KR101251223B1 - 액체방울 마이크로 배열의 제조방법, 이에 의해 제조된 액체방울 마이크로 배열, 이를 포함하는 물질 전달 장치 및 물질 전달 장치를 통해 물질을 전달하는 방법 - Google Patents

액체방울 마이크로 배열의 제조방법, 이에 의해 제조된 액체방울 마이크로 배열, 이를 포함하는 물질 전달 장치 및 물질 전달 장치를 통해 물질을 전달하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로 크기의 구조물이 패턴된 하부기판을 제조하는 단계; 단수 또는 복수개의 액체통로관 및 액체저장소가 좌우에 연결된 상부기판을 제조하는 단계; 상기 하부기판 상에 상부기판을 배치하는 단계; 및 상기 액체저장소에 넣은 액체를 액체통로관으로 흘려보내 하부기판의 구조물에 액체방울을 마이크로 크기로 배열시키는 단계를 포함하는 액체방울 마이크로 배열의 제조방법액체방울 , 액체방울 마이크로 배열을 포함하는 물질 전달 장치이를 통해 를 통해 물질을 전달하는 방법관한 것이다.

Description

액체방울 마이크로 배열의 제조방법, 이에 의해 제조된 액체방울 마이크로 배열, 이를 포함하는 물질 전달 장치 및 물질 전달 장치를 통해 물질을 전달하는 방법{A Method for Manufacturing liquid Droplet Microarrays, Microarrays Prepared by Using the Same, a Device for Delivering Materials and a Method for Delivering Materials by Using a Device for Delivering Materials Comprising the Same}
본 발명은 액체방울 마이크로 배열의 제조방법, 이에 의해 제조된 액체방울 마이크로 배열, 이를 포함하는 물질 전달 장치 및 물질 전달 장치를 통해 물질을 전달하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 마이크로 구조물이 패턴되어 있는 기판 위에 액체를 흘려 보낼 때, 마이크로 구조물의 경계(edge)에서 모세관현상에 의해 액체방울이 남아 있는 현상을 이용하여 액체방울 마이크로 배열을 제작하고, 이를 통해 액체가 담고 있거나 또는 기판 위에 있는 다양한 물질을 마이크로 크기로 배열시키며, 액체방울 마이크로 배열을 포함하는 물질 전달 장치를 통해 순차적으로 다른 물질을 전달하는 방법에 관한 것이다.
산업 전반에 쓰일 수 있는 다양한 물질을 담고 있는 액체를 마이크로 크기의 배열(이하, 마이크로 배열)로 제작하는 기술은 그 공정이 비교적 간단하고, 비용이 낮은 장점으로 인해 최근 큰 주목을 받고 있다. 적용 가능한 물질로는 전자, 광학, 화학 및 생체 분야에서 쓰일 수 있는 폴리머, 나노입자 뿐 아니라 DNA와 세포에 이르기까지 광범위하다. 더욱이, 짧은 시간에 기판 전면에 고르게 액체방울을 배열시킬 수 있기 때문에 더욱 유용한 기술이라 할 수 있다.
이러한 액체방울 마이크로 배열을 제작할 수 있는 기존의 기술로는 잉크젯 프린팅 또는 표면 젖음 현상 이용법 등이 있다. 이러한 방법들은 배열시킨 액체를 증발시키고 남은 물질을 이용하는 데 매우 효율적이라 할 수 있다.
그러나, 세포 또는 여타의 생체물질은 물질을 담고 있는 물이 증발하면 생체물질의 활성이 죽기 때문에, 위의 방법을 적용시키기에는 무리가 따른다. 따라서, 습도 조절기 안에서 공정을 진행하거나, 수분을 담고 있는 기판 위에서의 공정이 시도되어 왔지만 공정 비용이 높아지거나, 해상도가 떨어지는 등 여러 가지 단점이 있다.
