KR20030024099A

KR20030024099A - Automatic bead dropper

Info

Publication number: KR20030024099A
Application number: KR1020010057081A
Authority: KR
Inventors: 배태수; 이동신; 강은정
Original assignee: 주식회사 리젠 바이오텍
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2003-03-26

Abstract

PURPOSE: A device for automatically preparing beads is provided, thereby porous chitosan beads having large and uniform-sized pores can be easily prepared, so that they can be used in cell cultivation. CONSTITUTION: The device for automatically preparing beads comprises a raw material tank(1), a compressor(2), a nozzle(3) connected to the raw material tank(1) and compressor(2) through pipe lines(4,5) and dropping a solution to the raw material tank(1), a first tank(7) containing an organic solvent to form pores in beads provided from the nozzle(3), a second tank(8) installed under the first tank(7) and cooling the beads prepared in the first tank(7), wherein the nozzle(3) contains a bead-forming hole at its center, and air-inducing holes in outside of the bead-forming hole and inducing air from the compressor(2).

Description

Automatic Bead Dropper {AUTOMATIC BEAD DROPPER}

본 발명은 자동 비드 드랍기에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic bead dropper.

일반적으로 알려진 바와 같이 세포의 효율적인 배양을 위해서는 기질이 세포에 대한 흡착능을 가져야 함과 아울러 세포의 성장을 촉진시키고, 세포의 기능을유지시켜야 하며, 생체 적합성과 생분해성 및 성형성과 다공성 등의 성질을 갖추어야 하는 것으로서, 상기 세포 배양에 의해서 간과 체장 등의 대사 기관이나 연골, 골(骨)등을 대체할 수 있는 것이다.As is generally known, for efficient cultivation of cells, the substrate must have the ability to adsorb on the cells, promote the growth of the cells, maintain the functions of the cells, and have properties such as biocompatibility, biodegradability, moldability and porosity. What is necessary is that the cell culture can replace metabolic organs such as liver and body length, cartilage, bone, and the like.

상기 세포 배양을 위한 기질은 일정 공간에 많은 수의 세포를 흡착시키기 위해서 다공성의 기질이 필수적이며, 상기 세포의 성장과 혈관생성 및 양분의 확산 등을 위해서 기공의 크기와 기공의 입체 구조 등도 매우 중요하게 고려되어야 하는 것이다.The substrate for culturing the cell is a porous substrate is necessary to adsorb a large number of cells in a predetermined space, the pore size and the three-dimensional structure of the pore is also very important for the growth, angiogenesis, and nutrient diffusion of the cells. Should be considered.

상기와 같은 특성을 충족시키기 위하여 구슬형 기질을 형성하는 것으로서, 상기 구슬에 여러 종류의 세포를 흡착시킨 후 조직에 이식하여 조직의 대체 연구에 이용하였으나 상기 구슬은 중합한 물질에 따라서 다양한 크기를 가지는 반면, 기공의 크기가 0.7 - 2.6 ㎛로 매우 작아 세포 배양에 이용하기에는 부적합하였다. 또한 알긴산염 또는 젤라틴으로 이루어진 기존의 구슬형 기질은 원하는 크기의 기공 생성이 어렵고, 표면 및 내부에 균일한 기공을 가진 구슬을 제작하는 것이 어렵다. 따라서 다양한 세포의 흡착이 어려울 뿐 아니라 다공성 기질에 세포를 배양하는 동안에도 세포들이 강하게 흡착하여 자라지 못하는 단점을 가지고 있었다.In order to satisfy the characteristics described above, a bead-like matrix is formed, and various kinds of cells are adsorbed on the beads and then transplanted into tissues, which are used for tissue replacement studies. However, the beads have various sizes depending on the polymerized material. On the other hand, the pore size was 0.7-2.6 μm, which is very small, which is not suitable for cell culture. In addition, the existing bead substrate consisting of alginate or gelatin is difficult to produce a pore of the desired size, it is difficult to produce beads having uniform pores on the surface and inside. Therefore, the adsorption of various cells is not only difficult but also has the disadvantage that the cells are not strongly adsorbed and grow during the culture of the cells on the porous substrate.

한편, 안정성과 다양한 활용성을 지니는 천연 고분자로 이루어진 키토산은 키틴을 고농도의 알칼리로 처리함으로써 N-탈아세틸화하여 제조되는 염기성 다당류로서, 상기 키토산이 세포 흡착능과 생체 적합성 및 생분해성과 성형성 등에서 합성고분자보다 우수하여 세포 배양을 위한 기질로서 이용되는 추세이다.On the other hand, chitosan made of a natural polymer having stability and various applications is a basic polysaccharide prepared by N-deacetylation by treating chitin with high concentration of alkali. It is a trend that is superior to the polymer and used as a substrate for cell culture.

