KR100749908B1 - 패치 클램프 시스템 및 이를 이용한 세포 밀봉 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세포 이온 채널의 기가 밀봉 특성을 향상시켜 패치 클램핑의 신뢰도를 높일 수 있는 패치 클램프 시스템 및 이를 이용한 세포 밀봉 방법에 관한 것으로서,
본 발명에 따른 패치 클램프 시스템을 이용한 세포 밀봉 방법은 세포가 안착되는 세포 안착 영역을 구비하여 세포 공급, 포어링, 전류 측정 등의 일련의 패치 클램프 과정을 수행하는 패치 클램프 시스템을 이용한 세포 밀봉 방법에 있어서, 상기 세포 안착 영역 상에 세포 흡착 보조 물질이 도포된 상태에서 상기 세포 안착 영역에 세포를 안착시키는 세포 공급 과정을 진행한 후, 해당 세포를 소정 시간 동안 배양시켜 상기 세포와 세포 안착 영역 사이의 기가 밀봉이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
패치, 클램프, 기가, 밀봉, 실링

Description

패치 클램프 시스템 및 이를 이용한 세포 밀봉 방법{Patch clamp system and method for giga sealing using the same}
도 1은 본 발명에 따른 패치 클램프 시스템의 사시도.
도 2는 도 1의 A-A`선에 따른 단면도.
도 3은 시간의 경과에 따른 세포의 기가 밀봉 정도를 나타낸 그래프.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 패치 클램핑 시스템의 제작 공정을 설명하기 위한 공정 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
111 : 실리콘 기판 112 : 실리콘 질화물층
113 : 포어링 채널 114 : 세포 안착층
115 : 세포 부착 억제막 110 : 단위 패치 클램프 영역
100 : 패치 클램프 시스템 A : 세포 안착 영역
본 발명은 패치 클램프 시스템 및 이를 이용한 세포 밀봉 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세포 이온 채널의 기가 밀봉 특성을 향상시켜 패치 클램핑의 신뢰도를 높일 수 있는 패치 클램프 시스템 및 이를 이용한 세포 밀봉 방법에 관한 것이다.
반도체 가공 기술을 전자기계시스템으로 응용한 MEMS(Micro electro mechanical system) 기술은 정보통신분야, 초소형 기계, 초소형 센서, 디스플레이 등에서 눈부신 발전을 거듭해 응용분야를 계속 확대해 오고 있다. 특히, 90년대 말부터 생명공학분야에 이 기술을 접목한 Bio-MEMS 분야는 마이크로 플루이딕스(Microfluidics)의 유용한 특성을 이용하여 모세관 전기이동(Capillary Electrophoresis)을 비롯한 여러 생화학 분석장치에서 우수한 특성을 보이면서 다양한 응용분야를 열고 있다. 미세가공기술로 제작된 바이오 칩(Bio-chip)은 마이크로/나노 가공기술과 생명공학기술을 결합하여 극미량의 혈액이나 뇨, 타액 등과 같은 실질적인 생체시료로부터 유전자, 단백질, 세포 및 대사물질과 같은 생체물질을 추출, 분석하는 소자이다.
현재 진행되고 있는 질병 진단에는 체액시료에 있는 바이러스, 박테리아 또는 단백질을 실험실 내의 각종 여러 장비를 사용하여 추출, 분리하여 표적물질을 수 밀리 또는 마이크로 수준에서 다양한 방법으로 검출하여 병의 상태를 파악한다. 앞으로는 DNA 칩이나 단백질 칩과 같은 바이오 칩을 이용한 생명공학의 급속한 발전과 더불어 질병진단의학의 대단한 혁명을 가져올 것으로 예견되고 있다. 최근에 는 MEMS 기술을 이용하여 시료의 희석, 혼합, 반응, 분리, 정량 등 모든 단계를 하나의 칩 상에서 수행하도록 만든 랩 온 어 칩(Lab on a chip, LOC)의 개발이 궁극적인 목표로 진행되고 있다.