다른 방법으로는 마이크로채널 안에서 기름과 물이 섞이지 않고 경계면에서의 표면에너지를 이용해 흐르는 기름 안에서 물방울을 형성시켜 마이크로 배열을 제작하는 기술이 있다. 이 방법은 물방울이 증발하지 않고, 비교적 해상도도 좋지만, 한번 배열된 물방울 안에 있는 생체물질이 기름에 의해 고립되어있기 때문에 다른 물질을 생체물질에 다시 전달할 수 없다는 단점이 있다.
따라서, 여러 가지 물질을 담고 있는 액체의 마이크로 배열을 높은 해상도로 제작할 수 있고, 생체물질을 담고 있는 물의 경우 증발이 일어나지 않으며, 배열된 물질에 다른 물질을 순차적으로 전달할 수 있는 기술을 확립한다면, 다양한 분야에서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
특히, 층으로 물질을 쌓아서 구현하는 유기발광 다이오드 등의 전자소자에 활용될 수 있을 것이며, 생체물질을 이용한 마이크로 배열과 시약 전달을 조그만 칩안에서 모두 진행할 수 있기 때문에, 향후 랩온어칩(Lab-on-a-Chip)에 핵심적인 기술로 쓰일 수 있을 것으로 전망된다. 그러나, 이러한 배열 및 증발 조건을 모두 갖춘 기술은 현재 전무한 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은 액체방울 마이크로 배열을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 또한, 액체방울 마이크로 배열에 제공되는 액체에 물질을 포함시켜 흘려보냄으로써, 다른 물질의 마이크로 배열을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 더욱이, 액체방울 마이크로 배열을 통해 제작된 다른 물질의 마이크로 배열에 새로운 물질을 전달하는 장치 및 이를 이용하여 새로운 물질을 전달하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 마이크로 크기의 구조물이 패턴된 하부기판을 제조하는 단계; 단수 또는 복수개의 액체통로관 및 액체저장소가 좌우에 연결된 상부기판을 제조하는 단계; 상기 하부기판 상에 상부기판을 배치하는 단계; 및 상기 액체저장소에 넣은 액체를 액체통로관으로 흘려보내 하부기판의 구조물에 액체방울을 마이크로 크기로 배열시키는 단계를 포함하는 액체방울 마이크로 배열의 제조방법에 관한 것이다.
상기 액체는 어떠한 종류의 액체라도 무방하며, 본 발명에 따른 액체방울 마이크로 배열 제조에 적용할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 물, 휘발성 또는 비휘발성 유기 용매 또는 버퍼 등의 액체, 또는 이들의 혼합물, 또는 액정과 같은 복잡 유체(Complex fluid)가 사용될 수 있으며, 상기 유기 용매는 예를 들어 에탄올, 벤젠 또는 클로로포름 일 수 있고, 버퍼는 예를 들어 포스페이트 버퍼(phosphate buffer), 트리스 버퍼(Tris buffer) 또는 아세테이트 버퍼(acetate buffer) 일 수 있다.
하나의 실시예에서, 상기 하부기판에 패턴된 구조물의 크기 또는 간격을 조절하여 액체방울의 형태를 조절할 수 있다. 바람직하게, 상기 액체방울 마이크로 배열을 이웃한 액체방울끼리 서로 연결되거나 연결되지 않은 형태를 갖는 것이 가능하다.
하나의 실시예에서, 상기 하부기판의 구조물은 채널 형태, 위로 볼록하거나 아래로 볼록한 형태를 가질 수 있으며, 예를 들어 우물 형태로 패턴될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 하부기판의 구조물은 하부기판의 마이크로 구조물의 경계에서 구조물의 밑바닥에 이르는 액체의 메니스커스 길이에 맞춰 다양한 크기로 패턴될 수 있다.
경우에 따라서, 상기 액체방울을 마이크로 크기로 배열시키는 단계 후, 액체통로관을 뚫어 바깥 공기와 연결하여 액체방울을 증발시키는 단계, 또는 액체방울이 증발되지 않고 보관되도록 액체통로관 및 액체저장소에 액체를 채우는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 하부기판의 구조물에 액체방울을 마이크로 크기로 배열시키는 단계는 상부기판의 액체통로관으로 물질이 포함된 액체를 흘려보내, 하부기판의 구조물에 물질이 포함된 액체의 마이크로 배열을 제작하는 단계일 수 있으며, 액체방울을 통해 물질이 배열된 마이크로 배열을 제작할 수 있다.
