KR101765070B1 - Method and device for differentiation of cell using analyzing cell's movements - Google Patents

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Abstract

본 발명은 메조스코픽 생물학적 입자들의 구조적 특성 및 물리적 상호작용과 관련 있는 입자의 통계적 움직임을 분석하는 새로운 방법 및 메조스코픽 생물학적 입자 구별용 기구에 관한 것으로서, 구체적으로 유리질 기판 상에 세포를 위치시키는 단계 및 세포의 랜덤 움직임을 관찰하고 분석하는 단계를 포함하는, 세포 구별 방법 및 세포가 위치하기 위한 유리질 기판을 함유하는, 세포의 랜덤 움직임 관측용 기구에 관한 것이다.The present invention relates to a new method and apparatus for mesoscopic biological particle discrimination that analyze the statistical movement of particles associated with structural characteristics and physical interactions of mesoscopic biological particles, The present invention relates to a cell differentiation method comprising observing and analyzing random movement of cells and a glassy substrate for positioning the cells.

Description

세포의 움직임 분석을 통한 세포 구별 방법 및 기구 {Method and device for differentiation of cell using analyzing cell's movements}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for distinguishing a cell from a cell,

본 발명은 유리질 기판(예. SiO2) 상에 메조스코픽 생물학적 입자(예. 세포)를 위치시키는 단계; 및 메조스코픽 생물학적 입자의 랜덤 움직임을 관찰하고 분석하는 단계를 포함하는, 메조스코픽 생물학적 입자 구별 방법 및 메조스코픽 생물학적 입자가 위치하기 위한 유리질 기판(예. SiO2)을 함유하는, 메조스코픽 생물학적 입자의 랜덤 움직임 관측용 기구에 관한 것이다.
The present invention includes the steps of placing the stereoscopic meso biological particles (such as cells) on a glass substrate (for example, SiO 2.); And a, meso stereoscopic biological particles containing the (SiO 2 for example.), Meso stereoscopic biological particle distinction method and meso stereoscopic biological particles are glass substrate for position, comprising the step of observing and analyzing the random movement of the meso stereoscopic biological particle And a mechanism for random motion observation.

세포를 광학적으로 관찰하기 위한 세포 관찰용 기구가 존재한다(Kanegasaki S. et al.). 이 기구는, 예를 들어 유리판과, 에칭에 의해 음각을 형성한 실리콘 칩을 대향시켜, 양자의 대향면 사이에 세포 수용 영역을 구성한 것이다. 세포 수용 공간 내에 세포를 평면적으로 분산시켜, 유리판을 통해 현미경 등의 광학 관찰 장치에 의해 관찰할 수 있도록 구성되어 있다. 이 세포 관찰용 기구를 이용함으로써, 예를 들어 세포의 운동 능력, 자극 물질에 대한 반응, 자극 물질의 농도 구배에 의한 영향 등의 관찰을 행할 수 있다.There is a cell-observing device for optically observing cells (Kanegasaki S. et al.). This mechanism is constituted of, for example, a glass plate and a silicon chip having an engraved surface formed by etching so as to constitute a cell receiving area between the opposed surfaces of the opposed surfaces. The cells are dispersed in a cell accommodating space in a planar manner and can be observed through an optical observation apparatus such as a microscope through a glass plate. By using this cell observation device, for example, it is possible to observe the exercise capacity of the cell, the response to the stimulating substance, and the influence of the concentration gradient of the stimulating substance.

세포를 관찰할 때, 세포가 관찰 시야 내에 분산 배치되고, 또한 각각의 위치에서 고정된 상태에 놓여져 관찰하기 위한 장치로서, 일본 특허공보 제2747304호에 개시된 기술이 있다. 이 기술은, 세포 수용 공간을 구성하는 면 부재의 한쪽에 흡인용 관통 구멍을 마련하고, 각 관통 구멍을 흡인 장치에 연결하여 흡인시킴으로써, 세포를 관찰면 상에 배치 및 고정하는 것이다.Japanese Patent Publication No. 2747304 discloses a technique for observing cells when the cells are dispersed in the observation field of view and placed in a fixed state at each position for observation. This technique is to arrange and fix the cells on the observation plane by providing the through holes for aspiration on one side of the face member constituting the cell accommodation space and connecting the through holes to the suction device and sucking the cells.

한편 세포를 손상시키지 않는 상태에서 위치를 바꾸지 않고 관찰하기 위한 세포관찰용 기술이 한국공개특허 2007-0116112호에 개시되어 있으며, 세포를 수용하는 공간을 채우는 액체의 흐름이나 물질의 확산에 영향을 주지 않고, 또한 세포에 큰 부하를 부여하지 않고, 세포를 원하는 위치에 재현성 좋게 배치한 상태에서 관찰할 수 있도록 지원한다.
On the other hand, a technique for observing a cell for observing the position without changing the position without damaging the cell is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2007-0116112, which affects the flow of the liquid filling the space for accommodating cells and diffusion of the substance And it is possible to observe the cells in a state in which they are arranged in a reproducible manner at a desired position without imposing a large load on the cells.

일본 특허공보 제2747304호Japanese Patent Publication No. 2747304 한국공개특허 2007-0116112호Korea Patent Publication No. 2007-0116112

Kanegasaki S et al., (2003) J. Immunol. Methods 282, 1-11Kanegasaki S et al., (2003) J. Immunol. Methods 282, 1-11

본 발명에서는 메조스코픽 생물학적 입자들의 구조적 특성 및 물리적 상호작용과 관련 있는 입자(예. 세포)의 통계적인 움직임을 분석하는 새로운 방법 및 메조스코픽 생물학적 입자 구별용 기구를 제공하고자 한다.
The present invention seeks to provide a new method for analyzing the statistical movement of particles (e.g., cells) associated with structural characteristics and physical interactions of mesoscopic biological particles, and a mechanism for mesoscopic biological particle discrimination.

본 발명은 유리질 기판(예. SiO2) 상에 세포를 위치시키는 단계; 및 세포의 랜덤 움직임을 관찰하고 분석하는 단계를 포함하는, 세포 구별 방법 및 세포가 위치하기 위한 유리질 기판(예. SiO2)으로 이루어진, 세포의 랜덤 움직임 관측용 기구를 제공함으로써 상기 과제를 해결하였다.
The present invention includes the steps of placing the cell on a glass substrate (for example, SiO 2.); And observing and analyzing the random movement of the cells, comprising a cell differentiation method and a glassy substrate (e.g., SiO 2 ) for the cell to locate, .

