KR101033617B1 - Method for Fabricating of Microfluidic Device for Screening a Treating Agent of Neurodegenarative Diseases - Google Patents

Method for Fabricating of Microfluidic Device for Screening a Treating Agent of Neurodegenarative Diseases Download PDF

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Abstract

본 발명은 퇴행성 신경질환 치료제 스크리닝용 미세유체소자의 제작방법 및 상기 미세유체소자를 이용한 퇴행성 신경질환 치료제의 스크리닝 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복수개의 미세채널을 가지는 하나의 소자에서 적은 양의 여러 시약으로 퇴행성 신경질환의 병리학적 공통점인 아밀로이드 침전물을 동시에 생성시키도록 하여, 퇴행성 신경질환 치료제를 신속하고 민감하게 스크리닝할 수 있는 미세유체소자의 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a microfluidic device for screening a degenerative neurological disease therapeutic agent and a method for screening a degenerative neurological disease therapeutic agent using the microfluidic device, and more particularly, to a small amount in a single device having a plurality of microchannels. The present invention relates to a method for manufacturing a microfluidic device capable of rapidly and sensitively screening a therapeutic agent for neurodegenerative diseases by simultaneously generating amyloid precipitates, which are common to pathologies of neurodegenerative diseases.

본 발명에 따르면, 미세채널 활성시에 막힘없이 균일하게 활성화된 미세채널 표면을 얻을 수 있고, 이를 이용하여 아밀로이드 침전물의 생성을 억제시키는 효과적인 퇴행성 신경질환 치료제를 스크리닝할 수 있어, 퇴행성 신경질환의 효율적인 연구와 치료제 개발에 응용할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.According to the present invention, it is possible to obtain a microchannel surface activated uniformly without clogging upon microchannel activation, and to use this to screen an effective neurodegenerative agent that inhibits the production of amyloid deposits, thereby effectively reducing neurodegenerative diseases. It can be expected to be applicable to research and therapeutic development.

아밀로이드, 퇴행성, 신경질환, 미세유체소자, 미세채널, 알츠하이머, 파킨슨, 프리온, 신약개발 Amyloid, degenerative, neurological disease, microfluidic device, microchannel, Alzheimer's, Parkinson's, prion, new drug development

Description

퇴행성 신경질환 치료제 스크리닝용 미세유체소자의 제작방법{Method for Fabricating of Microfluidic Device for Screening a Treating Agent of Neurodegenarative Diseases}Method for Fabricating of Microfluidic Device for Screening a Treating Agent of Neurodegenarative Diseases}

본 발명은 퇴행성 신경질환 치료제 스크리닝용 미세유체소자의 제작방법 및 상기 미세유체소자를 이용한 퇴행성 신경질환 치료제의 스크리닝 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복수개의 미세채널을 가지는 하나의 소자에서 적은 양의 여러 시약으로 퇴행성 신경질환의 병리학적 공통점인 아밀로이드 침전물을 동시에 생성시키도록 하여, 퇴행성 신경질환 치료제를 신속하고 민감하게 스크리닝할 수 있는 미세유체소자의 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a microfluidic device for screening a degenerative neurological disease therapeutic agent and a method for screening a degenerative neurological disease therapeutic agent using the microfluidic device, and more particularly, to a small amount in a single device having a plurality of microchannels. The present invention relates to a method for manufacturing a microfluidic device capable of rapidly and sensitively screening a therapeutic agent for neurodegenerative diseases by simultaneously generating amyloid precipitates, which are common to pathologies of neurodegenerative diseases.

아밀로이드는 나노수준의 선형구조를 가진 단백질 조합체로서 이들은 플라그 형태로 뭉쳐서 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병 및 광우병과 같은 각종 퇴행성 질환을 가진 환자의 뇌조직에서 축적되어 발견되고 있다. 아밀로이드는 여러 가지 종류의 전구체 단백질들이 자기조립되어 형성되며, 이들은 공통적으로 크로스 베타시트의 정렬된 이차구조를 가진다. 아밀로이드 물질은 약 100년 전 독일에서 알츠 하이머병 환자의 뇌조직에서 처음으로 발견되었으나, 정상적인 단백질이 환경 변화에 따라 아밀로이드 형태로 자기조립되는 현상의 원인 및 메커니즘은 현재까지도 뚜렷이 밝혀지지 않고 있다 (Jin, L.-W. et al ., Proc . Natl . Acad . Sci ., 100:15294~15298, 2003; J.W.Kelly et al ., Curr . Opin . Struct . Biol ., 6:11~17, 1996; Regina M. et al ., Annual Review of Biomedical Engineering ., 4:155~174, 2002; Kisilevsky R. et al .,J Struct Biol . 130:99~108, 2000; John Hardy. et al., Science: 353~356, 2002). 또한, 아밀로이드와 밀접한 관계를 가진 퇴행성 신경질환들의 사회경제적 파장은 매우 크다. 예를 들면, 알츠하이머병의 경우 미국에서만 나이 60세 이상 성인의 10%정도인 400 만명 이상이 현재 앓고 있으며 아직도 뚜렷한 치료방법이 없는 실정, 향후 인구고령화에 따라 이러한 문제는 더욱 심각해질 것으로 예상된다. Amyloid is a protein combination with a linear structure of nanoscale, which is found in the form of plaques accumulated in the brain tissue of patients with various degenerative diseases such as Alzheimer's disease, Parkinson's disease, Huntington's disease and mad cow disease. Amyloid is formed by self-assembly of various kinds of precursor proteins, and they commonly have an aligned secondary structure of cross-beta sheets. Amyloid was first discovered in the brain tissues of Alzheimer's disease patients in Germany about 100 years ago, but the cause and mechanism of self-assembly of amyloid proteins in the form of normal proteins due to environmental changes are still unknown. , L.-W. et al . , Proc . Natl . Acad . Sci ., 100 : 15294-15298, 2003; JWKelly et al . , Curr . Opin . Struct . Biol ., 6 : 11-17 , 1996; Regina M. et al . , Annual Review of Biomedical Engineering ., 4: 155-174, 2002; Kisilevsky R. et al . , J Struct Biol . 130 : 99-108, 2000; John Hardy. et al. , Science : 353-356, 2002). In addition, the socioeconomic wavelengths of neurodegenerative diseases closely related to amyloid are very large. For example, Alzheimer's disease currently affects more than four million people, about 10% of adults age 60 and older in the United States alone, and there is still no clear treatment.

퇴행성 신경질환과 아밀로이드 침전물들이 밀접한 관계에 있다고 알려졌지만, 효과적인 분석방법이나 아밀로이드 침전 메카니즘의 불확실성과 같은 제한 때문에 아직도 치료제 후보물질의 스크리닝이나 치료방법의 개발 속도가 매우 느리다. 또한, 아밀로이드 치료제 후보물질의 스크리닝의 경우, 분석 조건이 온도, pH, 전단 유동, 전하량, 표면특성, 금속이온 같은 아밀로이드 침전에 영향을 미치는 여러 환경 변화에 따라 복잡하다. 예를 들어 아밀로이드 침전물의 형태나 침전 속도는 금속이온의 종류와 농도에 따라 큰 영향을 받는 것으로 알려져 있다. Although neurodegenerative diseases and amyloid deposits are known to be closely related, limitations such as effective analytical methods and uncertainties in amyloid precipitation mechanisms have led to very slow screening and development of therapeutic candidates. In addition, the screening of candidate amyloid therapeutics is complicated by various environmental conditions affecting amyloid precipitation such as temperature, pH, shear flow, charge amount, surface properties, and metal ions. For example, it is known that the type and rate of precipitation of amyloid deposits are greatly affected by the type and concentration of metal ions.

