KR101069709B1 - 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널, 이의 제조방법 및 이를 이용한 혈구세포의 분리방법 - Google Patents

미세 생체물질 분리용 케피러리 채널, 이의 제조방법 및 이를 이용한 혈구세포의 분리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 베이스 기판; 상기 베이스 기판 위에 적어도 하나 이상 적층되는 상판; 상기 베이스 기판 및 상판 사이에 간격을 형성하는 스페이서(spacer); 및 상기 베이스 기판 및 상판의 양 측면을 밀봉하는 실(seal)제를 포함하는 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 베이스 기판 및 상판 사이에 나노미터(nm) 크기의 스페이서를 이용하여 간격을 형성하고, 이를 통해 미세입자를 분리함으로써, 종래와 같이 별도의 동력원 및 고가의 장비 없이, 간단하면서도 경제적으로 신속하게 다량의 미세입자를 분리할 수 있으며, 또한 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널의 제조과정에서 반도체 공정, 특히 사진식각법(photo lithography)을 사용하지 않아, 훨씬 간단하고 신속하게 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널(capillary channel)을 제조할 수 있는 효과가 있다.
케피러리 채널, 스페이서, 나노미터, 광 경화 조성물, 실(seal)제

Description

미세 생체물질 분리용 케피러리 채널, 이의 제조방법 및 이를 이용한 혈구세포의 분리방법{A Nano Capillary Channel for Filtering Biomaterials, a Method of Preparation Thereof and a Filtering Method of Blood Cell in Whole Blood Using Thereof}
본 발명은 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널에 관한 것으로, 베이스 기판 및 상판 사이에 분리할 입자의 크기에 따라 적합한 크기의 스페이서로 간격을 형성하여 유체 내 입자를 분리하는 입구와 출구가 개방된 케피러리 채널 및 이를 이용한 유체 내 입자를 분리하는 방법에 관한 것이다.
종래 기술은 마이크로 이하의 크기를 가지는 입자 또는 수 마이크로미터의 폭과 길이를 가짐에도 불구하고 잘 구부러지는 혈액 중 혈구세포와 같이 탄력을 가진 것의 분리를 위하여 원심분리기를 이용하였고, 최근 복잡한 반도체 공정을 이용하여 공간필터를 제작하려는 시도가 되어왔다.
하지만, 이러한 방법들은 그 구조가 복잡하고, 장비가 고가이며, 많은 양의 시료와 시간이 필요하며, 별도의 동력원이 요구되고, 분리와 측정이 동시에 일어날 수 없는 등의 문제점이 있다.
유체(fluid) 내 마이크로 이하급 미세입자를 분리하는 기술은, 공기 내 존재하는 미세 먼지나 유해 박테리아 등을 필터링하는 공기정화기술, 물속의 미세 화학물질, 유해 생체물질 등을 필터링하는 정수기술, 혈액 내 혈구세포를 분리하는 기술 등 다양한 필터링 분야에 사용 가능하다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 별도의 동력원 및 고가의 장비 없이 간단하면서도 경제적으로 신속하게 다량의 생체물질을 분리할 수 있는 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 베이스 기판; 상기 베이스 기판 위에 적어도 하나 이상 적층되는 상판; 상기 베이스 기판 및 상판 사이에 간격을 형성하는 스페이서; 및 상기 베이스 기판 및 상판의 양 측면을 밀봉하는 실(seal)제를 포함하는 케피러리 채널에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 베이스 기판 및 상판 사이에 나노미터 직경을 가지는 스페이서를 이용하여 간격을 형성하고, 이를 통해 미세입자를 분리함으로써, 종래와 같이 별도의 동력원 및 고가의 장비 없이 간단하면서도 경제적으로 신속하게 다량의 혈구 세포를 분리할 수 있으며, 또한 케피러리 채널의 제조과정에서 반도체 공정, 특히 사진식각법(photo lithography)을 사용하지 않아 훨씬 간단하고 신속하게 케피러리 채널을 제조할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널에 관한 것으로, 보다 구체적 으로는 베이스 기판; 상기 베이스 기판 위에 적어도 하나 이상 적층되는 상판; 상기 베이스 기판 및 상판 사이에 간격을 형성하는 스페이서; 및 상기 베이스 기판 및 상판의 양 측면을 밀봉하는 실(seal)제를 포함하는 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널을 제공한다.