상기 액체에 담긴 물질은 액체에 분산될 수 있는 모든 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 물질은 나노입자 또는 생체물질, 구체적으로 지질 이중막 또는 적혈구, 단백질, DNA 또는 세포일 수 있다. 상기 액체에 담긴 물질은 복수개의 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
하나의 실시예에서, 상기 하부기판에 패턴된 구조물의 크기 또는 간격을 조절하여 액체방울 및 물질의 배치 형태를 조절할 수 있다.
또한, 상기 하부기판의 구조물에 액체방울을 마이크로 크기로 배열시키는 단계는 상기 액체통로관으로 물질이 포함된 액체를 흘려보내 하부기판의 구조물에 물질이 포함된 액체의 마이크로 배열을 제작하는 단계; 상기 액체통로관으로 액체를 더 흘려보내, 하부기판의 구조물 내부에 단수 또는 복수의 물질이 포함된 마이크로 배열을 제작하고, 구조물 외부에는 물질이 남아있지 않도록 하는 단계를 포함하여, 단수 또는 복수의 물질을 포함하는 액체의 마이크로 배열을 제작하는 단계일 수 있다.
하나의 실시예에서, 상기 하부기판의 마이크로 구조물 내부에 포함된 물질은 공기에 노출시 하부기판에서 분리되는 물질을 포함할 수 있다.
하나의 실시예에서, 상기 하부기판의 구조물 내부에 포함된 물질은 공기에 노출시 하부기판에서 분리되는 제 1 물질이 아래층에 배치되고, 제 2 물질이 제 1 물질의 위층에 배치되는 복수의 물질일 수 있다.
더욱이, 상기 하부기판의 구조물에 액체방울을 마이크로 크기로 배열시키는 단계는 상기 하부기판에 단수 또는 복수의 물질을 고르게 분포시키는 단계; 및 상기 상부기판의 액체통로관으로 액체를 흘려보내, 하부기판의 구조물 내부에 단수 또는 복수의 물질이 포함된 마이크로 배열을 제작하고, 구조물 외부에는 물질이 남아있지 않도록 하는 단계를 포함하여, 단수 또는 복수의 물질을 포함하는 액체방울 마이크로 배열 제작 단계일 수 있다.
하나의 실시예에서, 상기 하부기판의 마이크로 구조물 내부에 포함된 물질은 공기에 노출시 하부기판에서 분리되는 물질을 포함할 수 있다.
하나의 실시예에서, 상기 하부기판의 구조물 내부에 포함된 물질은 공기에 노출시 하부기판에서 분리되는 제 1 물질이 아래층에 배치되고, 제 2 물질이 제 1 물질의 위층에 배치되는 복수의 물질일 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 액체방울 마이크로 배열에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 액체방울 마이크로 배열을 포함하는 물질 전달 장치에 관한 것이다.
더욱이, 본 발명은 상기 물질 전달 장치를 통해 물질을 전달하는 방법으로서, 상기 물질 전달 장치에 전달 물질을 포함한 전달용 액체를 주입하여 물질 전달 장치에 포함된 액체방울 마이크로 배열에 물질을 전달하는 단계를 포함하는 물질 전달 방법에 관한 것이다.