효율적인 퇴행성 신경질환의 치료 후보제에 대한 스크리닝을 할 수 있는 고효율 분석 시스템 개발이 중요하다. 성공적인 분석 시스템은 적은양의 시약소모, 빠르고 쉬운 결과 평가, 적은 노동력과 같은 조건들이 만족되어야 한다. 최근에 capillary electrophoresis, mass spectrometry, enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA), surface plasmon resonance spectrometry, cell-based assay 와 같은 스크리닝 방법들이 개발되었다. 그러나 이러한 분석 방법들은 위의 조건을 다 만족하지는 못한다.It is important to develop a high-efficiency analysis system that can screen for effective treatment of neurodegenerative diseases. Successful analytical systems must meet conditions such as low reagent consumption, fast and easy result evaluation and low labor. Recently, screening methods such as capillary electrophoresis, mass spectrometry, enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), surface plasmon resonance spectrometry, and cell-based assays have been developed. However, these analytical methods do not satisfy all of the above conditions.

이에 본 발명자들은 복수의 미세채널을 가지는 하나의 미세유체소자에 적은양의 아밀로이드 전구체와 다양한 억제 후보물질을 이용하여 아밀로이드 침전물의 생성 효과를 비교 분석하여, 미세유체소자 내에 생성된 아밀로이드 침전물에 다양한 분해 후보물질들의 생성된 아밀로이드 침전물을 분해하는 효과를 신속하고 민감하게 스크리닝하여 비교 분석하는 방법을 제공할 수 있다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.Therefore, the present inventors compare and analyze the production effect of amyloid precipitate by using a small amount of amyloid precursor and various inhibitory candidates in one microfluidic device having a plurality of microchannels, and decomposing various decomposition into amyloid precipitates generated in the microfluidic device. The present invention has been accomplished by confirming that it can provide a method for rapidly and sensitively screening and analyzing the effect of decomposing the generated amyloid precipitate of candidates.

본 발명의 목적은 퇴행성 신경질환 치료제 스크리닝용 미세유체소자를 제작하는 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a microfluidic device for screening a neurodegenerative disease treatment.

본 발명의 다른 목적은 상기 미세유체소자를 이용한 퇴행성 신경질환 치료제를 스크리닝하는 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention to provide a method for screening a neurodegenerative disease treatment agent using the microfluidic device.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, (a) 복수 개의 미세채널 형상을 포함하는 마스터(master)를 제작하는 단계; (b) 상기 마스터(master)를 이용하여 상부기판의 저면에 시료주입구를 포함하는 복수 개의 미세채널을 형성하는 단계; (c) 상기 상부기판과 하부기판을 결합시키는 단계; (d) (i) 상기 미세채널 표면을 실라니제이션시켜 비닐기를 형성시키는 단계; (ii) 상기 비닐기를 카복실기로 산화시키는 단계; 및 (iii) 가교제를 처리하는 단계를 포함하는 미세채널의 표면을 활성화시키는 단계; 및 (e) 상기 활성화된 미세채널에 아밀로이드 침전물을 형성시키는 단계를 포함하는 퇴행성 신경질환 치료제 스크리닝용 미세유체소자를 제작하는 방법을 제공한다.The present invention to achieve the above object, (a) manufacturing a master (master) comprising a plurality of microchannel shape; (b) forming a plurality of microchannels including a sample inlet on the bottom surface of the upper substrate using the master; (c) coupling the upper substrate and the lower substrate; (i) silanizing the microchannel surface to form vinyl groups; (ii) oxidizing the vinyl group to a carboxyl group; And (iii) activating the surface of the microchannels comprising treating the crosslinker; And (e) provides a method for manufacturing a microfluidic device for screening degenerative neurological disease therapeutic agent comprising the step of forming an amyloid precipitate in the activated microchannel.

본 발명은 또한, 상기 방법에 의해 제조된 퇴행성 신경질환 치료제 스크리닝용 미세유체소자를 이용하는 퇴행성 신경질환 치료제를 스크리닝하는 방법에 있어서, 활성화된 미세채널에 아밀로이드 단백질을 단독으로 주입한 경우와, 아밀로이 드 단백질과 퇴행성 신경질환 치료제 후보 물질을 함께 주입한 경우의 아밀로이드 침전물의 형성 정도를 비교하여 퇴행성 신경질환 치료제를 스크리닝하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for screening a neurodegenerative agent for treating neurodegenerative diseases using a microfluidic device for screening a neurodegenerative agent for treating a neurodegenerative disease, wherein the amyloid protein is injected into an activated microchannel alone, and The present invention provides a method for screening a neurodegenerative agent for neurodegenerative diseases by comparing the degree of formation of amyloid deposits when the protein and the candidate agent for treating the neurodegenerative disease are injected together.

본 발명에 따르면, 미세채널 활성시에 막힘없이 균일하게 활성화된 미세채널 표면을 얻을 수 있고, 이러한 소형화된 미세유체소자에서 적은 양의 시약으로 아밀로이드 침전물을 빠르게 생성시킬 수 있는 동시에, 이를 이용하여 아밀로이드 침전물의 생성을 억제시키는 효과적인 퇴행성 신경질환 치료제를 스크리닝할 수 있어, 퇴행성 신경질환의 효율적인 연구와 치료제 개발에 응용할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.According to the present invention, it is possible to obtain a uniformly activated microchannel surface without clogging during microchannel activation, and to rapidly generate amyloid precipitate with a small amount of reagent in such a miniaturized microfluidic device, and by using the amyloid Effective degenerative neurodegenerative agents can be screened for inhibiting the formation of sediment, and therefore, the present invention can be expected to be effective for the effective research and development of therapeutic agents for degenerative neurological diseases.

본 발명은 퇴행성 신경질환의 공통적인 원인인 아밀로이드 침전물을 생성시켜, 퇴행성 신경질환 치료제를 스크리닝하기 위한 미세유체소자의 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a microfluidic device for screening a therapeutic agent for degenerative neurological diseases by generating amyloid precipitate, which is a common cause of degenerative neurological diseases.

구체적으로, 본 발명은 퇴행성 신경질환 치료제를 스크리닝하는 미세유체소자를 제공하되, 상기 퇴행성 신경질환에 관련된 아밀로이드와 퇴행성 신경질환 치료제 후보물질들을 함께 미세유체소자의 미세 채널 내에 주입하여, 아밀로이드 침전물 생성정도를 비교함으로써, 퇴행성 신경질환 치료제를 스크리닝할 수 있다. Specifically, the present invention provides a microfluidic device for screening a therapeutic agent for neurodegenerative diseases, but injecting the amyloid and the neurodegenerative agent candidates related to the neurodegenerative disease together into a microchannel of the microfluidic device to produce an amyloid precipitate. By comparing, the therapeutic agent for neurodegenerative diseases can be screened.

본 발명에서 사용된 용어 '아밀로이드 침전물'은 단백질의 비정상 접힘 현상에 의해 2차 또는 3차 구조가 랜덤코일이나 알파-나선 구조에서 베타-시트로 변화되어 질환 유발의 원인이 되는 단백질 침전물을 의미하고, '아밀로이드 단량체'는 구조 변화가 일어나기 이전의 단백질을 뜻한다. As used herein, the term 'amyloid precipitate' refers to a protein precipitate that causes a disease by changing a secondary or tertiary structure from a random coil or an alpha-helix structure to a beta-sheet by abnormal folding of the protein. The amyloid monomer refers to proteins before structural changes occur.