상기 베이스 기판 위에 적층되는 상판은 1 또는 2이상이 적층될 수 있으며 적층시 각 층의 간격은 각층에 사용되는 스페이서의 크기에 따라 달리할 수 있다. 이로써, 보다 많은 양의 혈액을 한 번에 필터링할 수 있고, 경우에 따라 혈액 내의 크기가 각각 상이한 입자들을 한 번의 수행으로 입자 별로 필터링할 수 있다.
상기 스페이서는 베이스 기판 및 상판 사이의 양단에 위치하는 것이 바람직하며, 양단에 위치하는 스페이서의 크기가 같거나 다른 것을 사용할 수 있다.
상기 베이스 기판 및 상판 사이의 양단에 위치한 스페이서의 크기가 동일한 경우 베이스 기판 및 상판이 평행한 구조로 형성되어 대칭형의 케피러리 채널이 만들어지며, 베이스 기판 및 상판 사이의 양단에 위치한 스페이서의 크기가 다른 경우 상판이 경사진 구조로 형성되는 비대칭형 케피러리 채널이 만들어진다.
본 발명의 ‘미세 생체물질 분리용 케피러리 채널’은 모세관 현상에 의해 유체의 유입이 이루어질 수 있도록 고안된 유체 내 생체물질을 분리할 수 있는 채널을 의미한다.
상기 베이스 기판 및 상판의 소재는 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면 유리, 석영 및 플라스틱 중 선택되어진 1종 이상이 사용될 수 있다.
본 발명의 ‘스페이서(spacer)’는 베이스 기판 및 상판 사이에 일정 간격을 형성하는 물질을 의미하며, 상기 간격은 특정 간격에 한정되는 것은 아니고, 스페이서의 크기는 필터링하고자 하는 입자의 크기에 따라 달라질 수 있으며, 이로 인하여 베이스 기판 및 상판 사이의 간격을 조절할 수 있다.
상기 스페이서에 의해 형성되는 베이스 기판 및 상판 사이의 간격은 1 나노미터(nm) 내지 1000 나노미터(nm)일 수 있으며, 바람직하게는 100nm 내지 1000nm이며, 더욱 바람직하게는 600nm 내지 1000nm이다.
스페이서로는 베이스 기판 및 상판 사이에 공간을 형성하는 것이라면 어느 것을 사용하여도 무방하나, 광 경화 조성물로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 ‘광 경화 조성물’은 자외선의 조사에 의해 경화되는 점착성 조성물을 의미하며, 본 발명에 따른 광 경화 조성물은 (1)베이스 수지, (2) 반응성 모노머 및 (3) 광중합 개시제를 포함할 수 있다.
상기 (1) 베이스 수지는 불포화 폴리에스텔계 수지 및 아크릴계 수지 등이 사용될 수 있으며, 아크릴계 수지로는 아크릴계 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아크릴계 공중합체는
ⅰ) 탄소수 1 ∼ 12의 알킬기를 가지는 (메타)아크릴산 에스테르 단량체 90 ∼ 99.9 중량부 및
ⅱ) 가교가능한 관능기를 가지는 비닐계 단량체 및/또는 아크릴계 단량체 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 ⅰ)의 탄소수가 1 ~ 12 의 알킬기를 가지는 (메타)아크릴산 에스테르 단량체는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필 (메타)아크릴레이트, 이소프로필 (메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, sec-부틸(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 이소노닐(메타)아크릴레이트 및 벤질 아크릴레이트 등을 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 탄소수 1 ∼ 12의 알킬기를 가지는 (메타)아크릴산 에스테르 단량체는 90 내지 99.9 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 90 중량부 미만인 경우에는 초기접착력이 저하되고, 99.9 중량부를 초과하면 응집력 저하로 내구성에 문제가 발생할 수 있다.
