KR102364619B1 - Cell culture container and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기는 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상에 배치된 적어도 하나의 증착 그래핀층을 포함하는 배양 기판을 포함하고, 상기 증착 그래핀층은 표면에 형성된 작용기를 포함할 수 있다.The cell culture vessel according to an embodiment of the present invention includes a culture substrate including a base substrate and at least one deposited graphene layer disposed on the base substrate, and the deposited graphene layer may include a functional group formed on the surface.
Description
본 발명은 세포 배양 용기 및 이의 제조 방법에 관한 발명이다. 보다 상세하게는 표면에 작용기가 형성된 그래핀을 포함하는 세포 배양 용기 및 이의 제조 방법에 관한 발명이다.The present invention relates to a cell culture vessel and a method for manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a cell culture vessel comprising graphene having a functional group formed on the surface and a method for manufacturing the same.
그래핀(Graphene)이란 탄소 6개로 이루어진 육각형 모양이 서로 연결되어 2차원 단일층을 이루는 구조로 0차원의 풀러렌(Fullerene), 관 (tube) 모양의 1차원 구조를 가진 탄소나노튜브(Carbon Nanotube) 및 3차원 구조를 가진 그래파이트(Graphite)와는 차별되는 구조를 지니고 있다.Graphene is a structure in which hexagonal shapes of 6 carbons are connected to each other to form a two-dimensional single layer. And it has a structure differentiated from graphite having a three-dimensional structure.
한편, 종래의 세포 배양 용기는 단백질 물질(Extracellular matrix, ECM) 기판에 코팅하여 배양 및 분화를 진행하였다.On the other hand, the conventional cell culture vessel was cultured and differentiated by coating it on a protein material (Extracellular matrix, ECM) substrate.
하지만, 단백질 물질을 기판에 코팅한 세포 배양 용기는 균일성이 낮았으며, 단백질 물질의 특성상 저온에서 보관해야 하고, 보관 및 코팅 과정 중 오염이 될 여지가 컸다.However, the cell culture vessel coated with the protein material on the substrate had low uniformity, had to be stored at a low temperature due to the nature of the protein material, and there was a large possibility of contamination during storage and coating process.
뿐만 아니라, 배양되는 세포의 균일성 역시 낮은 문제가 있다. In addition, there is a problem that the uniformity of the cultured cells is also low.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제를 설명하면 다음과 같다.The technical problem to be solved by the present invention will be described as follows.
첫째, 본 발명은 배양 효율이 향상된 세포 배양 용기 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.First, the present invention is to provide a cell culture vessel with improved culture efficiency and a method for manufacturing the same.
둘째, 본 발명은 오염 가능성이 낮고 보관이 편리한 세포 배양 용기 및 이의 제조 방법을 제공하는데 있다.Second, the present invention is to provide a cell culture vessel with a low possibility of contamination and convenient storage, and a method for manufacturing the same.
셋째, 본 발명은 배양되는 세포의 균일성이 높은 세포 배양 용기 및 이의 제조 방법을 제공하는데 있다.Third, the present invention is to provide a cell culture vessel with high uniformity of cultured cells and a method for manufacturing the same.
기타, 본 발명은 상기에 기재한 기술적 과제외에 종래기술로부터 발생되거나 예측될 수 있는 모든 문제점을 해결하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to solve all problems that can be predicted or generated from the prior art in addition to the technical problems described above.
본 발명에 따른 세포 배양 용기는 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상에 배치된 적어도 하나의 증착 그래핀층;을 포함하는 배양 기판을 포함하고, 상기 증착 그래핀층은 표면에 형성된 작용기를 포함한다.The cell culture vessel according to the present invention includes a culture substrate including a base substrate and at least one deposited graphene layer disposed on the base substrate, wherein the deposited graphene layer includes a functional group formed on the surface.
상기 기판은 폴리스틸렌(PS)를 포함할 수 있다.The substrate may include polystyrene (PS).
상기 증착 그래핀층은 단층 또는 복수의 층이 적층된 다층일 수 있고, 상기 증착 그래핀층의 층수는 1 내지 5일 수 있다.The deposited graphene layer may be a single layer or a multilayer in which a plurality of layers are stacked, and the number of the deposited graphene layers may be 1 to 5.
상기 증착 그래핀층은 최저층에서 최상층으로 갈수록 상기 작용기의 수가 증가할 수 있다.In the deposited graphene layer, the number of functional groups may increase from the lowest layer to the highest layer.
상기 작용기는 에폭시기 (C-O-C), 히드록시기 (-OH), 카르복실기 (-COOH) , 카르보닐기 (C=O) 및 아미노기 (NH2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The functional group may include at least one of an epoxy group (COC), a hydroxyl group (-OH), a carboxyl group (-COOH), a carbonyl group (C=O), and an amino group (NH 2 ).
상기 작용기는 상기 증착 그래핀층의 구성 탄소 중 적어도 일부와 치환될 수 있다.The functional group may be substituted with at least a portion of carbon constituting the deposited graphene layer.
상기 그래핀층의 결정 크기가 5um2 내지 500um2일 수 있다.The crystal size of the graphene layer may be 5um 2 to 500um 2 .
상기 배양 기판을 둘러싸는 외벽을 포함하는 배양 기판 케이스를 더 포함하고, 상기 배양 기판은 상기 배양 기판 케이스에 탈착 가능할 수 있다.Further comprising a culture substrate case including an outer wall surrounding the culture substrate, the culture substrate may be detachable from the culture substrate case.
