KR102609307B1 - Gene transfection apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 유전자 형질 감염 장치는, 복수 개의 미세 채널이 두께 방향으로 형성된 다공성 필터를 구비하며, 상기 복수 개의 미세 채널로 유전자 물질과 세포의 혼합물이 통과되는 필터 카트리지 및 상기 필터 카트리지에 결합되 일측은 상기 혼합물이 주입되는 인렛(inlet)으로 마련되고 타측은 상기 복수 개의 미세 채널을 관통한 상기 혼합물이 유출되는 아웃렛(outlet)으로 마련되며, 전류 인가 시 상기 혼합물 중 세포에 전기 천공 방식에 의해 홀을 형성하여 상기 유전자 물질에 의해 상기 세포의 유전자 형질이 감염되도록 하는 전극을 구비하는 전기천공 전극부를 포함할 수 있다.The gene transfection device according to an embodiment of the present invention includes a porous filter in which a plurality of micro channels are formed in the thickness direction, a filter cartridge through which a mixture of genetic material and cells passes through the plurality of micro channels, and the filter cartridge. One side of the combination is provided as an inlet through which the mixture is injected, and the other side is provided as an outlet through which the mixture passing through the plurality of micro channels flows out. When an electric current is applied, cells in the mixture are electroporated. It may include an electroporation electrode unit including an electrode that forms a hole and allows the genetic trait of the cell to be infected by the genetic material.

Description

유전자 형질 감염 장치{GENE TRANSFECTION APPARATUS}Gene transfection device {GENE TRANSFECTION APPARATUS}

본 발명은 유전자 형질 감염 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 유전자 물질 및 세포의 혼합물의 흐름 속도를 조절할 수 있음은 물론 유전자 형질 감염을 위한 전류밀도를 최적으로 조절할 수 있어 세포에 대한 유전자 형질 감염을 위한 환경을 균일하게 조성할 수 있고, 이를 통해 많은 세포에 대한 유전자 형질 감염이 효율적이면서 정확하게 이루어질 수 있으며, 이러한 과정 시 세포가 손상되는 것을 최소화할 수 있는 유전자 형질 감염 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gene transfection device, and more specifically, is capable of controlling the flow rate of a mixture of genetic material and cells, as well as optimally controlling the current density for gene transfection, thereby enabling gene transfection of cells. It relates to a gene transfection device that can uniformly create an environment for, through which gene transfection of many cells can be carried out efficiently and accurately, and that can minimize damage to cells during this process.

유전자 치료는 유전자 자체의 결함에 의해 발생되는 선천적 또는 후천적 질병을 치료하는 것인데, 기존의 치료법으로는 완치가 불가능하여 근본적 치료를 위해 유전자를 인체 내로 주입하여 유전적 결함을 치료하거나 새로운 단백질이 발현되도록 하여 치료 효과를 기대하면서, 질병의 증상이 아닌 원인의 치료로 일반적 약물 치료에 비해 우수한 선택성과 치료 효율을 보인다. Gene therapy is the treatment of congenital or acquired diseases caused by defects in the gene itself. Since cure is impossible with existing treatments, genes are injected into the body for fundamental treatment to treat genetic defects or to promote the expression of new proteins. Thus, while expecting a therapeutic effect, it shows superior selectivity and treatment efficiency compared to general drug treatment by treating the cause of the disease, not the symptoms.

유전자 치료에 필요한 유전자 전달 방법은 유전자 전달체와 유전자 전달 기술로 크게 분류할 수 있다. 유전자 전달체는 바이러스성과 비바이러스성으로 분류되며, 이 중 바이러스성 전달체는 전달 효율 및 지속성 면에서 우수한 장점을 구비하나 면역 독성에 의한 안전성에 문제가 있으며, 숙주 면역 반응 유발로 반복 투여 시 유전자 발현율이 감소하며 특정 세포 특이성이 없는 단점이 있다. Gene delivery methods required for gene therapy can be broadly classified into gene delivery vehicles and gene transfer technologies. Gene delivery vehicles are classified into viral and non-viral types. Among these, viral delivery vehicles have excellent advantages in terms of delivery efficiency and persistence, but have safety problems due to immunotoxicity, and gene expression rates decrease upon repeated administration due to induction of host immune responses. It has the disadvantage of decreasing and not having specific cell specificity.

한편, 비바이러스성 전달체는 상대적으로 안전한 물질인 양이온성 지질 또는 고분자 물질로 제조되며, 음이온성인 DNA와 이온 결합에 의해 복합체를 제조한 후 세포 내로 전달하는 것으로 바이러스성 전달체와 비교하여 생분해성, 낮은 독성, 사용상 간편함의 장점이 있으나, 치료 유전자의 전달 효율이 크게 떨어지는 한계가 있다. On the other hand, non-viral carriers are made of cationic lipids or polymers, which are relatively safe materials, and are delivered into cells after forming a complex with anionic DNA by ionic bonding. Compared to viral carriers, non-viral carriers are biodegradable and have low molecular weight. Although it has the advantages of toxicity and ease of use, it has the limitation that the delivery efficiency of therapeutic genes is greatly reduced.

그래서 면역 독성과 관련된 부작용이 없는 비바이러스성 전달체의 효율을 높이기 위해 유전자 물질과 쉽게 전하에 의해 결합하고 쉽게 분리 가능한 시약인 Lipofectamine과 JetPEI과 같은 형질 주입제를 사용하거나 또는 나노 캐리어를 사용하여 유전자 물질을 세포질로 도일할 수 있다. Therefore, in order to increase the efficiency of non-viral delivery vehicles without side effects related to immunotoxicity, transfection agents such as Lipofectamine and JetPEI, which are reagents that easily bind to the genetic material by charge and can be easily separated, are used, or nano-carriers are used to transfer the genetic material. can be transferred to the cytoplasm.

그러나 이의 경우, 대식 작용이 가능한 특정 세포에 국한되는 것이며, 대식 작용이 없는 주요(primary) 세포 같은 경우 여러 방법들이 사용되고 있는데 예를 들면 전기장, 자기장, 기계적인 힘, 초음파 또는 빛과 같은 물리적 자극으로 원형질막의 막파괴 접근법이 사용되고 있다.However, in this case, it is limited to specific cells capable of phagocytosis, and in the case of primary cells without phagocytosis, various methods are used, for example, physical stimulation such as electric field, magnetic field, mechanical force, ultrasound, or light. Membrane disruption approaches of the plasma membrane are being used.

