KR101847303B1 - Microwell substrate and fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로웰 서브스트레이트 및 이의 제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microwell substrate and a method of making the same.
세포 구상체(spheroid) 형태로 성장하는 세포는 2차원 평면 배양보다 몸의 실제 조직과 더 유사하다. 이러한 장점으로, 세포간 상호작용(cell interaction), 면역 활성화(immune-activation), 약물 스크리닝(drug screening) 및 분화(differentiation)의 연구를 향상시키기 위하여 세포 구상체가 사용되어 왔다. 게다가, 최근 다중 세포 타입을 포함하는 세포 구상체가 오르가노이드(organoid)(생리학상의 3차원 조직)에 적용되어 왔다. 오르가노이드는 인간의 발달과 질병을 연구하는데 매우 유용하다.Cells that grow in the form of spheroids are more similar to the actual tissues of the body than to 2-dimensional planar cultures. With these advantages, cell spheres have been used to improve the study of cell interactions, immune-activation, drug screening, and differentiation. In addition, cellular organisms, including multiple cell types, have recently been applied to organoids (physiological three-dimensional tissues). Organogens are very useful in studying human development and disease.
이러한 세포 구상체를 제작하기 위한 여러 방법들이 있다. 이 중 가장 간단한 방법은 세포들이 서로 합쳐지고 세포 구상체를 형성하도록 붙지 않는 표면을 사용하는 것을 포함한다. 예를 들어, 페트리 접시(petridish)는 붙지 않는 표면을 갖기 위하여, 소혈청알부민(bovine serum albumin), 플루로닉(pluronic) f-127 또는 소수성 폴리머(hydrophobic polymer)로 처리될 수 있다.There are several methods for producing such cell spheres. The simplest of these involves using surfaces that do not stick together to form cells spheroids that are joined together. For example, a petridish can be treated with bovine serum albumin, pluronic f-127 or a hydrophobic polymer to have a non-stick surface.
그리고, 스피너 플라스크(spinner-flask)를 이용한 방법은 많은 양의 세포 구상체를 생성하는 잘 알려진 수단이다. 이 방법에서는, 세포가 플라스크 표면에 달라붙게 되는 것을 막기 위하여, 세포가 교반에 의하여 부유가 정지된다. 대신에, 부유하는 세포는 세포 구상체를 형성하기 위하여 합쳐진다.And, a spinner-flask method is a well-known means of producing a large amount of cell spheroids. In this method, suspension of the cells is stopped by agitation in order to prevent the cells from sticking to the flask surface. Instead, floating cells are combined to form cell spheres.
이러한 붙지 않는 표면을 이용한 방법과 스피너 플라스크를 이용한 방법은 둘 다 많은 양의 세포 구상체를 생성할 수 있다. 그러나, 이 방법들은 각 세포 구상체를 추적하고 모니터링하는 것뿐만 아니라, 세포 구상체의 사이즈를 제어하기에 어려운 문제가 있다.Both the non-stick surface method and the spinner flask method can produce large amounts of cell spheroids. However, these methods have difficulties in controlling the size of the cell spheroid as well as tracking and monitoring each cell spheroid.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 다른 세포 구상체 생성 방법으로서, 방울 배양(hanging drop) 방법이 사용될 수 있다. 이 방법은 침착된 세포 현탁액을 배양접시 뚜껑의 안쪽면에 떨어뜨리는 것을 포함한다. 이와 같이 떨어진 방울은 보통 15~30μL이며, 약 300~3000개의 세포를 포함한다. 뚜껑을 뒤집었을 때, 떨어진 방울은 표면 장력으로 떨어지지 않는다. 극미한 중력 환경은 각 방울에서 세포를 농축시키며, 자유 액체공기 인터페이스에서 하나의 세포 구상체를 형성한다. 방울 배양의 장점은, 붙지 않는 표면을 이용한 방법 및 스피너 플라스크를 이용한 방법과 비교하여, 세포 구상체를 추적하고 모니터링하기가 용이하면서도 사이즈 분포가 잘 제어되는 점이다. 그러나, 이 방법은 세포 구상체의 대량 생성 및 생성 절차가 매우 노동 집약적인 단점이 있다.In order to solve this problem, a hanging drop method can be used as another cell spheroid forming method. This method involves dropping the deposited cell suspension onto the inside surface of the lid of the culture dish. These drops are usually 15 to 30 μL and contain about 300 to 3000 cells. When the lid is turned over, the dropped droplets do not fall to the surface tension. A subtle gravitational environment enriches the cells in each droplet and forms a single cellular globe at the free liquid air interface. The advantage of the droplet culture is that it is easy to track and monitor the cell spheroids and the size distribution is well controlled as compared with the method using a non-stick surface and the method using a spinner flask. However, this method has a drawback that mass production and generation of cell spheroids are labor intensive.
