KR102553945B1 - 세포 배양용 소자 및 이의 제조 방법 - Google Patents

세포 배양용 소자 및 이의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102553945B1
KR102553945B1 KR1020210066989A KR20210066989A KR102553945B1 KR 102553945 B1 KR102553945 B1 KR 102553945B1 KR 1020210066989 A KR1020210066989 A KR 1020210066989A KR 20210066989 A KR20210066989 A KR 20210066989A KR 102553945 B1 KR102553945 B1 KR 102553945B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cell culture
bsp
cells
tmpta
peg
Prior art date
Application number
KR1020210066989A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220159543A (ko
Inventor
전누리
탁동하
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020210066989A priority Critical patent/KR102553945B1/ko
Publication of KR20220159543A publication Critical patent/KR20220159543A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102553945B1 publication Critical patent/KR102553945B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
    • C12M25/06—Plates; Walls; Drawers; Multilayer plates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/46—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
    • C08F2/48—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F222/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical and containing at least one other carboxyl radical in the molecule; Salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof
    • C08F222/10—Esters
    • C08F222/1006—Esters of polyhydric alcohols or polyhydric phenols
    • C08F222/102—Esters of polyhydric alcohols or polyhydric phenols of dialcohols, e.g. ethylene glycol di(meth)acrylate or 1,4-butanediol dimethacrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F222/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical and containing at least one other carboxyl radical in the molecule; Salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof
    • C08F222/10—Esters
    • C08F222/1006—Esters of polyhydric alcohols or polyhydric phenols
    • C08F222/103—Esters of polyhydric alcohols or polyhydric phenols of trialcohols, e.g. trimethylolpropane tri(meth)acrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F283/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G
    • C08F283/06—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G on to polyethers, polyoxymethylenes or polyacetals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00—Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08L25/04—Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08L25/06—Polystyrene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • C08L33/10—Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
    • C08L33/12—Homopolymers or copolymers of methyl methacrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L35/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical, and containing at least one other carboxyl radical in the molecule, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L35/02—Homopolymers or copolymers of esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L69/00—Compositions of polycarbonates; Compositions of derivatives of polycarbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/16—Microfluidic devices; Capillary tubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/22—Transparent or translucent parts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/38—Caps; Covers; Plugs; Pouring means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M37/00—Means for sterilizing, maintaining sterile conditions or avoiding chemical or biological contamination

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 세포 배양용 소자는, 베이스부; 상기 베이스부를 덮어 세포 배양 공간을 형성하는 커버부를 포함하며, 상기 베이스부는 자외선 경화성(UV curable) 물질을 포함하고, 상기 커버부와 가역적으로 접합된다.

Description

세포 배양용 소자 및 이의 제조 방법{DEVICE FOR CELL CULTURE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 세포 배양용 소자 및 그 제조 방법에 대한 것이다.
체외 세포 배양 플랫폼에 사용되는 생체 재료는 이미징을 위하여 투명해야 하고, 세포 배양을 위하여 생체 적합하여야 하며, 작업 유연성 및 안정성을 위한 낮은 팽윤성 등의 여러 가지 사항을 충족해야 한다. 종래에는, 열가소성 수지를 이용한 세포 배양 플랫폼으로 체외 세포 배양 플랫폼의 기본 요구 사항을 만족하는 폴리스티렌 또는 폴리메틸메타크릴레이트와 같은 열가소성 고분자를 흔히 사용하였다.
한편, 세포 배양 플랫폼의 일 예로 구성되는 미세 유체칩은 하부 부재와 하부 부재를 덮는 상부 부재를 포함하며, 내부에 미세 채널이 형성될 수 있다. 이러한 미세 유체칩은 생체 적합성을 갖는 물질을 주 재료로 하며, 현미경 등으로 세포를 분석하기 위하여 하부 부재는 투명한 유리 등으로 제작될 수 있다. 또한, 상부 부재는 미세 채널을 인쇄할 수 있고 생체 적합성을 갖는 실리콘 유래 물질, 예를 들면 폴리디메틸실록산(PDMS, polydimethylsiloxane)으로 제작될 수 있다.
다만, 위와 같이 유리인 하부 부재와 실리콘인 상부 부재를 플라즈마 공정 등으로 접합하게 되면, 접합되고 난 후 자연적인 분리가 되지 않는 비가역적 결합이 된다. 비가역적 접합이 이루어져 세포 배양이 이루어진 후, 세포조직의 검체가 필요한 경우에는 미세 유체칩을 파괴하여 샘플을 얻을 수 있으나, 이러한 파괴 과정에서 세포 형상이 온전하지 않게 되거나, 이물질이 포함되거나, 얻을 수 있는 샘플이 소량이어서 단점이 될 수 있다.
