KR101442059B1 - Cell culture device and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 미세 세포 배양 장치는 유체가 이동 가능한 제 1 미세유체유로; 상기 제 1 미세유체유로와 접하며 상기 제 1 미세유체유로보다 더 낮은 높이를 갖는 제 2 미세유체유로; 3차원 골격; 및 유체 주입을 위한 하나 이상의 주입구;를 포함하며, 제조 방법은 특정 높이의 제 1 미세유체유로와 그보다 더 낮은 높이의 제2 미세유체유로의 합집합에 해당하는 영역에 제 2 미세유체유로의 높이와 같은 높이의 미세구조물을 형성시키고; 제 1 미세유체유로에 해당하는 영역에 제 1 미세유체유로의 높이에서 상기 제 2 미세유체유로의 높이를 뺀 높이의 미세구조물을 형성시키고; 미세구조물 상에 미세유체유로 형성용 액상 물질을 도포한 후, 경화시키고; 상기 경화된 미세유체유로 형성용 물질을 기판과 접합하여 미세유체유로를 형성시키며; 제 2 미세유체유로에 3차원 골격 형성용 고분자성 물질을 주입하고; 제 1 미세유체유로에 유체를 주입함에 따라, 저비용의 간단한 공정과정을 통해 제작할 수 있고, 펌프없이도 미세채널 내부의 특정 위치에 세포 배양을 할 수 있으며, 특히 미세채널 내부 특정 영역에 세포 배양, 이동 및 분화를 위한 3차원 골격을 손쉽게 형성하여 간질액의 흐름 또는 분자의 농도 구배에 따른 세포의 이동 및 분화를 쉽고 간편하게 관찰가능한 효과를 가진다.The microcellular culture apparatus of the present invention comprises: a first microfluidic channel through which a fluid can move; A second microfluidic channel in contact with the first microfluidic channel and having a lower height than the first microfluidic channel; Three dimensional skeleton; And at least one injection port for injecting a fluid, wherein the manufacturing method comprises the steps of: preparing a first microfluidic channel having a predetermined height and a second microfluidic channel having a height lower than the first microfluidic channel; To form microstructures of the same height; Forming a microstructure having a height at a height of the first microfluidic channel minus a height of the second microfluidic channel at a region corresponding to the first microfluidic channel; Applying a liquid material for forming a microfluidic flow path on the microstructure, and then curing the liquid material; Bonding the cured material for forming a microfluidic channel to a substrate to form a microfluidic channel; Injecting a polymeric material for forming a three-dimensional skeleton into the second microfluidic channel; It is possible to manufacture the cell through a simple process at a low cost by injecting a fluid into the first microfluidic channel and to cultivate the cell at a specific position inside the microchannel without using a pump. And a three-dimensional skeleton for differentiation can be easily formed. Thus, it is possible to easily and easily observe the cell migration and differentiation according to the flow of the interstitial fluid or the concentration gradient of the molecule.

Description

미세 세포 배양 장치 및 제조 방법{Cell culture device and method for manufacturing the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micro-

본 발명은 미세 세포 배양 장치 및 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저비용, 고효율의 미세 세포 배양 장치를 제공하고, 이 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a micro-cell culture apparatus and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a micro-cell culture apparatus with low cost and high efficiency, and a method of manufacturing the apparatus.

일반적으로, 배양 접시를 이용한 고전적인 세포 배양 방식은 지나치게 많은 양의 배양액을 소모하여 비용 부담이 상당히 증가하게 되며, 다수 단계의 공정을 세심한 수작업으로 진행하여야 하므로, 작업 능률이 저조하게 되는 문제점이 있다.In general, a conventional cell culture method using a culture dish consumes an excessively large amount of culture solution, which causes a considerable increase in cost burden, and a multi-step process must be performed by hand carefully, which results in a low efficiency of operation .

또한 개방된 2차원 평면 상에서 세포 배양이 가능하였으나, 3차원 배양을 위해서는 스캐폴드 역할을 하기 위한 값비싼 3차원 배양용 고분자성 물질이 대량으로 요구된다는 단점이 있다.In addition, cell cultivation was possible on an open two-dimensional plane, but there is a disadvantage that a large amount of costly polymeric materials for three-dimensional culture for scaffolding is required for three-dimensional culture.

최근에는 이러한 고전적인 세포 배양 방식의 한계점을 극복하기 위하여, 미세 가공 기술을 이용하여 제작한 수십 내지 수백 마이크로미터 스케일의 미세 채널 내에서 세포를 배양할 수 있는 미세 세포 배양 시스템이 한국특허 제10-0733914호; 공고일 2007.07.02)(특허문헌 1)에 개발되어 있다.In recent years, in order to overcome the limitations of such a classical cell culture method, a microcell culture system capable of culturing cells in a microchannel of a scale of several tens to several hundreds of micrometers manufactured using microfabrication technology has been proposed in Korean Patent No. 10- 0733914; 2007/07/02) (Patent Document 1).

다른 예로서, 한국공개특허 제2011-0003526호: 공개일 2011.01.12)에는 수십 내지 수백 마이크로미터 스케일의 미세유체채널 내부에 3차원 골격을 형성하여 그것을 사이에 두고 양 옆으로 유체가 흐를 수 있도록 하여 상기 3차원 골격 내에서 세포를 배양할 수 있도록 한다. 미세유체채널내에서 복수개의 시약 등에 의하여 생체내의 환경에 가까운 조건, 조성으로 세포의 배양을 실시함에 따라, 전술한 바와 같은 고전적인 세포 배양법에 비하여 매우 적은 양의 시약, 배양액, 세포만으로도 세포 배양 및 분석이 가능하게 되므로 높은 감도의 세포분석이 필요한 경우에 매우 유용하고, 약물끼리의 영향 분석에도 활용 할 수 있으며, 생체내의 혈관크기 및 동맥경화, 뇌경색 등 다양한 질병까지도 모사하여 원하는 상태로 배양할 수 있으므로 신약 개발을 위한 기본 플랫폼으로 유용하게 쓰일 수 있다.As another example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0003526 (published on January 12, 2011) discloses a method for forming a three-dimensional skeleton inside a microfluidic channel having a scale of several tens to several hundreds of micrometers, Thereby enabling cells to be cultured in the three-dimensional framework. By culturing the cells in conditions and compositions close to the environment in the living body by means of a plurality of reagents in the microfluidic channel, it is possible to obtain a cell culture and a cell culture with only a very small amount of reagent, culture medium and cell as compared with the classical cell culture method described above Analysis can be performed. Therefore, it is very useful when cell analysis with high sensitivity is required. It can also be used for analyzing effects among drugs, and various diseases such as blood vessel size, arteriosclerosis and cerebral infarction can be simulated and cultured in a desired state Therefore, it can be useful as a basic platform for the development of new drugs.

하지만 기존의 미세 세포 배양 시스템은 다수의 펌프를 연결하여 미세 유체의 흐름을 정교하게 제어해야 하므로 고가의 장비와 복잡한 제어 장치, 세심한 수작업과 다수의 공정 단계가 필수적으로 요구된다.However, existing micro cell culture systems require precise control of microfluid flow by connecting a number of pumps, so expensive equipment, complicated control devices, careful manual operation and many process steps are essential.

또한 표면 장력을 이용하여 상기 3차원 골격을 형성시키기 위해 미세 구조물을 사용하는 경우, 3차원 골격의 안정성은 유체의 표면 장력과 주입 압력, 온도, 미세구조물의 크기, 모양, 개수 및 간격 등과도 매우 밀접한 관련이 있어, 범용적으로 손쉽게 이용하기 어렵다.When the microstructure is used to form the three-dimensional framework by using surface tension, the stability of the three-dimensional framework is influenced by the surface tension of the fluid, the injection pressure, the temperature, the size, shape, Because it is closely related, it is difficult to use easily for general purpose.

더구나 배양하고자 하는 세포의 종류에 따라 3차원 골격의 종류가 바뀌게 되면 미세구조물의 크기, 모양, 개수 및 간격도 미세구조물을 형성하는 물질의 표면 특성 또한 심각하게 고려되어야 하며, 이를 유지하기 위한 일련의 공정이 추가적으로 제공되어야만 한다.Furthermore, if the type of the three-dimensional skeleton changes according to the kind of cells to be cultured, the size, shape, number and spacing of the microstructures and the surface characteristics of the materials forming the microstructures should be seriously considered. The process must be additionally provided.

또한 미세구조물에 의해 3차원 골격과 유체 간의 공간을 일부 가로막은 구조에서는 포스트의 모양, 크기, 개수 및 간격에 따라서도, 3차원 골격을 통한 유체의 이동량, 세포에 공급되는 배지와 화학물질들의 농도 구배가 달라지게 된다. 이로 인해 균일한 유동 및 농도 구배 조건에서의 세포 배양이 불가능하게 되며, 이러한 불확실성 때문에 미세 세포 배양 시스템을 이용한 정확한 미세 환경 제어가 어려워, 정확한 생물학적 실험 및 분석이 불가능하도록 하는 문제점이 있다.In addition, depending on the shape, size, number, and spacing of the post, the amount of movement of the fluid through the three-dimensional skeleton, the concentration of the medium supplied to the cell and the concentration of the chemical substance The gradient changes. As a result, it becomes impossible to cultivate cells under uniform flow and concentration gradient conditions. Because of this uncertainty, it is difficult to control precise microenvironment using a microcellular culture system, making accurate biological experiments and analysis impossible.

게다가, 상기와 같은 미세 세포 배양 장치를 제작하기 위해서는 미세공정과정이 필수적으로 요구되며, 특히 미세구조물은 수십 마이크로미터 이내의 크기를 지니기 때문에 광식각공정(photolithography), 활성이온식각(reactive ion etching) 등 많은 시간과 비용이 소모되는 미세 식각 공정이 필수적으로 요구된다.In addition, micro-fabrication processes are indispensable for fabricating such a microcellular culture apparatus. Particularly, microstructures have a size of several tens of micrometers or less. Therefore, photolithography, reactive ion etching, A micro etching process which requires a lot of time and cost is required.

