KR101301570B1 - 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛 및 이를 포함하는 어레이 - Google Patents

수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛 및 이를 포함하는 어레이 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛 및 이를 포함하는 세포 배양 유닛 어레이에 관한 것으로, 본 발명에 따른 세포 배양 유닛은, 세포배양액을 포함하며, 목적세포 또는 제어된 갯수의 목적세포군이 안착되는 세포안착부를 갖는 세포배양영역과; 상기 세포배양영역의 상부에 다공성 멤브레인에 의해 구분되며 마련되는 약물방출영역과; 상기 약물방출영역에 마련되며, 상기 목적세포 또는 목적세포군에 제공되는 바이오물질을 포함하는 약물담지체와; 상기 약물방출영역에 전기장을 인가하는 제1전원;을 포함하여, 상기 전기장 인가시 상기 약물담지체에서 방출된 상기 바이오물질이 상기 다공성 멤브레인을 통과하여 상기 세포배양영역으로 상부에서 하부방향으로 확산되어 상기 목적세포 또는 목적세포군에 전달되는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 약물방출영역이 세포배양유닛의 상부에 위치하므로, 약물담지체에서 방출된 바이오물질이 중력에 의하여 자연확산이 가능하여 목적세포 또는 목적세포군에 안정적이고 균일하게 전달될 수 있다.

Description

수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛 및 이를 포함하는 어레이{CELL CULTURE UNIT WITH VERTICALLY DIFFUSIBLE STRUCTURE AND ARRAY HAVING THE SAME}
본 발명은 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛 및 이를 포함하는 어레이에 관한 것으로, 약물방출영역과 세포배양영역의 구조를 개선하여 약물방출영역으로 방출된 바이오물질의 자연확산 효과를 극대화하여 세포배양영역의 목적세포에 안정적이고 균일하게 전달되게 함과 동시에 목적세포의 상태를 실시간으로 확인할 수 있는 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛 및 이를 포함하는 어레이에 관한 것이다.
최근, 줄기세포와 같은 생체 세포의 분화에 대한 연구를 목적으로 하는 세포 배양 장비가 개발된바 있다.
대한민국 특허공개 제10-2010-0072787호 "상기 세포 배양 컴파트먼트 유닛 및 이를 포함하는 어레이"가 그것인데, 상기 세포 배양 컴파트먼트 유닛은 상부에 줄기세포가 안착되는 세포부착용박막이 마련되고, 하부에는 상기 줄기세포에 제공되는 배양물질 등을 포함하고 있는 전도성 고분자가 구비되어 있다.
상기 구성에 의해, 하부의 전도성 고분자에 전원이 인가되면 고분자로부터 배양물질이 배출되어 다공성 멤브레인, 압전소자, 세포부착용박막을 차례로 거쳐서세포에 제공된다.
그러나, 상기의 세포 배양 컴파트먼트 유닛은 배양물질이 다수의 중간매개 물질을 거쳐 세포에 도달하게 되므로, 배양물질의 제공이 안정적이고 균일하게 이루어지지 않는 문제점이 있었다.
더우기, 배양물질의 전달방향이 하부에서 상부 방향이므로 이루어지므로 배양물질의 자연확산이 불가능한 문제점이 있었다.
또한, 전도성 고분자에서 배양물질을 배출할 때, 전도성 고분자에 전극을 직접 접촉시켜 자극하게 되므로 전도성 고분자가 과도한 구조변화를 발생하게 되어 배양물질의 방출량을 적절하게 제어할 수 없는 문제점이 있었다.