KR 10-2019-0102345 A (2019.09.04. 공개)
본 발명의 일 목적은 부재 간 가역적 접합이 가능한 재질로 이루어지는 세포 배양용 소자 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 투명하며, 생체 적합하고, 폴리디메틸실록산 재질의 부재와 함께 낮은 팽윤비를 가지는 재질로 이루어지는 세포 배양용 소자 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 세포 배양용 소자는, 베이스부; 상기 베이스부를 덮어 세포 배양 공간을 형성하는 커버부를 포함하며, 상기 베이스부는 자외선 경화성(UV curable) 물질을 포함하고, 상기 커버부와 가역적으로 접합된다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 세포 배양용 소자의 제조 방법은, 자외선 경화성 광중합체 수지를 제조하는 단계; 상기 수지를 기설정된 압력으로 가압하고 자외선에 의하여 경화시켜 베이스부를 제조하는 단계; 세포 배양 공간을 제공하기 위한 채널이 형성되어 있는 커버부를 제조하는 단계; 및 상기 베이스부와 상기 커버부를 기설정된 조건에서 플라즈마 처리 또는 가압하여 서로 가역적으로 접합시키는 단계를 포함한다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
이상에서 설명한 해결 수단에 의해 구성되는 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 세포 배양용 소자는 베이스부와 커버부가 서로 가역적으로 접합되므로, 베이스부와 커버부를 서로 쉽게 분리할 수 있고 내부에서 배양된 세포의 샘플의 손상이나 오염을 방지할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 세포 배양용 소자는 투명도, 생체 적합도 및 팽윤비에 있어 종래 유리 기판을 효과적으로 대체할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 세포 배양용 소자를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 베이스부를 구성하는 물질을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 세포 배양용 소자의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 대조군과 본 발명의 실시예들의 생체적합성을 비교한 도면이다.
도 5는 PDMS에 대하여 본 발명의 실시예들의 부착 특성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들의 기계적 상태량을 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 중간에 다른 부재를 개재하여 연결되어 있는 경우와, 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다. 나아가, 본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 세포 배양용 소자(100)를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양용 소자(100)는 베이스부(110)와 커버부(120)를 포함한다. 본 실시예에서 베이스부(110)와 커버부(120) 사이에 배양 공간을 제공하기 위하여, 커버부(120)의 내측에 마이크로 또는 나노 스케일의 미세한 채널(121)이 형성될 수 있다. 커버부(120)에 형성되는 미세 채널(121)은 개방형(open type) 채널(121)일 수 있다.
도 1의 A에 도시한 것과 같이, 본 발명에 따른 세포 배양용 소자(100)는 베이스부(110) 상에 폴리디메틸실록산(PDMS) 재질의 커버부(120)가 접합된 상태로 세포 배양이 실시될 수 있다. 그리고 도 1의 B에 도시한 것과 같이 배양 공간 내부의 조직에 손상이 최소화면서 베이스부(110)와 커버부(120)를 분리할 수 있도록, 베이스부(110)와 커버부(120)는 서로 가역적으로 접합될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 베이스부(110)를 구성하는 물질을 도시한 도면이다. 커버부(120)와 베이스부(110)의 가역적 접합을 구현하기 위하여, 베이스부(110)는 자외선 경화성(UV curable) 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 자외선 경화성 물질은 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 및 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA)를 포함할 수 있고, 폴리에틸렌 글리콜-디아크릴레이트(PEG-DA)를 더 포함할 수 있다. 또한, 자외선 경화성 물질은 광중합 개시제(phtoinitiator)를 더 포함할 수 있고, 도 2의 A에 도시된 것과 같이 광중합 개시제는 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone일 수 있다.
더 구체적으로, 도 2의 B에 도시된 것과 같이, 자외선 경화형 물질은 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트를 59 wt% 이상, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA)를 38 wt% 이상 포함할 수 있다. 또는, 자외선 경화형 물질은 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트를 39 wt% 이상, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA)를 29 wt% 이상, 폴리에틸렌 글리콜-디아크릴레이트(PEG-DA)를 29 wt% 이상 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 세포 배양용 소자의 제조 방법(s200)을 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 세포 배양용 소자의 제조 방법은, 자외선 경화성 광중합체 수지를 제조하는 단계(s210)와, 수지를 기설정된 압력으로 가압하고 자외선에 의하여 경화시켜 베이스부(110)를 제조하는 단계(s220)와, 세포 배양 공간을 제공하기 위한 채널(121)이 형성되어 있는 커버부(120)를 제조하는 단계(s230)와, 베이스부(110)와 커버부(120)를 기설정된 조건에서 플라즈마 처리 또는 가압하여 서로 가역적으로 접합시키는 단계(s240)를 포함한다.
베이스부(110)와 커버부(120)의 접합은 플라즈마 접합 및/또는 압력 반응형 접합에 의할 수 있다. 자외선 경화성 광중합체 수지는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)와, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA)를 포함할 수 있고, 액체 상태에서 자외선에 반응하여 고체가 되었을 경우 반응에 참여하지 않는 잔존 물질이 적게 남아있도록 조성이 설계될 수 있다. 커버부(120)는 폴리스타이렌, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리카보네이드 중 적어도 하나를 포함하는 열가소성 수지를 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 세포 배양용 소자와 그 제조 방법에 대한 구체적인 실시예를 설명한다.
재료 및 방법
UV 경화성 광중합체(BSP) 수지의 제조(Preparation of UV-curable photopolymer (BSP) resins)
폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(PEG-DA, Mn 250, Sigma-Aldrich, USA, 점도 15-35 cP) 예비중합체 97 wt%와 광중합 개시제 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone (Irgacure 184, BASF) 3 wt%를 혼합하여 UV 경화성 PEG-DA 용액을 제조하였다.