상기 키토산은 여러형태의 기질로서 실시되었으나, 키토산 구슬은 기공의 크기가 매우 작아 이온이나 자성을 띠는 물질의 흡착과 이를 이용한 정제 등에만 이용되었을 뿐 세포 배양을 위한 기질로서는 이용되지 못하는 문제점이 있었다.The chitosan was carried out as a substrate of various forms, but the chitosan beads were used only for adsorption of ions or magnetic materials and purification using the pores because of their very small pore size. .

본 발명은 상기한 문제점을 시정하여, 기공의 크기가 크고 균일한 다공성의 키토산 구슬을 편리하게 제작하여 세포 배양이 효율적으로 이루어지도록 한 자동 비드 드랍기를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention aims to provide an automatic bead dropper that makes cell culture efficient by conveniently preparing chitosan beads having a large pore size and uniform porosity by correcting the above problems.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 원료탱크 및 컴프레서에 파이프라인을 통해 연결됨과 아울러 원료탱크의 용액을 적하하는 노즐과, 상기 노즐을 통해 공급되는 비드에 기공이 형성되게 유기용매가 수용된 1차 탱크와, 상기 1차 탱크의 하측에 설치됨과 아울러 1차 탱크의 비드를 적정 상태로 냉각하면서 선별하는 2차 탱크로 이루어진 것이다.In order to achieve the above object, the present invention is connected to the raw material tank and the compressor through a pipeline, and a nozzle for dropping the solution of the raw material tank, and the organic solvent is accommodated so that pores are formed in the beads supplied through the nozzle It is composed of a primary tank and a secondary tank which is installed below the primary tank and sorts while cooling the beads of the primary tank in a proper state.

도 1은 본 발명의 실시예의 배치도,1 is a layout view of an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시예의 노즐을 나타낸 개략도,2 is a schematic view showing a nozzle of an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 실시예의 1차 탱크를 나타낸 측단면도,3 is a side cross-sectional view showing a primary tank of an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 실시예의 1차 탱크를 나타낸 평면도,4 is a plan view showing a primary tank of an embodiment of the present invention,

도 5는 본 발명의 실시예의 2차 탱크를 나타낸 개략도이다.5 is a schematic view showing a secondary tank of an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명><Description of the code used in the main part of the drawing>

1: 원료탱크2: 컴프레서1: Raw material tank 2: Compressor

3: 노즐6: 비드3: nozzle 6: bead

7: 1차 탱크8: 2차 탱크7: primary tank 8: secondary tank

16: 비드 선별망16: bead sorting net

본 발명은 도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 키토산 용액 또는 수용성 키토산 용액 등이 수용된 원료탱크(1)와 에어를 공급하는 컴프레서(2)에 각각 파이프라인(4,5)을 통해 연결됨과 아울러 원료탱크(1)의 용액을 적정 크기로 비드(6)화시켜 적하하는 노즐(3)과, 상기 노즐(3)을 통해 공급되는 비드(6)에 원하는 크기의 기공이 형성되게 클로로펜탄, n-헥산, 디클로로펜탄, 클로로포름, 에틸아세테이트 등의 유기용매가 선별되어 수용된 1차 탱크(7)와, 상기 1차 탱크(7)의 하측에 1차 탱크(7)를 수용할 수 있도록 설치됨과 아울러 1차 탱크(7)의 비드(6)가 녹지 않도록 적정 상태로 유지하면서 선별하는 2차 탱크(8)로 이루어진 것이다.1 to 5, the chitosan solution or the water-soluble chitosan solution, etc. are connected to the raw material tank 1 and the compressor 2 for supplying air through pipelines 4 and 5, respectively. In addition, the bead (6) of the solution of the raw material tank (1) to the appropriate size dropping nozzle 3 and chloropentane, so as to form pores of the desired size in the bead (6) supplied through the nozzle (3), and a primary tank (7) in which organic solvents such as n-hexane, dichloropentane, chloroform, and ethyl acetate are selected and accommodated, and installed to accommodate the primary tank (7) under the primary tank (7); In addition, the bead (6) of the primary tank (7) consists of a secondary tank (8) for sorting while maintaining in an appropriate state so that it does not melt.