한편, 상기와 같은 세포 배양 컴파트먼트 유닛은 세포 배양 중에 세포 부착용 박막에 안착된 세포의 상태 즉, 생사여부를 확인하기 위해서는 별도의 상태검사를 수행해야 하는 불편함이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 약물방출영역이 세포배양유닛의 상부에 위치하므로, 약물담지체에서 방출된 바이오물질이 중력에 의하여 자연확산이 가능하여 목적세포 또는 목적세포군에 안정적이고 균일하게 전달될 수 있는 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛 및 이를 포함한 어레이를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 약물담지체가 약물방출영역 내에 인가된 전기장에 의해 간접적 자극(전기장)을 받아 바이오물질을 방출하게 되므로, 직접적인 자극에 따른 약물담지체의 급격한 구조변화와 과도한 팽창을 방지할 수 있어 바이오물질 방출량을 균일하고 정밀하게 제어할 수 있는 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛 및 이를 포함한 어레이를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 바이오물질의 제공에 따른 목적세포의 생사여부를 별도의 검사를 하지 않고도 실시간으로 확인할 수 있는 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛 및 이를 포함한 어레이를 제공하는 데 있다.
상기 목적은, 본 발명의 일실시예에 따라, 세포배양액을 포함하며, 목적세포 또는 제어된 갯수의 목적세포군이 안착되는 세포안착부를 갖는 세포배양영역과; 상기 세포배양영역의 상부에 다공성 멤브레인에 의해 구분되며 마련되는 약물방출영역과; 상기 약물방출영역에 마련되며, 상기 목적세포 또는 목적세포군에 제공되는 바이오물질을 포함하는 약물담지체와; 상기 약물방출영역에 전기장을 인가하는 제1전원;을 포함하여, 상기 전기장 인가시 상기 약물담지체에서 방출된 상기 바이오물질이 상기 다공성 멤브레인을 통과하여 상기 세포배양영역으로 상부에서 하부방향으로 확산되어 상기 목적세포 또는 목적세포군에 전달되는 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛에 의해 달성된다.
상기 세포배양액은 상기 다공성 멤브레인을 통하여 상기 세포배양영역에서 상기 약물방출영역으로 제공되며, 상기 약물담지체는 상기 세포배양액 내에 부유된 다수의 입상으로 마련될 수 있다.
상기 제1전원은, 상기 약물방출영역에 상기 약물담지체와 비접촉된 상태로 상호 이격되며 마련되는 한 쌍의 제1전극과, 상기 한 쌍의 제1전극에 전원을 공급하는 제1전원공급부와, 상기 바이오물질의 방출량을 조절하도록 상기 제1전원공급부에서 상기 제1전극으로 인가되는 전원의 세기 또는 인가시간을 제어하는 제1제어부를 포함할 수 있다.
상기 세포안착부는 전도성 전극체로 마련되며, 상기 세포안착부 양단에 전원을 인가하는 제2전원과, 상기 세포안착부에 전원인가시 출력되는 임피던스값을 측정하는 저항감지부를 더 포함할 수 있다.
상기 저항감지부에서 감지된 임피던스값을 설정된 기준 임피던스값과 비교하여 상기 목적세포의 생존여부 또는 상기 목적세포군의 생존률을 판단하는 제2제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 세포안착부에는 상기 목적세포 또는 목적세포군을 안착시키기 위한 세포 부착용 박막이 더 마련될 수 있다.
상기 세포안착부는 백금(Pt) 또는 금(Au) 중 어느 하나의 재질을 포함할 수 있다.
상기 세포배양영역을 둘러싸는 하부케이스와, 상기 세포안착부를 향하는 하방에 상기 다공성 멤브레인이 위치하도록 지지하며 상기 약물방출영역을 둘러싸는 상부케이스를 더 포함할 수 있다.
상기 상부케이스는 상기 하부케이스의 상부에서 착탈가능하게 마련될 수 있다.