HDDA (hexan-1,6-dioldiarcrylate, M200, Miwon Specialty Chemical, Korea) 29 wt%, TMPTA(Trimethylolpropane triacrylate, M300, Miwon Specialty Chemical, Korea) 예비중합체 39 wt%, PEG-DA 29 wt% 및 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone (Irgacure 184, BASF) 3 wt%를 혼합하여 BSP-1을 제조하였다. PEG-DA을 제외하고, HDDA 38 wt%, TMPTA 59 wt% 및 PI 3 wt%(Irgacure 184, BASF, Germany)를 혼합하여 BSP-2를 제조하였다.
생체적합성 및 자가분리형 PEG-DA, BSP-1 및 BSP-2 필름의 제조(Fabrication of biocompatible and self-detachable PEG-DA, BSP-1, and BSP-2 films)
UV 레플리카 몰딩(replica molding)법을 이용하여 평면의 PEG-DA, BSP-1 및 BSP-2 나노패턴 표면을 제작하였다. UV 경화성 수지(두께: 100 ㎛, skyrol V7200, SKC, Korea)에 대한 접착성을 높이기 위해 양면이 전처리된 유연하고 투명한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 UV 수지 위에 놓고 2 내지 3 bar의 압력으로 10 회간 롤프레스 처리하였다. 롤프레스 처리 후 PEG-DA 층의 두께는 30 내지 40 ㎛ 로 측정되었다. 이어서, UV 광 하에서 60초 동안 BSP 층을 경화하였다(UV 파장: 250-400 nm, 노광량: 100 mJ/cm2). 웨이퍼에서 PE 백킹 패널을 분리한 후, 폴리에스테르 필름 상에 형성된 PEG-DA 시트를 얻었다. 동일한 노광 조건에서 추가로 24시간 동안 상기 필름을 완전히 경화하여 미반응 관능기를 제거하였다.
UV 경화성 고분자를 이용한 나노패턴 제조(Fabrication of nanopatterns using UV-curable polymers)
UV 경화성 수지와의 밀착력을 높이기 위하여 양면을 전처리한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름(두께: 100 ㎛, skyrol V7200, SKC, Korea)을 준비하고, 생체적합성 UV 경화성 수지를 나노패턴 마스터 웨이퍼에 적하한 후, PET 필름으로 덮었다. 이후 필름을 2내지 3 bar의 압력으로 10 회간 롤프레스 처리를 하였다. 롤프레스 처리 후 UV 경화성 수지층의 두께는 30 내지40 ㎛로 측정되었다. 이어서 PET 필름을 포함하는 UV 경화성 고분자를 UV 하에서 60 초간 경화하였다(UV 파장: 250-400 nm, 노광량: 100 mJ/cm2). 상기 생체적합성 UV 수지 시트를 나노패턴 마스터 웨이퍼로부터 박리하였다. 나노패터닝된 고분자 필름을 웨이퍼로부터 분리한 후, 추가로 24시간 동안 UV에서 노광하여 미반응 관능기를 제거하였다. UV 경화성 고분자의 평면패턴은 비패턴 Si 웨이퍼를 복제하여 준비하였다.
개방형 미세유체 플랫폼(OMP) 제작(Fabrication of open-access microfluidic platform)
SU-8 포토레지스트(SU-8 100, MicroChem, USA)를 이용하여 기존의 리소그래피 공정을 통해 네거티브형 미세구조 마스터를 제조하였다. 상기 네거티브 SU-8에 PDMS (Sylgard 184, Dow Corning, USA)와 경화제를 10:1의 비율로 처리하여 몰드를 제조하였다. 유입/유출구는 의료용 피부 생검 펀치(직경: 1 mm, 6 mm, Picu Punch, Acuderm, USA)를 이용하여 펀칭하였다. 상기 BSP 고분자와 미세유체 플랫폼을 결합시키기 위하여, 45 sccm, 50 mTorr, 50 W 및 1분(CUTE MPR, Femto Science, Korea)의 조건으로 산소 플라즈마 처리를 하였다. 계면 결합을 촉진하기 위하여 200℃에서 30분 간 후처리를 실시하였다.
세포 배양
EGM-2 SingleQuots Kit (EGM-2, Lonza, Swissue)를 포함하는 EBM-2(endothelial basal medium-2) 배지에서 인간 제대정맥 내피세포(HUVECs, Lonza, Switzerland)를 배양하였고, 3 내지 5계대(passage)를 실험에 사용하였다. FGM-2 BulletKit(FGM-2, Lonza)를 첨가한 섬유아세포 기저배지에서 폐섬유아세포(LFs, Lonza, Switzerland)를 배양하였으며, 5 내지 7 계대를 실험에 사용하였다.
HUVECs의 경우, 포화점의 80 내지 90% 도달하기 전까지 배양하였다. 모든 세포는 5% CO2 및 37℃ 조건에서 배양하였다.
세포 생존율 분석(Live/dead assay)
피질 뉴런의 세포 생존율은 제조사 매뉴얼에 따라 LIVE/DEAD™ 생존율/세포독성 키트(Invitrogen, USA)을 사용하여 측정하였다. 간략하게, 1x 인산염 완충액(PBS, Hyclone, USA)으로 키트를 3회 세척한 후, Calcein AM과 프로피디움 요오드화물(PI)의 혼합물을 첨가하였다. 상기 장치를 37℃에서 1.5시간 동안 배양하였다. 샘플을 PBS로 1회 세척한 후 역형광 공초점 현미경(Live Cell Instrument, Korea)으로 관찰하였다. 정량적 분석을 위하여, 현미경을 통해 3개의 무작위한 구역에서의 생세포와 사세포의 수를 계산하였고, 상기 3개의 독립적인 실험에 대하여 통계분석을 수행하였다.
