KR101240348B1 - 웰-플레이트를 이용한 동적 세포 배양 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 동적 세포 배양 장치는, 내측 하면에 세포 점착막이 코팅되어 있는 웰-플레이트와, 상기 웰-플레이트로의 유입 수단과, 상기 웰-플레이트로부터의 유출 수단과, 상기 유출 수단로부터 웰-플레이트의 배양액을 흡입하고, 상기 유입 수단으로 배양액을 공급하여 배양액을 순환시키는 펌프를 포함한다.

Description

웰-플레이트를 이용한 동적 세포 배양 시스템{Dynamic Cell Culture System Using Well-Plate}
본 발명은 웰-플레이트를 이용한 동적 세포 배양 시스템에 관한 것으로서 좀 더 자세하게는 배양액 유동을 통해 동적 세포 배양이 가능한 시스템에 관한 것이다.
세포 배양 기술은 웰-플레이트로 대표되는 정적 배양과 바이오 리액터로 대표되는 동적 배양 기술로 구분된다. 웰-플레이트를 이용한 정적 배양은 간편하고 많은 연구가 진행되어 있기 때문에 프로토콜 정립이 잘 되어 있다는 장점이 있다.
최근에 세포 배양에 전단 응력이나 인장력 등의 기계적 자극이 세포의 분화 및 증식과 관련이 있다는 연구 결과가 발표됨에 따라 그러한 기계적 자극을 주려고 해도 웰-플레이트는 외부 자극을 효과적으로 제어할 수 없다는 단점이 있었다.
동적 세포 배양에 사용되는 바이오 리액터(Bio Reactor)는 기계적 자극과 같은 외부 요인을 효과적으로 제어할 수는 있지만 장치 조작에 숙련도가 필요하고 기계 자체의 큰 부피가 단점이다.
본 발명은 이러한 종래의 세포 배양 기술의 한계를 극복하여 기계적 자극을 효과적으로 제어할 수 있는 웰-플레이트를 이용한 동적 세포 배양 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 동적 세포 배양 장치는, 내측 하면에 세포 점착막이 코팅되어 있는 웰-플레이트와, 상기 웰-플레이트로의 유입 수단과, 상기 웰-플레이트로부터의 유출 수단과, 상기 유출 수단로부터 웰-플레이트의 배양액을 흡입하고, 상기 유입 수단으로 배양액을 공급하여 배양액을 순환시키는 펌프를 포함한다.
상기 유출 수단은, 상기 유출 통로가 형성되어 있는 몸통부와, 상기 웰-플레이트의 내측 하면에 인접하여 배치되는 바닥부를 포함한다. 그리고 상기 바닥부의 하면은 중앙부를 향해 상기 내측 하면으로부터 멀어지는 방향의 기울기를 가지도록 형성되어 있다.
본 발명에 의한 동적 세포 배양 장치는 상기 유입 수단과 상기 유출 수단을 지지하는 제1 지지부와, 상기 웰-플레이트를 지지하는 제2 지지부를 포함할 수 있으며, 상기 제1 지지부 또는 상기 제2 지지부 중 적어도 어느 하나는 서로에 대해 멀어지거나 가까워지도록 이동이 가능하게 제공된다.
본 발명에 의한 정적 세포 배양 기술과 동적 세포 배양 기술의 모든 장점을 향유할 수 있는 세포 배양 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 웰-플레이트의 개념도.
도 2는 유출 수단의 단면도.
도 3은 복수 개의 본 발명에 의한 웰-플레이트를 이용한 동적 세포 배양 장치의 사시도.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대해서 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명에 의한 단일 웰(10; Well)을 이용한 동적 세포 배양 장치의 개념도가 도시되어 있고, 도 2에는 배양액 유출 수단(13)의 단면도가, 도 3에는 본 발명에 의한 복수 개의 웰이 제공되는 웰(10)를 이용한 동적 세포 배양 장치가 도시되어 있다.
본 발명에 의한 동적 세포 배양 장치(1)의 단일 유니트는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 내측 하면에 세포 점착막(100)이 코팅되어 있는 웰(10)과, 웰(10)로의 유입 수단(11)과, 웰(10)로부터의 유출 수단(13)을 포함한다. 유입 수단(11)과 유출 수단(13)은 배양액이 통과할 수 있는 통로가 형성되어 있는 파이프 형상을 포함하고 있으면 된다.
세포 점착막(100)에는 세포(50)가 점착되어 있다. 세포(50)가 세포 점착막(100)에 점착되어 있으므로 후술하는 바와 같이 배양액이 유동하더라도 세포(50)는 제자리에 있을 수 있다. 웰(10) 내에는 세포 배양을 위한 배양액이 수용되는데, 이 배양액은 유입 수단(11)을 통해 웰(10)로 유입되고, 유출 수단(13)에 의해 웰(10)로부터 유출된다. 유입 수단(11)과 유출 수단(13)은 펌프(도시되지 않음)에 연결되어 있다. 펌프는 액체 이송 펌프(Peristaltic Pump)를 사용하는 것이 바람직하다.
유출 수단(13)은 유출 통로(131)가 형성되어 있는 몸통부(132)와, 웰(10)의 내측 하면에 인접하여 배치되는 바닥부(133)를 포함한다. 바닥부(133)는 도시된 바와 같이 넙적하게 형성되는 것이 바람직하다. 몸통부(132)는 바닥부(133)의 중앙에서 상측으로 연장하는 것이 바람직하지만, 반드시 중앙에 형성되어야 하는 것은 아니다. 바닥부(133)의 하면(134)은 도 3에 도시된 바와 같이 유출 통로(131)측으로 갈수록(중앙부에 유출 통로가 형성되면 중앙부로 갈수록) 내측 하면으로부터 멀어지는 방향의 기울기(θ)를 가지도록 형성된다. 이와 같은 기울기를 가지면 웰(10)의 유효 범위 내에서 세포 점착막(100)에 점착되어 있는 세포(50)들에 소정의 범위 내에서 일정한 크기의 전단 응력을 발생시킬 수 있다.
웰(10)에서 배양액 유동으로 인해 발생되는 전단 응력의 크기는 다음과 같은 수학식에 의해서 계산된다.
Figure 112011026598983-pat00001
여기서 μ는 배양액의 점성 계수고, Qout은 유량, h는 세포(50)의 표면과 바닥부(133)의 하면(134) 사이의 거리이다. 전술한 바와 같은 기울기를 하면(134)이 가지므로, 유출통로측(131)으로 갈수록 h 값은 커지게 된다.
따라서, 전단 응력의 크기는 배양액의 유량 제어를 통해 조절할 수 있으므로 효과적인 제어가 가능하고, 그로 인해 세포 배양을 효율적으로 수행할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 웰(10)이 복수 개 제공되는 웰-플레이트(200)가 지지대에 지지된 상태의 동적 세포 배양 시스템이 도 3에 도시되어 있다.
이 시스템에서는, 유입 수단(11)과 유출 수단(13)을 지지하는 제1 지지부(60)와, 웰 플레이트(200)를 지지하는 제2 지지부(70)를 포함한다. 베이스(90)에 대해서 지지되는 기둥(80)이 제1 지지부(60)를 관통하고 있다. 각각의 웰(10)에는 전술한 바와 같은 유입 수단(11)과 유출 수단(13)이 제공되며, 이 각각의 유입 수단(11)과 유출 수단(13)을 통해서 펌프(도시되지 않음)가 배양액을 웰(10)에 유동시키고, 웰(10) 내에서 세포(50)에 전단 응력이 발생하도록 한다.
제1 지지부(60) 또는 제2 지지부(70) 중 적어도 어느 하나는 구동 수단(도시되지 않음)에 의해 서로에 대해서 멀어지거나 가까워지도록 이동 가능하게 제공된다. 제1 지지부(60) 또는 제2 지지부(70) 중 적어도 어느 하나가 이와 같이 이동하면, 유출 수단(13)의 바닥부(133)의 하면(134)와 웰(10)의 내측 하면 사이의 높이를 조정할 수 있다.
이상 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대해서 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되며 전술한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 그리고 특허청구범위에 기재된 발명의, 당업자에게 자명한 개량, 변경 및/또는 수정도 본 발명의 범위에 포함됨이 명백하게 이해되어야 한다.
10: 웰
11: 유입 수단
12: 유출 수단
60: 제1 지지부
70: 제2 지지부
100: 세포 점착막
200: 웰-플레이트