한편, 기존의 마이크로 바이오칩에 대한 연구는 주로 DNA나 단백질에 대한 것에 치중되어 DNA 분석, 단백질 분석이나 질병진단 그리고 HTS(High Throughput Screening)를 위한 칩에 치중되어 왔으나 생체 시스템에 대한 원리를 시스템적으로 접근하고자 하는 시도를 위해 생체 시스템의 가장 작은 단위인 세포를 이용한 바이오 칩에 대한 연구가 최근 수행되고 있다. 세포는 외부 자극물질에 민감하게 반응하므로 세포를 이용하는 방법으로 독성을 검출하는 세포 기반의 바이오칩 센서가 개발되었고 병원에서 사용되는 FACS(Fluorescence Activated Cell Sorter)를 마이크로 가공기술로 정밀하게 세포를 분리하는 기술이 개발되었다. 마이크로 가공기술을 이용할 경우 10㎛ 정도의 크기를 갖는 세포를 매니퓰레이션(manipulation) 하기가 용이하므로 기존에 사람이 하던 작업의 노동력과 시간을 많이 절감할 수 있게 된다.
기존의 신약개발은 약으로 쓰일 후보 화학물질을 스크리닝(screening)하고 난 후 동물실험을 통해 검증을 실시하였으나 신약개발 주기가 12년 정도에서 8년 정도로 줄어들었고 향후에는 4년 정도의 주기를 가질 것으로 예상됨에 따라 스크리닝에 필요한 시간과 경비를 줄이기 위해 스크리닝 작업 자동화를 위한 바이오 칩이 개발되었다. 바이오 물질들간의 상호작용 연구를 위해 마이크로 어레이(micro-array)가 사용되고 있으며 마이크로 플루이딕스를 기반으로 한 시스템도 현재 개발 되어 사용되고 있다. 그러나, 스크리닝된 후보물질은 최종적으로 동물실험과 임상실험의 결과를 가지고 약의 효능과 안전성을 검사하여야 하므로 그 분석결과를 피드백(feedback)하여 최적화해야 한다. 그러므로, 동물실험 전에 살아있는 생체세포에 독성실험을 먼저 수행하여 약 20∼30% 정도의 약물 후보 물질을 스크리닝하는 절차를 거치게 된다. 이 단계에서 후보물질에 대한 최적화를 위한 피드백 시간을 줄이기 위해 약물의 잠재성과 안정성, 독성, 효과 등을 분석하기 위한 생체세포 스크리닝이 수행되는 것이다.
최근 들어, 이와 같은 독성 검사단계에서 바이오 칩을 이용하여 세포의 개수와 형상변화, 약물에 대한 내부 세포의 이온농도 변화 등을 분석하는 HCS(High Content Screening)가 사용되고 있다. 주로 형광 단백질을 이용하여 후보물질에 대한 살아있는 세포반응을 다양하게 분석함으로써 동물실험 전에 후보물질을 스크리닝하는 방법이다.
한편, 세포의 활성도 분석이나 유전자 발현 등의 연구에 있어 세포 내부의 이온 채널에 대한 분석은 매우 중요하며 세포의 이온 채널을 목표로 하는 약물에 대해서는 이온 채널 분석방법이 쓰여져야 하는데 이온 채널의 기능을 분석하는 가장 유력한 분석도구는 Hamil 에 의해 개발된 패치 클램프(patch clamp) 방법이다.
상기 패치 클램프 방법은 현미경 하에서 마이크로 매니퓰레이터(micromanipulator)에 의해 구동되는 유리 피펫(glass pipette)을 사용하여 세포벽(cell membrane) 패치를 흡입하여 1 GΩ 정도의 고저항 밀봉(sealing)을 형성한 후 이온 채널을 통한 세포벽 패치나 전체 세포의 세포벽에서의 전류를 측정한다. 비록 많은 개선이 있었지만 이 실험방법은 세포에 피펫을 위치시키기 위해 매우 숙달된 기술을 가진 실험자에 의해서만 가능하며 많은 노동력과 시간을 요구한다. 이러한 이유로 인해 많은 처리량이 요구되는 단백질학 연구나 신약개발에 널리 사용되지 않고 주로 단일 세포 내에서의 물리적 현상을 고찰하기 위한 연구 도구로만 쓰여지고 있다.