본 발명에서 사용된 용어 '미세채널'은 기판에 형성된 직육면체 형태의 통로를 가리키는 것으로, 본 발명에 따른 미세유체소자에 형성되는 복수 개의 미세채널은 기판의 크기, 형성하고자 하는 미세채널의 크기에 따라 임의로 그 개수가 정해질 수 있다.The term 'microchannel' used in the present invention refers to a cuboid-shaped passage formed on a substrate, and the plurality of microchannels formed in the microfluidic device according to the present invention depend on the size of the substrate and the size of the microchannel to be formed. The number can be arbitrarily determined.

본 발명은 일 관점에서, (a) 복수 개의 미세채널 형상을 포함하는 마스터(master)를 제작하는 단계; (b) 상기 마스터(master)를 이용하여 상부기판의 저면에 시료주입구를 포함하는 복수 개의 미세채널을 형성하는 단계; (c) 상기 상부기판과 하부기판을 결합시키는 단계; (d) (i) 상기 미세채널 표면을 실라니제이션시켜 비닐기를 형성시키는 단계; (ii) 상기 비닐기를 카복실기로 산화시키는 단계; 및 (iii) 가교제를 처리하는 단계를 포함하는 미세채널의 표면을 활성화시키는 단계; 및 (e) 상기 활성화된 미세채널에 아밀로이드 침전물을 형성시키는 단계를 포함하는 퇴행성 신경질환 치료제 스크리닝용 미세유체소자를 제작하는 방법에 관한 것이다.The present invention in one aspect, (a) manufacturing a master (master) including a plurality of microchannel shape; (b) forming a plurality of microchannels including a sample inlet on the bottom surface of the upper substrate using the master; (c) coupling the upper substrate and the lower substrate; (i) silanizing the microchannel surface to form vinyl groups; (ii) oxidizing the vinyl group to a carboxyl group; And (iii) activating the surface of the microchannels comprising treating the crosslinker; And (e) relates to a method for manufacturing a microfluidic device for screening degenerative neurological disease therapeutic agent comprising the step of forming an amyloid precipitate in the activated microchannel.

본 발명에 있어서, 상기 아밀로이드는 알츠하이머병(Alzheimer's disease)의 베타-아밀로이드(β-amyloid), 파킨슨병(Parkinsonism)의 알파-시뉴클레인(α-synuclein), 헌팅턴병(Huntington's disease)의 헌팅턴 및 프리온(Prion) 관련 질 병의 프리온으로 구성된 군에서 선택되는 단백질 또는 그 절편인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the amyloid is beta-amyloid of Alzheimer's disease (β-amyloid), Parkinson's disease (alpha-synuclein), Huntington's disease (Huntington's disease) and prion (Huntington's disease) Prion) may be a protein or a fragment thereof selected from the group consisting of prions of related diseases.

상기에 열거된 질병들은 모두 단백질 미스폴딩 디스오더(protein misfolding disorder)와 관련된 질병들이며, 베타-아밀로이드(β-amyloid), 알파-시뉴클레인(α-synuclein), 헌팅턴 및 프리온 등은 각각의 질병들의 발명에 관여하는 단백질이다. 예를 들어, 알츠하이머병에 걸린 사람의 뇌를 살펴보면 베타 아밀로이드로 이루어진 침전물을 관찰할 수 있다. The diseases listed above are all related to protein misfolding disorders, and beta-amyloid, alpha-synuclein, Huntington and prion, etc. It is a protein involved in the invention. For example, if you look at the brain of a person with Alzheimer's disease, you'll see a deposit of beta amyloid.

본 발명에 있어서, 상기 상부기판의 재질은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate)인 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 하부기판의 재질은 유리 또는 폴리메틸메타크릴레이트인 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the material of the upper substrate may be characterized in that the polydimethylsiloxane (polydimethylsiloxane) or polymethylmethacrylate (polymethylmethacrylate), the material of the lower substrate is characterized in that the glass or polymethyl methacrylate You can do

본 발명에 따른 미세유체소자의 상부기판 및 하부기판은 각각 투명한 폴리머 재질 및 유리 재질일 수 있는데, 원자힘현미경(AFM: Atomic Force Lithography), 광학현미경 및 형광현미경을 이용하여 아밀로이드 침전물 생성 과정에서 미세채널에 아밀로이드 단량체가 미세채널 내에 막힘없이 균일하게 주입되는지 확인하고 상기 미세유체소자의 내부에 형성되는 아밀로이드 침전물을 보다 용이하게 스크리닝하기 위해서이다. The upper substrate and the lower substrate of the microfluidic device according to the present invention may be a transparent polymer material or a glass material, respectively, in the process of generating amyloid deposits using atomic force microscope (AFM), optical microscope, and fluorescence microscope. This is to confirm that the amyloid monomer is uniformly injected into the microchannel without clogging in the channel and to screen the amyloid precipitate formed inside the microfluidic device more easily.

한편, 본 발명에서는 상부 기판 및 하부 기판을 결합시켜 퇴행성 신경질환 치료제 스크리닝용 미세유체소자를 제공하되, 상부 기판의 저면에 미세채널을 형성시킴으로써, 아밀로이드를 미세채널에 주입시키게 되면 채널의 상하부에 모두 아밀 로이드 침전물을 생성시킬 수 있으므로, 스크리닝시 채널의 상하부에 모두 존재하는 아밀로이드 침전물로 인해 센싱의 감도를 높일 수 있다.On the other hand, the present invention provides a microfluidic device for screening degenerative neurological disease treatment agent by combining the upper substrate and the lower substrate, by forming a microchannel on the bottom surface of the upper substrate, when the amyloid is injected into the microchannel, both upper and lower portions of the channel Since amyloid precipitates can be generated, the sensitivity of the sensing can be increased due to the amyloid precipitates present in both upper and lower portions of the channel during screening.

본 발명에서는 미세유체소자에 미세채널을 형성하기 위하여, 마스터를 사용하는데, 상기 마스터는 실리콘 웨이퍼를 이용하여 제조하며, 그 크기는 가로, 세로 및 높이가 각각 80~120μm, 80~120μm 및 10mm인 소형의 마스크를 사용하므로, 상기 크기 범위에 포함되는 소형의 미세유체소자를 제작할 수 있다. In the present invention, in order to form a microchannel in the microfluidic device, a master is used, and the master is manufactured by using a silicon wafer, the size of which is 80-120μm, 80-120μm and 10mm, respectively Since a small mask is used, a small microfluidic device included in the size range can be manufactured.

본 발명에 있어서, 상기 (c)단계의 결합은 물리적 압착에 의한 결합 또는 화학적 결합인 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 물리적 압착은 알루미늄 합금 재질의 홀더를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 화학적 결합은 상부기판과 하부기판을 유브이 오존 표면 처리 (UV Ozone surface treatment) 또는 옥시젼 플라즈마 처리한 후, 진공처리하여 수행되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 유브이 오존 표면 처리는 처리 장치를 이용하여 수행되며, 처리 시간은 크게 제한되지 않으나, 예컨대, 20분 내지 2시간, 바람직하게는 20 내지 40분 정도 처리할 수 있다. 상기 옥시젼 플라즈마 처리 역시 처리시간에 크게 제한되지 아니하고, 30초 내지 5분, 바람직하게는 30초 내지 2분정도 처리할 수 있다. 옥시젼 플라즈마, 유브이 오존 표면처리는 모두 PDMS와 유리의 표면의 유기물을 제거해주고, OH기로 만들어주어 PDMS의 Si와 유리의 Si가 공유결합으로 화학적 결합을 할 수 있게 해주는 역할을 한다.In the present invention, the coupling of the step (c) may be characterized in that the bonding or chemical bonding by physical compression, the physical compression may be performed using a holder of aluminum alloy material. The chemical bonding may be performed by vacuum treating the upper substrate and the lower substrate after UV ozone surface treatment or oxygen plasma treatment. Here, the UV ozone surface treatment is performed using a treatment apparatus, and the treatment time is not particularly limited, but may be, for example, 20 minutes to 2 hours, preferably 20 to 40 minutes. Oxygen plasma treatment is also not limited to the treatment time, it can be treated for 30 seconds to 5 minutes, preferably 30 seconds to 2 minutes. Oxygen plasma and UV ozone surface treatment both remove organic materials from the surface of PDMS and glass, and make OH groups to enable chemical bonding between Si of PDMS and Si of glass by covalent bonds.