본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기 제조 방법은 베이스 기판 상에 적어도 하나의 증착 그래핀층을 배치시키고, 상기 증착 그래핀층의 표면에 플라즈마 처리를 하여, 상기 증착 그래핀층의 표면에 작용기를 형성한다.In the method for manufacturing a cell culture vessel according to an embodiment of the present invention, at least one deposited graphene layer is disposed on a base substrate, and plasma treatment is performed on the surface of the deposited graphene layer to form a functional group on the surface of the deposited graphene layer.
상기 베이스 기판 상에 상기 증착 그래핀층을 배치시키는 것은, 상기 증착 그래핀층을 성장시키고, 성장된 상기 증착 그래핀층을 전사 필름에 합지시키고, 합지된 상기 전사 필름 및 상기 증착 그래핀층을 상기 베이스 기판에 부착하여 열처리할 수 있다.Disposing the deposited graphene layer on the base substrate includes growing the deposited graphene layer, laminating the grown deposited graphene layer on a transfer film, and applying the laminated transfer film and the deposited graphene layer to the base substrate. It can be attached and heat treated.
상기 증착 그래핀층을 성장시키는 것은 결정 크기를 5um2 내지 500um2으로 제어할 수 있다.Growing the deposited graphene layer may control a crystal size of 5um 2 to 500um 2 .
상기 베이스 기판 상에 배치된 증착 그래핀층은 단층 또는 복수의 층이 적층된 다층일 수 있고, 상기 다층 그래핀층의 층수는 1 내지 5일 수 있다.The deposited graphene layer disposed on the base substrate may be a single layer or a multilayer in which a plurality of layers are stacked, and the number of layers of the multilayer graphene layer may be 1 to 5.
상기 다층 그래핀층은 최저층에서 최상층으로 갈수록 상기 작용기의 수가 증가할 수 있다.In the multilayer graphene layer, the number of functional groups may increase from the lowest layer to the top layer.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 세포 배양 용기 및 이의 제조 방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.The effect of the cell culture vessel according to the present invention configured as described above and a method for manufacturing the same will be described as follows.
본 발명의 세포 배양 용기 및 이의 제조 방법은 표면에 작용기를 형성한 그래핀을 포함하는 배양 효율이 향상될 수 있다.In the cell culture vessel of the present invention and a method for manufacturing the same, the culturing efficiency including graphene having a functional group formed on the surface can be improved.
본 발명의 세포 배양 용기 및 이의 제조 방법은 베이스 기판 상에 그래핀을 배치시켜 오염 가능성이 낮고 보관이 편리하며 배양되는 세포의 균일성이 높아질 수 있다.The cell culture vessel of the present invention and a method for manufacturing the same can have a low possibility of contamination by disposing graphene on a base substrate, convenient storage, and increased uniformity of cultured cells.
도 1은 본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기의 사시도이다.
도 2는 본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기의 배양 기판 사시도이다.
도 3은 본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기의 그래핀 표면을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명 실시예 및 비교예에 따른 세포 배양 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명 실시예 및 비교예에 따른 세포 배양 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명 실시예 및 비교예에 따른 세포 배양 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명 실시예에 세포 배양 용기의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a perspective view of a cell culture vessel according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a culture substrate of a cell culture vessel according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual view showing the graphene surface of the cell culture vessel according to the embodiment of the present invention.
4 shows the cell culture results according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
5 shows the cell culture results according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
6 shows the cell culture results according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
7 is a flow chart showing a method of manufacturing a cell culture vessel in Examples of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become apparent with reference to the following embodiments.
본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의되며, 명세서에서 용어의 의미에 대해 별도로 기재한 내용이 있다면 용어의 의미는 상기 기재 내용으로 정의될 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. The present invention is defined by the scope of the claims, and if there is a separate description for the meaning of a term in the specification, the meaning of the term will be defined by the above description. Like reference numerals refer to like elements throughout.
본원 발명의 세포 배양 용기(100)는 베이스 기판(11) 상에 증착 그래핀층(12)을 배치시키고, 증착 그래핀층(12)의 표면에 작용기를 형성시킴으로써 세포 배양 효율이 향상될 수 있다.In the
이와 관련하여, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 세포 배양 용기(100)에 대해 설명한다.In this regard, a
먼저, 도 1 내지 도 3을 참고하면, 세포 배양 용기(100) 직접적인 세포 배양이 이루어 지는 배양 기판(10) 및 배양 기판(10)을 둘러싸는 외벽(21)을 포함하는 배양 기판 케이스(20)를 포함할 수 있다.First, referring to FIGS. 1 to 3 , the
구체적으로, 배양 기판(10)은 베이스 기판(11), 베이스 기판(11) 상에 배치된 적어도 하나의 증착 그래핀층(12)을 포함할 수 있다.Specifically, the
베이스 기판(11)은 물리적으로 배양 기판(10)의 기본 구조를 구현하는 동시에 기계적 내구성을 형성할 수 있다.The base substrate 11 may physically implement the basic structure of the
베이스 기판(11)은 세라믹 물질, 유리, 폴리머 및 코폴리머가 중합 경화된 플라스틱 중 적어도 하나일 수 있다.The base substrate 11 may be at least one of a ceramic material, glass, a polymer and a polymer cured plastics.
일 예로, 베이스 기판(11)은 폴리스틸렌(Polystyrene, PS)을 포함할 수 있다.For example, the base substrate 11 may include polystyrene (PS).