한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 복수의 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛과, 제1전원과, 제2전원과, 상기 제1전원 및 제2전원의 작동 및 인가되는 전원의 세기와 인가시간을 개별적으로 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 각 세포 배양 유닛은, 세포 배양액을 포함하며, 목적세포 또는 제어된 갯수의 목적세포군이 안착되는 전도성 전극체를 갖는 세포배양영역과; 상기 세포배양영역의 상부에 다공성 멤브레인에 의해 구분되며 마련되는 약물방출영역과; 상기 약물방출영역에 마련되며, 상기 제1전원에 의한 전기장 인가시 바이오물질을 방출하여 상기 다공성 멤브레인을 거쳐 하부의 상기 목적세포 또는 목적세포군에 제공하는 약물담지체와; 상기 제2전원으로부터 상기 전도성 전극체에 전원이 인가되는 경우, 출력되는 임피던스값을 측정하는 저항감지부;를 가지며, 상기 제어부는, 상기 저항감지부에서 감지된 임피던스값을 설정된 기준 임피던스값과 비교하여 상기 목적세포의 생존여부 또는 상기 목적세포군의 생존률을 판단하는 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛 어레이에 의해서도 달성된다.
상기 각 세포 배양 유닛은, 상기 세포배양영역을 둘러싸는 하부케이스와, 상기 약물방출영역을 둘러싸되 상기 전도성 전극체를 향하는 하방에 상기 다공성 멤브레인이 위치하도록 지지하며 상기 하부케이스에 착탈가능하게 마련되는 상부케이스를 가질 수 있다.
따라서, 전술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛은 약물방출영역이 세포배양유닛의 상부에 위치하므로, 약물담지체에서 방출된 바이오물질이 중력에 의하여 자연확산을 극대화하여 목적세포 또는 목적세포군에 안정적이고 균일하게 전달될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛은 약물담지체가 약물방출영역 내에 인가된 전기장에 의해 간접적 자극(전기장)을 받아 바이오물질을 방출하게 되므로, 직접적인 자극에 따른 약물담지체의 급격한 구조변화와 과도한 팽창을 방지할 수 있어 바이오물질 방출량을 균일하고 정밀하게 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛은 바이오물질의 제공에 따른 목적세포의 생사여부를 별도의 검사를 하지 않고도 실시간으로 확인할 수 있어, 별도의 생존 여부 검사 불필요하므로 세포 배양 실험이 간편해지며, 전체 실험시간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 약물방출영역의 구성도,
도 3은 도 1에 도시된 세포배양영역의 구성도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛 어레이의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛(1)은, 세포배양영역(10)과, 세포배양유닛(1)의 상부에 마련되며 다공성 멤브레인(51)에 의해 세포배양영역(10)과 구분되는 약물방출영역(50)과, 약물방출영역(50)에 마련되며 목적세포에 제공될 바이오물질(미도시)을 포함하는 약물담지체(60)와, 약물방출영역(50)에 전기장을 인가하여 바이오물질을 방출시키는 제1전원(71)을 포함한다.
상기 구성에 따른 본 발명에 따른 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛(1)은 약물방출영역(50)이 세포배양유닛(1)의 상부에 위치한다. 즉, 약물담지체(60)에서 방출된 바이오물질이 중력에 의하여 자연확산이 가능하도록 약물방출영역(50)과 세포배양영역(10)의 위치를 배치함으로써 확산이 용이하도록 함과 동시에 목적세포 또는 목적세포군에 균일하게 전달되도록 한다.
이하, 각 구성별로 살펴본다.
세포배양영역(10)은 세포배양액(20)을 포함하며, 목적세포 또는 제어된 갯수의 목적세포군이 안착되는 세포안착부(11)를 포함한다.
세포배양액(20)은 세포배양영역(10)을 채우며 마련되며, 상기 목적세포의 종류에 따라 다양한 종류로 마련될 수 있다.
세포배양액(20)은 약물방출영역(50)에도 마련될 수 있는 데, 이 경우 세포배양영역(10)과 별도로 마련될 수도 있으나, 도 1과 같이, 상부케이스(80)가 하부케이스(40)에 위치하는 경우 다공성 멤브레인(51)을 통해 세포배양영역(10)으로부터 약물방출영역(50)으로 제공될 수도 있다.
