KR20120116245A - Method for lysing cells or viruses - Google Patents

Method for lysing cells or viruses Download PDF

Info

Publication number
KR20120116245A
KR20120116245A KR1020110033867A KR20110033867A KR20120116245A KR 20120116245 A KR20120116245 A KR 20120116245A KR 1020110033867 A KR1020110033867 A KR 1020110033867A KR 20110033867 A KR20110033867 A KR 20110033867A KR 20120116245 A KR20120116245 A KR 20120116245A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chamber
beads
cells
cell
viruses
Prior art date
Application number
KR1020110033867A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101902923B1 (en
Inventor
황규연
권성홍
김준호
정선옥
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020110033867A priority Critical patent/KR101902923B1/en
Priority to US13/284,364 priority patent/US8986986B2/en
Priority to CN201110332898.9A priority patent/CN102465110B/en
Priority to EP11187257.8A priority patent/EP2447353B1/en
Publication of KR20120116245A publication Critical patent/KR20120116245A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101902923B1 publication Critical patent/KR101902923B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/06Lysis of microorganisms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/06Hydrolysis; Cell lysis; Extraction of intracellular or cell wall material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/02Apparatus for enzymology or microbiology with agitation means; with heat exchange means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/24Methods of sampling, or inoculating or spreading a sample; Methods of physically isolating an intact microorganisms

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

PURPOSE: A pulverizing method for cells or viruses is provided to efficiently pulverize cells or viruses using bead-collision. CONSTITUTION: A pulverizing method for cells or viruses in cells comprises the following steps: introducing a sample in which cells or viruses are included to a first chamber in which beads are included; and pulverizing the cells or viruses by agitating the mixture including the beads and the samples. The liquid volume fraction among the first chamber is 0.6 or less. The liquid volume fraction is a value in which the liquid volume divides the total sum of the liquid volume and the air gap volume. The entrance or the exit of the first chamber is formed for beads not to be passed. One or more of the walls of the first chamber and the bead surface combine with materials which combine with the cells or viruses. The combining material is a material which specifically or non-specifically combines with the cells or viruses.

Description

세포 또는 바이러스를 파쇄하는 방법{Method for lysing cells or viruses}Method for lysing cells or viruses

비드-충돌을 이용한 세포 또는 바이러스를 파쇄하는 방법에 관한 것이다.A method of disrupting cells or viruses using bead-collision.

세포 파괴는 세포 내용물을 방출시키기 때문에 생물학적 분석에 있어서 통상적으로 요구되는 과정이다. 예를 들면, 세포 중의 핵산을 분석하기 위하여는 일반적으로 세포를 파괴하여 핵산을 방출시키고, 이 방출된 핵산에 대하여 분석하게 된다. Cell disruption is a commonly required process for biological analysis because it releases the cell contents. For example, in order to analyze nucleic acid in a cell, the cell is generally destroyed to release the nucleic acid, and the released nucleic acid is analyzed.

세포 파괴 방법으로서 비드-충돌법 (bead-beating method)이 알려져 있다. 비드-충돌법은 세포를 작은 비드의 존재하에서 강하게 교반함으로써 세포를 파쇄한다. 간단한 형태로는 시험 튜브에 세포와 비드를 혼합하고 보텍스 믹서로 혼합함으로써 세포를 파쇄하는 것이 있다. 그러나, 이러한 비드-충돌법은 테이블탑 장비에서 주로 수행되는 문제점이 있다. As a cell destruction method, a bead-beating method is known. Bead-collision disrupts cells by vigorously stirring the cells in the presence of small beads. A simple form is to disrupt cells by mixing cells and beads in a test tube and mixing with a vortex mixer. However, this bead-collision method has a problem mainly performed in tabletop equipment.

이러한 종래 기술에 의하더라도, 미세유동장치 (microfluidic device) 내에서 세포를 효율적으로 파쇄하기 위한 방법이 여전히 요구되고 있다.Even with this prior art, there is still a need for a method for efficiently disrupting cells in a microfluidic device.

비드-충돌을 이용하여 세포 또는 바이러스를 효율적으로 파쇄할 수 있는 방법을 제공한다. Provided are methods for efficiently disrupting cells or viruses using bead-collision.

일 양상은 비드가 포함된 제1 챔버에 세포 또는 바이러스가 함유된 시료를 도입하는 단계; 및 상기 비드 및 시료의 혼합물을 교반시켜 세포 또는 바이러스를 파쇄하는 단계를 포함하는 시료 중의 세포 또는 바이러스를 파쇄하는 방법으로서, 상기 비드 및 시료가 도입된 제1 챔버 중 액체 부피 분율(fL)은 0.6 이하이고, 여기서 액체 부피 분율은 제1 챔버 중 액체 부피(VL)를 제1 챔버 중 액체부피(VL) 및 공극 부피(VO)의 합에 해당하는 순공극 부피로 나눈 값인 것인 방법을 제공한다. One aspect includes introducing a sample containing cells or viruses into a first chamber containing beads; And disrupting cells or viruses in the sample by agitating the mixture of beads and samples, wherein the liquid volume fraction (f L ) in the first chamber into which the beads and samples are introduced is determined. It is 0.6 or less, wherein the liquid volume fraction is calculated by dividing a net void volume corresponding to the sum of the fluid volume (V L) and a pore volume (V O) of the first chamber to a liquid volume (V L) of the first chamber Provide a method.

상기 시료 중의 세포 또는 바이러스를 파쇄하는 방법은 비드가 포함된 제1 챔버에 세포 또는 바이러스가 함유된 시료를 도입하는 단계를 포함한다. The method of disrupting cells or viruses in the sample includes introducing a sample containing cells or viruses into a first chamber containing beads.

상기 시료 도입 단계에 있어서, 제1 챔버는 밀폐된 공간을 제공하는 것일 수 있다. 제1 챔버는 예를 들면, 미세유동장치에 형성된 챔버일 수 있다. 제1 챔버는 1㎕ 내지 1000㎕, 1㎕ 내지 500㎕,1㎕ 내지 300㎕,1㎕ 내지 200㎕, 1㎕ 내지 100㎕, 1㎕ 내지 50㎕, 10㎕ 내지 50㎕, 10㎕ 내지 40㎕ 또는 20㎕ 내지 40㎕의 내부 공간 부피를 갖는 것일 수 있다. 제1 챔버는 입구 및 출구를 포함할 수 있다. 상기 입구 및 출구는 동일하거나 다른 위치 위치에 존재하는 것일 수 있다. 상기 입구 및 출구 중 하나이상은 채널과 같은 유로를 통하여 제1 챔버에 유체소통가능하게 연결될 수 있다. 상기 입구 및 출구 중 하나이상은 직경이 비드의 직경 보다 작아 비드가 통과할 수 없도록 되어 있는 것일 수 있다. 상기 입구 및 출구 중 하나이상을 제1 챔버와 유체소통가능하게 연결시키는 유로는 직경이 비드의 직경 보다 작은 영역을 포함하고 있어 비드가 통과하여 제거되거나 유입될 수 없도록 되어 있는 것일 수 있다. 상기 입구, 출구 및 유로 중 하나이상은 댐(weir)을 포함하고 있고 있어서 비드가 통과하여 제거되거나 유입될 수 없도록 되어 있는 것일 수 있다. In the sample introduction step, the first chamber may be to provide a closed space. The first chamber may be, for example, a chamber formed in the microfluidic device. The first chamber is 1 to 1000 µl, 1 to 500 µl, 1 to 300 µl, 1 to 200 µl, 1 to 100 µl, 1 to 50 µl, 10 to 50 µl, 10 to 40 µl. Or may have an internal space volume of 20 μl to 40 μl. The first chamber can include an inlet and an outlet. The inlet and outlet may be at the same or different location location. At least one of the inlet and outlet may be fluidly connected to the first chamber via a channel, such as a channel. At least one of the inlet and the outlet may have a diameter smaller than the diameter of the beads so that the beads cannot pass therethrough. The flow path for fluidly connecting at least one of the inlet and the outlet with the first chamber may include a region whose diameter is smaller than the diameter of the bead such that the bead cannot be removed or introduced therethrough. At least one of the inlet, the outlet, and the passage may include a dam so that the beads may not be removed or introduced through the dam.