상기 노즐(3)은 용액 상태의 원액을 적정 크기로 비드(6)화시켜 적하하는 것으로서, 상기 노즐(3)의 중심에 다수개의 비드 형성홀(9)을 형성하고, 상기 비드 형성홀(9) 외측에 컴프레서(2)로부터 공급되는 에어가 토출되면서 비드 형성홀(9)로 배출되는 원액이 비드(6)화되도록 에어 유도홀(10)을 형성하는 것이다.The nozzle (3) is a drop of the solution in the form of a bead (6) to a suitable size, dropping, forming a plurality of bead forming holes (9) in the center of the nozzle 3, the bead forming hole (9) The air induction hole 10 is formed so that the raw liquid discharged into the bead forming hole 9 becomes the bead 6 while the air supplied from the compressor 2 is discharged to the outside.

그리고 상기 1차 탱크(7)는 적하된 비드(6)의 표면 및 내부에 균일한 기공을 함유하도록 함과 아울러 약 5 - 200 ㎛의 기공이 형성되도록 하는 것으로서, 상기 1차 탱크(7)는 공압실린더(11)에 의해서 상하방향으로 개폐되면서 선택적으로 비드(6)를 배출할 수 있도록 바닥부분에 도어(12)를 설치하고, 상기 도어(12) 측부에 위치되도록 모터(13)에 의해서 회전되면서 유기용매 및 비드(6)를 혼합하는 교반체(14)를 설치하는 것이며, 상기 1차 탱크(7)의 내부는 - 5 ℃ ∼ - 20 ℃가 유지되도록 하는 것이다.In addition, the primary tank 7 is to contain uniform pores on the surface and inside of the loaded beads 6 and to form pores having a thickness of about 5 to 200 μm, and the primary tank 7 is The door 12 is installed at the bottom of the pneumatic cylinder 11 so as to be opened and closed in the vertical direction and selectively discharges the beads 6, and rotated by the motor 13 so as to be located at the side of the door 12. While providing a stirring body (14) for mixing the organic solvent and the beads (6), the inside of the primary tank (7) is to maintain -5 ℃ to -20 ℃.

상기 공압실린더(11)와 도어(12)는 로드(11') 및 커넥터(15)에 의해서 연결되는 것으로서, 상기 공압실린더(11)의 로드(11')를 상하방향으로 작동시킴에 따라 커넥터(15)가 연동되면서 도어(12)를 상하방향으로 회전시킴으로써 2차 탱크(8)로의 비드(6) 및 유기용매 배출이 선택적으로 이루어지도록 하는 것이다.The pneumatic cylinder 11 and the door 12 are connected by a rod 11 'and a connector 15, and as the rod 11' of the pneumatic cylinder 11 is operated in the vertical direction, the connector ( 15 is interlocked so that the bead 6 and the organic solvent are discharged selectively to the secondary tank 8 by rotating the door 12 in the vertical direction.

그리고 상기 2차 탱크(8)는 중심 부분에 적정 크기의 비드(6)를 선별하기 위한 비드 선별망(16)을 착탈가능하게 설치하는 것으로서, 상기 비드 선별망(16)은 유기용매가 2차 탱크(8) 바닥면으로 향하도록 함과 아울러 약 200 - 500 ㎛의 비드(6)가 걸리도록 하는 것이고, 상기 2차 탱크(8)의 내부는 - 20 ℃ ∼ - 25 ℃가 유지되도록 하는 것이다.In addition, the secondary tank 8 is to detachably install the bead screening net 16 for screening the beads 6 of the appropriate size in the center portion, the bead screening net 16 is a secondary organic solvent It is directed to the bottom of the tank (8) and the beads (6) of about 200-500 ㎛ is caught, and the inside of the secondary tank (8) is to maintain -20 ℃ ~-25 ℃ .

미설명 부호 17은 유량조절 밸브로서 키토산 원료의 공급량을 조절하는 것이고, 18은 공기조절 밸브로서 노즐(3)로 공급되는 공기량을 조절하는 것이다.Reference numeral 17 denotes a flow control valve for adjusting the supply amount of chitosan raw material, and 18 denotes an air control valve for controlling the amount of air supplied to the nozzle 3.