상기 ⅱ)의 가교가능한 관능기를 가지는 비닐계 단량체 및/또는 아크릴계 단량체는 가교제와 반응하여 고온 또는 고습 조건에서 점착제의 응집력 파괴가 일어나지 않도록 화학결합에 의한 응집력 또는 접착강도를 부여하는 작용을 한다.
상기 가교가능한 관능기를 가지는 비닐계 단량체 및/또는 아크릴계 단량체는 2-하이드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-하이드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 6-하이드록시헥실(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 또는 2-하이드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트와 같은 하이드록시기를 함유하는 단량체 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레인산, 말레인산 무수물, 또는 푸마르산 같은 카르복실기를 함유하는 단량체 또는 아크릴 아미드, N-비닐 피롤리돈, 또는 N-비닐 카 프로락탐과 같은 질소를 함유하는 단량체 등을 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 (2) 반응성 모노머로는 폴리에스텔 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트 등이 사용될 수 있으며, 다관능성 아크릴레이트를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 다관능성 아크릴레이트의 구체적인 예로는, 1,4-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜아디페이트(neopentylglycol adipate) 디(메타)아크릴레이트, 히드록시피발산(hydroxyl puivalic acid) 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(dicyclopentanyl) 디(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디시클로펜테닐 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 디(메타)아크릴레이트, 디(메타)아크릴록시 에틸 이소시아누레이트, 알릴(allyl)화 시클로헥실 디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올(메타)아크릴레이트, 디메틸롤 디시클로펜탄 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 헥사히드로프탈산 디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸 디메탄올(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 변성 트리메틸프로판 디(메타)아크릴레이트, 아다만탄(adamantane) 디(메타)아크릴레이트 또는 9,9-비스[4-(2-아크릴로일옥시에톡시)페닐]플루오렌(fluorine) 등의 2관능형 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프 로필렌옥시드 변성 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 3관능형 우레탄 (메타)아크릴레이트 또는 트리스(메타)아크릴록시에틸이소시아누레이트 등의 3관능형 디글리세린 테트라(메타)아크릴레이트 또는 펜타에리쓰리톨 테트라(메타)아크릴레이트 등의 4관능형 프로피온산 변성 디펜타에리쓰리톨 펜타(메타)아크릴레이트 등의 5관능형 및 디펜타에리쓰리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디펜타에리쓰리톨 헥사(메타)아크릴레이트 또는 우레탄 (메타)아크릴레이트(ex. 이소시아네이트 단량체 및 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트의 반응물 등)(ex. Kyoeisha(사)의 UA-306I 또는 UA-306T) 등의 6관능형 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기와 같은 다관능성 아크릴레이트는 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 30 중량부 이하, 바람직하게는 0.05 중량부 내지 30 중량부, 보다 바람직하게는 0.05 중량부 내지 20 중량부의 양으로 점착제 조성물에 포함되는 것이 바람직하다.
상기 (3) 광중합 개시제는 UV조사에 의해 반응을 개시하는 물질로서 다관능성 아크릴레이트의 경화속도 및 황변 특성등을 고려하여, 그 종류와 함량을 적절히 선택하여 사용하며, 필요에 따라 두 종류 이상의 광경화 개시제를 혼합하여 사용할 수도 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 광개시제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 벤조인, 벤조인 메틸에테르, 벤조인 에틸에테르, 벤조인 이소프로필에테르, 벤조인 n-부틸에테르, 벤조인 이소부틸에테르, 아세토페논, 디메틸아니노 아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논, 2-히드 록시-2-메틸-1-페닐프로판-1온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-몰포리노-프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)페닐-2-(히드록시-2-프로필)케톤, 벤조페논, p-페닐벤조페논, 4,4’-디에틸아미노벤조페논, 디클로로벤조페논, 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-t-부틸안트라퀴논, 2-아미노안트라퀴논, 2-메틸티오잔톤(thioxanthone), 2-에틸티오잔톤, 2-클로로티오잔톤, 2,4-디메틸티오잔톤, 2,4-디에틸티오잔톤, 벤질디메틸케탈, 아세토페논 디메틸케탈, p-디메틸아미노 안식향산 에스테르, 올리고[2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판논] 및 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥시드 등을 들 수 있다. 본 발명에서는 상기 중 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기와 같은 광개시제는 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 10 중량부의 양으로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 중량부 내지 5 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 광개시제의 함량이 상기 범위를 초과하면, 중합 반응이 원활히 이루어지지 않거나, 반응 후 잔존 성분으로 인해 점착제 물성이 악화될 우려가 있다.