다만, 베이스 기판(11)의 구성 물질은 상기 기재된 대상에 한정되는 것은 아니며, 통상의 기술자가 세포 배양의 적절한 범위에서 용이하게 설계 변경할 수 있는 범위까지 포함한다고 할 것이다.However, the constituent material of the base substrate 11 is not limited to the above-described subject, and it will be said that it includes a range that can be easily designed and changed by a person skilled in the art within an appropriate range of cell culture.
본 발명의 실시예에 따른 세포 배양 용기(100)는 전술한 바와 같이, 배양 기판(10)이 베이스 기판(11) 상에 증착 그래핀층(11)을 배치시키고, 증착 그래핀층(11)의 표면에 작용기를 형성할 수 있다.As described above, in the
구체적으로, 베이스 기판(11) 상에 증착 그래핀층(12)을 배치시킴으로써, 세포 배양 균일성을 향상시킬 수 있는 동시에 오염을 최소화 하면서 용이한 장기 보관이 가능하다.Specifically, by arranging the deposited
증착 그래핀층(12)의 그래핀(Graphene)은 탄소로 구성된 무기물질로서, 결정 구조가 규칙적이므로, 세포 배양 균일성을 향상시킬 수 있으며, 오염 가능성이 적고 보관이 용이하다.Graphene of the deposited
즉, 종래에 기판에 단백질 코팅(예를 들어, extracellular matrix) 처리 등을 한 경우와 비교해, 결정 구조가 규칙적이므로, 세포 배양이 균일해 질 수 있다. 또한, 단백질 등은 외부 환경 변화(온도, 습기 및 세균) 등에 의해 쉽게 변성되므로, 본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기(100)는 오염을 최소화하면서 장기 보관을 용이하게 할 수 있다.That is, since the crystal structure is regular compared to a case in which a protein coating (eg, extracellular matrix) treatment is performed on a substrate in the prior art, cell culture can be uniform. In addition, since proteins and the like are easily denatured by external environmental changes (temperature, moisture, and bacteria), the
또한, 그래핀은 세포 배양에 있어서 세포가 흡착하고 영양 물질이 공급되는 역할로서 필수적인 세포외기질 단백질과 유사한 기능을 할 수 있으므로, 세포와의 결합 호환성이 높을 수 있다. In addition, graphene may have a similar function to the extracellular matrix protein, which is essential as a role for adsorbing cells and supplying nutrients in cell culture, and thus may have high binding compatibility with cells.
나아가, 본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기(100)에 포함된 증착 그래핀층(12)은 표면이 개질되어 증착 그래핀층(12)의 표면에 작용기를 형성할 수 있다.Furthermore, the surface of the deposited
예를 들어, 증착 그래핀층(12)을 구성하는 탄소(Carbon)에 산소를 연결시켜 부가하거나, 탄소를 산소와 치환시킴으로써, 산소 작용기가 증착 그래핀층(12)의 표면에 형성될 수 있다.For example, oxygen functional groups may be formed on the surface of the deposited
증착 그래핀층(12)에 형성된 작용기는 에폭시기 (C-O-C), 히드록시기 (-OH), 카르복실기 (-COOH) 및 카르보닐기 (C=O) 및 및 아미노기 (NH2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The functional group formed on the deposited
본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기(100)는 증착 그래핀층(12) 표면에 작용기 형성함으로써, 배양 시킬 세포의 부착 또는 흡착성을 향상시킬 수 있다.The
예를 들어, 배양될 세포 내에는 산소 작용기와 결합성이 높은 다양한 작용기들이 배치될 수 있고, 이러한 산소 작용기와 결합성이 높은 작용기들이 증착 그래핀층(12)의 표면에 형성된 산소 작용기들과 쉽게 결합함으로써, 배양시킬 세포들이 증착 그래핀층(12)에 효과적으로 부착 또는 흡착될 수 있다. 그 결과 세포 배양 효율이 개선될 수 있다.For example, various functional groups with high binding properties to oxygen functional groups may be disposed in cells to be cultured, and functional groups having high binding properties with oxygen functional groups are easily combined with oxygen functional groups formed on the surface of the deposited
본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기(100)에 포함된 증착 그래핀층(12)은 표면에 형성된 - 작용기에 의해 효과적인 세포 배양을 할 수 있다.The deposited
구체적으로, 증착 그래핀층(12)의 표면에 형성된 - 작용기에 의해 영양물질들의 전달이 개선되어 효과적인 세포 배양을 할 수 있다.Specifically, the delivery of nutrients is improved by the functional group - formed on the surface of the deposited
작용기는 전기적으로 음전하인데 반해, 세포 배양에 필요한 영양물질인 아미노산류는 전기적으로 양전하로서, 영양물질인 아미노산류는 증착 그래핀층(12)의 표면에 형성된 작용기와 쉽게 흡착될 수 있다. The functional group is electrically negatively charged, whereas the amino acids, which are nutrients necessary for cell culture, are electrically positively charged, and the amino acids, which are nutrients, can be easily adsorbed to the functional groups formed on the surface of the deposited
따라서, 배양되는 세포로 영양물질의 공급이 증대될 수 있어 세포의 배양 및 분화 효율을 극대화할 수 있다.Therefore, the supply of nutrients to the cells to be cultured can be increased, thereby maximizing the cell culture and differentiation efficiency.