최근, 마이크로 가공기술을 적용하여 매니퓰레이션 등을 자동화한 패치 클램프 장치가 개발되고 있다. 이러한 자동화된 패치 클램프 장치를 개발하는 회사로는 PatchXpress 社, Nanion Technologies 社, Sophion Bioscience 社 등을 들 수 있다. 그러나, 이온 채널에서 기가 밀봉(Giga sealing)이 완벽히 되지 않아 신호의 잡음에 문제가 있으며 고정도(高靜度)의 실리콘(Si) 또는 석영(SiO2, Quartz)을 바탕으로 한 공정 비용이 높은 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 세포 이온 채널의 기가 밀봉 특성을 향상시켜 패치 클램핑의 신뢰도를 높일 수 있는 패치 클램프 시스템 및 이를 이용한 세포 밀봉 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 패치 클램프 시스템은 기판 구 조물과 상기 기판 구조물 상에 구비되는 세포 부착 억제막의 조합으로 이루어지며, 상기 세포 부착 억제막에 의해 상기 기판 구조물 상의 소정 영역이 세포가 안착되는 세포 안착 영역으로 정의되고, 상기 세포 안착 영역의 중심부에는 세포에 대한 포어링이 진행되는 공간을 제공하는 포어링 채널이 구비되며, 상기 기판 구조물은 기판과 세포 안착층의 이중층 구조로 되고 상기 세포 안착층 상에는 세포의 흡착을 촉진시키는 세포 흡착 보조 물질이 도포되어 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 세포 흡착 보조 물질은 파이브로넥틴(fibronectin), 콜라겐(Collagen), PLL(Poly-L-Lysine) 중 어느 하나이다.
바람직하게는, 상기 세포 부착 억제막은 PEG(Poly Ethylene Glycol)를 포함한다.
바람직하게는, 상기 세포 안착층은 실리콘 산화물로 구성된다.
바람직하게는, 상기 기판은 실리콘 기판과 실리콘 질화물층의 이중층으로 이루어진다.
본 발명에 따른 패치 클램프 시스템을 이용한 세포 밀봉 방법은 세포가 안착되는 세포 안착 영역을 구비하여 세포 공급, 포어링, 전류 측정 등의 일련의 패치 클램프 과정을 수행하는 패치 클램프 시스템을 이용한 세포 밀봉 방법에 있어서, 상기 세포 안착 영역 상에 세포 흡착 보조 물질이 도포된 상태에서 상기 세포 안착 영역에 세포를 안착시키는 세포 공급 과정을 진행한 후, 해당 세포를 소정 시간 동안 배양시켜 상기 세포와 세포 안착 영역 사이의 기가 밀봉이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 세포의 배양은 2∼3 시간 동안 진행된다.
바람직하게는, 상기 세포 공급 과정은, 상기 세포 안착 영역 및 세포 부착 억제막 영역으로 구분되는 패치 클램프 시스템 상에 세포를 제공하는 단계와, 소정의 세척액을 이용하여 상기 세포 부착 억제막 영역 상에 위치하는 세포들을 제거하여 상기 세포 안착 영역에만 세포를 존재하도록 하는 단계로 이루어진다.
바람직하게는, 상기 패치 클램프 시스템 상에 제공되는 세포들은 세포 외액과 동일한 이온 농도를 갖는 소정의 용액 속에 포함된다.
바람직하게는, 상기 세척액은 물, 미디어 용액(Media solution) 중 어느 하나이다.