한편, 마이크로웰 어레이(microwell array)는 많은 마이크로 사이즈의 우물을 갖는 평평한 판이다. 각각의 마이크로 웰은 100~1000μm 범위의 지름을 갖는다. 이러한 마이크로웰을 이용한 세포 구상체 생성 원리는 붙지 않는 표면 방법과 유사하다. 이 방법은, 세포나 세포 구상체를 분리하기 위하여 마이크로웰 사이의 공간이 제공되는 장점이 있다. 이는 각 세포 구상체를 모니터링하기 용이하면서도 세포 구상체의 사이즈를 제어하기 용이하다. 많은 수의 마이크로웰은 세포 구상체를 많이 생성할 수 있게 한다. 다른 장점으로, 마이크로웰은 사용자만의 실험 목적에 따른 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 마이크로웰은 육면체, 원기둥, 삼각기둥 등의 형태로 형성될 수 있다. 그러나, 일반적으로, 3차원의 오목한 형태 또는 반구형태가 균일한 사이즈의 세포 구상체를 생성하기 위하여 가장 적합한 것이 될 수 있다.On the other hand, a microwell array is a flat plate with many micro-sized wells. Each microwell has a diameter in the range of 100 to 1000 mu m. The principle of cell spheroid formation using such microwells is similar to the non-stick surface method. This method has the advantage of providing a space between microwells for separating cells or cell spheres. This facilitates the monitoring of each cell spheroid and facilitates controlling the size of the cell spheroid. A large number of microwells allow a large number of cell spheroids to be generated. As another advantage, the microwell can be formed in a form according to the user's own experimental purpose. For example, the microwell can be formed in the form of a hexahedron, a cylinder, a triangular pole, or the like. However, in general, a three-dimensional concave or hemispherical shape may be most suitable for producing a cell spheroid having a uniform size.
평평한 바닥을 가지는 마이크로웰이 다중 세포 구상체를 포함시키기 위하여 사용될 수도 있다. 그래서, 오목한 형태의 마이크로웰의 유용성은, 배아줄기세포에서 심장 근육 세포 분화(cardiomyocyte differentiation of embryonic stem cells), 섬세포 클러스터의 인슐린 분비(insulin secretion of islet cell clusters), 간세포의 효소 활성(enzymatic activity of hepatocytes) 및 종양 편구의 약물 내성(drug resistance of tumor spheroids)을 검사하는 것과 같은 많은 세포 생물학 연구에서 보고되어 왔다.A microwell with a flat bottom may be used to include multiple cellular spheres. Therefore, the usefulness of the concave-shaped microwells is due to the fact that in embryonic stem cells, cardiomyocyte differentiation of embryonic stem cells, insulin secretion of islet cell clusters, and enzymatic activity of hepatocytes hepatocytes, and drug resistance of tumor spheroids have been reported in many cell biology studies.
하지만, 마이크로웰 제작은 종종 특수한 마이크로 패터닝 설비가 필요하다. 기존 포토리소그라피(photolithography) 기반 방법은 노출 및 현상 설비(exposure and developing facilities)가 필요하며, 반응성 이온 에칭 기반 방법은 플라즈마 및 이온 에칭 장비가 필요하다. 이러한 장비는 비싸고, 복잡한 제작 공정을 가지므로, 마이크로 기술에 접근하지 못하는 생물학자에게 높은 진입 장벽이 된다.However, microwell fabrication often requires specialized micropatterning equipment. Existing photolithography based methods require exposure and developing facilities, and reactive ion etching based methods require plasma and ion etching equipment. Such equipment is expensive and has a complex manufacturing process, making it a high entry barriers for biologists who do not have access to micro-technologies.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 비용 효율적인 다른 방법이 제안되어 왔다. 제안된 방법에는, 멤브레인(membrane), 관통홀이 형성된 서브스트레이트 및 진공을 이용한 유연한 멤브레인 방법과 언 물방울을 이용한 아이스 리소그래피(ice lithography)가 있다. 그러나, 이러한 방법들 역시, 심각한 문제가 있다. 즉, 패턴 사이즈의 제어, 높은 종횡비(aspect ratio)의 달성 및 더 큰 마이크로웰의 생성이 어렵다는 문제점이 있다.To solve this problem, other cost-effective methods have been proposed. The proposed method includes a membrane, a substrate with a through-hole formed therein, a flexible membrane method using a vacuum, and ice lithography using frozen droplets. However, these methods also have serious problems. That is, there is a problem that it is difficult to control the pattern size, achieve a high aspect ratio, and generate a larger microwell.
본 발명은 홀이 형성된 플레이트, 스틸 비드(steel bead) 및 자석 어레이(magnet array)를 이용하여 자기력에 의하여 스틸 비드가 플레이트의 홀에 고정됨을 통해 오목한 구 형태의 마이크로웰이 형성된 마이크로웰 서브스트레이트의 제작 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a microwell substrate in which a steel bead is fixed to a hole of a plate by a magnetic force using a hole-formed plate, a steel bead and a magnet array, So as to provide a manufacturing method.