피질신경세포의 준비(Cortical neural cell preparation)
Sprague-Dawley쥐(배아 17일차, E17)로부터 쥐 대뇌 피질뉴런을 채취하였다. Trypsin-EDTA 용액(Gibco, USA)으로 처리한 쥐의 피질을 37℃ 수조에서 12분 동안 배양하였다. 배양 후 트립신-EDTA 용액을 제거하고, 10% FBS(Fetal Bovine Serum)가 포함된 DMEM(Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM, Gibco, USA)을 넣어　트립신　활성을 억제하였다. DMEM 용액을 제거한 후, 2% B27 보충제(Invitrogen, USA), 0.25% GlutaMax(Invitrogen, USA), 1% 페니실린-스트렙토마이신(Invitrogen, USA)을 포함하는 Neurobasal™ 배양액을 첨가하였다. 1 ml와 200 ㎕ 피펫 팁을 이용하여 피질을 조각내었다. 이후, 세포 현탁액을 제조하고, 세포 스트레이너를 이용하여 여과하였다.
팽윤율 측정(Measurement of swelling ratio)
상기 시편은 2 cm x 2 cm 크기 및 100 ㎛의 두께를 갖는다. 시편을 50℃에서 24시간 동안 오븐에서 건조하고, 건조기에서 냉각한 직후의 무게를 측정하였다. 시료들을 37℃의 배양온도에서 24시간 동안 물에 담근 후 꺼내어 표면의 물을 제거하고 무게를 측정하였다. 상기 과정에 따라 측정된 무게의 차이를 %로 나타내었다.
Universal testing machine(UTM)
영률은 Universal testing machine(UTM, Instron 3343, USA)으로 분석하였다. BSP 시료는 폭 20 mm, 두께 0.2 mm, 높이 30 mm로 준비하였다. 습윤 상태에서의 영률을 평가하기 위하여, 샘플을 6일 동안 탈이온수에 침지하였다.
결과
생체적합성 자가분리형 광중합체(BSP)의 합성(Synthesis of biocompatible self-detachable photopolymer)
일반적인 UV 경화성 고분자의 경우, 광중합 개시제의 1-3%가 예비중합체 수지와 결합하고, 나머지 부분은 UV 경화 후 가교된 고분자 네트워크를 형성한다. PEG-DA는 대조군 고분자(control polymer)로 설정하고 본 발명의 실시예에서는 PEG-DA 부분을 다른 두 고분자 물질로 치환하였다. 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA) 및 PEG-DA를 특정 비율로 혼합하여 본 발명의 베이스부의 재료의 실시예로서 생체적합성 자가분리형 광중합체인 BSP를 제조하였다(도 2). TMPTA, HDDA 및 PEG-DA의 비율에 따라, 본 발명의 실시예로 BSP를 BSP-1과 BSP-2로 더 분류하였다. BSP-1 고분자는 PED-DA 29%(v/v), TMPTA 39% 및 HDDA 29%로 구성되고, BSP-2 고분자는 TMPTA 59% 및 HDDA 38%로 구성된다. 비교를 위하여 광중합 개시제인 Irgacure 184의 농도는 모두 3%(v/v)로 고정하였다. BSP-2 고분자의 경우, PEG-DA 전량이 TMPTA와 HDDA로 치환되어 수지에 PEG-DA가 없음을 확인하였다.
고분자의 자가분리 특성은 TMPTA, HDDA 및 PEG-DA 주쇄의 카르복실레이트 에스테르기에 의해 나타난다. 화학구조 내 카르복실레이트 에스테르기는 가수분해 반응에 의해 해리될 수 있다. 상기 가수분해 메커니즘을 통해 PDMS와 BSP 사이가 자발적이고, 부드럽게 분리될 수 있다. 가수분해에 의한 박리는 이후의 단락에서 후술한다.
합성된 BSP의 생체적합성(Biocompatibility of synthesized BSP)
도 4는 대조군과 본 발명의 실시예들의 생체적합성을 비교한 도면이다. 평평한 고분자 기판 상에 여러 종류의 세포를 배양함으로써 생체고분자의 생체적합성을 평가할 수 있다. 생체적합성을 검증하기 위해, 서로 다른 조직유래의 3종류의 1차 세포; 인간 폐섬유아세포(LF), 인간 제대정맥 내피세포(HUVEC), 쥐 1차 피질 뉴런을 사용하였다. LF는 PEG-DA, BSP-1 및 BSP-2를 포함한 3종의 생체고분자에서 90% 이상의 높은 생존율을 보였다(도 4의 A 및 D). HUVEC의 생존율은 PEG-DA에서 75%, BSP-1에서 80%, BSP-2에서 82%로 나타났으며, 생체고분자 간의 유의한 차이는 없었다(도 4의 B 및 D). 민감성 세포 중 하나인 쥐의 1차 피질 뉴런의 경우, PEG-DA에서 28%, BSP-1에서 51%, BSP-2에서 76%로 나타나 생체고분자별로 유의한 생존율의 차이를 보였다(도 4의 C 및 D). BSP-2에서의 높은 생존율은 TMPTA의 트리아크릴레이트 관능기 비율 증가와 세포반발성인 PEG-DA의 비율 감소가 쥐 1차 피질 뉴런의 생존율을 상승적으로 향상시킨다는 것을 시사한다. 다른 기질에 비하여 BSP-2 기질에 대한 쥐 1차 피질 뉴런의 결합력이 높다는 점은, 상기 가정을 뒷받침한다(도 4의 C).
