a cell solution by adding polyethylene glycol diacrylate (PEGDA) to the microorganism;
III) preparing a dispersion medium in which a surfactant is added to the oil;
IV) injecting the cell solution and the dispersion medium into a sample inlet and an oil inlet of a microfluidic device, respectively;
V) passing the cell solution through a micropillar array zone of the microfluidic device and dispersing into a single cell body;
VI) contacting the dispersed single cell body with the dispersion medium;
VII) forming a hydrogel droplet containing the single cell body through the focusing cell of the microfluidic device together with the dispersion medium; And
VIII) reaching and collecting the hydrogel droplets at the sample outlet;
Wherein the cell-supporting method comprises the steps of:
제 8항에 있어서,
Ⅱ) 단계의 상기 세포 용액은 LB 배지상태로서 세포의 모체가 되는 3×108 ~ 8×108 cells/mL의 미생물, 24.51 ~ 26.03 wt%의 폴리에틸렌글리콜 다이아릴레이트(PEGDA : Polyethylene Glycol Diacrylate), 0.78 ~ 1.23 wt%의 포타슘퍼설페이트(KPS : Potassium PerSulphate), 0.25 ~ 0.31 wt%의 D-소르비톨(D-sorbitol) 및 36.44 ~ 37.13 wt%의 증류수를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 담지 방법.
9. The method of claim 8,
The cell solution in the step (II) is a microbial cell of 3 × 10 8 to 8 × 10 8 cells / mL which is the matrix of the LB medium, a polyethylene glycol diacrylate (PEGDA) of 24.51 to 26.03 wt% , 0.78 to 1.23 wt% potassium persulfate (KPS), 0.25 to 0.31 wt% of D-sorbitol and 36.44 to 37.13 wt% of distilled water.
제 8항에 있어서,
Ⅳ) 단계의 상기 세포 용액과 상기 분산매는 시린지 펌프를 이용해서 주입하는 것을 특징으로 하는 세포 담지 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the cell solution and the dispersion medium of step (IV) are injected using a syringe pump.
삭제delete
KR1020140060033A 2014-05-19 2014-05-19 Microfluidic system, manufacturing method thereof and method of cell encapsulation in hydrogel KR101647095B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140060033A KR101647095B1 (en) 2014-05-19 2014-05-19 Microfluidic system, manufacturing method thereof and method of cell encapsulation in hydrogel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140060033A KR101647095B1 (en) 2014-05-19 2014-05-19 Microfluidic system, manufacturing method thereof and method of cell encapsulation in hydrogel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150133402A KR20150133402A (en) 2015-11-30
KR101647095B1 true KR101647095B1 (en) 2016-08-11

Family

ID=54867876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140060033A KR101647095B1 (en) 2014-05-19 2014-05-19 Microfluidic system, manufacturing method thereof and method of cell encapsulation in hydrogel

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101647095B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200058005A (en) 2018-11-19 2020-05-27 한국과학기술원 Cell coating method of cell having a modified surface
CN111565847A (en) * 2018-01-15 2020-08-21 罗伯特·博世有限公司 Microfluidic device and method for operating the same

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10961563B1 (en) * 2019-12-19 2021-03-30 Robert Bosch Gmbh Nanoscale topography system for use in DNA sequencing and method for fabrication thereof
CN113134401B (en) * 2021-06-04 2023-10-31 南京鼓楼医院 Centrifugal microfluidic device for rapidly preparing bi-component gel microspheres and preparation method
CN114717100B (en) * 2021-07-16 2024-03-19 墨卓生物科技(浙江)有限公司 Microfluidic chip for single-cell sequencing and application
CN114018812B (en) * 2021-11-10 2023-10-20 重庆大学 Bacterial collection and detection integrated microfluidic fluorescent chip and application thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040033515A1 (en) 2002-04-16 2004-02-19 Han Cao Gradient structures interfacing microfluidics and nanofluidics, methods for fabrication and uses thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101153432B1 (en) * 2010-02-22 2012-06-05 부산대학교 산학협력단 Cell separation device for micro-diagnosis
KR101360942B1 (en) 2012-10-08 2014-02-12 조선대학교산학협력단 Cell-laden biocompatible polymer-natural biocompatible material hybrid scaffold and producing method therof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040033515A1 (en) 2002-04-16 2004-02-19 Han Cao Gradient structures interfacing microfluidics and nanofluidics, methods for fabrication and uses thereof

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Biotechnology and Bioengineering, Vol. 107, pp 747-751 (2010.07.14.)*
NATURE PROTOCOLS, Vol. 8, pp 870-891 (2013.04.04.)*

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111565847A (en) * 2018-01-15 2020-08-21 罗伯特·博世有限公司 Microfluidic device and method for operating the same
KR20200058005A (en) 2018-11-19 2020-05-27 한국과학기술원 Cell coating method of cell having a modified surface

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150133402A (en) 2015-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101647095B1 (en) Microfluidic system, manufacturing method thereof and method of cell encapsulation in hydrogel
EP3500662B1 (en) High-throughput system and method for the temporary permeabilization of cells
CN109070080B (en) Particle separation device and particle separation method
JP2019089067A (en) Device and method for forming droplet with relatively single dispersion
US20230405591A1 (en) Multi-channel integrated microfluidic chip and method for high-throughput preparation of monodisperse microgels using the same
EP3393663B1 (en) Method of partitioning an aqueous test sample
US11110415B2 (en) Polymer surface with t-shaped microstructure and fabrication method therefor and applications thereof
CN117264765A (en) Cell capturing and tumor ball culturing array chip and preparation and operation method thereof
JP7332586B2 (en) Particle sorting in microfluidic systems
Manzoor et al. A review on microwell and microfluidic geometric array fabrication techniques and its potential applications in cellular studies
CN108927231B (en) Multichannel liquid drop generation device and method based on macroporous perfusion microspheres
Kwapiszewska et al. Double casting prototyping with a thermal aging step for fabrication of 3D microstructures in poly (dimethylsiloxane)
US9512466B2 (en) Microdroplet formation by wells in a microfluidic device
CN102212458A (en) Variable pitch microcolumn array-based cell sorting structure and manufacturing method thereof
KR101221332B1 (en) Fabrication Method of Monodisperse Polymer Microparticle with Three-Dimensional Structure
Zhou et al. Controllable microdroplet splitting via additional lateral flow and its application in rapid synthesis of multi-scale microspheres
JP2018030057A (en) Fine particle separation device and fine particle separation method
KR101486413B1 (en) Microfluidic Chip Using Micro-post And Fabricating Method Thereof
KR102232562B1 (en) Multichannel Microsphere Forming Unit for Mass Production
Chon et al. Bio-particle separation using microfluidic porous plug for environmental monitoring
US20130066031A1 (en) Micromolding of polystyrene by soft lithography
KR101597210B1 (en) Method for forming microchannels of lab-on-a-chip
CN113114006A (en) Cooling flow channel structure for liquid directional transportation and processing method thereof
Ahn et al. Production of Uniform Microspheres Using a Simple Microfluidic Device with Silica Capillary
CN113289700A (en) Density gradient microstructure, preparation method of density gradient microstructure and magnetic control switch

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
E90F Notification of reason for final refusal
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190625

Year of fee payment: 4