본 발명의 일 측면에 따르면, 마이크로웰이 형성된 마이크로웰 서브스트레이트(microwell substrate)의 제작 방법이 개시된다.According to an aspect of the invention, a method of making a microwell substrate in which a microwell is formed is disclosed.
본 발명의 실시예에 따른 마이크로웰 서브스트레이트의 제작 방법은, 홀 어레이(hole array)를 형성한 상부 플레이트(plate) 및 하부 플레이트를 결합하여, 복수의 트랩홀이 배열된 플레이트 어셈블리(assembly)를 제작하는 단계, 상기 플레이트 어셈블리를 자석 어레이 위에 쌓는 단계, 상기 트랩홀을 스틸 비드(steel bead)로 채우는 단계, 상기 플레이트 어셈블리에서 상기 상부 플레이트를 제거하여 마이크로웰 금형을 생성하는 단계 및 상기 생성된 마이크로웰 금형을 이용하여 상기 마이크로웰 서브스트레이트를 제작하는 단계를 포함한다.A method of fabricating a microwell substrate according to an embodiment of the present invention includes assembling a plate assembly in which a plurality of trap holes are arranged by coupling an upper plate and a lower plate having a hole array, Forming a microwell mold by removing the top plate from the plate assembly; and forming a micro well mold by removing the top plate from the plate assembly. And forming the microwell substrate using a well mold.
상기 플레이트 어셈블리는 상기 상부 플레이트에 형성된 상부홀과 상기 하부 플레이트에 형성된 하부홀의 중심이 일치하도록, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트가 겹쳐져 형성되며, 상기 상부 플레이트에 형성된 상부홀은 상기 하부 플레이트에 형성된 하부홀보다 지름이 더 크게 형성된다.The upper plate and the lower plate are overlapped with each other such that the center of the upper hole formed in the upper plate and the lower hole formed in the lower plate coincide with each other. The diameter is larger than the hole.
상기 트랩홀을 스틸 비드(steel bead)로 채우는 단계는, 상기 플레이트 어셈블리 위에 상기 트랩홀 총개수를 초과하는 양의 스틸 비드를 올려 놓는 단계 및 각 트랩홀에 스틸 비드가 채워지도록 비금속의 아크릴 플레이트로 상기 플레이트 어셈블리 위에 놓인 스틸 비드들을 쓸어 내는 단계를 포함한다.The step of filling the trap hole with a steel bead includes the steps of placing a steel bead in an amount exceeding the total number of the trap holes on the plate assembly and inserting the steel bead into a non- And sweeping the steel beads overlying the plate assembly.
상기 플레이트 어셈블리 위에 놓인 스틸 비드들을 쓸어 내는 단계는, 상기 자석 어레이의 자기력에 의하여 상기 각 트랩홀에 상기 스틸 비드가 채워지고 고정되는 단계 및 상기 트랩홀을 채우고 남은 나머지 스틸 비드들이 상기 플레이트 어셈블리 위에서 제거되는 단계를 포함한다.The step of sweeping the steel beads placed on the plate assembly includes filling and fixing the steel beads in the respective trap holes by the magnetic force of the magnet array and removing remaining steel beads remaining on the plate holes from the plate assembly Lt; / RTI >
상기 플레이트 어셈블리에서 상기 상부 플레이트가 제거되면, 상기 하부 플레이트의 각 하부홀에 상기 스틸 비드가 박힌 형태의 상기 마이크로웰 금형이 생성되되, 자석 어레이는 상기 하부 플레이트의 각 하부홀에 상기 스틸 비드가 자기력에 의하여 고정되도록 상기 마이크로웰 금형 하부에 위치한다.When the upper plate is removed from the plate assembly, the microwell mold having the steel bead embedded in each lower hole of the lower plate is formed, and the magnet array is formed by inserting the steel bead into each lower hole of the lower plate, And is positioned below the microwell mold so as to be fixed by the microwell.
상기 마이크로웰 서브스트레이트를 제작하는 단계는, 상기 자석 어레이 위에 올려진 상기 마이크로웰 금형을 그릇에 넣고, 상기 마이크로웰 금형이 잠기도록 액체 상태의 서브스트레이트 재료를 상기 그릇에 부은 후, 상기 서브스트레이트 재료를 경화시키기 위하여 굽는 단계, 상기 서브스트레이트 재료가 경화되면, 상기 스틸 비드가 내장된 상기 마이크로웰 서브스트레이트를 상기 하부 플레이트로부터 분리하는 단계 및 상기 마이크로웰 서브스트레이트에 내장된 스틸 비드를 자석을 이용하여 제거하는 단계를 포함한다.The step of fabricating the microwell substrate includes placing the microwell mold on the magnet array in a bowl, pouring a substrate material in a liquid state into the microwell mold to immerse the microwell mold, Separating the steel bead embedded micro-well substrate from the lower plate when the substrate material is cured, and heating the steel bead embedded in the microwell substrate with a magnet .
