KR101218982B1 - 세포 칩, 이의 제조방법 및 세포 칩 제조장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세포 칩, 이의 제조방법 및 세포 칩 제조장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 세포 칩은 소수성 물질로 코팅되고, 소수성 물질로 코팅된 표면에 소정의 크기를 갖는 복수 개의 세포 고정물질이 배열되는 기판; 상기 세포 고정물질에 고정되는 단일 세포; 및 상기 세포 고정물질과 결합되고, 상기 단일 세포를 둘러싸며 다공성 물질로 이루어진 액적 형태의 세포 분산물질;을 포함하고, 본 발명에 따른 세포 칩 제조장치는 소수성 물질로 코팅된 기판 상에 세포 고정물질을 소정의 크기로 토출하는 제1 잉크 젯 헤드; 및 굴곡부가 형성된 내부 채널을 구비하며, 상기 내부 채널을 통과하는 세포 분산 물질에 포함된 다수의 세포를 단일 세포로 상기 세포 고정물질에 토출하는 제2 잉크젯 헤드;를 포함한다.
Description
본 발명은 세포 칩, 이의 제조방법 및 세포 칩 제조장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 단일 세포가 배열된 세포 칩으로써, 빠르고 정확한 진단이 가능한 세포 칩, 이의 제조방법 및 세포 칩 제조장치에 관한 것이다.
최근 인간 게놈 프로젝트를 필두로 사람의 생명에 관한 연구가 비약적으로 발전하고 있다. 생명체에 대한 연구가 진행될수록 생명체에 대한 많은 정보를 빠르게 분석 및 처리하는 기술이 점차 대두하고 있고, 생물체에 관한 정보를 빠르게 분석할 수 있는 바이오 칩에 대한 관심이 높아지고 있다.
바이오 칩은 기판 위에 고정되는 바이오 물질의 종류에 따라 DNA 칩, 단백질 칩 및 세포 칩으로 나눌 수 있다. 초기에는 인간의 유전정보에 대한 이해와 맞물려 DNA 칩이 크게 부각되었으나 점차 생명활동의 근간이 되는 단백질과 이들의 결합체로서 생명체의 중추가 되는 세포에 대한 관심이 높아지면서 단백질 칩과 세포 칩이 새로운 관심거리도 대두되고 있다.
단백질 칩은 초기에 비선택적 흡착이라는 난제로 어려움이 있었으나 이에 대해 최근 여러 가지 주목할 만한 결과가 나타나고 있다.
세포 칩은 신약개발, 지노믹스(genomics), 단백질체학 등 다양한 분야로의 접근이 가능한 효과적인 매개체로써, 관심이 집중되고 있다. 세포 칩은 세포의 성질을 변화시키지 않고, 고정화하는 것이 중요하다.
기판 위에 세포가 고정화되어 세포성장 및 분열할 수 있게 되면 세포에 대한 분석이 쉽게 가능하다. 예를 들어 새로운 약물에 대한 세포의 영향이나 호르몬과 같은 다른 생체 내 물질에 대한 세포 반응을 쉽게 알아볼 수 있는 강점을 가지고 있다. 그러나 세포 칩의 개발에는 많은 양의 세포의 고정화, 고정화시 세포 간 뭉침 방지, 세포의 조직성 유지 등의 해결해야 할 문제가 있다.
세포를 기판에 고정화하는 방법은 여러 가지가 알려져 있는데, 크게 바이오 물질을 이용한 고정화 방법과 기판 자체의 물리적, 화학적 특성을 이용하여 고정화시키는 방법으로 나눌 수 있다.
바이오 물질을 이용한 방법으로는 펩타이드나 단백질을 먼저 기판 위에 고정하고, 이들 바이오물질이 가지고 있는 세포 수용체를 이용하여 세포를 고정화하는 방법이 있다.
기판의 물리적, 화학적 특성을 이용한 방법으로는 기판의 소수성 성질을 이용하는 방법, 전기적 성질을 이용하는 방법, 표면 구조를 이용한 방법 등이 있다.
