KR20120042515A - 다공성 금속필터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혈액으로부터 암세포를 분리하기 위한 다공성 금속필터를 개시한다. 본 발명의 다공성 금속필터는 암세포와 비표적세포를 포함하고 있는 혈액이 흐르는 통로에 설치되며, 암세포의 여과를 위하여 5~25㎛의 직경을 갖는 복수의 여과구멍들이 형성되어 있다. 또한, 여과구멍들의 내면에 암세포의 포획을 위하여 항체 표면층이 코팅되어 있다.

Description

다공성 금속필터{POROUS METAL FILTER}
본 발명은 다공성 금속필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혈액(Blood)으로부터 암세포(Cancer cell)를 분리하기 위한 다공성 금속필터에 관한 것이다.
최근 인간의 질병을 치료하기 위한 동물시험 및 임상시험에 대한 규제가 강화되고 있다. 이러한 동물시험 및 임상시험을 대체하기 위하여 인간의 혈액으로부터 살아있는 세포(Live cell)를 채집하기 위한 연구와 기술의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 세포의 채집은 미세유체장치(Microfluidic device), 씨티씨칩(CTC chip, Circulating tumor cells chip), 필터(Filter) 등 다양한 세포 채집 장치들에 의하여 실시되고 있다.
혈액으로부터 세포를 여과하기 위한 필터는 미국 특허출원공개 제2007/0025883A1호와 미국 특허출원공개 제2009/0188864A1호 등 많은 특허 문헌들에서 찾아볼 수 있다. 이 특허 문헌들의 필터는 멤브레인(Membrane)으로 구성되어 있고, 세포의 여과를 위하여 형성되어 있는 복수의 기공(Pore)들을 구비하고 있다. 그러나 혈액 속에 포함되어 있는 수많은 세포들 중 개체수가 적은 암세포만을 다른 세포들과 분리하는데 미흡한 실정이다.
본 발명은 상기한 여러 가지 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 혈액으로부터 암세포를 효율적으로 분리할 수 있는 다공성 금속필터를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 혈액 속의 비표적세포에 의한 여과구멍의 막힘 현상을 방지할 수 있는 다공성 금속필터를 제공함에 있다.
이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 암세포와 비표적세포를 포함하고 있는 혈액이 흐르는 통로에 설치되며, 암세포의 여과를 위하여 5~25㎛의 직경을 갖는 복수의 여과구멍들이 형성되어 있는 다공성 금속필터에 있다.
또한, 여과구멍들의 내면에 암세포의 포획을 위하여 항체 표면층이 코팅되어 있는 것에 있다.
본 발명에 따른 다공성 금속필터는 다량의 혈액으로부터 암세포를 간편하고 효율적으로 분리하여 채집할 수 있고, 비표적세포에 의한 여과구멍의 막힘이 방지되므로, 암세포의 분석, 검사, 약물시험, 임상시험 등에 유용하게 채택할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다공성 금속필터가 도관에 설치되어 있는 구성을 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 다공성 금속필터의 구성을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 다공성 금속필터의 구성을 부분적으로 절제하여 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 다공성 금속필터의 구성을 나타낸 단면도이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 다공성 금속필터에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 다공성 금속필터(10)는 혈액(2)을 수송하는 도관(20)의 통로(22)에 설치되어 있다. 혈액(2)은 다공성 금속필터(10)에 의하여 여과하기 위한 표적세포로 복수의 암세포(4)들과 복수의 비표적세포(Non-target cell: 6)들을 포함하고 있다. 비표적세포(6)들은 적혈구(Red blood cell)와 백혈구(White blood cell)로 이루어진다.
도 1 내지 도 4를 모두 참조하면, 본 발명에 따른 다공성 금속필터(10)는 표면(12), 이면(14)과 암세포(4)들의 여과를 위하여 형성되어 있는 복수의 여과구멍(16)들을 갖는다. 여과구멍(16)들은 규칙적인 패턴으로 배열되어 있다. 도 2에 다공성 금속필터(10)는 원형으로 형성되어 있는 것이 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로 다공성 금속필터(10)의 형상은 통로(22)의 형상에 따라 사각형, 타원형 등으로 적절하게 변경될 수 있다.