상기 스틸 비드의 지름 및 상기 하부 플레이트에 형성된 하부홀의 지름에 따라 상기 마이크로웰의 크기 및 형상이 결정된다.The size and shape of the microwell are determined according to the diameter of the steel bead and the diameter of the lower hole formed in the lower plate.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 마이크로웰 서브스트레이트가 개시된다.According to another aspect of the present invention, a microwell substrate is disclosed.
본 발명의 실시예에 따른 마이크로웰 서브스트레이트는, 홀 어레이가 형성된 플레이트의 각 홀에 스틸 비드가 박힌 형태의 마이크로웰 금형에 상응하도록, 개구부를 가지는 오목한 형태의 마이크로웰이 형성되되, 상기 마이크로웰의 크기 및 형상은 상기 스틸 비드의 지름 및 상기 플레이트의 홀의 지름에 따라 결정된다.In the microwell substrate according to the embodiment of the present invention, a concave microwell having an opening is formed so as to correspond to a microwell mold having a steel bead embedded in each hole of a plate on which a hole array is formed, Is determined according to the diameter of the steel bead and the diameter of the hole of the plate.
상기 마이크로웰의 절대적인 크기는 상기 스틸 비드의 크기에 비례하며, 상기 마이크로웰의 형상은 상기 하부홀의 지름과 상기 스틸 비드의 지름의 차이로 결정된다.The absolute size of the microwell is proportional to the size of the steel bead, and the shape of the microwell is determined by the difference between the diameter of the lower hole and the diameter of the steel bead.
본 발명의 실시예에 따른 마이크로웰 서브스트레이트의 제작 방법은, 홀이 형성된 플레이트, 스틸 비드(steel bead) 및 자석 어레이(magnet array)를 이용하여 자기력에 의하여 스틸 비드가 플레이트의 홀에 고정됨을 통해 오목한 구 형태의 마이크로웰을 형성함으로써, 비싸지 않고 복잡하지 않은 설비가 사용되고, 많은 고수준 기술이 요구되진 않아 숙련되지 않은 사람도 용이하게 제작할 수 있다.A method of manufacturing a microwell substrate according to an embodiment of the present invention includes the steps of fixing a steel bead to a hole of a plate by a magnetic force using a hole formed plate, a steel bead, and a magnet array By forming a concave spherical microwell, an inexpensive and uncomplicated facility is used, and many high-level technologies are not required, so that even an untrained person can be easily manufactured.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웰 서브스트레이트의 제작 방법을 나타낸 도면.
도 2 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웰 서브스트레이트의 제작 예시를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웰 서브스트레이트를 이용한 세포 배양 방법을 예시하여 나타낸 도면.1 illustrates a method of fabricating a microwell substrate in accordance with an embodiment of the present invention.
2 to 9 are views showing an example of fabrication of a microwell substrate according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating a cell culture method using a microwell substrate according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprising ", or" comprising "and the like should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, Or may be further comprised of additional components or steps. Also, the terms "part," " module, "and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software .
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웰 서브스트레이트의 제작 방법을 나타낸 도면이고, 도 2 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웰 서브스트레이트의 제작 예시를 나타낸 도면이다. 이하, 도 1을 중심으로 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웰 서브스트레이트의 제작 방법에 대하여 설명하되, 도 2 내지 도 9를 참조하기로 한다.FIG. 1 is a view showing a method of manufacturing a microwell substrate according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 9 are views showing an example of manufacturing a microwell substrate according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing a microwell substrate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, with reference to FIGS. 2 to 9. FIG.