그러나 세포칩 연구에서는 여러 가지 문제점이 존재하는데, 우선적으로 세포가 기판에 잘 고정화되지 않는다는 점이다. 세포가 기판에 고르게 고정화되지 못한다면 세포 간 뭉침이 발생할 수 있고, 세포의 조직성 유지가 어려운 문제가 있다. 고정화가 잘 된다면, 적은 양의 세포로 고정화를 시도할 수 있고, 이에 따라세포 칩의 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 기판에 세포를 고정했을 경우 세포의 성질을 잘 유지하는 것이 중요하다. 세포가 기판에 잘 고정된다고 하더라고 세포가 잘 성장하지 못하고, 기판의 성질 때문에 세포의 고유한 성질을 잃어버린다면 칩으로서의 역할을 제대로 할 수 없다.
본 발명의 목적은 빠르고 정확한 진단이 가능한 세포 칩, 이의 제조방법 및 세포 칩의 제조장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시형태는 소수성 물질로 코팅되고, 소수성 물질로 코팅된 표면에 소정의 크기를 갖는 복수 개의 세포 고정물질이 배열되는 기판; 상기 세포 고정물질에 고정되는 단일 세포; 및 상기 세포 고정물질과 결합되고, 상기 단일 세포를 둘러싸며 다공성 물질로 이루어진 액적 형태의 세포 분산물질;을 포함하는 세포 칩을 제공한다.
상기 세포 고정물질은 폴리에틸렌 이민, 폴리 라이신, 폴리비닐 아민, 폴리 아릴 아민, 피브로넥틴, 젤라틴, 콜라겐, 엘라스틴 및 라미닌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 세포 고정물질은 상기 세포 분산물질을 겔화할 수 있는 겔화 물질을 포함할 수 있다.
상기 세포 고정물질은 BaCl2, 팔라듐 아세테이트(palladium acetate), N,N'-비스(살리시리덴)펜타메틸렌디아민(N,N'-Bis(salicylidene)pentamethylenediamine), 및 포타슘 포스페이트(potassium phosphate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 겔화 물질을 포함할 수 있다.
삭제
상기 세포 분산물질은 졸-겔(sol-gel), 하이드로 겔, 알지네이트 겔(Alginate gel), 유기겔(Organogel) 또는 크세로겔(Xerogel) 형태일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는 소수성 물질로 코팅된 기판 상에 세포 고정물질을 소정의 크기로 토출하는 제1 잉크 젯 헤드; 및 굴곡부가 형성된 내부 채널을 구비하며, 상기 내부 채널을 통과하는 세포 분산 물질에 포함된 다수의 세포를 단일 세포로 상기 세포 고정물질에 토출하는 제2 잉크젯 헤드; 를 포함하는 세포 칩 제조 장치를 제공한다.
상기 굴곡부는 내부 채널의 주 경로에 대하여, 소정의 각도로 휘어질 수 있다.
상기 내부 채널의 토출부 쪽에 형성된 굴곡부의 길이와 상기 내부 채널의 주입부 쪽에 형성된 굴곡부의 길이는 서로 다를 수 있다.
상기 내부 채널의 단면은 다각형 또는 원형일 수 있다.
상기 내부 채널의 토출부에는 특정 위치를 지나가는 세포에 광을 조사하는 광원부; 및 상기 세포를 통과하는 광의 신호 변화를 감지하는 감지부;를 포함하는 단일 세포 감지 모듈이 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 소수성 물질로 코팅된 기판 상에 세포 고정물질을 소정의 크기로 토출하는 제1 잉크 젯 헤드; 및 내부 채널을 구비하며, 단일 세포를 상기 세포 고정물질에 토출하는 제2 잉크젯 헤드;를 포함하고, 상기 내부 채널은 토출부 쪽의 단면적이 주입부 쪽의 단면적보다 작은 것으로, 상기 내부 채널을 통과하는 세포 분산 물질에 포함된 다수의 세포가 단일 세포로 분리되는 세포 칩 제조 장치를 제공한다.
상기 내부 채널의 토출부에는 특정 위치를 지나가는 세포에 광을 조사하는 광원부; 및 상기 세포를 통과하는 광의 신호 변화를 감지하는 감지부;를 포함하는 단일 세포 감지 모듈이 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 소수성 물질로 코팅된 기판 상에 제1 잉크젯 헤드에 의하여 세포 고정물질을 소정의 크기로 토출하는 단계; 다수의 세포를 포함하는 세포 분산 물질을 굴곡부가 형성된 내부 채널을 통과시키고, 이에 의해 다수의 세포를 단일 세포로 분리하는 단계; 및 상기 세포 분산 물질 및 상기 단일 세포를 상기 세포 고정물질에 액적 형태로 토출하는 단계; 를 포함하는 세포 칩 제조방법을 제공한다.