이러한 공정 과정에서 발생할 수 있는 미세한 오차 또한 상기 포스트의 크기 및 모양에 영향을 미치게 되어 3차원 골격 형성이 불가능하게 될 수 있으므로, 배양 장치의 제작 성공 효율 또한 높지 않아, 추가적인 비용 및 시간의 손실을 가져올 수 있는 문제점이 있다.
A fine error that may occur in such a process may also affect the size and shape of the post, making it impossible to form a three-dimensional skeleton, so that the efficiency of production of the culture apparatus is not high, resulting in additional cost and time loss There is a problem.

(특허문헌 1) 한국등록특허 제10-0733914호(공고일 2007.07.02)(Patent Document 1) Korean Patent No. 10-0733914 (Published on 2007.07.02)

(특허문헌 2) 한국공개특허 제10-2011-0003526호(공개일 2011.01.12)(Patent Document 2) Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0003526 (Published Jan. 12, 2011)

(특허문헌 3) 한국등록특허 제10-0870982호(공고일 2008.12.01)(Patent Document 3) Korean Patent No. 10-0870982 (Published Dec. 1, 2008)

(특허문헌 4) 일본공개특허 특개2008-54511호(공개일 2008.3.13)
(Patent Document 4) Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-54511 (Published March 13, 2008)

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 저비용, 고효율의 미세 세포 배양 장치를 제공하고, 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a low-cost, high-efficiency microcellular culture apparatus and a manufacturing method thereof.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 미세 세포 배양 장치는 유체가 이동 가능한 제 1 미세유체유로; 상기 제 1 미세유체유로와 접하며 상기 제 1 미세유체유로보다 더 낮은 높이를 갖는 제 2 미세유체유로; 3차원 골격; 및 유체를 주입하기 위한 하나 이상의 주입구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a micro-cell culture apparatus comprising: a first microfluidic channel in which a fluid can move; A second microfluidic channel in contact with the first microfluidic channel and having a lower height than the first microfluidic channel; Three dimensional skeleton; And at least one injection port for injecting the fluid.

본 발명의 다른 관점에 따른 미세 세포 배양 장치는 유체가 이동 가능한 두 개 이상의 미세유체유로; 상기 두 개 이상의 미세유체유로 사이에 위치하며, 상기 두 개 이상의 미세유체유로보다 더 낮은 높이를 갖는 둔턱; 및 상기 미세유체유로에 유체를 주입하기 위한 주입구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a micro-cell culture apparatus comprising: at least two microfluidic channels through which a fluid can move; A barrier positioned between the two or more microfluidic channels and having a lower height than the two or more microfluidic channels; And an injection port for injecting a fluid into the microfluidic channel.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 미세 세포 배양 장치는 유체가 이동 가능한 두 개 이상의 미세유체유로; 상기 미세유체유로와 접하는 3차원 골격; 상기 미세유체유로와 상기 3차원 골격 사이에 위치하며, 상기 미세유체유로와 상기 3차원 골격의 높이보다 더 낮은 높이를 갖는 둔턱; 및 상기 미세유체유로에 유체를 주입하기 위한 주입구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a micro-cell culture apparatus comprising: at least two microfluidic channels through which a fluid can move; A three dimensional skeleton in contact with the microfluidic channel; A barrier positioned between the microfluidic channel and the 3D skeleton and having a height lower than a height of the microfluidic channel and the 3D skeleton; And an injection port for injecting a fluid into the microfluidic channel.

본 발명의 미세 세포 배양 장치의 제조 방법은 특정 높이를 갖는 제 1 미세유체유로와 그보다 더 낮은 높이를 갖는 제2 미세유체유로의 합집합에 해당하는 영역에 상기 제 2 미세유체유로의 높이와 같은 높이를 지닌 미세구조물을 형성시키는 제 1 단계; 상기 제 1 미세유체유로에 해당하는 영역에 상기 제 1 미세유체유로의 높이에서 상기 제 2 미세유체유로의 높이를 뺀 높이를 지닌 미세구조물을 형성시키는 제 2 단계; 상기 미세구조물 상에 상기 미세유체유로를 형성하는 액상 물질을 도포한 후, 경화시키는 제 3 단계; 상기 경화된 미세유체유로를 형성하는 물질을 기판과 접합하여 상기 미세유체유로를 형성시키는 제 4 단계; 상기 제 2 미세유체유로에 3차원 골격을 형성시키기 위한 고분자성 물질을 주입하는 제 5 단계; 상기 제 1 미세유체유로에 유체를 주입하는 제 6 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
A method of manufacturing a microcellular culture apparatus according to the present invention is a method of manufacturing a microcellular culture apparatus having a first microfluidic channel having a first height and a second microfluidic channel having a second height lower than the first microfluidic channel, A first step of forming a microstructure having a first layer; A second step of forming a microstructure having a height at a height of the first microfluidic channel minus a height of the second microfluidic channel at a region corresponding to the first microfluidic channel; A third step of applying a liquid material for forming the microfluidic channel on the microstructure and then curing the liquid material; A fourth step of bonding the material forming the cured microfluidic channel to the substrate to form the microfluidic channel; A fifth step of injecting a polymeric material for forming a three-dimensional framework in the second microfluidic channel; And injecting a fluid into the first microfluidic channel.

본 발명의 실시예에 의하면, 저비용의 간단한 공정과정을 통해 제작할 수 있고, 펌프 등과 같은 정교한 유체제어장치 없이도 미세채널 내부의 특정 위치에 세포 배양을 할 수 있으며, 특히 미세채널 내부 특정 영역에 세포 배양, 이동 및 분화를 위한 3차원 골격을 손쉽게 형성하여 간질액의 흐름 또는 분자의 농도 구배에 따른 세포의 이동 및 분화를 쉽고 간편하게 관찰할 수 있다. 또한 상기 3차원 골격의 안정성을 위해 미세 포스트와 같은 추가적인 미세구조물을 요구하지 않기 때문에, 다양한 세포와 골격 형성물질에 범용적으로 적용할 수 있으며, 저비용의 공정이 가능하고, 3차원 골격의 모든 면이 상기 장치에 주입되는 미세유체유로에 개방되어 있어 3차원 골격 내부의 간질액의 흐름이나 분자의 농도 구배를 정확하게 제어하여, 정확한 세포 이동 및 분화 실험이 가능한 효과를 가진다.
According to the embodiment of the present invention, it is possible to manufacture the microchannel through a simple process at a low cost, and to cultivate the cell at a specific position in the microchannel without a sophisticated fluid control device such as a pump, , And 3-dimensional skeleton for migration and differentiation can be easily formed, so that it is possible to easily and easily observe the cell migration and differentiation according to the flow of the interstitial fluid or the concentration gradient of the molecule. In addition, since it does not require additional microstructures such as micropores for the stability of the three-dimensional framework, it can be universally applied to various cells and skeleton-forming materials, can perform a low-cost process, Is open to the microfluidic channel injected into the device, and has an effect of precisely controlling the flow of the interstitial fluid and the concentration gradient of the molecules in the three-dimensional skeleton, thereby enabling accurate cell migration and differentiation experiments.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 미세 세포 배양 장치를 나타내는 사시도이고,
도 2는 도 1 배양 장치의 단면도이고,
도 3은 도 1 배양 장치에 세포 배양을 위한 3차원 골격 및 유체를 주입한 예를 보여주는 사시도이고,
도 4는 도 3의 단면도이고,
도 5는 도 3의 3차원 골격이 형성된 이후의 모습을 보여주는 사진이고,
도 6은 도 1 배양 장치에 세포 배양을 위한 배지를 주입한 이후의 모습을 보여주는 사진이고,
도 7은 PDMS를 접합하기 위한 기판으로써 유리를 사용한 사진이고,
도 8은 본 발명 미세 세포 배양 장치를 이용하여 3차원 골격내에서 세포를 배양하고 있는 모습을 나타내는 단면도이고,
도 9는 도 8의 세포 배양 모습을 나타내는 현미경 사진이고,
도 10은 본 발명 미세 세포 배양 장치에서 3차원 골격을 통한 간질 유동을 유도하는 모습을 나타내는 단면도이고,
도 11은 한쪽의 미세유체유로에 특정 화합물을 주입하여 3차원 골격 내부에 형성되는 특정 화합물의 농도 구배를 나타내는 그래프이고,
도 12는 농도 구배에 따른 3차원 골격 내부에서의 세포의 이동을 나타내는 사진이고,
도 13은 본 발명에 따른 미세 세포 배양 장치를 이용하여 이종 세포의 동시 배양을 수행하는 실시예를 나타내는 단면도이고,
도 14는 도 13의 장치를 이용하여 이종 세포의 공동 배양을 수행한 예를 나타내는 사진이고,
도 15는 상대적으로 높이가 높은 미세 유체 유로에 유체가 주입된 경우의 예를 도시하는 단면도이고,
도 16은 본 발명에 따른 미세 세포 배양 장치의 제조 방법을 도시하는 공정 순서도이고,
도 17은 테이프를 오린 다음 겹쳐 붙여 형성한 미세구조물의 예시도이다.
FIG. 1 is a perspective view of a microcellular culture apparatus according to a preferred embodiment of the present invention,
Fig. 2 is a cross-sectional view of the Fig. 1 culture apparatus,
FIG. 3 is a perspective view showing an example in which a three-dimensional skeleton and a fluid for cell culture are injected into the culture apparatus of FIG. 1,
4 is a cross-sectional view of Fig. 3,
FIG. 5 is a photograph showing a state after the three-dimensional skeleton of FIG. 3 is formed,
FIG. 6 is a photograph showing the state after the culture medium for cell culture is injected into the culture apparatus of FIG. 1,
7 is a photograph using glass as a substrate for bonding PDMS,
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state where cells are cultured in a three-dimensional skeleton using the microcellular culture apparatus of the present invention,
FIG. 9 is a photomicrograph showing a cell culture state of FIG. 8,
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the induction of an interstitial flow through a three-dimensional skeleton in the microcellular culture apparatus of the present invention,
11 is a graph showing a concentration gradient of a specific compound formed in a three-dimensional framework by injecting a specific compound into one microfluidic channel,
FIG. 12 is a photograph showing cell migration in a three-dimensional skeleton according to a concentration gradient,
FIG. 13 is a cross-sectional view showing an embodiment in which co-cultivation of xenogeneic cells is performed using the microcellular culture apparatus according to the present invention,
FIG. 14 is a photograph showing an example in which co-culture of differentiated cells was performed using the apparatus of FIG. 13,
15 is a cross-sectional view showing an example in which a fluid is injected into a microfluidic channel having a relatively high height,
16 is a process flow chart showing a method of manufacturing a microcellular culture apparatus according to the present invention,
17 is an exemplary view of a microstructure formed by cutting a tape and then stacking it.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시를 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

본 발명에 따른 미세 세포 배양 장치는 서로 관통하며 서로 다른 높이를 갖는 복수 개의 미세유체유로와 상기 미세유체유로에 유체를 주입하기 위한 하나 이상의 주입구를 포함하는 것을 특징으로 한다.The microcellular culture apparatus according to the present invention includes a plurality of microfluidic channels which penetrate each other and have different heights, and at least one injection port for injecting a fluid into the microfluidic channel.

도 1은 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 실시예로써 본 발명에 따른 미세 세포 배양 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 미세 세포 배양 장치의 단면도이다.FIG. 1 is a perspective view showing a microcellular culture apparatus according to the present invention as one embodiment for facilitating understanding of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a microcellular culture apparatus according to the present invention.

본 발명에 따른 미세 세포 배양 장치는 특정 높이를 갖는 유체가 이동 가능한 제 1 미세유체유로(200); 상기 제 1 미세유체유로(200)와 서로 관통하며, 상기 제 1 미세유체유로(200)의 높이보다 더 낮은 높이를 갖는 제 2 미세유체유로(201); 제 1 미세유체유로(200)에 유체를 주입하기 위한 제 1 주입구(300); 상기 제 2 미세유체유로(201)에 유체를 주입하기 위한 제 2 주입구(301);를 포함한다.The apparatus for culturing microcellular cells according to the present invention comprises: a first microfluidic channel (200) capable of moving a fluid having a specific height; A second microfluidic channel (201) passing through the first microfluidic channel (200) and having a height lower than a height of the first microfluidic channel (200); A first injection port 300 for injecting a fluid into the first microfluidic channel 200; And a second injection port (301) for injecting fluid into the second microfluidic channel (201).

제 1 또는 제 2 미세유체유로(200)(201)를 형성하는 물질(100)을 기판(101)에 접합함으로써 상기 미세유체유로(200)(201)를 형성시킬 수 있으며, 서로 다른 높이를 갖는 복수 개의 미세유체유로(200)(201)가 각각 하나 이상의 주입구(300)(301)를 가질 수 있다.The microfluidic channel 200 and the microfluidic channel 200 can be formed by bonding the material 100 forming the first or second microfluidic channel 200 to the substrate 101, The plurality of microfluidic channels (200) (201) may have one or more injection ports (300) (301).

서로 다른 높이를 갖는 복수 개의 미세유체유로(200)(201)는 서로 관통하며, 각각의 미세유체유로(200)(201)는 상기 기판(101)과 평행한 평면상에 위치하되 특정한 높이를 가질 수 있다.A plurality of microfluidic channels 200 and 201 having different heights are passed through each other and each of the microfluidic channels 200 and 201 is positioned on a plane parallel to the substrate 101, .

미세유체유로(200)(201)를 형성하는 물질(100) 및 기판(101)은 광학적으로 투명한 것이 바람직하며, 본 발명에서는 폴리디메틸실록산 (poly(dimethylsiloxane),PDMS), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리아크리레이트(polyacrylates), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리실릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides), 폴리우레탄(polyurethanes) 등의 다양한 플라스틱 또는 유리로 형성될 수 있다.It is preferable that the material 100 and the substrate 101 forming the microfluidic channel 200 201 and the substrate 101 are optically transparent. In the present invention, a material such as polydimethylsiloxane (PDMS), polymethylmethacrylate for example, various plastics or glass such as polymethylmethacrylate (PMMA), polyacrylates, polycarbonates, polycyclic olefins, polyimides, polyurethanes, and the like.

미세유체유로(200)(201)를 형성하는 물질(100) 및 기판(101)의 표면은 친수성일수록 유리하며, 주입시키고자 하는 유체의 접촉각은 90도 이하일 경우, 펌프 등과 같은 추가적인 주변 장치 없이도 유체가 자발적으로 미세유체유로(200)(201)에 주입될 수 있다.The material 100 forming the microfluidic channel 200 and the surface of the substrate 101 are advantageously hydrophilic and the contact angle of the fluid to be injected is 90 degrees or less, May be spontaneously injected into the microfluidic channel (200) (201).

이에 반하여 미세유체유로(200)(201)의 형상을 지닌 물질(100) 및 기판(101)의 표면이 소수성이거나, 주입시키고자 하는 유체의 접촉각이 90도 이상일 경우에는, 유체를 주입하기 위해 펌프 등의 주변 장치를 추가로 구비할 수도 있다.On the contrary, when the surface of the substrate 100 and the material 100 having the shape of the microfluidic channel 200 (201) are hydrophobic or the contact angle of the fluid to be injected is 90 degrees or more, Or the like may be additionally provided.

만약 서로 높이가 다른 복수개의 미세유체유로(200)(201)가 서로 관통하여 형성되어 있을 경우, 높이가 상대적으로 더 낮은 미세유체유로로부터 높이가 상대적으로 더 높은 미세유체유로로의 유체의 이동은 상기 주입된 유체의 표면장력에 의해 억제되며, 그 반대의 경우에는 원활하게 일어나게 된다.If a plurality of microfluidic flow paths (200) (201) having different heights are formed through each other, the movement of the fluid from the relatively small microfluidic flow path to the relatively high microfluidic flow path Is suppressed by the surface tension of the injected fluid and vice versa.

따라서 만약 높이가 더 낮은 미세유체유로로 유체가 먼저 주입될 경우, 높이가 낮은 미세유체유로가 먼저 채워지게 된다.Therefore, if the fluid is first injected into the microfluidic channel having a lower height, the microfluidic channel having a lower height is filled first.

도 3은 본 발명에 따른 미세 세포 배양 장치에 세포 배양을 위한 3차원 골격 및 유체를 주입한 예를 보여주는 사시도이고, 도 4는 도 3의 미세 세포 배양 장치에 세포 배양을 위한 3차원 골격 및 유체를 주입한 예를 보여주는 단면도이다.FIG. 3 is a perspective view showing an example of injecting a three-dimensional skeleton and a fluid for cell culture into the microcellular culture apparatus according to the present invention, FIG. 4 is a perspective view showing a three-dimensional skeleton and fluid As shown in FIG.

본 발명에 따른 미세 세포 배양 장치는 유체(400)가 이동 가능한 제 1 미세유체유로(200); 상기 제 1 미세유체유로(200)와 접하며 상기 제 1미세유체유로(200)보다 더 낮은 높이를 갖는 제 2 미세유체유로(201); 3차원 골격 (401); 유체 주입을 위한 하나 이상의 주입구(300)(301);를 포함할 수 있다.The apparatus for culturing microcellular cells according to the present invention comprises: a first microfluidic channel (200) to which a fluid (400) can move; A second microfluidic channel (201) in contact with the first microfluidic channel (200) and having a lower height than the first microfluidic channel (200); 3D skeleton 401; And one or more inlets (300) (301) for fluid injection.

3차원 골격(401)은 제 1미세유체유로(200)보다 더 낮은 높이는 갖는 제 2 미세유체유로(201)에 주입될 수 있다. 이때 제 2 미세유체유로(201)의 높이만큼 기판(101)으로부터 떨어진 제 2 주입구(301)를 통해 3차원 골격(401)을 형성하는 물질을 주입하는 것이 바람직 하며, 이때 3차원 골격(401)을 형성하는 물질은 제 2 미세유체유로(201)에만 먼저 채워지게 된다.The three dimensional skeleton 401 can be injected into the second microfluidic channel 201 having a height lower than that of the first microfluidic channel 200. At this time, it is preferable to inject the material forming the three-dimensional skeleton 401 through the second injection port 301 remote from the substrate 101 by the height of the second microfluidic channel 201. In this case, The material forming the first microfluidic channel 201 is filled first.

이후 3차원 골격(401)을 형성시키게 되는데, 이 경우 솔-젤 변화를 통해 중합반응이 일어날 수 있는 특정 온도에서 일정 시간 이상 보관하거나, 중합반응을 유발하는 특정 파장의 빛을 조사하거나, 중합반응을 유발하는 물질을 추가적으로 넣어줄 수도 있다. 이때 특정 온도, 시간, 빛의 파장, 물질은 3차원 골격(401)을 형성하는 고분자성 물질의 종류에 따라 다르다.Dimensional skeleton 401. In this case, the three-dimensional skeleton 401 may be formed. In this case, it is preferable to store the material at a specific temperature at which a polymerization reaction can occur through a sol-gel change for a certain period of time or irradiate light of a specific wavelength, May also be added. At this time, the specific temperature, the time, the wavelength of light, and the substance are different depending on the type of the polymeric substance forming the three dimensional skeleton 401.

3차원 골격은 그 내부 또는 그 표면에서 세포를 3차원으로 배양하거나, 상기 3차원 골격을 통한 특정 화학물질의 확산을 통해 상기 화학물질의 농도 구배를 형성시키기 위한 것으로 매트리젤(Matrigel), 퓨라메트릭스(Puramatrix), 콜라겐(Collagen), 피브린 겔(Fibrin gel), PEGDA, 알지네이트(Alginate) 등을 이용할 수 있다.The three-dimensional framework is for culturing cells three-dimensionally therein or on its surface, or for forming a concentration gradient of the chemical through the diffusion of a specific chemical through the three-dimensional framework, such as Matrigel, (Puramatrix), collagen, fibrin gel, PEGDA, alginate and the like can be used.

또한 상기한 여러가지 종류의 젤을 특정한 비율로 섞어 사용할 수 있으며, 이는 배양하고자 하는 세포의 종류나 연구의 목적에 따라 알맞게 조절될 수 있다.In addition, the above-mentioned various kinds of gels can be mixed and used in specific ratios, which can be suitably adjusted according to the type of cells to be cultured or the purpose of the study.

예를 들어, 매트리젤(Matrigel)의 경우에는 온도가 상온 이상으로 높아질 경우, 수 십분 이내에 솔-젤 변이가 일어나 골격을 형성할 수 있고, PEGDA의 경우에는, UV 주변 파장의 빛을 조사할 경우 중합반응이 일어나 골격을 형성할 수 있다. 알지네이트(Alginate)는 칼슘 이온을 주입할 경우 중합반응이 일어나 골격을 형성할 수 있다.For example, in the case of Matrigel, when the temperature is increased to room temperature or higher, a sol-gel mutation occurs within a few minutes to form a skeleton. In the case of PEGDA, Polymerization can occur and form a skeleton. When calcium ions are injected into the alginate, a polymerization reaction may occur to form a skeleton.

만약 3차원 골격(401) 내에서 세포 배양을 수행하고자 한다면, 3차원 골격을 형성하는 물질과 세포를 섞어서 제 2 미세유체유로(201)에 주입할 수 있으며, 3차원 골격(401)을 형성한 이후, 세포에 영양분을 공급하기 위한 배지를 제 1 미세유체유로(200)에 주입할 수 있다.If the cell culture is to be performed in the 3D skeleton 401, the material forming the 3D skeleton and the cells may be mixed and injected into the second microfluidic channel 201, Thereafter, a medium for supplying nutrients to the cells may be injected into the first microfluidic channel 200.

만약 3차원 골격(401)의 표면에서 세포 배양을 수행하고자 한다면, 3차원 골격(401)을 형성한 이후, 제 1 미세유체유로(200)를 통해 세포를 주입하는 것이 바람직하다.If cell culture is to be performed on the surface of the three dimensional skeleton 401, it is preferable to inject the cells through the first microfluidic channel 200 after forming the three dimensional skeleton 401.

만약 3차원 골격(401) 내에 특정 화학물질의 농도구배를 형성시키고자 한다면, 3차원 골격(401)을 형성시킨 이후, 제 1 미세유체유로(200)를 통해 상기 특정 화학물질을 포함한 용액을 주입하면 된다. 상기 주입된 화학물질은 확산에 의해 3차원 골격(401)을 통해 이동하게 되는데, 상기 화학물질을 포함한 용액과 접한 곳은 농도가 가장 높아지며, 그곳으로부터 멀어질수록, 3차원 골격(401) 내 상기 화학물질의 농도는 낮아지게 된다.If a concentration gradient of a specific chemical substance is to be formed within the three-dimensional skeleton 401, the three-dimensional skeleton 401 is formed, and then the solution containing the specific chemical substance is injected through the first microfluidic channel 200 . The injected chemical substance moves through the three-dimensional skeleton 401 by diffusion. The concentration of the injected chemical substance in contact with the solution containing the chemical substance becomes the highest, and as the distance from the solution is increased, The concentration of the chemical becomes low.

이러한 현상을 통해 상기 농도 구배를 형성시킬 수 있으며, 이러한 농도구배는 상기 특정 화학물질의 확산 특성, 크기, 주입 시간, 초기 농도 차이, 상기 3차원 골격의 종류 등에 영향을 받는다. 또한 상기 주입된 용액의 유속에 의해서도 상기 농도 구배는 달라질 수 있다.Such a concentration gradient can be formed by the phenomenon, and the concentration gradient is affected by the diffusion characteristic, size, injection time, initial concentration difference, kind of the three-dimensional skeleton, and the like of the specific chemical substance. Also, the concentration gradient may vary depending on the flow rate of the injected solution.

도 5는 3차원 골격이 형성된 이후의 모습을 보여주는 사진이며, 도 6은 세포 배양을 위한 배지를 주입한 이후의 모습을 보여주는 사진이다.FIG. 5 is a photograph showing the state after the three-dimensional skeleton is formed, and FIG. 6 is a photograph showing the state after the medium for cell culture is injected.

이때 미세유체유로(200)(201)를 형성하는 물질은 PDMS를 사용하였으며, 기판(101)으로는 폴리스티렌 접시를 사용하였다.At this time, PDMS was used as a material for forming the microfluidic channel 200 (201), and a polystyrene dish was used as the substrate 101.

본 실시예에서 높이가 상대적으로 낮은 제 2 미세유체유로(201), 즉 3차원 골격(401)의 높이는 100 um이며, 높이가 상대적으로 높은 제 1 미세유체유로(200), 즉 배지가 주입된 유로의 높이는 200um이다. 또한 3차원 골격(401)의 폭은 500 um이다.In this embodiment, the height of the second microfluidic channel 201, that is, the height of the three-dimensional skeleton 401 is 100 μm, and the height of the first microfluidic channel 200 is relatively high. The height of the flow path is 200 μm. The width of the three-dimensional skeleton 401 is 500 μm.

본 실시예에서 PDMS와 폴리스티렌을 접합하기 위해, 실란을 이용할 수 있다.In the present embodiment, silane can be used for bonding PDMS and polystyrene.

최초에, 먼저 폴리스티렌을 1% 실란 용액에 담그고, 20분간 상온에서 반응시킨 뒤, 세척시킨다.First, polystyrene is immersed in a 1% silane solution, reacted at room temperature for 20 minutes, and then washed.

이후 약 1분 동안 산소 플라즈마 처리를 한 후, 똑같이 산소 플라즈마 처리를 한 PDMS와 접촉시키면, 상온에서 손쉽게 접합시킬 수 있다.After the oxygen plasma treatment for about one minute, the PDMS can be easily bonded at room temperature by bringing it into contact with the oxygen plasma treated PDMS.

도 7과 같이 기판으로써 유리를 사용할 수도 있다. 이와 같은 경우에는 특별한 표면처리 없이, 유리와 PDMS에 각각 산소 플라즈마 처리를 한 이후 접촉시키면 바로 비가역적인 접합이 이루어진다.As shown in Fig. 7, glass may be used as a substrate. In such a case, oxygen plasma treatment is applied to the glass and PDMS, respectively, without special surface treatment, and then irreversible bonding is performed immediately after contact.

이때 펌프와 같은 주변 장치없이 손쉽게 유체를 주입하고 제어하기 위해서는 미세유체유로(200)(201)를 형성하는 물질(100) 및 기판(101)의 표면 성질이 친수성일수록 유리한데, 산소 플라즈마 처리를 통해 미세유체유로(200)(201)를 형성하는 물질(100) 및 기판(101)의 표면을 친수성으로 만들수 있고, 시간이 갈수록 상기 표면에 대한 유체의 접촉각의 커지므로, 상기 접합과정 이후 1시간 이내에 3차원 골격(401)을 형성하는 물질 및 배지 등의 유체를 주입하는 것이 바람직하다. 이때의 유체는 3차원 골격(401)을 형성하는 물질 및 배지 등을 포함한다.In order to easily inject and control the fluid without a peripheral device such as a pump, it is advantageous that the surface properties of the material 100 forming the microfluidic channel 200 (201) and the substrate 101 are hydrophilic, The material 100 forming the microfluidic channel 200 and the surface of the substrate 101 can be made hydrophilic and the contact angle of the fluid with respect to the surface is increased with time. It is preferable to inject a fluid such as a substance and a medium which form the three-dimensional skeleton 401. The fluid at this time includes a substance and a medium which form the three-dimensional skeleton 401 and the like.

만약 2시간 이상 시간이 흐른 후 유체를 주입할 경우에는, 펌프 등과 같은 주변 장치를 사용하거나, 상기 산소 플라즈마와 같은 표면 처리 과정을 한번 더 거치면 된다.If the fluid is injected after a time of 2 hours or more, a peripheral device such as a pump may be used or the surface treatment process such as the oxygen plasma may be further performed.

만약 상술한 실란 용액 등을 이용해 표면 처리를 해주었다면, 수일에서 수주 이상 상기 표면의 성질을 친수성으로 유지할 수 있기 때문에, 언제든지 바로 유체를 주입할 수도 있다.If the surface treatment is performed using the above-described silane solution or the like, the property of the surface can be kept hydrophilic for several days to several days, so that the fluid can be injected at any time.

이때 제 2 미세유체유로(201)에 유체를 주입했을 때, 제 1 미세유체유로(200)로 새어나가지 않도록 하기 위해서, 제 2 미세유체유로(201)의 폭과 높이의 비율(폭/높이)을 4 이상으로 유지하는 것이 바람직하다. 물론 상기 폭과 높이의 비율이 더 작을 경우에도 제 2 미세유체유로(201)에만 유체가 먼저 채워지도록 할 수 있으며, 만약 너무 과한 압력으로 유체를 주입할 경우, 유체의 표면장력을 넘어서서 제 1 미세유체유로(200)로 유체가 새어 나갈 수 도 있다.(Width / height) of the width and height of the second microfluidic channel 201 in order to prevent the microfluidic channel 201 from leaking into the first microfluidic channel 200 when the fluid is injected into the second microfluidic channel 201, Is preferably 4 or more. Of course, even when the ratio of the width to the height is smaller, the fluid can be first filled in only the second microfluidic channel 201. If the fluid is injected with too much pressure, Fluid may leak into the fluid channel (200).

하지만, 설사 제 1 미세유체유로(200)로 유체가 새어나간다고 하더라도, 만약 제 1 주입구(300)를 통해 유체를 빨아들이게 되면, 제 2 미세유체유로(201)의 유체보다 제 1 미세유체유로(200)의 유체가 먼저 빨려나오므로, 손쉽게 제 2 미세유체유로(201)에만 유체를 채울수 있다.However, even if the fluid leaks into the first microfluidic flow path 200, if the fluid is sucked through the first injection port 300, the first microfluidic flow path (200) 200 can be easily sucked into the second microfluidic channel (201).

도 8은 본 발명에 따른 미세 세포 배양 장치를 이용하여 3차원 골격 내에서 세포를 배양하고 있는 모습을 나타낸 단면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 미세 세포 배양 장치를 이용하여 3차원 골격 내에서 세포를 배양하고 있는 모습을 나타낸 현미경 사진이다.FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state where a cell is cultured in a three-dimensional skeleton using the microcellular culture apparatus according to the present invention. FIG. 9 is a cross- Is a microscope photograph showing a state in which the cells are cultured.

이때 사용한 세포는 유방암 세포의 한 종류로써 MDA-MB-231 세포이고, 사용한 3차원 골격은 매트리젤(Matrigel)이며, 10mg/ml의 농도로 제공되는 원액을 배지에 30% 희석하여 사용하였다. 또한 총 5uL에 불과한 양의 30% 매트리젤(Matrigel) 용액을 사용하였다.The cells used were MDA-MB-231 cells as a kind of breast cancer cells, and the used 3-dimensional skeleton was Matrigel, and a stock solution of 10 mg / ml was diluted 30% in the medium. A total of 5 uL of 30% Matrigel solution was also used.

본 실시예에서는 상기의 사용 세포를 섞은 30% 매트리젤(Matrigel)을 상대적으로 높이가 낮은 미세유체유로에 먼저 주입한 이후, 37도 인큐베이터에서 30분간 매트리젤(Matrigel)을 굳혔으며, 이후 상기 세포를 배양하기 위한 배지를 상대적으로 높이가 높은 미세유체유로에 주입하였다.In this Example, 30% Matrigel mixed with the used cells was first injected into a microfluidic channel having a relatively low height, and Matrigel was solidified in a 37 ° incubator for 30 minutes. Then, Was injected into a microfluidic channel having a relatively high height.

이때 펌프 등과 같은 주변 장치는 전혀 사용하지 않았으며, 피펫 등을 이용하여 유체를 주입구(300)(301)에 떨어뜨리면, 자연스럽게 유체가 미세유체유로(200)(201)에 채워졌다.At this time, a peripheral device such as a pump is not used at all. When a fluid is dropped to the injection port 300 (301) using a pipette or the like, the fluid is naturally filled in the microfluidic flow path (200) (201).

이때 높이가 더 낮은 미세유체유로에서 높이가 더 높은 미세유체유로를 향한 유동은 유체의 표면장력에 의해 억제되었다.At this time, the flow toward the higher microfluidic flow path from the lower microfluidic flow path was suppressed by the surface tension of the fluid.

기존에는 3차원 세포 배양을 위해서 한 번에 수백 uL 이상의 양을 필요로 하였지만, 이에 비해 본 발명은 월등히 적은 양의 3차원 골격으로 실험을 할 수 있었으며, 세포 및 배지, 시약의 양도 수백배 이상 적게 소모되었다.In the past, the amount of cells required for the three-dimensional cell culture was more than several hundreds of uL. However, the present invention was able to carry out experiments with a much smaller amount of three-dimensional skeleton, It was exhausted.

도 10은 본 발명에 따른 미세 세포 배양 장치에서 3차원 골격을 통한 간질 유동을 유도하는 모습을 나타낸 단면도이다.10 is a cross-sectional view showing induction of an interstitial flow through a three-dimensional skeleton in a microcellular culture apparatus according to the present invention.

본 실시예에서는 높이가 낮은 제 2 미세유체유로(201)에 3차원 골격(401)을 두고, 그것을 사이에 둔 두 개의 높이가 더 높은 제 1 미세유체유로(200)가 위치하였다.In this embodiment, the first microfluidic channel 200 having two higher height positions is located in the second microfluidic channel 201 having a lower height, with the three-dimensional skeleton 401 disposed therebetween.

이때 3차원 골격(401)의 한쪽 면에 있는 제 1 미세유체유로(200)를 제 1-1 미세유체유로, 또 다른 면에 있는 제 1 미세유체유로(200)를 제 1-2 미세유체유로라고 명명하기로 한다.At this time, the first microfluidic flow path (200) on one side of the three-dimensional framework (401) is referred to as a first microfluidic flow path, and the first microfluidic flow path (200) .

제 1-1 미세유체유로와 제 1-2 미세유체유로는 제 2 미세유체유로(201) 내부의 3차원 골격(401)에 의해 격리되어 있다. 그러나 이 3차원 골격(401)은 수 um 이하의 미세한 구멍을 지니고 있어 유체가 화살표 600의 방향으로 이동할 수 있는데, 이러한 유동을 간질유동이라 명명한다.The 1-1 microfluidic channel and the 1-2 microfluidic channel are isolated by the 3-dimensional skeleton 401 inside the second microfluidic channel 201. However, this three-dimensional skeleton 401 has fine holes of a few μm or less, so that the fluid can move in the direction of the arrow 600, and this flow is called an epileptic flow.

일반적으로 제 1-1 미세유체유로와 제 1-2 미세유체유로 내부의 유체 압력은 서로 같아서, 3차원 골격(401)을 통해서는 유체 내부에 존재하는 화학물질의 확산만 일어나게 된다.In general, the fluid pressure in the 1-1 microfluidic channel and the 1-2 microfluidic channel are the same, and only the diffusion of chemical substances existing in the fluid occurs through the 3-dimensional skeleton 401.

그러나 제 1-1 미세유체유로와 제 1-2 미세유체유로 내부의 유체 압력이 서로 다를 경우, 상기 간질 유동이 발생할 수 있다.However, if the fluid pressure in the 1-1 microfluidic channel and the 1-2 microfluidic channel are different from each other, the epileptic flow may occur.

제 1-1 미세유체유로와 제 1-2 미세유체유로 내부의 유체 압력이 서로 다를 경우는 제 1-1 미세유체유로의 주입구와 제 1-2 미세유체 유로의 주입구에 연결된 유체의 높이가 다를 경우 발생할 수 있다. 이때 압력차이는 유체의 밀도, 중력가속도 및 유체의 높이 차이의 곱으로 나타나게 된다.When the fluid pressures in the 1-1 microfluidic channel and the 1-2 microfluidic channel are different from each other, the height of the fluid connected to the inlet of the 1-1 microfluidic channel and the inlet of the 1-2 microfluidic channel are different Can occur. At this time, the pressure difference appears as the product of the density of the fluid, the gravitational acceleration, and the height difference of the fluid.

이 압력차이가 클수록 상기 간질유동의 속도도 높아지게 된다. 또한 3차원 골격(401)의 유체 전도도가 높아지거나, 3차원 골격(401)의 폭이 줄어들수록 상기 간질유동의 속도도 높아지게 되며, 그 반대의 경우에는 간질유동의 속도가 낮아진다.The greater the pressure difference, the higher the velocity of the epileptic flow. Also, as the fluid conductance of the three-dimensional skeleton 401 increases, or as the width of the three-dimensional skeleton 401 decreases, the velocity of the epileptic flow becomes higher, and conversely, the velocity of the epileptic flow becomes lower.

3차원 골격(401)의 유체전도도는 3차원 골격(401)을 형성하는 물질에 따라 달라지게 된다. 예를 들어 매트리젤(Matrigel)의 경우, 콜라겐(collagen) IV가 60%, 라미닌(laminin)이 33%, 헤파린 설페이트(heparin sulfate)가 5.4%로 존재하는데, 각 화이버(fiber)의 반지름은 각각 0.7, 0.6, 0.5nm이다. 결과적으로 20mg/ml 매트리젤(Matrigel)에서는 한 화이퍼(fiber)표면으로부터 다른 화이버(fiber)표면까지의 평균 거리가 약 8nm이며, 300mg/ml 매트리젤(Matrigel)에서는 약 0.54nm이다. 즉, 매트리젤(Matrigel)의 농도가 높아질수록 간극의 크기는 줄어들며, 이 때문에 3차원 골격의 유체전도도 또한 낮아지게 되어, 상기 간질유동의 속도도 느려지게 된다.The fluid conductivities of the three-dimensional skeleton 401 vary depending on the materials forming the three-dimensional skeleton 401. For example, Matrigel has 60% collagen IV, 33% laminin, and 5.4% heparin sulfate. The radius of each fiber is 0.7, 0.6, and 0.5 nm. As a result, the average distance from one fiber surface to the other fiber surface is about 8 nm for a 20 mg / ml Matrigel and about 0.54 nm for a 300 mg / ml Matrigel. That is, as the concentration of Matrigel increases, the size of the gap decreases, and the fluid conductivity of the three-dimensional skeleton also becomes lower, and the velocity of the epileptic flow also becomes slower.

이러한 간질유동의 속도 및 이러한 유동 또는 확산을 통해 3차원 골격을 통해 이동하는 화학물질의 농도구배에 따라 3차원 골격 내부에서 배양되는 세포(500)의 성장, 분화, 이동이 달라지게 된다.The rate of this interstitial flow and the concentration gradient of the chemicals moving through the three dimensional skeleton through such flow or diffusion causes the growth, differentiation and migration of the cells 500 cultured inside the three dimensional skeleton to be different.

그 한 예로써 세포의 주화성을 유도하는 화학물의 농도구배에 의한 세포의 이동 현상을 관찰한 바 있다.As an example, we have observed cell migration by a concentration gradient of a chemical that induces chemotaxis of cells.

도 11에서는 한 쪽 미세유체유로에 특정 화학물을 주입하여 3차원 골격 내부에 특정 화학물의 농도구배를 형성한 것을 나타내고 있다. 도 11에 있어서, 특정 화학물의 농도구배는 분자의 농도차이에 의한 확산에 의해 형성되며, 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 특징이 있다. 또한 미세유체유로에 지속적으로 유체 및 특정 화학물을 주입하게 되면 농도구배를 일정하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 유속을 조절함으로써 농도구배의 형태를 자유자재로 제어할 수도 있다. 이때 각 미세유체유로 내의 유체의 이동속도나 유체 압력이 다를 경우, 간질 유동 또는 특정 화학물의 농도 구배에 영향을 미칠 수 있다.In FIG. 11, a specific chemical is injected into one microfluidic channel to form a concentration gradient of a specific chemical in the three-dimensional framework. In FIG. 11, the concentration gradient of a specific chemical is formed by diffusion due to the difference in the concentration of molecules, and is characterized in that it moves from a high concentration to a low concentration. In addition, if the fluid and the specific chemical are continuously injected into the microfluidic channel, the concentration gradient can be kept constant, and the shape of the concentration gradient can be freely controlled by controlling the flow rate. Different fluid velocities and fluid velocities in each microfluidic channel can affect the gradient of the seizure flow or specific chemical.

도 12에서는 농도구배에 따른 3차원 골격 내부에서의 세포의 이동을 나타내고 있다.FIG. 12 shows cell migration in the three-dimensional skeleton according to the concentration gradient.

도 12에서는 세포가 배양되는 3차원 골격을 사이에 두고 완전히 격리된 두개의 미세유체유로를 위아래로 위치시켰다. 아래쪽 미세유체유로에 상기 세포의 이동을 유도하는 주화성 물질을 세포 배양을 위한 배지에 섞어 주입하였고, 위쪽 미세유체유로에는 일반적인 배지만을 주입하였다.In Fig. 12, two microfluidic channels completely isolated with the three-dimensional skeleton in which the cells are cultured were placed up and down. A chemotactic substance that induces the migration of the cells in the lower microfluidic channel was injected into a culture medium for cell culture, and a common carrier was injected into the upper microfluidic channel.

이때 3차원 골격 내부에 주화성 물질의 농도 구배가 형성되면서, 세포의 주화성에 의한 이동이 일어나는 것을 확인할 수 있다.At this time, it can be confirmed that the concentration gradient of the chemotactic material is formed inside the three-dimensional skeleton, and migration due to the chemotaxis of the cells occurs.

본 발명에 따른 세포 배양 장치를 이용하면 서로 다른 종류의 세포를 동시에 배양할 수도 있다. 실제 우리 체내 환경은 다양한 세포들이 서로 일정한 간격으로 위치하여 서로 상호 작용을 하도록 이루어져 있다. 이러한 체내 환경과 유사한 환경에서 세포의 성장, 이동, 분화 등을 관찰하는 것은 약물 시험, 세포 생물학 및 분자생물학 연구 등의 분야에서 정확한 시험을 위해 매우 중요하다.By using the cell culture apparatus according to the present invention, different kinds of cells can be simultaneously cultured. In our body environment, various cells are placed at regular intervals and interact with each other. Observation of cell growth, migration, and differentiation in environments similar to these body environments is very important for accurate testing in fields such as drug testing, cell biology and molecular biology research.

도 13은 본 발명에 따른 미세 세포 배양 장치를 이용하여 이종 세포의 동시 배양을 수행하는 실시예를 나타내고 있다.FIG. 13 shows an embodiment in which co-cultivation of xenogeneic cells is performed using the microcellular culture apparatus according to the present invention.

이 경우 가장 낮은 높이를 지니는 미세유체유로(201)에 한 종류의 세포(500) 조성을 포함한 3차원 골격(401) 물질을 주입하고, 경화시킨 후, 그 다음으로 낮은 높이를 지니는 미세유체유로(202)에 또 다른 종류의 세포(501) 조성을 포함한 3차원 골격(402) 물질을 주입한 후 경화시킨다. 마지막으로 세포 배양을 위한 배지 또는 자극을 위한 화학물질 등을 포함한 유체(400)를 미세유체유로(200)를 통해 주입하여 이종세포의 공동 배양을 수행할 수 있다.In this case, a three-dimensional skeleton 401 material including a composition of one kind of cells 500 is injected into the microfluidic channel 201 having the lowest height and cured, and then the microfluidic channel 202 ) Is injected with a three-dimensional skeleton (402) material including another kind of cell (501) composition, followed by curing. Finally, co-cultivation of xenogeneic cells can be performed by injecting a fluid (400) containing a medium for stimulating cells or chemicals for stimulation through the microfluidic channel (200).

도 14는 이종 세포의 공동 배양을 수행한 예를 나타낸 사진이다.14 is a photograph showing an example in which co-cultivation of differentiated cells is performed.

본 실험에서는 유방암세포인 MDA-MB-231세포나 MCF7 세포를 초록색 형광 물질로 염색하고, 정상 유방세포인 MCF10a 세포를 빨간색 형광 물질로 염색하여 서로 구분하도록 하였다. 또한 3차원 골격 물질로는 모두 30% 매트리젤을 사용하였다. In this experiment, MDA-MB-231 cells or MCF7 cells were stained with green fluorescent substance, and MCF10a cells, which are normal breast cells, were stained with red fluorescent material to distinguish them from each other. In addition, 30% matrigel was used as the three-dimensional skeleton material.

가장먼저 초록색 형광으로 염색한 유방암세포를 매트리젤과 섞어 가장 낮은 미세유체유로를 통해 주입하고, 37도 인큐베이터에서 약 30분간 경화시켰다. 이후 빨간색 형광으로 염색한 정상세포를 매트리젤과 섞어 상기 가장 낮은 미세유체유로와 접하며 서로 관통하는 미세유체유로에 주입하여 역시 약 30분간 경화시켰다. 마지막으로 상기 두 종류의 세포를 동시에 배양할 수 있는 배지를 제조하여 나머지 미세유체유로에 주입하였다. 세포의 3차원 형태를 유지하기 위해 경화단계에서 미세 세포 배양장치를 뒤집어 중력에 의해 세포가 바닥으로 가라앉지 않도록 해주었다. 상기 두 종류의 세포는 상기 미세유체유로 내 형성된 3차원 골격 내에 효과적으로 고정되었으며, 상기 미세유체유로는 모두 서로 관통하기 때문에 배양을 위한 배지 및 서로 다른 세포 간의 신호전달 물질이 서로 잘 전달될 수 있다.First, the green fluorescent stained breast cancer cells were mixed with the matrigel through the lowest microfluidic channel and cured in a 37 ° incubator for about 30 minutes. Then, the red fluorescent stained normal cells were mixed with the matrigel and injected into the microfluidic channel passing through the lowest microfluidic channel and cured for about 30 minutes. Finally, a medium capable of simultaneously culturing the two types of cells was prepared and injected into the remaining microfluidic channels. In order to maintain the three-dimensional morphology of the cells, micro-cell culture devices were turned over in the curing stage to prevent cells from sinking to the bottom by gravity. The two types of cells are effectively fixed in the three-dimensional framework formed in the microfluidic channel, and the microfluidic channels flow through each other. Therefore, the medium for culturing and the signal transmission materials between different cells can be transmitted to each other well.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 미세 세포 배양 장치에서는 상대적으로 높이가 낮은 미세유체유로에 유체를 먼저 주입하고, 이때 표면장력에 의해 상대적으로 높이가 낮은 미세유체유로에 유체가 먼저 채워지게 된다. 그러나 상대적으로 높이가 높은 미세유체유로에도 유체를 주입하여 사용할 수도 있다.As described above, in the microcellular culture apparatus according to the present invention, the fluid is first injected into the microfluidic channel having a relatively low height, and the fluid is first filled in the microfluidic channel having a relatively low height due to the surface tension. However, it is also possible to inject a fluid into a microfluidic channel having a relatively high height.

도 15는 상기와 같이 상대적으로 높이가 높은 미세유체유로에 유체가 주입된 경우의 실시예를 도시한 단면도이다.15 is a cross-sectional view showing an embodiment in which a fluid is injected into a microfluidic channel having a relatively high height as described above.

이러한 경우, 유체가 이동 가능한 두 개 이상의 미세유체유로(700)(702); 상기 두 개 이상의 미세유체유로(700)(702) 사이에 위치하며, 상기 두 개 이상의 미세유체유로(700)(702)보다 더 낮은 높이를 갖는 둔턱(701); 상기 미세유체유로(700)(702)에 유체를 주입 하기 위한 주입구(도시하지 않음); 를 포함할 수 있다.In this case, two or more fluid-flowable microfluidic channels 700, 702; A barrier 701 located between the two or more microfluidic channels 700 and 702 and having a lower height than the two or more microfluidic channels 700; An inlet (not shown) for injecting fluid into the microfluidic channels 700 and 702; . ≪ / RTI >

이 경우 둔턱(701)으로부터 미세유체유로(700)(702)를 향한 유동은 주입된 유체의 표면장력에 의해 억제되며, 유체가 주입된 미세유체유로(700)(702)와 둔턱(701)까지만 유체가 먼저 채워지게 된다.In this case, the flow from the barrier 701 toward the microfluidic channels 700, 702 is suppressed by the surface tension of the injected fluid, and only the microfluidic channels 700, 702 and the barrier 701 The fluid is first filled.

또한 3차원 골격을 이용할 경우, 유체가 이동 가능한 두 개 이상의 미세유체유로(700)(702); 상기 미세유체유로(700)(702)와 접하는 3차원 골격(401); 상기 미세유체유로(700)(702)와 상기 3차원 골격(401) 사이에 위치하며, 상기 미세유체유로(700)(702)와 상기 3차원 골격(401)의 높이보다 더 낮은 높이를 갖는 둔턱(701); 상기 미세유체유로(700)(702)에 유체를 주입 하기 위한 주입구(도시하지 않음); 를 포함할 수 있다.Also, when using a three-dimensional skeleton, two or more fluid-flowable microfluidic channels 700 (702); A three dimensional skeleton 401 in contact with the microfluidic channels 700 and 702; The microfluidic channel 700 is located between the microfluidic channel 700 and the three dimensional skeleton 401 and has a height lower than the height of the microfluidic channel 700 and the three dimensional skeleton 401. (701); An inlet (not shown) for injecting fluid into the microfluidic channels 700 and 702; . ≪ / RTI >

도 16은 본 발명에 따른 미세 세포 배양 장치의 제조 방법을 도시하는 공정순서도이다.16 is a process flow chart showing a method of manufacturing a microcellular culture apparatus according to the present invention.

도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 미세 세포 배양 장치의 제조 방법은 특정 높이를 갖는 제 1 미세유체유로와 그보다 더 낮은 높이를 갖는 제2 미세유체유로의 합집합에 해당하는 영역에 제 2 미세유체유로의 높이와 같은 높이를 지닌 미세구조물을 형성시킨다.(제 1 단계; S100)As shown in FIG. 16, the method of manufacturing a microcellular culture apparatus according to the present invention includes the steps of forming a first microfluidic channel having a specific height and a second microfluidic channel having a lower height, Thereby forming a microstructure having a height equal to the height of the microfluidic channel (S100).

이어, 제 1 미세유체유로에 해당하는 영역에 제 1 미세유체유로의 높이에서 제 2 미세유체유로의 높이를 뺀 높이를 지닌 미세구조물을 형성시킨다.(제 2 단계; S200)Subsequently, a microstructure having a height obtained by subtracting the height of the second microfluidic channel from the height of the first microfluidic channel is formed in a region corresponding to the first microfluidic channel (Step S200)

그 후, 미세구조물 상에 미세유체유로를 형성하는 액상 물질을 도포한 후, 경화시킨다.(제 3 단계; S300)Thereafter, a liquid material for forming a microfluidic channel is coated on the microstructure and then cured (third step: S300)

다음으로, 상기 경화된 미세유체유로를 형성하는 물질을 기판과 접합하여 미세유체유로를 형성시킨다.(제 4 단계; S400)Subsequently, the material forming the cured microfluidic channel is bonded to the substrate to form a microfluidic channel (Step S400)

그 다음으로, 제 2 미세유체유로에 3차원 골격을 형성시키기 위한 고분자성 물질을 주입한다.(제 5 단계; S500)Next, a polymer material for forming a three-dimensional skeleton is injected into the second microfluidic channel (S500)

마지막으로, 제 1 미세유체유로에 유체를 주입한다.(제 6 단계; S600)Finally, the fluid is injected into the first microfluidic channel (Step 6, S600)

제 1 단계(S100) 및 제 2 단계(S200)에서 미세구조물을 형성시키기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있다.Various methods may be used to form the microstructure in the first step S100 and the second step S200.

광식각공정(photolithography)를 이용할 경우에는 감광성 물질 인 포토레지스트(Photoresist)를 코팅하고, 특정 영역에만 UV 빛을 조사하여 굳히거나 녹여서 미세구조물 패턴을 형성시킬 수 있다.When photolithography is used, a photoresist, which is a photosensitive material, may be coated, and UV light may be applied only to specific regions to solidify or melt to form a microstructure pattern.

그러나 본 발명에서는 도 17과 같이 테이프(tape)을 오린 다음 겹쳐서 붙임으로써 매우 값싸고 빠르게 상기 미세구조물을 형성시킬 수 있었다.However, in the present invention, as shown in FIG. 17, the microstructure can be formed very quickly and inexpensively by cutting and pasting a tape.

도 17에서 오른쪽에 보이는 것이 잘려진 테이프(tape)이며, 왼쪽에 나타나 있는 것이 테이프(tape)를 붙여 미세구조물을 제작한 것이다.In Fig. 17, the right side is a cut-out tape, and the one shown on the left is a tape to which a microstructure is manufactured.

이렇게 제작된 미세구조물 상에 미세유체유로를 형성하는 물질을 부어 굳히고 떼어낸 후, 기판과 접합함으로써 미세유체유로를 제작할 수 있었다.The material forming the microfluidic channel was poured and peeled off on the microstructure thus fabricated, and the microfluidic channel was formed by joining with the substrate.

본 실시예에서는 미세유체유로를 형성하는 물질로써 PDMS를 사용하였으며, 이를 경화제와 10:1로 섞어 부은 후 65도에서 2시간가량 경화시켰다.In this embodiment, PDMS was used as a material for forming a microfluidic channel, which was mixed with a curing agent at a ratio of 10: 1 and cured at 65 ° C for about 2 hours.

이후 PDMS를 떼어내어 유리 기판과 산소 플라즈마 처리를 통해 접합시킨 후, 3차원 골격을 포함한 유체를 순차적으로 주입함으로써, 본 발명에 따른 미세 세포 배양 장치를 제작할 수 있었다.Then PDMS was detached and bonded to the glass substrate through an oxygen plasma treatment, and then a fluid including a three-dimensional framework was sequentially injected to prepare a microcellular culture apparatus according to the present invention.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 미세 세포 배양 장치 및 제작 방법의 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않는 것이므로, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
The above description is only one preferred embodiment of the microcellular culture apparatus and the manufacturing method according to the present invention. The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and therefore, It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.

100 : 물질 101: 기판
200, 201, 202, 700, 702 : 미세유체유로 300,301 : 주입구
401,402 : 3차원 골격 500,501 : 세포
702 : 둔턱
100: substance 101: substrate
200, 201, 202, 700, 702: microfluidic channel 300, 301:
401,402: Three dimensional skeleton 500,501: Cell
702: The barrier

Claims (25)

유체가 이동 가능한 제 1 미세유체유로;
상기 제 1 미세유체유로와 서로 관통하며, 상기 제 1 미세유체유로보다 더 낮은 높이를 갖는 제 2 미세유체유로;
상기 제 1 미세유체유로에 유체를 주입하기 위한 제 1 주입구;
상기 제 2 미세유체유로에 유체를 주입하기 위한 제 2 주입구; 및
상기 제 2 주입구를 통해 주입된 유체에 의해 상기 제 2 미세유체유로 내에서 형성되고, 세포가 배양되는 3차원 골격을 포함하는 것을 특징으로 하는
미세 세포 배양 장치.
A first microfluidic channel through which a fluid can move;
A second microfluidic channel passing through the first microfluidic channel and having a lower height than the first microfluidic channel;
A first injection port for injecting a fluid into the first microfluidic channel;
A second injection port for injecting a fluid into the second microfluidic channel; And
And a three-dimensional skeleton formed in the second microfluidic channel by the fluid injected through the second injection port and in which the cells are cultured
Microcellular culture device.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 3차원 골격은 고분자성 물질로 형성하며, 상기 고분자성 물질의 종류에 따라 특정 온도, 시간, 빛의 파장, 중합반응을 유발하는 물질을 추가로 넣을 수 있는
미세 세포 배양 장치.
The method according to claim 1,
The three-dimensional skeleton may be formed of a polymeric material. Depending on the type of the polymeric material, the three-dimensional skeleton may further include a substance capable of generating a specific temperature, time, wavelength of light,
Microcellular culture device.
제 4 항에 있어서,
상기 고분자성 물질은 매트리젤(Matrigel), 푸라마트릭스(Puramatrix), 콜라겐(Collagen), 피브린 겔(Fibrin gel), PEGDA, 알지네이트(Alginate)를 소정의 비율로 섞은
미세 세포 배양 장치.
5. The method of claim 4,
The polymeric material may be selected from the group consisting of Matrigel, Puramatrix, Collagen, Fibrin gel, PEGDA, Alginate,
Microcellular culture device.
제 1 항에 있어서,
상기 3차원 골격을 형성하는 물질과 세포를 섞어서 상기 어느 하나의 미세유체유로에 주입하여 상기 3차원 골격을 형성한 이후, 상기 세포에 영양분을 공급하기 위한 배지를 상기 다른 하나의 미세유체유로에 주입하여, 상기 3차원 골격 내에서 세포 배양을 수행하는
미세 세포 배양 장치.
The method according to claim 1,
After the material forming the three-dimensional skeleton and the cells are mixed and injected into any one of the microfluidic channels to form the three-dimensional skeleton, a medium for supplying nutrients to the cells is injected into the other microfluidic channel And performing cell culture in the three-dimensional framework
Microcellular culture device.
제 1 항에 있어서,
상기 3차원 골격을 형성한 이후, 어느 하나의 미세유체유로를 통해 세포를 주입하여 상기 3차원 골격의 표면에서 세포 배양을 수행하는
미세 세포 배양 장치.
The method according to claim 1,
After forming the three-dimensional skeleton, cells are injected through any one of the microfluidic channels to perform cell culture on the surface of the three-dimensional skeleton
Microcellular culture device.
제 1 항에 있어서,
상기 3차원 골격을 형성시킨 후, 어느 하나의 미세유체유로를 통해 화학물질을 포함한 용액을 주입하여 상기 3차원 골격내에 상기 화학물질의 농도구배를 형성시키는
미세 세포 배양 장치.
The method according to claim 1,
After forming the three-dimensional skeleton, a solution containing a chemical is injected through one of the microfluidic channels to form a concentration gradient of the chemical in the three-dimensional skeleton
Microcellular culture device.
제 8 항에 있어서,
상기 농도구배는 상기 화학물질의 확산 특성, 크기, 주입 시간, 초기 농도 차이, 상기 3차원 골격의 종류 및 상기 주입된 용액의 유속에 의해서 달라지는
미세 세포 배양 장치.
9. The method of claim 8,
The concentration gradient may vary depending on the diffusion characteristics of the chemical, the size, the injection time, the initial concentration difference, the type of the three-dimensional skeleton and the flow rate of the injected solution
Microcellular culture device.
제 1 항에 있어서,
상기 미세유체유로는 상기 미세유체유로를 형성하는 물질을 기판에 접합하여 형성하는
미세 세포 배양 장치.
The method according to claim 1,
The microfluidic channel is formed by joining a substance forming the microfluidic channel to a substrate
Microcellular culture device.
제 10 항에 있어서,
상기 미세유체유로를 형성하는 물질은 폴리디메틸실록산 (poly(dimethylsiloxane), PDMS), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리아크리레이트(polyacrylates), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리실릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides), 폴리우레탄(polyurethanes) 의 플라스틱을 사용하는
미세 세포 배양 장치.
11. The method of claim 10,
The material forming the microfluidic channel may be selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), polymethylmethacrylate (PMMA), polyacrylates, polycarbonates, polysilicic olefins polycyclic olefins, polyimides, and polyurethanes.
Microcellular culture device.
제 10 항에 있어서,
상기 기판은 산소 플라즈마 처리를 행한 폴리스티렌 접시 또는 유리를 사용하는
미세 세포 배양 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the substrate is a polystyrene plate or glass on which oxygen plasma treatment has been performed
Microcellular culture device.
제 10 항에 있어서,
상기 물질이 PDMS이고, 상기 기판이 폴리스티렌이면, 산소 플라즈마 처리를 행한 상기 폴리스티렌을 산소 플라즈마 처리를 행한 상기 PDMS에 접합하기 위해 실란을 사용하는
미세 세포 배양 장치.
11. The method of claim 10,
If the material is PDMS and the substrate is polystyrene, the polystyrene subjected to the oxygen plasma treatment is treated with a silane to join the PDMS subjected to the oxygen plasma treatment
Microcellular culture device.
특정 높이를 갖는 제 1 미세유체유로와 그보다 더 낮은 높이를 갖는 제2 미세유체유로의 합집합에 해당하는 영역에 상기 제 2 미세유체유로의 높이와 같은 높이를 지닌 미세구조물을 형성시키는 제 1 단계;
상기 제 1 미세유체유로에 해당하는 영역에 상기 제 1 미세유체유로의 높이에서 상기 제 2 미세유체유로의 높이를 뺀 높이를 지닌 미세구조물을 형성시키는 제 2 단계;
상기 미세구조물 상에 상기 미세유체유로를 형성하는 액상 물질을 도포한 후, 경화시키는 제 3 단계;
상기 경화된 미세유체유로를 형성하는 물질을 기판과 접합하여 상기 미세유체유로를 형성시키는 제 4 단계;
상기 제 2 미세유체유로에 3차원 골격을 형성시키기 위한 고분자성 물질을 주입하는 제 5 단계;
상기 제 1 미세유체유로에 유체를 주입하는 제 6 단계;를 포함하고,
상기 제 5 단계에서 형성된 상기 3차원 골격에서 세포가 배양되고, 상기 3차원 골격은 상기 제 2 미세유체유로 내부에 국한되어 형성되는 것을 특징으로 하는
미세 세포 배양 장치의 제조 방법.
A first step of forming a microstructure having a height equal to the height of the second microfluidic channel in a region corresponding to a union of a first microfluidic channel having a specific height and a second microfluidic channel having a lower height;
A second step of forming a microstructure having a height at a height of the first microfluidic channel minus a height of the second microfluidic channel at a region corresponding to the first microfluidic channel;
A third step of applying a liquid material for forming the microfluidic channel on the microstructure and then curing the liquid material;
A fourth step of bonding the material forming the cured microfluidic channel to the substrate to form the microfluidic channel;
A fifth step of injecting a polymeric material for forming a three-dimensional framework in the second microfluidic channel;
And a sixth step of injecting a fluid into the first microfluidic channel,
The cells are cultured in the three-dimensional framework formed in the fifth step, and the three-dimensional framework is formed within the second microfluidic channel.
A method of manufacturing a microcellular culture apparatus.
제 14 항에 있어서,
상기 미세유체유로를 형성하는 물질은 폴리디메틸실록산 (poly(dimethylsiloxane), PDMS), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리아크리레이트(polyacrylates), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리실릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides), 폴리우레탄(polyurethanes) 의 플라스틱으로 형성되는
미세 세포 배양 장치의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
The material forming the microfluidic channel may be selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), polymethylmethacrylate (PMMA), polyacrylates, polycarbonates, polysilicic olefins polycyclic olefins, polyimides, and polyurethanes.
A method of manufacturing a microcellular culture apparatus.
제 15 항에 있어서,
상기 물질 및 기판의 표면이 친수성이고, 주입시키고자 하는 유체의 접촉각이 90도 이하에서 상기 유체가 상기 미세유체유로에 주입되는
미세 세포 배양 장치의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
When the surface of the material and the substrate is hydrophilic and the contact angle of the fluid to be injected is 90 degrees or less, the fluid is injected into the microfluidic channel
A method of manufacturing a microcellular culture apparatus.
제 15 항에 있어서,
상기 물질 및 기판의 표면이 소수성이고, 주입시키고자 하는 유체의 접촉각이 90도 이상에서 상기 유체는 펌프에 의해 상기 미세유체유로에 주입되는
미세 세포 배양 장치의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
When the surface of the substance and the substrate is hydrophobic and the contact angle of the fluid to be injected is 90 degrees or more, the fluid is injected into the microfluidic channel by the pump
A method of manufacturing a microcellular culture apparatus.
제 14 항에 있어서,
상기 3차원 골격은 고분자성 물질로 형성하며, 상기 고분자성 물질의 종류에 따라 특정 온도, 시간, 빛의 파장, 중합반응을 유발하는 물질을 추가로 넣을 수 있는
미세 세포 배양 장치의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
The three-dimensional skeleton may be formed of a polymeric material. Depending on the type of the polymeric material, the three-dimensional skeleton may further include a substance capable of generating a specific temperature, time, wavelength of light,
A method of manufacturing a microcellular culture apparatus.
제 14 항에 있어서,
상기 고분자성 물질은 매트리젤(Matrigel), 퓨라매트릭스(Puramatrix), 콜라겐(Collagen), 피브린 겔(Fibrin gel), PEGDA, 알지네이트(Alginate)를 소정의 비율로 섞은
미세 세포 배양 장치의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
The polymeric material may be selected from the group consisting of Matrigel, Puramatrix, Collagen, Fibrin gel, PEGDA, Alginate,
A method of manufacturing a microcellular culture apparatus.
제 14 항에 있어서,
상기 3차원 골격을 형성하는 물질과 세포를 섞어서 상기 어느 하나의 미세유체유로에 주입하여 상기 3차원 골격을 형성한 이후, 상기 세포에 영양분을 공급하기 위한 배지를 상기 다른 하나의 미세유체유로에 주입하여, 상기 3차원 골격 내에서 세포 배양을 수행하는
미세 세포 배양 장치의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
After the material forming the three-dimensional skeleton and the cells are mixed and injected into any one of the microfluidic channels to form the three-dimensional skeleton, a medium for supplying nutrients to the cells is injected into the other microfluidic channel And performing cell culture in the three-dimensional framework
A method of manufacturing a microcellular culture apparatus.
제 14 항에 있어서,
상기 3차원 골격을 형성한 이후, 어느 하나의 미세유체유로를 통해 세포를 주입하여 상기 3차원 골격의 표면에서 세포 배양을 수행하는
미세 세포 배양 장치의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
After forming the three-dimensional skeleton, cells are injected through any one of the microfluidic channels to perform cell culture on the surface of the three-dimensional skeleton
A method of manufacturing a microcellular culture apparatus.
제 14 항에 있어서,
상기 3차원 골격을 형성시킨 후, 어느 하나의 미세유체유로를 통해 화학물질을 포함한 용액을 주입하여 상기 3차원 골격내에 상기 화학물질의 농도구배를 형성시키는
미세 세포 배양 장치의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
After forming the three-dimensional skeleton, a solution containing a chemical is injected through one of the microfluidic channels to form a concentration gradient of the chemical in the three-dimensional skeleton
A method of manufacturing a microcellular culture apparatus.
제 22 항에 있어서,
상기 농도구배는 상기 화학물질의 확산 특성, 크기, 주입 시간, 초기 농도 차이, 상기 3차원 골격의 종류 및 상기 주입된 용액의 유속에 의해서 달라지는
미세 세포 배양 장치의 제조 방법.
23. The method of claim 22,
The concentration gradient may vary depending on the diffusion characteristics of the chemical, the size, the injection time, the initial concentration difference, the type of the three-dimensional skeleton and the flow rate of the injected solution
A method of manufacturing a microcellular culture apparatus.
제 14 항에 있어서,
상기 제 2 미세유체유로의 폭과 높이의 비율을 4 이상으로 유지하는
미세 세포 배양 장치의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
The ratio of the width and the height of the second microfluidic channel is maintained at 4 or more
A method of manufacturing a microcellular culture apparatus.
제 14 항에 있어서,
상기 제 1 단계 및 제 2 단계에서의 미세구조물은 테이프를 오린 다음 겹쳐 붙여서 형성되는
미세 세포 배양 장치의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
The microstructures in the first and second steps are formed by cutting a tape and then superimposing
A method of manufacturing a microcellular culture apparatus.
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