세포안착부(11)는 목적세포 또는 제어된 갯수의 목적세포군이 안착된다.
상기 목적세포는 본 발명의 실시예에 따른 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛(1)에서 배양되어 다양한 실험에 사용되는 대상 세포를 말하는 것으로, 세포배양 목적에 따라 다양한 종류로 마련될 수 있으며, 예를 들어, 암세포 또는 줄기세포 등으로 마련될 수 있다.
상기 목적세포는 1개만 세포안착부(11)에 안착될 수도 있으며, 복수 또는 다수의 목적세포가 군을 이루어 안착될 수도 있다. 목적세포가 다수개로 군을 이루며 안착되는 경우에는 수십 개, 수백 개 또는 수천 개 등 세포배양 또는 실험목적에 적절하게 제어된 갯수로 안착되는 것이 바람직하다.
한편, 세포안착부(11)는 상기 목적세포 또는 목적세포군이 안착하기 용이한 재질로 마련될 수 있으나, 경우에 따라서는 상기 목적세포 또는 목적세포군을 안착시키기 위한 세포부착용박막(13)이 더 마련될 수 있다.
세포부착용박막(13)은 표면에 목적세포 부착이 용이하도록 세포 부착용 바이오 물질로 표면처리될 수도 있는 바, 이 경우, 상기 세포부착용 바이오물질로는 리신(lysine), 제1형 또는 제2형 콜라겐(collagen type Ⅰ or Ⅱ), 라미닌(laminin) 또는 피브로넥틴(fironectin)등이 사용될 수 있다.
약물방출영역(50)은 세포배양영역(10)의 상부에 다공성 멤브레인(51)에 의해 구분되며 마련된다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 약물방출영역(50)은 다공성 멤브레인(51)을 사이에 두고 세포안착부(11)의 상부에 약물담지체(60)가 위치하도록 마련된다.
다공성 멤브레인(51)은 표면과 내부에 많은 수의 공극(기공)이 형성된 막으로서, 상기 공극의 크기에 따라 체(Seive)로서 기능하게 된다. 상기 공극의 크기가 소정크기를 갖는 다고 하면, 소정 크기 이하의 입자는 쉽게 상기 막을 관통할 수 있으며, 소정 크기 이하의 입자는 상기 막을 관통할 수가 없다.
따라서, 다공성 멤브레인(51)의 공극의 크기를 제어함으로써 약물방출영역(50)으로부터 세포배양영역(10)으로 상기 바이오물질 이외의 다른 물질이 전달되는 것을 방지하여 실험의 외적요인을 최소화할 수 있다.
약물담지체(60)는 약물방출영역(50)에 마련되며, 상기 목적세포 또는 목적세포군에 제공되는 바이오물질을 포함한다.
상기 바이오물질은 상기 목적세포의 종류 및 배양목적에 따라 달리 마련될 수 있다. 예를 들어, 상기 목적세포가 암세포인 경우에는 상기 바이오물질은 상기 암세포에 대응하는 항암제로 마련될 수 있으며, 상기 목적세포가 줄기세포인 경우에는 상기 바이오물질은 사이토카인(cytokine), 성장 인자(growth factor) 또는 호르몬(hormone)등이 사용될 수도 있다.
약물담지체(60)는 전술한 바와 같은 바이오물질을 내포하고 있다가 외부에서 전기장이 가해지는 경우 상기 바이오물질을 외부로 방출한다.
예를 들어 설명하면, 약물담지체(60)는 폴리아닐린(polyaniline) 이나 폴리피롤과 같은 전도성 고분자로 마련될 수 있는 데, 이러한 전도성 고분자는 유사-연속 에너지 밴드(quasi-continous energy band)를 가지고 있다.
이러한 유사-연속 에너지 밴드를 갖는 구조는 외부에서 자극(예를 들어, 전기장)이 가해지는 경우, 원자에 묶여 있던 외부 전자가 자유롭게 이동할 수 있게 된다. 따라서, 외부 전자의 활발한 이동성에 의해 전도성 고분자가 팽창하는 구조로 바뀌면서 내부의 바이오물질이 외부로 배출되는 것이다.