또한, 미세유체소자의 제작시, 상부기판과 하부기판을 상술한 바와 같은 결합 방법 중 하나를 선택하는 것은 추후에 미세유체소자의 미세채널 내에 형성되는 아밀로이드 침전물의 관찰수단에 따라 결정된다. 즉, 원자힘현미경을 이용하여 아밀로이드 침전물을 관찰할 경우, 원자힘 현미경으로는 2차원 평면의 하부기판만을 관찰할 수 있기 때문에 상기 상부기판과 하부기판은 물리적 흡착에 의해 결합될 수 있다. 또한, 광학현미경 또는 형광현미경을 이용하여 아밀로이드 침전물을 관찰할 경우, 미세유체소자 내의 상부기판과 하부기판에 생성된 아밀로이드 침전물을 모두 관찰할 수 있기 때문에 상기 상부기판과 하부기판은 화학적 결합에 의해 결합될 수 있다.In addition, in the manufacture of the microfluidic device, the selection of one of the coupling methods as described above for the upper substrate and the lower substrate is determined in accordance with the observation means of the amyloid precipitate formed in the microchannel of the microfluidic device. That is, when the amyloid precipitate is observed using an atomic force microscope, the upper substrate and the lower substrate can be combined by physical adsorption because only the lower substrate of the two-dimensional plane can be observed by the atomic force microscope. In addition, when the amyloid precipitate is observed using an optical microscope or a fluorescence microscope, since the amyloid precipitate formed on the upper substrate and the lower substrate in the microfluidic device can be observed, the upper substrate and the lower substrate are coupled by chemical bonding. Can be.

본 발명에 있어서, 상기 (d) 단계는 형성된 미세채널을 활성화시키는 단계로써, (i) 상기 미세채널 표면을 실라니제이션시켜 비닐기를 형성시키는 단계; (ii) 상기 비닐기를 카복실기로 산화시키는 단계; 및 (iii) 가교제를 처리하는 단계를 포함할 수 있다. In the present invention, step (d) is a step of activating the formed microchannel, (i) silanizing the surface of the microchannel to form a vinyl group; (ii) oxidizing the vinyl group to a carboxyl group; And (iii) treating the crosslinker.

상기 (d)단계에서 있어서, (i) 상기 미세채널 표면을 실라니제이션시켜 비닐기를 형성시키는 단계는, 옥테닐 트리클로로실란, 비닐트리엑토실란 및 비닐트리메틸실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 함유한 유기용매를 처리하여 실라니제이션시켜 비닐기를 형성시키는 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서, 유기용매는 톨루엔, 클로로포름, 클로로벤젠, 크실렌, 메틸렌클로라이드, 벤젠 등일 수 있다. In the step (d), (i) silanizing the surface of the microchannel to form a vinyl group, containing one selected from the group consisting of octenyl trichlorosilane, vinyltriactosilane and vinyltrimethylsilane The organic solvent may be treated and silanized to form vinyl groups. Here, the organic solvent may be toluene, chloroform, chlorobenzene, xylene, methylene chloride, benzene and the like.

상기와 같은 활성화 과정을 통해서, 미세채널이 막힘없이 균일하게 활성화된 표면을 얻을 수 있을 것이다.Through the activation process as described above, the surface of the microchannel may be uniformly activated without clogging.

또한, 추가적으로, 상기 실라니제이션 후 70 내지 90℃에서 경화시키는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, it may be characterized in that the curing at 70 to 90 ℃ after the silanization.

상기 (d)단계에 있어서, (ii) 상기 비닐기를 카복실기로 산화시키는 단계는 KMnO4, K2CO3, NaIO4, RuO4, H2O2 및 OsO4로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 이용하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 특히, KMnO4가 바람직하게 사용될 수 있으며, RuO4, H2O2 또는 OsO4 등도 카복실기 산화에 적합한 화합물일 것이다. In the step (d), (ii) oxidizing the vinyl group to a carboxyl group may include at least one compound selected from the group consisting of KMnO 4 , K 2 CO 3 , NaIO 4 , RuO 4 , H 2 O 2 and OsO 4 . It may be characterized by using, in particular, KMnO 4 may be preferably used, RuO 4 , H 2 O 2 or OsO 4 And the like will also be suitable compounds for carboxyl group oxidation.

상기 (d) 단계에 있어서, (iii) 단계에서 가교제는 아밀로이드 단백질 또는 추가적으로 씨딩되는 아밀로이드 모노머가 잘 공유결합을 이룰 수 있도록, 미세채널을 활성화 시키기 위해 이용되는 것으로, 상기 가교제는 ECD/NHS를 이용할 수 있다.In the step (d), the crosslinking agent in step (iii) is used to activate the microchannels so that the amyloid protein or the additionally seeded amyloid monomer can be covalently bonded, and the crosslinking agent may use ECD / NHS. Can be.

본 발명에 있어서, 상기 (e)단계는 복수 개의 미세채널에 아밀로이드를 주입하여 미세채널 표면에 시딩(seeding)시켜 블록킹(blocking)한 다음, 다시 아밀로이드를 주입 및 성장시켜 아밀로이드 침전물을 생성시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the step (e) is characterized in that to inject amyloid into a plurality of microchannels by seeding on the surface of the microchannels to block (blocking), and then to inject and grow amyloid again to generate an amyloid precipitate. You can do

구체적으로는, 상기 복수 개의 미세채널에 시린지(syringe)를 이용하여 아밀로이드 단량체를 주입시키면 미세채널 내부에 아밀로이드 시드(seed)가 형성되고, 그 후, 상기 아밀로이드 시드가 형성되지 않고 남은 활성화된 미세채널 표면을 블록킹하게 되면 시드 이외 부분의 활성화된 표면이 제거되며, 여기에 다시 아밀로이드 단량체를 일정한 속도로 계속 주입시켜 배양한 후, 미세채널 내부에 아밀로이드 침전물이 생성되게 된다. 이러한 시드 형성은 인 비트로(in vitro) 실험에서, 가급적 실제 생체 내(in vivo)에서 일어나는 현상과 유사하게 환경을 조성하여, 좀 더 신뢰도 높은 결과를 얻기 위함이다.Specifically, when the amyloid monomer is injected into the plurality of microchannels using a syringe, an amyloid seed is formed inside the microchannel, and then the activated microchannel remaining without the amyloid seed is formed. Blocking the surface removes the activated surface of the portion other than the seed, and incubates by continuously injecting amyloid monomer at a constant rate, and then forms an amyloid precipitate inside the microchannel. Such seed formation in vitro (in In vitro ), the experiment is to create an environment similar to the phenomenon occurring in vivo, to obtain more reliable results.