또한, 제1 챔버는 내부의 상기 비드 및 시료의 혼합물을 교반시키기 위한 수단에 연결되거나 내부의 상기 비드 및 시료의 혼합물을 교반시키도록 형성된 것일 수 있다. 예를 들면, 제1 챔버는 초음파 발생기에 연결되어 있고 그에 따라 내부의 상기 비드는 초음파를 매개로 하여 교반될 수 있다. 제1 챔버는 그 벽면의 일부 이상이 가요성 막으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 챔버는 그 벽면의 일부 이상이 가요성 막으로 구성되어 있고, 상기 가요성 막은 제2 챔버의 일부를 구성하는 것이 수 있다. 즉, 제1 챔버와 제2 챔버는 공통의 가요성 막에 의하여 그 일부 이상이 정의되는 것일 수 있다. 제2 챔버는 가압 또는 감압 수단과 연결되어 있을 수 있다. 상기 가압 또는 감압 수단은 펌프일 수 있다. 상기 펌프는 공압 펌프(pneumatic pump)일 수 있다. 제1 챔버의 가요성 막에 가압 및 감압을 교대로 가함으로써 상기 가요성 막을 진동시킬 수 있으며, 그에 따라 제1 챔버 중의 비드를 교반시킬 수 있다. 제2 챔버는 또한 초음파 발생기에 연결될 수 있다. 상기 초음파 발생기를 통하여 상기 가요성 막에 초음파을 인가하면 상기 제1 챔버 중의 비드를 교반시킬 수 있다. 상기 가요성 막은 탄성체로 된 것일 수 있다. 상기 가요성 막은 1mm 내지 5mm, 예를 들면, 0.025 내지 0.5mm의 두께를 갖는 것일 수 있다. In addition, the first chamber may be connected to a means for stirring the mixture of the beads and the sample therein or formed to agitate the mixture of the beads and the sample therein. For example, the first chamber is connected to an ultrasonic generator so that the beads therein may be agitated via ultrasonic waves. At least a portion of the wall of the first chamber may be composed of a flexible membrane. For example, at least a part of the wall of the first chamber may be composed of a flexible membrane, and the flexible membrane may constitute a part of the second chamber. That is, at least a portion of the first chamber and the second chamber may be defined by a common flexible film. The second chamber may be connected with the pressurizing or decompressing means. The pressurizing or depressurizing means may be a pump. The pump may be a pneumatic pump. The flexible membrane can be vibrated by alternating application of pressure and pressure to the flexible membrane of the first chamber, thereby allowing the beads in the first chamber to be stirred. The second chamber may also be connected to the ultrasonic generator. When ultrasonic waves are applied to the flexible membrane through the ultrasonic generator, the beads in the first chamber may be stirred. The flexible membrane may be made of an elastic body. The flexible membrane may have a thickness of 1 mm to 5 mm, for example, 0.025 to 0.5 mm.

본 명세서에 있어서, 용어 "교반(agitation)"이란 상기 비드와 시료의 혼합물을 다양한 종류의 에너지를 가함으로써 비드의 움직임을 유발하는 것으로써, 비드 충돌, 예를 들면, 비드와 비드 사이의 충돌, 비드와 액체 매질 사이의 충돌, 비드와 벽면 사이의 충돌 및 비드와 세포 또는 바이러스와의 충돌을 야기하는 것을 포함한다. 이러한 교반에 의하며, 시료 중의 세포 또는 바이러스는 파쇄될 수 있다. 파쇄는 기계적 충돌이나 전단력 등에 의하여 발생할 수 있으나, 특정한 기작에 한정되는 것은 아니다. 이러한 비드와 시료의 혼합물의 교반에 의하여 세포 또는 바이러스를 파쇄하는 것을 이하 비드-충돌 방법(bead-beating method)이라고도 한다. 싱기 교반은 제1 챔버가 밀폐된 상태에서 수행될 수 있다.
As used herein, the term "agitation" refers to a bead collision, for example, a collision between the beads and beads, by inducing the movement of the beads by applying various kinds of energy to the mixture of the beads and the sample, Causing collisions between the beads and the liquid medium, collisions between the beads and the wall, and collisions between the beads and the cells or viruses. By such agitation, cells or viruses in the sample can be disrupted. Fracture may occur due to mechanical collision or shear force, but is not limited to a specific mechanism. The disruption of cells or viruses by agitation of the mixture of beads and samples is also referred to as bead-beating method below. Singh stirring may be performed in a closed state of the first chamber.

상기 비드는 세포 파쇄 수단으로 사용될 수 있도록 충분히 굳은 것일 수 있다. 상기 비드는 고체 물질로 되어 있어 있거나 고체 물질로 코팅된 것일 수 있다. 상기 비드는 자성 또는 비자성 비드일 수 있다. 상기 비드는 유리 비드, 금속 비드, 및 금속 산화물 중 하나이상으로 된 비드일 수 있다. 상기 금속 산화물로는 ZrO2, SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2 및 이들의 혼합물 중 어느 하나일 수 있다. 상기 혼합물은, 예를 들면 ZrO2와 SiO2를 포함하는 혼합물일 수 있다. 상기 금속 비드는, 예를 들면 스틸 또는 스테린리스 스틸일 수 있다. The beads may be hard enough to be used as cell disrupting means. The beads may be made of a solid material or coated with a solid material. The beads can be magnetic or nonmagnetic beads. The beads may be beads of one or more of glass beads, metal beads, and metal oxides. The metal oxide may be any one of ZrO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , TiO 2, and mixtures thereof. The mixture may be, for example, a mixture comprising ZrO 2 and SiO 2 . The metal beads may be, for example, steel or stainless steel.

상기 비드는 반드시 마이크로미터 수준의 치수를 갖는 것은 아니며, 상기 장치의 작동에 의하여 세포를 파쇄할 수 있는 치수를 갖는 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 비드는 비드의 가장 짧은 폭의 길이가 10nm 내지 1000μm, 10nm 내지 500μm, 100nm 내지 100μm, 또는 1μm 내지 500μm인 것일 수 있다. 상기 비드는 구형, 판형, 또는 복수의 면을 갖는 형태일 수 있다. 상기 비드는 제1 챔버 중 복수개 예를 들면, 2개 이상, 10개, 100개, 1000개, 10,000개, 100,000개 또는 108개 이상을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 비드는 챔버 중 상기 1-108개, 예를 들면, 100-106개 포함되는 것일 수 있다. 상기 비드는 제1 챔버의 제조시에 미리 도입되어 있어 입구 또는 출구를 통하여 배출될 수 없도록 되어 있는 것일 수 있다. 상기 비드의 밀도는 D>1g/㎤, 예를 들면, 1-20g/㎤일 수 있다. The beads do not necessarily have dimensions at the micrometer level, but may have dimensions that can disrupt cells by operation of the device. For example, the beads may have a length of 10 nm to 1000 μm, 10 nm to 500 μm, 100 nm to 100 μm, or 1 μm to 500 μm. The beads may be spherical, plate-shaped, or in the form of a plurality of faces. The beads may include a plurality of first chambers, for example, two or more, 10, 100, 1000, 10,000, 100,000, or 10 8 or more. Specifically, the beads may be included in the 1-10 8 , for example, 100-10 6 of the chamber. The beads may be introduced in the manufacture of the first chamber in advance so that they cannot be discharged through the inlet or outlet. The density of the beads may be D> 1 g / cm 3, for example 1-20 g / cm 3.