본 발명의 특징에 따르면, 패치 클램핑 과정이 진행되는 영역에 세포를 안착시킨 후 소정의 세포 배양 과정을 적용하여 안착된 세포의 기가 밀봉 특성을 향상시켜 패치 클램핑의 신뢰도를 높일 수 있게 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 패치 클램프 시스템을 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따른 패치 클램프 시스템의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A`선에 따른 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 패치 클램프 시스템(100)은 복수개의 단위 패치 클램프 영역(110)으로 구성되며 각각의 단위 패치 클램프 영역(110)은 소정의 세포에 대하여 패치 클램핑을 수행하는 최소 단위의 영역이다. 본 발명에 따른 패치 클램프 시스템(100)은 상기 단위 패치 클램프 영역(110)이 반복 배치 된 것으로 표현할 수도 있다. 따라서, 상기 단위 패치 클램프 영역(110)은 본 발명에 따른 패치 클램프 시스템의 축소판이라 할 수 있으며 이하에서는, 상기 단위 패치 클램프 영역의 구조를 통해 본 발명에 따른 패치 클램프 시스템의 구조를 설명하기로 한다.
도 2에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 패치 클램프 시스템은 크게 기판 구조물과 상기 기판 구조물 상에 구비된 세포 부착 억제막(115)의 조합으로 이루어진다.
상기 기판 구조물은 기판과 세포 안착층(114)으로 구성된다. 상기 기판은 실리콘 기판(111)이 사용될 수 있으며 상기 실리콘 기판(111)의 선택적 식각 공정 수행을 위해 상기 실리콘 기판(111) 상에 실리콘 질화물층(SiNx)(112)이 적층될 수 있다. 상기 실리콘 질화물층(112) 상에는 세포가 직접 접촉되는 세포 안착층(114)이 구비된다. 상기 세포 안착층(114)은 세포의 기가 밀봉 특성이 우수한 물질이 사용되는 것이 바람직하며 구체적으로, 실리콘 산화물(SiO2), PDMS(Poly dimethyl siloxane) 등이 사용될 수 있다.
한편, 도 1에 도시한 바와 같이 각각의 단위 패치 클램프 영역의 중심에는 소정의 개구부가 구비되는데 이를 포어링 채널(poring channel)(113)이라고 칭하기로 한다. 상기 포어링 채널(113)을 통해 세포의 포어링, 전류 측정 등의 일련의 패치 클램핑 과정이 진행됨에 따라 세포의 기가 밀봉 특성을 향상시키기 위해서 상기 기판 상에 구비되는 세포 안착층(114)은 상기 기판 상부뿐만 아니라 상기 포어링 채널(113)의 내측에도 구비되는 것이 바람직하다.
도면에 도시하지 않았지만 상기 세포 안착층(114)의 상부 표면 상에는 세포의 흡착성을 향상시키는 역할을 수행하는 세포 흡착 보조 물질이 도포되어 있다. 상기 세포 흡착 보조 물질로는 파이브로넥틴(fibronectin), 콜라겐(Collagen), PLL(Poly-L-Lysine) 등이 사용될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 상기 기판과 세포 안착층(114)으로 구성되는 기판 구조물 상의 일측에는 세포 부착 억제막(115)이 구비된다. 상기 세포 부착 억제막(115)에 의해 상기 기판 구조물 상의 소정 영역이 세포 안착 영역(A)으로 정의된다. 상기 세포 안착 영역(A)은 세포가 안착되어 세포를 대상으로 일련의 패치 클램핑 과정이 진행될 수 있는 기반을 제공하는 공간으로서 상기 세포 안착 영역(A)의 중심부에는 상기 포어링 채널(113)이 구비된다. 상기 세포 부착 억제막(115)은 상기 세포 부착 억제막(115) 상에 세포가 흡착되는 것을 방지하여 궁극적으로 상기 세포 안착 영역(A) 상에 세포가 흡착되도록 유도하는 역할을 수행하며, PEG(Poly Ethylene Glycol) 등이 세포 부착 억제막(115)으로 사용될 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 패치 클램핑 시스템을 이용한 세포 밀봉 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수개의 단위 패치 클램프 영역을 구비하는 본 발명에 따른 패치 클램핑 시스템 상에 분석하고자 하는 세포들을 공급한다. 이 때, 상기 세포들은 세포 외액과 동일한 이온 농도를 갖는 소정의 용액에 포함되어 있어 상기 용액의 공급에 의해 세포들이 공급된다.