구체적으로, 상부기판의 액체저장소에 전달 물질을 포함한 전달용 액체를 주입하여 마이크로 배열에 물질을 전달할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종류에 상관없이 액체방울 마이크로 배열을 균일하게 제작할수 있고, 이를 통해 다양한 물질을 포함하는 액체방울 마이크로 배열을 제작할 수 있으며, 제작된 마이크로 배열에 다른 물질을 전달할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체방울 마이크로 배열의 제조방법을 개념적으로 나타낸 공정 순서도로서, 도 1a는 액체통로관이 좌우로 연결된 상부기판과 마이크로 크기의 구조물이 패턴된 하부기판을 맞대어 만든 장치의 한쪽 통로관으로 공기와 액체의 경계면이 다른쪽 통로관으로 이동하며 마이크로 구조물의 경계에 액체방울을 남기는 단계이고, 도 1b는 공기와 액체의 경계면이 다 흘러간 뒤 액체방울 마이크로 배열이 제작된 단계이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체방울 마이크로 배열의 제조방법에 쓰인 마이크로 크기의 구조물이 패턴된 하부기판의 전자현미경사진이고, 도2b는 액체방울 마이크로 배열의 제작 및 이를 통한 물질 포함 액체방울 마이크로 배열의 제작 및 다른 물질의 전달에 쓰인 사각형 우물형태의 구조물을 갖는 하부기판의 전자현미경사진이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 2a의 하부기판을 이용하여 만든 장치에 도 1의 과정이 완료된 후, 하부기판의 마이크로 크기 구조물에 형성된 액체방울 마이크로 배열을 나타낸 광학현미경 사진이고, 도 3b는 도 2b의 하부기판을 이용하여 만든 장치에 도 1의 과정이 완료된 후 사각형 우물형태의 구조물에 형성된 액체방울 마이크로 배열을 나타낸 광학현미경 사진이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 2b의 하부기판을 이용하여 만든 장치에 유기물질이 담긴 액체를 장치에 흘려보내 도 1의 과정을 거치며 액체와 물질의 마이크로 배열을 동시에 제작하는 공정 순서도이고, 도 4b는 도 4a의 결과 제작된 액체와 그 안에 담긴 물질의 마이크로 배열을 나타낸 형광현미경 사진이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 2b의 하부기판을 이용하여 만든 장치에서 하부기판 위에 미리 형성되어 있는 물질이 도 1의 과정을 통해 하부기판의 구조물 안에만 남고, 구조물 밖의 물질은 떨어져 나감으로써 액체와 물질의 마이크로 배열을 동시에 제작하는 공정순서도와 물질의 형광현미경사진이고, 도 5b는 도 5a의 결과 제작된 하부기판 위의 물질과 액체방울 마이크로 배열을 나타낸 형광현미경 사진이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 2b의 하부기판을 이용하여 만든 장치에서 하부기판 위에 미리 형성되어 있는 2가지 이상의 물질이 도 1의 과정을 통해 하부기판의 구조물 안에만 남고, 밖의 물질은 떨어져 나감으로써 액체와 2가지 이상의 물질 포함 액체방울 마이크로 배열을 동시에 제작하는 공정순서도이고, 도 6b는 도 6a의 결과 제작된 하부기판 위의 두 가지 물질과 액체방울 마이크로 배열을 나타낸 형광현미경과 광학현미경 사진을 합친 사진이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2b의 하부기판을 이용하여 만든 장치에서 도 6의 과정을 통해 제작된 물질 포함 액체방울 마이크로 배열 중 상부기판의 한쪽 액체통로관을 통해 다른 물질을 전달할 수 있는 개념도이고, 도 7b는 도 7a에서와 같이 전달된 물질에 의한 기존 물질의 반응을 관찰한 광학현미경 사진이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 도면에 의한 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체방울 마이크로 배열의 제조방법을 개념적으로 나타낸 공정순서도로서, 도 1a는 액체통로관이 좌우로 연결된 상부기판과 마이크로 크기의 구조물이 패턴된 하부기판을 맞대어 만든 장치의 한쪽 통로관으로 공기와 액체의 경계면이 다른쪽 통로관으로 이동하며 구조물의 경계에 액체방울을 남기는 단계이고, 도 1b는 공기와 액체의 경계면이 다 흘러간 뒤 액체방울 마이크로 배열이 제작된 단계이다.