제1 챔버의 벽면 및 비드의 표면 중 하나이상은 세포 또는 바이러스와 결합하는 물질로 되어 있거나 그 물질이 결합되어 있는 것일 수 있다. 상기 결합하는 물질은 상기 세포 또는 바이러스와 특이적으로 결합하는 물질인 것일 수 있다. 상기 특이적으로 결합하는 물질은 항원에 대한 항체, 효소에 대한 기질 또는 저해제, 기질에 대한 효소, 리간드에 대한 수용체, 수용체에 대한 리간드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 상기 결합하는 물질은 상기 세포 또는 바이러스와 비특이적으로 결합하는 물질인 것일 수 있다. 상기 비특이적으로 결합하는 물질은 물접촉각 70°내지 95°의 소수성을 갖는 물질 또는 하나이상의 아미노기를 갖는 물질인 것일 수 있다. 상기 하나이상의 아미노기를 갖는 물질은 중합체인 것일 수 있다. 상기 하나이상의 아미노기를 갖는 물질은 PEIM인 것일 수 있다. 상기 물접촉각 70°내지 95°의 소수성을 갖는 물질은 OTC 또는 DFS인 것일 수 있다. 따라서, 상기 결합하는 물질을 포함하는 제1 챔버의 벽면 및 비드의 표면은 세포 또는 바이러스를 포획 또는 흡착하여 세포 또는 바이러스 분리에 사용될 수 있다.At least one of the walls of the first chamber and the surface of the beads may be made of a material that binds to a cell or virus or to which the material is bound. The binding agent may be a substance specifically binding to the cell or virus. The specifically binding agent may be selected from the group consisting of antibodies to antigens, substrates or inhibitors for enzymes, enzymes for substrates, receptors for ligands, ligands for receptors, and mixtures thereof. The binding agent may be a substance that specifically binds to the cell or virus. The non-specifically binding material may be a material having a hydrophobicity of water contact angle of 70 ° to 95 ° or a material having one or more amino groups. The material having at least one amino group may be a polymer. The material having at least one amino group may be PEIM. The hydrophobic material having a water contact angle of 70 ° to 95 ° may be OTC or DFS. Thus, the wall of the first chamber containing the binding material and the surface of the beads can be used for cell or virus isolation by trapping or adsorbing the cells or viruses.

상기 도입하는 단계에서, 상기 시료는 세포 및 바이러스 중 하나이상이 함유된 것일 수 있다. 상기 시료는 생물학적 시료일 수 있다. "생물학적 시료"란 생물체 또는 그로부터 유래된 시료를 나타낸다. 생물학적 시료는 예를 들면, 혈액, 뇨, 타액 및 조직 중 하나이상일 수 있다. 상기 세포는 원핵세포 또는 진핵세포일 수 있다. 상기 원핵세포는 박테리아 세포일 수 있다. 박텍리아는 그람 음성 또는 그람 양성 박테리아일 수 있다. 상기 진핵세포는 식물 세포, 동물세포, 또는 곰팡이 세포일 수 있다. 상기 세포 또는 바이러스는 적절한 액체 매질 중에 포함된 것일 수 있다. 상기 액체 매질은 예를 들면, 세포 배양용 배지, 버퍼(예, PBS 버퍼), 생리식염수 또는 물일 수 있다. 상기 액체 매질은 또한 세포 용해액을 포함하는 것일 수 있다. 상기 세포 용해액은 상기 세포를 함유하는 액체 매질이 도입된 후 별도로 상기 챔버에 추가적으로 유입되는 것이거나, 챔버에 유입되기 전에 혼합된 후 상기 챔버에 유입되는 것일 수 있다. 상기 세포 용해액은 비특이적 세포 용해제 또는 특이적 세포 용해제를 포함하는 것일 수 있다. 비특이적 세포 용해제에는, 예를 들면, 계면활성제, NaOH 및 카오트로픽 염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이 포함된다. 특이적 세포 용해제에는, 예를 들면, 리소자임, 리소스타핀 또는 페니실린 및 베타-락탐계 항생제가 포함될 수 있다.In the introducing step, the sample may contain one or more of cells and viruses. The sample may be a biological sample. "Biological sample" refers to an organism or a sample derived therefrom. The biological sample can be, for example, one or more of blood, urine, saliva and tissue. The cell may be a prokaryotic or eukaryotic cell. The prokaryotic cell may be a bacterial cell. Bacteria can be gram negative or gram positive bacteria. The eukaryotic cell may be a plant cell, an animal cell, or a fungal cell. The cell or virus may be contained in a suitable liquid medium. The liquid medium may be, for example, a cell culture medium, a buffer (eg PBS buffer), physiological saline or water. The liquid medium may also include cell lysate. The cell lysate may be additionally introduced into the chamber separately after the liquid medium containing the cells is introduced, or may be mixed before entering the chamber and then introduced into the chamber. The cell lysate may include a non-specific cell lysate or a specific cell lysate. Non-specific cell lysates include, for example, one or more selected from the group consisting of surfactants, NaOH and chaotropic salts. Specific cell lysates may include, for example, lysozyme, lysostapine or penicillin and beta-lactam antibiotics.

상기 도입하는 단계에서, 상기 도입은 상기 챔버의 입구에 양압을 인가하거나 출구에 음압을 인가함으로써 이루어질 수 있다. 이러한 음압 또는 양압의 인가는 예를 들면, 펌프에 의하여 이루어질 수 있다. 상기 펌프는 연동 펌프(peristaltic pump), 및 공압펌프(pneumatic pump) 중 하나 이상일 수 있다. 또한, 상기 세포 또는 바이러스의 도입은 사용자에 의하여 직접 주입되는 것일 수 있다. 예를 들면, 사용자의 피펫팅에 의하여 주입되는 것일 수 있다. 유입되는 양 및 속도는 파쇄되는 세포, 세포 파쇄의 목적 및 세포 파쇄 후 후속 공정의 종류 등에 따라 달라질 수 있으며, 당업자가 적절하게 조정할 수 있을 것이다.In the introducing step, the introduction may be made by applying a positive pressure to the inlet of the chamber or a negative pressure to the outlet. Such application of negative or positive pressure may be achieved by, for example, a pump. The pump may be one or more of a peristaltic pump and a pneumatic pump. In addition, the introduction of the cell or virus may be directly injected by the user. For example, it may be injected by pipetting of the user. The amount and rate of influx may vary depending on the cells to be crushed, the purpose of cell crushing and the type of subsequent process after cell crushing, and will be appropriately adjusted by those skilled in the art.

상기 시료 도입 단계는 시료를 제1 챔버의 입구로부터 유입시켜 제1 챔버의 출구를 통하여 배출시켜 흘려주는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 유속은 10㎕/min 내지 1000㎕/min, 예를 들면, 100㎕/min 내지 500㎕/min일 수 있다.The sample introduction step may include the step of introducing the sample from the inlet of the first chamber to discharge through the outlet of the first chamber to flow. The flow rate can be 10 μl / min to 1000 μl / min, for example 100 μl / min to 500 μl / min.