PDMS에 대한 BSP의 부착특성(Adhesion characteristics of BSP against PDMS)
도 5는 PDMS에 대하여 본 발명의 실시예들의 부착 특성을 도시한 도면이다. 박형 유리 슬라이드는 고해상도 영상을 위한 광학투명성과 산소 플라즈마로 처리시 강한 결합력을 나타내기 때문에 하부 기판으로 사용되어 왔으며, 본 발명에 따른 BSP 고분자가 유리 기판의 대체 가능성을 시험하였다. 이를 위해서는, 장기 칩에 하이드로겔을 주입하는 동안 PDMS와 BSP 고분자가 단단히 결합하여 박리가 발생하지 않아야 한다. 유리/PDMS와 생체고분자/PDMS 사이의 접착강도를 측정하기 앞서 양면에 산소 플라즈마 처리를 하였다.
직경 1 cm 접촉면적에서의 PDMS와 BSP-2 고분자 사이의 접착력은 1.8 kg의 중량을 버틸 수 있을 정도로 충분히 강하였다(도 5의 A). BSP-2 고분자를 미세유체 칩의 기판으로 사용하였을 때, 칩을 1 cm 폭의 PDMS 편을 중심으로 감았을 때에도 접착력을 유지하였다(도 5의 B). 또한, PDMS와 BSP-2으로 제조된 미세유체 장기 칩은 압축에 의한 기계적 변형에서도 접착력을 유지하였다(도 5의 C). 정량적 분석을 위해 BSP 고분자와 PDMS 사이의 전단 접착력을 측정하였다. 미세유체 플랫폼에 가장 널리 사용되는 유리와 PDMS의 전단 접착력 40 N/cm2였다. PDMS와 PEG-DA, BSP-1 및 BSP-2 사의 전단 접착력은 유리기판과 비슷하였으며(도 5의 D), 이는 유리를 대체할 수 있음을 시사한다.
접촉각을 이용하여 산소 플라즈마 처리 후의 표면 개질 정도를 시각화 할 수 있다. 산소 플라즈마 처리 전후의 친수성뿐만 아니라, 특정 영역에 세포 하이드로겔이 포함되는 정도는 소수성에 의해 조절되기에, 소수성 역시 장기칩에서 중요한 요소이다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 각 재료에서 3개의 접촉각을 측정하였다; 산소 플라즈마 처리 (i)전, (ii)후 및 (iii)산소 플라즈마 처리 후 대류식 오븐에 80℃, 24시간 동안 기판을 거치한 경우(그림. 5의 E). BSP-1과 BPS-2의 경우, 산소 플라즈마 처리 전 접촉각이 약 55°에서, 처리 후 25°로 감소하였다. 대류식 오븐에서 80℃, 24시간 동안 거치한 후 접촉각은 40°로 회복되었다. 접촉각의 변화 추세는 유리 및 PEG-DA의 경우와 유사하였다.
도 6은 본 발명의 실시예들의 기계적 상태량을 도시한 도면이다.
TMPTA는 트리아크릴레이트기를 포함하는 반면, HDDA와 PEG-DA는 디아크릴레이트기를 포함한다. TMPTA의 트리아크릴레이트기로 인하여, BSP 고분자는 습윤 환경에 노출되었을 때에도 우수한 기계적 특성과 안정성을 나타낼 수 있다. TMPTA와 HDDA의 결합으로 인해 BSP-1과 BSP-2는 습윤 상태에서의 영률이 각각 595.3과 588.5 MPa로 PEG-DA보다 높았다(그림 6의 A). 또한, 습윤 상태에서 영률이 급격하게 감소한 PEG-DA에 비해 BSP-1과 BSP-2는 영률 감소 정도가 적었다(그림 6의 A). 또한, PEG-DA의 팽윤율 5%에 비해, BSP-1과 BSP-2의 팽윤율은 ~3%로 나타났다(그림 6의 B). BSP 고분자의 낮은 팽윤율을 고려할 때, 고분자 결합 사이로의 물 분자 침투가 적기 때문에 습윤 상태 시 영률이 적게 감소할 수 있다.
장기 칩 기술이 발전함에 따라, 고밀도의 다양한 세포의 공배양 및 장기 배양이 공배양 필요해지게 되었다. 그러나 PDMS와 유리의 분리가 불가능한 종래의 폐쇄형 배양 플랫폼은 이러한 기술적 병목현상을 충족시키지 못하였다. 또한, 종래의 폐쇄형 배양 플랫폼에서는 PDMS/유리 사이의 비가역적인 결합이 칩에서의 세포 회수를 방해하기 때문에, 기계적 손상 없이 배양된 세포를 회수하는 것에 한계가 있었다. 따라서, 세포에 대한 자극 없이 기판이 자발적으로 박리될 수 있는 기술이 장기 칩 분야에서 새롭게 대두되고 있다. PDMS와 기판 재료 사이의 분리된 영역을 관찰하였다. 유리 기판의 경우 실험 8일 간 분리가 되지 않았다. PEG-DA, BSP-1 및 BSP-2를 포함한 생체고분자는 물에 노출되었을 때 자발적인 박리를 보였으나, 화학적 조성에 따라 박리율이 다르게 나타났다. PEG-DA의 경우, 3일차에 박리가 시작되어, 8일차에 완전히 분리되었다. BSP-1과 BSP-2 고분자는 각각 2일과 1일로 비교적 이른 시점에서 계면 박리가 시작되었다(도 6의 C). 최종적으로, BSP-1과 BSP-2 고분자의 경우 3일 후 필름 전체가 완전히 분리되었다. 이러한 결과는 조성에 따라, 박리 개시 시점과 박리 속도를 조절할 수 있음을 나타낸다.