이상과 같은 본 발명은 기공의 크기가 크고 균일한 다공성의 키토산 구슬을 편리하게 제작하여 세포 배양이 효율적으로 이루어지도록 하는 것으로서, 원료탱크(1)의 키토산 원료를 파이프라인(4)을 통해 노즐(3)로 공급시킴과 아울러 컴프레서(2)의 공기를 파이프라인(5)을 통해 노즐(3)로 공급시키는 것이다. 상기 키토산 원료와 공기가 노즐(3)로 공급됨과 동시에 비드 형성홀(9)을 통해 키토산 원료가 배출되는 것이고, 상기 키토산 원료가 비드 형성홀(9)을 통해 배출될 때 에어 유도홀(10)을 통해 공급되는 공기의 압력에 의해서 키토산 원료가 비드(6)화되어 1차 탱크(7)로 적하되는 것이다.The present invention as described above is to make the cell culture efficiently by making the pore size and uniformly porous chitosan beads conveniently, the chitosan raw material of the raw material tank (1) through the pipeline (4) 3) and the air of the compressor (2) to the nozzle (3) through the pipeline (5). The chitosan raw material and air are supplied to the nozzle 3 and at the same time the chitosan raw material is discharged through the bead forming hole 9, and when the chitosan raw material is discharged through the bead forming hole 9, the air induction hole 10 is provided. By the pressure of the air supplied through the chitosan raw material is bead (6) is dropped into the primary tank (7).

상기 1차 탱크(7)로 적하된 비드(6)는 1차 탱크(7)의 유기용매와 온도(- 5 ℃ ∼ - 20 ℃)에 의해서 기공이 형성되는 것으로서, 상기 비드(6)가 유기용매로 떨어질 때 모터(13)를 작동시켜 교반체(14)가 회전되게 하는 것이고, 상기 교반체(14)가 회전되면 유기용매와 비드(6)가 교반되게 됨으로써 원하는 크기의 균일 기공이 형성되는 것이다.The beads 6 dropped into the primary tank 7 have pores formed by the organic solvent of the primary tank 7 and the temperature (−5 ° C. to −20 ° C.), and the beads 6 are organic. By operating the motor 13 when falling into the solvent to rotate the stirring body 14, when the stirring body 14 is rotated, the organic solvent and the beads 6 are stirred to form a uniform pore of the desired size will be.

상기 비드(6)의 표면 및 내부에 균일한 기공을 형성시킨 후 2차 탱크(8)로 배출하는 것으로서, 상기 기공을 형성시킨 비드(6)를 2차 탱크(8)로 배출시키기 위해서는 공압실린더(11)를 작동시켜 도어(12)가 개폐되도록 하는 것이다. 상기 공압실린더(11)를 작동시키면 로드(11') 및 커넥터(15)의 연동작용에 의해서 도어(12)가 하측방향으로 회전하는 것이고, 상기 도어(12)가 하측방향으로 회전되면 1, 2차 탱크(7,8)가 연결되는 것이며, 상기 1, 2차 탱크(7,8)가 연결되면 유기용매 및 비드(6)가 2차 탱크(8)로 배출되는 것이다.After forming uniform pores on the surface and the inside of the bead (6) to discharge to the secondary tank (8), in order to discharge the bead (6) having the pores formed in the secondary tank (8) It is to operate the door (11) to open and close the door (12). When the pneumatic cylinder 11 is operated, the door 12 rotates downward by the interlocking action of the rod 11 'and the connector 15. When the door 12 rotates downward, 1, 2 The primary tanks 7 and 8 are connected, and when the primary and secondary tanks 7 and 8 are connected, the organic solvent and the beads 6 are discharged to the secondary tank 8.

상기 2차 탱크(8)로 배출되는 유기용매는 비드 선별망(16)을 통과한 후 2차 탱크(8) 바닥부분에 수용되는 것이고, 상기 유기용매와 동일하게 배출되는 비드(6)는 비드 선별망(16)에 걸리는 것이다. 상기 비드(6)가 비드 선별망(16)에 걸려있을 때 2차 탱크(8) 내부의 온도가 - 20 ℃ ∼ - 25 ℃로 유지됨으로써 비드(6)의 형상이 변하지 않은 상태로 존재하는 것이다.The organic solvent discharged to the secondary tank (8) passes through the bead sorting net (16) and is received at the bottom of the secondary tank (8), and the beads (6) discharged in the same manner as the organic solvent are beads It takes over the sorting network 16. When the bead 6 hangs on the bead sorting net 16, the temperature inside the secondary tank 8 is maintained at −20 ° C. to −25 ° C. so that the shape of the bead 6 remains unchanged. .

상기 비드 선별망(16)에 존재하는 비드(6)를 동결·건조시키기 위하여 다른 장소로 위치 이동하는 것으로서, 상기 비드 선별망(16)을 2차 탱크(8)로부터 분리시킨 후 위치 이동하여 동결·건조하는 것이다. 상기 동결·건조된 키토산 비드를 배양액에 침지한 후 간세포 등을 흡착시키는 것이며, 상기 흡착된 간세포 등을 배양시킨 후 관찰하면 다공성 키토산 구슬의 기공 표면은 물론이고 기공의 안쪽까지 세포가 공모양을 유지하면서 자라고 있는 것을 확인할 수 있다.In order to freeze and dry the beads (6) present in the bead sorting net (16) to move to another location, the bead sorting net (16) is separated from the secondary tank (8) and moved to a position to freeze To dry. The freeze-dried chitosan beads are immersed in the culture medium and then adsorbed to the hepatocytes. When the adsorbed hepatocytes are cultured and observed, the cells maintain the pore shape to the inside of the pores as well as the pore surface of the porous chitosan beads. You can see that it is growing.

이상과 같이 본 발명은 원료탱크로부터 키토산 원료를 공급받음과 동시에 컴프레서로부터 공기를 공급받아 키토산 원료를 비드화시켜 1차 탱크로 적하하고, 상기 1차 탱크로 적하된 비드에 적정 온도와 유기용매를 이용하여 기공을 형성하며, 상기 기공을 형성한 후 2차 탱크로 배출시켜서 비드 선별망에 걸리도록 함으로써 균일하고 다공성의 비드가 간편하게 제조되는 것이다.As described above, the present invention receives the chitosan raw material from the raw material tank and at the same time receives air from the compressor to bead the chitosan raw material and drop it into the primary tank, and drop the appropriate temperature and organic solvent into the beads dropped into the primary tank. The pores are formed, and the pores are formed and then discharged into the secondary tank so as to be caught in the bead sorting net, thereby making uniform and porous beads easily.

그리고 노즐의 중심에 비드 형성홀을 형성함과 아울러 비드 형성홀 외측에에어 유도홀을 형성함으로써 키토산 원료의 비드 형성이 적정하게 이루어지는 것이고, 1차 탱크 내측에 교반체를 설치함과 아울러 교반체 하측에 도어를 설치함으로써 비드의 기공 형성 및 배출이 간단하게 이루어지는 것이다.In addition, by forming a bead forming hole in the center of the nozzle, and by forming an air induction hole outside the bead forming hole, bead formation of chitosan raw materials is performed appropriately, and a stirring body is provided inside the primary tank and a lower side of the stirring body is provided. By installing the door in the pores, the pores of the beads are easily formed and discharged.

또한 비드의 표면 및 내부에 균일한 기공을 형성함으로써 기존의 세포 이식을 위해 사용되던 동·식물 세포 배양 기질에 비해 세포흡착능, 생체적합성, 생분해성 등과 세포의 성장, 혈관생성 및 양분의 확산면에서 우수한 특성을 가지므로 동·식물 세포 배양용 기질로 유용하게 이용될 수 있는 것이다.In addition, by forming uniform pores on the surface and inside of the beads, cell adsorption, biocompatibility, biodegradability, and the like in cell growth, angiogenesis, and nutrient diffusion compared to the animal and plant cell culture substrates used for conventional cell transplantation. Since it has excellent characteristics, it can be usefully used as a substrate for animal and plant cell culture.

Claims

It is connected to the raw material tank (1) and the compressor (2) through the pipeline (4, 5), and the nozzle (3) for dropping the solution of the raw material tank (1), and the beads supplied through the nozzle ( 6) the primary tank (7) containing the organic solvent so that the pores are formed, and is installed below the primary tank (7), and the bead (6) of the primary tank (7) is cooled while appropriately screened Automatic bead dropper, characterized in that consisting of a secondary tank (8).

The method of claim 1,

The nozzle 3 is characterized by forming a bead forming hole (9) in the center, the air induction hole (10) to discharge the air supplied from the compressor (2) outside the bead forming hole (9) Automatic bead dropper.

The method of claim 1,

The primary tank 7 is installed in the bottom portion and opened and closed by the pneumatic cylinder 11 and selectively discharges the bead (6), and installed inside the primary tank (7) motor ( 13) Automatic bead dropper, characterized in that consisting of the stirring body 14 to mix the organic solvent and the beads (6) while being rotated by.

The method of claim 1,

Said secondary tank (8) is an automatic bead dropper, characterized in that the detachable installation of the bead sorting net (16) in the center portion.