본 발명에 앞서 음전하를 띄는 기판 위에서 cPSMS의 움직임을 분석한 결과 정상 확산(normal diffusion)된다는 점을 발견하였고, 이는 전하를 띈 cPSMS와 기판 사이에 형성되는 정전기적 반발력(electrostatic repulsion)에 의한 것으로 보인다. 또한 음전하를 띄는 기판 위에서 구형의 살아있는 세포(spherical living cells)를 관찰한 결과, cPSMS와 같이 움직이는 것을 관측하였다. 하지만 MSD 측정 결과를 보면 구형의 살아있는 세포는 수퍼-확산성(super-diffusive behavior)을 나타냈다. 이러한 세포의 변칙적 운동(anomalous movement)은 랜덤 워크에서 세포의 진동 모션(rocking motion)에 기인한 것으로 보이는데 이는 세포의 기계적 특성(즉, 회복력, resilience) 뿐만 아니라 세포의 표면 전하 이질성(heterogeneity)에 의한 물리적 상호작용에 기인한 것일 수 있다고 보여진다. 실험을 통해 세포(즉, 회복력이 있고 탄력성 갖는 구형)의 랜덤 움직임은 세포 표면 전하의 이질성에 의해 유도된 국부적 및 일시적으로 형성되는 기판과의 비-특이적 결합에 의한 영향으로 그 움직임에 미묘한 변형이 발생할 수 있음을 관찰하였으며 이로써, 본 발명은 외부 힘, 예를 들어 화학적 농도구배, 압력 또는 전기 자극이 없을 때 세포의 행동을 살펴볼 수 있는 방법을 제공할 수 있고, 세포 염색과 같은 과정 없이 살아있는 세포와 죽은 세포를 구별할 수 있다는 점에서 그 기술적 의의가 있다.
In the present invention, it was found that cPSMS motion is normal diffusion on a substrate having a negative charge. This is due to the electrostatic repulsion between the charged cPSMS and the substrate . In addition, spherical living cells were observed on a substrate with negative charge, and observed to move like cPSMS. However, MSD measurements showed that spherical living cells exhibited super-diffusive behavior. The anomalous movement of these cells seems to be due to the rocking motion of cells in random walk, which is due to the mechanical properties (ie resilience, resilience) of the cells as well as the surface heterogeneity of the cells It seems to be due to physical interaction. Experiments have shown that the random movement of cells (ie, resilient and resilient spheres) is affected by non-specific binding to locally and temporarily formed substrates induced by heterogeneity of cell surface charge, The present invention can provide a method of observing the behavior of a cell in the absence of an external force, for example, a chemical concentration gradient, pressure, or electrical stimulation, There is a technical significance in that the cells can be distinguished from dead cells.

도1은 구형의 메조스코픽 입자 및 유리질 기판(SiO2) 사이의 정전기적 상호작용으로 인한 입자의 통계적 움직임 과정을 도식화한 것으로서 (b) 및 (c)는 살아있는 세포의 2-차원 랜덤 워크의 1000 전형적 스텝을 나타낸 것이다.
도2a는 측정된 평균 이동 속도를 나타낸 것이고, 도2b는 살아있는 세포 및 cPSMS의 MSD를, 도2c는 100개의 입자로부터 얻어진 궤적 분석결과로, 살아있는 B16F10 세포(green) 및 cPSMS(red)의 변위의 PDF를 가우시안 피트(dashed line)에 의해 최적-피트 곡선으로 나타낸 것이다.
도3a는 시간 흐름(t)에 따른 입자의 랜덤 운동 궤적으로부터 각도값(q)을 추출하는 방법을 나타낸 것이고, 도3b는 살아있는 B16F10 세포(upper) 및 cPSMS(lower)의 랜덤 워크 궤적의 각도 분포를 나타낸 그래프이다.
도4a는 트립판 블루로 염색한 죽은 세포를 보여주는 세포의 광학 이미지이고, 도4b는 세포 생존능력을 측정한 결과를 나타낸 것이며, (c)-(f)는 죽은 세포의 랜덤 운동 궤적(c), 평균 이동 속도(d), MSD(e) 및 각도 분포(f)를 나타낸 것이다.
도5는 세포 및 유리질 기판 사이의 정전기적 상호작용으로 인하여 세포가 진동 운동을 하는 모습을 나타내는 그림이다.
Figure 1 is a graphical representation of the process of statistical movement of particles due to electrostatic interactions between spherical mesoscopic particles and a glassy substrate (SiO 2 ), wherein (b) and (c) Typical steps are shown.
FIG. 2A shows the measured mean moving speed, FIG. 2B shows the MSD of living cells and cPSMS, FIG. 2C shows the result of locus analysis obtained from 100 particles, and the displacement of living B16F10 cells (green) and cPSMS The PDF is represented by an optimal-fit curve by a Gaussian pit (dashed line).
3A shows a method of extracting an angle value q from a random motion locus of a particle according to a time flow t and FIG. 3B shows a method of extracting an angular distribution of a random work locus of living B16F10 cells (upper) and cPSMS (lower) Fig.
(C) - (f) shows the random motion locus (c) of the dead cells. FIG. 4A is an optical image of a cell showing dead cells stained with trypan blue, , Average moving speed (d), MSD (e) and angular distribution (f).
FIG. 5 is a diagram showing how a cell vibrates due to electrostatic interaction between a cell and a glassy substrate.

본 발명은 유리질 기판 상에 메조스코픽 생물학적 입자(mesoscopic biological particles)를 위치시키는 단계; 및 상기 입자의 통계적 움직임을 분석하는 단계를 포함하는, 메조스코픽 생물학적 입자 구별방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for the preparation of mesoscopic biological particles, comprising the steps of: placing mesoscopic biological particles on a glassy substrate; And analyzing the statistical movement of the particles. ≪ RTI ID = 0.0 > [0002] < / RTI >

본 발명은 유리질 기판 상에 세포를 위치시키는 단계; 및 세포의 랜덤 워크를 관찰하는 단계를 포함하는, 세포의 관찰방법에 관한 것이다.The present invention provides a method for preparing a cell, comprising: positioning a cell on a glassy substrate; And observing a random walk of the cells.

본 발명의 일 양태에서, 유리질 기판으로는 예를 들어 SiO2, Si, Si3N4, 마이카(mica)가 사용될 수 있으나 이로 제한되는 것은 아니고, 규산염, 봉규산염, 인산염, 아연-봉규산염, 소다-석회-실리카, 납-규산염 및 납-아연-붕산염 유리질 기판으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 SiO2(실리콘 다이옥사이드 유리질)를 사용할 수 있다.In one aspect of the present invention, the glass substrate, for example, SiO 2, Si, Si 3 N 4, mica not necessarily be (mica) can but be limited to, silicates, rod-silicate, phosphate, zinc-rod silicate, Soda-lime-silica, lead-silicate and lead-zinc-borate glassy substrates, and more specifically SiO 2 (glassy silicon dioxide) may be used.

본 발명의 일 양태에서, 메조스코픽 생물학적 입자는 세포일 수 있다.In one aspect of the invention, the mesoscopic biological particle can be a cell.

본 발명의 일 양태에서, 유리질 기판은 실리콘 웨이퍼 상에 형성된다.In one aspect of the invention, a glassy substrate is formed on a silicon wafer.

본 발명의 일 양태에서, 실리콘 다이옥사이드 유리질 층은 실리콘 웨이퍼 상에 형성된다.In one aspect of the invention, a silicon dioxide glassy layer is formed on a silicon wafer.

