KR101509538B1

KR101509538B1 - 하이드로겔 층을 구비하는 바이오 물질 운반체 포획 구조물 및 이를 이용한 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치와 방법

Info

Publication number: KR101509538B1
Application number: KR20140030303A
Authority: KR
Inventors: 서태석; 최종섭
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2015-04-07

Abstract

본 발명은 다수의 단일 세포, 배양 후 형성되는 동일 세포군 또는 바이오 물질을 운반하는 캐리어인 마이크로비드(microbead)를 개별적으로 포획하고 원하는 단일 세포 또는 마이크로비드만을 선택적으로 방출하여 수집하는 기술에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 주입 구멍과 제1 배출 구멍 사이에 연장되는 제1 유체 채널과, 제2 배출 구멍과 연결되고 적어도 일부가 상기 제1 유체 채널과 겹치게 배치되는 제2 유체 채널과, 일면은 상기 제1 유체 채널을 향하고 타면은 상기 제2 유체 채널을 향하도록 상기 제1 유체 채널과 상기 제2 유체 채널 사이에 설치되는 포획 구조물을 구비하는 포획 칩; 및 가열 수단을 포함하며, 상기 포획 구조물은, 상기 제1 유체 채널을 향하고 바이오 물질 운반체가 개별적으로 포획되는 포획 홈과 상기 포획 홈의 바닥을 관통하여 상기 제2 유체 채널과 통하는 관통 홀이 형성된 기판과, 상기 포획 홈의 내면에 저온 겔화 하이드로겔이 코팅되어서 형성된 하이드로겔 층을 구비하며, 상기 가열 수단은 상기 포획 홈을 개별적으로 가열하는 것을 특징으로 하는 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치가 제공된다.

Description

하이드로겔 층을 구비하는 바이오 물질 운반체 포획 구조물 및 이를 이용한 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치와 방법 {BIO MATERIAL CAPTURING STRUCTURE WITH HYDROGEL LAYER, AND APPARATUS AND METHOD FOR COLLECTING BIO MATERIAL CARRIER SELLECTIVELY USING THE SAME}

본 발명은 다수의 단일 세포 또는 바이오 물질을 운반하는 캐리어인 마이크로비드(microbead)를 개별적으로 포획하고 원하는 단일 세포 또는 마이크로비드만을 선택적으로 방출하여 수집하는 기술에 관한 것이다.

차세대 융합 기술인 나노바이오기술(Nanobio-technology: NBT)은 인간의 질병진단과 치료에 혁신적인 진보를 가져다 줄 수 있는 기술로서 그 중요성이 높아지고 있다. 특히, 바이오기술의 대표적인 분야 중 하나인 바이오칩은 DNA, 단백질, 항체 또는 세포 등의 생체 물질들을 유리, 실리콘, 고분자 등의 고체기질 위에 고밀도로 집적화한 생체정보 감지소자로서, 극 미량의 시료를 초고속으로 분석하는데 적합한 기술이다. 최근, DNA로 표면 개질된 마이크로비드를 이용하여 무세포 단백질 발현을 비드 위에서 유도하여 분석하는 기술이 사용되고 있는데, 더욱 효율적인 처리를 위하여 다수의 마이크로비드를 개별적으로 포획하고 원하는 마이크로비드만을 선택적으로 수집할 수 있도록 하는 것이 요구되고 있다. 종래에는 유전자 재조합을 통한 세포내 단백질 발현과정과 스크리닝(고가의 장치(FACS), 프로세스의 복잡함)을 거치게 된다. 그에 따라 비드를 이용한 in-vitro 상에서 무세포 단백질 발현 연구가 진행되고 있는데 단일 비드 조작(manipulation)을 이용하여 기존의 FACS보다 값싸고 효율적인 단일 비드 분석을 위해 새로운 어세이 개발이 필요하다.