이와 같이 상기 패치 클램프 시스템 상에 세포들이 공급된 상태에서 소정 시간이 경과되면 상기 세포들은 해당 세포들이 접촉하고 있는 면의 특성에 따라 흡착 정도에 차이가 발생하게 된다. 구체적으로 설명하면, 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 패치 클램프 시스템은 평면적으로 세포 부착 억제막(115) 영역과 상기 세포 부착 억제막(115)에 의해 정의되는 세포 안착 영역(A)으로 구분되며 상기 세포 안착 영역(A)에는 세포의 흡착을 촉진시키는 세포 흡착 보조 물질이 도포되어 있다. 이에 따라, 상기 세포 안착 영역(A)에 위치하는 세포는 상기 세포 흡착 보조 물질에 의해 흡착이 촉진되며 이에 반해, 상기 세포 부착 억제막(115) 상에 위치하는 세포들은 세포 부착 억제막(115)의 세포 부착 억제 특성에 의해 상대적으로 흡착 강도가 약하게 된다.
이와 같은 상태에서 상기 패치 클램프 시스템 상부면에 대한 세척 공정을 진행한다. 상기 세척 공정은 상기 세포 부착 억제막(115) 상에 위치하는 세포들을 제거하기 위한 공정으로서 상기 세척 공정에 사용되는 세척액은 물(water), 미디어 용액(Media solution) 등이 적용될 수 있다. 상기 세척 공정에 의해 상대적으로 흡착 강도가 낮은 상기 세포 부착 억제막(115) 상의 세포들은 제거되어 상기 세포 안착 영역(A)에만 세포들이 존재하게 된다.
통상, 패치 클램핑 과정은 소정의 패치 클램핑 장치의 특정 위치에 세포를 공급하는 세포 공급 과정, 상기 세포의 세포막을 뚫는 포어링(poring) 과정, 세포의 내액과 외액에 대한 전류 측정 및 분석 과정으로 구성되는데, 본 발명에 있어서 상기 세척 공정 수행에 의해 상기 세포 안착 영역(A)에만 선택적으로 세포를 위치 시키는 것은 상기 세포 공급 과정이 완료됨을 의미한다.
한편, 상기 세포 내액 및 외액에 대한 전류 측정 및 분석 과정의 신뢰성이 담보되기 위해서는 측정되는 전류에 잡음(noise)이 최소화되어야 한다. 또한, 상기 잡음의 최소화를 기하기 위해서는 세포 내액과 외액 각각을 대상으로 진행되는 전류 측정시 내액과 외액의 전기적 특성이 서로 영향을 받지 않아야 된다. 상기 세포 내액과 세포 외액이 전기적으로 서로 영향을 받지 않기 위해서는 상기 세포 내액 영역과 세포 외액 영역이 전기적으로 완벽한 절연 상태 즉, 기가 밀봉(giga sealing) 상태를 이루어야 한다. 여기서, 상기 세포 내액 영역은 도 2를 참조하여 보면 상기 세포 내의 세포 내액 및 상기 세포 하부의 상기 포어링 채널(113) 등을 포함하는 영역을 의미하며 상기 세포 외액 영역은 상기 세포의 세포막 기준으로 상부 영역을 의미한다. 상기 기가 밀봉이 요구되는 부위는 상기 세포의 세포막과 상기 세포 안착 영역(A) 표면 사이이며 이와 같은 기가 밀봉이 담보되어야만 이후의 포어링 과정 및 전류 측정 과정의 신뢰성이 향상된다.