본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기(100)에 포함된 증착 그래핀층(12)은 단층 또는 복수의 층이 적층된 다층으로 구성될 수 있고, 증착 그래핀층(12)의 층 수는 1 내지 5일 수 있다. The deposited
본 명세서에서 증착 그래핀층(12)은 흑연을 분쇄하여 형성한 플레이크(flake)형 그래핀에 반대되는 개념으로, 수십 내지 수백층의 그래핀이 적층되어 형성되는 플레이크형 그래핀과 달리, 증착 그래핀층(12)은 증착 그래핀층(12)을 구성하는 각각의 각각의 그래핀층이 수개로 플레이크형 그래핀에 비해 현저히 적을 수 있다.In the present specification, the deposited
특히, 본 발명 실시예에 다른 세포 배양 용기(100)는 다층의 증착 그래핀층(12)을 포함함으로써, 세포 배양 효율을 향상시킬 수 있다.In particular, the
구체적으로, 전술한 바와 같이, 증착 그래핀층(12)에 포함된 작용기는 그래핀을 구성하는 탄소에 산소를 연결시켜 부가하거나 탄소를 산소와 치환시킴으로서 형성될 수 있다. 따라서, 증착 그래핀층(12)이 다층으로 구성된 경우, 각 층마다 작용기를 추가적으로 형성할 수 있어 배양시킬 세포가 흡착될 스팟(spot)이 증가됨에 따라 효과적인 세포 배양을 할 수 있다.Specifically, as described above, the functional group included in the deposited
다층의 증착 그래핀층(12)은 최저층에서 최상층으로 갈수록 작용기의 수가 증가할 수 있다.In the multilayer deposited
본 명세서에서 최저층은 베이스 기판(11)에 가장 인접한 그래핀층을 의미하고, 최상층은 베이스 기판(11)으로부터 가장 멀리 적층된 그래핀층을 의미한다.In this specification, the lowest layer means a graphene layer closest to the base substrate 11 , and the uppermost layer means a graphene layer stacked farthest from the base substrate 11 .
작용기는 후술할 산화 플라즈마 처리에 의해 증착 그래핀층(12)의 표면이 데미지를 입어 그래핀을 구성하는 탄소가 치환되어 형성될 수 있으므로, 산화 플라즈마 처리에 의한 데미지가 가장 큰 증착 그래핀층(12)의 최상층에서 가장 작용기가 많고, 최저층으로 갈수록 작용기가 적어질 수 있다.Since the functional group may be formed by replacing the carbon constituting the graphene due to damage to the surface of the deposited
다만, 본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기(100)의 증착 그래핀층(12)은 증착 그래핀층(12)을 구성하는 그래핀층의 층수를 5층 이내로 제어함으로써 지나치게 많은 그래핀층이 적층되어 산화 플라즈마 처리 효과가 구현되지 못해 최저층에 인접한 그래핀층에 작용기가 형성되지 않는 것을 방지할 수 있다.However, in the deposited
증착 그래핀층(12)의 결정 크기는 약 5um2 내지 약 500um2일 수 있다The crystal size of the deposited
본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기(100)는 증착 그래핀층(12)의 결정 크기를 제어함으로써, 배양시킬 세포의 부착 또는 흡착성을 더욱 향상시킬 수 있다.The
구체적으로, 배양시킬 세포는 표면 에너지(Surface Energy)가 높을수록 부착 또는 흡착이 용이할 수 있다.Specifically, cells to be cultured may be more easily attached or adsorbed as the surface energy is higher.
한편, 증착 그래핀층(12)의 결정크기는 그레인 바운더리(grain boundary)의 크기를 의미하며, 그레인 바운더리의 크기가 작을수록 에너지 상태(energy state)가 높게 된다.On the other hand, the crystal size of the deposited
따라서, 본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기(100)는 증착 그래핀층(12)의 결정 크기를 상기 범위로 제어함으로써, 증착 그래핀층(12)의 표면 에너지를 높여 배양 세포의 부착 또는 흡착 특성을 극대화할 수 있다.Therefore, in the
본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기(100)는 배양 기판을 둘러싸는 외벽(21)을 포함하는 배양 기판 케이스(20)를 포함할 수 있다.The
배양 기판 케이스(20)는 배양 기판(10)에 대응되어 배양 기판(10)이 안치되는 케이스 바닥(22) 및 케이스 바닥(22)의 테두리에 형성되는 외벽(21)을 포함할 수 있다.The
즉, 표면에 작용기를 형성한 증착 그래핀층(12)을 포함한 배양 기판(10)이 배양 기판 케이스(20)의 내부 공간에 안정적으로 안치됨으로써 외부의 충격등으로부터 배양 기판(10)을 보호할 수 있다.That is, the
배양 기판(10)은 배양 기판 케이스(20)와 탈착식으로 결합될 수 있다.The
따라서, 종류가 상이한 배양 세포에 대해서도 각각 별도로 세포 배양 용기를 구비할 필요 없이, 배양 기판(10)만을 달리하여 구성할 수도 있다.Therefore, even for cultured cells of different types, there is no need to separately provide a cell culture vessel, and only the
다만, 배양 기판(10)과 배양 기판 케이스(20)의 결합 구조가 상기 기재에 한정되는 것은 아니며, 통상의 기술자가 용이하게 설계 변경할 수 있는 범위까지 포함한다고 할 것이다.However, the coupling structure of the
예를 들어, 배양 기판(10)과 케이스 바닥(22) 사이에 접착층(13)이 배치되어 배양 기판(10)이 배양 기판 케이스(20)에 안정적으로 안치될 수도 있다.For example, the
이어서, 도 4 내지 도 6을 참고하여 본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기(10)의 효과에 대해 구체적인 실험 결과를 통해 설명해 본다.Next, the effect of the
먼저, 표 1 및 도 4를 참고하면, 본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기(100)의 효과에 대해 설명한다.First, with reference to Table 1 and Figure 4, the effect of the