상기 시료 중의 세포 또는 바이러스를 파쇄하는 방법은 또한 상기 비드 및 시료의 혼합물을 교반시켜 세포 또는 바이러스를 파쇄하는 단계를 포함한다. 상기 교반은 초음파 또는 제1 챔버의 벽면의 진동에 의하여 수행되는 것일 수 있다. 예를 들면, 제1 챔버의 일부를 구성하는 벽면, 예를 들면, 가요성 막으로 구성된 벽면에 가압 및 감압 또는 그의 역의 순서로 압력을 가함으로써 가요성 막을 진동시키고, 그에 따라 상기 비드 및 시료의 혼합물을 교반시키는 것일 수 있다. 상기 가요성 막은 0.001Hz-100kHz, 예를 들면, 0.01Hz-100kHz, 0.1Hz-100kHz, 1Hz-100kHz, 5Hz-100kHz 또는 10Hz-100kHz로 진동시키는 것일 수 있다. 압력은 상기 입구 및 출구 중 하나 이상에 연결된 유체의 유입 및 유출을 위한 동력을 제공하는 수단에 의하여 제공될 수 있다. 상기 동력 제공 수단은 유체의 이동을 유도할 수 있는 것, 예를 들면, 펌프를 포함한 상기 챔버에 양압 또는 음압을 제공할 수 있는 것일 수 있다. 상기 펌프는 미세유동장치에 구현될 수 있는 미세펌프(micropump)일 수 있다. 상기 미세펌프는 기계적 또는 비기계적 장치일 수 있다. 상기 기계적 미세펌프는 보통 발동기(actuatore) 및 막 또는 플랩(flaps)인 움직이는 부분(moving parts)을 포함한다.The method of disrupting cells or viruses in the sample also includes agitating the mixture of beads and samples to disrupt the cells or viruses. The stirring may be performed by ultrasonic waves or vibration of the wall of the first chamber. For example, the flexible membrane is vibrated by applying pressure in the order of pressurization and decompression or vice versa to a wall surface constituting a part of the first chamber, for example, a wall composed of the flexible membrane, and thus the beads and the sample. It may be to stir the mixture of. The flexible membrane may be vibrated at 0.001 Hz-100 kHz, for example, 0.01 Hz-100 kHz, 0.1 Hz-100 kHz, 1 Hz-100 kHz, 5 Hz-100 kHz, or 10 Hz-100 kHz. Pressure may be provided by means for providing power for inlet and outlet of fluid connected to one or more of the inlets and outlets. The power supply means may be one capable of inducing the movement of the fluid, for example, capable of providing a positive pressure or a negative pressure to the chamber including a pump. The pump may be a micropump that may be implemented in a microfluidic device. The micropump can be a mechanical or non-mechanical device. The mechanical micropump typically includes moving parts, which are actuators and membranes or flaps.

구동력은 압전(piezoelectric), 정전기적(electrostatic), 열공압적(thermo-pneumatic), 공압(pneumatic) 또는 자기적 효과를 이용하여 생성될 수 있다. 비기계적 펌프는 전기-수동력(electro-hydrodynamic), 전기-삼투적(electro-osmoticc) 또는 초음파 흐름 발생에 의하여 기능할 수 있다.The driving force can be generated using piezoelectric, electrostatic, thermo-pneumatic, pneumatic or magnetic effects. Non-mechanical pumps may function by electro-hydrodynamic, electro-osmoticc or ultrasonic flow generation.

상기 입구와 출구는 상기 챔버에 유체 소통가능하게, 예를 들면 미세채널(microchannel)을 통하여 상기 챔버에 유체 소통가능하게 연결된 것일 수 있다. 상기 미세채널(microchannel)은 채널의 넓이가 1μm-10mm, 예를 들면 1μm-1mm, 또는 1μm-500μm인 것일 수 있다.The inlet and outlet may be in fluid communication with the chamber, for example fluidly connected to the chamber via a microchannel. The microchannel may have a channel width of 1 μm-10 mm, for example, 1 μm-1 mm, or 1 μm-500 μm.

상기 시료 중의 세포 또는 바이러스를 파쇄하는 방법에 있어서, 상기 비드 및 시료가 도입된 제1 챔버 중 액체 부피 분율(fL)은 0.6 이하이고, 여기서 액체 부피 분율은 제1 챔버 중 액체 부피(VL)를 제1 챔버 중 액체부피(VL) 및 공극 부피(VO)의 합에 해당하는 순공극 부피로 나눈 값이다. 예를 들면, 상기 액체 부피 분율은 0.25 내지 0.6 또는 0.3 내지 0.5일 수 있다. 또한, 상기 액체 부피 분율은 0일 수 있다. 즉, 상기 시료 중의 세포 또는 바이러스는 실질적으로 수분이 없는 건조된 상태에서 파쇄될 수 있다. 액체 부피 분율(fL)은 0.6 이하에서 세포 또는 바이러스의 파쇄 효율이 현저하게 높은 것으로 확인되었다. In a method of disrupting cells or viruses in the sample, the liquid volume fraction f L in the first chamber into which the beads and the sample are introduced is 0.6 or less, wherein the liquid volume fraction is the liquid volume V L in the first chamber. ) Is divided by the net void volume corresponding to the sum of the liquid volume (V L ) and the void volume (V O ) in the first chamber. For example, the liquid volume fraction may be 0.25 to 0.6 or 0.3 to 0.5. In addition, the liquid volume fraction may be zero. That is, the cells or viruses in the sample can be broken down in a dry state substantially free of moisture. The liquid volume fraction (f L ) was found to be significantly higher in the efficiency of cell or virus disruption at 0.6 or less.

상기 시료 중의 세포 또는 바이러스를 파쇄하는 방법은 또한, 시료 도입 후 진동 단계 전에, 제1 챔버 중의 액체의 적어도 일부를 제거하여 액체의 부피를 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 액체 부피 감소키는 단계는 제1 챔버 내부를 건조시키는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 상기 건조는 제1 챔버 중에 공기를 흘려주어 이루어지거나 열을 가함으로써 이루어지는 것일 수 있다. The method of disrupting cells or viruses in the sample may also include removing at least a portion of the liquid in the first chamber to reduce the volume of the liquid before the vibrating step after sample introduction. The reducing of the liquid volume may include drying the inside of the first chamber. The drying may be made by flowing air in the first chamber or by applying heat.

상기 시료 중의 세포 또는 바이러스를 파쇄하는 방법은 또한, 시료 도입 단계 후, 제1 챔버의 벽면의 표면 또는 비드의 표면을 세척하여 상기 표면에 결합되지 않은 물질을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 세척은 결합된 세포 또는 바이러스의 결합을 방해하지 않은 액체 매질일 수 있다. 상기 액체 매질은 PBS와 같은 버퍼 또는 증류수와 같은 물일 수 있다. 상기 교반 단계는 상기 세척 단계 후에 수행되는 것일 수 있다. The method of crushing cells or viruses in the sample may further include, after the sample introduction step, washing the surface of the wall surface of the first chamber or the surface of the beads to remove the material not bound to the surface. The wash may be a liquid medium that does not interfere with the binding of bound cells or viruses. The liquid medium may be a buffer such as PBS or water such as distilled water. The stirring step may be performed after the washing step.

상기 세척 단계 후에 상기 표면을 건조시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상교반 단계는 상기 건조 단계 후에 수행될 수 있다. 상기 교반 단계는 상기 건조 단계 후에 액체 부피 분율이 실질적으로 0인 상태에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 건조는 제1 챔버 중에 공기를 흘려주어 이루어지거나 열을 가함으로써 이루어지는 것일 수 있다.After the washing step may further comprise the step of drying the surface. The phase stirring step may be performed after the drying step. The stirring step may be performed in a state where the liquid volume fraction is substantially zero after the drying step. The drying may be made by flowing air in the first chamber or by applying heat.

상기 시료 중의 세포 또는 바이러스를 파쇄하는 방법은 제1 챔버에 세포 또는 바이러스 파쇄용액을 도입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 세포 용액은 NaOH, KOH, 카오트로프 및 계면활성제로 구성된 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 상기 파쇄 용액은 상기 건조 단계 후에 도입되는 것일 수 있다. 상기 교반 단계는 상기 파쇄 용액을 도입한 후에 수행되는 것일 수 있다. The method for disrupting cells or viruses in the sample may further include introducing a cell or virus disruption solution into the first chamber. The cell solution may be selected from the group consisting of NaOH, KOH, chaotropes and surfactants. The crushing solution may be introduced after the drying step. The stirring step may be performed after introducing the shredding solution.

상기 시료 중의 세포 또는 바이러스를 파쇄하는 방법에 있어서, 제1 챔버는 제1 챔버; 제2 챔버; 및 상기 제1 및 제2 챔버 사이의 가요성 막을 포함하고, 제2 챔버는 상기 막을 진동시키기 위한 가압 및 감압 챔버인 세포 파쇄용 장치에 배치된 제1 챔버이고, 상기 진동은 제1 및 제2 챔버 사이의 가요성 막을 진동시키는 것일 수 있다. A method of disrupting cells or viruses in a sample, the method comprising: a first chamber; A second chamber; And a flexible membrane between the first and second chambers, the second chamber being a first chamber disposed in an apparatus for cell disruption that is a pressurized and reduced pressure chamber for vibrating the membrane. It may be to vibrate the flexible membrane between the chambers.