S110 단계에서, 플레이트 어셈블리(10)를 제작한다. 플레이트 어셈블리(10)는 상부 플레이트(11)에 형성된 상부홀(21)과 하부 플레이트(12)에 형성된 하부홀(22)의 중심이 일치하도록 홀 어레이가 형성된 상부 플레이트(11)와 하부 플레이트(12)가 겹쳐져 형성되며, 상부 플레이트(11)에 형성된 상부홀(21)은 하부 플레이트(12)에 형성된 하부홀(22)보다 지름이 더 크게 형성된다. 이를 통해, 플레이트 어셈블리(10)는 스틸 비드(40)가 채워지는 상부 지름이 하부 지름보다 큰 트랩홀(20)을 가진다.In step S110, the
예를 들어, 도 2를 참조하면, 상부 플레이트(21) 및 하부 플레이트(22)는 각각 50 x 50 mm 이상의 크기 및 0.3 mm의 두께를 가지는 알루미늄 플레이트일 수 있다. 그리고, 홀의 지름이 상부 플레이트(21)는 750 μm, 하부 플레이트(22)는 550 μm이고, 홀 사이의 중심간 거리는 1mm이고, 홀 개수는 30 x 30개가 되도록, 상부 플레이트(11) 및 하부 플레이트(12) 각각에 홀 어레이가 형성될 수 있다. 그리고, 상부 플레이트(21) 및 하부 플레이트(22)는 각각 네 모서리에 지름 3 mm의 얼라이먼트(alignment) 홀이 형성되며, 상부 플레이트(21) 및 하부 플레이트(22)가 겹쳐진 상태에서, 얼라이먼트 홀을 이용한 볼트와 너트 결합을 통해 상부 플레이트(21) 및 하부 플레이트(22)가 고정될 수 있다. 상부 플레이트(21)와 하부 플레이트(22)는 결합 고정되기 전에, 표면을 세척하기 위하여 15% 황산에 담가질 수 있다. 알루미늄 플레이트 표면의 산화 알루미늄의 얇은 층은 내부식성을 제공하기 때문에, 홀의 지름 및 플레이트 두께는 산 처리에 의하여 변화하지 않는다.For example, referring to FIG. 2, the
S120 단계에서, 자석 어레이(30) 위에 플레이트 어셈블리(10)를 쌓는다.In step S120, the
예를 들어, 자석 어레이(30)는 1 x 1 x 1 mm의 네오디뮴(neodymium) 자석을 30 ㅧ 30개 배열하여 형성될 수 있으며, 각 자석은 0.363N의 자력 세기를 가질 수 있다. 각 자석은 이웃하는 자석과 극이 반대가 되도록 배열된다. 그리고, 자석 어레이(30)는 자석 배열이 깨지거나 흐트러지는 것을 방지하기 위하여, 30 x 30 mm 크기의 알루미늄 플레이트 위에 양면 테이프를 이용하여 부착될 수 있다.For example, the
S130 단계에서, 플레이트 어셈블리(10)의 트랩홀(20)을 스틸 비드(40)로 채운다.In step S130, the
예를 들어, 도 3 및 도 4를 참조하면, 플레이트 어셈블리(10) 위에 적어도 트랩홀(20) 총개수를 초과하는 충분한 양의 600 μm 지름의 스틸 비드(40)를 올려 놓은 후, 각 트랩홀(20)에 스틸 비드(40)가 채워지도록 비금속의 아크릴 플레이트(50)로 플레이트 어셈블리(10) 위에 놓인 스틸 비드(40)들을 쓸어 낸다. 이때, 자석 어레이(30)의 자기력이 각 트랩홀(20)에 스틸 비드(40)가 채워지고 고정되게 할 수 있다. 이를 통해, 각 트랩홀(20)에 스틸 비드(40)가 채워짐과 동시에, 트랩홀(20)을 채우고 남은 나머지 스틸 비드(40)들을 플레이트 어셈블리(10) 위에서 제거할 수 있다.3 and 4, a sufficient amount of
S140 단계에서, 플레이트 어셈블리(10)에서 상부 플레이트(11)를 제거하여 마이크로웰 금형(100)을 생성한다.In step S140, the
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 플레이트 어셈블리(10)에서 상부 플레이트(11)가 제거되면, 하부 플레이트(12)의 각 하부홀(22)에 스틸 비드(40)가 박힌 형태의 마이크로웰 금형(100)이 생성될 수 있다. 이때, 자석 어레이(30)는 하부 플레이트(12)의 각 하부홀(22)에 스틸 비드(40)가 자기력에 의하여 고정되도록 마이크로웰 금형(100) 하부에 계속 위치할 수 있다.5, when the
S150 단계에서, 생성된 마이크로웰 금형(100)을 이용하여 마이크로웰(210)이 형성된 마이크로웰 서브스트레이트(200)를 제작한다.In step S150, a
예를 들어, 도 6을 참조하면, 자석 어레이(30) 위에 올려진 마이크로웰 금형(100)을 그릇(60)에 넣고, 마이크로웰 금형(100)이 잠기도록 액체 상태의 서브스트레이트 재료(70)를 그릇(60)에 부은 후, 액체 상태의 서브스트레이트 재료(70)를 경화시키기 위하여 굽는다. 여기서, 그릇(60)은 페트리 접시(Petri-dish)일 수 있으며, 서브스트레이트 재료(70)는 폴리디메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane) 혼합물일 수 있다. 폴리디메틸실록산 혼합물은 폴리디메틸실록산 단위체(monomer)와 경화 에이전트를 10:1의 비율로 섞어 생성될 수 있다. 생성된 폴리디메틸실록산 혼합물에 포함된 거품을 제거하기 위하여, 데시케이터(desiccator)와 진공 펌프를 이용하여 폴리디메틸실록산 혼합물에서 가스가 제거될 수 있으며, 폴리디메틸실록산 혼합물은 마이크로웰 금형(100)에 부어진 후에도 동일한 방법으로 다시 가스가 제거될 수 있다. 그리고, 폴리디메틸실록산 혼합물은 열판(hotplate)에서 80 ㅀC로 구워질 수 있다.6, a