본 발명에서 있어서 사용되는 광 경화 조성물은 당업자에게 공지된 것이라면 그 어느 것을 선택하여 사용할 수 있으며 앞에 예시한 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예에서는 시중에서 입수 가능한 NOA(Norland Optical Adhesive), 3M사의 라이트락(Rite-Lok), ThreeBond, Loktite 등을 광 경화 조성물로 사용하였다.
본 발명에서, 베이스 기판 및 상판의 양 측면의 공간을 밀봉하는 실(seal)제 는 빨리 경화되면서 접착성이 강한 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.
상기 실(seal)제는 (ⅰ) 경화성 수지 또는 이의 단량체 및 (ii) 중합성 관능기 및/또는 반응성 관능기를 적어도 1개 이상 가지는 실리콘 고분자 화합물을 포함할 수 있다.
상기 (ⅰ) 경화성 수지 또는 이의 단량체는 기판에 사용되는 통상의 경화성 수지 또는 이의 단량체를 사용하여도 무방하며, 다만 그 중에서도 에폭시 수지, (메타)아크릴산 에스테르, 에폭시 (메타)아크릴산 에스테르 및 이들의 조합 중에서 선택된 경화성 수지 또는 이의 단량체를 사용하는 것이 바람직하며, 본원 발명에서 (메타)아크릴산 에스테르란 아크릴산 에스테르 또는 메타크릴산 에스테르를 의미한다. 특히, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시, 나프탈렌형 에폭시, PO 부가 비스페놀 A형 에폭시 수지, 고리 지방족 에폭시 수지 및 이들의 조합 중에서 선택된 에폭시 수지; 또는 우레탄(메타)아크릴산, 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 테트라 히드로 퍼프릴 메타크릴레이트(tetra hydro furfuryl methacrylate), 벤질 메타크릴레이트(benzyl methacrylate), 이소보닐 메타크릴레이트(isobornylmethacrylate), 2-히드록시 에틸 메타크릴레이트(2-hydroxy ethyl methacrylate), 글리시딜 메타크릴레이트(glycidyl methacrylate) 및 이들의 조합 중에서 선택된 (메타)아크릴산 에스테르를 사용하는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는, 반응성이 좋고 접착성이 양호한 것으로 에폭시 수지, (메타)아크릴산 에스테르가 적합하다.
상기 경화성 수지로서는 한 분자 내에 에폭시기와 (메타)아크릴기 등, 2종 이상의 다른 관능기를 분자 중에 가지는 수지도 적합하다. 이와 같은 경화성 수지는 광경화 및/또는 열경화에 의해 경화하는 성격을 부여할 수 있다.
상기 (ⅱ)　실리콘 고분자 화합물은 경화성 수지와 경화하여 기판에 용출되기 어려운 관능기를 도입하기 위한 것이며, 상기 중합성 관능기는 라디칼 중합, 양이온 중합성, 음이온 중합에 상관없이 중합가능한 관능기이면 무관하며, 상기 반응성 관능기는 활성 수소와 반응할 수 있는 관능기라면 특별히 한정되지 않는다. 특히, 중합성 관능기의 대표적인 예에는 에폭시기, 아크릴로일기(acryloyl)기, 메타크릴로일(methacryloyl)기, 비닐(vinyl)기, 아민(amine)기, 카르복실(carboxyl)기 등을 들 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 상기 반응성 관능기의 대표적인 예에는 이소시아네이트(isocyanate)기, 아크릴로일기, 메타아크릴로일기, 에폭시기 등이 포함되며 이에 한정되지 않는다.