도 1은 상기 세포 파쇄 방법에 사용될 수 있는 세포 파쇄용 장치의 일 구체예(20)를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 장치(20)는 상판(21), 하판(23), 및 막(26)을 포함한다. 막(26)은 상판(21)과 하판(23) 사이에 구비된다. 상판(21)의 일부분에 마련된 공간이 제1 챔버(22)를 형성하고, 하판(23)의 일부분에 마련된 공간이 제2 챔버(24)를 형성한다. 제1 및 제2 챔버(22, 24)는 막(26)으로 분리되어 있어 제1 및 제2 챔버(22, 24) 사이에 막(26)이 구비된 것으로 볼 수 있다. 부연 설명하면, 제1 챔버(22)는 상판(21)과 막(26)에 의하여 경계가 형성되는 공간이고, 제1 챔버(24)는 하판(23)과 막(26)에 의하여 경계가 형성되는 공간이다.1 is a diagram showing one embodiment 20 of a cell disruption apparatus that can be used in the cell disruption method. Referring to FIG. 1, the apparatus 20 includes an upper plate 21, a lower plate 23, and a membrane 26. The film 26 is provided between the upper plate 21 and the lower plate 23. The space provided in a portion of the upper plate 21 forms the first chamber 22, and the space provided in a portion of the lower plate 23 forms the second chamber 24. The first and second chambers 22, 24 are separated by a membrane 26, so it can be seen that the membrane 26 is provided between the first and second chambers 22, 24. In detail, the first chamber 22 is a space defined by the upper plate 21 and the film 26, and the first chamber 24 is defined by the lower plate 23 and the film 26. It is a space.

막(26)은 가요성(flexible)인 것으로 폴리머 막일 수 있는데, 예를 들면 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane: PDMS) 막일 수 있다. 막(26)의 두께는, 예를 들면 1㎛-5mm일 수 있다. 제1 챔버(22)는 세포 파쇄용 복수의 입자를 포함한다. 도 1은 이러한 입자로 비드(bead)(28)를 보여주고 있다. 제1 챔버(22)는 막(26)에 의해 경계가 형성되므로 비드(28)는 막(26)과 접촉할 수 있다. 비드(28)는 마이크로 비드일 수 있다. 복수의 비드(28)는 세포 파쇄용 마이크로 수단의 일 예에 불과하며, 복수의 비드(28) 대신에 다른 수단이 구비될 수도 있다. 비드(28) 하나의 사이즈는, 예를 들면 1-500㎛일 수 있다. 제1 챔버(22) 내에서 비드(28)의 밀도(D)는 D>1g/㎤일 수 있는데, 예를 들면 밀도(D)는 1-20g/㎤일 수 있다. 상기 비드는 액체 매질 1㎕ 당 1개 이상, 예를 들면, 10개, 100개, 1000개, 10000개, 또는 109개 이상 포함되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 마이크로 수단은 챔버 중의 액체 매질 1㎕ 당 상기 1-108개, 예를 들면, 100-106개로 챔버 중에 포함되는 것일 수 있다. 비드(28)는 유리 비드(glass bead)일 수 있다. 또한, 비드(28)는 금속 산화물 비드 혹은 금속 비드일 수 있다. 상기 금속 산화물로는 ZrO2, SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2 및 이들의 혼합물 중 어느 하나일 수 있다. 상기 혼합물은, 예를 들면 ZrO2와 SiO2를 포함하는 혼합물일 수 있다. 상기 금속 비드는, 예를 들면 스틸(steel) 또는 스렌리스 스틸(stainless steel)일 수 있다. 비드(28)가 유리 혹은 금속 산화물의 조성을 갖는 경우, 세포 포획 또는 흡착을 위한 표면 개질(surface modification)을 용이하게 수행할 수 있다.Membrane 26 may be a polymer membrane that is flexible and may be, for example, a polydimethylsiloxane (PDMS) membrane. The thickness of the film 26 may be, for example, 1 μm-5 mm. The first chamber 22 includes a plurality of particles for cell disruption. 1 shows beads 28 with these particles. Since the first chamber 22 is bounded by the membrane 26, the beads 28 may contact the membrane 26. Bead 28 may be a microbead. The plurality of beads 28 is only one example of micro means for cell disruption, and other means may be provided instead of the plurality of beads 28. The size of one bead 28 may be, for example, 1-500 μm. The density D of the beads 28 in the first chamber 22 may be D> 1 g / cm 3, for example the density D may be 1-20 g / cm 3. The beads may be one or more, for example, 10, 100, 1000, 10000, or 10 9 or more per 1 μl of the liquid medium. Specifically, the micro means may be included in the chamber of 1-10 8 , for example 100-10 6 per 1 μl of the liquid medium in the chamber. Bead 28 may be a glass bead. In addition, the beads 28 may be metal oxide beads or metal beads. The metal oxide may be any one of ZrO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , TiO 2, and mixtures thereof. The mixture may be, for example, a mixture comprising ZrO 2 and SiO 2 . The metal beads may be, for example, steel or stainless steel. If beads 28 have a composition of glass or metal oxide, surface modification for cell capture or adsorption can be readily performed.

장치(20)는 유입구(30)와 유출구(32)를 포함한다. 유입구(30)와 유출구(32)의 직경은 비드(28)의 직경보다 작을 수 있다. 유입구(30)를 통해서 파쇄 대상 세포를 포함하는 용액이 제1 챔버(22)에 유입된다. 유출구(32)를 통해서 세포벽 파쇄에 따른 핵산 등을 포함하는 파쇄 결과물이 유출된다. 유입구(30)는 상판(21)의 한쪽 벽을 관통하여 제1 챔버(22)의 한쪽과 연결된다. 유출구(32)는 상판(21)의 다른 쪽 벽을 관통하여 제1 챔버의 다른 쪽에 연결된다.The apparatus 20 includes an inlet 30 and an outlet 32. The diameter of the inlet 30 and the outlet 32 may be smaller than the diameter of the beads 28. The solution containing the cells to be crushed is introduced into the first chamber 22 through the inlet port 30. Through the outlet 32, a crushed product including nucleic acid due to cell wall rupture flows out. The inlet 30 penetrates one wall of the upper plate 21 and is connected to one side of the first chamber 22. The outlet 32 penetrates through the other wall of the top plate 21 and is connected to the other side of the first chamber.