본 발명의 목적은 다수의 단일 세포 또는 바이오 물질 캐리어인 마이크로비드를 개별적으로 포획한 후 원하는 세포 또는 마이크로비드만을 선택적으로 방출하여 수집하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면,

제1 면에 다수의 포획 홈이 형성되고, 상기 제1 면이 반대면인 제2 면에 상기 포획 홈 각각의 바닥과 연결되는 관통 홀이 형성되는 기판; 및 상기 포획 홈의 내면에 코팅된 하이드로겔 층을 포함하며, 상기 하이드로겔 층은 저온 겔화 하이드로겔로 이루어지는 바이오 물질 운반체 포획 구조물이 제공된다.

상기 포획 홈은 바닥으로 갈수록 좁아지는 형상일 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면에 따르면,

제1 유체 채널이 형성되는 상판; 상기 제1 유체 채널과 대향하는 제2 유체 채널이 형성되는 하판; 및 상기 제1 유체 채널과 상기 제2 유체 채널의 사이에 배치되는 바이오 물질 운반체 포획 구조물을 구비하고, 상기 상판과 상기 하판의 사이에 결합되는 중간판을 포함하며, 상기 바이오 물질 운반체 포획 구조물은, 상기 제1 유체 채널을 향하는 제1 면에 다수의 포획 홈이 형성되고, 상기 제2 유체 채널을 향하는 제2 면에 상기 포획 홈 각각의 바닥과 연결되는 관통 홀이 형성되는 기판과, 상기 포획 홈의 내면에 코팅된 하이드로겔 층을 포함하며, 상기 하이드로겔 층은 저온 겔화 하이드로겔로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 물질 운반체 포획 칩이 제공된다.

상기 상판에는 주입 구멍과, 제1 배출 구멍과, 제2 배출 구멍이 더 형성되며, 상기 하판에는 상기 제2 배출 구멍에 대응하여 위치하고 상기 제2 유체 채널과 연결되는 연통 홈이 더 형성되며, 상기 중간판에는 상기 제2 배출 구멍과 상기 연통 홈을 연결시키는 관통 구멍이 형성되며, 상기 제1 유체 채널은 상기 주입 구멍과 상기 제1 배출 구멍 사이에서 연장될 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 측면에 따르면,

주입 구멍과 제1 배출 구멍 사이에 연장되는 제1 유체 채널과, 제2 배출 구멍과 연결되고 상기 제1 유체 채널과 대향하는 제2 유체 채널과, 일면은 상기 제1 유체 채널을 향하고 타면은 상기 제2 유체 채널을 향하도록 상기 제1 유체 채널과 상기 제2 유체 채널 사이에 설치되는 포획 구조물을 구비하는 포획 칩; 및 가열 수단을 포함하며, 상기 포획 구조물은, 상기 제1 유체 채널을 향하는 일면에 다수의 포획 홈이 형성되고 상기 제2 유체 채널을 향하는 타면에 상기 포획 홈 각각의 바닥과 연결되는 다수의 관통 홀이 형성된 기판과, 상기 포획 홈의 내면에 저온 겔화 하이드로겔이 코팅되어서 형성된 하이드로겔 층을 구비하며, 상기 가열 수단은 상기 포획 홈을 개별적으로 가열하는 것을 특징으로 하는 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치가 제공된다.

상기 포획 홈과 상기 관통 홀은 상기 포획 구조물에 다수 개 형성될 수 있다.

상기 관통 홀은 상기 바이오 물질 운반체가 통과하지 못하는 크기를 가질 수 있다.

상기 가열 수단은 상기 포획 홈으로 레이저를 조사하는 레이저 조사장치일 수 있다.

상기 기판은 유리 재질 또는 폴리머 재질일 수 있다.

상기 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치는 상기 포획 칩을 이동시키는 이동 스테이지를 더 포함할 수 있다.

상기 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치는 상기 제1, 제2 배출 구멍과 연결되는 흡입 수단을 더 포함할 수 있다.