발명의 경화성 수지 조성물 중에 사용되는 실리콘 고분자 화합물은 경화성 수지 또는 이의 단량체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 30 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1 내지 25 중량부, 가장 바람직하게는 5 내지 25 중량부로 포함되는 것이다. 이러한 범위를 벗어나는 경우에는 접착강도가 충분히 발휘될 수 없거나 경화성 등의 기능을 손상시킬 우려가 있다.
본 발명은 상기 특징을 지닌 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널을 포함하는 필터를 제공한다.
본 발명은 또한 상기 특징을 지닌 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널을 포함하는 미세유체장치를 제공하며, 이를 이용한 유체 내 입자를 분리하는 방법을 제공한다.
상기 미세유체장치는 유체 내 미세 입자를 분리할 수 있는 장치로, 미세유체칩, 미세유체채널, 바이오칩 등 용어에 한정됨이 없이 유체 내 미세 입자를 분리할 수 있는 기기 또는 장치를 포괄적으로 의미하는 것이다.
본 발명에 따른 하나의 예로, 미세유체장치는 미세 혈액 분리장치일 수 있으며, 이러한 미세 혈액 분리장치를 이용하여 혈액 내 혈구세포를 분리할 수 있다.
본 발명은
(A) 베이스 기판의 양단에 스페이서를 스팟팅하는 단계;
(B) 상기 스팟팅된 스페이서 위로 상판을 적층하여 압착하는 단계;
(C) 광원을 조사 하여 스페이서를 경화시키는 단계; 및
(D) 상기 베이스 기판 및 상판의 양 측면을 실(seal)제로 밀봉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널의 제조방법을 제공한다.
상기 케피러리 채널의 제조방법에 있어서, 분리하고자 하는 미세입자의 종류에 따라 베이스 수지 및 상판 표면을 친수성 또는 소수성을 가지게 처리하는 공정 을 상기 (A) 단계 이전에 거칠 수 있으며, 표면에 친수성 또는 소수성을 가지게 하는 처리방법이라면 어떠한 방법을 사용하여도 무방하다. 예를 들면, 베이스 기판 및 상판의 표면에 친수성을 부여하기 위하여 베이스 기판 및 상판을 초음파(ultrasonic) 환경에서 순서대로 아세톤, 메탄올, 탈이온 수(deionized water, DI water)에 담궈 세척을 한 후, 소 혈청 알부민(Bovine Serum Albumin, BSA) 용액에 담궈 표면처리를 할 수 있다.
상기 (A) 단계는, 상판의 양단에 마이크로 어레이를 이용하여 스페이서를 일정 간격으로 스팟팅하거나, 가는 막대를 사용하여 직접 간단히 스팟팅할 수 있다.
상기 (C) 단계에서 ‘광원’은 광중합 개시제에 영향을 주어 경화 반응을 진행시킬 수 있는 에너지선으로서, 전자선 및 자외선 등을 포함하는 개념이다. 상기 광원을 조사하는 시간은 베이스 기판 및 상판 사이에 위치한 스페이서가 경화되기에 충분한 시간이면 특별히 제한은 없으나, 바람직하게는 1초 내지 20 분간 자외선을 조사하고, 더욱 바람직하게는 1분 내지 15분간 자외선을 조사한다.
상기 (D) 단계는 필요에 따라, 광 경화 조성물을 베이스 기판 시작부분에서 끝부분까지 스팟팅하여 이를 생략할 수 있다. 예를 들면, 스팟팅한 점의 간격을 매우 촘촘히 해서 압착하거나 라인(line)을 그어서 압착을 하는 경우 실링을 하지 않아도 되므로 공정이 하나 줄어들어 공정이 더욱 간편해 질 수 있다.