제2 챔버(24)는 막(26)을 주기적 또는 비주기적으로 가압하는 유체, 예컨대 공기가 유입되는 공간을 포함하는 공압챔버(pneumatic chamber)일 수 있다. 제2 챔버(24)에 압력이 높은 유체가 유입됨으로써 막(26)은 압력을 받게 된다. 막(26)이 압력을 받게 되면 막(26)은 제1 챔버(22)쪽으로 볼록하게 되어 제1 챔버(22)의 공간 부피가 감소하고, 감압하게 되면 막(26)은 제2 챔버(24) 아래쪽으로 오목하게 된다. 제2 챔버(24)는 챔버 내부를 가압할 유체의 유입 통로이면서 상기 유체의 배출 통로인 포트(port)(34)를 갖고 있다. 포트(34)를 통해서 제2 챔버(24)에 유체를 주기적 또는 비주기적으로 유입 및 배출시킴으로써, 막(26)은 주기적 또는 비주기적으로 진동될 수 있다. 이러한 막(26)의 진동은 비드(28)와 직접적인 접촉 혹은 제1 챔버(22)에 포함된 용액을 통하여 결국 제1 챔버(22)에 있는 비드(28)에 주기적 또는 비 주기적 압력을 가하게 된다. 이 결과 비드(28)의 이동(motion)이 유도되고, 이러한 비드의 이동 과정에서 비드(28)는 서로 충돌하거나 챔버의 벽면과 충돌하게 된다. 비드(28)의 이러한 이동에 의해 제1 챔버(22) 내부에 유입된 세포들은 쉬어링(shearing) 또는 그라인딩(grinding)되어 세포들은 파쇄된다. 제2 챔버(24)에 대한 유체의 공급 및 배출을 통한 제2 챔버(24) 내부의 가압 및 감압은 막(26)의 진동수가 0.001Hz-100kHz가 되는 범위에서 자유롭게 제어할 수 있다.The second chamber 24 may be a pneumatic chamber including a space into which fluid, such as air, that presses the membrane 26 periodically or aperiodically is introduced. When the high pressure fluid flows into the second chamber 24, the membrane 26 is pressurized. When the membrane 26 is pressurized, the membrane 26 is convex toward the first chamber 22, so that the volume of the space in the first chamber 22 is reduced, and when the pressure is reduced, the membrane 26 becomes the second chamber 24. ) Will be concave downwards. The second chamber 24 has a port 34 which is an inflow passage of the fluid to pressurize the inside of the chamber and a discharge passage of the fluid. The membrane 26 may be vibrated periodically or aperiodically by introducing and discharging fluid into the second chamber 24 through the port 34 periodically or aperiodically. This vibration of the membrane 26 results in periodic or non-periodic pressure on the beads 28 in the first chamber 22 through direct contact with the beads 28 or through a solution contained in the first chamber 22. . As a result, the motion of the beads 28 is induced, and during the movement of the beads, the beads 28 collide with each other or collide with the wall surface of the chamber. By this movement of the beads 28, the cells introduced into the first chamber 22 are sheared or ground so that the cells are crushed. Pressurization and depressurization in the second chamber 24 through supply and discharge of the fluid to the second chamber 24 can be freely controlled in a range in which the frequency of the membrane 26 becomes 0.001 Hz to 100 kHz.

한편, 비드(28)는 도 2에 도시한 바와 같이 표면에 특정(specific) 혹은 비특정(nonspecific)한 세포 포획이 가능한 유기막(28A)이 존재할 수 있다. 예를 들면, 특정한 세포만을 포획하는 경우, 비드(28) 표면에 항체 또는 앱타머 등을 코팅할 수 있다. 비특정 세포의 경우, 소수성 혹은 정전기적 힘의 작용에 의해 포획될 수 있다.On the other hand, the bead 28 may have an organic film 28A capable of capturing specific or nonspecific cells on the surface as shown in FIG. 2. For example, when only specific cells are captured, the surface of the beads 28 may be coated with an antibody or aptamer. In the case of nonspecific cells, they can be captured by the action of hydrophobic or electrostatic forces.

유기막(28A)은 유기 실란(organosilane)을 이용하여 다양하게 비드(28) 표면을 개질하여 형성할 수 있다.The organic layer 28A may be formed by modifying the surface of the beads 28 in various ways using an organosilane.

이와 같이 비드(28)의 표면에 특정 또는 비특정 세포에 대한 친화도를 갖는 수단이 존재하는 경우, 제1 챔버(22)에 유입된 세포는 비드(28)에 포획될 수 있다. 이러한 상태에서 막(26)이 진동되면, 비드(28)의 운동이 야기되면서 서로 또는 벽면과 부딪치게 된다. 이러한 과정에서 비드(28)에 포획된 세포는 파쇄될 수 있다.As such, when there is a means having affinity for specific or non-specific cells on the surface of the beads 28, the cells introduced into the first chamber 22 may be captured in the beads 28. When the membrane 26 vibrates in this state, it causes the movement of the beads 28 to hit each other or the wall. In this process, the cells captured in the beads 28 may be broken.

한편, 제1 챔버(22)에 파쇄할 세포를 포함하는 용액을 공급한 다음, 세포 파쇄 효과를 증가시킬 수 있는 물질을 제1 챔버(22)에 공급한 후, 세포 파쇄를 실시할 수 있다. 이때, 상기 물질은 세포 용해액(lysis solution)일 수 있다. 상기 세포 용해액은, 예를 들면 NaOH, KOH, 카오트로프 용액, 계면활성제 등일 수 있다. 이러한 물질의 사용 농도는 세포 파쇄 후의 후속 공정, 예를 들면 PCR에 영향을 주지 않을 정도의 농도를 사용함으로써 세포 파쇄후 추가적인 정제과정없이 PCR에 적용할 수 있다. PCR에 영향을 미치는 농도를 사용하는 경우, 정제과정을 추가로 수행할 수 있다. 상기 세포 용해액은 세포 파쇄후에 공급하여, 핵산을 용이하게 배출시키는데 사용할 수도 있다.Meanwhile, after supplying a solution including cells to be crushed to the first chamber 22, and then supplying a substance capable of increasing cell crushing effect to the first chamber 22, cell crushing may be performed. In this case, the substance may be a cell lysis solution. The cell lysate may be, for example, NaOH, KOH, chaotrop solution, surfactant, or the like. Concentrations of these substances can be applied to PCR without further purification after cell disruption by using concentrations that will not affect subsequent processes after cell disruption, such as PCR. If concentrations affecting PCR are used, further purification can be performed. The cell lysate may be supplied after cell disruption and used to easily release the nucleic acid.

다른 한편으로, 상기 세포를 포함하는 용액을 제1 챔버(22)에 공급한 다음,제1 챔버(22)에 추가적으로 세포 용해액을 공급함이 없이 세포 파쇄를 실시할 수 있다.On the other hand, the solution containing the cells may be supplied to the first chamber 22, and then cell disruption may be performed without additionally supplying the cell lysate to the first chamber 22.

도 3은 도 1의 장치(20)의 변형예를 보여준다. 도 1과 다른 부분에 대해서만 설명한다. 다른 도면에 대해서도 동일하다.3 shows a variant of the apparatus 20 of FIG. 1. Only parts different from FIG. 1 will be described. The same applies to other drawings.

도 3을 참조하면, 유입구(30)와 유출구(32)의 직경은 비드(28)의 직경보다 크다. 유입구(30)의 내면에 복수의 제1 돌기(40)가 분포되어 있다. 복수의 제1 돌기(40)는 유입구(30) 내면에 균일하게 분포될 수 있다. 복수의 제1 돌기(40)는 서로 마주하도록 구비될 수 있다. 제1 돌기(40)에 의해 유입구(30)의 실질적 직경 혹은 유효 직경은 비드(28)보다 작아진다. 유출구(32)의 내면에는 제2 돌기(42)가 분포되어 있다. 제2 돌기(42)의 분포는 제1 돌기(40)의 분포를 따를 수 있다. 제2 돌기(42)에 의해 유출구(32)의 실질적 혹은 유효 직경은 비드(28)보다 작을 수 있다. 제1 및 제2 돌기(40, 42)의 모양을 동일할 수 있으나, 다를 수도 있다. 제1 및 제2 돌기(40, 42)를 구비하는 대신, 유입구(30)와 유출구(32)의 내면 자체를 올록 볼록 주름지게 할 수도 있다.Referring to FIG. 3, the diameters of the inlet 30 and the outlet 32 are larger than the diameter of the beads 28. The plurality of first protrusions 40 are distributed on the inner surface of the inlet port 30. The plurality of first protrusions 40 may be uniformly distributed on the inner surface of the inlet 30. The plurality of first protrusions 40 may be provided to face each other. By the first projection 40, the substantial diameter or the effective diameter of the inlet 30 is smaller than that of the beads 28. The second protrusion 42 is distributed on the inner surface of the outlet 32. The distribution of the second protrusions 42 may follow the distribution of the first protrusions 40. By the second protrusion 42 the actual or effective diameter of the outlet 32 can be smaller than the beads 28. The shapes of the first and second protrusions 40 and 42 may be the same, but may be different. Instead of having the first and second protrusions 40 and 42, the inner surfaces of the inlet 30 and the outlet 32 themselves may be convexly corrugated.

도 4는 도 1의 장치(20)의 다른 변형예를 보여준다.4 shows another variant of the apparatus 20 of FIG. 1.