현재 가장 많이 사용되고 있는 형질 감염법은 셀 스퀴징(cell squeezing)과 전기천공법(electroporation)인데, 이중 전기천공법은 전기 충격으로 세포막에 천공을 발생시킨 다음 DNA를 세포질로 삽입하는 방법으로 유전자 직접 주사법과 비교하면 효율이 1000배 이상이나 유전자 전이가 단지 세포 단위에서만 발현될 수 있으며, 또한 전기 충격에 의한 세포의 심각한 손상, 낮은 세포 생존율, 표적 전달 물질의 전하 등으로 인해 사용에 한계가 있다. Currently, the most commonly used transfection methods are cell squeezing and electroporation. Electroporation is a method of creating a hole in the cell membrane with an electric shock and then inserting DNA into the cytoplasm. Compared to the injection method, the efficiency is more than 1,000 times, but gene transfer can be expressed only at the cell level, and its use is limited due to serious damage to cells caused by electric shock, low cell survival rate, and the charge of the target delivery material.

한편, 셀 스퀴징 방법은 제어 가능한 핵막의 부분 손상을 유도하여 많은 수의 세포에 DNA를 핵으로 빠르게 직접 전달할 수 있다. 그런데, 미세 유체 칩을 이용하여 순간적으로 세포의 기계적 변형을 유발하여 주변 완충액에 존재하는 물질, 예를 들면 항체, 유전자 등을 세포 유형과 무관하게 일반적으로 형질 감염시킬 수 있으나, 이의 방법 역시 상대적으로 적은 수의 세포 처리만 가능하다는 한계가 있다. Meanwhile, the cell squeezing method induces controllable partial damage to the nuclear membrane, enabling rapid direct delivery of DNA to the nucleus in large numbers of cells. However, by using a microfluidic chip to instantaneously cause mechanical deformation of cells, substances present in the surrounding buffer, such as antibodies and genes, can be generally transfected regardless of the cell type, but this method is also relatively simple. There is a limitation in that only a small number of cells can be processed.

따라서, 많은 수의 세포에 대한 유전자 형질 감염이 가능하면서도 세포에 발생되는 손상을 최소화할 수 있는 새로운 구성의 미세 채널 전기천공 장치의 개발이 요구되는 실정이다.Therefore, there is a need for the development of a new microchannel electroporation device that allows gene transfection of a large number of cells while minimizing damage to cells.

본 발명의 실시예는 유전자 물질 및 세포의 혼합물의 흐름 속도를 조절할 수 있음은 물론 유전자 형질 감염을 위한 전류밀도를 최적으로 조절할 수 있어 세포에 대한 유전자 형질 감염을 위한 환경을 균일하게 조성할 수 있고, 이를 통해 많은 세포에 대한 유전자 형질 감염이 효율적이면서 정확하게 이루어질 수 있으며, 이러한 과정 시 세포가 손상되는 것을 최소화할 수 있는 유전자 형질 감염 장치를 제공한다.Embodiments of the present invention can control the flow rate of the mixture of genetic material and cells, as well as optimally adjust the current density for gene transfection, thereby creating a uniform environment for gene transfection of cells. , through which gene transfection of many cells can be carried out efficiently and accurately, and provides a gene transfection device that can minimize cell damage during this process.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problem(s) mentioned above, and other problem(s) not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

본 발명의 실시예에 따른 유전자 형질 감염 장치는, 복수 개의 미세 채널이 두께 방향으로 형성된 다공성 필터를 구비하며, 상기 복수 개의 미세 채널로 유전자 물질과 세포의 혼합물이 통과되는 필터 카트리지 및 상기 필터 카트리지에 결합되 일측은 상기 혼합물이 주입되는 인렛(inlet)으로 마련되고 타측은 상기 복수 개의 미세 채널을 관통한 상기 혼합물이 유출되는 아웃렛(outlet)으로 마련되며, 전류 인가 시 상기 혼합물 중 세포에 전기 천공 방식에 의해 홀을 형성하여 상기 유전자 물질에 의해 상기 세포의 유전자 형질이 감염되도록 하는 전극을 구비하는 전기천공 전극부를 포함할 수 있다. The gene transfection device according to an embodiment of the present invention includes a porous filter in which a plurality of micro channels are formed in the thickness direction, a filter cartridge through which a mixture of genetic material and cells passes through the plurality of micro channels, and the filter cartridge. One side of the combination is provided as an inlet through which the mixture is injected, and the other side is provided as an outlet through which the mixture passing through the plurality of micro channels flows out. When an electric current is applied, cells in the mixture are electroporated. It may include an electroporation electrode unit including an electrode that forms a hole and allows the genetic trait of the cell to be infected by the genetic material.

일측에 따르면, 상기 다공성 필터는 멤브레인 필터일 수 있다.According to one side, the porous filter may be a membrane filter.

일측에 따르면, 상기 필터 카트리지는, 상기 다공성 필터를 감싸는 필터 지지체 및 상기 필터 지지체 내에서 상기 다공성 필터의 다수의 위치를 지지하는 복수 개의 지지부재를 더 포함할 수 있다. According to one side, the filter cartridge may further include a filter support body surrounding the porous filter and a plurality of support members supporting multiple positions of the porous filter within the filter support body.

일측에 따르면, 상기 필터 지지체는 그물 형태의 고분자 물질로 마련되며, 상기 복수 개의 지지부재는 상기 다공성 필터의 둘레를 따라 90도 간격으로 배치되는 4개의 지지부재이며 플라스틱 또는 금속 재질로 마련될 수 있다. According to one side, the filter support is made of a net-shaped polymer material, and the plurality of support members are four support members arranged at 90-degree intervals along the circumference of the porous filter and may be made of plastic or metal. .

일측에 따르면, 상기 필터 카트리지를 감싸고 및 상기 전기천공 전극부의 적어도 일부분을 감싸는 장치 하우징을 더 포함하며, 상기 장치 하우징에 의해 상기 필터 카트리지 및 상기 전기천공 전극부가 고정될 수 있다.According to one side, it further includes a device housing surrounding the filter cartridge and surrounding at least a portion of the electroporation electrode portion, and the filter cartridge and the electroporation electrode portion can be fixed by the device housing.

일측에 따르면, 상기 전기천공 전극부의 상기 전극에 전류를 인가하는 전류 인가부를 더 포함할 수 있다. According to one side, the electroporation electrode unit may further include a current applicator that applies a current to the electrode.

일측에 따르면, 상기 전류 인가부에 상기 혼합물이 통과되는 거리, 속도, 상기 미세 채널의 개수를 입력하여 상기 세포 하나당 노출되는 전류 및 전압을 자동 계산하여 최적의 전류가 인가되도록 할 수 있다. According to one side, the current and voltage exposed to each cell can be automatically calculated by inputting the distance, speed, and number of micro channels through which the mixture passes through the current applicator to ensure that the optimal current is applied.

일측에 따르면, 상기 전기천공 전극부의 상기 전극은 상기 필터 카트리지의 양측에 대칭되게 한 쌍 구비되며, 상기 전극에는 상기 전극을 고정하면서 상기 전류 인가부로부터 인가되는 전류를 상기 전극에 전달하기 위한 고정 소켓이 착탈 가능하게 결합될 수 있다. According to one side, the electrodes of the electroporation electrode unit are provided in a symmetrical pair on both sides of the filter cartridge, and the electrodes have a fixed socket for fixing the electrodes and transmitting the current applied from the current applicator to the electrodes. This can be detachably coupled.