상기 세포 고정물질은 상기 세포 분산물질은 겔화할 수 있는 겔화 물질을 포함할 수 있다.
상기 단일 세포의 분리 단계는 상기 내부 채널의 특정 위치를 지나가는 세포에 광을 조사하는 단계; 및 상기 세포를 통과하는 광의 신호 변화를 감지하여 세포 수를 조절하는 단계; 를 추가로 포함할 수 있다.
본 실시형태에 따른 세포 칩은 단일 세포(single cell)를 일정 간격을 두고 패터닝한 것으로, 칩의 밀도를 높인 것이다. 즉, 같은 면적의 세포 칩내에 많은 양의 샘플 세포가 고정화된 것이다. 이에 따라, 같은 종류의 세포에 대하여 여러가지 진단을 동시에 할 수 있고, 실험 결과에 대한 정확성을 높일 수 있다. 또한, 다양한 종류의 세포를 고정하고, 같은 약물에 대한 특성을 실험하거나, 진단을 동시에 할 수 있다.
본 실시형태에 따른 세포 칩 제조장치는 제1 및 제2 잉크젯 헤드를 포함하는 것으로, 이에 의하여 기판 상에 단일 세포가 일정 간격을 두고 배열된 세포 칩을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 칩을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 칩 제조장치를 설명하는 개념도이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 잉크젯 헤드의 내부 채널을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 칩 제조장치를 설명하는 개념도이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 잉크젯 헤드의 내부 채널을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 다만, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 칩을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 칩은 기판(110), 세포 고정물질(120), 단일 세포(single cell, 140), 세포 분산물질(130)을 포함한다. 본 실시형태에서는 단일 세포(140)가 기판 위에 매트릭스 형태로 배열되어 있다.
본 발명에서 사용되는 기판(110)은 세포 고정물질로 표면이 개질될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 실리콘, 유리, 금속 또는 폴리머로 된 기판일 수 있다.
상기 폴리머 기판은 이에 제한되는 것은 아니며, 예를 들면 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(Polypropylene), 싸이클릭 올레핀 코폴리머(Cyclic olefin copolymer), 폴리노르보넨(polynorbonene), 스틸렌-부타디엔 코폴리머(SBC), 또는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene)으로 이루어진 기판일 수 있다.
또한, 필요에 따라 상기 기판(110)에는 소수성 물질이 코팅되어 질 수 있다. 상기 소수성 물질은 이에 제한되는 것은 아니나, PSMA(Poly Styrene-co-Maleic Anhydride) 또는 MTMOS(Methyltrimethoxysilane) 등을 사용할 수 있다.
상기 기판(110)에는 소정의 크기를 갖는 복수 개의 세포 고정물질(120)이 배열되어 있다. 상기 기판(110)은 세포가 고정될 수 있도록, 세포 고정물질(120)에 의하여 표면이 개질된 것이다. 본 실시형태에서, 세포 고정물질(120)은 기판 전체가 아닌 특정 위치에 배열되며, 이는 잉크 젯 방법을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 세포 고정물질(120)의 크기는 특별히 제한되지 않으며, 단일 세포(140)가 고정될 수 있는 크기를 가질 수 있다.
단일 세포(140)는 세포 고정물질(120)에 의하여 기판(110)에 고정되며, 세포 분산물질(130)에 의해 둘러쌓여진다.
상기 단일 세포의 종류는 제한되지 않으며, 예를 들면, 미생물, 동식물 세포, 암세포, 신경세포, 혈관 내 세포, 면역세포일 수 있다. 또한, 상기 세포 고정물질에는 DNA, RNA, 올리고, 효소(enzyme) 또는 약물이 고정될 수 있고, 이들의 혼합물이 고정될 수 있다.
상기 세포 고정물질(120)은 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 폴리에틸렌 이민, 폴리 라이신, 폴리비닐 아민, 폴리 아릴 아민, 피브로넥틴, 젤라틴, 콜라겐, 엘라스틴, 또는 라미닌 등일 수 있고, 이들을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 고정물질(120)은 상기 세포 분산물질(130)을 겔화할 수 있는 겔화 물질을 포함할 수 있다.