<실시예>
이하, 본 발명을 미세입자 중 혈액 내 혈구세포를 분리하는 케피러리에 관한 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예에 불과하며, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: c(간격) = 600nm인 케피러리 채널의 제조
먼저 케피러리 채널에 사용될 유리로 된 베이스 기판 및 상판을 초음파(ultrasonic) 환경 하에서 순서대로 아세톤, 메탄올, 탈이온 수(deionized water, DI water)에 각각 10분간 두어 세척을 한 후, 소 혈청 알부민(Bovine Serum Albumin, BSA) 용액에 1시간 동안 담가 두어 표면처리 하였다. 다음으로 NOA 61(Norland product Inc. USA)만을 사용하여 스페이서를 준비하였다. 상기 준비된 스페이서를 베이스 기판의 양단에 마이크로 어레이를 이용하여 일정 간격으로 스팟팅(spotting)하고, 상판을 덮은 후 압착을 하였다. 압착 후 자외선(UV) 램프를 사용하여 10분간 자외선 환경에 노출시켜 상기 스페이서를 경화시켰다. 마지막으로, 베이스 기판 및 상판 양 측면을 에폭시 수지로 밀봉하여 c = 600nm인 케피러리 채널을 완성하였다.
상기 c = 600nm인 케피러리 채널의 전자 현미경 사진은 도 8에 나타난 바와 같다.
상기 c = 600nm인 케피러리 채널에 혈액을 유입시켜 혈액 내 혈구세포의 분리 정도를 확인한 결과 도 7의 (c)와 같이 나타났다. 도 7의 (c)에 의하면, 케피러 리 채널의 출구 끝단에 적혈구가 없는 것으로 보아, 혈액 내 혈구세포가 완전히 필터링 된 것을 확인할 수 있었다. 따라서 혈액 내의 혈구세포의 분리를 위해서는 c = 600nm인 케피러리 채널이 적합함을 알 수 있었다.
비교예 1: c(간격) = 10㎛인 케피러리 채널의 제조
상기 실시예1에서와 같은 방법으로 베이스 기판 및 상판을 표면처리한 다음 NOA 61(Norland product Inc. USA)과 10 ㎛ 크기의 마이크로 펄을 NOA : 마이크로 펄 = 0.91 : 0.09의 비율로 혼합하여 스페이서를 준비하였다. 상기 준비된 스페이서를 베이스 기판의 양단에 마이크로 어레이를 이용하여 일정 간격으로 스팟팅(spotting)하고, 상판을 덮은 후 압착을 하였다. 상기 압착 후 자외선(UV) 램프를 사용하여 10분간 자외선 환경에 노출시켜 상기 스페이서에 혼합되어 있는 NOA를 경화시켰다. 마지막으로, 베이스 기판 및 상판의 양 측면을 에폭시 수지로 밀봉하여 c = 10㎛인 케피러리 채널을 완성하였다.
상기 c = 10㎛인 케피러리 채널에 혈액을 유입시켜 혈액 내 혈구세포의 분리 정도를 확인한 결과 도 7의 (a)와 같이 나타났다. 도 7의 (a)에 의하면, c = 10㎛인 케피러리 채널에서는 혈액이 케피러리 채널 내로 많이 흡입되었기는 하나, 케피러리의 출구의 끝단에서는 적혈구의 필터링이 없이 혈구세포들이 매우 많음을 확인할 수 있었다. 따라서 c = 10㎛인 케피러리 채널은 혈액 내의 혈구세포의 분리용으로는 적합하지 않음을 알 수 있었다.
비교예 2: c = 2㎛인 케피러리 채널의 제조
스페이서에 혼합되는 마이크로 펄의 크기를 2㎛로 하는 것을 제외하고는, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 c = 2㎛인 케피러리 채널을 제조하였다.
상기 c = 2㎛인 케피러리 채널에 혈액을 유입시켜 혈액 내 혈구세포의 분리 정도를 확인한 결과 도 7의 (b)와 같이 나타났다. 도 7의 (b)에 의하면, 케피러리 채널의 출구의 끝단에 적혈구의 필터링이 완전히 일어나지 않아, 혈구세포가 약간 케피러리 채널 내로 흡입되었음을 확인할 수 있었다. 따라서 c = 2㎛인 케피러리 채널 역시 혈액 내의 혈구세포를 완전히 필터링하기 위한 케피러리 채널로는 부적합함을 확인할 수 있었다.
실시예 2: 비대칭 구조의 케피러리 채널의 제조
스페이서로서 한 쪽은 점도가 높은 NOA 65 만을 사용하여 케피러리의 한 쪽 간격을 1000nm로 하고, 다른 한 쪽은 10 ㎛ 크기의 마이크로 펄을 사용하여 케피러리 채널의 다른 쪽의 간격은 10㎛로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비대칭 구조의 캐피러리 채널을 제조하였으며, 이는 도 6의 (a)에 나타난 사진과 같다.