화학적으로, 플라즈마 결합된 PDMS-BSP 계면은 가수분해에 의해 자발적으로 분리되었다. 세포 배양 동안, 세포 배양 배지는 플라즈마 결합 계면으로 자발적으로 침투되었다. 각 구성의 화학구조를 참조하면(도 2), PEG-DA, TMPTA 및 HDDA는 습윤 조건에서 가수분해될 수 있는 카르복실레이트 에스테르기를 포함하고 있다(빨간 화살표로 표시). 가수분해에 의한 자가분리는 박리 후 잔사가 없다는 점에서 바람직하다. 박리 후 BSP-2의 표면 구성성분을 에너지 분산형 X-선 분광법(EDXS)을 이용하여 분석하였다(도 6의 D). PDMS에서 가수분해 분해가 발생한 경우, PDMS는 실리콘, 탄소, 산소 및 수소로 구성되어 있기에 BSP-2표면에서 실리콘 원자가 검출될 것이다. 그러나, 자가분리 후의 BSP-2 표면에서는 실리콘 원자가 검출되지 않았다. 이러한 결과는 BSP-2 영역에서 가수분해 분해가 발생하여 PDMS와 BSP-2 사이의 계면이 자발적으로 분리되었음을 나타낸다.
PEG-DA는 PEG의 디아크릴레이트 형태이며, 생체불활성 및 생체분자와 반응하지 않는 물질로 알려져 있다. PEG-DA는 세포 독성이 없으나 세포친화적인 환경을 조성하기 어렵다. TMPTA와 HDDA는 PEG-DA에 비해 생체 적합성과 기계적 안정성이 향상된 광경화 기판으로서 사용되었다. 충분한 강도과 안정성을 위해서는 가교 밀도가 중요하다. UV 경화성 고분자의 경우, 모재의 강도를 향상시키기 위하여 아크릴레이트기로 개질시키는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한, 아크릴레이트, 디아크릴레이트, 트리아크릴레이트기 등의 아크릴레이트기의 수가 증가하면 고분자의 강도 역시 증가한다. 나아가, 가교밀도가 증가하면, 물이 고분자 사이로 침투하는 경우 고밀도의 고분자 결합이 기계적 변형을 억제하여 팽윤성이 감소한다.
트리아크릴레이트기를 갖는 TMPTA의 비율이 증가함에 따라 영률 및 팽윤 저항성이 증가하였다. 앞서 언급한 바와 같이, TMPTA는 트리아크릴레이트기를 가지고 있으나, HDDA와 PEG-DA의 경우 디아크릴레이트기를 가지고 있다. TMPTA의 트리아크릴레이트기로 인해, BSP 고분자는 우수한 기계적 특성을 보여주었다. 또한, TMPTA의 트리아크릴레이트기는 습윤 환경에 노출되었을 때 안정성에 영향을 줄 수 있다. BSP 고분자의 건조 상태와 습윤 상태에서의 영률의 적은 변화는 세포에 있어서 매우 중요하다. 세포는 접촉하는 물질의 기계적 특성에 민감하기에 기계적 특성의 변화에 의해 세포 내 신호 전달이 변화될 수 있다. 이와 관련하여, 기계적 특성의 변화가 적은 BSP는 배양 세포에 보다 안정적인 미세환경을 제공할 수 있다. ~700MPa 정도의 영률은 세포 배양 플랫폼을 제조하는 데 있어 충분히 견고할 수 있다.
합성된 UV 경화성 수지는 영률이 높음에도 불구하고, 도 5의 B 및 C에서 확인할 수 있는 바와 같이 유연하여 미세유체 칩과 장기칩을 임의의 형태로 변형시킬 있다. 나아가, 나노패턴 역시 유연하게 제조가 가능하다. 강도에 의해 뒷받침되는 유연성 특성은 인체 조직에 따라 기계적 변형을 유발하는 장기 칩에 유용하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 인간 폐 조직의 호흡운동 또는 뇌조직의 외상성 손상을 모방하기 위한 장기 칩은 세포를 포함하는 플랫폼의 기계적 변형이 필요하다. PDMS와 합성된 UV 경화성 고분자 사이의 높은 접착력은 이러한 기계적 변형에서도 칩의 무결성을 유지하는 데 도움이 될 수 있다.