상기 겔화 물질은 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, BaCl2, 팔라듐 아세테이트(palladium acetate), N,N'-비스(살리시리덴)펜타메틸렌디아민(N,N'-Bis(salicylidene)pentamethylenediamine), 또는 포타슘 포스페이트(potassium phosphate) 등이 있고, 이들은 1종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
본 실시형태에서, 상기 세포 분산 물질(130)은 액적 형태를 갖는 것으로, 액적의 중심부에는 단일 세포(140)가 존재한다. 단일 세포(140)를 포함하는 액적은 잉크 젯 방법에 의하여 형성될 수 있다.
상기 세포 분산물질(130)은 다공성 물질로 이루어질 수 있고, 세포 고정물질(120)과 결합되면서, 단일 세포(140)를 둘러싼다. 상기 세포 고정물질(120)은 겔화된 형태일 수 있다.
상기 단일 세포(140)는 세포 분산물질(130)에 의하여 기판(110)에 보다 강하게 고정될 수 있다. 또한, 단일 세포(140)는 세포 분산물질(130)에 의하여 조직을 유지할 수 있고, 세포 기능이 유지될 수 있다.
상기 세포 분산물질(130)은 세포의 기능을 유지할 수 있는 물질이면 특별히 제한되지 않는다.
또한, 상기 세포 분산물질(130)은 다공성 물질로써, 세포 배양액, 특정 약물, 각종 수용액 등의 투과가 가능할 수 있다.
세포 분산물질(130)은 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 졸-겔(sol-gel), 하이드로 겔, 알지네이트 겔(Alginate gel), 유기겔(Organogel) 또는 크세로겔(Xerogel) 형태일 수 있다.
본 실시형태에 따른 세포 칩은 단일 세포(single cell)를 일정 간격을 두고 패터닝한 것으로, 칩의 밀도를 높인 것이다. 즉, 같은 면적의 세포 칩내에 많은 양의 샘플 세포가 고정화된 것이다. 이에 따라, 같은 종류의 세포에 대하여 여러가지 진단을 동시에 할 수 있고, 실험 결과에 대한 정확성을 높일 수 있다.
또한, 다양한 종류의 세포를 고정하고, 같은 약물에 대한 특성을 실험하거나, 진단을 동시에 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 칩 제조장치를 설명하는 개념도이고, 도 3a, 도 3b 및 도 3c는 잉크젯 헤드의 내부 채널을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2 및 도 3a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 칩 제조장치는 제1 잉크 젯 헤드(210) 및 제2 잉크젯 헤드(220)를 포함한다.
제1 잉크젯 헤드(210)에 의하여 기판(110) 상에 세포 고정물질(120)을 소정의 크기로 토출한다. 이에 따라 세포 고정물질(120)은 서로 일정한 간격을 두고,기판(110) 상에 배열될 수 있다.
이후, 제2 잉크젯 헤드(220)에 의하여 상기 세포 고정물질(120) 상에 단일 세포(140)가 토출된다. 제2 잉크젯 헤드(220)는 굴곡부가 형성된 내부 채널(230)을 구비한다. 상기 내부 채널(230)에는 다수의 세포를 포함하고 있는 세포 분산물질(130)이 주입된다. 내부 채널(230)에는 굴곡부(T1, T2)가 형성되어 있다.
일반적으로, 세포는 단일의 세포 형태로 분리되기 어려워 덩어리 형태로 세포 분산물질에 존재하게 된다. 상기 굴곡부(T1, T2)는 세포 분산물질의 흐름을 방해하게 되고, 이에 따라 다수의 세포는 굴곡부(T1, T2)를 지남에 따라 서서히 단일의 세포로 분리될 수 있다. 상기 내부 채널을 통과한 세포 덩어리는 단일의 세포 형태로 기판 상에 토출된다.
상기 굴곡부(T1, T2)는 내부 채널의 주 경로에 대하여, 소정의 각도로 휘어진 것으로, 상기 각도는 특별히 제한되지 않는다.
본 실시형태와 같이, 굴곡부(T1, T2)는 내부 채널의 주 경로에 대하여 90°로 휘어 질 수 있다. 이에 제한되지 않고, 0° 내지 180° 범위내에서 30°, 60°, 120° 또는 150°등으로 휘어질 수 있다.