도 4를 참조하면, 유입구(30)의 구조적 특징은 도 3에서 설명한 바와 동일할 수 있다. 유출구(32)에 필터(44)가 구비될 수 있다. 필터(44)는 파쇄된 세포의 내용물이 통과할 수 있는 다공성 물질일 수 있다. 유입구(30)의 직경은 도 1에서처럼 비드(28)의 직경보다 작을 수 있다.Referring to FIG. 4, the structural features of the inlet 30 may be the same as described with reference to FIG. 3. The filter 44 may be provided at the outlet 32. The filter 44 may be a porous material through which the contents of the crushed cells can pass. The diameter of the inlet 30 may be smaller than the diameter of the beads 28 as in FIG. 1.

도 5는 도 1의 장치(20)의 또 다른 변형예를 보여준다.5 shows another variant of the apparatus 20 of FIG. 1.

도 5를 참조하면, 도 1의 제2 챔버(24) 위치에 2개의 챔버, 곧 제3 및 제4 챔버(24A, 24B)가 존재한다. 제3 및 제4 챔버(24A, 24B)는 격벽(48)으로 분리되어 있다. 제3 및 제4 챔버(24A, 24B)의 역할은 제2 챔버(24)와 동일할 수 있다. 제3 챔버(24A)는 제1 포트(34A)를 구비하고, 제4 챔버(24B)는 제2 포트(34B)를 구비한다. 제1 및 제2 포트(34A, 34B)의 역할은 제2 챔버(24)의 포트(34)와 동일할 수 있다. 유입구(30)와 유출구(32)의 구조적 특징은 도 3 또는 도 4의 경우와 동일할 수도 있다. 압력의 인가는 제1 및 제2 포트(34A, 34B)에 동시에 또는 순차적으로 인가되어 상기 막(26)이 동시에 또는 순차적으로 진동되도록 할 수 있다. 또한, 압력의 인가는 제1 및 제2 포트(34A, 34B)에 동일 또는 다른 위상의 압력이 인가되어 각 챔버의 상기 막(26)이 동일 또는 다른 위상으로 진동되도록 할 수 있다. 예를 들면, 압력의 인가는 제1 포트(34A)에 양압을 인가하고, 제2 포트(34B)에는 음압이 인가되어 제3 챔버(24A)의 상기 막(26)과 제4 챔버(24B)의 상기 막(26)이 서로 반대 위상으로 진동하도록 하는 것일 수 있다.Referring to FIG. 5, there are two chambers, namely third and fourth chambers 24A and 24B, in the second chamber 24 position of FIG. 1. The third and fourth chambers 24A and 24B are separated by the partition wall 48. The role of the third and fourth chambers 24A and 24B may be the same as the second chamber 24. The third chamber 24A has a first port 34A, and the fourth chamber 24B has a second port 34B. The role of the first and second ports 34A, 34B may be the same as the port 34 of the second chamber 24. The structural features of the inlet 30 and the outlet 32 may be the same as in the case of FIG. 3 or 4. The application of pressure may be applied simultaneously or sequentially to the first and second ports 34A, 34B to cause the membrane 26 to vibrate simultaneously or sequentially. In addition, the application of pressure may cause pressure of the same or different phases to be applied to the first and second ports 34A and 34B to cause the membrane 26 of each chamber to vibrate in the same or different phases. For example, the application of pressure applies a positive pressure to the first port 34A, and a negative pressure is applied to the second port 34B so that the film 26 and the fourth chamber 24B of the third chamber 24A are applied. May cause the membrane 26 to vibrate in opposite phases to each other.

도 6은 도 1의 장치(20)의 또 다른 변형예를 보여준다.FIG. 6 shows another variant of the apparatus 20 of FIG. 1.

도 6을 참조하면, 도 1의 제2 챔버(24)의 위치에 3개의 챔버, 곧 제3 내지 제5 챔버(24A, 24B, 24C)가 존재한다. 제3 내지 제5 챔버(24A, 24B, 24C)의 역할은 도 1의 제2 챔버(24)와 동일할 수 있다. 제3 및 제5 챔버(24A, 24C)는 제1 격벽(48A)으로 분리되어 있다. 제4 및 제5 챔버(34B, 34C)는 제2 격벽(48B)으로 분리되어 있다. 제3 내지 제5 챔버(24A, 24B, 24C)는 각각 제1 내지 제3 포트(34A, 34B, 34C)를 갖고 있다. 제1 내지 제3 포트(34A, 34B, 34C)의 역할은 제2 챔버(24)의 포트(34)와 동일할 수 있다. 도 6은 도 1의 제2 챔버(24)를 3개의 챔버로 분할한 경우를 보여주지만, 도 1의 제2 챔버(24)는 3개 이상의 챔버로 분할될 수 있다. 압력의 인가는 제1 내지 제3 포트(34A, 34B, 34C)에 동시에 또는 순차적으로 인가되어 각 챔버의 상기 막(26)이 동시에 또는 순차적으로 진동되도록 할 수 있다. 또한, 압력의 인가는 제1 내지 제3 포트(34A, 34B, 34C)에 동일 또는 다른 위상의 압력이 인가되어 각 챔버의 상기 막(26)이 동일 또는 다른 위상으로 진동되도록 할 수 있다. 예를 들면, 압력의 인가는 제1 포트(34A) 및 제3 포트(34C)에 양압을 인가하고, 제2 포트(34B)에는 음압을 인가하여 제3 챔버 및 제5 챔버(24A, 24C)의 상기 막(26)과 제4 챔버(24B)의 상기 막(26)이 서로 반대 위상으로 진동하도록 하는 것일 수 있다.Referring to FIG. 6, three chambers, that is, third to fifth chambers 24A, 24B, and 24C, are present at the position of the second chamber 24 of FIG. 1. The role of the third to fifth chambers 24A, 24B, and 24C may be the same as the second chamber 24 of FIG. 1. The third and fifth chambers 24A and 24C are separated by the first partition wall 48A. The fourth and fifth chambers 34B and 34C are separated by the second partition wall 48B. The third to fifth chambers 24A, 24B, and 24C have first to third ports 34A, 34B, and 34C, respectively. The role of the first to third ports 34A, 34B, and 34C may be the same as the port 34 of the second chamber 24. 6 illustrates a case where the second chamber 24 of FIG. 1 is divided into three chambers, but the second chamber 24 of FIG. 1 may be divided into three or more chambers. The application of pressure may be applied simultaneously or sequentially to the first to third ports 34A, 34B, 34C to cause the membrane 26 of each chamber to vibrate simultaneously or sequentially. In addition, the application of pressure may apply pressure of the same or different phases to the first to third ports 34A, 34B, 34C to cause the membrane 26 of each chamber to vibrate in the same or different phase. For example, the application of pressure applies positive pressure to the first port 34A and the third port 34C, and negative pressure to the second port 34B so that the third and fifth chambers 24A and 24C are applied. The membrane 26 and the membrane 26 of the fourth chamber 24B may be caused to vibrate in opposite phases.

도 1 및 도 3 내지 도 6에서 제1 및 제2 챔버(22, 24)의 역할은 바뀔 수도 있다. 곧, 제1 및 제2 챔버(22, 24) 중 어느 하나에 비드(28)가 구비될 수 있고, 나머지 하나는 가압을 위한 유체가 유입되는 챔버로 사용될 수도 있다. 또한, 제2 챔버(24)가 가압을 위한 유체가 유입되는 챔버일 때, 제2 챔버(24)의 포트(34)는 제2 챔버(24) 내부를 가압 또는 감압할 수 있는 압력 조절기(미도시)에 연결될 수 있다. 제3 내지 제5 챔버(24A, 24B, 24C) 또한 마찬가지다.1 and 3 to 6 the role of the first and second chambers 22, 24 may be reversed. That is, the bead 28 may be provided in one of the first and second chambers 22 and 24, and the other may be used as a chamber into which fluid for pressurization is introduced. In addition, when the second chamber 24 is a chamber into which the fluid for pressurization is introduced, the port 34 of the second chamber 24 may pressurize or depressurize the inside of the second chamber 24 (not shown). May be connected). The same applies to the third to fifth chambers 24A, 24B, and 24C.