Claims (3)

  1. 내측 하면에 세포 점착막이 코팅되어 있는 웰(well)과,
    상기 웰로의 유입 수단과,
    상기 웰로부터의 유출 수단과,
    상기 유출 수단로부터 웰의 배양액을 흡입하고, 상기 유입 수단으로 배양액을 공급하여 배양액을 순환시키는 펌프를 포함하며,
    상기 유출 수단은,
    상기 유출 통로가 형성되어 있는 몸통부와,
    상기 웰의 내측 하면에 인접하여 배치되는 바닥부를 포함하며,
    상기 바닥부의 하면은 중앙부를 향해 상기 내측 하면으로부터 멀어지는 방향의 기울기를 가지도록 형성되어 있는,
    웰을 이용한 동적 세포 배양 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1의 동적 세포 배양 장치를 포함하는 웰-플레이트를 이용한 동적 세포 배양 시스템에 있어서,
    상기 웰이 복수 개 제공되는 웰-플레이트와,
    상기 유입 수단과 상기 유출 수단을 지지하는 제1 지지부와,
    상기 웰-플레이트를 지지하는 제2 지지부를 포함하며,
    상기 제1 지지부 또는 상기 제2 지지부 중 적어도 어느 하나는 서로에 대해 멀어지거나 가까워지도록 이동이 가능한,
    웰-플레이트를 이용한 동적 세포 배양 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20020088848A (ko) * 2001-05-21 2002-11-29 (주)코아바이오텍 세포배양관 및 이를 이용한 대량 세포배양기
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