상기 내부 채널(230)의 토출부 쪽에 형성된 굴곡부(T2)의 길이와 내부 채널의 주입부 쪽에 형성된 굴곡부(T1)의 길이는 서로 달라질 수 있다. 이에 따라 단일 세포의 분리가 잘 이루어질 수 있다.
제2 잉크젯 헤드(220)에 의하여 단일 세포(140)는 세포 분산물질(130)과 세포 고정물질(120)상에 액적 형태로 토출된다. 세포 분산물질(130)은 세포 고정물질과 결합됨과 동시에 단일 세포(140)는 세포 고정물질(120)에 고정된다.
또한, 내부 채널의 토출부에는 단일 세포 감지모듈이 구비될 수 있다. 단일 세포 감지모듈은 특정 위치를 지나가는 세포에 광을 조사하는 광원부(310)와 상기 세포를 통과하는 광의 신호 변화를 감지하는 감지부(320)를 포함할 수 있다. 상기 단일 세포 감지모듈에 의하여 토출되는 세포의 수를 조절할 수 있다.
상기 내부 채널의 단면은 본 실시형태와 같이 사각형일 수 있다. 이에 제한되지 않고, 삼각형, 오각형, 육각형 등의 다각형 헝태일 수 있다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시형태에 다른 내부 채널을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
본 실시형태에서, 상기 내부 채널(230)의 단면은 원형일 수 있다. 본 실시형태에서, 굴곡부(T1, T2)는 내부 채널의 주 경로에 대하여 소정의 각도로 휘어 질 수 있다. 또한, 상기 내부 채널(230)의 토출부 쪽에 형성된 굴곡부(T2)의 길이와 내부 채널의 주입부 쪽에 형성된 굴곡부(T1)의 길이는 서로 다를 수 있다. 이에 따라 단일 세포의 분리가 잘 이루어질 수 있다.
도 3c는 본 발명의 다른 실시형태에 다른 내부 채널을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
본 실시형태에서, 상기 내부 채널(230)은 토출부 쪽의 단면적(R2)이 주입부 쪽의 단면적(R1)보다 작을 수 있다.
또한, 상기 내부 채널의 단면은 본 실시형태와 같이 사각형일 수 있다. 이에 제한되지 않고, 삼각형, 오각형, 육각형 등의 다각형 또는 원형일 수 있다.
본 실시형태에 따르면, 제1 및 제2 잉크젯 헤드에 의하여 단일 세포가 기판 상에 일정 간격을 두고 배열될 수 있다. 또한, 또 다른 잉크 젯 헤드를 이용하여 세포 칩에 약물 처리를 할 수 있다. 유효성 및 안정성의 검증이 필요한 약물을 잉크 젯 헤드를 통하여 세포 칩에 투하할 수 있고 이에 따라 효율적인 실험이 가능할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
110: 기판 120: 세포 고정물질
130: 세포 분산물질 140: 단일 세포
210: 제1 잉크젯 헤드 220: 제2 잉크젯 헤드
230: 내부 채널
130: 세포 분산물질 140: 단일 세포
210: 제1 잉크젯 헤드 220: 제2 잉크젯 헤드
230: 내부 채널
Claims (16)
- 소수성 물질로 코팅되고, 소수성 물질로 코팅된 표면에 소정의 크기를 갖는 복수 개의 세포 고정물질이 배열되는 기판;
상기 세포 고정물질에 고정되는 단일 세포; 및
상기 세포 고정물질과 결합되고, 상기 단일 세포를 둘러싸며 다공성 물질로 이루어진 액적 형태의 세포 분산물질;
을 포함하는 세포 칩.
- 제1항에 있어서,
상기 세포 고정물질은 폴리에틸렌 이민, 폴리 라이신, 폴리비닐 아민, 폴리 아릴 아민, 피브로넥틴, 젤라틴, 콜라겐, 엘라스틴 및 라미닌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 칩.
- 제1항에 있어서,
상기 세포 고정물질은 상기 세포 분산물질을 겔화할 수 있는 겔화 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 칩.