본 발명에 있어서, 상기 (e)단계는 상기 복수 개의 미세채널 각각에 상이한 퇴행성 신경질환 치료제 후보군을 아밀로이드 단백질과 함께 주입하여, 아밀로이드 침전물을 생성시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the step (e) may be characterized by injecting different neurodegenerative agent candidates with amyloid protein into each of the plurality of microchannels, to generate amyloid precipitate.

본 발명에 있어서, 상기 퇴행성 신경질환 치료제는 퇴행성 신경질환과 연관있는 아밀로이드 침전물의 생성을 억제하는 물질을 의미하는 것으로, 상기 퇴행성 신경질환 치료제 후보물질들로, 예컨대, 1) 단백질 및 펩티드의 천연 구조를 안정화시키는 천연 삼투질(osmolyte), 예컨대, 엑토인(ectoine), 하이드록시엑토인(hydroxyectoine), 또는 트레할로스 등이 있고, 2) 아밀로이드 침전물에 특이적으로 결합하는 콩고 레드(Congo red)의 구조적 유사체들, 예컨대, 콩고 레드, 크리사민 G (chrysamine G), 쿠르쿠민(curcumine), 또는 로즈마린산(rosmarinic acid) 등이 있고, 3) 장기 복용시에 알츠하이머병의 위험을 낮추는 것으로 알려져 있는 종래 알려져 있는 약물들, 예컨대, 이부프로펜(비스테로이드성 항염증제, NSAID), 또는 심바스타틴 (심혈관약물) 등이 있고, 4) 아밀로이드 침전을 방해하는 것으로 알려져 있는 다른 물질들, 예컨대, 멜라토닌, 니코틴, 또는 헤민(hemin) 등이 있다. In the present invention, the neurodegenerative disease treatment agent refers to a substance that inhibits the production of amyloid deposits associated with neurodegenerative disease, and as candidates for the treatment of neurodegenerative disease, for example, 1) the natural structure of proteins and peptides. Natural osmolytes, such as ectoine, hydroxyectoine, or trehalose, which stabilize the composition, and 2) structural of Congo red that specifically binds to amyloid precipitates. Analogues such as Congo red, chrysamine G, curcumine, or rosmarinic acid, and 3) drugs known in the art that are known to lower the risk of Alzheimer's disease in long-term use Such as ibuprofen (nonsteroidal anti-inflammatory agent, NSAID), or simvastatin (cardiovascular drug), and the like; 4) amyloid precipitation Other materials known to interfere with, for example, the melatonin and nicotine, or the like hemin (hemin).

본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 방법에 의해 제작된 퇴행성 신경질환 치료제 스크리닝용 미세유체소자를 이용하는 퇴행성 신경질환 치료제를 스크리닝하는 방법에 있어서, 활성화된 미세채널에 아밀로이드 단백질을 단독으로 주입한 경우와, 아밀로이드 단백질과 퇴행성 신경질환 치료제 후보 물질을 함께 주입한 경우의 아밀로이드 침전물의 형성 정도를 비교하여 퇴행성 신경질환 치료제를 스크리닝하는 것을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다.In another aspect, the present invention provides a method for screening a degenerative neurological disease therapeutic agent using a microfluidic device for screening a degenerative neurological disease therapeutic agent produced by the above method, wherein the amyloid protein is injected into an activated microchannel alone. The present invention relates to a method for screening a therapeutic agent for neurodegenerative diseases by comparing the degree of formation of amyloid deposits when the amyloid protein and the candidate agent for treating neurodegenerative diseases are injected together.

본 발명에 있어서, 상기 미세유체소자의 복수 개의 미세채널에 각각 상이한 퇴행성 신경질환 치료제 후보물질을 아밀로이드 단백질과 함께 주입하여, 아밀로이드 침전물의 상대적인 성장을 비교하여 퇴행성 신경질환 치료제를 스크리닝하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, a different neurodegenerative agent candidate is injected into the plurality of microchannels of the microfluidic device, respectively, along with amyloid protein, and the relative growth of amyloid precipitates is compared to screen for the neurodegenerative disease agent. Can be.

추가적으로, 본 발명에 따른 미세유체소자를 이용하여 아밀로이드 침전물을 스크리닝할 경우, 복수 개의 미세채널을 사용함으로 인해, 단백질 농도, 버퍼 종류, pH, 염 농도 등과 같은 아밀로이드 단량체 용액의 다양한 조건과 온도, 주입속도, 시간 등과 같은 다양한 성장조건을 각 미세채널별로 다르게 적용한 뒤, 각 미세채널에서 아밀로이드 침전물을 동시에 생성할 수 있다. 예컨대, 각기 다른 조건으로 아밀로이드 침전물이 생성된 복수 개의 미세채널에 다양한 퇴행성 신경질환 치료제 후보물질들을 주입함으로써, 각 미세채널에 생성된 아밀로이드 침전물의 상대적인 성장을 비교하여 스크리닝할 수 있다.In addition, when screening the amyloid precipitate using the microfluidic device according to the present invention, due to the use of a plurality of microchannels, various conditions, temperature, injection of amyloid monomer solution such as protein concentration, buffer type, pH, salt concentration, etc. After various growth conditions such as speed and time are differently applied to each microchannel, amyloid precipitates may be simultaneously generated in each microchannel. For example, by injecting various degenerative neuropathic drug candidates into a plurality of microchannels in which amyloid precipitates are produced under different conditions, the relative growth of amyloid precipitates generated in each microchannel can be compared and screened.

상기 아밀로이드 침전물을 형성 정도를 비교하는 것은, 종래 알려진 여러 검출방법들이 모두 적용될 수 있으며, 하기 실시예에서처럼, 형광 현미경, 원자힘현미경 등을 이용하여, 아밀로이드 침전 형성 정도를 측정하여 억제 효과를 비교할 수 있다.Comparing the degree of formation of the amyloid precipitate, a variety of conventionally known detection methods can be applied, as in the following examples, by using a fluorescence microscope, atomic force microscope, etc., by measuring the degree of amyloid precipitation formation can be compared the inhibitory effect have.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. These examples are intended to illustrate the present invention in more detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예Example 1: 미세유체소자 제작 1: Manufacture of Microfluidic Devices

상부기판으로서 폴리디메틸실록산 기판 및 하부기판으로서 유리기판을 사용하여, 하기의 방법으로 미세유체소자를 제작하였다.Using a polydimethylsiloxane substrate as the upper substrate and a glass substrate as the lower substrate, a microfluidic device was manufactured by the following method.

1-1. 복수 개의 미세채널 형상을 포함하는 마스터 제작1-1. Master Fabrication with Multiple Microchannel Shapes

실리콘 웨이퍼(silicon wafer)에 감광제(SU-8, MicroChem, Newton, MA)를 스핀코팅한 후 95℃에서 10분 동안 베이크(Bake)시켰다. 상기 스핀코팅된 웨이퍼에 포토마스크(photomask)를 적용하여 자외선에 150초 동안 노출시킨 후, 채널 부분만 남겨진 마스터(Master)를 만들었다. 노출 후에 마스터는 95℃에서 10분 동안 베이크(Bake)시키고 15분 동안 현상액(SU-8 developer, MicroChem, Newton, MA)으로 현상시켰다. 이때 상기 마스터는 가로와 높이가 각각 100μm, 또는 50μm이고, 길이는 10mm이었다.After spin-coating a photoresist (SU-8, MicroChem, Newton, MA) on a silicon wafer, the wafer was baked at 95 ° C. for 10 minutes. After applying a photomask to the spin-coated wafer for 150 seconds to ultraviolet light, only a channel portion of the master was left. After exposure, the masters were baked at 95 ° C. for 10 minutes and developed with developer (SU-8 developer, MicroChem, Newton, MA) for 15 minutes. At this time, the master was 100μm, or 50μm in width and height, respectively, was 10mm in length.