여과구멍(16)들의 직경은 암세포(4)들의 직경보다 작게 형성되어 있다. 여과구멍(16)들의 직경은 5~25㎛으로 형성되어 있다. 바람직하기로 여과구멍(16)들의 직경은 7~25㎛으로 형성될 수 있다. 다공성 금속필터(10)는 예를 들어 스테인리스스틸(Stainless steel), 니켈(Nickel), 알루미늄(Aluminum), 동(Copper)을 소재로 제작될 수 있다. 마이크로미터 크기의 여과구멍(16)들은 멤스(MEMS, Micro-electro mechanical systems; 미세전기기계시스템) 기술을 이용한 에칭(Etching)에 의하여 형성될 수 있다. 이러한 다공성 금속필터(10)는 통로(22)를 흐르는 혈액(2)의 압력에 의하여 변형되지 않는다.
혈액(2)은 혈액 공급수단에 의하여 도관(20)의 상류에 공급된다. 혈액 공급수단은, 예를 들어 정량의 혈액을 저장하여 도관(20)의 상류에 공급할 수 있는 주사기(Syringe), 채혈관(Blood collection tube), 백(Bag), 팩(Pack) 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 또한, 혈액 공급수단은 시린지펌프(Syringe pump), 플런저펌프(Plunger pump) 등으로 구성될 수도 있다.
혈액(2)은 도관(20)의 통로(22)를 따라 흐르면서 여과구멍(16)들을 통과한 후, 도관(20) 밖으로 배출된다. 혈액(2) 속의 암세포(4)들은 여과구멍(16)들을 통과하지 못하고 표면(12)에 잔류된다. 암세포(4)들은 적혈구와 백혈구보다 변형률이 낮아 그 직경보다 작은 직경의 여과구멍(16)들을 통과하지 못한다.
한편, 비표적세포(6)들은 여과구멍(16)들을 통과한다. 비표적세포(6)들의 일례로 적혈구의 직경은 7.2~8.4㎛ 정도이다. 인간의 적혈구는 가운데가 오목한 원판 모양이며, 핵이 없다. 적혈구는 그 변형률이 높아 직경 5㎛의 여과구멍(16)들을 쉽게 통과한다. 직경 7㎛ 이상의 암세포(4)들을 여과하기 위하여 여과구멍(16)들의 직경이 7㎛으로 형성되어 있는 경우, 적혈구는 여과구멍(16)들을 원활하게 통과한다. 따라서 혈액 1㎣당 약 500만개가 존재하는 적혈구에 의한 여과구멍(16)들의 막힘 현상이 방지되고, 혈액(2)의 흐름이 원활하게 유지된다.
비표적세포(6)들의 다른 예로 백혈구는 모양과 크기, 핵의 모양과 수, 과립의 유무에 따라 그 종류가 다양하고, 직경 10~21㎛ 정도이다. 백혈구는 세포질(Cytoplasm)의 변형에 의하여 그 직경보다 작은 직경의 여과구멍(16)들을 쉽게 통과한다. 백혈구 중 가장 큰 대식세포(Macrophage)의 직경은 21㎛이다. 여과구멍(16)들의 직경이 20㎛으로 형성되는 경우, 혈액 1㎣당 7,000~8,000개가 존재하는 대부분의 백혈구는 여과구멍(16)들을 통과한다. 작업자는 도관(20)으로부터 배출되는 혈액(2)과 비표적세포(6)들을 공지의 탱크(Tank), 리저버(Reservoir) 등에 회수하여 안전하게 폐기한다.
도 3과 도 4에 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 암세포(4)들의 포획을 위하여 항체 표면층(Anti-body surface layer: 30)이 여과구멍(16)들의 내면에 코팅되어 있다. 항체 표면층(30)의 항체는, 예를 들어 항상피세포접합분자 항체(Anti-Epithelial Cell Adhesion Molecule antibody, Anti-EpCAM antibody), 항시토케라틴 항체(Anti-Cytokeratin antibody, Anti-CK antibody) 등으로 구성될 수 있다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 암세포(4)들 중 크기가 작은 암세포(4a)가 여과구멍(16)들을 통과하는 경우, 암세포(4a)는 Anti-EpCAM 항체, Anti-CK 항체 중 어느 하나로 이루어지는 항체 표면층(30)에 결합되어 포획된다. 따라서 본 발명에 따른 다공성 금속필터(10)에 의해서는 다량의 혈액에 포함되어 있는 암세포(4)들을 효율적으로 여과하여 채집할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
2: 혈액 4: 암세포
6: 비표적세포 10: 다공성 금속필터
16: 여과구멍 20: 도관
22: 통로 30: 항체 표면층

Claims (3)

  1. 암세포와 비표적세포를 포함하고 있는 혈액이 흐르는 통로에 설치되며, 상기 암세포의 여과를 위하여 5~25㎛의 직경을 갖는 복수의 여과구멍들이 형성되어 있는 다공성 금속필터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 여과구멍들의 직경은 7~21㎛으로 형성되어 있는 다공성 금속필터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 복수의 여과구멍들의 내면에 상기 암세포의 포획을 위하여 항체 표면층이 코팅되어 있는 다공성 금속필터.
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