- 제1항에 있어서,
상기 세포 고정물질은 BaCl2, 팔라듐 아세테이트(palladium acetate), N,N'-비스(살리시리덴)펜타메틸렌디아민(N,N'-Bis(salicylidene) pentamethylenediamine), 및 포타슘 포스페이트(potassium phosphate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 겔화 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 칩.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 세포 분산물질은 졸-겔(sol-gel), 하이드로 겔, 알지네이트 겔(Alginate gel), 유기겔(Organogel) 또는 크세로겔(Xerogel) 형태인 것을 특징으로 하는 세포 칩.
- 소수성 물질이 코팅된 기판 상에 세포 고정물질을 소정의 크기로 토출하는 제1 잉크 젯 헤드; 및
굴곡부가 형성된 내부 채널을 구비하며, 상기 내부 채널을 통과하는 세포 분산 물질에 포함된 다수의 세포를 단일 세포로 상기 세포 고정물질에 토출하는 제2 잉크젯 헤드;
를 포함하는 세포 칩 제조 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 굴곡부는 내부 채널의 주 경로에 대하여, 소정의 각도로 휘어진 것을 특징으로 하는 세포 칩 제조장치.
- 제7항에 있어서,
상기 내부 채널의 토출부 쪽에 형성된 굴곡부의 길이와 상기 내부 채널의 주입부 쪽에 형성된 굴곡부의 길이는 서로 다른 것을 특징으로 하는 세포 칩 제조장치.
- 제7항에 있어서,
상기 내부 채널의 단면은 다각형 또는 원형인 것을 특징으로 하는 세포 칩 제조장치.
- 제7항에 있어서,
상기 내부 채널의 토출부에는 특정 위치를 지나가는 세포에 광을 조사하는 광원부; 및 상기 세포를 통과하는 광의 신호 변화를 감지하는 감지부;를 포함하는 단일 세포 감지 모듈이 구비된 것을 특징으로 하는 세포 칩 제조장치.
- 소수성 물질이 코팅된 기판 상에 세포 고정물질을 소정의 크기로 토출하는 제1 잉크 젯 헤드; 및
내부 채널을 구비하며, 단일 세포를 상기 세포 고정물질에 토출하는 제2 잉크젯 헤드;를 포함하고,
상기 내부 채널은 토출부 쪽의 단면적이 주입부 쪽의 단면적보다 작은 것으로, 상기 내부 채널을 통과하는 세포 분산 물질에 포함된 다수의 세포가 단일 세포로 분리되는 세포 칩 제조 장치.
- 제12항에 있어서,
상기 내부 채널의 토출부에는 특정 위치를 지나가는 세포에 광을 조사하는 광원부; 및 상기 세포를 통과하는 광의 신호 변화를 감지하는 감지부;를 포함하는 단일 세포 감지 모듈이 구비된 것을 특징으로 하는 세포 칩 제조장치.
- 소수성 물질이 코팅된 기판 상에 제1 잉크젯 헤드에 의하여 세포 고정물질을 소정의 크기로 토출하는 단계;
다수의 세포를 포함하는 세포 분산 물질을 굴곡부가 형성된 내부 채널을 통과시키고, 이에 의해 다수의 세포를 단일 세포로 분리하는 단계; 및
상기 세포 분산 물질 및 상기 단일 세포를 상기 세포 고정물질에 액적 형태로 토출하는 단계;
를 포함하는 세포 칩 제조방법.
- 제14항에 있어서,
상기 세포 고정물질은 상기 세포 분산물질은 겔화할 수 있는 겔화 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 칩 제조방법.
- 제14항에 있어서,
상기 단일 세포의 분리 단계는 상기 내부 채널의 특정 위치를 지나가는 세포에 광을 조사하는 단계; 및
상기 세포를 통과하는 광의 신호 변화를 감지하여 세포 수를 조절하는 단계;
를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 칩 제조방법
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20070007577A (ko) * | 2005-07-11 | 2007-01-16 | 연세대학교 산학협력단 | 세포고정용 생체물질을 패터닝하는 장치와 방법 및 이러한방법에 의하여 제조된 세포칩 |
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---|---|---|---|---|
US20060121474A1 (en) * | 2002-09-13 | 2006-06-08 | Lg Chem, Ltd | Bio-chip prepared by gelation on a chip substrate |
KR20070007577A (ko) * | 2005-07-11 | 2007-01-16 | 연세대학교 산학협력단 | 세포고정용 생체물질을 패터닝하는 장치와 방법 및 이러한방법에 의하여 제조된 세포칩 |
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