본 발명의 일 양태에서, 유리질 기판은 0.1 내지 20 kÅ, 구체적으로 1 내지 10 kÅ, 보다 구체적으로 5 kÅ이다.In one embodiment of the invention, the glassy substrate is 0.1 to 20 kA, specifically 1 to 10 kA, more specifically 5 kA.

본 발명의 일 양태에서, 유리질 기판은 실리콘 다이옥사이드 유리질 층이다.In one aspect of the invention, the vitreous substrate is a silicon dioxide glassy layer.

본 발명의 일 양태에서, 레저버(reservoir)로서 폴리디메틸실록산이 유리질 기판 상에 추가로 위치할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니고 용액 존재하에 유리질 기판 위에 마이크로스피어의 움직임을 관측하면 되므로, 용액을 담을 수 있는 다른 몰드 종류, 예를 들어, 플라스틱수지, 금속, PDMS외 실리콘, 파라핀, 등을 사용할 수도 있다. In one aspect of the invention, polydimethylsiloxane as a reservoir may be additionally located on the glassy substrate, but not limited thereto, since the movement of the microspheres must be observed on a glassy substrate in the presence of a solution, Other mold types that can be contained, for example, plastic resin, metal, PDMS other than silicone, paraffin, etc. may also be used.

본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리디메틸실록산 레저버의 두께는 0.1 내지 20 mm일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the thickness of the polydimethylsiloxane reservoir may be 0.1 to 20 mm.

본 발명의 일 양태에서, 상기 메조스코픽 생물학적 입자(예. 세포)의 관찰 및 분석을 통해 메조스코픽 생물학적 입자가 살아있는 것인지 죽은 것인지 구분이 가능하다.In one aspect of the invention, the observation and analysis of the mesoscopic biological particles (e. G., Cells) can be used to distinguish whether the mesoscopic biological particles are alive or dead.

본 발명의 일 양태에서, 메조스코픽 생물학적 입자(예. 세포)가 살아있는 경우, 메조스코픽 생물학적 입자 및 기판 사이의 정전기적 반발력으로 인하여 브라운 운동을 하는 것이 관찰될 수 있다.In one aspect of the invention, when mesoscopic biological particles (e. G., Cells) are alive, Brownian motion can be observed due to electrostatic repulsion between the mesoscopic biological particles and the substrate.

본 발명의 일 양태에서, 메조스코픽 생물학적 입자(예. 세포)가 살아있는 경우 MSD 측정 결과 수퍼-확산성을 나타낼 수 있다.In one aspect of the invention, mesoscopic biological particles (e.g., cells) can exhibit super-diffusivity as a result of MSD measurements when live.

본 발명은 또한 메조스코픽 생물학적 입자가 위치하기 위한 유리질 기판으로 이루어진, 메조스코픽 생물학적 입자의 랜덤 움직임 관측용 기구에 관한 것이다.The present invention also relates to a mechanism for random motion observation of mesoscopic biological particles, wherein the mesoscopic biological particles consist of a vitreous substrate for positioning.

본 발명의 일 양태에서, 세포가 위치하기 위한 유리질 기판(예. SiO2)으로 이루어진, 메조스코픽 생물학적 입자의 랜덤 움직임 관측용 기구에 관한 것이다.In one aspect of the invention, it relates to a mechanism for random motion observation of mesoscopic biological particles comprising a vitreous substrate (e.g., SiO 2 ) for cell placement.

본 발명의 일 양태에서, 유리질 기판으로는 예를 들어 SiO2, Si, Si3N4, 마이카(mica)가 사용될 수 있으나 이로 제한되는 것은 아니고, 규산염, 봉규산염, 인산염, 아연-봉규산염, 소다-석회-실리카, 납-규산염 및 납-아연-붕산염 유리질 기판으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 SiO2(실리콘 다이옥사이드 유리질)를 사용할 수 있다.In one aspect of the present invention, the glass substrate, for example, SiO 2, Si, Si 3 N 4, mica not necessarily be (mica) can but be limited to, silicates, rod-silicate, phosphate, zinc-rod silicate, Soda-lime-silica, lead-silicate and lead-zinc-borate glassy substrates, and more specifically SiO 2 (glassy silicon dioxide) may be used.

본 발명의 일 양태에서, 메조스코픽 생물학적 입자는 세포일 수 있다.In one aspect of the invention, the mesoscopic biological particle can be a cell.

본 발명의 일 양태에서, 유리질 기판은 실리콘 웨이퍼 상에 형성된다.In one aspect of the invention, a glassy substrate is formed on a silicon wafer.

본 발명의 일 양태에서, 실리콘 다이옥사이드 유리질 층은 실리콘 웨이퍼 상에 형성된다.In one aspect of the invention, a silicon dioxide glassy layer is formed on a silicon wafer.

본 발명의 일 양태에서, 유리질 기판은 0.1 내지 20 kÅ, 구체적으로 1 내지 10 kÅ, 보다 구체적으로 5 kÅ이다.In one embodiment of the invention, the glassy substrate is 0.1 to 20 kA, specifically 1 to 10 kA, more specifically 5 kA.

본 발명의 일 양태에서, 유리질 기판은 실리콘 다이옥사이드 유리질 층이다.In one aspect of the invention, the vitreous substrate is a silicon dioxide glassy layer.

본 발명의 일 양태에서, 레저버(reservoir)로서 폴리디메틸실록산이 유리질 기판 상에 추가로 위치한다.In one aspect of the present invention, polydimethylsiloxane as a reservoir is additionally located on the glassy substrate.

본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리디메틸실록산 레저버의 두께는 0.1 내지 20 mm일 수 있다.
In one embodiment of the present invention, the thickness of the polydimethylsiloxane reservoir may be 0.1 to 20 mm.

< 약어 정의 ><Abbreviation Definition>

MSD: mean square displacementsMSD: mean square displacements

cPSMS: carboxylated polystyrene microspheres
cPSMS: carboxylated polystyrene microspheres

< < 실험예Experimental Example > >

1. 세포 및 음전하를 띄는 인공 입자의 준비1. Preparation of cells and negatively charged artificial particles

랜덤 워크 관찰에 사용되기 위한 B16F10 세포(ATCC, USA)를 트립신 EDTA(20 w/w%)로 3분간 처리하여 분리시켰고, 현탁액 중에 구형 형상을 수득하였다 (직경 ~ 16 μm). 잔여 트립신 EDTA를 완충액 (8.6 w/w% 수크로즈, 0.3 w/w% 글루코즈 및 1.0 mg/mL 소혈청 알부민, pH 5.2)으로 헹구어 즉시 제거하였다. 세포를 다음 실험을 위해 완충액 중에 재현탁시켰다. 세포의 스토캐스틱(stochastic) 과정을 증명하기 위하여, 죽은 세포(dead cells)를 사용하였고, 트립판 블루로 염색한 세포를 헤모사이토미터로 보아 확인하였다. 스토캐스틱 과정에서 염색 분자의 영향을 피하기 위하여 랜덤 워크 시험에서는 세포를 염색하지 않았다. 랜덤 워크 실험에 사용된 cPSMS (15 μm, Kisker-Biotech, Germany)를 동일 완충액(~250 μg/mL)에 희석하였다.
B16F10 cells (ATCC, USA) for use in random work observation were treated with trypsin EDTA (20 w / w%) for 3 minutes to separate and obtain a spherical shape (diameter ~ 16 μm) in the suspension. Residual trypsin EDTA was immediately removed by rinsing with buffer (8.6 w / w% sucrose, 0.3 w / w% glucose and 1.0 mg / mL bovine serum albumin, pH 5.2). Cells were resuspended in buffer for the next experiment. To demonstrate the stochastic process of cells, dead cells were used and cells stained with trypan blue were identified by hemocytometer. To avoid the effects of staining molecules in stochastic processes, cells were not stained in random work tests. The cPSMS (15 [mu] M, Kisker-Biotech, Germany) used for random work experiments was diluted in the same buffer (~ 250 [mu] g / mL).