도 1a를 참조하면, 두 개의 액체통로관(22) 및 한 개의 액체저장소(21)가 연결된 상부기판(20)과 구조물이 패턴된 하부기판(10)을 스페이서(60)를 이용해 일정한 간격으로 맞대고 방수막(50)을 처리한다. 여기서 하부기판(10)은 액체방울을 남기기 위한 구조물, 예를 들어 채널형태 또는 아래로 볼록하거나 위로 볼록한 형태의 구조물이 단수 또는 복수개 형성된 기판이다. 상부기판(20)은 평평하거나, 액체의 흐름을 제어하기 위해 구조물이 패턴되어 있을 수 있다.
상기 패턴된 구조물의 크기 또는 깊이는 마이크로 배열에 사용될 수 있다면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 약 5 내지 500 μm의 길이를 가지며, 약 1 내지 25 μm의 깊이를 가질 수 있다.
하부기판(10)과 상부기판(20)을 맞댄 장치가 완성되면, 소량의 액체를 액체저장소에 넣고 연결된 액체통로관을 통해 액체를 주입시켜 반대쪽 액체통로관으로 다 이동시킨다. 이를 통해, 공기가 주입되면서 공기(30)와 액체(40)의 경계면(41)이 다른쪽 액체통로관으로 흘러간다. 여기서, 액체(40)는 모든 종류의 액체 및 복합 유체 등을 포함할 수 있으며, 이의 예시는 앞서 언급한 바와 같다.
도 1b를 참조하면, 공기(30)와 액체(40)의 경계면(41)이 흐르면서 하부기판(10)의 구조물과 만나고 구조물의 경계에서 모세관 현상에 의해 액체방울을 남긴다. 이와 같은 원리로 복수개의 구조물에 액체방울이 마이크로 크기로 배열된다.
이러한 제작 원리로, 하부기판(10)의 구조물의 간격에 따라 서로 다른 형태의 액체방울 마이크로 배열이 제작이 가능하다. 예를 들어, 큰 구조물(W1)에서는 이웃한 액체의 메니스커스가 분리된 형태(41)의 액체방울이 제작되고, 작은 구조물(W2)에서는 이웃한 액체의 메니스커스가 연결된 형태(42)의 액체방울 마이크로 배열이 제작된다.
구조물의 높이, 액체의 종류 또는 기판의 표면에너지에 따라 큰 구조물(W1) 또는 작은 구조물(W2)의 크기 또는 깊이가 달라질 것이나, 예를 들어 구조물의 높이가 2μm 일 때, W1은 100 μm 이상, W2는 50 μm 이하일 수 있다.
액체방울 마이크로 배열 제작이 완료되면, 액체저장소(21)에 액체(40)를 채워놓음으로써 제작된 액체방울 마이크로 배열의 증발을 막을 수 있고, 액체저장소(21)와 액체통로관이 뚫려 바깥 공기와 연결되면 제작된 액체방울 마이크로 배열을 증발시킬 수 있다.
한편, 하부기판의 구조물을 형성하기 위하여, 하부기판(10)은 다양한 재질의 기판 위에서 물리화학적 패터닝 기법에 의해 제작이 가능하지만, 본 실시예에서는 쿼츠 웨이퍼(Quartz Wafer)(결정방향은 (100)이다)의 일부분을 포토리소그래피 공정을 통하여 식각하여 제작하였다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물이 패턴된 하부기판의 전자현미경사진으로서, 도 2a는 예를 들어, 위로 볼록하게 패턴된 작은 구조물(W2)이 있는 하부기판의 전자현미경사진이고, 도 2b는 예를 들어, 아래로 볼록하게 패턴된 작은 구조물(W2)이 있는 하부기판의 전자현미경사진이다.
도 3a 및 도 3b 는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 2와 같이 제작된 하부기판을 이용하여 물을 주입하여 도 1의 과정을 완료한 뒤 관찰한 광학현미경 사진이다. 이러한 선택은 단지 일 실시예를 위한 것일 뿐이고, 모든 종류의 액체 및 액정등의 복합유체에 관계없이 본 발명에서 제시하는 액체방울 마이크로 배열 제조방법에 적용 가능하며, 액체에 대한 구체적 설명은 앞서 언급한 바와 같다.