일측에 따르면, 상기 전기천공 전극부의 상기 전극에 금속이 코팅되어 상기 전류 인가부로부터 인가되는 전류가 상기 전극에 전달될 수 있다. According to one side, the electrode of the electroporation electrode unit is coated with metal so that the current applied from the current applicator can be transmitted to the electrode.

일측에 따르면, 상기 전극의 간극은 100 내지 1000마이크로미터이며, 상기 전류 인가부를 통해 인가되는 전류 인가 시 상기 전극의 간극 사이에 발생되는 전압은 1 내지 100볼트일 수 있다. According to one side, the gap between the electrodes is 100 to 1000 micrometers, and the voltage generated between the gaps between the electrodes when the current applied through the current application unit is applied may be 1 to 100 volts.

일측에 따르면, 상기 전기천공 전극부의 상기 인렛에는 상기 혼합물을 주입시키기 위한 인렛 실린지가 착탈 가능하게 결합되며, 상기 전기천공 전극부의 상기 아웃렛에는 상기 다공성 필터 및 상기 전극의 작용에 의해 유전자 형질이 감염된 세포의 혼합물이 모아지는 아웃렛 실린더가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. According to one side, an inlet syringe for injecting the mixture is detachably coupled to the inlet of the electroporation electrode part, and the outlet of the electroporation electrode part is a cell infected with the gene by the action of the porous filter and the electrode. The outlet cylinder in which the mixture is collected may be detachably coupled.

일측에 따르면, 상기 인렛 실린지 및 상기 아웃렛 실린지의 단부가 상기 다공성 필터에 구비되는 입구 포트 및 출구 포트에 루어 락(lure lock) 형태로 결합될 수 있다. According to one side, the ends of the inlet syringe and the outlet syringe may be coupled to the inlet port and outlet port provided in the porous filter in the form of a lure lock.

일측에 따르면, 상기 다공성 필터의 상기 입구 포트 및 상기 출구 포트에 펌프와의 연결을 위한 펌프 커넥터가 연결될 수 있다. According to one side, a pump connector for connection with a pump may be connected to the inlet port and the outlet port of the porous filter.

일측에 따르면, 상기 아웃렛 실린지에 연결되어 상기 아웃렛 실린지에 유입된 형질 감염된 세포를 수집하는 수집 용기를 더 포함할 수 있다. According to one side, it may further include a collection container connected to the outlet syringe to collect transfected cells introduced into the outlet syringe.

일측에 따르면, 상기 전기천공 전극부의 상기 전극이 형성하는 경로 및 상기 다공성 필터의 상기 미세 채널을 따라 이동되는 상기 혼합물의 유속을 조절하기 위한 유속 조절부를 더 포함할 수 있다. According to one side, the electroporation electrode unit may further include a flow rate control unit for controlling the flow rate of the mixture moving along the path formed by the electrode and the microchannel of the porous filter.

일측에 따르면, 상기 유속 조절부는 상기 전기천공 전극부의 상기 인렛에 결합되는 인렛 실린지의 작동에 따른 상기 혼합물의 주입 속도를 조절하기 위한 유속 조절 스텝모터를 포함할 수 있다. According to one side, the flow rate control unit may include a flow rate control step motor for controlling the injection speed of the mixture according to the operation of the inlet syringe coupled to the inlet of the electroporation electrode unit.

일측에 따르면, 상기 유속 조절 스텝모터에 액추에이터가 결합되어 상기 혼합물이 상기 전기천공 전극부의 상기 인렛으로 제공될 수 있다. According to one side, an actuator is coupled to the flow rate control step motor so that the mixture can be provided to the inlet of the electroporation electrode unit.

일측에 따르면, 상기 세포를 유전자 형질 감염시키기 위한 상기 유전자 물질은 단백질, siRNA(small interfering RNA), shRNA(small hairpin RNA), esiRNA(endoribonuclease-prepared siRNAs), 안티센스 올리고뉴클레오티드, DNA, 단일가닥 RNA, 이중가닥 RNA, DNA-RNA 혼성체(hybrid) 및 리보자임 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. According to one side, the genetic material for gene transfection of the cell includes proteins, small interfering RNA (siRNA), small hairpin RNA (shRNA), endoribonuclease-prepared siRNAs (esiRNA), antisense oligonucleotides, DNA, single-stranded RNA, It may include at least one of double-stranded RNA, DNA-RNA hybrid, and ribozyme.

일측에 따르면, 상기 다공성 필터는 무기물 또는 고분자 물질로 마련되며, 상기 미세 채널의 직경은 1 내지 200마이크로미터이며, 상기 미세 채널의 직경은 형질 감염 대상인 상기 세포의 크기의 80 내지 120%의 크기를 가질 수 있다. According to one side, the porous filter is made of an inorganic or polymer material, the diameter of the microchannel is 1 to 200 micrometers, and the diameter of the microchannel is 80 to 120% of the size of the cell to be transfected. You can have it.

일측에 따르면, 상기 다공성 필터에 구비되는 상기 복수 개의 미세 채널은 10 내지 10000개일 수 있다. According to one side, the plurality of micro channels provided in the porous filter may be 10 to 10,000.

일측에 따르면, 상기 다공성 필터의 두께는 10 내지 5000마이크로미터일 수 있다According to one side, the thickness of the porous filter may be 10 to 5000 micrometers.

본 발명의 실시예에 따르면, 유전자 물질 및 세포의 혼합물의 흐름 속도를 조절할 수 있음은 물론 유전자 형질 감염을 위한 전류밀도를 최적으로 조절할 수 있어 세포에 대한 유전자 형질 감염을 위한 환경을 균일하게 조성할 수 있고, 이를 통해 많은 세포에 대한 유전자 형질 감염이 효율적이면서 정확하게 이루어질 수 있으며, 이러한 과정 시 세포가 손상되는 것을 최소화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to control the flow rate of the mixture of genetic material and cells, as well as to optimally control the current density for gene transfection, thereby creating a uniform environment for gene transfection of cells. This allows gene transfection of many cells to be carried out efficiently and accurately, and damage to cells during this process can be minimized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 형질 감염 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에서 필터 카트리지 및 전기천공 전극부에 인렛 실린지 및 아웃렛 실린지가 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에서 필터 카트리지 및 전기천공 전극부를 확대한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 필터 카트리지의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 고정 소켓을 개략적으로 도시한 도면이다.
Figure 1 is a diagram schematically showing a gene transfection device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the inlet syringe and the outlet syringe are coupled to the filter cartridge and the electroporation electrode unit in FIG. 1.
Figure 3 is an enlarged view of the filter cartridge and electroporation electrode part in Figure 2.
FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of the filter cartridge shown in FIG. 3.
FIG. 5 is a diagram schematically showing the fixed socket shown in FIG. 3.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.The advantages and/or features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms, but the present embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and are within the scope of common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 형질 감염 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 필터 카트리지 및 전기천공 전극부에 인렛 실린지 및 아웃렛 실린지가 결합된 상태를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에서 필터 카트리지 및 전기천공 전극부를 확대한 도면이며, 도 4는 도 3에 도시된 필터 카트리지의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 도 3에 도시된 고정 소켓을 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram schematically showing a gene transfection device according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 shows a state in which the inlet syringe and the outlet syringe are coupled to the filter cartridge and the electroporation electrode part in Figure 1. It is a drawing, FIG. 3 is an enlarged view of the filter cartridge and the electroporation electrode part in FIG. 2, FIG. 4 is a view schematically showing the configuration of the filter cartridge shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a fixed view shown in FIG. 3. This is a diagram schematically showing a socket.