제1 면에 다수의 포획 홈이 형성되고 상기 제1 면의 반대면인 제2 면에 상기 포획 홈 각각의 바닥과 연결되는 관통 홀이 형성된 기판과, 상기 포획 홈의 내면을 포함하는 상기 기판의 일면에 코팅된 하이드로겔 층을 포함하며, 상기 하이드로겔 층은 저온 겔화 하이드로겔로 이루어지는 바이오 물질 운반체 포획 구조물을 이용하여 바이오 물질 운반체를 선택적으로 수집하는 방법으로서, 상기 포획 구조물을 사이에 두고 상기 포획 홈 측에 위치하는 제1 유체 채널과 상기 관통 홀 측에 위치하는 제2 유체 채널 중 상기 제1 유체 채널을 통해 흐르는 다수의 바이오 물질 운반체를 함유하는 용액에 함유된 개별 바이오 물질 운반체가 상기 포획 홈에 각각 개별적으로 포획되는 바이오 물질 운반체 포획 단계; 및 상기 포획 홈에 포획된 다수의 바이오 물질 운반체들 중 방출 대상 바이오 물질 운반체가 포획된 포획 홈을 가열하는 선택 가열 단계를 포함하는 바이오 물질 운반체 선택적 수집 방법이 제공된다.

상기 선택 가열 단계는 상기 포획 홈에 레이저를 조사함으로써 수행될 수 있다.

상기 바이오 물질 운반체 선택적 수집 방법은 상기 포획 홈에 포획된 다수의 바이오 물질 운반체들 중 방출 대상 바이오 물질 운반체를 식별하는 방출 대상 식별 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 방출 대상 식별 단계는 CCD 카메라를 이용한 모니터링에 의해 수행될 수 있다.

상기 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치는 상기 방출 대상 바이오 물질 운반체만이 상기 포획 홈으로부터 방출되는 방출 단계를 더 포함하며, 상기 방출 단계는 상기 제1 유체 채널과 연결되는 제1 배출 구멍과 상기 제2 유체 채널과 연결되는 제2 배출 구멍이 흡입된 상태에서 레이저 조사에 의해 수행될 수 있다.

상기 바이오 물질 운반체는 단일 세포, 배양 후 형성되는 동일 세포군 또는 DNA로 표면 개질된 마이크로비드일 수 있다.

본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적이 모두 달성될 수 있다. 구체적으로는 원하는 단백질이 발현된 마이크로비드 또는 단일 세포가 포획된 포획 홈을 레이저로 가열하여 포획 홈의 내면에 코팅된 하이드로겔이 흘러내린 후 관통 홀을 폐쇄시키므로 원하는 마이크로비드 또는 단일 세포를 포획 홈으로부터 용이하게 방출시킬 수 있어서 원하는 마이크로비드 또는 단일 세포만을 수집할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 포획 칩의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 포획 칩의 종단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 포획 구조물의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 포획 구조물에서 포획 홈이 형성된 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치를 이용하여 단일 세포 또는 마이크로비드를 선택적 수집하는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 도시한 순서도이다.
도 7 내지 도 9는 도 6에 도시된 방법의 각 과정을 설명하는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치가 도시되어 있다. 본 발명에서 '바이오 물질 운반체'는 DNA와 같은 바이오 물질을 운반하는 마이크로비드뿐만 아니라 세포 그 자체(단일 세포 또는 배양 후 형성되는 동일 세포군)도 포함하는 것으로 정의한다. 도 1에 도시된 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치(10a)는 바이오 물질 운반체를 개별적으로 포획한 후 원하는 바이오 물질 운반체를 선택적으로 방출하여 수집한다. 도 1을 참조하면, 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치(10a)는 포획 칩(10)과, 칩 이송 스테이지(70)와, 가열 수단(80)을 포함한다.

도 2에는 포획 칩(10)의 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 포획 칩(10)의 종단면도가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 포획 칩(10)은 상판(20)과, 상판(20)보다 아래에 위치하는 하판(30)과, 상판(20)과 하판(30)의 중간에 위치하는 중간판(40)을 구비한다.

상판(20)은 대체로 일측 방향을 따라 길게 연장된 직사각형의 평판으로서, 상판(20)에는 주입 구멍(22)과, 제1 배출 구멍(24)과, 제2 배출 구멍(26)과, 제1 유체 채널(23)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는 상판(20)이 PDMS(Polydimethylsiloxane: 폴리다이메틸실록세인) 재질인 것으로 설명한다.