즉, 약물담지체(60)는 제한된 조건 즉, 외부에서 자극(전기장)이 가해지는 경우에만 내부에 포함된 바이오물질을 외부로 방출하게 된다.
약물담지체(60)가 방출하는 상기 바이오물질의 양은 제1제어부(75)에 의해 인가되는 전기장의 세기 또는 전기장의 인가시간에 따라 조절이 가능하다.
한편, 약물담지체(60)는 다양한 형상으로 마련될 수 있는 바, 도 1에 도시된 바와 같이, 약물방출영역(50)에 채워진 세포배양액(20) 내에 부유된 다수의 입상으로 마련될 수 있다.
또한, 약물방출영역(50)에 전기장을 인가하기 위한 제1전원(71)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 약물방출영역(50)에 상호 이격되며 마련되는 한 쌍의 제1전극(72)과, 상기 한 쌍의 제1전극(72)에 전원을 공급하는 제1전원공급부(73)로 마련된다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛(1)은 도 2에 도시된 바와 같이, 약물담지체(60)가 전극체에 직접 접촉되어 전기자극을 받는 것이 아니라, 약물방출영역(50) 내에 인가된 전기장에 의해 간접적 자극(전기장)을 받아 바이오물질을 방출하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛(1)은 직접적인 자극에 따른 약물담지체의 급격한 구조변화와 과도한 팽창을 방지할 수 있으므로, 바이오물질 방출량을 균일하고 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명에 따른 세포안착부(11)는 도 3에 도시된 바와 같이, 전도성 전극체로 마련되될 수 있다.
이 경우, 세포안착부(11) 양단에 전원을 인가하는 제2전원(31)과, 세포안착부(11)에 전원이 인가되는 경우 출력되는 임피던스값을 측정하는 저항감지부(33)를 더 포함할 수 있다.
제2제어부(35)는 저항감지부(33)에서 감지된 임피던스값을 설정된 기준값과 비교하여 목적세포의 생존여부 또는 상기 목적세포군의 생존률을 판단할 수 있다.
예를 들어, 세포안착부(11)에 목적세포로서 암세포가 안착되고, 이에 대응하는 바이오물질로는 상기 암세포에 작용되는 항암물질이 마련되는 경우에, 전술한 바와 같이, 소정 시간 및 횟수에 걸쳐서 제1전원(71)을 통하여 약물방출영역(50)에 전기장을 인가하게 되면 약물담지체(60)에서 항암물질이 방출되어 다공성 멤브레인(51)을 거쳐 목적세포인 암세포에 제공되게 된다.
이 때, 상기 항암물질(바이오물질)에 의해 상기 암세포(목적세포)가 사멸하게 되면 세포안착부(11)에서 탈락되게 되고, 생존하고 있는 경우에는 세포안착부(11)에 부착상태를 유지하게 된다.
이 경우, 전도성 전극체인 세포안착부(11)에 부착된 세포는 전원이 인가되면 하나의 저항으로 작용하게 되므로, 암세포(목적세포)의 사멸에 따라 전도성 전극체인 세포안착부(11)에 인가되는 전압에 의해 출력되는 임피던스값은 변화하게 되는 것이다.
따라서, 제2제어부(35)는 제2전원(31)을 통하여 세포안착부(11)에 주기적으로 또는 지속적으로 전원을 인가하고 저항감지부(33)를 통해 측정된 임피던스값을 입력받아 목적세포의 상태(사멸 또는 생존)를 판단할 수 있다.
제2제어부(35)는 다양한 방법으로 목적세포의 생존여부 또는 목적세포군의 생존확률을 판단할 수 있는 바, 예를 들어, 목적세포 1개당의 기준 임피던스값을 저장한 후에 저항감지부(33)에서 감지된 임피던스값과 비교하여 목적세포의 생존여부 또는 목적세포군의 생존확률을 판단할 수 있다.