분리를 제어할 수 있는 점은 합성 UV 경화성 고분자의 또 다른 장점이다. 3D 개방형 세포 배양 플랫폼에 대한 수요가 증가함에도 불구하고, PDMS와 유리기판 사이의 비가역적인 결합에 의해 산소 플라즈마 처리된 PDMS로부터 유리기판을 박리하는 것이 어려웠다. PDMS와 유리가 산소 플라즈마에 노출되면, 표면이 히드록실기에 의해 활성화되고, 상기 히드록실기가 PDMS와 유리 사이의 공유결합을 형성한다. 또한, 산소 플라즈마에 의해 BSP 고분자가 활성화되어 PDMS와 BSP 고분자 사이에 강한 결합이 형성된다. 그러나, 습윤 조건에 노출되었을 때 BSP 고분자의 가수분해에 의해 계면의 자발적인 분리가 가능하다. 이러한 가수분해에 의한 분리는 BSP 고분자 영역에서 일어나 전파되기 때문에, 분리 후에도 PDMS 잔사가 없다(도 6의 D). 가수분해에 의한 분리에 의해 비파괴적으로 개방된 배양 환경을 형성할 수 있다. 자발적인 박리를 통해 충분한 배지 공급으로 장기간 배양이 가능해지고, 3D 배양 세포에서는 어려운 TEM 이미징 또는 웨스턴 블롯 분석과 같은 심층적인 분석이 가능해지게 되었다. 분리 시간대는 구성 요소의 비율을 조정함으로써 조절할 수 있다.
개방형 미세유체는 (i)미세유체 챔버를 통해 하이드로겔을 캐스팅하거나, (ii)폐쇄된 미세유체 챔버를 통해 하이드로겔을 도입한 후, 하부 기판을 분리하는 두 가지 방법으로 얻을 수 있다. 후자의 방법은 평탄한 상부의 표면이 빛의 경로를 왜곡시키지 않아 고해상도의 이미지를 제공할 수 있다. 또한, 전자의 방법으로는 불가능한, 세포 하이드로겔을 특정 영역에 주입할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 BSP는 바이오 3D 프린팅에 적합할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, TMPTA 및 HDDA는 3D 인쇄 공정에서 용이하게 사용되고 있다. 이러한 UV 경화성 재료는 광학시트 및 3D 프린팅 수지의 원료로 사용되어왔다. 화학구조 측면에서, 2 개의 아크릴기를 갖는 PEG-DA에 비하여 TMPTA는 3 개의 아크릴기에 의해 더 높은 가교밀도를 나타낼 것으로 예상된다. HDDA는 PEG-DA와 동일한 2 개의 아크릴기를 가지고 있으며, PEG-DA와 경쟁적으로 사용되고 있다. BSP 고분자의 나노스케일 구조에 대한 생체적합성 및 패터닝 능력을 확인하였으며, 3D 다중스케일 구조를 갖는 세포 배양체로서 사용될 가능성이 있다. 나아가, 종래 바이오 프린팅 수지에 비하여 TMPTA와 HDDA은 비용 효율성측면에서 더욱 이점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
또한, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 세포 배양용 소자
110: 베이스부
120: 커버부
121: 채널

Claims (11)

  1. 세포 배양용 소자에 있어서,
    베이스부;
    상기 베이스부를 덮어 세포 배양 공간을 형성하는 커버부를 포함하며,
    상기 베이스부는 자외선 경화성(UV curable) 물질을 포함하고, 상기 커버부와 가역적으로 접합되는 것을 특징으로 하며,
    상기 자외선 경화성 물질은,
    트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 59 wt% 이상; 및
    1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA) 38 wt% 이상을 포함하고,
    상기 세포 배양 공간 내에서 세포가 배양되며,
    상기 세포의 배양에 따라, 가수분해에 의해 자발적으로 상기 베이스부와 상기 커버부가 분리되는 것인, 세포 배양용 소자.
  2. 세포 배양용 소자에 있어서,
    베이스부;
    상기 베이스부를 덮어 세포 배양 공간을 형성하는 커버부를 포함하며,
    상기 베이스부는 자외선 경화성(UV curable) 물질을 포함하고, 상기 커버부와 가역적으로 접합되는 것을 특징으로 하며,
    상기 자외선 경화성 물질은,
    트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 39 wt% 이상;
    1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA) 29 wt% 이상; 및
    폴리에틸렌 글리콜-디아크릴레이트(PEG-DA)를 29 wt% 이상을 포함하고,
    상기 세포 배양 공간 내에서 세포가 배양되며,
    상기 세포의 배양에 따라, 가수분해에 의해 자발적으로 상기 베이스부와 상기 커버부가 분리되는 것인, 세포 배양용 소자.
  3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자외선 경화성 물질은, 광중합 개시제(photoinitiator)를 더 포함하는, 세포 배양용 소자.
  4. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버부는 폴리디메틸실록산(PDMS)을 포함하는, 세포 배양용 소자.
  5. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버부는 폴리스타이렌, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리카보네이드 중 적어도 하나를 포함하는 열가소성 수지를 포함하는, 세포 배양용 소자.
  6. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버부는, 상기 세포 배양 공간을 형성하는 채널을 구비하는, 세포 배양용 소자.
  7. 세포 배양용 소자를 이용하여 세포를 배양하는 방법에 있어서,
    자외선 경화성 광중합체 수지를 기설정된 압력으로 가압하고 자외선에 의하여 경화시켜 베이스부를 제조하는 단계; 및
    세포 배양 공간을 제공하기 위한 채널이 형성되어 있는 커버부를 상기 베이스부와 기설정된 조건에서 플라즈마 처리 또는 가압하여 서로 가역적으로 접합시키는 단계;
    상기 세포 배양 공간 내에서 세포를 배양하는 단계; 및
    상기 세포의 배양에 따라, 가수분해에 의해 자발적으로 상기 베이스부와 상기 커버부를 분리시키는 단계를 포함하며,
    상기 자외선 경화성 광중합체 수지는,
    트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 59 wt% 이상; 및
    1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA) 38 wt% 이상을 포함하는, 세포를 배양하는 방법.