따라서, 상기 포어링 과정의 진행 전에 즉, 세포 공급 과정에 있어서 상기 공급된 세포의 기가 밀봉 상태가 이루어져야 한다. 본 발명에 있어서 전술한 바와 같이 상기 세척 공정 수행에 의해 상기 세포 안착 영역(A)에만 선택적으로 세포를 위치시킬 수 있었다.
이에 더해, 본 발명은 완벽한 기가 밀봉 특성을 담보하기 위해 상기 세포 안착 영역(A)에 안착된 세포를 대상으로 세포 배양 과정을 진행한다. 상기 세포 배양 과정이란 상기 세포 안착 영역(A)에 안착된 세포를 일정 시간 동안 배양하는 것을 의미한다. 상기 세포 안착 영역(A)에는 세포 흡착 보조 물질이 도포되어 있어 안착된 세포의 흡착 강도가 높아지는데 이와 같은 세포의 흡착 강도는 시간의 경과에 따라 그 흡착 강도가 도 3의 그래프에서와 같이 증가한다. 상기 흡착 강도 향상을 위해 요구되는 시간 즉, 세포 배양 시간은 2∼3 시간 정도가 바람직하다.
이와 같은 세포 배양 과정을 통해 세포의 기가 밀봉 특성을 향상시킬 수 있으며 이후의 포어링 과정 및 전류 측정 과정 수행시 그 결과의 신뢰도를 담보할 수 있게 된다.
한편, 상기의 기가 밀봉 과정이 진행되는 기반을 제공하는 본 발명에 따른 패치 클램핑 시스템의 제작 공정을 설명하면 다음과 같다. 도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 패치 클램핑 시스템의 제작 공정을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이 기판을 준비한다. 상기 기판은 실리콘 기판(111)을 사용할 수 있으며 상기 실리콘 기판(111)의 선택적 식각을 원활히 수행하기 위해 상기 실리콘 기판(111) 상에 실리콘 질화물층(112)을 구비시킬 수 있다. 이와 같은 상태에서, 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 상기 실리콘 질화물층(112)의 소정 부위를 식각하여 포어링 채널(113)을 형성한다. 여기서, 상기 포어링 채널(113)의 폭(d)이 0.1∼2㎛ 정도가 바람직하며, 상기 실리콘 질화물층(112)의 두께는 1∼2㎛ 정도가 바람직하다.
상기 포어링 채널(113)이 형성된 상태에서 도 4에 도시한 바와 같이, 플라즈마 화학기상증착 공정(PECVD, Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등을 이용하여 상기 실리콘 질화물층(112) 상에 세포 안착층(114)을 적층한다. 상기 세 포 안착층(114)은 세포의 기가 밀봉 특성을 향상시키기 위해 형성시키는 것으로서 상기 세포 안착층(114)으로는 실리콘 산화물(SiO2)이 사용될 수 있으며 그 두께는 0.2∼0.7㎛ 정도가 바람직하다. 한편, 상기 세포 안착층(114)은 상기 실리콘 질화물층(112)의 상부면뿐만 아니라 상기 포어링 채널(113) 내측면에도 형성된다.
이와 같은 상태에서 도면에 도시하지 않았지만 상기 세포 안착층(114) 전면 상에 세포 흡착 보조 물질을 도포한다. 상기 세포 흡착 보조 물질로는 흡착 보조 물질로는 파이브로넥틴(fibronectin), 콜라겐(Collagen), PLL(Poly-L-Lysine) 등이 사용될 수 있다.
