KR101554777B1 - 미세 세포 배양장치 - Google Patents

미세 세포 배양장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101554777B1
KR101554777B1 KR1020130089699A KR20130089699A KR101554777B1 KR 101554777 B1 KR101554777 B1 KR 101554777B1 KR 1020130089699 A KR1020130089699 A KR 1020130089699A KR 20130089699 A KR20130089699 A KR 20130089699A KR 101554777 B1 KR101554777 B1 KR 101554777B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
test chamber
height
main channel
elastomer
channel
Prior art date
Application number
KR1020130089699A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150014260A (ko
Inventor
김태성
김민석
Original Assignee
국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 filed Critical 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단
Priority to KR1020130089699A priority Critical patent/KR101554777B1/ko
Priority to PCT/KR2014/004483 priority patent/WO2015016471A1/ko
Priority to US14/908,124 priority patent/US10106768B2/en
Publication of KR20150014260A publication Critical patent/KR20150014260A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101554777B1 publication Critical patent/KR101554777B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/40Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of pressure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02Form or structure of the vessel
    • C12M23/12Well or multiwell plates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02Form or structure of the vessel
    • C12M23/16Microfluidic devices; Capillary tubes

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은, 기판, 기판의 상면에 안착 배치되는 탄성중합체, 기판의 상면과 마주보는 탄성중합체의 저면에 일정 높이로 요입 형성되며, 내부에는 세포가 유동하는 테스트챔버, 테스트챔버에 이격 배치되도록 탄성중합체의 저면에 일정높이로 요입 형성되며, 내부에는 유체가 유동하는 메인채널, 테스트챔버와 메인채널을 연결하게 테스트챔버와 메인채널 사이에 배치되도록 탄성중합체의 저면에 일정 높이로 요입 형성되는 연결채널, 탄성중합체를 가압하는 압력조절수단을 포함하며, 연결채널의 높이는 테스트챔버 및 메인채널의 높이보다 낮게 형성되며, 압력조절수단이 탄성중합체를 가압시, 연결채널은 테스트챔버 내의 세포를 메인채널로 이동하는 것을 방지하는 높이로 유지되게 하는 미세 세포 배양장치를 제공한다.
이와 같은, 미세 세포 배양장치는, 기판 상부에 테스트챔버, 메인채널, 연결채널이 일정 높이로 요입 형성된 탄성중합체를 안착 배치하고, 연결채널은 테스트챔버와 메인채널로 높이보다 낮은 높이를 가지도록 형성된 상태에서 압력조절수단에 의해 탄성중합체가 가압 압축된 상태가 된다. 따라서, 연결채널은 메인채널로 주입된 유체가 테스트챔버로 확산되게 하고, 테스트챔버 내 세포는 메인채널로 이동하는 것을 방지하는 바, 세포를 테스트챔버 내부에 유지시킨 상태에서 배양을 안정적으로 수행할 수 있게 된다.

Description

미세 세포 배양장치{Cell culture device}
본 발명은 미세 세포 배양장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세포를 배양하는 수단에 압력을 가해 세포를 구획한 상태로 배양되게 하는 미세 세포 배양장치에 관한 것이다.
일반적으로, 세포이동(cell migration)이란, 다양한 물리, 화학, 생물학적 자극에 의하여 생물 또는 개개의 세포가 이동하는 것을 의미하며, AIDS, 병균, 박테리아 등의 감염, 동맥경화, 관절염, 치주염, 건선, 암, 다발성 경화증, 남성불임, 석면 중독, 오존 중독 등 인체 내부의 다양한 질병과 생물학적 현상에 깊게 연관되어 있다.
그러나, 기존의 세포이동 평가 어세이는 대부분 2차원 세포이동을 대상으로 하며, 세포가 바닥에 기어가는 것을 관찰할 수 밖에 없었다. 이때, 실제 세포는 3차원으로 존재하기 때문에 실제 현상과는 다른 결과를 보이는 경우가 많았다.