이후, 액체 상태의 서브스트레이트 재료(70)가 경화되면, 스틸 비드(40)가 내장된 마이크로웰 서브스트레이트(200)가 생성될 수 있다. 이 스틸 비드(40)가 내장된 마이크로웰 서브스트레이트(200)를 도 7에 도시된 바와 같이, 하부 플레이트(12)로부터 분리한다. 그리고, 스틸 비드(40)가 내장된 마이크로웰 서브스트레이트(200)의 스틸 비드(40)는 자석(80)을 이용하여 제거될 수 있다. 여기서, 자석(80)은 Φ15 mm x 2 mm 크기를 가지며, 마이크로웰 서브스트레이트(200)에 박힌 스틸 비드(40)를 제거하기에 충분히 강한 자력을 가질 수 있다. Thereafter, when the liquid
스틸 비드(40)가 내장된 마이크로웰 서브스트레이트(200)의 스틸 비드(40)가 제거되면, 마이크로웰 서브스트레이트(200)의 스틸 비드(40)가 박혀 있던 공간은 마이크로웰(210)이 된다.When the
이와 같이, 마이크로웰(210)은 마이크로웰 서브스트레이트(200)에 스틸 비드(40)가 박혀 있던 공간이므로, 스틸 비드(40)의 크기(즉, 지름)와 하부 플레이트(12)에 형성된 하부홀(22)의 크기(즉, 지름)에 따라 그 크기 및/또는 형상이 결정될 수 있다.Since the
예를 들어, 도 9를 참조하면, 마이크로웰 금형(100)이 600 μm 지름의 스틸 비드(40)와 300 μm 지름의 하부홀(22)을 가지는 하부 플레이트(12)로 구성되는 경우, 마이크로웰(210)은 600 μm 지름의 스틸 비드(40)의 크기 및 형상에 상응하게 형성될 수 있다. 그리고, 마이크로웰 금형(100)이 600 μm 지름의 스틸 비드(40)와 550 μm 지름의 하부홀(22)을 가지는 하부 플레이트(12)로 구성되는 경우, 스틸 비드(40)가 하부홀(22)에 깊이 박힘으로써, 마이크로웰(210)은 600 μm 지름의 스틸 비드(40)의 반구 형상 및 크기에 상응하게 형성될 수 있다. 그리고, 마이크로웰 금형(100)이 800 μm 지름의 스틸 비드(40)와 550 μm 지름의 하부홀(22)을 가지는 하부 플레이트(12)로 구성되는 경우, 마이크로웰(210)은 800 μm 지름의 스틸 비드(40)의 크기 및 형상에 상응하게 형성될 수 있다.For example, referring to FIG. 9, when the
따라서, 마이크로웰(210)의 절대적인 크기는 스틸 비드(40)의 크기에 비례할 수 있으며, 마이크로웰(210)의 형상은 하부 플레이트(12)의 하부홀(22)의 지름과 스틸 비드(40)의 지름의 차이로 결정될 수 있다. 즉, 하부 플레이트(12)의 하부홀(22)의 지름보다 스틸 비드(40)의 지름이 많이 클수록, 마이크로웰(210)의 형상은 스틸 비드(40)의 형상에 가깝게 형성될 수 있고, 형성된 마이크로웰(210)의 개구부는 보다 더 샤프(sharp)하게 형성되어 더 좁아질 수 있다. 이는 마이크로웰(210)에서 세포 배양 시, 심어진 세포가 마이크로웰(210) 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.The absolute size of the
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웰 서브스트레이트를 이용한 세포 배양 방법을 예시하여 나타낸 도면이다.10 is a diagram illustrating a cell culture method using a microwell substrate according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, (a) 단계에서, 마이크로웰(210)이 형성된 마이크로웰 서브스트레이트(200)에 세포를 심는다.Referring to FIG. 10, in step (a), a cell is planted in a
예를 들어, 14mm 지름의 생체조직 채취용 펀치를 이용하여 마이크로웰(210)이 형성된 폴리디메틸실록산 서브스트레이트를 잘라낸다. 이어, 생성된 14mm 지름의 폴리디메틸실록산 서브스트레이트를 가압증기 멸균기(autoclave sterilizer)에서 살균한다. 이어, 마이크로웰 표면에 세포가 부착되는 것을 막기 위하여 4% 플루로닉 F-127로 하룻밤 동안 폴리디메틸실록산 서브스트레이트 전체를 코팅한다. 코팅 절차 동안 마이크로웰(210)에 포함되는 공기방울은 피펫팅(pipetting) 또는 초음파 세척기를 이용하여 제거될 수 있다. 이어, 인산완충식염수(PBS: phosphate-buffered saline)를 이용하여 플루로닉 F-127을 3번 씻어낸다. 이어, 폴리디메틸실록산 서브스트레이트에 2 x 106개의 세포를 함유한 1mL의 세포 미디엄을 심는다. 타겟 세포 구상체 및/또는 타겟 세포 타입에 따라 심는 밀도는 변화될 수 있다. 세포 미디엄 솔루션에는, 지방에서 파생된 줄기세포(ASC: adipose-derived stem cells)가 사용될 수 있다.For example, a polydimethylsiloxane substrate on which microwells 210 are formed is cut out by using a punch for collecting a living tissue having a diameter of 14 mm. The resulting 14 mm diameter polydimethylsiloxane substrate is then sterilized in an autoclave sterilizer. Next, the entire polydimethylsiloxane substrate was coated with 4% pluronic F-127 overnight to prevent cells from adhering to the surface of the microwell. The air bubbles contained in the