1-2. 상부기판에 미세채널 형성1-2. Microchannel formation on the upper substrate

폴리디메틸실록산 부분중합체(prepolymer)와 경화제(PDMS, PDMS curing reagent, Dow Corning, Midland, MI)를 10:1의 비율로 혼합하여 마스터에 부어서 경화시키고 미세채널 양 끝에 펀치로 1.5 mm의 구멍을 뚫어 시료 주입구를 형성함으로써, 폴리디메틸실록산 기판을 제조하고, 상기 폴리디메틸실록산 기판의 저면에 양 말단이 주입구로 구성된 16 개의 미세채널을 형성하였다. The polydimethylsiloxane prepolymer and the curing agent (PDMS, PDMS curing reagent, Dow Corning, Midland, MI) are mixed in a ratio of 10: 1, poured into the master to cure, and punched 1.5 mm with holes at both ends of the microchannel. By forming a sample inlet, a polydimethylsiloxane substrate was produced, and 16 microchannels each having an inlet at both ends were formed on the bottom of the polydimethylsiloxane substrate.

1-3. 상부기판과 하부기판의 결합1-3. Combination of upper board and lower board

(1) 상부기판과 하부기판의 물리적 결합(1) physical coupling of upper and lower substrates

원자힘현미경을 사용하여 아밀로이드 침전물을 관찰할 수 있도록 하기 위하여, 유리기판을 12mm × 8mm의 크기로 자른 후, 상기 1-2에서 제조된 폴리디메틸실록산 기판과 상기 유리기판을 홀더를 이용하여 물리적으로 결합시켰다. 이때 사용된 홀더는 알루미늄 합금으로 제작된 것이며, 상기 폴리디메틸실록산 기판과 유리기판의 모서리에 구멍을 낸 뒤, 볼트를 사용하여 고정시킴으로써, 미세채널이 형성된 폴리디메틸실록산 기판과 유리기판을 물리적으로 결합시켰다.In order to observe the amyloid precipitate using an atomic force microscope, after cutting the glass substrate into a size of 12mm × 8mm, the polydimethylsiloxane substrate prepared in 1-2 and the glass substrate physically by using a holder Combined. At this time, the holder used is made of an aluminum alloy, and a hole is formed in the corners of the polydimethylsiloxane substrate and the glass substrate, and then fixed using a bolt, thereby physically bonding the polydimethylsiloxane substrate and the glass substrate on which the microchannels are formed. I was.

(2) 상부기판과 하부기판의 화학적 결합(2) chemical bonding of upper and lower substrates

광학 현미경 또는 형광 현미경을 사용하여 아밀로이드 침전물을 관찰할 수 있도록 하기 위하여, 상기 1-2에서 제조된 폴리디메틸실록산 기판과 유리기판을 유브이 오존 표면 처리 (UV Ozone treatment)는 장비를 이용하여 30분정도 처리한 후, 미세채널을 유기기판에 고정시킴으로써, 폴리디메틸실록산 기판과 유리기판을 화학적으로 결합시켰다. In order to be able to observe the amyloid precipitate using an optical microscope or a fluorescence microscope, UV ozone treatment of the polydimethylsiloxane substrate and the glass substrate prepared in the above 1-2 was performed for about 30 minutes using a device. After the treatment, the microchannels were fixed to the organic substrate, thereby chemically bonding the polydimethylsiloxane substrate and the glass substrate.

1-4. 미세채널의 활성화1-4. Activation of Microchannels

아밀로이드 시드(seeds)를 미세채널내에 공유결합시키기 위해 NHS 기능기를 이용하여 미세채널 내부를 활성화시키고자, 옥테닐 트리클로로실란 (7-Octenyltrichlorosilane, 1mM)을 포함하는 톨루엔을 시린지(11 Plus syringe pump, Harvard Apparatus, Holliston, MA)를 통해 5ml/h의 속도로 주입시켜 미세채널을 실라니제이션 시켰다. 10 분 후에 톨루렌으로 남아있는 솔루션을 제거하고 80 ℃에서 경화시키고, 미세채널 내에 형성된 비닐그룹 (vinyl groups)은 KMnO4 (0.5 mM), K2CO3 (1.8 mM), and NaIO4 (19.5 mM)이 혼합된 솔루션을 주입시켜 즉시 카르복실 그룹으로 산화시켰다. 한 시간 후 0.1 M NaHSO3, 물, 0.1 N HCl, 및 물을 순서대로 주입시켜 미세채널을 세척하였고, 마지막으로 미세채널 내부는 0.1 M 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl-)carbodiimide hydrochloride (EDC)와 0.025 M N-hydroxysuccinimide (NHS)가 1:1로 섞여 있는 솔루션으로 20분간 상온에서 반응시켜 미세채널 내부를 화학적으로 활성화시켰다 (도 1). To activate the inside of the microchannels using NHS functional groups to covalently bind amyloid seeds into the microchannels, toluene containing octenyl trichlorosilane (7-Octenyltrichlorosilane, 1 mM) was injected with a syringe (11 Plus syringe pump, Harvard Apparatus, Holliston, MA) was injected at a rate of 5ml / h and the microchannels were silanized. After 10 minutes the remaining solution with toluene was removed and cured at 80 ° C., and the vinyl groups formed in the microchannels were KMnO 4 (0.5 mM), K 2 CO 3 (1.8 mM), and NaIO 4 (19.5). mM) was injected and immediately oxidized to carboxyl groups. After 1 hour, the microchannels were washed by injecting 0.1 M NaHSO 3 , water, 0.1 N HCl, and water in that order. Finally, 0.1 M 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl-) carbodiimide hydrochloride ( EDC) and 0.025 M N- hydroxysuccinimide (NHS) in a 1: 1 solution mixed at room temperature for 20 minutes to chemically activate the inside of the microchannel (FIG. 1).

1-5. 미세채널에 아밀로이드 침전물 형성1-5. Formation of Amyloid Precipitates in Microchannels

시린지 펌프(syringe pump) 및 시린지를 사용하여 미세채널 내부로 유체시료를 흘려주는 속도는 다음과 같다. 즉, 미세유체소자의 미세채널 내에서 유체시료를 화학적으로 반응시키기 위해서는 5μL/h로 흘려주고, 세척 또는 주입시키기 위해서 는 200μL/h로 흘려주었다. 여기서, 유체시료로는 10mM 포스테이트 버퍼 (phosphate buffer)에 Aβ42가 10mM 함유되어있는 용액을 사용하였다.The rate at which the fluid sample is flowed into the microchannel using a syringe pump and a syringe is as follows. That is, it flowed at 5μL / h to chemically react the fluid sample in the microchannel of the microfluidic device, and 200μL / h to wash or inject. In this case, a solution containing 10 mM of 42 in 10 mM phosphate buffer was used as the fluid sample.

상기 1-4에서 화학적으로 활성화된 미세유체소자에, 10mM 포스테이트 버퍼 (phosphate buffer)에 Aβ42가 10mM 함유되어있는 용액을 5분간 5μL/h로 흘려주어 미세채널 내의 벽면에 아밀로이드 단백질을 고정화시켰다. 상기 고정화된 아밀로이드 단량체는 아밀로이드 침전물이 미세채널 내에 생성되기 위한 시드(Seed) 역할을 한다.In the chemically activated microfluidic device in 1-4, a solution containing 10 mM of Aβ42 in 10mM phosphate buffer was flowed at 5μL / h for 5 minutes to immobilize amyloid protein on the wall in the microchannel. The immobilized amyloid monomer serves as a seed for the amyloid precipitate to be produced in the microchannel.