또는, 바이오물질이 제공되기 전에 목적세포 또는 목적세포군이 안착된 초기상태에서의 임피던스값을 감지하여 이를 기준 임피던스값으로 하고, 상기 바이오물질이 제공되면서 변화하는 임피던스값을 측정하여 목적세포 또는 목적세포군의 생존여부를 판단할 수도 있다.
또는, 전술한 방법 이외의 다양한 방법이 사용될 수 있음은 물론이다.
한편, 세포안착부(11)는 다양한 재질로 마련될 수 있으며, 백금(Pt) 또는 금(Au) 중 어느 하나의 재질을 포함할 수 있다.
따라서, 전술한 구조를 갖는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛(1)은 바이오물질의 제공에 따른 목적세포의 생사여부를 별도의 검사를 하지 않고도 실시간으로 확인할 수 있는 장점이 있다. 또한, 별도의 생존 여부 검사 불필요하므로 세포 배양 실험이 간편해지며, 전체 실험시간을 줄일 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 세포배양영역(10)을 둘러싸는 하부케이스(40)와, 약물방출영역(50)을 둘러싸는 상부케이스(80)를 마련할 수 있다.
상부케이스(80)는 세포안착부(11)를 향하는 하방을 다공성 멤브레인(51)으로 할 수도 있고, 추가로 측면도 다공성 멤브레인(51)으로 마련할 수도 있다.
한편, 상부케이스(80)는 하부케이스(40)의 상부에 착탈가능하게 마련될 수 있는데, 이를 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부케이스(80)에는 걸림부(81)를 형성하고, 도 3에 도시된 바와 같이, 하부케이스(40)에는 걸림턱(41)을 형성할 수 있다.
이에 의해, 하나의 목적세포 또는 목적세포군에 2 이상의 바이오물질을 교체하여 적용시키고자 할 경우에는 교체작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 전술한 세포 배양 유닛(1)이 복수로 마련되어 배치되는 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛 어레이(100)가 마련될 수 있다.
여기서, 세포 배양 유닛 어레이(100)에 포함되는 각 세포 배양 유닛(1)은 전술한 설명으로 갈음한다.
세포 배양 유닛 어레이(100)에 배치되는 세포 배양 유닛(1)의 갯수 및 배치형태는 실험의 목적에 따라 다양하게 구성될 수 있음은 물론이다.
한편, 세포 배양 유닛(1)이 어레이 형태로 마련되는 경우에는 제1전원(71) 및 제2전원(31)은 각 세포 배양 유닛(1) 별로 마련될 수도 있으나, 각각 1개 씩 마련될 수도 있다. 나아가, 제1전원(71) 및 제2전원(31)의 구별없이 1개의 외부 전원이 구비되고 각각 제1제어부(75) 또는 제2제어부(35)의 제어에 따라 적절한 인가시간과 전압으로 인가될 수도 있다.
한편, 제1제어부(75) 및 제2제어부(35) 또한 구별없이 하나의 제어부로 마련될 수 있음은 물론이다.