(b) 단계에서, 마이크로웰(210)에 채워지지 않은 세포들을 제거하기 위하여 1000μL 피펫으로 1mL의 미디엄을 빨아드린다. 이를 통해, 마이크로웰(210)의 세포가 채워지지 않은 공간에 세포가 마저 채워질 수 있다.In step (b), 1 mL of medium is sucked with a 1000 μL pipette to remove the unfilled cells in the
(c) 단계에서, 마이크로웰 서브스트레이트(200)에 세포 미디엄을 다시 채운다.In step (c), the
(d) 단계에서, 일정시간 동안 세포을 배양하면, 세포 구상체(spheroid) 형태로 세포가 성장한다.In step (d), when the cells are cultured for a certain period of time, cells grow in the form of spheroids.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Should be regarded as belonging to the following claims.
10: 플레이트 어셈블리
20: 트랩홀
30: 자석 어레이
40: 스틸 비드
50: 아크릴 플레이트
60: 그릇
70: 서브스트레이트 재료
100: 마이크로웰 금형
200: 마이크로웰 서브스트레이트10: Plate assembly
20: Trap hole
30: magnet array
40: Steel bead
50: Acrylic plate
60: bowl
70: Substrate material
100: microwell mold
200: Microwell substrate
Claims (10)
홀 어레이(hole array)를 형성한 상부 플레이트(plate) 및 하부 플레이트를 결합하여, 복수의 트랩홀이 배열된 플레이트 어셈블리(assembly)를 제작하는 단계;
복수의 네오디움(neodymium) 자석을 각 자석이 이웃하는 자석과 극이 반대가 되도록 배열하여 자석 어레이를 제작하는 단계;
상기 플레이트 어셈블리를 상기 자석 어레이 위에 쌓는 단계;
상기 트랩홀을 스틸 비드(steel bead)로 채우는 단계;
상기 플레이트 어셈블리에서 상기 상부 플레이트를 제거하여 마이크로웰 금형을 생성하는 단계; 및
상기 생성된 마이크로웰 금형을 이용하여 상기 마이크로웰 서브스트레이트를 제작하는 단계를 포함하되,
상기 플레이트 어셈블리에서 상기 상부 플레이트가 제거되면, 상기 하부 플레이트의 각 하부홀에 상기 스틸 비드가 박힌 형태의 상기 마이크로웰 금형이 생성되되,
상기 자석 어레이는 상기 하부 플레이트의 각 하부홀에 상기 스틸 비드가 자기력에 의하여 고정되도록 상기 마이크로웰 금형 하부에 위치하고,
상기 스틸 비드의 지름 및 상기 하부 플레이트에 형성된 하부홀의 지름에 따라 상기 마이크로웰의 크기 및 형상이 결정되는 것을 특징으로 하는 마이크로웰 서브스트레이트의 제작 방법.
1. A method for manufacturing a microwell substrate in which a microwell is formed,
Assembling a plate assembly in which a plurality of trap holes are arranged by assembling an upper plate and a lower plate in which a hole array is formed;
Arranging a plurality of neodymium magnets in such a manner that each magnet is opposite to a neighboring magnet;
Stacking the plate assembly on the magnet array;
Filling the trap hole with a steel bead;
Removing the top plate from the plate assembly to produce a microwell mold; And
And fabricating the microwell substrate using the microwell mold,
When the upper plate is removed from the plate assembly, the microwell mold having the steel bead embedded in each lower hole of the lower plate is generated,
Wherein the magnet array is positioned below the microwell mold so that the steel bead is fixed to each lower hole of the lower plate by a magnetic force,
Wherein the size and shape of the microwell are determined according to the diameter of the steel bead and the diameter of the lower hole formed in the lower plate.