표 1은 배양 세포로서 Adipose-derived mesenchymal stem cells(AdMSCs)을 대상으로, Bare 상태(별도의 구성 없이 폴리스틸렌 기판만 구비)의 세포 배양 용기, FN코팅( 폴리스틸렌 기판상에 Fibronectin가 코팅)상태의 세포 배양 용기, CVD Graphene(폴리스틸렌 기판 상에 결정이 약 5um2인 그래핀이 증착된) 상태의 세포 배양 용기 및 CVD Graphene'(폴리스틸렌 기판 상에 결정이 약 100um2인 그래핀이 증착된) 상태의 세포 배양 용기 - 상태의 세포 배양 용기에 대해 배양 배지로 10%의 FBS Serum(Fetal Bovine Serum)을 이용해 세포 배양 효율 및 균일성을 판단하였다.Table 1 shows adipose-derived mesenchymal stem cells (AdMSCs) as cultured cells, in a cell culture vessel in a bare state (only a polystyrene substrate is provided without a separate configuration), and cells in a FN-coated (Fibronectin coated on a polystyrene substrate) state. Culture vessel, CVD Graphene (graphene with crystals of about 5um 2 deposited on polystyrene substrate) cell culture vessel and CVD Graphene' (graphene with crystals of about 100um 2 deposited on polystyrene substrate) state Cell culture vessel - Cell culture efficiency and uniformity were determined using 10% FBS Serum (Fetal Bovine Serum) as a culture medium for cell culture vessels in the state.
도 4(a)는 각 세포 배양 용기에 대한 시간 경과에 따른 세포 배양성 결과를 나타내고 있다.Figure 4 (a) shows the cell culture results over time for each cell culture vessel.
구체적으로, 도 4(a)나타난 사진은 형광 염색 이미지로서, 배양된 세포의 분포와 양을 시각적으로 나타낸다. 즉, 염색되어 붉게 나타난 부분의 양이 많을수록 배양성이 높고, 분포된 정도로서 세포 배양 균일성을 판단할 수 있다.Specifically, the photograph shown in Fig. 4(a) is a fluorescently stained image, which visually shows the distribution and amount of cultured cells. That is, the greater the amount of the stained red portion, the higher the cultivability, and the uniformity of the cell culture can be judged as the degree of distribution.
다만, 도 4(a)에 나타난 내용은 정성적인 표현으로서, 정량적 수치인 CCK ( Cell counting kit)를 함께 고려하여 세포 배양성을 판단할 수 있다.However, the contents shown in FIG. 4(a) are qualitative expressions, and cell cultivability can be determined by considering together with a quantitative value CCK ( Cell counting kit).
즉, CVD Graphene 상태의 세포 배양 용기 및 CVD Graphene' 상태의 세포 배양 용기를 사용하는 경우, 단밸질 코팅(FN Coated substrate)된 기판과 비교해 유사한 정도의 세포 배양성을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.That is, when using a cell culture vessel in CVD Graphene state and a cell culture vessel in CVD Graphene 'state, it can be confirmed that a similar degree of cell cultivability can be implemented compared to a substrate coated with protein (FN Coated substrate).
추가적으로, CVD Graphene 상태의 세포 배양 용기 및 CVD Graphene' 상태의 세포 배양 용기를 비교하면, 그래핀의 결정 크기가 작을수록 세포 배양성이 증가할 수 있음을 확인할 수 있다.Additionally, comparing the cell culture vessel in the CVD graphene state and the cell culture vessel in the CVD Graphene state, it can be confirmed that the smaller the crystal size of graphene, the higher the cell culture property.
나아가, CVD Graphene 상태의 세포 배양 용기 및 CVD Graphene' 상태의 세포 배양 용기를 사용하는 경우 단백질(FN)과 비교하여 더 균일하거나 동등한 수준으로 세포를 배양 시킬 수 있다.Furthermore, when a cell culture vessel in CVD graphene state and a cell culture vessel in CVD graphene state are used, cells can be cultured at a more uniform or equivalent level compared to protein (FN).
뿐만 아니라, 도 4(b)를 참고하면, 도 4(b)는 상기 조건에서의 1차 배양 결과 및 2차 배양 결과(흡광도,Abs)를 나타낸 것으로, 각 차수에서 10회의 샘플을 대상으로 데이터를 획득하였다.In addition, referring to FIG. 4(b), FIG. 4(b) shows the primary culture result and secondary culture result (absorbance, Abs) under the above conditions, and data for 10 samples in each order was obtained.
도 4(b)에서는 2회에 걸친 배양 결과 모두 전술한 내용의 경향성이 동일하게 유지되고 있음을 확인할 수 있다. In FIG. 4(b), it can be confirmed that the tendency of the above-described contents is maintained in all of the culture results over two times.