이때, 반응하고 남아있는 작용기에 의한 추가 반응을 억제시키기 위하여, 0.1% 소혈청 알부민(Bovine Serum Albumin)을 함유하는 50mM 인산버퍼(pH 7.5)를 45분간 150μL/h로 흘려주고, 50mM 인산버퍼(pH 7.5)와 증류수로 30분간 세척함으로써, 상기 시드(Seed) 이외에는 아밀로이드 침전물이 생성되지 않도록 하였다.At this time, in order to suppress further reaction by the remaining functional groups, 50 mM phosphate buffer (pH 7.5) containing 0.1% bovine Serum Albumin was flowed at 150 μL / h for 45 minutes, and a 50 mM phosphate buffer ( pH 7.5) and distilled water for 30 minutes to prevent the production of amyloid precipitate other than the seed (Seed).

상기 아밀로이드 단백질이 고정화된 미세유체소자의 시료주입구를 통하여 미세채널 내로 10mM 포스테이트 버퍼 (phosphate buffer)에 Aβ42가 10mM 함유되어있는 용액과 퇴행성 신경질환 치료제 후보물질을 포함하는 용액을 5μL/h로 계속적으로 흘려주어, 미세채널 내에 아밀로이드 침전물을 생성시켰다. 상기 퇴행성 신경질환 치료제 후보물질로는, 대조군으로써 HSA, NaCl, 그리고 실험군으로써 엑토인(ectoine), 트레할로스(trehalose), 콩고 레드, 쿠르쿠민, 로즈마린산, 이부프로펜, 심바스타틴, 헤민, 멜라토닌 및 니코틴을 이용하여, 퇴행성 신경질환 치료제 후보물질이 아밀로이드 침전에 미치는 영향을 분석할 수 있는 미세채널소자를 제작하였다.Through the sample inlet of the microfluidic device to which the amyloid protein is immobilized, a solution containing 10 mM of Aβ42 in a 10mM phosphate buffer into a microchannel and a solution containing a candidate agent for treating a neurodegenerative disease at 5 μL / h are continuously added. Flow to form an amyloid precipitate in the microchannels. Candidates for the treatment of degenerative neurological diseases, using HSA, NaCl as a control group, and ectoine, trehalose, congo red, curcumin, rosemarine acid, ibuprofen, simvastatin, hemin, melatonin and nicotine as experimental groups, A microchannel device was fabricated to analyze the effects of candidate drug for neurodegenerative diseases on amyloid precipitation.

실시예Example 2: 퇴행성 신경질환 치료제 스크리닝을 위한 고효율 분석 2: Highly Efficient Analysis for Screening Drugs for Degenerative Neurological Diseases

실시예 1에서 제조된 아밀로이드와 퇴행성 신경질환 치료제로 이용가능한 아밀로이드 침전 억제제 후보물질을 주입시킨 미세 채널을 원자힘현미경과 형광현미경으로 관찰한 다음, 티오플라빈에스(Thioflavin S)를 흘려주어 형광현미경으로 관찰하였다. The microchannels injected with the amyloid prepared in Example 1 and the candidate amyloid precipitation inhibitor which can be used as a therapeutic agent for neurodegenerative diseases were observed with an atomic force microscope and a fluorescence microscope, and then fluorinated with thioflavin S. Observed by.

그 결과, 도 2(A 및 B)에서는 원자힘 현미경으로 형광강도에 따른 아밀로이드 침전정도를 나타내고 있는데, 12시간 정도 인큐베이션 시켰을 때의 형광 강도가 24시간 인큐베이션 시켰을 때보다 절반 정도인 것으로 나타났다. 도 3은 아밀로이드 Aβ42만을 함유한 용액을 주입했을 경우를 대조군(control)으로 하여, 침전 형성정도를 형광현미경을 통한 형광강도로 측정한 결과이다. As a result, in Fig. 2 (A and B), the atomic force microscope shows the degree of amyloid precipitation according to the fluorescence intensity, and the fluorescence intensity when incubated for about 12 hours is about half that of incubation for 24 hours. FIG. 3 shows the result of measuring the degree of precipitation formation by fluorescence microscopy using a case of injecting a solution containing only amyloid Aβ 42 as a control.

예컨대, 도 3에서 나타난 바와 같이, 멜라토닌과 함께 주입한 경우 형광강도가 절반정도로 나타났는데, 이 경우 도 2A에서와 같이 12시간에서의 사진 결과에서와 같은 상태의 침전이 형성되었다고 볼 수 있다. For example, as shown in Figure 3, when injected with melatonin showed a fluorescence intensity of about half, in this case it can be seen that the precipitate was formed in the same state as in the photographic results at 12 hours as shown in Figure 2A.

또한, 도 4에서는 아밀로이드 Aβ42만을 함유한 대조군을 기준으로 하여, 각각의 실험군의 침전 형성 억제 정도를 막대 그래프로 나타낸 것이다. 그래프에 나타난 바와 같이, 혈액의 주요성분으로서, 양성대조군인 NaCl과 HSA에서는 침전 형성 억제 효과가 거의 없는 것으로 나타났고, 복수 개의 미세채널에 주입한 퇴행성 신경질환 치료제의 종류에 따라 아밀로이드 침전 생성효과가 다르게 나타나는 것을 알 수 있었다. 예컨대, 쿠르쿠민, 이부프로펜, 심바스타틴 등은 기존에 퇴행성 신 경질환 치료에 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 이들은 본 실험결과를 통해서도 우수한 아밀로이드 침전 억제 효과를 나타나, 본 미세유체소자를 통해 퇴행성 신경질환 치료제를 스크리닝할 수 있음을 확인하였다.In addition, in FIG. 4, the degree of inhibition of precipitation formation in each experimental group is shown as a bar graph on the basis of a control group containing only amyloid Aβ 42. As shown in the graph, as a main component of blood, the positive control group NaCl and HSA showed little inhibitory effect on the formation of sediment, and amyloid sediment formation effect was different depending on the type of therapeutic agent for neurodegenerative diseases injected into a plurality of microchannels. It was found to be different. For example, curcumin, ibuprofen, simvastatin and the like are known to be effective in treating degenerative neurological diseases, and these results show excellent amyloid precipitation inhibitory effects through the present experimental results, and screening for the treatment of degenerative neurological diseases through the microfluidic device. Confirmed that it can.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that such specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

도 1은 본 발명에 따른 아밀로이드 침전물의 생성 및 스크리닝을 위한 미세유체소자의 제조 공정도를 나타낸 것이다 (Aβ42: 아밀로이드; Inhibitor: 아밀로이드 침전형성 억제제인 퇴행성 신경질환 치료제).Figure 1 shows the manufacturing process of the microfluidic device for the production and screening of amyloid precipitates according to the present invention (Aβ 42: amyloid; Inhibitor: degenerative neurological disease treatment agent that is an inhibitor of amyloid precipitation).

도 2는 본 발명에 따른 미세유체소자의 미세채널 내에 형성된 아밀로이드 침전물을 형광현미경과 원자힘 현미경으로 관찰한 사진과 형광강도를 그래프로 나타낸 것이다.Figure 2 is a graph showing the photographs and fluorescence intensity of the amyloid precipitate formed in the microchannel of the microfluidic device according to the present invention by fluorescence microscope and atomic force microscope.