상기 비대칭 구조의 케피러리 채널에 혈액을 유입시켜 혈액 내 혈구세포의 분리 형태를 관찰한 결과 도 6의 (b)와 같이 나타났다. 상기 도 6의 (b)에 의하면, 상기 비대칭 케피러리 채널의 양 끝단 중 1000nm의 간격을 가지는 쪽은 적혈구가 적고, 혈청 및 혈장이 많이 있었으며, 10㎛ 의 간격을 가지는 쪽은 적혈구가 많이 있음을 확인할 수 있었다.
도 1은 본 발명에 따른 케피러리 채널의 구조를 나타낸 단면도이다(c는 간격을 나타냄).
도 2는 본 발명에 따른 케피러리 채널의 단층구조를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 케피러리 채널의 복층구조를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 비대칭형 케피러리 채널의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 케피러리 채널의 제작공정을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 베이스 기판 및 상판 사이의 양단의 간격이 각각 1000nm 및 10㎛인 비대칭형 케피러리 채널을 이용하여 혈구세포를 필터링한 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 베이스 기판 및 상판 사이의 간격에 따른(10㎛(a), 2㎛(b) 및 600nm(c)) 케피러리 채널의 혈구세포 필터링 여부를 현미경으로 관찰한 사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 베이스 기판 및 상판 사이의 간격이 600nm인 케피러리 채널의 전자현미경 사진이다.
<도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명>
10: 베이스 기판
20: 상판
30: 스페이서(spacer)
40: 실(seal)제

Claims (15)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 위에 적어도 하나 이상 적층되는 상판;
    상기 베이스 기판 및 상판 사이에 1 나노미터(nm) 내지 1000 나노미터(nm) 간격을 형성하는 광 경화 조성물로 이루어진 스페이서; 및
    상기 베이스 기판 및 상판의 양 측면을 밀봉하는 실(seal)제를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스페이서는 베이스 기판 및 상판 사이의 양단에 위치한 것을 특징으로 하는 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널.
  3. 제 2항에 있어서,
    베이스 기판 및 상판 사이의 양단에 위치한 스페이서가 동일하거나 다른 크기는 갖는 것을 특징으로 하는 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널.
  4. 제 3항에 있어서,
    베이스 기판 및 상판 사이의 양단에 위치한 스페이서가 동일하여 베이스 기판 및 상판이 평행한 구조로 형성되는 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널.
  5. 제 3항에 있어서,
    베이스 기판 및 상판 사이의 양단에 위치한 스페이서가 상이하여 상판이 경사진 구조로 형성되는 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스 기판 및 상판은 유리, 석영 및 플라스틱으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 광 경화 조성물은 베이스 수지, 반응성 모노머 및 광중합 개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 실(seal)제는 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널.
  11. 제 1항 내지 제 5항, 제 7항, 제 9항 및 제 10항 중 어느 한 항에 따른 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널을 포함하는 필터.
  12. 제 1항 내지 제 5항, 제 7항, 제 9항 및 제 10항 중 어느 한 항에 따른 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널을 포함하는 미세유체장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 미세유체장치가 미세 혈액 분리장치인 것을 특징으로 하는 미세유치장치.
  14. (A) 베이스 기판의 양단에 스페이서를 스팟팅하는 단계;
    (B) 상기 스팟팅된 스페이서 위로 상판을 적층하여 압착하는 단계;
    (C) 광원을 조사 하여 스페이서를 경화시키는 단계; 및
    (D) 상기 베이스 기판 및 상판의 측면을 실(seal)제로 밀봉하는 단계를 포 함하는 유체 내 입자를 분리하는 미세 생체물질 분리용 케피러리 채널의 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 (B) 단계 후, 상기 상판 양단에 스페이서를 스팟팅하는 단계 및 상기 스팟팅된 스페이서 위로 제 2상판을 적층하여 압착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 내 입자를 분리하는 케피러리 채널의 제조방법.
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