이어서, 표 2 및 도 5를 참고하여, 본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기(100)의 효과에 대해 추가적으로 설명한다.Next, with reference to Table 2 and Figure 5, the effect of the
표 2는 배양 세포로서 Adipose-derived mesenchymal stem cells(AdMSCs)을 대상으로, Bare 상태(별도의 구성 없이 폴리스틸렌 기판만 구비)의 세포 배양 용기, FN코팅( 폴리스틸렌 기판상에 Fibronectin가 코팅)상태의 세포 배양 용기, CVD Graphene(폴리스틸렌 기판 상에 결정이 약 5um2인 그래핀이 증착된) 상태의 세포 배양 용기, CVD Graphene'(폴리스틸렌 기판 상에 결정이 약 5um2인 그래핀을 포함하고, 그래핀의 표면에 산소 작용기가 형성된) 상태의 세포 배양 용기 및 CVD Graphene''(폴리스틸렌 기판 상에 결정이 약 100um2인 그래핀을 포함하고, 상태의 세포 배양 용기에 대해 Xeno-Free로서 FBS Serum 없이 세포 배양 효율 및 균일성을 판단하였다.Table 2 shows adipose-derived mesenchymal stem cells (AdMSCs) as cultured cells, in a cell culture vessel in a bare state (only a polystyrene substrate is provided without a separate configuration), and cells in a FN-coated state (fibronectin coated on a polystyrene substrate) Culture vessel, CVD Graphene (crystalline about 5um 2 graphene deposited on a polystyrene substrate) cell culture vessel, CVD Graphene' (including graphene with about 5um 2 crystals on a polystyrene substrate, graphene Cell culture vessel in the state where oxygen functional groups are formed on the surface of Culture efficiency and uniformity were judged.
도 5(a)는 각 세포 배양 용기에 대한 시간 경과에 따른 세포 배양성 결과를 나타내고 있다.Figure 5 (a) shows the cell culture results over time for each cell culture vessel.
구체적으로, 도 5(a)나타난 사진은 형광 염색 이미지로서, 배양된 세포의 분포와 양을 시각적으로 나타낸다. 즉, 염색되어 붉게 나타난 부분의 양이 많을수록 배양성이 높고, 분포된 정도로서 세포 배양 균일성을 판단할 수 있다.Specifically, the photograph shown in Fig. 5(a) is a fluorescence staining image, which visually shows the distribution and amount of cultured cells. That is, the greater the amount of the stained red portion, the higher the cultivability, and the uniformity of the cell culture can be judged as the degree of distribution.
다만, 도 5(a)에 나타난 내용은 정성적인 표현으로서, 정량적 수치인 CCK ( Cell counting kit)를 함께 고려하여 세포 배양성을 판단할 수 있다.However, the contents shown in FIG. 5(a) are qualitative expressions, and cell cultivability can be determined by considering together with the quantitative value CCK ( Cell counting kit).
즉, CVD Graphene' 상태의 세포 배양 용기를 사용하는 경우, 증착 그래핀층(12) 상에 형성된 산소 작용기에 의해 세포 흡착이 향상되어 단백질 코팅(FN Coated substrate)된 기판과 비교해 개선된 세포 배양성을 구현할 수 있는 것과 동시에, 단백질 코팅된 기판보다 개선된 세포 배양 균일성을 구현할 수 있다.That is, when using a cell culture vessel in the CVD Graphene' state, cell adsorption is improved by the oxygen functional group formed on the deposited
추가적으로, CVD Graphene 상태의 세포 배양 용기 및 CVD Graphene'' 상태의 세포 배양 용기과 비교해 CVD Graphene 상태의 세포 배양 용기 및 CVD Graphene'' 상태의 세포 배양 용기는 세포에 영양을 공급하는 FBS가 없으므로, 배양성이 저하될 수 있고, CVD Graphene' 상태의 세포 배양 용기를 사용하는 경우, 세포 배양시 영양분을 공급하는 FBS가 없더라도 CVD Graphene'의 산소 작용기에 의해 배양 기판으로서 기능이 구현될 수 있음을 확인할 수 있다.Additionally, compared to the cell culture vessel in the CVD Graphene state and the cell culture vessel in the CVD Graphene state, the cell culture vessel in the CVD Graphene state and the cell culture vessel in the CVD Graphene state do not have FBS that supplies nutrients to the cells, so the culturability This can be reduced, and when a cell culture vessel in CVD Graphene' state is used, even if there is no FBS that supplies nutrients during cell culture, it can be confirmed that the function as a culture substrate can be realized by the oxygen functional group of CVD Graphene'. .
뿐만 아니라, 도 5(b)를 참고하면, 5(b)는 상기 조건에서의 시간에 따른 배양 결과(흡광도,Abs)를 나타낸 것이다.In addition, referring to FIG. 5(b), 5(b) shows the culture results (absorbance, Abs) according to time under the above conditions.
도 5(b)에서도 확인할 수 있듯이 CVD Graphene' 상태의 세포 배양용기는 증착 그래핀층(12) 상에 형성된 산소 작용기에 의해 -- 세럼이 불포함된 배양 지 환경에서 우수한 세포 배양성을 가지는 것을 확인할 수 있다.As can be seen in FIG. 5(b), it can be confirmed that the cell culture vessel in the CVD graphene' state has excellent cell cultivability in a culture medium environment without serum -- due to the oxygen functional group formed on the deposited
나아가 도 6은 도 5의 실험예들에 대해 배양 배지로 serum을 부가하여 분화 정도를 나타낸 것이다.Further, FIG. 6 shows the degree of differentiation by adding serum as a culture medium to the experimental examples of FIG. 5 .
구체적으로, 도 6(a)는 세포 분화 과정에서 초기-중기-후기에 발현되는 RNA 마커의 분화 정도를 나타낸 것이고, 도 6(b)는 실험예들의 분화 상태는 나타낸 사진이다.Specifically, FIG. 6(a) shows the degree of differentiation of RNA markers expressed in the early-mid-late stage in the cell differentiation process, and FIG. 6(b) is a photograph showing the differentiation state of the experimental examples.
도 6(a)을 참고하면, RNA의 마커들 모두 CVD Graphene' 의 세포의 뼈세포 분화 효율이 우수한 것을 확인할 수 있으며, 도 6(b)를 참고하더라도, 붉은색으로 염색된 뼈의 칼슘 성분이 많은 CVD Graphene' 이 가장 세포 분화성이 우수한 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 6( a ), it can be confirmed that all of the RNA markers have excellent cell differentiation efficiency of CVD Graphene', and even referring to FIG. 6( b ), the calcium component of bone stained in red is It can be confirmed that many CVD Graphene' have the best cell differentiation properties.
이어서, 도 7을 참고하여, 본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기 제조 방법에 대해 설명한다.Next, a method for manufacturing a cell culture vessel according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7 .
본 발명 실시예에 따른 세포 배양 용기 제조 방법은 베이스 기판(10) 상에 적어도 하나의 증착 그래핀층(12)을 배치시키고, 증착 그래핀층(12)의 표면에 플라즈마 처리를 하여 증착 그래핀층(12)의 표면에 작용기를 형성할 수 있다.In the method for manufacturing a cell culture vessel according to an embodiment of the present invention, at least one deposited
구체적으로, 베이스 기판(11) 상에 증착 그래핀층(12)을 배치시키기 위해 증착 그래핀을 성장 시킬 수 있다.(S10)Specifically, deposited graphene may be grown to dispose the deposited
증착 그래핀을 성장시키는 것은 금속 호일 상에서 화학 기상 증착 과정을 통해 상기 금속 호일 상에 그래핀을 성장시킬 수 있다.Growing deposited graphene may grow graphene on the metal foil through a chemical vapor deposition process on the metal foil.
예를 들어, 구리 호일이 화학 기상 증착 장치를 통과하면서 상기 구리 호일 상에 증착 그래핀층(12)이 생성 및 성장될 수 있다.For example, the deposited
증착 그래핀층(12)의 결정 크기는 전술한 바와 같이 약 5um2 내지 500um2일 수 있고, 화학 기상 증착 과정에서 증착 환경을 제어함으로써 상기와 같은 결정 크기를 달성할 수 있다.The crystal size of the deposited
이렇게 완성된 증착 그래핀층(12)은 상기 금속 호일과 함께 열전사 필름에 합지시킴으로써 라미네이션할 수 있다.(S20)The deposited
라미네이션된 이후에는 식각용액, 예를 들어, 알루미늄 설페이트 용액등을 이용해 상기 금속 호일을 에칭하여 제거할 수 있다.(S30)After lamination, the metal foil may be etched and removed using an etching solution, for example, an aluminum sulfate solution. (S30)
상기 금속 호일에 제거된 이후에는 상기 열전사 필름과 증착 그래핀층(12)이 잔존할 수 있다. After being removed from the metal foil, the thermal transfer film and the deposited
상기 금속 호일이 에칭되어 제거된 이후에는 사용하고자 하는 세포 배양 용기(100)의 사이즈에 대응되도록 제단할 수 있다.(S40)After the metal foil is etched and removed, it can be cut to correspond to the size of the
예를 들어, 베이스 기판(11)의 면적에 대응되도록 제단될 수 있다.For example, it may be cut to correspond to the area of the base substrate 11 .
제단된 상기 열전사 필름 및 증착 그래핀층(12)은 베이스 기판(11) 상에 직접 부착되고, 열처리 과정을 통해 상기 열전사 필름을 제거할 수 있다.(S50, S60)The cut thermal transfer film and the deposited
상기 열처리 과정은 약 90도 내지 약120도의 온도에서 진행될 수 있다.The heat treatment process may be performed at a temperature of about 90 degrees to about 120 degrees.
나아가, 베이스 기판(11) 상에 증착 그래핀층(12)을 형성한 이후에 이어서 상기 증착 그래핀층(12) 상에 합지된 상기 열전사 필름 및 새로운 증착 그래핀층(12)을 부착시키고 추가 열처리하여 열전사 시킴으로써 증착 그래핀층(12)의 층수를 단층 또는 복수의 층이 적층된 다층으로 형성할 수 있다.Further, after forming the deposited
예를 들어, 상기 단계를 3회 반복하게 된다면, 증착 그래핀층(12)의 층수는 3층으로 형성될 수 있다.For example, if the above steps are repeated three times, the number of layers of the deposited
이어서, 증착된 증착 그래핀층(12)에 대해 플라즈마 처리(S70)를 진행할 수 있다.Subsequently, a plasma treatment ( S70 ) may be performed on the deposited
플라즈마 처리(S70)는 산소 플라즈마를 이용할 수 있으며, 산소 플라즈마 처리를 통해 증착 그래핀층(12)에 데미지를 입히면서 표면 에너지를 높여 배양시킬 세포가 잘 부착되게 할 수 있다.Plasma treatment ( S70 ) may use oxygen plasma, and through oxygen plasma treatment, damage to the deposited
나아가, 산소 플라즈마 처리시, 그래핀을 구성하는 탄소에 산소를 부가하거나 치환시킴으로써 산소 작용기를 증착 그래핀층(12) 표면에 형성시킬 수 있다.Furthermore, during oxygen plasma treatment, oxygen functional groups may be formed on the surface of the deposited
다만, 산소 플라즈마 처리는 증착 그래핀층(12) 내부로 갈수록 전달되는 파워가 감소하므로, 다층인 증착 그래핀층(12)에 대해 산소 플라즈마 처리를 수행하는 경우, 최저층에서 최상층으로 갈수록 산소 작용기의 수가 증가할 수 있다.However, since the oxygen plasma treatment decreases the power transmitted toward the inside of the deposited
다만 플라즈마 처리(S70)는 산소 플라즈마 처리에만 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 질소 플라즈마 처리를 이용할 수도 있다. 질소 플라즈마 처리를 이용하는 경우, 증착 그래핀층(12) 상에는 및 아미노기 (NH2) 등을 포함한 작용기가 형성될 수도 있다.However, the plasma treatment ( S70 ) is not limited to only the oxygen plasma treatment, and for example, a nitrogen plasma treatment may be used. In the case of using nitrogen plasma treatment, a functional group including an amino group (NH 2 ) and the like may be formed on the deposited
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.As mentioned above, although the embodiments of the present invention have been illustrated and described, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and it is common in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications may be made by those having the knowledge, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
Claims (13)
상기 베이스 기판 상에 배치된 적어도 하나의 증착 그래핀층;을 포함하는 배양 기판을 포함하고,
상기 증착 그래핀층은 표면에 형성된 작용기를 포함하고,
상기 증착 그래핀층은 복수의 층이 적층된 다층이고,
상기 다층의 증착 그래핀층은, 최저층에서 최상층으로 갈수록 상기 작용기의 수가 증가하는 세포 배양 용기.base substrate; and
Containing a culture substrate comprising; at least one deposited graphene layer disposed on the base substrate,
The deposited graphene layer includes a functional group formed on the surface,
The deposited graphene layer is a multilayer in which a plurality of layers are stacked,
The multilayer deposited graphene layer is a cell culture vessel in which the number of functional groups increases from the lowest layer to the top layer.
상기 기판은 폴리스틸렌(PS)를 포함하는 세포 배양 용기.According to claim 1,
The substrate is a cell culture vessel comprising polystyrene (PS).
상기 증착 그래핀층의 층수는 2 내지 5인 세포 배양 용기. According to claim 1,
The number of layers of the deposited graphene layer is 2 to 5 cell culture vessel.
상기 작용기는 에폭시기 (C-O-C), 히드록시기 (-OH), 카르복실기 (-COOH), 카르보닐기 (C=O) 및 아미노기 (NH2) 중 적어도 하나를 포함하는 세포 배양 용기.According to claim 1,
The functional group comprises at least one of an epoxy group (COC), a hydroxyl group (-OH), a carboxyl group (-COOH), a carbonyl group (C=O), and an amino group (NH 2 ).
상기 작용기는 상기 증착 그래핀층의 구성 탄소 중 적어도 일부와 치환된 세포 배양 용기.According to claim 1,
The functional group is a cell culture vessel in which at least a portion of the carbon constituting the deposited graphene layer is substituted.
상기 그래핀층의 결정 크기가 5um2 내지 500um2인 세포 배양 용기.According to claim 1,
A cell culture vessel having a crystal size of the graphene layer of 5um 2 to 500um 2 .
상기 배양 기판을 둘러싸는 외벽을 포함하는 배양 기판 케이스를 더 포함하고,
상기 배양 기판은 상기 배양 기판 케이스에 탈착 가능한 세포 배양 용기.According to claim 1,
Further comprising a culture substrate case comprising an outer wall surrounding the culture substrate,
The culture substrate is a cell culture vessel detachable from the culture substrate case.
상기 증착 그래핀층의 표면에 플라즈마 처리를 하여,
상기 증착 그래핀층의 표면에 작용기를 형성하며,
상기 증착 그래핀층은 복수의 층이 적층된 다층이고,
상기 다층의 증착 그래핀층은, 최저층에서 최상층으로 갈수록 상기 작용기의 수가 증가하는 세포 배양 용기 제조 방법.disposing at least one deposited graphene layer on the base substrate;
Plasma treatment on the surface of the deposited graphene layer,
Forming a functional group on the surface of the deposited graphene layer,
The deposited graphene layer is a multilayer in which a plurality of layers are stacked,
The multilayer deposited graphene layer is a cell culture vessel manufacturing method in which the number of functional groups increases from the lowest layer to the uppermost layer.
상기 베이스 기판 상에 상기 증착 그래핀층을 배치시키는 것은,
상기 증착 그래핀층을 성장시키고,
성장된 상기 증착 그래핀층을 전사 필름에 합지시키고,
합지된 상기 전사 필름 및 상기 증착 그래핀층을 상기 베이스 기판에 부착하여 열처리하는 세포 배양 용기 제조 방법. 10. The method of claim 9,
Disposing the deposited graphene layer on the base substrate,
Growing the deposited graphene layer,
Laminating the grown deposited graphene layer on a transfer film,
A method of manufacturing a cell culture vessel by attaching the laminated transfer film and the deposited graphene layer to the base substrate and performing heat treatment.
상기 증착 그래핀층을 성장시키는 것은 결정 크기를 5um2 내지 500um2으로 제어하는 세포 배양 용기 제조 방법. 11. The method of claim 10,
Growing the deposited graphene layer is a cell culture vessel manufacturing method to control the crystal size to 5um 2 to 500um 2 .
상기 다층의 증착 그래핀층의 층수는 2 내지 5인 세포 배양 용기 제조 방법.
10. The method of claim 9,
The method of manufacturing a cell culture vessel wherein the number of layers of the multi-layer deposited graphene layer is 2 to 5.
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