주입 구멍(22)은 상판(20)의 일단부에 가깝게 위치한다. 용액 주입 구멍(22)은 상판(20)을 관통한다. 주입 구멍(22)을 통해 바이오 물질 운반체를 다수 함유하는 용액이 포획 칩(10) 안으로 주입된다. 바이오 물질 운반체가 마이크로비드인 경우 그 마이크로비드는 무작위 DNA로 표면 개질된 마이크로비드일 수 있으며, 바이오 물질 운반체가 단일 세포인 경우 그 단일 세포는 형질 전환된 단일 세포일 수 있다.

제1 배출 구멍(24)은 상판(20)의 길이방향으로 주입 구멍(22)의 반대편 단부에 가깝게 위치한다. 제1 배출 구멍(24)은 상판(20)을 관통한다. 제1 배출 구멍(24)을 통해 용액 및 선택된 바이오 물질 운반체가 포획 칩(10) 밖으로 배출된다.

제2 배출 구멍(26)은 상판(20)의 길이방향으로 주입 구멍(22)의 반대편 단부에 제1 배출 구멍(24)보다 더 가깝게 위치한다. 제2 배출 구멍(26)은 상판(20)을 관통한다. 제2 배출 구멍(26)을 통해 용액이 포획 칩(10) 밖으로 배출된다.

제1 유체 채널(23)은 중간판(40)과 접하는 면에 홈 형태로 파여서 형성되며 주입 구멍(22)과 제1 배출 구멍(24)을 연결하도록 연장된다. 제1 유체 채널(23)은 연장 방향을 따라서 중간 부분의 폭이 넓도록 형성되어 있다. 제1 유체 채널(23)에서 폭이 넓은 중간 부분에 중간판(40)에서 바이오 물질 운반체가 포획되는 부분이 포함된다.

하판(30)은 대체로 일측 방향을 따라 길게 연장된 직사각형의 평판으로서, 하판(30)에는 연통 홈(33)과, 제2 유체 채널(32)이 형성된다. 본 실시예에서는 하판(30)이 PDMS(Polydimethylsiloxane: 폴리다이메틸실록세인) 재질인 것으로 설명한다.

연통 홈(33)은 상판(20)의 제2 배출 구멍(26)과 대응하는 지점에 위치한다. 연통 홈(33)은 중간판(40)과 접하는 면에 원형 홈 형태로 파여서 형성된다.

제2 유체 채널(32)은 중간판(40)과 접하는 면에 홈 형태로 파여서 형성되며 중간판(40)의 중앙부로부터 연통 홈(33)까지 연장된다. 제2 유체 채널(32)은 연통 홈(33)과 이어지는 끝 부분이 좁아지도록 형성된다. 제2 유체 채널(32)의 일부가 중간판(40)에서 바이오 물질 운반체가 포획되는 부분과 겹친다.

중간판(40)은 대체로 일측 방향을 따라 길게 연장된 직사각형의 평판으로서, 중앙부에는 포획 구조물(50)이 설치되는 관통 창(41)이 마련된다. 관통 창(41)은 제1 유체 채널(23) 및 제2 유체 채널(32)과 모두 연결되어서 포획 구조물(50)의 양면이 각각 제1 유체 채널(23) 및 제2 유체 채널(32)과 면하게 된다. 중간판(40)에는 관통 구멍(42)이 마련된다. 관통 구멍(42)은 연통 홈(33)을 제2 배출 구멍(26)과 연결시킨다.