상기 세포 흡착 보조 물질이 도포된 상태에서, 도 4c에 도시한 바와 같이 상기 세포 안착층(114)을 포함한 기판 전면 상에 세포 부착 억제 물질을 적층시킨다. 상기 세포 부착 억제 물질은 PEG(Poly Ethylene Glycol) 등이 사용될 수 있으며 상기 PEG 내에는 광개시제(photo initiator)가 포함된다. 이와 같은 상태에서, 상기 적층된 세포 부착 억제 물질에 대하여 선택적으로 노광(exposure) 및 현상(develop) 공정을 진행하여 패터닝하게 되면 세포가 안착되는 공간인 세포 안착 영역(A)을 제외한 영역에 세포 부착 억제막(115)이 형성된다. 즉, 상기 세포 부착 억제막(115)에 의해 상기 세포 안착층(114) 상의 소정 영역이 세포 안착 영역(A)으로 정의된다.
본 발명에 따른 패치 클램프 시스템 및 이를 이용한 세포 밀봉 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
패치 클램핑 과정이 진행되는 영역에 세포를 안착시킨 후 소정의 세포 배양 과정을 적용하여 안착된 세포의 기가 밀봉 특성을 향상시켜 패치 클램핑의 신뢰도를 높일 수 있게 된다.

Claims (11)

  1. 기판 구조물과 상기 기판 구조물 상에 구비되는 세포 부착 억제막(115)의 조합으로 이루어지며,
    상기 세포 부착 억제막(115)에 의해 상기 기판 구조물 상에 세포 안착 영역(A)이 정의되고, 상기 세포 안착 영역(A)의 중심부에는 세포에 대한 포어링이 진행되는 공간을 제공하는 포어링 채널(113)이 구비되며,
    상기 기판 구조물은 기판과 세포 안착층(114)의 이중층 구조로 되고 상기 세포 안착층(114) 상에는 세포의 흡착을 촉진시키는 세포 흡착 보조 물질이 도포되어 있으며,
    상기 세포 흡착 보조 물질은 파이브로넥틴(fibronectin), 콜라겐(Collagen), PLL(Poly-L-Lysine) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 패치 클램프 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 세포 부착 억제막(115)은 PEG(Poly Ethylene Glycol)를 포함하는 것을 특징으로 하는 패치 클램프 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 세포 안착층(114)은 실리콘 산화물로 구성되는 것을 특징으로 하는 패치 클램프 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 실리콘 기판(111)과 실리콘 질화물층(112)의 이중층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 패치 클램프 시스템.
  6. 세포가 안착되는 세포 안착 영역(A)을 구비하여 세포 공급, 포어링, 전류 측정의 일련의 패치 클램프 과정을 수행하는 패치 클램프 시스템을 이용한 세포 밀봉 방법에 있어서,
    상기 세포 안착 영역(A) 상에 파이브로넥틴(fibronectin), 콜라겐(Collagen), PLL(Poly-L-Lysine) 중 어느 하나로 구성되는 세포 흡착 보조 물질이 도포된 상태에서 상기 세포 안착 영역(A)에 세포를 안착시키는 세포 공급 과정을 진행한 후, 해당 세포를 배양시켜 상기 세포와 세포 안착 영역(A) 사이의 기가 밀봉이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 패치 클램프 시스템을 이용한 세포 밀봉 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 세포 밀봉 방법은 상기 제 1 항의 패치 클램프 시스템을 이용하는 것을 특징으로 하는 패치 클램프 시스템을 이용한 세포 밀봉 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 세포의 배양은 2∼3 시간 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 패치 클램프 시스템을 이용한 세포 밀봉 방법.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 세포 공급 과정은,
    상기 세포 안착 영역(A) 및 세포 부착 억제막(115) 영역으로 구분되는 패치 클램프 시스템 상에 세포를 제공하는 단계와,
    세척액을 이용하여 상기 세포 부착 억제막(115) 영역 상에 위치하는 세포들을 제거하여 상기 세포 안착 영역(A)에만 세포를 존재하도록 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 패치 클램프 시스템을 이용한 세포 밀봉 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 패치 클램프 시스템 상에 제공되는 세포들은 세포 외액과 동일한 이온 농도를 갖는 용액 속에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 패치 클램프 시스템을 이용한 세포 밀봉 방법.
  11. 삭제
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