이들 도면에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 형질 감염 장치(100)는, 장치 하우징(110)과, 장치 하우징(110)에 장착되며 유전자 형질과 세포의 혼합물이 통과되는 복수 개의 미세 채널(122)을 구비한 다공성 필터(121)를 구비하는 필터 카트리지(120)와, 필터 카트리지(120)의 양측에 구비되어 전기천공 방식에 의해 혼합물의 세포에 대하여 유전자 형질 감염이 이루어지도록 하는 전극(131)을 구비하는 전기천공 전극부(130)와, 전류를 인가하는 전류 인가부(160)와, 혼합물의 유속을 조절하는 유속 조절부(170)와, 모니터링을 위한 모니터링부(180)를 포함할 수 있다. As shown in these figures, the gene transfection device 100 according to an embodiment of the present invention includes a device housing 110 and a plurality of devices mounted on the device housing 110 and through which a mixture of genes and cells passes. A filter cartridge 120 including a porous filter 121 with a micro channel 122, and a filter cartridge 120 provided on both sides of the filter cartridge 120 to enable gene transfection of cells in the mixture by electroporation. An electroporation electrode unit 130 having an electrode 131, a current applicator 160 for applying a current, a flow rate controller 170 for controlling the flow rate of the mixture, and a monitoring unit 180 for monitoring. may include.

이러한 구성에 의해서, 많은 수의 세포에 대한 유전자 형질 감염을 실행할 수 있으면서도 세포에 발생되는 손상을 최소화할 수 있다. With this configuration, gene transfection of a large number of cells can be performed while minimizing damage to the cells.

각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 장치 하우징(110)은, 후술할 필터 카트리지(120)와 전기천공 전극부(130)를 감싸는 외부 하우징으로서, 필터 카트리지(120)와 전기천공 전극부(130)의 외형에 대응되는 형상으로 마련될 수 있다. To describe each configuration, first, the device housing 110 of this embodiment is an external housing that surrounds the filter cartridge 120 and the electroporation electrode unit 130, which will be described later, and includes the filter cartridge 120 and the electroporation electrode unit. It may be provided in a shape corresponding to the external shape of (130).

이러한 장치 하우징(110)을 통해 필터 카트리지(120)와 전기천공 전극부(130)의 결합 구조가 견고하게 유지될 수 있다. 장치 하우징(110)은 예를 들면 비전도성의 플라스틱 재질로 마련되며, 이로 인해 전기천공 전극부(130)의 전극(131)에 전류가 인가되더라도 안전성을 확보할 수 있다. Through this device housing 110, the combined structure of the filter cartridge 120 and the electroporation electrode unit 130 can be firmly maintained. The device housing 110 is made of, for example, a non-conductive plastic material, so that safety can be ensured even if current is applied to the electrode 131 of the electroporation electrode unit 130.

도 4를 참조하면, 장치 하우징(110)이 전기천공 전극부(130)를 완전히 감싸는 것은 아니며, 단부가 노출되도록 부분적으로 감싸는 구조를 가지며, 따라서 고정 소켓(140)이 전극(131)에 착탈 가능하게 결합될 수 있는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다.Referring to FIG. 4, the device housing 110 does not completely surround the electroporation electrode unit 130, but has a structure that partially surrounds the electroporation electrode unit 130 so that the end is exposed, and thus the fixing socket 140 is removable from the electrode 131. They can be combined, which will be described later.

한편, 본 실시예의 필터 카트리지(120)는, 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼, 복수 개의 미세 채널(122)이 전 영역에 있어서 두께 방향으로 형성되는 다공성 필터(121)와, 다공성 필터(121)를 감싸는 필터 지지체(125)와, 필터 지지체(125) 내에서 다공성 필터(121)의 다수의 위치를 지지하는 복수 개의 지지부재(127)를 포함할 수 있다. Meanwhile, the filter cartridge 120 of this embodiment includes a porous filter 121 in which a plurality of fine channels 122 are formed in the thickness direction in the entire area, as shown in FIGS. 3 and 4, and a porous filter 121 ) may include a filter support 125 surrounding the filter support 125 and a plurality of support members 127 supporting multiple positions of the porous filter 121 within the filter support 125.

다공성 필터(121)에는 복수 개의 미세 채널(122)이 구비되는데, 그 수가 10개 내지 10000개일 수 있다. 바람직하게는 100개 내지 1000개 사이의 미세 채널(122)이 구비될 수 있으며, 이를 통해 종래에 비해 많은 수의 세포에 대한 유전자 형질 감염을 보다 효율적으로 실행할 수 있다. 다시 말해, 한 번에 많은 수의 세포에 대해서 유전자 형질 감염을 실행할 수 있는 것이다. The porous filter 121 is provided with a plurality of micro channels 122, and the number may be 10 to 10,000. Preferably, between 100 and 1000 microchannels 122 may be provided, which allows gene transfection of a larger number of cells to be carried out more efficiently than before. In other words, gene transfection can be performed on a large number of cells at once.

부연하면, 본 실시예에서 세포를 유전자 형질 감염시키기 위한 유전자 물질은 단백질, siRNA(small interfering RNA), shRNA(small hairpin RNA), esiRNA(endoribonuclease-prepared siRNAs), 안티센스 올리고뉴클레오티드, DNA, 단일가닥 RNA, 이중가닥 RNA, DNA-RNA 혼성체(hybrid) 및 리보자임 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. In detail, in this example, genetic materials for gene transfection of cells include proteins, siRNA (small interfering RNA), shRNA (small hairpin RNA), esiRNA (endoribonuclease-prepared siRNAs), antisense oligonucleotides, DNA, and single-stranded RNA. , it may include at least one of double-stranded RNA, DNA-RNA hybrid, and ribozyme. However, it is not limited to this.

이러한 다공성 필터(121) 내에 구비되는 미세 채널(122)의 직경은 1 내지 200마이크로미터일 수 있다. 부연하면, 미세 채널(122)의 직경은 그 내를 통과하는 세포의 크기에 관련이 있는데, 세포 크기의 80 내지 120%의 크기를 가질 수 있다. The diameter of the fine channel 122 provided in the porous filter 121 may be 1 to 200 micrometers. In detail, the diameter of the microchannel 122 is related to the size of the cell passing through it, and may have a size of 80 to 120% of the cell size.