도 3a를 참조하면, 위로 볼록한 큰 구조물(W1)에서 물의 메니스커스가 서로 분리된 형태(41)를 갖는 반면에 작은 구조물(W2)에서는 물의 메니스커스가 서로 연결된 형태(42)의 액체방울 마이크로 배열을 제작된다.
도 3b를 참조하면, 아래로 볼록한 큰 구조물(W1)에서 물의 메니스커스가 서로 분리된 형태(41)를 갖게 되어 구조물의 밑이 드러나는 반면에 작은 구조물(W2)에서는 물의 메니스커스가 서로 연결된 형태(42)를 갖게 되어 구조물이 물로 차있는 액체방울 마이크로 배열을 제작된다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 액체방울의 마이크로 배열을 통한 다양한 물질의 마이크로 배열 제조방법을 나타낸 공정순서도이다. 아래로 볼록한 작은 구조물을 갖는 하부기판을 이용하여 제작한 장치에 다양한 물질(70)이 분산된 액체(40)를 주입하고 공기(30) 액체(40) 경계면이 구조물과 만나면 구조물 안에 액체와 함께 물질이 남게 되어 물질의 마이크로 배열이 제작된다.
도 4b는 아래로 볼록한 작은 구조물을 갖는 하부기판을 이용하여 도4a의 과정을 완료한 후. 클로로벤젠(Chlorobenzen)에 녹아 있는 펜타센(Pentacene) 분자의 마이크로 배열을 관찰한 형광현미경사진이다. 액체와 분산된 물질의 선택은 단지 일실시예를 위한 것일 뿐이고, 액체와 물질에 관계없이 본 발명에서 제시하는 액체방울 마이크로 배열을 통한 다양한 물질의 마이크로 배열 제조방법에 적용 가능하다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체방울의 마이크로 배열을 통한 다양한 물질의 마이크로 배열 제조방법을 나타낸 공정순서도와 이에 따른 형광현미경사진이다. 아래로 볼록한 작은 구조물을 갖는 하부기판에 미리 기판위 물질(71)을 올려놓고 액체(40)를 주입하여 공기(30) 액체(40) 경계면이 구조물과 만나면 고르게 있던 기판위 물질(71)이 마이크로 구조물안에만 남고 구조물밖에서는 떨어져나감으로써 기판위 물질의 마이크로 배열이 제작된다. 기판위 물질(71)로는 지질 이중막(Lipid Bilayer)를 사용하였고, 액체는 물에 이온농도를 맞춘 버퍼(buffer)를 사용하였다. 이러한 선택은 단지 일 실시예를 위한 것일 뿐이고, 기판위 물질(71)이 주입된 공기에 노출되는 경우 기판에서 떨어져나오는 물질이라면 관계없이 본 발명에서 제시하는 액체방울 마이크로 배열을 통한 다양한 물질의 마이크로 배열 제조방법에 적용 가능하다.
이에 따라, 도 5b는 아래로 볼록한 작은 구조물을 갖는 하부기판에 도 5a의 과정을 완료한 후, 제작된 지질 이중막(71)이 담긴 버퍼(42)의 마이크로 배열 형광현미경사진이다. 해상도는 수 마이크로까지 제작하였지만, 동일 원리로 나노미터 수준까지 적용 가능하다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 액체방울의 마이크로 배열을 통한 다양한 복수개의 물질의 마이크로 배열 제조방법을 나타낸 공정순서도이다. 아래로 볼록한 작은 구조물을 갖는 하부기판에 미리 복수개의 기판위 물질(71,72)을 올려놓고 액체(40)를 주입하여 공기(30) 액체(40) 경계면이 구조물과 만나면 고르게 있던 복수개의 기판위 물질(71, 72)이 마이크로 구조물안에만 남고 구조물 밖에서는 떨어져나감으로써 복수개의 기판위 물질의 마이크로 배열이 제작된다. 아래층 기판위 물질(71)로는 지질 이중막(Lipid Bilayer)과 적혈구를 사용하였고 액체는 물에 이온농도를 맞춘 버퍼(buffer)를 사용하였다. 이러한 선택은 단지 일 실시예를 위한 것일 뿐이고, 기판위 물질(71)이 주입된 공기에 노출되는 경우 기판에서 떨어져나오는 물질을 아래층 기판위 물질(71)로 사용하면 위층 기판위 물질(72)은 물질에 관계없이 본 발명에서 제시하는 액체방울 마이크로 배열을 통한 복수 개의 물질의 마이크로 배열 제조방법에 적용 가능하다.