  8. 세포 배양용 소자를 이용하여 세포를 배양하는 방법에 있어서,
    자외선 경화성 광중합체 수지를 기설정된 압력으로 가압하고 자외선에 의하여 경화시켜 베이스부를 제조하는 단계; 및
    세포 배양 공간을 제공하기 위한 채널이 형성되어 있는 커버부를 상기 베이스부와 기설정된 조건에서 플라즈마 처리 또는 가압하여 서로 가역적으로 접합시키는 단계;
    상기 세포 배양 공간 내에서 세포를 배양하는 단계; 및
    상기 세포의 배양에 따라, 가수분해에 의해 자발적으로 상기 베이스부와 상기 커버부를 분리시키는 단계를 포함하며,
    상기 자외선 경화성 광중합체 수지는,
    트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 39 wt% 이상;
    1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA) 29 wt% 이상; 및
    폴리에틸렌 글리콜-디아크릴레이트(PEG-DA)를 29 wt% 이상을 포함하는, 세포를 배양하는 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
KR1020210066989A 2021-05-25 2021-05-25 세포 배양용 소자 및 이의 제조 방법 KR102553945B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210066989A KR102553945B1 (ko) 2021-05-25 2021-05-25 세포 배양용 소자 및 이의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210066989A KR102553945B1 (ko) 2021-05-25 2021-05-25 세포 배양용 소자 및 이의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220159543A KR20220159543A (ko) 2022-12-05
KR102553945B1 true KR102553945B1 (ko) 2023-07-11

Family

ID=84391957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210066989A KR102553945B1 (ko) 2021-05-25 2021-05-25 세포 배양용 소자 및 이의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102553945B1 (ko)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG188098A1 (en) * 2008-01-30 2013-03-28 Geron Corp Synthetic surfaces for culturing stem cell derived cardiomyocytes
KR101635750B1 (ko) * 2008-01-30 2016-07-04 아스테리아스 바이오세라퓨틱스, 인크. 줄기 세포 유래 올리고덴드로사이트 전구 세포를 배양하기 위한 합성 표면
KR102037595B1 (ko) 2018-02-26 2019-10-29 강원대학교산학협력단 미세유체칩 내 수직으로 고정한 수화젤 막 및 이의 제조방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Zhang 등. Application of a new UV curable adhesive for rapid bonding in thermoplastic-based microfluidics. Micro&NanoLetters, 2019, 14(2), 211-214 1부.*
Zhou 등. Progress in the development of polymeric and multifuctional photoinitiators. Progress in Polymer Science. 2019, 99, 101165 1부.*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220159543A (ko) 2022-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kim et al. Patterning methods for polymers in cell and tissue engineering
Ghavami-Lahiji et al. The effect of thermocycling on the degree of conversion and mechanical properties of a microhybrid dental resin composite
Koivisto et al. Mechanically biomimetic gelatin–gellan gum hydrogels for 3D culture of beating human cardiomyocytes
Choi et al. Modulus-and surface energy-tunable ultraviolet-curable polyurethane acrylate: properties and applications
US11148389B2 (en) Hydrogel-elastomer hybrids
Ataollahi et al. Endothelial cell responses in terms of adhesion, proliferation, and morphology to stiffness of polydimethylsiloxane elastomer substrates
JP2008220320A (ja) 細胞培養支持体とその製造方法
Reddy et al. Thermosensitive transparent semi-interpenetrating polymer networks for wound dressing and cell adhesion control
EP3181681A1 (en) Medical device, method for culturing cells, fluorine-containing cyclic olefin polymer, fluorine-containing cyclic olefin polymer composition, and cultured cells
CN107429210B (zh) 医疗器具、含氟环状烯烃聚合物、含氟环状烯烃聚合物组合物及细胞培养方法
EP2781594A1 (en) Cell culture substrate, and method for manufacturing same
Tahk et al. Self-detachable UV-curable polymers for open-access microfluidic platforms
Li et al. Combined effects of multi-scale topographical cues on stable cell sheet formation and differentiation of mesenchymal stem cells
KR102553945B1 (ko) 세포 배양용 소자 및 이의 제조 방법
Maziz et al. Tuning the properties of silk fibroin biomaterial via chemical cross-linking
Richter et al. Spatially controlled cell adhesion on three-dimensional substrates
Bilici et al. Bisulfite-initiated crosslinking of gelatin methacryloyl hydrogels for embedded 3D bioprinting
Lomboni et al. Compounded topographical and physicochemical cueing by micro-engineered chitosan substrates on rat dorsal root ganglion neurons and human mesenchymal stem cells
JP5752164B2 (ja) 細胞培養支持体とその製造方法
Arslan et al. Increasing the microfabrication performance of synthetic hydrogel precursors through molecular design
Ho et al. Printing of woodpile scaffold using fresnel lens for tissue engineering
Jayasinghe et al. A soft lithography method to generate arrays of microstructures onto hydrogel surfaces
van Assenbergh et al. Pull-off and friction forces of micropatterned elastomers on soft substrates: the effects of pattern length scale and stiffness
Ma et al. Surface Chemical Functionalization of Wrinkled Thiol–Ene Elastomers for Promoting Cellular Alignment
Jeršovaitė et al. Biocompatibility enhancement via post-processing of microporous scaffolds made by optical 3D printer

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant