KR20120071216A - 세포칩 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세포칩에 관련된 것으로, 생체물질을 고정하는 복수의 바이오 매트릭스가 스페이서에 의해 이격되게 형성된 상부기판, 상기 상부기판에 형성된 제1 소수성 코팅층 및 상기 상부기판과 결합하며, 상기 바이오 매트릭스에 제공되는 유체를 저장하는 웰이 복수로 형성된 하부기판을 포함한다. 본 발명에 따른 세포칩은 기능적으로 분리된 2개의 기판을 포함하여 3차원적 세포칩을 구현하였으며, 상호 오염문제를 해결하고 생체환경과 유사한 환경을 제공하여 실험의 정확도를 높일 수 있다.
Description
본 발명은 세포칩에 관한 것이다.
새로운 시약(또는 약물)을 개발하는 과정은 복잡한 단계로 구성되어 있으며, 시약 후보 물질의 효능과 독성을 테스트하기 위해서 필수적으로 세포 배양이 요구한다. 일반적으로 세포 배양법은 2차원 표면에 세포를 접착시켜서 배양하는 방식(2D cell monolayer culture)과 3차원 바이오 매트릭스 안에 세포를 고정화시켜서 배양하는 방식 (3D cell culture)으로 크게 나눌 수 있다.
2차원 세포칩은 플레이트 위에 웰(well)이 다수 배열된 마이크로타이터 플레이트(microtiter plate : 예를 들어, 6-웰, 12-웰, 24-웰, 96-웰, 384-웰, 1536-웰 마이크로타이터 플레이트 등)를 예로 들 수 있다. 이러한 마이크로타이터 플레이트의 웰 안에서 세포를 배양하는데 필요한 배양액은 대략 수 ㎖에서 수십 ㎕이다. 이러한 마이크로타이터 플레이트는 동물/인체 임상실험과 비교하여 저비용으로 여러 가지 간단한 실험을 빠르게 수행할 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 마이크로타이터 플레이트는 세포가 웰 안에 고정화되어 있는 형태이기 때문에 시약을 처리 후에 세포를 제거하기 위한 세척이 곤란한 문제가 있다. 이러한 문제는 384-웰 마이크로타이터 프레이트 또는 1536-웰 마이크로타이터 플레이트와 같이 하나의 플레이트에 더 많은 실험을 하기 위해 웰의 크기를 줄이고, 웰의 개수를 늘일 경우 더욱 크게 대두된다.
이러한 문제를 해결하고 더욱 작은 부피에서 실험을 수행하기 위해 Solidus Biosciences사에서는 평평한 유리기판에 3차원으로 고정화된 세포를 배양하는 어레이 기반 세포칩을 개발하였다. 이러한 어레이 기반 세포칩은 웰을 형성하지 않고, 콜라겐(collagen) 또는 알지네이트(alginate)를 사용하여 유리기판 위에 세포를 고정한다.
어레이 기반 세포칩은 평평한 유리기판 위에 세포를 고정하는 바이오 매트릭스를 부착함으로써 기존의 마이크로타이터 플레이트와 비교하여 세척이 용이하며 시약의 독성 테스트를 신속하게 진행할 수 있는 장점을 갖는다. 하지만, 이러한 어레이 기반 세포칩은 평평한 기판 위에서 구현되어 인접하는 바이오 매트릭스가 물리적으로 차폐되어 있지 않기 때문에 상호 오염(cross contamination)으로 인해 실험 오차가 발생할 가능성이 크고, 너무 적은 시약이 공기 중에 노출되어 증발하기 때문에 비록 높은 습도를 유지시키더라도 장시간(예를 들어, 하루 이상) 세포를 관찰하기에는 부적합하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명은 생체물질에 공급되는 배양액 및 시약을 저장하는 하부기판과, 상기 하부기판과 결합하되 생체물질을 고정하는 바이오 매트릭스가 돌출되게 형성된 상부기판을 포함하는 3차원적 세포칩을 제안하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 하부기판에 복수의 웰을 형성하더라도 배양액 및 시약의 혼합으로 인한 상호 오염(cross contamination)을 막을 수 있으며, 세척이 용이하고, 생체물질을 장기간 배양하면서 시약에 의한 영향을 테스트할 수 있는 세포칩을 제안하는 것을 목적으로 한다.
또한, 배양액 및 시약을 저장함에 있어서 버블 문제를 해결하고, 뒤틀림 없이 오랜 기간 사용할 수 있는 세포칩을 제안하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 세포칩에 관련된 것으로, 생체물질을 고정하는 복수의 바이오 매트릭스가 스페이서에 의해 이격되게 형성된 상부기판, 상기 상부기판에 형성된 제1 소수성 코팅층 및 상기 상부기판과 결합하며, 상기 바이오 매트릭스에 제공되는 유체를 저장하는 웰이 복수로 형성된 하부기판을 포함한다.
또한, 본 발명의 상기 스페이서는 상기 상부기판의 하면에 형성되고, 상기 제1 소수성 코팅층은 상기 상부기판의 하면 전체를 커버하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 제1 소수성 코팅층이 상기 스페이서의 측면을 커버하도록 연장된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 웰의 내벽에 형성된 친수성 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 하부기판의 상면에 형성되어 인접하는 상기 웰을 분리하는 제2 소수성 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 바이오 매트릭스는 어레이 배열을 갖고, 상기 웰은 상기 바이오 매트릭스와 동일한 배열을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 바이오 매트릭스는 익스트라셀룰러 물질 또는 하이드로젤로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 스페이서와 상기 바이오 매트릭스 사이에 배치된 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 바이오 매트릭스는 상기 유체에 잠기도록 상기 웰에 삽입된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 상부기판은 일면에서 타면으로 형성된 복수의 관통홀을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 관통홀의 평단면이 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 관통홀은 상기 스페이서와 상기 상부기판의 접합면 외측에 인접하게 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 관통홀이 상기 웰의 수직면 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따른 세포칩은 시약의 효능 및 독성 메카니즘을 테스트함에 있어서, 생체물질을 바이오 매트릭스에 고정시켜 배양액 및 시약을 확산을 통해 공급하고, 생체물질에 여러 가지 시약을 적절히 변형하여(예를 들어, 유전자 트랜스팩션(gene transfection) 또는 RNAi(RNA interference)를 통해 생체물질을 특정한 목적에 맞게 변형시켜 실험을 수행) 공급함으로써 인체 또는 동물과 유사한 환경을 제공할 수 있다. 그에 따라 정확하고 예측 가능한 데이터를 확보할 수 있고, 궁극적으로는 복잡하고 고비용의 인체/동물 임상실험을 대체할 수 있다.
또한, 본 발명은 배양액과 시약을 공급하는 하부기판과 생체물질을 고정하는 바이오 매트릭스가 형성되는 상부기판을 기능적으로 분리하여 세척의 용이하다.
그리고, 본 발명은 상부기판이 제1 소수성 코팅층을 포함하고, 하부기판이 제2 소수성 코팅층을 포함함으로써 인접하는 웰 사이에 배양액이나 시약이 혼합되는 상호 오염문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명은 웰에 소수성 코팅층을 형성하여 배양액과 시약을 저장할 때 발생하는 버블 문제를 해결하고, 상부기판에 관통홀을 형성하여 버블 및 공기의 이동통로를 제공하고, 상부기판에 발생하는 휨을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 세포칩을 간략하게 도시한 분해사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 세포칩의 분리된 상태를 도시한 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 세포칩의 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
도 4a는 도 1에 도시된 세포칩의 확대단면도이며, 도 4b 및 도 4c는 그 변형예를 도시한 확대단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 세포칩의 간략하게 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 세포칩의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 세포칩의 분리된 상태를 도시한 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 세포칩의 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
도 4a는 도 1에 도시된 세포칩의 확대단면도이며, 도 4b 및 도 4c는 그 변형예를 도시한 확대단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 세포칩의 간략하게 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 세포칩의 변형예를 도시한 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 세포칩을 간략하게 도시한 분해사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 세포칩의 분리된 상태를 도시한 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 세포칩의 결합된 상태를 도시한 단면도이다. 또한, 도 4a는 도 1에 도시된 세포칩의 확대단면도이며, 도 4b 및 도 4c는 그 변형예를 도시한 확대단면도이다. 이를 참조하여 본 실시예에 따른 세포칩을 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 것과 같이, 세포칩(10)은 생체물질(C)을 고정하는 바이오 매트릭스(120)가 이격되게 형성된 상부기판(100)과 생체물질(C)에 배양액 또는 시약(배양액과 시약이 동시에 공급될 수 있으며, 이하, 생체물질(C)에 공급되는 배양액이나 시약 등을 유체(F)라고 지칭함)을 공급하는 하부기판(200)을 포함한다.
생체물질이라는 용어는 다양한 생체분자를 포함한다. 이러한 생체분자는 핵산 배열(예를 들면, DNA, RNA, 올리고 뉴클레오티드(oligo nucleotide), cDNA, 핵외 유전자(plasmid) 등), 펩타이드(peptid), 단백질, 지방질, 단백질 또는 지질막, 유기 또는 무기 화학 분자(예를 들면, 제약 또는 다른 곳의 화합물), 바이러스(Virus) 입자, 진핵 세포 또는 원핵 세포, 아세포 성분 또는 세포 소기관 등이 될 수 있다.
이때, 하부기판(200)을 통해 공급되는 유체(F)는 생체물질(C)에 생체환경과 좀 더 유사한 환경을 제공하기 위해 특정한 실험에 필요한 시약, 배양액뿐만 아니라, 염색 물질(예를 들어, 형광물질 및 발광물질), 단백질, 플라스미드(plasmid), DNA, interference RNA, 항원/항체, 바이러스(virus) 등을 더 포함할 수 있다.
먼저, 상부기판(100)을 검토하면, 유리기판, 플라스틱기판, 세라믹기판 등이 채용될 수 있고, 형상은 제한되지 않으며, 두께는 임의로 조절될 수 있다.
또한, 바이오 매트릭스(120)를 상부기판(100)의 표면에서 이격되게 배치하기 위해 복수의 스페이서(110)가 형성된다.
스페이서(110)는 바이오 매트릭스(120)를 상부기판(100)의 표면으로부터 이격시키는 기능을 수행하여 세포칩의 세척을 용이하게 한다. 그러한 기능을 수행하기 위해 돌출된 형상이면 충분하나, 바이오 매트릭스(120)가 형성될 접착면을 제공하기 위해 원기둥, 다각기둥과 같은 기둥 형상을 갖는 것이 바람직하다.
이러한 스페이서(110)는 상부기판(100)의 성형과정에서 상부기판과 일체의 형상을 갖거나, 접착제를 사용하여 별도의 부재를 상부기판(100)에 부착하는 방식으로 형성될 수 있다.
스페이서(110)에는 생체물질(C)을 고정하는 바이오 매트릭스(120)가 형성된다. 상부기판(100)은 하부기판(200)의 상측에 배치되며, 바이오 매트릭스(120)가 웰(210)에 삽입되기 때문에 스페이서(110)는 상부기판(100)의 하면에 배치되고, 그에 따라 바이오 매트릭스(120)도 상부기판(100)의 하면에 배치된다.
바이오 매트릭스(120)는 생체물질을 고정할 수 있는 졸-겔, 무기재료, 유기 폴리머, 또는 유기-무기 복합재료로 구성될 수 있다. 특히, 바이오 매트릭스(120)는 다공성 구조를 갖고 유체가 확산을 통해 이동하는 콜라겐과 같은 엑스트라셀룰러 물질(extracellular matrix) 또는 알지네이트와 같이 생체물질에 독성이 없는 하이드로젤(hydrogel)이 채용되는 것이 바람직하다.
이러한 바이오 매트릭스(120)는 테스트 또는 웰(210)에 있는 유체가 생체물질(C)에 확산에 의해 공급될 수 있도록 하여 생체물질(C)에 생체환경과 유사한 환경을 제공해 주거나 특정한 실험에 적합한 환경을 제공한다.
이렇게 생체물질(C)을 고정하는 바이오 매트릭스(120)는 생체물질(C)과 바이오 매트릭스(120)가 혼합된 상태에서 스페이서(110)에 토출(spotting)함으로써 형성되거나, 먼저 바이오 매트릭스(120)을 토출한 후에 다시 생체물질(C)을 그 위에 토출하여 형성할 수도 있다. 특히, 생체물질(C)과 바이오 매트릭스(120)가 혼합된 상태에서 상부기판(100)에 토출(spotting)함으로써 형성되는 경우 생체물질(C)은 바이오 매트릭스(120)에 내장되어 고정된다.
그리고, 생체물질(C)과 바이오 매트릭스(120)가 혼합되어 있는 용기에 스페이서(110)가 형성된 상부기판(100)을 스탬핑함으로써 상기 목적을 달성할 수도 있다.
본 실시예에 따른 세포칩(10)은 복수의 단위 세포칩(바이오 매트릭스(120)가 형성된 1개의 스페이서(110)가 웰(210)에 삽입된 상태)이 형성되는데, 단위 세포칩에 대한 분류와 비교를 좀 더 쉽게 구현하기 위해 단위 세포칩은 어레이 배열을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 단위 세포칩의 배열은 바이오 매트릭스(120)가 어레이 배열을 갖고, 웰(210)이 바이오 매트릭스의 배열에 대응됨으로써 달성된다. 한편, 도 1에는 단위 세포칩이 2×3 배열로 도시되어 있으나, 이는 하나의 예시에 불과하고 단위 세포칩의 개수는 변경되어 실시될 수 있다.
또한, 스페이서(110)와 바이오 매트릭스(120)의 결합력을 증가시키기 위해 스페이서(110)와 바이오 매트릭스(120)의 접촉면 사이에 접착층(미도시)이 더 형성될 수 있다. 접착층은 스페이서(110)의 일면에 접착제를 도포한 후 생체물질(C)과 혼합된 바이오 매트릭스(130)를 토출하는 방식으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 바이오 매트릭스(130)에 알지네이트가 채용되는 경우 접착층은 폴리-엘-리신(poly-L-lysine, 약자로 PLL)-염화바륨(barium chloride) 혼합물로 구성된 것이 바람직하다.
하부기판(200)을 검토하면, 유리기판, 플라스틱기판, 세라믹기판 등이 채용될 수 있고, 그 형상은 상부기판(100)의 형상에 대응하는 것이 바람직하며, 두께는 임의로 조절될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 하부기판(200)은 유체(F)를 저장하는 웰(210)이 형성되며, 상부기판(100)이 하부기판(200)에 결합되면, 바이오 매트릭스(120)는 유체가 저장된 웰(210)에 삽입된다.
웰(210)의 형상은 제한되지 않으나 상술한 바이오 매트릭스(120)가 삽입될 수 있도록 웰(210)의 면적은 바이오 매트릭스(120) 보다 크며, 그 깊이 또한 바이오 매트릭스(120)의 높이보다 큰 것이 바람직하다. 특히, 웰(210)의 깊이는 스페이서(110)와 바이오 매트릭스(120)가 모두 삽입될 수 있는 깊이를 갖는 것이 더욱 바람직하다.
바이오 매트릭스(120)가 웰(210)에 삽입될 때 바이오 매트릭스(120)에 충분한 양의 유체(F)를 공급하기 위해 바이오 매트릭스(120)는 유체(F)에 잠기도록 배치되는 것이 바람직하다. 이는 유체(F)의 양을 조절하거나 스페이서(110)의 높이를 조절하는 방법으로 달성될 수 있다.
이렇게 상부기판(100)과 하부기판(200)의 기능을 분리함으로써 종래의 마이크로타이터 플레이트가 갖는 세척 문제를 해결할 수 있으며, 기존의 어레이 기반 세포칩이 갖는 상호 오염문제나 건조 문제도 해결할 수 있다. 즉, 유체를 저장하는 웰(210)에 직접 생체물질(C)을 위치시키지 않기 때문에 종래의 마이크로타이터 플레이트와 달리 웰(210)에 잔여물질을 남기지 않을 수 있고, 세척 후에 하부기판(200)도 재사용할 수 있으며, 웰(210)은 공간적으로 분리된 상태에서 바이오 매트릭스(120) 각각에 서로 다른 유체(F)를 공급할 수 있어 상호 오염문제를 해결할 수 있고, 상부기판(100)이 덮개의 역할을 수행하므로 건조 문제도 해결할 수 있다.
한편, 상부기판(100)이 하부기판(200)에 결합함에 있어서, 도 3에 도시된 것과 같이 상부기판(100)과 하부기판(200)이 접촉하게 결합될 수도 있으나, 공기의 공급을 위해 상부기판(100)이 하부기판(200)에 이격되게(상부기판과 하부기판 사이에 돌출부재를 형성하는 방법 등으로) 결합될 수도 있다. 이때, 상부기판(100)과 하부기판(200)의 이격거리는 바이오 매트릭스(120)가 웰(210)에 삽입되는 범위에서 변경되어 실시될 수 있다.
본 발명에 따른 세포칩(10)은 응결된 수분이나 증발된 유체(F)가 상부기판(100)을 타고 인접하는 웰(210)에 이동하여 발생하는 상호 오염을 방지하기 위해 제1 소수성 코팅층(130)이 상부기판(100)에 형성된다.
도 3에 도시된 것과 같이, 상부기판(100)과 하부기판(200)이 결합된 상태의 세포칩은 고온/고습의 배양 챔버에서 사용된다. 이때, 배양 챔버 내부에서 수분의 응결이 발생하여 웰(210)에 유입되거나, 유체(F)가 증발되어 상부기판(100)을 타고 인접하는 웰(210)로 이동하여 상호 오염이 발생할 수 있다. 이러한 상호 오염 문제는 기판의 재질이 수분과의 결합이 용이한 친수성 일 경우, 더욱 심각하게 나타날 수 있다.
본 발명은 상부기판(100)에 제1 소수성 코팅층(130)을 형성하여 배양 챔버 내에 존재하는 수분이 칩 상에 응결되는 현상을 방지한다. 또한, 전술한 제1 소수성 코팅층(130)은 바이오 매트릭스(120)가 위치하게 되는 스페이서(110) 표면을 제외한 상부기판(100)의 표면에 형성되는 것이 바람직하다. 도 4a에 도시된 것과 같이 스페이서(110)가 상부기판(100)의 하면에 형성되는 경우 제1 소수성 코팅층(130)은 상부기판(100)의 하면 전체를 커버하는 것이 바람직하다.
전술한 제1 소수성 코팅층(130)이 형성되지 않는 영역의 경우, 즉 스페이서(110)와 바이오 매트릭스(120)의 접촉면에는 필름을 라미네이션 하여 보호한 후, MVD(Molecular Vapor Deposition), PVD(Physical Vapor Deposition) 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 등을 수행하여 제1 소수성 코팅층(130)을 형성한다.
플라즈마 처리를 이용하는 경우, 플라즈마 반응기 내에 라미네이션된 상부기판을 배치하고 CF4 기체를 주입하여 플라즈마를 형성하고, 플라즈마 기체를 상부기판에 증착시킨다. 주입기체로서 CF4 외의 플루오린 계열 기체나 CH4등의 카본계열 기체가 채용될 수 있다.
그리고, 제1 소수성 코팅층(130)은 도 4b에 도시된 것과 같이, 상부기판(100)의 하면에 형성되어 스페이서(110)의 측면을 커버하도록 연장되는 것이 더욱 바람직하다. 스페이서(110)가 웰(210)에 삽입되는 경우 스페이서(110)와 웰(210) 사이에는 미세한 공간이 존재할 수 있는데, 모세관 현상에 의해 유체(F)가 이 공간을 타고 상승하여 상호 오염을 일으킬 수 있다. 도 4b에 도시된 것과 같이 스페이서(110)의 측면에 제1 소수성 코팅층(130)이 형성되면 모세관 현상을 억제하여 상호 오염을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 세포칩(10)은 도 4b에 도시된 것과 같이 웰(210)의 내벽에 친수성 코팅층(220)이 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 웰(210)에 유체(F)를 충진할 때 웰(210)의 내벽에 유체(F)가 부딪쳐 기포가 발생할 수 있는데, 친수성 코팅층(220)은 유체(F)와 웰(210)의 친화성을 향상시켜 기포의 발생을 방지하는 기능을 수행한다.
친수성 코팅층(220)은 제1 소수성 코팅층(130)과 유사한 방법으로 형성될 수 있다. 필름 라미네이션을 통해 웰(210)을 제외한 영역을 커버하고, MVD(Molecular Vapor Deposition), PVD(Physical Vapor Deposition) 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 등을 수행하여 웰의 내벽에 친수성 코팅층(220)을 형성한다. 또 다른 방법으로는, 하부기판(200) 전면에 전술한 MVD, PVD 및 CVD 등을 이용하여 친수성 코팅층(220)을 형성한 뒤, CMP(Chemical-Mechanical Polishing) 등을 이용하여 전술한 상부기판(200)의 웰(210)을 제외한 나머지 영역에 증착된 친수성 코팅층(220)을 제거할 수 있다.
플라즈마 처리를 이용하는 경우, 제1 소수성 코팅층(130)을 형성하는 방법과 유사하나 이산화탄소, 아르곤, 질소, 산소, 수소, 헬륨 등의 기체를 플라즈마 반응기에 충진하는 것이 일부 상이하다.
그리고, 본 발명에 따른 세포칩(10)은 도 4c에 도시된 것과 같이, 하부기판의 상면에 형성된 제2 소수성 코팅층(230)을 더 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 제2 소수성 코팅층(230)은 하부기판(200)을 통해 발생하는 유체(F)의 이동을 방지하는 역할을 수행한다.
제1 소수성 코팅층(130)을 형성하는 방법을 이용하여 형성하되, 친수성 코팅층(220)이 형성된 하부기판(200)에 제2 소수성 코팅층(230)을 형성하는 경우, 제2 소수성 코팅층(230)이 형성되는 과정에서 웰(210)의 내벽에 형성된 친수성 코팅층(220)이 손상되지 않도록 마스크 등을 이용해서 웰(210)을 커버하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 세포칩의 간략하게 도시한 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 세포칩의 변형예를 도시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 세포칩(20)은 상부기판(100)에 제1 친수성 코팅층(130)이 형성될 뿐 아니라, 일면에서 타면으로 형성된 복수의 관통홀(140)이 형성된다. 관통홀(140)은 상부기판에 발생하는 휨을 감소시키며, 버블 및 공기의 이동통로를 제공한다.
관통홀(140)은 평단면이 원형 또는 다각형으로 다양하게 변형되어 실시될 수 있고, 평단면적 및 개수는 필요에 따라 변경되어 실시될 수 있다.
도면을 참조하여 상세히 검토하면, 도 5에 도시된 것과 같이, 관통홀(140)은 스페이서(110)와 스페이서(110) 사이의 공간에 형성될 수 있다. 상부기판(100)은 일측에서 타측으로 연속적으로 휨이 발생하여 상부기판(100)과 하부기판(200)의 부정합이 발생할 수 있는데, 관통홀(140)은 연속적으로 발생한 휨을 단절하여, 상부기판(100)의 휨을 감소시킨다. 휨 단절의 효과를 증대시키기 위해 관통홀(140)은 가로 방향 또는 세로 방향으로 일정한 간격을 두고 반복하여 형성되는 것이 바람직하다.
관통홀(140)은 생체물질(C)이 시약과 반응함으로써 발생하는 버블과 외부 공기의 이동통로 역할을 수행하는데 한다. 버블은 스페이서(110)에 형성된 바이오 매트릭스(120) 주변에서 생성되기 때문에 버블의 신속한 제거를 위해 관통홀(140)은 스페이서(110)와 상부기판(100)의 접합면에 인접하여 형성되는 것이 바람직하고, 복수의 관통홀(140)이 스페이서(100)와 상부기판(100)의 접합면을 에웨쌓는 것이 더욱 바람직하다.
그리고, 상술한 것과 동일한 이유에서 관통홀(140)은 하부기판(200)에 형성된 웰(210)의 수직면 상에 위치하는 것이 바람직하다. 이러한 구조를 가짐으로써 버블의 제거가 용이할 뿐 아니라 공기의 유입이 더욱 용이해진다.
한편 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10, 20 : 세포칩 100 : 상부기판
110 : 스페이서 120 : 바이오 매트릭스
130 : 제1 소수성 코팅층 140 : 관통홀
200 : 하부기판 210 : 웰
220 : 친수성 코팅층 230 : 제2 소수성 코팅층
C : 생체물질 F : 유체
110 : 스페이서 120 : 바이오 매트릭스
130 : 제1 소수성 코팅층 140 : 관통홀
200 : 하부기판 210 : 웰
220 : 친수성 코팅층 230 : 제2 소수성 코팅층
C : 생체물질 F : 유체
Claims (13)
- 생체물질을 고정하는 복수의 바이오 매트릭스가 스페이서에 의해 이격되게 형성된 상부기판;
상기 상부기판에 형성된 제1 소수성 코팅층; 및
상기 상부기판과 결합하며, 상기 바이오 매트릭스에 제공되는 유체를 저장하는 웰이 복수로 형성된 하부기판;
를 포함하는 세포칩. - 청구항 1에 있어서,
상기 스페이서는 상기 상부기판의 하면에 형성되고, 상기 제1 소수성 코팅층은 상기 상부기판의 하면 전체를 커버하는 것을 특징으로 하는 세포칩. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 소수성 코팅층은 상기 스페이서의 측면을 커버하도록 연장된 것을 특징으로 하는 세포칩. - 청구항 1에 있어서,
상기 웰의 내벽에 형성된 친수성 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포칩. - 청구항 1에 있어서,
상기 하부기판의 상면에 형성되어 인접하는 상기 웰을 분리하는 제2 소수성 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포칩. - 청구항 1에 있어서,
상기 바이오 매트릭스는 어레이 배열을 갖고, 상기 웰은 상기 바이오 매트릭스와 동일한 배열을 갖는 것을 특징으로 하는 세포칩. - 청구항 1에 있어서,
상기 바이오 매트릭스는 익스트라셀룰러 물질 또는 하이드로젤로 구성된 것을 특징으로 하는 세포칩. - 청구항 1에 있어서,
상기 스페이서와 상기 바이오 매트릭스 사이에 배치된 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포칩. - 청구항 1에 있어서,
상기 바이오 매트릭스는 상기 유체에 잠기도록 상기 웰에 삽입된 것을 특징으로 하는 세포칩. - 청구항 1에 있어서,
상기 상부기판은 일면에서 타면으로 형성된 복수의 관통홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포칩. - 청구항 10에 있어서,
상기 관통홀의 평단면은 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 세포칩. - 청구항 10에 있어서,
상기 관통홀은 상기 스페이서와 상기 상부기판의 접합면 외측에 인접하게 형성된 것을 특징으로 하는 세포칩. - 청구항 10에 있어서,
상기 관통홀은 상기 웰의 수직면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 세포칩.
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