세포 크기에 비해 미세 채널(122)이 직경이 작은 경우, 미세 채널(122)을 가까스로 세포가 통과하면서 세포의 막에 천공이 발생될 수 있으며, 이에 유전자 물질이 침투되어 세포의 유전자 형질을 감소시킬 수 있다. If the diameter of the microchannel 122 is small compared to the size of the cell, a perforation may occur in the cell membrane as the cell barely passes through the microchannel 122, and genetic material may penetrate, thereby reducing the genetic traits of the cell. You can.

미세 채널(122)의 직경이 세포의 크기에 비해 큰 경우, 세포의 관통이 원활하게 이루어질 수 있으며, 후술하겠지만 전기천공 전극부(130)에 의해 세포의 유전자 형질 감염이 이루어지기 때문에, 세포의 유전자 형질 감염이 원활하게 이루어질 수 있다. If the diameter of the microchannel 122 is large compared to the size of the cell, the cell can penetrate smoothly, and as will be described later, the gene transfection of the cell is performed by the electroporation electrode unit 130, so the cell's gene Transfection can be carried out smoothly.

다공성 필터(121)의 두께는 10 내지 5000마이크로미터일 수 있는데, 바람직하게는 400마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. The thickness of the porous filter 121 may be 10 to 5000 micrometers, and preferably 400 micrometers.

이러한 구성의 다공성 필터(121)는 무기물 또는 고분자 물질로 마련될 수 있으며, 멤브레인 필터로 마련될 수 있다. 멤브레인 구조를 가지기 때문에 복수 개의 미세 채널(122)이 구비될 수 있으며, 이를 통해 많은 수의 세포에 대한 유전자 형질 감염이 이루어질 수 있다. The porous filter 121 of this configuration may be made of an inorganic or polymer material, and may be provided as a membrane filter. Because it has a membrane structure, a plurality of microchannels 122 can be provided, through which gene transfection of a large number of cells can be performed.

부연하면, 종래의 경우, 세포에 대한 유전자 형질 감염에 긴 시간이 소요되었으나, 본 실시예의 경우 멤브레인 구조를 가짐은 물론, 후술하겠지만, 인가되는 전류 및 유속의 조절을 통해 전류밀도를 조절할 수 있기 때문에 세포에 대한 유전자 형질 감염이 0.01초 내지 5초의 짧은 시간에 이루어질 수 있다. In other words, in the conventional case, it took a long time to transfect the gene into the cell, but in the case of this embodiment, not only does it have a membrane structure, but, as will be described later, the current density can be adjusted by adjusting the applied current and flow rate. Gene transfection of cells can be accomplished in as little as 0.01 to 5 seconds.

한편, 본 실시예의 다공성 필터(121)를 지지하는 필터 지지체(125)는 그물 형태의 고분자 물질로 마련될 수 있다.Meanwhile, the filter support 125 supporting the porous filter 121 of this embodiment may be made of a net-shaped polymer material.

그리고 복수 개의 지지부재(127)는, 도 4에 개략적으로 도시된 것처럼, 4개 구비되어 다공성 필터(121)의 둘레를 따라 90도 간격으로 배치되며, 이를 통해 필터 지지체(125) 내에서 다공성 필터(121)의 위치가 견고하게 고정될 수 있다. 이러한 복수 개의 지지부재(127)는 플라스틱 또는 금속 등으로 마련될 수 있다. And, as schematically shown in FIG. 4, the plurality of support members 127 are provided in four numbers and are arranged at 90-degree intervals along the circumference of the porous filter 121, thereby forming a porous filter within the filter support 125. The position of (121) can be firmly fixed. These plurality of support members 127 may be made of plastic or metal.

다만, 필터 지지체(125) 및 지지부재(127)의 재질 및 구조가 전술한 내용에 한정되는 것은 아니다. However, the material and structure of the filter support body 125 and the support member 127 are not limited to the above-described contents.

한편, 본 실시예의 전기천공 전극부(130)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 것처럼, 필터 카트리지(120)의 양측에 대칭되도록 마련되는 전극(131)을 구비하는데, 일측에는 유전자 물질과 세포가 혼합된 혼합물이 주입되는 인렛(135)이 구비되고 타측에는 복수 개의 미세 채널(122)을 관통한 혼합물, 즉 유전자 물질에 의해 형질 감염된 세포의 혼합물이 유출되는 아웃렛(137)이 구비될 수 있다.Meanwhile, the electroporation electrode unit 130 of the present embodiment is provided with electrodes 131 provided symmetrically on both sides of the filter cartridge 120, as shown in FIGS. 1 to 3, with genetic material and cells on one side. An inlet 135 through which the mixed mixture is injected may be provided, and an outlet 137 through which the mixture penetrating the plurality of micro channels 122, that is, the mixture of cells transfected with genetic material, may flow out. .

이러한 구성에 의해서, 도 1에 도시된 전류 인가부(160)에 의해서 전기천공 전극부(130)의 전극(131)에 전류를 인가하면 전기천공 방식에 의해 혼합물 중 세포의 세포막에 홀(천공)을 형성하여 유전자 물질에 의해 세포의 유전자 형질이 감염되도록 할 수 있다. With this configuration, when current is applied to the electrode 131 of the electroporation electrode unit 130 by the current application unit 160 shown in FIG. 1, holes (perforations) are made in the cell membranes of cells in the mixture by electroporation. It is possible to form a cell so that the genetic material of the cell can be infected by the genetic material.

이를 위해, 도 3 및 도 5에 도시된 것처럼, 전극(131)에는 전극(131)을 고정하면서 전류 인가부(160)로부터 인가되는 전류를 전달하기 위한 고정 소켓(140)이 착탈 가능하게 결합될 수 있다. For this purpose, as shown in FIGS. 3 and 5, a fixing socket 140 for transmitting the current applied from the current applying unit 160 while fixing the electrode 131 is detachably coupled to the electrode 131. You can.

이러한 고정 소켓(140)은 전도성의 금속 재질로 마련될 수 있으며, 따라서 고정 소켓(140)을 통해 전류 인가부(160)에서 인가되는 전류를 전극(131)으로 전달할 수 있으며, 이를 통해 전극(131)이 형성하는 경로를 통과하는 세포에 대한 전기천공을 실행할 수 있어 세포에 대한 유전자 형질 감염을 실행할 수 있는 것이다. This fixed socket 140 may be made of a conductive metal material, and therefore, the current applied from the current applicator 160 can be transmitted to the electrode 131 through the fixed socket 140, and through this, the electrode 131 ) can perform electroporation of cells that pass through the path formed by the cell, thereby enabling gene transfection of the cells.