2. 실험과정2. Experimental process

음전하를 띄는 기판을 갖는 마이크로 유체장치를 제조하기 위하여, 실리콘 다이옥사이드 유리질층(~8 kÅ)을 플라스마 화학 증착법으로 실리콘 웨이퍼 (100)상에서 성장시켰다. 기판을 피라나(piranha) 용액 및 용매 클리닝으로 세척하였다. 폴리디메틸실록산으로 만들어진 레저버(reservoir) (~200 μm의 두께)를 유리질 기판상에 위치시켰다. 카르복실화 폴리스티렌 마이크로스피어(carboxylated polystyrene microspheres, cPSMS) 또는 살아있는 세포(B16F10)을 함유하는 용액을 레저버에 도입한 후 용액이 증발되는 것을 막기 위하여 유리 슬라이드로 레저버의 탑을 덮었다. 그 후 두 입자(B16F10 cell, cPSMS)의 운동을 전하 커플드 디바이스(CCD) 카메라를 사용하여 30 프레임/s로 기록하였다. B16F10 세포 및 cPSMS의 100 궤적 이상을 수집하여 통계학적으로 신뢰성 있는 데이터를 수득하였다. 입자 추적(particle tracking)은 영상 분석 소프트웨어(ImageJ 1.47v, NIH, USA)로 수행되었고, 서브-마이크론 입자 추적이 이루어졌다. MSD 분석을 위해 궤적의 χ-변위(displacement)를 사용하였고 y-변위(displacement)에 기초한 계산도 동일한 결과를 나타냈다.
To fabricate a microfluidic device with a negatively charged substrate, a silicon dioxide glassy layer (~ 8 kA) was grown on silicon wafer 100 by plasma chemical vapor deposition. The substrate was washed with piranha solution and solvent cleaning. A reservoir (~ 200 μm thick) made of polydimethylsiloxane was placed on the glassy substrate. A solution containing carboxylated polystyrene microspheres (cPSMS) or live cells (B16F10) was introduced into the reservoir and the reservoir top was covered with a glass slide to prevent the solution from evaporating. The motion of the two particles (B16F10 cell, cPSMS) was then recorded at 30 frames / s using a charge coupled device (CCD) camera. 100 trajectory abnormalities of B16F10 cells and cPSMS were collected and statistically reliable data were obtained. Particle tracking was performed with image analysis software (ImageJ 1.47v, NIH, USA) and sub-micron particle tracking was performed. For the MSD analysis, the χ-displacement of the trajectory was used and the calculation based on the y-displacement showed the same result.

< 실험 결과 ><Experimental Results>

1. 전하를 띈 1. Charged 마이크로스피어의Microsphere 트래킹Tracking

전하를 띈 마이크로스피어(B16F10세포 및 cPSMS)의 2-차원 랜덤 운동을 마이크로 유체장치로 관찰하였다(도 1a 참조). 세포들은 16.2 ± 1.7 μm의 직경을 갖는 것으로 나타났다(도 1b 참조). 양 마이크로스피어의 행동은 통상적인 랜덤 워크와 유사한 것으로 보이고, 관찰시간 ~ 33초까지 몇 스퀘어 마이크로미터 (~ 3 × 3 μm2) 내에서 수십 마이크로미터를 움직였다 (도 1b 및 1c 참조). 세포들과 cPSMS 사이의 가장 큰 차이점은 랜덤 운동 패턴의 중첩 여부이고, 살아있는 세포들은 같은 장소로 수회 돌아오는 경향을 보였다. 랜덤 워크에 영향을 주는 우세한 약력(weak force)은 (세포를 포함하는) 음전하를 띄는 마이크로스피어와 유리질 표면 사이의 정전기적 반발력이었다. Two-dimensional random motion of charged microspheres (B16F10 cells and cPSMS) was observed with a microfluidic device (see FIG. 1A). The cells were found to have a diameter of 16.2 ± 1.7 μm (see FIG. 1b). The behavior of both microspheres appeared similar to a conventional random walk and moved several tens of micrometers within a few square micrometers (~ 3 × 3 μm 2 ) until observation time ~ 33 seconds (see FIGS. 1B and 1C). The biggest difference between cells and cPSMS is the overlap of random motion patterns, and living cells tend to return to the same place a few times. The weak force that affects the random walk was the electrostatic repulsion between the negatively charged microspheres (including cells) and the vitreous surface.

반대로, 마이크로스피어와 유리질 표면 사이의 정전기적 인력의 효과를 평가하였으며, 아미노기(주어진 용액에서 양전하를 띄는)로 기능화된 PSMS는 양전하를 띄는 아민-PSMS와 음전하를 띄는 유리질 기판 사이에 매우 강한 정전기적 인력 때문에 기판 상에서 어떤 운동도 하지 않는다는 점을 확인하였다.Conversely, the effect of electrostatic attraction between the microsphere and the vitreous surface was evaluated, and the PSMS functionalized with an amino group (positively charged in a given solution) exhibited a very strong electrostatic charge between the positively charged amine-PSMS and the negatively charged glassy substrate It was confirmed that the workforce did not perform any movement on the substrate.

주어진 시간(~33초)에 랜덤 운동이 유리질 기판의 roughness에 의한 변동 (오르내림, fluctuation)이 있는지 여부를 보기 위하여, 구형의 B16F10 세포를 90분 동안 장시간 관찰하였다. 대부분의 세포들은 주어진 시간에 큰 스케일의 변위(displacement) (~35 μm)를 보였고, 열 교반(thermal agitation)에 의한 세포의 운동이 스팟 상에서 변동만 되는 것이 아니라 확산되었고, 통상적인 타임 스케일(즉 ~ 33초)이면 이러한 세포의 운동을 관찰 및 분석하기에 충분한 것을 알 수 있었다.
Spherical B16F10 cells were observed for a prolonged period of time for 90 minutes to see if the random movement during the given time (~ 33 seconds) was due to roughness fluctuations due to the glassy substrate. Most cells exhibited large scale displacements (~ 35 μm) at any given time, and the movement of cells by thermal agitation diffused rather than only on the spot, and the normal time scale ~ 33 seconds) was enough to observe and analyze the movement of these cells.