도 4에는 포획 구조물(50)의 사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 포획 구조물(50)의 일부분이 확대된 단면도가 도시되어 있다. 도 4와 도 5를 참조하면, 포획 구조물(50)는 평판 형상으로서, 일면(제1 면)이 제1 유체 채널(23)을 향하고 타면(제2 면)이 제2 유체 채널(32)을 향하도록 배치된 기판(54)과, 기판(54)에서 제1 유체 채널(23)을 향하는 면에 코팅된 하이드로겔 층(56)을 구비한다. 기판(54)에서 제1 유체 채널(23)을 향하는 일면에는 다수의 포획 홈(52)이 형성된다. 포획 홈(52)은 대체로 반구 형태로서 바닥으로 갈수록 좁아지는 형상을 갖는다. 포획 홈(52)에는 단일 바이오 물질 운반체(B)가 안착되어서 포획된다. 포획 홈(52)의 바닥에는 기판(54)을 관통하는 관통 홀(53)이 마련된다. 관통 홀(53)의 크기는 단일 바이오 물질 운반체(B)가 통과하지 못하도록 바이오 물질 운반체(B)보다 작게 형성된다. 포획 홈(52)의 제1 유체 채널(23) 측 개구(55)는 바이오 물질 운반체(B)보다 크게 형성된다. 기판(54)은 유리 재질 또는 폴리머 재질로 이루어질 수 있다. 하이드로겔 층(56)은 포획 홈(52)의 내면을 포함하도록 기판(54)에 코팅되어 있다. 하이드로겔 층(56)은 겔화 온도가 낮은 하이드로겔로 이루어지며, 가열에 의하여 유동가능한 상태가 된다. 즉, 하이드로겔 층(56)의 하이드로겔은 고온에서 저온으로 온도를 낮추는 과정에서 겔화가 급격하게 일어나는 저온 겔화 하이드로겔이다. 포획 홈(52)이 가열되면 가열된 포획 홈(52)의 내면에 코팅된 하이드로겔이 흘러내려서 관통 홀(53)을 막게 된다.

도 1을 참조하면, 칩 이송 스테이지(70)는 위에 고정되어 장착된 포획 칩(10)을 정밀하고 미세하게 평면이동 시킨다. 도시되지는 않았으나, 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치(10a)는 칩 이송 스테이지(70)의 동작을 제어하기 위한 제어부를 더 포함한다.

가열 수단(80)은 레이저 조사 장치로서, 포획 구조물(도 2의 50)에 형성된 포획 홈(도 5의 52)을 향해 레이저를 아래에서 조사하여 하이드로겔 층(56)을 가열한다. 레이저 조사 장치는 레이저의 파장을 조절할 수 있는 모듈레이터를 구비한다. 본 실시예에서는 포획 칩(10)이 이동가능한 것으로 설명하지만, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 포획 칩(10)은 고정되어 있고, 가열 수단(80)이 이동하도록 구성될 수도 있다.

도 6에는 도 1에 도시된 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치를 이용하여 바이오 물질 운반체를 선택적 수집하는 방법의 일 실시예가 순서도로서 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 물질 운반체 선택적 수집 방법은 바이오 물질 운반체 포획 단계(S10)와, 방출 대상 식별 단계(S20)와, 선택 가열 단계(S30)와, 방출 단계(S40)를 포함한다. 본 발명에서 바이오 물질 운반체는 DNA와 같은 바이오 물질을 운반하는 마이크로비드뿐만 아니라 세포 그 자체도 포함하는 것인데, 이하 설명에서는 바이오 물질 운반체가 무작위 DNA로 표면 개질된 마이크로비드인 경우를 예를 들어서 설명한다.