도 3는 본 발명에 따른 미세유체소자의 미세채널 내에 아밀로이드와 아밀로이드 침전물 형성 억제제인 퇴행성 신경질환 치료제 후보물질들을 주입시켜 각각의 치료제 후보물질들의 효과를 형광현미경으로 나타낸 것이다.Figure 3 shows the effect of each drug candidate by injecting a candidate agent for the treatment of degenerative neurological disease, which is an amyloid and amyloid deposit formation inhibitor in the microchannel of the microfluidic device according to the present invention with a fluorescence microscope.

도 4는 본 발명에 따른 미세유체소자의 미세채널 내에 아밀로이드 침전 형성 억제제인 퇴행성 신경질환 치료제 후보물질들의 아밀로이드 침전 형성 억제 효과를 막대 그래프로 나타낸 것이다.4 is a bar graph showing the effect of inhibiting amyloid precipitation formation of candidate drugs for treating neurodegenerative diseases that are amyloid precipitation formation inhibitors in the microchannels of the microfluidic device according to the present invention.

Claims (13)

다음의 단계를 포함하는 퇴행성 신경질환 치료제 스크리닝용 미세유체소자를 제작하는 방법:Method for manufacturing a microfluidic device for screening degenerative neurological disease treatment comprising the following steps: (a) 복수 개의 미세채널 형상을 포함하는 마스터(master)를 제작하는 단계; (a) manufacturing a master including a plurality of microchannel shapes; (b) 상기 마스터(master)를 이용하여 상부기판의 저면에 시료주입구를 포함하는 복수 개의 미세채널을 형성하는 단계; (b) forming a plurality of microchannels including a sample inlet on the bottom surface of the upper substrate using the master; (c) 상기 상부기판과 하부기판을 결합시키는 단계; (c) coupling the upper substrate and the lower substrate; (d) (i) 상기 미세채널 표면을 실라니제이션시켜 비닐기를 형성시키는 단계; (ii) 상기 비닐기를 카복실기로 산화시키는 단계; 및 (iii) 가교제를 처리하는 단계를 포함하는 미세채널의 표면을 활성화시키는 단계; 및(i) silanizing the microchannel surface to form vinyl groups; (ii) oxidizing the vinyl group to a carboxyl group; And (iii) activating the surface of the microchannels comprising treating the crosslinker; And (e) 상기 활성화된 미세채널에 아밀로이드 침전물을 형성시키는 단계.(e) forming an amyloid precipitate in the activated microchannel. 제1항에 있어서, 상기 아밀로이드는 알츠하이머병(Alzheimer's disease)의 베타-아밀로이드(β-amyloid), 파킨슨병(Parkinsonism)의 알파-시뉴클레인(α-synuclein), 헌팅턴병(Huntington's disease)의 헌팅턴 및 프리온(Prion) 관련 질병의 프리온으로 구성된 군에서 선택되는 단백질 또는 그 절편인 것을 특징으로 하는 방법.According to claim 1, wherein the amyloid is beta-amyloid of Alzheimer's disease (β-amyloid), alpha-synuclein of Parkinsonism (α-synuclein), Huntington's and Prion of Huntington's disease (Prion) A method characterized in that the protein or a fragment thereof selected from the group consisting of prions of related diseases. 제1항에 있어서, 상기 (c)단계의 결합은 물리적 압착에 의한 결합 또는 화학적 결합인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the bonding of step (c) is characterized in that the bonding by physical compression or chemical bonding. 제3항에 있어서, 상기 물리적 압착은 홀더를 이용하여 상부기판과 하부기판을 결합시키는 것임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 3, wherein the physical pressing is to combine the upper substrate and the lower substrate by using a holder. 제3항에 있어서, 상기 화학적 결합은 유브이 오존 표면 처리 (UV Ozone surface treatment)를 이용한 것임을 특징으로 하는 방법. The method of claim 3, wherein the chemical bonding is using UV Ozone surface treatment. 제1항에 있어서, 상기 (d)단계는 옥테닐 트리클로로실란, 비닐트리엑토실란 및 비닐트리메틸실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 함유한 유기용매를 이용하여 미세채널을 실라니제이션 시켜 비닐기를 형성시키는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein step (d) comprises silanization of the microchannels using an organic solvent containing one selected from the group consisting of octenyl trichlorosilane, vinyltriectosilane and vinyltrimethylsilane to form a vinyl group. Characterized in that the method. 제1항에 있어서, 상기 (d)단계는, 상기 실라니제이션 후에 70 내지 90℃에서 경화시키는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein step (d) comprises curing at 70 to 90 ° C after the silanization. 제1항에 있어서, 상기 (d)단계는, KMnO4, K2CO3, NaIO4, RuO4, H2O2 및 OsO4로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 이용하여 비닐기를 카복실기로 산화시키는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein step (d) comprises oxidizing a vinyl group to a carboxyl group using at least one compound selected from the group consisting of KMnO 4 , K 2 CO 3 , NaIO 4 , RuO 4 , H 2 O 2 and OsO 4 . Characterized in that the method. 제1항에 있어서, 상기 (d)단계에서 가교제는 EDC/NHS인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the crosslinking agent in step (d) is EDC / NHS. 제1항에 있어서, 상기 (e)단계는 복수 개의 미세채널에 아밀로이드를 주입하여 미세채널 표면에 시딩(seeding)시켜 블록킹(blocking)하여, 아밀로이드 침전물이 미세채널 표면에 공유결합하여 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the step (e) comprises injecting amyloid into a plurality of microchannels to seed and block the microchannel surface, thereby blocking amyloid precipitates by covalently binding to the microchannel surface. How to. 제1항에 있어서, 상기 (e)단계는 상기 복수 개의 미세채널 각각에 상이한 퇴행성 신경질환 치료제 후보군을 아밀로이드 단백질과 함께 주입하여, 아밀로이드 침전물을 생성시키는 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1, wherein the step (e) comprises injecting different degenerative neuropathy drug candidates together with amyloid protein into each of the plurality of microchannels to generate amyloid precipitates. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 의해 제조된 퇴행성 신경질환 치료제 스크리닝용 미세유체소자를 이용하는 퇴행성 신경질환 치료제를 스크리닝하는 방법에 있어서, 활성화된 미세채널에 아밀로이드 단백질을 단독으로 주입한 경우와, 아밀로이드 단백질과 퇴행성 신경질환 치료제 후보 물질을 함께 주입한 경우의 아밀로이드 침전물의 형성 정도를 비교하여 퇴행성 신경질환 치료제를 스크리닝하는 것을 특징으로 하는 방법.12. A method for screening a neurodegenerative agent for treating neurodegenerative diseases using a microfluidic device for screening a neurodegenerative agent for treating a neurodegenerative disease prepared by any one of claims 1 to 11, wherein the amyloid protein is injected alone into an activated microchannel. And screening the therapeutic agent for neurodegenerative diseases by comparing the degree of formation of amyloid deposits when the amyloid protein and the candidate agent for treating neurodegenerative diseases are injected together. 제12항에 있어서, 상기 미세유체소자의 복수 개의 미세채널에 각각 상이한 퇴행성 신경질환 치료제 후보물질을 아밀로이드 단백질과 함께 주입하여, 아밀로이드 침전물의 상대적인 성장을 비교하여 퇴행성 신경질환 치료제를 스크리닝하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 12, wherein a plurality of microchannels of the microfluidic device are injected with different neurodegenerative agent candidates, each with a amyloid protein, to compare the relative growth of amyloid deposits to screen for the neurodegenerative agent treatment How to.
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