2. 랜덤 2. Random 워크의Walk 통계학적 분석 Statistical analysis

궤적에 대한 기초 정보를 이해하기 위하여, 살아있는 B16F10 세포 및 cPSMS의 궤적으로부터 평균 트랙 속도(average track velocity)(ν)를 계산하였다(도 2a 참조). 특히 ν는 시간 간격 별로 나뉜 각 단계(즉,

Figure 112015018582453-pat00001
) 의 변위로부터 계산되었다.To understand the baseline information on the trajectory, the average track velocity (v) was calculated from the locus of live B16F10 cells and cPSMS (see Figure 2a). In particular, ν is the number of steps (ie,
Figure 112015018582453-pat00001
). &Lt; / RTI &gt;

Figure 112015018582453-pat00002
Figure 112015018582453-pat00002

실험 결과, ν는 τ (여기에서, 33 ms)에 의존적이었고, 주어진 시간 간격(τ)에서 변위(r)은 매우 크지는 않은 사실에 기인한다. 흥미롭게도 살아있는 세포들은 sPSMS보다 약 3배가량 더 빠른 것으로 나타났다 (즉, νB16F10cPSMS ~ 3). 게다가 νB16F10의 히스토그램이 cPSMS의 그것보다 더 넓었다. νB16F10의 더 빠른 운동 및 드 큰 표준편차는 cPSMS에 비하여 세포 및 기판 사이에 더욱 복잡한 상호작용이 있음을 의미한다. 스토캐스틱 과정의 또 다른 특징을 살펴보기 위하여, cPSMS 및 살아있는 세포의 1-차원 MSD를 측정값에 기초하여 계산하였다(도 2b 참조). Experimental results show that ν is dependent on τ (here, 33 ms) and the displacement (r) at a given time interval (τ) is due to the fact that it is not very large. Interestingly, living cells were about three times faster than sPSMS (ie, ν B16F10 / ν cPSMS ~ 3). In addition, the histogram of ν B16F10 was wider than that of cPSMS. The faster motion and the larger standard deviation of v B16F10 mean that there is more complex interaction between the cell and the substrate than cPSMS. To explore another characteristic of the stochastic process, cPSMS and one-dimensional MSD of living cells were calculated based on measurements (see FIG. 2b).

cPSMS의 계산된 MSD는 정상 확산 모델을 따르는 것으로 나타났고, 반면 살아있는 세포의 랜덤 모션은 대신 수퍼-확산 행동에 의해 지배되는 것으로 나타났다. 특히 cPSMS의 MSD는 아인슈타인의 관계식 <△x2(t)> = 2Dt 에 잘 맞았고, 여기에서 D는 확산계수를 의미하며, cPSMS에서 D

Figure 112015018582453-pat00003
0.024 μm2·s-1이었다. 이러한 결과는 스톡스-아인슈타인 관계식, D=kBT/6 πμr, 여기에서 kB는 볼츠만 상수이고, T는 온도이며, μ은 점성계수(물에 대한), r은 마이크로스피어의 직경이고, 상기 식으로부터 도출된 D 값 (
Figure 112015018582453-pat00004
0.028 μm2·s-1)과 일치한다. 살아있는 세포의 경우 그러나 MSD는 <△x2(t)> ~ tγ로 표시되는 레비 워크 모델에 부합하였고, 여기에서 γ는 랜덤 워크의 특징을 결정짓는 파라미터이다. B16F10 살아있는 세포의 MSD는 tγ에 비례했고, γ
Figure 112015018582453-pat00005
1.5 (즉, 수퍼-확산성)으로 나타났다. The calculated MSD of cPSMS appeared to follow the normal diffusion model, whereas random motion of living cells was dominated by super-diffusion behavior instead. In particular, the cPSMS MSD is well beaten in Einstein's equation <△ x 2 (t)> = 2Dt, and herein D indicates a diffusion coefficient, D in cPSMS
Figure 112015018582453-pat00003
0.024 μm 2 · s -1 . This result is the Stokes-Einstein equation, and D = k B T / 6 πμr, where k B is Boltzmann's constant, and T is temperature, μ is viscosity, and (in water), r is the diameter of the microsphere, the D value derived from the equation (
Figure 112015018582453-pat00004
0.028 μm 2 · s -1 ). In the case of living cells, however, the MSD matched the Leviwalk model, denoted by △ x 2 (t)> ~ t γ , where γ is a parameter that determines the characteristics of the random walk. The MSD of B16F10 live cells was proportional to t [ gamma] , and [gamma]
Figure 112015018582453-pat00005
1.5 (i.e., super-diffusive).

또한 cPSMS 및 살아있는 세포의 χ-변위(displacement)의 확률밀도함수(PDF)를 구하였다(도 2c 참조). 양 마이크로스피어(즉, B16F10 및 cPSMS)의 PDF는 비록 살아있는 세포의 PDF는 cPSMS와 비교하여 해비 테일(heavey tail)을 가지고 있기는 하였으나, 마이크로스코픽 변위 f(x, t) ~ exp(-x2/4Dt)로 표시되는 가우스 함수에 부합하였다. 상기 차이점은 B16F10 살아있는 세포의 랜덤 워크가 또한 MSD 경향성(tendency)과 일치되게, 수퍼-확산 과정임을 의미한다(도 2b 참조). We also obtained the probability density function (PDF) of cPSMS and χ-displacement of living cells (see Figure 2c). PDF of both microspheres (ie, B16F10 and cPSMS), although the PDF of living cells has a heavey tail compared to cPSMS, the microscopic displacement f (x, t) ~ exp (-x 2 / 4Dt). &Lt; / RTI &gt; This difference means that the random walk of B16F10 live cells is also a super-diffusion process, consistent with the MSD tendency (see FIG. 2b).

따라서 MSD 및 PDF 분석에 따르면, cPSMS의 랜덤 워크는 정상 확산을 따르고, 반면 B16F10 살아있는 세포는 수퍼-확산 과정을 따른다는 점을 알 수 있다. 그러나 세포의 랜덤 워크 궤적에서 레비 워크에 상응하는 롱 스텝은 관찰되지 않았다(도 1 b 참조). 이러한 상반된 결과를 통해 기존 방법(즉 MSD 또는 PDF)은 살아있는 세포의 변칙적인 운동을 충분히 이해하는 데에는 불충분하다는 것을 알 수 있었다.Therefore, according to the MSD and PDF analysis, it can be seen that the random walk of cPSMS follows the normal spread, whereas the B16F10 live cells follow the super-diffusion process. However, no long step corresponding to Levy walk was observed in the random walk trace of the cells (see FIG. 1 b). These conflicting results have shown that conventional methods (ie, MSD or PDF) are insufficient to fully understand the anomalous movement of living cells.