1: 세포 배양 유닛
10 : 세포배양영역 11 : 세포안착부
13 : 세포부착용박막 20 : 세포배양액
31 : 제2전원
33 : 저항감지부 35 : 제2제어부
40 : 하부케이스 41 : 걸림턱
50 : 약물방출영역 51 : 다공성 멤브레인
60 : 약물담지체
71 : 제1전원 72 : 제1전극
73 : 제1전원공급부 75 : 제1제어부
80 : 상부케이스 81 : 걸림부
100 : 세포 배양 유닛 어레이

Claims (11)

  1. 세포배양액을 포함하며, 목적세포 또는 제어된 갯수의 목적세포군이 안착되는 세포안착부를 갖는 세포배양영역과;
    상기 세포배양영역의 상부에 다공성 멤브레인에 의해 구분되며 마련되는 약물방출영역과;
    상기 약물방출영역에 마련되며, 상기 목적세포 또는 목적세포군에 제공되는 바이오물질을 포함하는 약물담지체와;
    상기 약물방출영역에 전기장을 인가하는 제1전원;을 포함하여,
    상기 전기장 인가시 상기 약물담지체에서 방출된 상기 바이오물질이 상기 다공성 멤브레인을 통과하여 상기 세포배양영역으로 상부에서 하부방향으로 확산되어 상기 목적세포 또는 목적세포군에 전달되는 것을 특징으로 하는 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세포배양액은 상기 다공성 멤브레인을 통하여 상기 세포배양영역에서 상기 약물방출영역으로 제공되며, 상기 약물담지체는 상기 세포배양액 내에 부유된 다수의 입상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1전원은, 상기 약물방출영역에 상기 약물담지체와 비접촉된 상태로 상호 이격되며 마련되는 한 쌍의 제1전극과, 상기 한 쌍의 제1전극에 전원을 공급하는 제1전원공급부와, 상기 바이오물질의 방출량을 조절하도록 상기 제1전원공급부에서 상기 제1전극으로 인가되는 전원의 세기 또는 인가시간을 제어하는 제1제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세포안착부는 전도성 전극체로 마련되며, 상기 세포안착부 양단에 전원을 인가하는 제2전원과, 상기 세포안착부에 전원인가시 출력되는 임피던스값을 측정하는 저항감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 저항감지부에서 감지된 임피던스값을 설정된 기준 임피던스값과 비교하여 상기 목적세포의 생존여부 또는 상기 목적세포군의 생존률을 판단하는 제2제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 세포안착부에는 상기 목적세포 또는 목적세포군을 안착시키기 위한 세포 부착용 박막이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 세포안착부는 백금(Pt) 또는 금(Au) 중 어느 하나의 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 세포배양영역을 둘러싸는 하부케이스와, 상기 세포안착부를 향하는 하방에 상기 다공성 멤브레인이 위치하도록 지지하며 상기 약물방출영역을 둘러싸는 상부케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상부케이스는 상기 하부케이스의 상부에서 착탈가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛.
  10. 복수의 세포 배양 유닛과, 제1전원과, 제2전원과, 상기 제1전원 및 제2전원의 작동 및 인가되는 전원의 세기와 인가시간을 개별적으로 제어하는 제어부를 포함하되, ,
    상기 각 세포 배양 유닛은,
    세포 배양액을 포함하며, 목적세포 또는 제어된 갯수의 목적세포군이 안착되는 전도성 전극체를 갖는 세포배양영역과;
    상기 세포배양영역의 상부에 다공성 멤브레인에 의해 구분되며 마련되는 약물방출영역과;
    상기 약물방출영역에 마련되며, 상기 제1전원에 의한 전기장 인가시 바이오물질을 방출하여 상기 다공성 멤브레인을 거쳐 하부의 상기 목적세포 또는 목적세포군에 제공하는 약물담지체와;
    상기 제2전원으로부터 상기 전도성 전극체에 전원이 인가되는 경우, 출력되는 임피던스값을 측정하는 저항감지부;를 가지며,
    상기 제어부는, 상기 저항감지부에서 감지된 임피던스값을 설정된 기준 임피던스값과 비교하여 상기 목적세포의 생존여부 또는 상기 목적세포군의 생존률을 판단하는 것을 특징으로 하는 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛 어레이.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 각 세포 배양 유닛은, 상기 세포배양영역을 둘러싸는 하부케이스와, 상기 약물방출영역을 둘러싸되 상기 전도성 전극체를 향하는 하방에 상기 다공성 멤브레인이 위치하도록 지지하며 상기 하부케이스에 착탈가능하게 마련되는 상부케이스를 갖는 것을 특징으로 하는 수직 확산 구조를 갖는 세포 배양 유닛 어레이.
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