상기 플레이트 어셈블리는 상기 상부 플레이트에 형성된 상부홀과 상기 하부 플레이트에 형성된 하부홀의 중심이 일치하도록, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트가 겹쳐져 형성되며, 상기 상부 플레이트에 형성된 상부홀은 상기 하부 플레이트에 형성된 하부홀보다 지름이 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로웰 서브스트레이트의 제작 방법.
The method according to claim 1,
The upper plate and the lower plate are overlapped with each other such that the center of the upper hole formed in the upper plate and the lower hole formed in the lower plate coincide with each other. And the diameter of the hole is larger than that of the hole.
상기 트랩홀을 스틸 비드(steel bead)로 채우는 단계는,
상기 플레이트 어셈블리 위에 상기 트랩홀 총개수를 초과하는 양의 스틸 비드를 올려 놓는 단계; 및
각 트랩홀에 스틸 비드가 채워지도록 비금속의 아크릴 플레이트로 상기 플레이트 어셈블리 위에 놓인 스틸 비드들을 쓸어 내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웰 서브스트레이트의 제작 방법.
The method according to claim 1,
The step of filling the trap hole with a steel bead comprises:
Placing a steel bead in an amount exceeding the total number of the trap holes on the plate assembly; And
And sweeping the steel beads placed on the plate assembly with a non-metallic acrylic plate so that each trap hole is filled with steel beads.
상기 플레이트 어셈블리 위에 놓인 스틸 비드들을 쓸어 내는 단계는,
상기 자석 어레이의 자기력에 의하여 상기 각 트랩홀에 상기 스틸 비드가 채워지고 고정되는 단계; 및
상기 트랩홀을 채우고 남은 나머지 스틸 비드들이 상기 플레이트 어셈블리 위에서 제거되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웰 서브스트레이트의 제작 방법.
The method of claim 3,
The step of sweeping the steel beads overlying the plate assembly comprises:
Filling and fixing the steel beads in the respective trap holes by the magnetic force of the magnet array; And
And filling remaining trap holes with remaining steel beads on the plate assembly. ≪ RTI ID = 0.0 > 15. < / RTI >
상기 마이크로웰 서브스트레이트를 제작하는 단계는,
상기 자석 어레이 위에 올려진 상기 마이크로웰 금형을 그릇에 넣고, 상기 마이크로웰 금형이 잠기도록 액체 상태의 서브스트레이트 재료를 상기 그릇에 부은 후, 상기 서브스트레이트 재료를 경화시키기 위하여 굽는 단계;
상기 서브스트레이트 재료가 경화되면, 상기 스틸 비드가 내장된 상기 마이크로웰 서브스트레이트를 상기 하부 플레이트로부터 분리하는 단계; 및
상기 마이크로웰 서브스트레이트에 내장된 스틸 비드를 자석을 이용하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웰 서브스트레이트의 제작 방법.
The method according to claim 1,
The step of fabricating the microwell substrate comprises:
Pouring the microwell mold on the magnet array into a bowl, pouring the substrate material in a liquid state to immerse the microwell mold in the vessel, and baking the substrate material to cure the substrate material;
Separating the microwell substrate with the steel bead from the lower plate when the substrate material is cured; And
And removing the steel beads embedded in the microwell substrate using a magnet.
상기 마이크로웰의 크기 및 형상은 상기 스틸 비드의 지름 및 상기 플레이트의 홀의 지름에 따라 결정되며,
상기 마이크로웰의 절대적인 크기는 상기 스틸 비드의 크기에 비례하며, 상기 마이크로웰의 형상은 상기 홀의 지름과 상기 스틸 비드의 지름의 차이로 결정되는 것을 특징으로 하는 마이크로웰 서브스트레이트.
A concave microwell having an opening is formed so as to correspond to a microwell mold having a steel bead embedded in each hole of the plate on which the hole array is formed,
The size and shape of the microwell are determined by the diameter of the steel bead and the diameter of the hole of the plate,
Wherein the absolute size of the microwell is proportional to the size of the steel bead and the shape of the microwell is determined by the difference between the diameter of the hole and the diameter of the steel bead.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160179989A KR101847303B1 (en) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Microwell substrate and fabrication method thereof |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111826286A (en) * | 2019-04-17 | 2020-10-27 | 中央研究院 | Microporous device and method of making same |
-
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- 2016-12-27 KR KR1020160179989A patent/KR101847303B1/en active IP Right Grant
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Applied Surface Science, Vol. 256, pp. 2066-2072 (2010.09.20.) |
Biomed. Eng. Lett., Vol. 3, pp. 131-137 (2013.)* |
Sensors, Vol. 14, pp. 6952-6964 (2014.04.21.) |
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CN111826286A (en) * | 2019-04-17 | 2020-10-27 | 中央研究院 | Microporous device and method of making same |
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