3차원 세포이동이나, 조직형성, 형태변화, 세포 분화 등을 분석하는 어세이들은 해외에서 개발된 바 있으나, 세포를 특정 조건에 노출시키거나, 생물 내부에 일어나는 실제 3차원 이동을 모사하기에는 한계가 많았고, 실험결과를 효과적으로 평가하고 수치화 할 수 없는 문제가 있었다. 이때, 미세유체 채널 사이에 세포외기질(ECM)을 이루는 스캐폴드를 도입할 경우, 미세유체기술의 장점을 모두 유지하면서 세포이동 및 형태변화, 조직형성, 세포 분화 등의 평가 환경에서 세포의 반응을 3차원으로 모사할 수 있는 장점이 있다. 이와 같은 장점을 반영한 종래기술로서, 국제특허 WO2009/126524호가 있다. 본 종래기술은 미세유체 채널 사이에 세포외기질(ECM) 중 하나인 콜라겐(collagen) 스캐폴드를 도입하여 혈관의 신생을 3차원으로 모사하는 데 성공하였으며, 혈관 내피세포와 암세포의 반응, 간세포와 혈관내피세포의 반응, 신경세포의 반응 연구 결과를 포함하고 있다.
여기에서, 미세유체기술은 세포 주변에 미세환경을 줄 수 있고, 세포의 실시간 관찰 및 반응의 정확한 정량화가 가능하며, 사용되는 세포나 시료의 양을 줄일 수 있고, 다양한 실험조건을 평가할 수 있는 장점이 있다. 또한, 스캐폴드를 통합하는 기술은 세포를 3차원으로 유도할 수 있고, 스캐폴드의 내부, 양쪽 등 다양한 방향을 이용하여 세포를 배양할 수 있어, 다양한 세포를 한꺼번에 배양이 가능하며, 이를 이용하여 세포의 상호작용에 대한 연구가 가능하며, 세포와 스캐폴드 자체의 상호작용의 연구도 가능하여, 의료용 물질을 개발하는 데에도 활용이 가능하다. 더욱이, 나노물질, 약물, 단백질을 포함한 다양한 물질이 세포에 미치는 영향을 3차원으로 평가할 수 있다.
그러나, 종래기술에 의한 미세유체 플랫폼은 스캐폴드의 채널 사이 고정을 위해 수십 내지 수백 ㎛ 크기의 기둥 어레이가 필요하며, 기둥이 없을 경우 스캐폴드가 채널로 새어나갈 수 있어 활용이 불가능한 문제점이 있다. 참고로, 스캐폴드는 대부분 액체의 형태로 채널 내 특정 위치로 주입된 후 굳어지고, 이렇게 주입된 스캐폴드를 굳어지기 전에 특정 위치에 가두어 놓기 위해 기둥이 필요한 것이다.
그러나, 상술한 미세유체 플랫폼은 스캐폴드의 누출을 방지하는 기둥으로 인해 세포가 반응하는 면적에 제한이 생기며, 양산에 심각한 문제가 있다. 또한, 관찰 과정에서 기둥이 계속 보여 정량화를 방해하는 요인이 되고, 세포가 스캐폴드보다는 기둥과 우선적으로 반응하는 핵심적인 문제가 있다.
본 발명은, 스캐폴드 채널을 사용할 필요가 없이 마이크로 챔버를 구획한 후 배양환경을 조절하여 세포를 용이하게 배양할 수 있게 하는 미세 세포 배양장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 기판, 상기 기판의 상면에 안착 배치되는 탄성중합체, 상기 기판의 상면과 마주보는 상기 탄성중합체의 저면에 일정 높이로 요입 형성되며, 내부에는 세포가 유동하는 테스트챔버, 상기 테스트챔버에 이격 배치되도록 상기 탄성중합체의 저면에 일정높이로 요입 형성되며, 내부에는 유체가 유동하는 메인채널, 상기 테스트챔버와 상기 메인채널을 연결하게 상기 테스트챔버와 상기 메인채널 사이에 배치되도록 상기 탄성중합체의 저면에 일정 높이로 요입 형성되는 연결채널, 상기 탄성중합체를 가압하는 압력조절수단을 포함하며, 상기 연결채널의 높이는 상기 테스트챔버 및 상기 메인채널의 높이보다 낮게 형성되며, 상기 압력조절수단이 상기 탄성중합체를 가압시, 상기 연결채널은 상기 테스트챔버 내의 상기 세포를 상기 메인채널로 이동하는 것을 방지하는 높이로 유지되게 하는 미세 세포 배양장치를 제공한다.
또한, 상기 압력조절수단에 의한 가압전에 상기 연결채널과 상기 테스트챔버는 1 : 10 내지 100의 높이비를 가질 수 있다.
또한, 상기 압력조절수단에 의한 가압전 및 가압후에 상기 테스트챔버의 높이와 상기 메인채널의 높이는 동일한 크기를 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 압력조절수단에 의한 상기 탄성중합체의 가압에 의해 상기 연결채널은 50nm 내지 500nm의 높이를 가질 수 있다.
또한, 상기 탄성중합체는 PDMS일 수 있다.
또한, 상기 압력조절수단은, 상기 탄성중합체의 상부에 배치되는 판 형상의 가압판과, 상기 가압판과 상기 기판을 연결하도록 길이방향 양단이 각각 상기 가압판과 상기 기판에 나사 결합되는 조절나사를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 미세 세포 배양장치는, 기판 상부에 테스트챔버, 메인채널, 연결채널이 일정 높이로 요입 형성된 탄성중합체를 안착 배치하고, 연결채널은 테스트챔버와 메인채널로 높이보다 낮은 높이를 가지도록 형성된 상태에서 압력조절수단에 의해 탄성중합체가 가압 압축된 상태가 된다. 따라서, 연결채널은 메인채널로 주입된 유체가 테스트챔버로 확산되게 하고, 테스트챔버 내 세포는 메인채널로 이동하는 것을 방지하는 바, 세포를 테스트챔버 내부에 유지시킨 상태에서 배양을 안정적으로 수행할 수 있게 된다.
도 1는 본 발명의 일실시예에 따른 미세 세포배양장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 2의 가압상태시 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 미세 세포배양장치의 주입 유체에 따른 환경제어 상태도이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 따른 세포 배양상태도이다.
도 7은 도 2에 나타낸 압력조절수단의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 미세 세포배양장치의 압력조절수단 압력에 따른 테스트챔버 내 세포의 변위를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 미세 세포배양장치의 테스트챔버 내 세포의 정량화 및 구획화를 나타낸 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1는 본 발명의 일실시예에 따른 미세 세포배양장치의 사시도이며, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이고, 도 3은 도 2의 가압상태시 단면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 미세 세포배양장치는, 기판(100), 탄성중합체(200), 테스트챔버(300), 메인채널(400), 연결채널(500), 압력조절수단(600)을 구비하고 있다.
상기 기판(100)은 이후 설명될 탄성중합체(200)에 의해 유체의 이동 및 세포의 배양이 이루어지는 부분이다. 이러한, 상기 기판(100)은 투명한 재질의 유리로 형성되나 이에 한정하지 않게 광학적으로 투명한 플라스틱이나 합성수지 재질로 형성될 수도 있음은 물론이다.
여기서, 상기 기판(100)의 표면은 친수성일수록 유리하며, 주입될 유체의 접촉각이 90도 이하일 경우, 펌프 등과 같은 추가적인 주변장치없이도 자발적으로 이후 설명될 테스트챔버(300)와 메인채널(400)에 주입될 수 있다. 반면, 상기 기판(10)의 표면이 소수성이거나, 주입시키고자하는 유체의 접촉각이 90도 이상일 경우에는, 유체를 주입하기 위한 펌프 등의 주변장치를 추가로 구비할 수도 있다.
상기 탄성중합체(200)는 상기 기판(100)의 상면에 안착 배치된 상태로 상기 기판(100) 상부로 이후 설명될 테스트챔버(300), 메인채널(400), 연결채널(500)을 형성되게 한다. 이러한, 상기 탄성중합체(200)는 이후 설명될 압력조절수단(600)에 의해 가압되면서 압축되며, 이후 압력조절수단(600)에 의한 가압력이 해제되면 다시 원상태로 복귀하는 탄성력을 가지는 재질로 형성된다. 즉, 상기 탄성중합체(200)는 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane), PDMS)을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않고 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리아크리레이트(polyacrylates), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리실릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides), 폴리우레탄(polyurethanes) 등의 폴리머 재질을 선택적으로 적용할 수도 있음은 물론이다.
상기 테스트챔버(300)는 내부에 세포가 유입되는 유로부분이다. 이러한, 상기 테스트챔버(300)는 상기 기판(100)의 상부 중앙을 따라 형성되도록 상기 기판(100)의 상면과 마주보는 상기 탄성중합체(200)의 저면 중앙에 일정 높이로 요입 형성된다. 이러한, 상기 테스트챔버(300)의 내측에는 이후 설명될 메인채널(400)을 통해 세포가 상기 테스트챔버(300) 내측으로 주입된다. 여기서, 상기 테스트챔버(300)의 양측에는 각각 상기 세포를 상기 테스트챔버(300) 내측으로 직접 주입하기 위한 주입구(도면미도시)와, 상기 테스트챔버(300) 내측의 상기 세포를 상기 테스트챔버(300) 외부로 바로 배출시키는 배출구(도면미도시)가 연결 형성될 수도 있음은 물론이다.
상기 메인채널(400)은 내부에 유체가 유동하는 유로부분이다. 즉, 상기 메인채널(400) 내부로는 세포를 배양하기 위한 각종 유체가 주입된다. 이러한, 상기 메인채널(400)은 상기 테스트챔버(300)로부터 일정간격 이격 배치되도록 상기 기판(100)의 상면과 마주보는 상기 탄성중합체(200)의 저면에 일정 높이로 요입 형성된다. 여기서, 일실시예의 도 1에 따르면, 상기 메인채널(400)은 상기 테스트챔버(300)의 양측에 각각 이격 배치되도록 상기 탄성중합체(200)의 저면에 한 쌍이 요입 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고 상기 테스트챔버(300)의 일측에 배치되도록 상기 탄성중합체(200)의 저면에 하나가 요입 형성될 수도 있음은 물론이다. 이러한, 상기 메인채널(400)의 양측에는 각각 상기 유체나 앞서 상기 테스트챔버(300) 내측으로 세포를 유입 배치할 수 있게 상기 메인채널(400) 내측으로 주입하기 위한 주입구(401)와, 상기 메인채널(400) 내측의 상기 유체를 상기 메인채널(400) 외부로 배출시키는 배출구(402)가 연결 형성될 수 있다.
상기 연결채널(500)은 상기 테스트챔버(300)와 상기 메인채널(400)을 연결되게 하는 유로부분이다. 즉, 상기 연결채널(500)은 상기 메인채널(400) 내측으로 유입된 유체가 상기 테스트챔버(300) 내부로 순환할 수 있게 한다.
이러한, 상기 연결채널(500)은 상기 테스트챔버(300)와 상기 메인채널(400)을 연결하도록 상기 테스트챔버(300)와 상기 메인채널(400) 사이에 배치된다. 즉, 상기 연결채널(500)은 상기 테스트챔버(300)와 상기 메인채널(400) 사이에 배치된 상태로 상기 테스트챔버(300)와 상기 메인채널(400)에 각각 연결되도록 상기 탄성중합체(200)의 저면에 일정 높이로 요입 형성된다.
이같은, 상기 연결채널(500)의 높이는 상기 테스트챔버(300) 및 메인채널(400)의 높이보다 낮게 형성된다. 여기서, 이후 설명될 압력조절수단(600)에 의한 가압전에 상기 연결채널(500)의 높이 'h1'와 상기 테스트챔버(300)의 높이 'h2'가 1:10 내지 100의 높이비를 가지도록 형성된다. 이때, 상기 연결채널(500)의 높이비 1에 대해 상기 테스트챔버(300)의 높이비가 10보다 작을 경우에는 상기 테스트챔버(300) 내부에서의 세포 배양공간이 협소할 수 있다. 그리고, 상기 연결채널(500)의 높이비 1에 대해 상기 테스트챔버(300)의 높이비가 100보다 클 경우에는 큰 탄성변형을 요구하는 문제가 있다.
여기서, 이후 설명될 압력조절수단(600)에 의한 가압전 및 가압후에 상기 테스트챔버의 높이 'h2'와 상기 메인채널(400)의 높이 'h3'는 동일한 크기를 가지도록 형성된다.
여기서, 상기 연결채널(500)은 이후 설명될 압력조절수단(600)에 의해 가압 압축되면서, 상기 테스트챔버(300) 내의 상기 세포는 상기 메인채널(400) 내측으로 이동되는 것을 방지하게 된다. 즉, 이후 설명될 압력조절수단(600)에 의한 상기 탄성중합체(200)의 압축으로 인해 상기 연결채널(500)의 높이인 'h1'는 50nm 내지 500nm의 높이를 유지하면서, 상기 메인채널(400)로 주입되는 유체만 상기 테스트챔버(300) 내측으로 확산 유입되게 하고, 상기 테스트챔버(300) 내 세포는 상기 메인채널(400) 내 유입되는 유체의 흐름에 상관없이 상기 테스트챔버(300) 내 위치를 유지하게 된다. 여기서, 상기 연결채널(500)로 주입되는 유체가 물일 경우에는 상기 연결채널(500)을 통해 상기 메인채널(400)로 확산 유입되나, 상기 연결채널(500)로 주입되는 유체가 오일일 경우에는 상기 연결채널(500)을 통한 상기 메인채널(400)로의 확산 유입은 이루어지지 않게 된다. 즉, 도 4 및 도 5를 참조하면, 도 4는 상기 메인채널(400) 내부로 주입되는 유체로서 물을 적용할 경우, 상기 연결채널(500)을 통한 상기 테스트챔버(300)로의 확산에 의한 물질전달이 이루어지면서 상기 테스트챔버(300)의 화학적 환경을 조절할 수 있는 반면, 도 5는 상기 메인채널(400) 내부로 주입되는 유체로서 오일을 적용할 경우, 상기 연결채널(500)을 통한 상기 테스트챔버(300)로의 확산에 의한 물질전달이 불가능해지면서 상기 테스트챔버(300)의 화학적 환경을 조절하기 쉽지 않음을 알 수 있다. 따라서, 도 6과 같이, 상기 메인채널(400) 내부로 동일농도의 영양분이 포함된 물과 오일을 각각 주입할 경우, 물이 상기 테스트챔버(300) 내 세포로의 물질전달효율이 증대되면서 세포의 성장 속도 및 효율이 증대됨을 알 수 있다.
상기 압력조절수단(600)은 상기 탄성중합체(200)를 가압하여 압축되게 하는 수단이다. 이러한, 상기 압력조절수단(600)은 일반적으로 사용되는 공지의 가압장치를 사용할 수 있다. 즉, 상기 압력조절수단(600)은 상기 탄성중합체(200)의 상부에 기체를 분사하면서 가압하는 장치나, 공지의 프레스수단과 같은 장치를 선택적용할 수 있다.
도 7은 상기 압력조절수단(600)의 다른 실시예로, 상기 탄성중합체(200)의 상부에 배치되는 판 형상의 가압판(610)과, 상기 가압판(610)과 상기 기판(100)을 연결하도록 길이방향 양단이 각각 상기 가압판(610)과 상기 기판(100)에 나사 결합되는 조절나사(620)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 가압판(610)과 상기 기판(100)의 테두리부분에는 상호 대응되는 위치에 나사부를 가지는 체결공(630)이 관통 형성된다. 그리고, 상기 가압판(610)과 상기 기판(100)의 각 체결공(630)에 상기 조절나사(620)가 나사 결합된 상태에서 상기 조절나사(620)의 축회전 방향에 따라 상기 가압판(610)이 상방 또는 하방으로 슬라이딩 이동하면서 상기 탄성중합체(200)를 가압하는 압축력을 조절할 수 있게 된다.
이같이, 상기 압력조절수단(600)은 상기 탄성중합체(200)를 가압하면서 압축되게 하여, 상기 테스트챔버(300) 내 세포가 상기 연결채널(500)을 통해 상기 메인채널(400)로 이동하는 것을 방지하게 된다. 즉, 상기 압력조절수단(600)은 상기 탄성중합체(200)를 가압 압축시키면서, 상기 연결채널(500)의 높이가 상기 테스트챔버(300) 내 세포의 크기보다 작아지게 한다. 도 8을 참조하면, 상기 압력조절수단(600)의 가압하는 힘이 커짐에 따라 상기 메인채널(400) 내부로 유체를 주입하더라도 상기 테스트챔버(300) 내 세포는 상기 유체의 흐름에 영향을 거의 받지 않게 됨을 알 수 있다. 즉, 상기 압력조절수단(600)의 압력은 상기 연결채널(500)의 높이에 영향을 미치면서, 압력이 증가할수록 상기 메인채널(400)로 유입되는 유체가 상기 테스트챔버(300)로 확산되는 속도가 늦어지게 된다. 여기서는, 일실시예로서, 상기 압력조절수단(600)이 상기 탄성중합체(200)를 120Kpa 이상의 압력으로 가압할 경우, 상기 테스트챔버(300) 내 세포가 상기 메인채널(400)의 유체흐름에 영향을 받지 않는 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고 상기 테스트챔버(300), 메인채널(400), 연결채널(500)의 높이 및 면적에 따라 압력을 조절할 수도 있음은 물론이다. 여기서, 상기 압력조절수단(600)은 상기 탄성중합체(200)를 가압 압축되게 하면서, 앞서 설명한 바와 같이 상기 연결채널(500)을 50nm 내지 500nm의 높이로 유지되게 한다.
도 9를 참조하면, 일실시예의 상기 미세 세포 배양장치에서 상기 테스트챔버(200) 내 세포의 갯수를 정량화한 것으로, 균일한 세포의 인가와 구획화를 가능하게 함을 알 수 있다.
이와 같이, 일실시예의 상기 미세 세포 배양장치는, 상기 기판(100) 상부에 상기 테스트챔버(300), 메인채널(400), 연결채널(500)이 일정 높이로 요입 형성된 상기 탄성중합체(200)를 안착 배치하고, 상기 연결채널(500)은 상기 테스트챔버(300)와 메인채널(400)로 높이보다 낮은 높이를 가지도록 형성된 상태에서 상기 압력조절수단(600)에 의해 상기 탄성중합체(200)가 가압 압축된 상태가 된다. 따라서, 상기 연결채널(500)은 상기 메인채널(400)로 주입된 유체가 상기 테스트챔버(300)로 확산되게 하고, 상기 테스트챔버(300) 내 세포는 상기 메인채널(400)로 이동하는 것을 방지하는 바, 상기 세포를 상기 테스트챔버(300) 내부에 유지시킨 상태에서 배양을 안정적으로 수행할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 기판 200: 탄성중합체
300: 테스트챔버 400: 메인챔버
500: 연결챔버 600: 압력조절수단

Claims (6)

  1. 기판과;
    상기 기판의 상면에 안착 배치되는 탄성중합체와;
    상기 기판의 상면과 마주보는 상기 탄성중합체의 저면에 일정 높이로 요입 형성되며, 내부에는 세포가 유동하는 테스트챔버와;
    상기 테스트챔버에 이격 배치되도록 상기 탄성중합체의 저면에 일정높이로 요입 형성되며, 내부에는 유체가 유동하는 메인채널과;
    상기 테스트챔버와 상기 메인채널을 연결하게 상기 테스트챔버와 상기 메인채널 사이에 배치되도록 상기 탄성중합체의 저면에 일정 높이로 요입 형성되는 연결채널; 및,
    상기 탄성중합체를 가압하는 압력조절수단을 포함하며,
    상기 연결채널의 높이는 상기 테스트챔버 및 상기 메인채널의 높이보다 낮게 형성되며, 상기 압력조절수단이 상기 탄성중합체를 가압시, 상기 연결채널은 상기 테스트챔버 내의 상기 세포를 상기 메인채널로 이동하는 것을 방지하는 높이로 유지되게 하고,
    상기 압력조절수단에 의한 가압전에 상기 연결채널과 상기 테스트챔버는 1 : 10 내지 100의 높이비를 가지며,
    상기 압력조절수단에 의한 가압전 및 가압후에 상기 테스트챔버의 높이와 상기 메인채널의 높이는 동일한 크기를 가지도록 형성되고,
    상기 압력조절수단에 의한 상기 탄성중합체의 가압에 의해 상기 연결채널은 50nm 내지 500nm의 높이를 가지는 미세 세포 배양장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄성중합체는 PDMS인 미세 세포 배양장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력조절수단은,
    상기 탄성중합체의 상부에 배치되는 판 형상의 가압판과,
    상기 가압판과 상기 기판을 연결하도록 길이방향 양단이 각각 상기 가압판과 상기 기판에 나사 결합되는 조절나사를 포함하는 미세 세포 배양장치.
KR1020130089699A 2013-07-29 2013-07-29 미세 세포 배양장치 KR101554777B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130089699A KR101554777B1 (ko) 2013-07-29 2013-07-29 미세 세포 배양장치
PCT/KR2014/004483 WO2015016471A1 (ko) 2013-07-29 2014-05-20 미세 세포 배양장치
US14/908,124 US10106768B2 (en) 2013-07-29 2014-05-20 Micro cell culturing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130089699A KR101554777B1 (ko) 2013-07-29 2013-07-29 미세 세포 배양장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150014260A KR20150014260A (ko) 2015-02-06
KR101554777B1 true KR101554777B1 (ko) 2015-09-22

Family

ID=52431964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130089699A KR101554777B1 (ko) 2013-07-29 2013-07-29 미세 세포 배양장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10106768B2 (ko)
KR (1) KR101554777B1 (ko)
WO (1) WO2015016471A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101850307B1 (ko) 2016-03-03 2018-04-20 한국과학기술연구원 채널 결합형 스캐폴드의 제조장치 및 제조방법
JP7035343B2 (ja) * 2017-06-15 2022-03-15 東洋製罐グループホールディングス株式会社 細胞培養方法及び装置
KR101935897B1 (ko) * 2017-09-08 2019-04-03 울산과학기술원 미생물 배양장치의 사용방법
JP7102734B2 (ja) * 2018-01-09 2022-07-20 東洋製罐グループホールディングス株式会社 細胞培養方法及び装置
CN109988709B (zh) * 2019-04-01 2024-03-19 融智生物科技(青岛)有限公司 一种检测多种病原体的微流控芯片
US20240034973A1 (en) 2020-12-02 2024-02-01 Ushio Denki Kabushiki Kaisha Culture vessel, and method of using culture vessel
CN112625906B (zh) * 2020-12-30 2022-11-18 深圳乐土沃森精准医疗有限公司 一种心肌细胞和神经细胞专用培养皿

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006010656A (ja) 2004-06-29 2006-01-12 Yamatake Corp 細胞観察用ユニットの製造方法および当該製造方法で製造された細胞観察用ユニット
KR101287690B1 (ko) 2012-02-15 2013-07-24 동국대학교 산학협력단 미세유체 소자를 이용한 세포손상 모델링 장치 및 이를 이용한 세포손상 모델링 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002367057B2 (en) * 2001-12-21 2007-01-11 Organogenesis Inc. Chamber with adjustable volume for cell culture and organ assist
EP1637587A4 (en) 2003-05-19 2009-08-05 Japan Science & Tech Agency MICROCHAMBRE FOR CELL CULTURE
US9121847B2 (en) 2008-04-08 2015-09-01 Massachussetts Institute Of Technology Three-dimensional microfluidic platforms and methods of use thereof
KR101131303B1 (ko) 2009-06-08 2012-03-30 한국과학기술원 세포 배양 장치 및 시스템과 이를 이용한 세포 배양 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006010656A (ja) 2004-06-29 2006-01-12 Yamatake Corp 細胞観察用ユニットの製造方法および当該製造方法で製造された細胞観察用ユニット
KR101287690B1 (ko) 2012-02-15 2013-07-24 동국대학교 산학협력단 미세유체 소자를 이용한 세포손상 모델링 장치 및 이를 이용한 세포손상 모델링 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150014260A (ko) 2015-02-06
US20160208210A1 (en) 2016-07-21
US10106768B2 (en) 2018-10-23
WO2015016471A1 (ko) 2015-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101554777B1 (ko) 미세 세포 배양장치
US8557582B2 (en) System, apparatus and method for applying mechanical force to a material
Young et al. Rapid prototyping of arrayed microfluidic systems in polystyrene for cell-based assays
US20140273223A1 (en) Micro-device for culturing cells, method for manufacturing same, and method for culturing cells using the micro-device for culturing cells
US8865464B2 (en) Microfluidic cell culture device
US10744505B2 (en) Microfluidic device for in vitro 3D cell culture experimentation
AU2006304634A1 (en) Microfluidic cell culture device and method for using same
RU2612904C1 (ru) Способ и микрофлюидный чип для культивирования клеток или клеточной модели
US20100247384A1 (en) Microfluidic cell culture device and method for using same
US20240010962A1 (en) Microfluidic cell culture device and method for cell cultivation
CN103255057A (zh) 一种细胞培养微流控芯片及其制备方法和应用
CN116685670A (zh) 微流控细胞培养装置
US8551771B2 (en) Apparatuses and methods for gel molding and culture
KR20130114936A (ko) 세포 인장 자극기
US20200377838A1 (en) A Microfluidic Device for Culturing Cells Comprising A Biowall, A Bead Bed and A Biointerface and Methods of Modelling Said Biointerface Thereof
CA3176137A1 (en) Multiplanar microfluidic devices with multidirectional direct fluid communication among adjacent microfluidic channels
KR20110128658A (ko) 세포칩
US20210394179A1 (en) Microfluidic device for mechanically stimulating a material
Brewer Development of Microfluidic Cell Culture Platforms for Investigating Cellular Phenomena
WO2015052034A1 (en) Microfluidic device for investigation of distance dependent interactions in cell biology
Moraes et al. A high-throughput array for mechanical stimulation of adherent biological cells
Tsao et al. Mechanical-stress microfluidic device for stem cell stimulation
Moraes et al. High-throughput compressive stimulation of three-dimensional confined biomaterials on a microfabricated platform
KR20170104880A (ko) 세포 상처 치유 관찰용 미세유체칩

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180711

Year of fee payment: 4