바이오 물질 운반체 포획 단계(S10)에서는 무작위 DNA로 표면 개질된 마이크로비드가 포획 구조물(도 4의 50)에 형성된 포획 홈(도 4 및 도 5의 52)에 포획된다. 바이오 물질 운반체 포획 단계(S10)를 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저 무작위 DNA 표면 개질된 마이크로비드를 함유하는 용액이 주입 구멍(도 3의 22)를 통해 포획 칩(도 3의 10) 내로 주입된다. 포획 칩(도 3의 10) 안으로 주입된 마이크로비드 함유 용액은 제1 유체 채널(23)을 통해 포획 구조물(도 3의 50)의 위로 안내된다. 제2 배출 구멍(26)에서의 흡입을 통해 제1 유체 채널 흐름을 관통 홀(도 5의 53)로 유도하며 제2 유체 채널(도 3의 32)로 흐르게 된다. 포획 구조물(도 3의 50)의 위로 안내된 마이크로비드 함유 용액에 함유된 마이크로비드(도 5의 B) 각각이 포획 홈(도 5의 52)에 포획되어서, 도 7에 도시된 바와 같이 마이크로비드(B)는 포획 홈(52) 내에 안착되어서 관통 홀(53)을 막은 상태를 유지하게 된다. 이 과정에서 나머지 용액은 포획 홈(도 4의 52)의 바닥에 형성된 관통 홀(도 5의 53)을 통해 제2 유체 채널(도 3의 32)로 유입되거나, 모든 포획 홈(도 4의 52)에 마이크로비드가 안착되어서 관통 홀(도 5의 53)이 막히는 경우에는 제1 유체 채널(도 3의 23)에 남게 된다. 제1 유체 채널(도 3의 23)에 남은 용액은 제1 배출 구멍(도 3의 24)를 통해 흡입과 같은 방법으로 배출될 수 있다. 제2 유체 채널(도 3의 32)에 남은 용액은 제2 배출 구멍(도 3의 26)을 통해 흡입과 같은 방법으로 배출될 수 있다. 바이오 물질 운반체 포획 단계(S10) 후에는 방출 대상 식별 단계(S20)가 수행된다.

방출 대상 식별 단계(S20)에서는 포획 홈(52) 각각에 개별적으로 포획된 다수의 마이크로비드(B)들 중 방출 대상 마이크로비드가 식별된다. 본 실시예에서 방출 대상 마이크로비드는 원하는 단백질이 발현된 마이크로비드이며, 단백질 발현을 위하여 도시되지는 않았으나 방출 대상 식별 단계(S20)의 수행 전에 무작위 DNA로 표면 개질된 마이크로비드에서 무세포 단백질 발현이 유도되는 단백질 발현 단계가 수행될 수 있다. 본 실시예에서 방출 대상 식별 단계(S20)는 CCD 카메라를 이용한 모니터링에 의해 수행되는 것으로 설명한다. 방출 대상 식별 단계(S20)의 수행을 위하여 도 1에 도시된 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치(10a)는 도시되지는 않았으나 CCD 카메라와 같은 모니터링부를 더 포함한다. 방출 대상 식별 단계(S20) 후에는 선택 가열 단계(S30)가 수행된다.

선택 가열 단계(S30)에서는 포획 홈(52)에 각각 개별적으로 포획된 다수의 마이크로비드(B)들 중 방출 대상으로 선택된 마이크로비드가 포획된 포획 홈(52)이 일정 시간 동안 가열된다. 선택 가열 단계(S30)를 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 방출 대상 식별 단계(S20)에 의해 방출 대상으로 식별된 마이크로비드가 포획된 포획 홈(52)에 레이저가 조사될 수 있도록 포획 칩(10)이 칩 이송 스테이지(70)에 의해 정밀하게 이송되고, 도 8에 도시된 바와 같이 가열 수단(80)인 레이저 조사 장치가 포획 홈(52)에 레이저를 조사하면 해당 포획 홈(52)이 가열되고, 해당 포획 홈(52)의 내면에 코팅된 하이드로겔 층(56)은 유동가능한 상태가 되어서 흘러내린다. 해당 포획 홈(52) 내에서 흘러내린 하이드로겔은 바닥에 형성된 관통 홀(53)을 막고 가열 후 냉각되면서 겔화가 진행되어 도 9에 도시된 바와 같이 관통 홀(53)은 겔 상태의 하이드로겔에 의해 완전히 막히게 된다. 포획 칩(10)에 대한 이송과 레이저 조사 과정이 반복되어서 다수의 방출 대상 마이크로비드 각각에 대응하는 포획 홈(52)에 형성된 관통 홀(53)이 폐쇄된다. 선택 가열 단계(S30) 후에는 방출 단계(S40)가 수행된다.

방출 단계(S40)에서는 방출 대상 마이크로비드들만이 포획 홈(52)으로부터 방출된다. 구체적으로는 제1 배출 구멍(24)과 제2 배출 구멍(26)을 통한 흡입이 수행되어서, 방출 대상 마이크로비드들은 포획 홈(52)으로부터 방출되어 제1 배출 구멍(24)을 통해 배출되고 방출 대상이 아닌 마이크로비드들은 포획 홈(52)에 포획된 상태를 유지하게 된다.

이상 실시예들을 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예들은 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 당업자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

10a : 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치
10 : 포획 칩 20 : 상판
22 : 주입 구멍 24 : 제1 배출 구멍
26 : 제2 배출 구멍 23 : 제1 유체 채널
30 : 하판 32 : 제2 유체 채널
33 : 연통 홈 40 : 중간판
41 : 관통 창 42 : 관통 구멍
50 : 포획 구조물 52 : 포획 홈
53 : 관통 홀 54 : 기판
56 : 하이드로겔 층 70 : 칩 이송 스테이지
80 : 가열 수단

Claims

제1 면에 바이오 물질 운반체가 안착되도록 바닥으로 갈수록 좁아지는 형상을 갖는 다수의 포획 홈이 형성되고, 상기 제1 면이 반대면인 제2 면에 상기 포획 홈 각각의 바닥과 연결되고 상기 바이오 물질 운반체가 통과하지 못하는 크기를 갖는 관통 홀이 형성되는 기판; 및
상기 포획 홈의 내면에 코팅된 하이드로겔 층을 포함하며,
상기 하이드로겔 층은 저온 겔화 하이드로겔로 이루어지는 바이오 물질 운반체 포획 구조물.
삭제
제1 유체 채널이 형성되는 상판;
상기 제1 유체 채널과 대향하는 제2 유체 채널이 형성되는 하판; 및
상기 제1 유체 채널과 상기 제2 유체 채널의 사이에 배치되는 바이오 물질 운반체 포획 구조물을 구비하고, 상기 상판과 상기 하판의 사이에 결합되는 중간판을 포함하며,
상기 바이오 물질 운반체 포획 구조물은,
상기 제1 유체 채널을 향하는 제1 면에 바이오 물질 운반체가 안착되도록 바닥으로 갈수록 좁아지는 형상을 갖는 다수의 포획 홈이 형성되고, 상기 제2 유체 채널을 향하는 제2 면에 상기 포획 홈 각각의 바닥과 연결되고 상기 바이오 물질 운반체가 통과하지 못하는 크기를 갖는 관통 홀이 형성되는 기판과, 상기 포획 홈의 내면에 코팅된 하이드로겔 층을 포함하며, 상기 하이드로겔 층은 저온 겔화 하이드로겔로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 물질 운반체 포획 칩.
청구항 3에 있어서,
상기 상판에는 주입 구멍과, 제1 배출 구멍과, 제2 배출 구멍이 더 형성되며,
상기 하판에는 상기 제2 배출 구멍에 대응하여 위치하고 상기 제2 유체 채널과 연결되는 연통 홈이 더 형성되며,
상기 중간판에는 상기 제2 배출 구멍과 상기 연통 홈을 연결시키는 관통 구멍이 형성되며,
상기 제1 유체 채널은 상기 주입 구멍과 상기 제1 배출 구멍 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 바이오 물질 운반체 포획 칩.
상판과, 하판과 상기 상판과 하판 사이에 결합되는 중간판을 구비하는 포획 칩; 및
가열 수단을 포함하며,
상기 상판은 주입 구멍과, 제1 배출 구멍과, 제2 배출 구멍과, 상기 주입 구멍과 상기 제1 배출 구멍 사이에 연장되는 제1 유체 채널을 구비하며,
상기 하판은 상기 제2 배출 구멍과 연결되고 상기 제1 유체 채널과 대향하는 제2 유체 채널을 구비하며,
상기 중간판은 상기 제1 유체 채널과 상기 제2 유체 채널 사이에 배치되는 포획 구조물을 구비하며,
상기 포획 구조물은, 상기 제1 유체 채널을 향하는 일면에 바이오 물질 운반체가 안착되도록 바닥으로 갈수록 좁아지는 형상을 갖는 다수의 포획 홈이 형성되고 상기 제2 유체 채널을 향하는 타면에 상기 포획 홈 각각의 바닥과 연결되고 상기 바이오 물질 운반체가 통과하지 못하는 크기를 갖는 다수의 관통 홀이 형성된 기판과, 상기 포획 홈의 내면에 저온 겔화 하이드로겔이 코팅되어서 형성된 하이드로겔 층을 구비하며,
상기 가열 수단은 상기 포획 홈을 개별적으로 가열하는 것을 특징으로 하는 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 포획 홈과 상기 관통 홀은 상기 포획 구조물에 다수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치.
삭제
청구항 5에 있어서,
상기 가열 수단은 상기 포획 홈으로 레이저를 조사하는 레이저 조사장치인 것을 특징으로 하는 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 기판은 유리 재질 또는 폴리머 재질인 것을 특징으로 하는 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 포획 칩을 이동시키는 이동 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제1, 제2 배출 구멍과 연결되는 흡입 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 물질 운반체 선택적 수집 장치.
상판과, 하판과 상기 상판과 하판 사이에 결합되는 중간판을 포함하며, 상기 상판은 주입 구멍과, 제1 배출 구멍과, 제2 배출 구멍과, 상기 주입 구멍과 상기 제1 배출 구멍 사이에 연장되는 제1 유체 채널을 구비하며, 상기 하판은 상기 제2 배출 구멍과 연결되고 상기 제1 유체 채널과 대향하는 제2 유체 채널을 구비하며, 상기 중간판은 상기 제1 유체 채널과 상기 제2 유체 채널 사이에 배치되는 포획 구조물을 구비하며, 상기 포획 구조물은, 상기 제1 유체 채널을 향하는 일면에 바이오 물질 운반체가 안착되도록 바닥으로 갈수록 좁아지는 형상을 갖는 다수의 포획 홈이 형성되고 상기 제2 유체 채널을 향하는 타면에 상기 포획 홈 각각의 바닥과 연결되고 상기 바이오 물질 운반체가 통과하지 못하는 크기를 갖는 다수의 관통 홀이 형성된 기판과, 상기 포획 홈의 내면에 저온 겔화 하이드로겔이 코팅되어서 형성된 하이드로겔 층을 구비하는 바이오 물질 운반체 포획 칩을 이용하여 바이오 물질 운반체를 선택적으로 수집하는 방법으로서,
상기 제1 유체 채널을 통해 흐르는 다수의 바이오 물질 운반체를 함유하는 용액에 개별 바이오 물질 운반체가 상기 포획 홈에 각각 개별적으로 포획되는 바이오 물질 운반체 포획 단계; 및
상기 포획 홈에 포획된 다수의 바이오 물질 운반체들 중 방출 대상 바이오 물질 운반체가 포획된 포획 홈을 가열하는 선택 가열 단계를 포함하는 바이오 물질 운반체 선택적 수집 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 선택 가열 단계는 상기 포획 홈에 레이저를 조사함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 바이오 물질 운반체 선택적 수집 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 포획 홈에 포획된 다수의 바이오 물질 운반체들 중 방출 대상 바이오 물질 운반체를 식별하는 방출 대상 식별 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 물질 운반체 선택적 수집 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 방출 대상 식별 단계는 CCD 카메라를 이용한 모니터링에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 바이오 물질 운반체 선택적 수집 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 방출 대상 바이오 물질 운반체만이 상기 포획 홈으로부터 방출되는 방출 단계를 더 포함하며,
상기 방출 단계는 상기 제1 배출 구멍과 상기 제2 배출 구멍이 흡입된 상태에서 레이저 조사에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 바이오 물질 운반체 선택적 수집 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 바이오 물질 운반체는 단일 세포, 배양 후 형성되는 동일 세포군 또는 DNA로 표면 개질된 마이크로비드인 것을 특징으로 하는 바이오 물질 운반체 선택적 수집 방법.