다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전기천공 전극부(130)의 전극(131)에 금속이 코팅되어 전류 인가부(160)로부터 전류가 전극(131)에 전달될 수 있음은 당연하다. 다시 말해, 전류 인가부(160)로부터 전극(131)으로의 전류 인가는 다양한 방식 및 구조에 의해서 이루어질 수 있다는 것이다. However, it is not limited to this, and it is natural that the electrode 131 of the electroporation electrode unit 130 is coated with metal so that current can be transmitted from the current applicator 160 to the electrode 131. In other words, the application of current from the current applicator 160 to the electrode 131 can be achieved through various methods and structures.

전술한 것처럼, 전극(131)에 대한 전류의 인가는 전류 인가부(160)에 의해서 이루어지는데, 이러한 전류 인가부(160)는 인렛(135)을 통해 유입되는 세포 및 유전자 물질이 혼합된 혼합물이 통과되는 거리, 속도, 미세 채널(122)의 개수 등을 입력하여 세포 하나당 노출되는 전류 또는 전압을 자동 계산하며, 이를 토대로 최적의 전류가 흘러 전압이 걸리도록 할 수 있다. 그리고 그 결과는 모니터링부(180)를 통해 확인할 수 있다. As described above, the application of current to the electrode 131 is performed by the current applicator 160, which is a mixture of cells and genetic material flowing in through the inlet 135. By inputting the passing distance, speed, number of micro channels 122, etc., the current or voltage exposed to each cell is automatically calculated, and based on this, the optimal current can flow and voltage can be applied. And the results can be confirmed through the monitoring unit 180.

본 실시예의 전기천공 전극부(130)의 전극(131)이 이루는 간극은 100 내지 1000마이크로미터일 수 있는데, 바람직하게는 400마이크로미터일 수 있다. 종래에는 예를 들면 전극의 간극이 1센티미터 정도 되었기 때문에 예를 들면 400볼트 정도의 전압이 요구됐는데, 본 실시예의 경우 전극(131)의 간극을 예를 들면 400마이크로미터 정도로 현저히 줄였기 때문에 1 내지 100볼트, 바람직하게는 1.5 내지 3볼트의 전압만으로 원하는 전류밀도를 발생시킬 수 있다. The gap between the electrodes 131 of the electroporation electrode unit 130 of this embodiment may be 100 to 1000 micrometers, and preferably 400 micrometers. Conventionally, for example, the gap between the electrodes was about 1 centimeter, so a voltage of about 400 volts was required. However, in the present embodiment, the gap between the electrodes 131 was significantly reduced to about 400 micrometers, so the voltage was 1 to 1 cm. The desired current density can be generated with only a voltage of 100 volts, preferably 1.5 to 3 volts.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 전기천공 전극부(130)의 인렛(135)에는 인렛 실린지(10)가 착탈 가능하게 결합되고, 아웃렛(137)에는 아웃렛 실린지(20)가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. Meanwhile, as shown in FIGS. 1 and 2, the inlet syringe 10 is detachably coupled to the inlet 135 of the electroporation electrode unit 130, and the outlet syringe 20 is attached to the outlet 137. Can be detachably coupled.

인렛 실린지(10)에 수용된 혼합물이 인렛 실린지(10)의 작동에 의해서 인렛(135)을 통해 전기천공 전극부(130) 및 필터 카트리지(120) 내로 유입될 수 있다. 그리고 아웃렛 실린지(20)에는 다공성 필터(121)의 복수 개의 미세 채널(122)들 그리고 전기천공 전극부(130)에 의해 형성된 경로를 통과하면서 유전자 물질에 의해 유전자 형질이 감염된 세포가 채워질 수 있다. The mixture contained in the inlet syringe 10 may flow into the electroporation electrode unit 130 and the filter cartridge 120 through the inlet 135 by operating the inlet syringe 10. And the outlet syringe 20 can be filled with cells infected with genetic material while passing through the path formed by the plurality of micro channels 122 of the porous filter 121 and the electroporation electrode unit 130. .

도시하지는 않았지만, 인렛 실린지(10) 및 아웃렛 실린지(20)의 단부가 다공성 필터(121)에 구비되는 입구 포트 및 출구 포트에 루어 락(lure lock) 형태로 결합될 수 있다. Although not shown, the ends of the inlet syringe 10 and the outlet syringe 20 may be coupled to the inlet port and outlet port provided in the porous filter 121 in the form of a lure lock.

아울러, 다공성 필터(121)의 입구 포트 및 출구 포트에 펌프와의 연결을 위한 펌프 커넥터가 연결될 수 있다. 다시 말해, 실린지가 아닌 펌프 등이 필터 카트리지(120) 또는 전기천공 전극부(130)에 착탈 가능하게 결합될 수 있는 것이다. In addition, a pump connector for connection with a pump may be connected to the inlet port and outlet port of the porous filter 121. In other words, a pump other than a syringe can be detachably coupled to the filter cartridge 120 or the electroporation electrode unit 130.

또한 도시하지는 않았지만, 본 실시예의 유전자 형질 감염 장치(100)는, 아웃렛 실린지(20)에 연결되어 아웃렛 실린지(20)에 유입된 형질 감염된 세포를 수집하는 수집 용기를 더 포함할 수 있는데, 이를 통해 유전자 형질 감염된 세포를 별도로 옮기는 과정을 생략할 수 있어 효율성을 높일 수 있다. In addition, although not shown, the gene transfection device 100 of this embodiment may further include a collection container connected to the outlet syringe 20 to collect the transfected cells introduced into the outlet syringe 20. Through this, the process of separately transferring gene-transfected cells can be omitted, thereby increasing efficiency.

한편, 실린지(10, 20)는 플라스틱, 유리 또는 생물의학에 사용 가능한 멸균 물질로 마련될 수 있다. 이러한 실린지(10, 20)에 마이크로 펌크가 연결될 수 있으며, 이를 통해 혼합물을 일정한 속도로 전기천공 인렛으로 유입시킬 수 있다. Meanwhile, the syringes 10 and 20 may be made of plastic, glass, or a sterile material usable in biomedicine. A micro pump can be connected to these syringes (10, 20), through which the mixture can be introduced into the electroporation inlet at a constant speed.

한편, 본 실시예의 유속 조절부(170)는, 인렛 실린지(10) 또는 인렛 실린지(10)를 대체하는 어느 구성의 작동을 조절하여 전기천공 전극부(130) 및 다공성 필터(121)의 복수 개의 미세 채널(122)을 통과하는 혼합물의 유속을 조절할 수 있다. 예를 들면 유속 조절부(170)에 의해 인렛 실린지(10)의 플런저(밀대)(11)의 전진 속도를 조절함으로써 배럴(통)(15) 내에 담긴 혼합물의 유입 속도를 조절할 수 있다. Meanwhile, the flow rate control unit 170 of the present embodiment controls the operation of the inlet syringe 10 or any component replacing the inlet syringe 10 to control the operation of the electroporation electrode unit 130 and the porous filter 121. The flow rate of the mixture passing through the plurality of micro channels 122 can be adjusted. For example, the inflow speed of the mixture contained in the barrel 15 can be adjusted by adjusting the forward speed of the plunger (push bar) 11 of the inlet syringe 10 by the flow rate control unit 170.