B16F10의 랜덤 워크의 특징을 보다 면밀히 관찰하기 위하여, 랜덤 워크 궤적의 연속적 시간 간격 사이의 모션의 상대각(relative angles)(θ)의 분포를 분석하였다(도 3a 참조). 상기 파라미터는 단백질 또는 생물학적 피브릴의 변칙적인 랜덤 워크를 이해하는 데 최근 사용되고 있다. 기판상에서 움직이는 양 마이크로스피어의 방향은 -π에서 π로 변화될 수 있다. 예상대로, cPSMS의 궤적으로부터 도출된 θ의 분포는 -π에서 π로 균일한 반면 살아있는 세포의 경우 U-형 패턴을 나타냈다(도 3b 참조). 물론 본 실험에는 화학물질(예를 들어 사이토카인 등)을 사용하지 않았기 때문에 화학적 농도구배가 없었다. 각도 분포의 이방성(anisotropy)은 물리적 필드의 존재(즉, 약한 결합력 또는 세포의 유동학적 특성)의 결과로 보여진다. 대칭 형태(symmetric regime)는 수백 개의 세포의 궤적에 연관된 통계학적 경향이다. 특히 단일 세포의 궤적은 대칭적이지 않고 이방성을 보였다. In order to observe more closely the characteristics of the random walk of B16F10, the distribution of relative angles ( ? ) Of motion between consecutive time intervals of the random work locus was analyzed (see FIG. These parameters have recently been used to understand the anomalous random walk of proteins or biological fibrils. The direction of both microspheres moving on the substrate can be changed from -π to pi. As expected, the distribution of θ derived from the trajectory of cPSMS was uniform from -π to π, while U-shaped patterns were shown for living cells (see FIG. 3b). Of course, there was no chemical concentration gradient because no chemicals (eg, cytokines) were used in this experiment. The anisotropy of the angular distribution is seen as a result of the presence of the physical field (i.e., weak binding force or rheological properties of the cell). The symmetric regime is a statistical trend associated with the trajectory of hundreds of cells. In particular, the trajectory of a single cell was not symmetric but showed anisotropy.

U-형 분포의 정도를 측정하기 위하여, P(θ) ~ α θ 2 B16F10

Figure 112015018582453-pat00006
1.5 × 10-6) 표시되는 다항 피팅 그래프로 이차 다항 상수(quadratic polynomial coefficient) (α)값을 도출하였다. 이러한 경향은 cPSMS과는 달리 대부분의 살아있는 세포에서 관찰한 시간 간격에서 그 경로가 급격히 변화하는 양상을 보였다. 특히, 불균형한 상황에서 균형을 맞추려고 할 때, (예. 진동 모션(rocking motion)) 롤리-폴리 차임 볼(roly-poly chime ball)과 같은 지그재그 패턴으로 움직일 수 있다. 이러한 모션은 상기 기재된 B16F10 살아있는 세포의 변칙적 운동과 밀접하게 관련되어 있다고 생각된다. 만약 세포들이 열 교반(thermal agitation)에 대한 반응으로 랜덤하게 움직인다면, 진동 모션을 나타낼 것이고 그 운동의 총 변위는 증가할 것이며, 상이한 확산 형태(diffusion regime)를 나타낼 것이다. 상기 진동 모션은 세포들과 cPSMS 사이의 구조적 차이에 기인할 수 있다. cPSMS는 균질한 고체 구형인 반면 세포는 몇 kPa의 소프트하고, 탄력성이 있는 구조적 특징을 갖는 세포골격을 갖는다. B16F10 세포가 기판으로부터 분리될 때 구형으로 보인다 하더라도, 그들은 외부 및/또는 내부 에너지가 세포의 항상성을 유지하는 데 필요하기 때문에 물-젤리와 같이 미세하게 변경될 수 있다. 또한 막 단백질과 같은 막 구성성분을 포함하는 복잡한 이온 교환이 살아있는 세포의 표면 전하의 불균질성을 야기할 수 있다. 이러한 불균질성은 세포 막과 유리 기판 사이에 비특이적인 약한 결합력(예를 들어 반 데르 발스 힘)을 유도할 수 있고, 상이한 운동 특징을 나타내게 만든다.
To measure the degree of U-shape distribution, P ( θ ) ~ α θ 2 (? B16F10
Figure 112015018582453-pat00006
1.5 × 10 -6 ) quadratic polynomial coefficient (α) was derived from the displayed polynomial fitting graph. Unlike cPSMS, this tendency shows that the pathway changes rapidly at the time interval observed in most living cells. In particular, when trying to balance in an unbalanced situation, it can be moved in a zigzag pattern, such as a roly-poly chime ball (eg rocking motion). These motions are thought to be closely related to the anomalous movement of the B16F10 live cells described above. If cells move randomly in response to thermal agitation, they will exhibit vibrational motion and the total displacement of the motion will increase and will exhibit a different diffusion regime. The vibrational motion may be due to structural differences between the cells and the cPSMS. cPSMS is a homogeneous solid sphere, while cells have a cytoskeleton with soft, elastic structural characteristics of a few kPa. Although B16F10 cells appear spherical when they are detached from the substrate, they can be minutely altered as water-jelly because external and / or internal energy is required to maintain cell homeostasis. Complex ion exchange, including membrane constituents such as membrane proteins, can also cause heterogeneity in the surface charge of living cells. This heterogeneity can lead to nonspecific weak binding forces (e. G., Van der Waals forces) between the cell membrane and the glass substrate, resulting in different kinetic characteristics.

3. 죽은 세포 운동의 관찰 및 분석3. Observation and analysis of dead cell movement

세포가 왜 cPSMS와는 다른 양상을 보이는지 더 알아보기 위하여, 기아(starvation)를 통해 죽은 세포를 만들어(도 4a 및 4b 참조) 운동 양상을 관찰하였다. 기아에 의해 만들어진 대부분의 죽은 세포들은 그 형상을 유지하는 것으로 나타났다(예. 구형)(도 4a). 죽은 세포의 랜덤 워크를 특징짓는 파라미터 값은 살아있는 세포로부터 cPSMS로 변경 되었다. (νdead cell

Figure 112015018582453-pat00007
1.95 ± 0.13 μm·s-1이고, γd e ad cell
Figure 112015018582453-pat00008
1.3)(도 4c-4e 참조). 일반적으로, 죽은 세포들은 적은 질량을 가졌고 따라서 모멘텀 보존의 법칙에 따라 더 빠른 속도를 갖는다. 그러나 죽은 세포의 평균 속도는 살아있는 세포의 54% 미만이고, 이는 입자의 질량이 적어도 죽은 세포의 랜덤 워크의 스토캐스틱 파라미터를 감소시키는 중요한 인자는 아니라는 점을 시사한다. 도한 세포의 감소된 질량은 아마도 그들의 기계적 물성을 경직시키는 것과 연관이 있을 것이다. 낮은 물 함량 때문에 죽은 세포는 물리학적으로 회복력이 떨어질 것으로 예상되고, cPSMS 고체형과 같이 더 행동할 것으로 예상되며, 이는 세포의 유리질-유사 운동역학(예를 들어 세포골격의 유리 전이) 또는 세포성 텐세그리티(tensegrity) 모델과 관련이 있을 것으로 보인다. 또한 죽은 세포에서는 이온 교환이 일어나지 않으며 따라서 표면 전하 불균질성은 살아있는 세포에 비해 낮을 수 밖에 없다. 이러한 차이점으로 인하여 죽은 세포 및 기판 사이의 상호작용이 더 적을 것으로 예상된다. To further investigate why cells exhibit a different pattern from cPSMS, we made dead cells through starvation (see FIGS. 4a and 4b) and observed the movement pattern. Most dead cells made by starvation seem to retain their shape (eg, spherical) (Fig. 4A). The parameter values that characterize the random walk of dead cells were changed from live cells to cPSMS. (v dead cell
Figure 112015018582453-pat00007
1.95 ± 0.13 μm · s -1 , γ d e ad cell
Figure 112015018582453-pat00008
1.3) (see Figures 4c-4e). In general, dead cells have a low mass and therefore have a faster rate according to the law of conservation of momentum. However, the mean rate of dead cells is less than 54% of living cells, suggesting that the mass of the particles is not an important factor to at least reduce the stochastic parameters of random walk of dead cells. Reduced mass of cells will probably be associated with stiffening their mechanical properties. Due to the low water content, dead cells are expected to be physically less resilient and are expected to behave more like cPSMS solid forms, which may be due to the glassy-like kinetic dynamics of the cell (eg, glass transition of the cytoskeleton) It seems to be related to the tensegrity model. Also, ion exchange does not occur in dead cells, and surface charge heterogeneity is inferior to living cells. This difference is expected to result in less interaction between the dead cells and the substrate.

그러나 비록 살아있는 세포 및 죽은 세포 사이에 각도 분포에 미묘한 차이점이 있으나, 죽은 세포의 각도 분포를 보면 U-형 패턴을 나타낸다. U-형 패턴의 -π 및 π 근처 양 피크가 죽은 세포에서 더 작으나, 사라지지는 않았다(αdead cell

Figure 112015018582453-pat00009
7.6 × 10-7). 이러한 실험 결과를 통해, 세포성 진동 모션(cellular rocking motion)이 상대적으로 적다는 점이 죽은 세포의 궤적에도 또한 보여진다는 점을 알 수 있다(도 4c). 이러한 각도 분포의 변화는 진동 모션을 포함하는 세포의 변칙적 운동이 세포의 특성(회복력, resilience)뿐만 아니라 표면 전하 불균질성에 기인하는 것이라는 가설을 뒷받침한다. 이러한 현상을 도 5에 도식화하였다. 표면 전하의 불균질성은 예를 들어 단백질과 같은 막 구성성분(즉 전하를 띈 분자)뿐만 아니라 당단백으로부터 유래하며, 세포의 비정상적인 운동을 유도하는 국소적인, 일시적인 제한에 있어서 중요한 인자가 될 수 있다. 이러한 불균질성은 살아있는 세포와 기판 사이의 비특이적 결합에 영향을 미치며, 변칙적 랜덤 워크를 야기한다.
Although there are subtle differences in angular distribution between living and dead cells, angular distribution of dead cells indicates a U-shaped pattern. The positive peaks near -π and -π in the U-shaped pattern were smaller in dead cells but did not disappear (α dead cell
Figure 112015018582453-pat00009
7.6 × 10 -7 ). From these experimental results, it can be seen that the relatively low cellular rocking motion is also seen in the trajectory of dead cells (FIG. 4c). This change in angular distribution supports the hypothesis that the anomalous movement of cells, including vibrational motion, is due to the surface charge inhomogeneity as well as the cell properties (resilience, resilience). This phenomenon is illustrated in FIG. The heterogeneity of surface charge can be an important factor in the local, transient limitation leading to abnormal cell movement, for example, from membrane components such as proteins (ie charged molecules) as well as glycoproteins. This heterogeneity affects nonspecific binding between living cells and the substrate, resulting in an irregular random walk.

< 결론 ><Conclusion>

구형의 살아있는 세포(spherical living cells)의 랜덤 워크를 관찰한 결과, 비록 기판 상에서 움직이기는 하나(즉, 2-차원 영역에서 움직이고, 3-차원 용액 공간에서는 아님), cPSMS가 정상 확산(normal diffusion)된다는 점을 발견하였고, 이는 전하를 띈 마이크로스피어가 그들과 기재 사이에 정전기적 반발력(electrostatic repulsion)이 생기는 경우 브라운 운동(Brownian motion)을 하기 때문인 것으로 보인다. Observation of the random walk of spherical living cells shows that cPSMS is normal diffusion although moving on a substrate (ie moving in a two-dimensional region, not in a three-dimensional solution space) This seems to be due to the Brownian motion when the charged microspheres produce an electrostatic repulsion between them and the substrate.

또한 MSD 측정 결과를 보면 구형의 살아있는 세포는 수퍼-확산성(super-diffusive behavior)을 나타냈다. 이러한 세포의 변칙적 운동(anomalous movement)은 랜덤 워크에서 세포의 진동 모션(rocking motion)에 기인한 것으로 보이는데 이는 세포의 기계적 특성(즉, 회복력, resilience) 뿐만 아니라 세포의 표면 전하 불균질성에 의한 물리적 상호작용에 기인한 것일 수 있다. 이러한 이론은 죽은 세포(dead cells)의 랜덤 워크 분석에 의해 입증되었다. 실험을 통해 세포(즉, 회복력이 있고 플렉서블한 구형)의 경우, 랜덤 운동은 세포막의 일시적 약한 밀폐(confinement)뿐만 아니라 세포 표면 전하 불균질성에 의해 유도된 세포 및 기판 사이의 비-특이적 결합으로 인한 미묘한 변형에 의해 영향을 받을 수 있음을 관찰하였다. In addition, MSD measurement results showed that spherical living cells exhibited super-diffusive behavior. The anomalous movement of these cells appears to be due to the rocking motion of the cells in random walk, which is not only due to the mechanical properties of the cell (ie, resilience, resilience), but also the physical interaction by cell surface charge heterogeneity . &Lt; / RTI &gt; This theory has been demonstrated by random walk analysis of dead cells. In the case of cells through experiments (ie, resilient and flexible spheres), random motion is not only due to transient weak confinement of the cell membrane, but also due to non-specific binding between cells and substrates induced by cell surface charge heterogeneity And can be affected by subtle deformation.

이로써, 본 발명은 외부 힘, 예를 들어 화학적 농도구배, 압력 또는 전기 자극이 없을 때 세포의 행동을 살펴볼 수 있는 방법을 제공할 수 있고, 세포 염색과 같은 과정없이 살아있는 세포와 죽은 세포를 구별할 수 있다는 점에서 의의가 있다.Thus, the present invention can provide a way to look at the behavior of cells in the absence of external forces, such as chemical concentration gradients, pressure or electrical stimulation, and to distinguish between living and dead cells without a process such as cell staining It is significant in that it can be.