도 6b는 아래로 볼록한 작은 구조물을 갖는 하부기판에 도 6a의 과정을 완료한 후, 제작된 지질 이중막(71)과 적혈구(72)가 담긴 버퍼(42)의 마이크로 배열을 관찰한 광학현미경사진과 형광현미경사진의 결합된 사진이다. 해상도는 수십 마이크로까지 제작하였지만, 동일 원리로 나노미터 수준까지 적용 가능하다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체방울의 마이크로 배열을 이용한 복수개 물질의 마이크로 배열 제작 후, 제작된 복수개 물질의 배열에 다른 물질을 전달하는 단계를 나타낸 공정도이다. 아래로 볼록한 작은 구조물(W2)을 갖는 하부기판(10)에 미리 복수개의 기판위 물질(71,72)을 올려놓고 액체(40)를 주입하여 공기(30) 액체(40) 경계면이 구조물과 만나면 고르게 있던 기판위 물질(71,72)이 마이크로 구조물안에만 남고 구조물밖에서는 떨어져나감으로써 기판위 물질의 마이크로 배열이 제작된다. 이 때, 새로운 물질이 담긴 다른 액체(80)를 액체저장소(21)와 액체통로관(22)을 통해 주입하여 기존 복수개 물질 마이크로 배열에 전달하게 된다. 상부기판(20)에 흐름제어 구조물(23)을 패턴해서 다른 액체(80)의 흐름을 제어할 수 있다. 기판위 물질(71)로는 지질 이중막(Lipid Bilayer)과 적혈구를 사용하였고, 액체는 물에 이온농도를 맞춘 버퍼(buffer)를 사용하였다. 다른 액체(80)로는 물과 에탄올의 혼합물을 사용하였다. 이러한 선택은 단지 일 실시예를 위한 것일 뿐이고, 다양한 액체(40)와 다양한 물질이 담긴 다른 액체(80), 주입된 공기에 노출되는 경우 기판에서 떨어져나오는 물질을 아래층 기판위 물질(71), 위층 기판위 물질(72)은 관계없이 본 발명에서 제시하는 액체방울 마이크로 배열을 통한 복수 개의 물질의 마이크로 배열 제작 후, 제작된 배열에 다른 물질을 전달하는 방법에 적용 가능하다.
도 7b는 아래로 볼록한 작은 구조물을 갖는 하부기판에 도 7a의 과정을 완료한 후, 제작된 지질 이중막(71)과 적혈구(72)가 담긴 버퍼(42)에 전달된 다른 액체에 반응한 지질 이중막과 적혈구의 마이크로 배열을 관찰한 광학현미경사진이다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (14)

  1. 마이크로 크기의 구조물이 패턴된 하부기판을 제조하는 단계;
    복수개의 액체통로관 및 액체저장소가 좌우에 연결된 상부기판을 제조하는 단계;
    상기 하부기판 상에 상부기판을 배치하는 단계; 및
    상기 액체저장소에 넣은 액체를 액체통로관을 통해 상기 하부기판 위로 흘려보내고, 공기를 주입하여 상기 하부기판 위의 액체를 다른 액체통로관으로 이동시킴으로써, 모세관 현상에 의해 하부기판의 구조물에 액체방울을 마이크로 크기로 배열시키는 단계를 포함하는 액체방울 마이크로 배열의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부기판에 패턴된 구조물의 크기 또는 간격을 조절하여 액체방울의 형태를 조절하는 것을 특징으로 하는 액체방울 마이크로 배열의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부기판의 구조물은 채널 형태, 위로 볼록하거나 아래로 볼록한 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 액체방울 마이크로 배열의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체방울을 마이크로 크기로 배열시키는 단계 후,
    액체방울을 증발시키는 단계, 또는
    액체방울이 증발되지 않고 보관되도록 액체통로관 및 액체저장소에 액체를 채우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체방울 마이크로 배열의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부기판의 구조물에 액체방울을 마이크로 크기로 배열시키는 단계는 상부기판의 액체통로관으로 물질이 포함된 액체를 흘려보내, 하부기판의 구조물에 물질이 포함된 액체의 마이크로 배열을 제작하는 단계인 것을 특징으로 하는 액체방울 마이크로 배열의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체는 물질을 포함하고,
    상기 하부기판의 구조물에 액체방울을 마이크로 크기로 배열시키는 단계는
    상기 하부기판의 구조물에 물질이 포함된 액체의 마이크로 배열을 제작하는 단계인 것을 특징으로 하는 액체방울 마이크로 배열의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하부기판의 구조물 내부에 포함된 물질은 지질 이중막(Lipid Bilayer)을 포함하고, 지질 이중막은 상기 주입된 공기에 노출되는 경우 기판에서 분리되는 것을 특징으로 하는 액체방울 마이크로 배열의 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 하부기판의 구조물 내부에 포함된 물질은 복수의 물질이고, 제 1 물질이 아래층에 배치되며, 제 2 물질이 제 1 물질의 위층에 배치되며, 제 1 물질은 지질 이중막(Lipid Bilayer)을 포함하고, 지질 이중막은 상기 주입된 공기에 노출되는 경우 기판에서 분리되는 것을 특징으로 하는 액체방울 마이크로 배열의 제조방법.
  9. 마이크로 크기의 구조물이 패턴된 하부기판을 제조하는 단계;
    상기 하부기판에 단수 또는 복수의 물질을 고르게 분포시키는 단계;
    복수개의 액체통로관 및 액체저장소가 좌우에 연결된 상부기판을 제조하는 단계;
    상기 하부기판 상에 상부기판을 배치하는 단계; 및
    상기 액체저장소에 넣은 액체를 액체통로관을 통해 상기 하부기판 위로 흘려보내고, 공기를 주입하여 상기 하부기판 위의 액체를 다른 액체통로관으로 이동시킴으로써, 상기 하부기판의 구조물 내부에 단수 또는 복수의 물질이 포함된 마이크로 배열을 제작하고, 구조물 외부에는 물질이 남아있지 않도록 하는 단계를 포함하는 액체방울 마이크로 배열의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하부기판의 구조물 내부에 포함된 물질은 지질 이중막(Lipid Bilayer)을 포함하고, 지질 이중막은 상기 주입된 공기에 노출되는 경우 기판에서 분리되는 것을 특징으로 하는 액체방울 마이크로 배열의 제조방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 하부기판의 구조물 내부에 포함된 물질은 복수의 물질이고, 제 1 물질이 아래층에 배치되며, 제 2 물질이 제 1 물질의 위층에 배치되며, 제1물질은 지질 이중막(Lipid Bilayer)을 포함하고, 지질 이중막은 상기 주입된 공기에 노출되는 경우 기판에서 분리되는 것을 특징으로 하는 액체방울 마이크로 배열의 제조방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 하나에 따른 제조방법에 의해 제조된 액체방울 마이크로 배열.
  13. 제 12 항에 따른 액체방울 마이크로 배열을 포함하는 물질 전달 장치.
  14. 제 13 항에 따른 물질 전달 장치를 통해 제 3 물질을 전달하는 방법으로서,
    상기 물질 전달 장치에 전달 물질을 포함한 전달용 액체를 주입하여 물질 전달 장치에 포함된 액체방울 마이크로 배열에 제 3 물질을 전달하는 단계를 포함하는 물질 전달 방법.
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