이러한 유속 조절부(170)에는 혼합물의 주입 속도를 조절하기 위한 유속 조절 스텝모터가 포함될 수 있으며, 유속 조절 스텝모터에 액추에이터가 결합되어 혼합물이 전기천공 전극부(130)의 인렛으로 유입될 수 있다. This flow rate control unit 170 may include a flow rate control step motor for controlling the injection speed of the mixture, and an actuator is coupled to the flow rate control step motor to allow the mixture to flow into the inlet of the electroporation electrode unit 130. .

한편, 대량의 유전자 형질 감염이 요구되는 경우, 필터 카트리지(120)에 전기장이 형성하는 전극을 직접 결속할 수 있으며, 전기천공 전극부(130)의 인렛(135)에 실리콘 튜브를 연결하고 이에 연동되는 펌프를 이용하여 대량의 세포에 대하여 유전자 형질의 감염이 이루어질 수 있도록 한다. On the other hand, when large-scale gene transfection is required, the electrode that creates the electric field can be directly bound to the filter cartridge 120, and a silicone tube is connected to the inlet 135 of the electroporation electrode unit 130 and linked thereto. Genetic infection can be carried out in large quantities of cells using a pump.

이처럼, 유속 조절부(170)에 의해 혼합물의 흐름 속도를 조절할 수 있음은 물론 전술한 전류 인가부(160)에 의해 전류밀도를 조절할 수 있어 세포에 대한 유전자 형질 감염을 위한 환경을 균일하게 조성할 수 있고, 이를 통해 많은 세포에 대한 유전자 형질 감염이 효율적이면서 정확하게 이루어질 수 있으며, 이러한 과정 시 세포의 물리적 손상을 최소화할 수 있다. In this way, the flow rate of the mixture can be adjusted by the flow rate control unit 170, and the current density can be adjusted by the above-described current application unit 160, thereby creating a uniform environment for gene transfection into cells. Through this, gene transfection of many cells can be carried out efficiently and accurately, and physical damage to cells can be minimized during this process.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although specific embodiments according to the present invention have been described so far, it goes without saying that various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the patent claims described below as well as equivalents to the claims of this patent.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art can make various modifications and modifications from these descriptions. Transformation is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only by the scope of the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications thereof shall fall within the scope of the spirit of the present invention.

10: 인렛 실린지
20: 아웃렛 실린지
100: 유전자 형질 감염 장치
110: 장치 하우징
120: 필터 카트리지
121: 다공성 필터
122: 미세 채널
125: 필터 지지체
127: 지지부재
130: 전기천공 전극부
131: 전극
135: 인렛
137: 아웃렛
140: 고정 소켓
160: 전류 인가부
170: 유속 조절부
180: 모니터링부
10: Inlet syringe
20: Outlet syringe
100: Gene transfection device
110: device housing
120: Filter cartridge
121: Porous filter
122: fine channel
125: Filter support
127: Support member
130: Electroporation electrode unit
131: electrode
135: inlet
137: Outlet
140: fixed socket
160: Current applicator
170: Flow rate control unit
180: monitoring unit

Claims (21)

복수 개의 미세 채널이 두께 방향으로 형성된 다공성 필터를 구비하며, 상기 복수 개의 미세 채널로 유전자 물질과 세포의 혼합물이 통과되는 필터 카트리지; 및
상기 필터 카트리지에 결합되 일측은 상기 혼합물이 주입되는 인렛(inlet)으로 마련되고 타측은 상기 복수 개의 미세 채널을 관통한 상기 혼합물이 유출되는 아웃렛(outlet)으로 마련되며, 상기 혼합물이 상기 미세 채널을 통과할 때 전류를 인가해 상기 혼합물 중 세포에 전기 천공 방식에 의해 세포 표면에 홀을 형성하여 상기 유전자 물질에 의해 상기 세포의 유전자 형질이 감염되도록 하는 전극을 구비하는 전기천공 전극부; 및
상기 전기천공 전극부의 상기 전극에 전류를 인가하는 전류 인가부를 포함하고,
상기 전극의 간극은 100 내지 1000마이크로미터이며, 상기 전류 인가부를 통해 인가되는 전류 인가 시 상기 전극의 간극 사이에 발생되는 전압은 1 내지 100볼트인 것을 특징으로 하는 유전자 형질 감염 장치.
A filter cartridge having a porous filter with a plurality of microchannels formed in the thickness direction, and through which a mixture of genetic material and cells passes through the plurality of microchannels; and
One side coupled to the filter cartridge is provided as an inlet through which the mixture is injected, and the other side is provided as an outlet through which the mixture passing through the plurality of micro channels flows out, and the mixture flows through the micro channels. An electroporation electrode unit including an electrode that applies an electric current when passing through the mixture to form holes on the surface of the cells by electroporation, thereby allowing the genetic material of the cells to be infected by the genetic material; and
It includes a current applicator that applies a current to the electrode of the electroporation electrode unit,
The gap between the electrodes is 100 to 1000 micrometers, and the voltage generated between the gaps between the electrodes when the current applied through the current application unit is applied is 1 to 100 volts.
제1항에 있어서,
상기 다공성 필터는 다공질 멤브레인 필터인 것을 특징으로 하는 유전자 형질 감염 장치.
According to paragraph 1,
A gene transfection device, characterized in that the porous filter is a porous membrane filter.
제1항에 있어서,
상기 필터 카트리지는,
상기 다공성 필터를 감싸는 필터 지지체; 및
상기 필터 지지체 내에서 상기 다공성 필터의 다수의 위치를 지지하는 복수 개의 지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 형질 감염 장치.
According to paragraph 1,
The filter cartridge is,
a filter support surrounding the porous filter; and
Gene transfection device further comprising a plurality of support members supporting multiple positions of the porous filter within the filter support.
제3항에 있어서,
상기 필터 지지체는 그물 형태의 고분자 물질로 마련되며,
상기 복수 개의 지지부재는 상기 다공성 필터의 둘레를 따라 90도 간격으로 배치되는 4개의 지지부재이며 플라스틱 또는 금속 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 유전자 형질 감염 장치.
According to paragraph 3,
The filter support is made of a net-shaped polymer material,
The plurality of support members are four support members arranged at 90 degree intervals along the circumference of the porous filter and are made of plastic or metal.
제1항에 있어서,
상기 필터 카트리지를 감싸고 및 상기 전기천공 전극부의 적어도 일부분을 감싸는 장치 하우징을 더 포함하며,
상기 장치 하우징에 의해 상기 필터 카트리지 및 상기 전기천공 전극부가 고정되는 것을 특징으로 하는 유전자 형질 감염 장치.
According to paragraph 1,
further comprising a device housing surrounding the filter cartridge and surrounding at least a portion of the electroporation electrode portion,
A gene transfection device, characterized in that the filter cartridge and the electroporation electrode unit are fixed by the device housing.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전류 인가부에 상기 혼합물이 통과되는 거리, 속도, 상기 미세 채널의 개수를 입력하여 상기 세포 하나당 노출되는 전류 및 전압을 자동 계산하여 최적의 전류가 인가되도록 하는 유전자 형질 감염 장치.
According to paragraph 1,
A gene transfection device that automatically calculates the current and voltage exposed to each cell by inputting the distance, speed, and number of microchannels through which the mixture passes through the current application unit to ensure that the optimal current is applied.
제1항에 있어서,
상기 전기천공 전극부의 상기 전극은 상기 필터 카트리지의 양측에 대칭되게 한 쌍 구비되며, 상기 전극에는 상기 전극을 고정하면서 상기 전류 인가부로부터 인가되는 전류를 상기 전극에 전달하기 위한 고정 소켓이 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 유전자 형질 감염 장치.
According to paragraph 1,
The electrodes of the electroporation electrode unit are provided in a symmetrical pair on both sides of the filter cartridge, and the electrodes have a detachably fixed socket for fixing the electrodes and transmitting the current applied from the current applicator to the electrodes. A gene transfection device characterized in that it is combined.
제1항에 있어서,
상기 전기천공 전극부의 상기 전극에 금속이 코팅되어 상기 전류 인가부로부터 인가되는 전류가 상기 전극에 전달되는 것을 특징으로 하는 유전자 형질 감염 장치.
According to paragraph 1,
A gene transfection device, characterized in that the electrode of the electroporation electrode unit is coated with metal so that the current applied from the current application unit is transmitted to the electrode.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전기천공 전극부의 상기 인렛에는 상기 혼합물을 주입시키기 위한 인렛 실린지가 착탈 가능하게 결합되며,
상기 전기천공 전극부의 상기 아웃렛에는 상기 다공성 필터 및 상기 전극의 작용에 의해 유전자 형질이 감염된 세포의 혼합물이 모아지는 아웃렛 실린지가 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 유전자 형질 감염 장치.
According to paragraph 1,
An inlet syringe for injecting the mixture is detachably coupled to the inlet of the electroporation electrode unit,
A gene transfection device, wherein an outlet syringe through which a mixture of genetically infected cells is collected by the action of the porous filter and the electrode is detachably coupled to the outlet of the electroporation electrode unit.
제11항에 있어서,
상기 인렛 실린지 및 상기 아웃렛 실린지의 단부가 상기 다공성 필터에 구비되는 입구 포트 및 출구 포트에 루어 락(lure lock) 형태로 결합되는 것을 특징으로 하는 유전자 형질 감염 장치.
According to clause 11,
A gene transfection device, characterized in that the ends of the inlet syringe and the outlet syringe are coupled to the inlet port and outlet port provided in the porous filter in the form of a lure lock.
제12항에 있어서,
상기 다공성 필터의 상기 입구 포트 및 상기 출구 포트에 펌프와의 연결을 위한 펌프 커넥터가 연결되는 것을 특징으로 하는 유전자 형질 감염 장치.
According to clause 12,
A gene transfection device, characterized in that a pump connector for connection with a pump is connected to the inlet port and the outlet port of the porous filter.
제11항에 있어서,
상기 아웃렛 실린지에 연결되어 상기 아웃렛 실린지에 유입된 형질 감염된 세포를 수집하는 수집 용기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 형질 감염 장치.
According to clause 11,
Gene transfection device, characterized in that it further comprises a collection container connected to the outlet syringe to collect the transfected cells introduced into the outlet syringe.
제1항에 있어서,
상기 전기천공 전극부의 상기 전극이 형성하는 경로 및 상기 다공성 필터의 상기 미세 채널을 따라 이동되는 상기 혼합물의 유속을 조절하기 위한 유속 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 형질 감염 장치.
According to paragraph 1,
The gene transfection device further comprises a flow rate control unit for controlling the flow rate of the mixture moving along the path formed by the electrode of the electroporation electrode unit and the microchannel of the porous filter.
제15항에 있어서,
상기 유속 조절부는 상기 전기천공 전극부의 상기 인렛에 결합되는 인렛 실린지의 작동에 따른 상기 혼합물의 주입 속도를 조절하기 위한 유속 조절 스텝모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 형질 감염 장치.
According to clause 15,
The flow rate control unit is a gene transfection device characterized in that it includes a flow rate control step motor for controlling the injection speed of the mixture according to the operation of the inlet syringe coupled to the inlet of the electroporation electrode unit.
제16항에 있어서,
상기 유속 조절 스텝모터에 액추에이터가 결합되어 상기 혼합물이 상기 전기천공 전극부의 상기 인렛으로 제공되는 것을 특징으로 하는 유전자 형질 감염 장치.
According to clause 16,
A gene transfection device, characterized in that an actuator is coupled to the flow rate control step motor to provide the mixture to the inlet of the electroporation electrode unit.
제1항에 있어서,
상기 세포를 유전자 형질 감염시키기 위한 상기 유전자 물질은 단백질, siRNA(small interfering RNA), shRNA(small hairpin RNA), esiRNA(endoribonuclease-prepared siRNAs), 안티센스 올리고뉴클레오티드, DNA, 단일가닥 RNA, 이중가닥 RNA, DNA-RNA 혼성체(hybrid) 및 리보자임 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 형질 감염 장치.
According to paragraph 1,
The genetic material for gene transfection of the cell includes proteins, small interfering RNA (siRNA), small hairpin RNA (shRNA), endoribonuclease-prepared siRNAs (esiRNA), antisense oligonucleotides, DNA, single-stranded RNA, double-stranded RNA, A gene transfection device comprising at least one of a DNA-RNA hybrid and a ribozyme.
제1항에 있어서,
상기 다공성 필터는 무기물 또는 고분자 물질로 마련되며,
상기 미세 채널의 직경은 1 내지 200마이크로미터이며,
상기 미세 채널의 직경은 형질 감염 대상인 상기 세포의 크기의 80 내지 120%의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 유전자 형질 감염 장치.
According to paragraph 1,
The porous filter is made of inorganic or polymer material,
The diameter of the microchannel is 1 to 200 micrometers,
A gene transfection device, wherein the microchannel has a diameter of 80 to 120% of the size of the cell to be transfected.
제1항에 있어서,
상기 다공성 필터에 구비되는 상기 복수 개의 미세 채널은 10 내지 10000개인 것을 특징으로 하는 유전자 형질 감염 장치.
According to paragraph 1,
Gene transfection device, characterized in that the plurality of micro channels provided in the porous filter are 10 to 10,000.
제1항에 있어서,
상기 다공성 필터의 두께는 10 내지 5000마이크로미터인 것을 특징으로 하는 유전자 형질 감염 장치.
According to paragraph 1,
A gene transfection device, characterized in that the thickness of the porous filter is 10 to 5000 micrometers.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220088469A (en) * 2019-10-25 2022-06-27 라이프 테크놀로지스 코포레이션 Systems, methods and apparatus for electroporation of cell-containing fluids

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