Claims (21)

실리콘 웨이퍼 상에 형성되는 유리질 기판 상에 메조스코픽 생물학적 입자(mesoscopic biological particles)를 위치시키는 단계; 및
상기 입자의 통계적 움직임을 분석하는 단계를 포함하고,
여기에서, 메조스코픽 생물학적 입자가 세포이며,
레저버(reservoir)로서 폴리디메틸실록산이 유리질 기판 상에 추가로 위치하고,
살아있는 세포인 경우, 세포 및 기판 사이의 정전기적 반발력으로 인하여 브라운 운동을 하며, MSD(mean square displacements) 측정 결과 수퍼-확산성을 나타내고,
분석을 통해 메조스코픽 생물학적 입자가 살아있는지 죽은 것인지 구분이 가능한,
메조스코픽 생물학적 입자 구별방법.
Placing mesoscopic biological particles on a glassy substrate formed on a silicon wafer; And
And analyzing the statistical movement of the particle,
Here, the mesoscopic biological particle is a cell,
Polydimethylsiloxane as a reservoir is additionally located on the glassy substrate,
In the case of living cells, Brownian motion is caused by the electrostatic repulsion between the cells and the substrate. As a result of MSD (mean square displacements) measurement,
Through analysis, it is possible to distinguish whether mesoscopic biological particles are alive or dead,
A method for distinguishing mesoscopic biological particles.
삭제delete 제1항에 있어서,
유리질 기판은 SiO2, Si, Si3N4, 마이카(mica), 규산염, 봉규산염, 인산염, 아연-봉규산염, 소다-석회-실리카, 납-규산염 및 납-아연-붕산염 유리질 기판으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 메조스코픽 생물학적 입자 구별방법.
The method according to claim 1,
The vitreous substrate can be formed of a group consisting of SiO 2 , Si, Si 3 N 4 , mica, silicates, bimosilicates, phosphates, zinc-bosilicates, soda-lime-silica, lead-silicates and lead-zinc- &Lt; / RTI &gt; wherein the mesoporous material is selected from the group consisting &lt; RTI ID = 0.0 &gt; of: &lt; / RTI &gt;
제1항에 있어서,
유리질 기판은 SiO2(실리콘 다이옥사이드) 기판인 것을 특징으로 하는, 메조스코픽 생물학적 입자 구별방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the glassy substrate is a SiO 2 (silicon dioxide) substrate.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 유리질 기판은 0.1 내지 20 kÅ 인 것을 특징으로 하는, 메조스코픽 생물학적 입자 구별방법.
The method according to claim 1,
Wherein the glassy substrate is between 0.1 and 20 &lt; RTI ID = 0.0 &gt; kA. &Lt; / RTI &gt;
제1항에 있어서,
상기 유리질 기판은 1 내지 10 kÅ 인 것을 특징으로 하는, 메조스코픽 생물학적 입자 구별방법.
The method according to claim 1,
Wherein the glassy substrate is between 1 and 10 &lt; RTI ID = 0.0 &gt; kA. &Lt; / RTI &gt;
삭제delete 제1항에 있어서,
폴리디메틸실록산 레저버의 두께가 0.1 내지 20 mm인 것을 특징으로 하는, 메조스코픽 생물학적 입자 구별방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the thickness of the polydimethylsiloxane reservoir is 0.1 to 20 mm.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 메조스코픽 생물학적 입자가 위치하기 위한 유리질 기판으로 이루어지고,
상기 유리질 기판은 실리콘 웨이퍼 상에 형성되며,
여기에서, 메조스코픽 생물학적 입자가 세포이고,
레저버(reservoir)로서 폴리디메틸실록산이 유리질 기판 상에 추가로 위치하고,
살아있는 세포인 경우, 세포 및 기판 사이의 정전기적 반발력으로 인하여 브라운 운동을 하며, MSD(mean square displacements) 측정 결과 수퍼-확산성을 나타내고,
분석을 통해 메조스코픽 생물학적 입자가 살아있는지 죽은 것인지 구분이 가능한, 메조스코픽 생물학적 입자의 랜덤 움직임 관측용 기구.
A glassy substrate for positioning the mesoscopic biological particles,
The glassy substrate is formed on a silicon wafer,
Wherein the mesoscopic biological particle is a cell,
Polydimethylsiloxane as a reservoir is additionally located on the glassy substrate,
In the case of living cells, Brownian motion is caused by the electrostatic repulsion between the cells and the substrate. As a result of MSD (mean square displacements) measurement,
An instrument for random motion observation of mesoscopic biological particles capable of distinguishing whether the mesoscopic biological particles are alive or dead through analysis.
제13항에 있어서,
메조스코픽 생물학적 입자가 세포인 것을 특징으로 하는, 메조스코픽 생물학적 입자의 랜덤 움직임 관측용 기구.
14. The method of claim 13,
Characterized in that the mesoscopic biological particle is a cell.
제13항에 있어서,
유리질 기판은 SiO2, Si, Si3N4, 마이카(mica), 규산염, 봉규산염, 인산염, 아연-봉규산염, 소다-석회-실리카, 납-규산염 및 납-아연-붕산염 유리질 기판으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 메조스코픽 생물학적 입자의 랜덤 움직임 관측용 기구.
14. The method of claim 13,
The vitreous substrate can be formed of a group consisting of SiO 2 , Si, Si 3 N 4 , mica, silicates, bimosilicates, phosphates, zinc-bosilicates, soda-lime-silica, lead-silicates and lead-zinc- &Lt; / RTI &gt; The apparatus of claim 1, wherein the mesoscopic biological particles are selected from the group consisting of:
제13항에 있어서,
유리질 기판은 SiO2(실리콘 다이옥사이드) 기판인 것을 특징으로 하는, 메조스코픽 생물학적 입자의 랜덤 움직임 관측용 기구.
14. The method of claim 13,
Characterized in that the vitreous substrate is a SiO 2 (silicon dioxide) substrate.
삭제delete 제13항에 있어서,
상기 유리질 기판은 0.1 내지 20 kÅ 인 것을 특징으로 하는, 메조스코픽 생물학적 입자의 랜덤 움직임 관측용 기구.
14. The method of claim 13,
Characterized in that the glassy substrate is between 0.1 and 20 &lt; RTI ID = 0.0 &gt; kA. &Lt; / RTI &gt;
제13항에 있어서,
상기 유리질 기판은 1 내지 10 kÅ 인 것을 특징으로 하는, 메조스코픽 생물학적 입자의 랜덤 움직임 관측용 기구.
14. The method of claim 13,
Characterized in that the glassy substrate is between 1 and 10 &lt; RTI ID = 0.0 &gt; kA. &Lt; / RTI &gt;
삭제delete 제13항에 있어서,
폴리디메틸실록산 레저버의 두께가 0.1 내지 20 mm인 것을 특징으로 하는, 메조스코픽 생물학적 입자의 랜덤 움직임 관측용 기구.
14. The method of claim 13,
Characterized in that the polydimethylsiloxane reservoir has a thickness of 0.1 to 20 mm.
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