일 구체예에 따르면, 비드-충돌을 이용하여 세포 또는 바이러스를 효율적으로 파쇄할 수 있는 방법을 제공한다. According to one embodiment, there is provided a method capable of efficiently disrupting a cell or virus using bead-collision.

도 1과 도 3 내지 도 6은 세포 파쇄 방법에 사용될 수 있는 장치의 일 구체예의 단면도들이다.
도 2는 비드 표면에 세포 포획을 가능하게 하는 유기막이 존재하는 경우를 나타낸 단면도이다.
도 7 및 도 8은 세포 파쇄 방법에 사용된 세포 파쇄 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 액체 부피 분율 (fL)의 변화에 따른 세포 파쇄 효율을 나타낸 도면이다.
1 and 3-6 are cross-sectional views of one embodiment of a device that can be used in a cell disruption method.
2 is a cross-sectional view illustrating a case where an organic film that enables cell capture is present on a bead surface.
7 and 8 are diagrams showing an example of a cell disruption apparatus used in the cell disruption method.
9 is a graph showing cell disruption efficiency according to the change of the liquid volume fraction (f L ).

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are for illustrative purposes only and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예Example 1: 액체 부피  1: liquid volume 분율에In fractions 따른 세포 파쇄 효과 Cell disruption effect

1. 세포 또는 바이러스 파쇄용 장치 제작1. Manufacture of device for cell or virus disruption

세포 또는 바이러스 파쇄용 장치는 2개의 유리 칩 사이에 공통의 탄성막(을 위치시켜 제조된다. 상기 유리 칩은 각각 챔버 및 채널의 일부 또는 전부가 형성되어 있으며, 상기 챔버 및 채널은 상기 탄성막을 사이에 두고 제1 유리칩과 제2 유리칩을 결합시킴으로써 완성되고, 그에 따라 비드-충돌(bead-beating)을 이용하는 세포 또는 바이러스 파쇄 장치가 완성된다. An apparatus for cell or virus disruption is produced by placing a common elastic membrane between two glass chips. The glass chips are each formed with a part or all of a chamber and a channel, and the chamber and the channel between the elastic membranes. The first glass chip and the second glass chip are combined with each other, thereby completing a cell or virus crushing device using bead-beating.

구체적으로, 상기 제1 및 제2 유리 칩은 통상적인 포토리소그래피, 식각공정 및 습식 식각 공정을 통해 유리 웨이퍼에 채널 및 챔버를 형성시킴으로써 제조되었다. 6인치의 유리 웨이퍼(borosilicate, 700㎛ 두께)를 피라나 용액으로 세척한 후, 세척된 유리 웨이퍼 상에 500nm 두께로 무정형 폴리실리콘층을 저압화학증기증착(low pressure chemical vapor deposition: LPCVD)하였다. 다음, 감광막을 이용하여 상기 증착된 폴리실리콘층의 일부를 노출시키는 패터닝 공정을 실시하였다. 다음, 건식 식각으로 상기 폴리실리콘층의 노출된 부분을 제거하였다. 이후, 상기 감광막을 스트리핑하고, 노출된 유리 웨이퍼를 불산 용액(HF 49%)으로 습식 식각하여, 깊이와 폭이 각각 약 100㎛ 및 약 200㎛인 채널을 형성하였다. 상기 채널을 형성하기 위한 식각 과정에서 비드의 고립을 위하여 채널 내표면으로부터 채널의 중심 방향으로 약 20㎛ 돌출된 댐(돌기: weir)을 형성하였다. 이 댐은 밸브 시트 (valve seat) 및 비드 포획(bead trapping) 댐 (weir)의 기능을 동시에 수행할 수 있도록 한다. Specifically, the first and second glass chips were manufactured by forming channels and chambers on the glass wafer through conventional photolithography, etching processes and wet etching processes. A 6 inch glass wafer (borosilicate, 700 μm thick) was washed with a Pirana solution, followed by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) of an amorphous polysilicon layer at 500 nm thickness on the cleaned glass wafer. Next, a patterning process was performed in which a portion of the deposited polysilicon layer was exposed using a photosensitive film. Next, the exposed portions of the polysilicon layer were removed by dry etching. Thereafter, the photoresist was stripped and the exposed glass wafer was wet etched with hydrofluoric acid solution (49% HF) to form a channel having a depth and a width of about 100 μm and about 200 μm, respectively. In the etching process for forming the channel, a dam (protrusion: weir) protruding from the inner surface of the channel toward the center of the channel was formed to isolate the beads. This dam allows the valve seat and bead trapping dams to perform simultaneously.

다음, 상기 폴리실리콘층을 제거하고, 건식 필름 레지스트(dry film resist: DFT)를 코팅하고 패터닝한다. 이후, 비드가 위치하는 부피 약 15.5㎕의 챔버와 유체의 유입 또는 유출을 위한 홀(holes)을 샌드 블라스팅(sand-blasting) 방법으로 형성되게 하였다. 계속해서, 유리 웨이퍼를 칩 형태로 다이싱한 다음, 플라즈마를 사용하여 세척하였다. 다음, 플라즈마 활성화된 254㎛ 두께의 PDMS 막 (Rogers)을 중간층으로 하여, 위에서 제작된 비드를 함유하게 될 챔버를 포함하는 유체 칩(fluidic chip) (이하 제1 유리 칩이라고도 함)과 비드를 함유하지 않고 공압 펌프로서 역할을 하게 될 챔버를 포함하는 공압 칩(pneumatic chip)(이하 제2 유리 칩이라고도 함)을 영구적으로 결합시켰다. PDMS 막은 모노리트 가요성(monolithic flexible)이며, 유체 흐름 조절을 위한 도구 즉, 펌핑 및 밸브로서 뿐만 아니라, 공압 진동(pneumatic vibration)을 통한 비드 충돌(bead collision)을 위한 동력 (atuator)으로서 이용되었다. Next, the polysilicon layer is removed, and a dry film resist (DFT) is coated and patterned. Thereafter, a volume of about 15.5 μl of the volume in which the beads were placed and holes for inflow or outflow of the fluid were formed by sand blasting. Subsequently, the glass wafer was diced in chip form and then washed using plasma. Next, a plasma-activated 254 μm thick PDMS film (Rogers) was used as the intermediate layer, and contained a fluidic chip (hereinafter referred to as a first glass chip) and a bead containing a chamber which would contain the beads fabricated above. And a pneumatic chip (hereinafter also referred to as a second glass chip) containing a chamber which will serve as a pneumatic pump instead. PDMS membranes are monolithic flexible and have been used as tools for fluid flow control, i.e. pumping and valves, as well as atuators for bead collisions through pneumatic vibrations. .

약 15-16mg(약 2x105개)의 표면 개질된 유리 비드를 생성된 비드 챔버에 넣고, PCR-적합성 접착 테이프(PCR-compatible adhesive tape)(Applied biosystems)를 올려 놓아 챔버를 밀폐시켰다. 상기 접착된 테이프 상에 폴리카르보네이트 판(polycarbonate plate)를 덮어 동작, 예를 들면 DNA 추출 과정 중에 테이프가 휘는 것을 방지하였다. About 15-16 mg (about 2 × 10 5 ) surface modified glass beads were placed in the resulting bead chamber and the chamber was sealed by placing PCR-compatible adhesive tapes (Applied biosystems). A polycarbonate plate was covered on the bonded tape to prevent the tape from bending during operation, for example during DNA extraction.

PDMS 막 조작은 솔레노이드 밸브의 어레이 (S070-5DC, SMC)를 공압 챔버 중에 양압 또는 음압을 적용함으로써 조절되었다. 상기 밸브들은 전기적 공압 조절기(electro-pneumatic-regulator) (ITV0030-3BL, SMC)와 랩뷰(LabVIEW) 소프트 웨어(National Instruments)에 연결되었다. 유체 이송과 연결된 상기 밸브 조작은 각 단계에서 상기 랩뷰 인터페이스로 가시화하여 핵산 추출과정을 모니터링하였다. PDMS membrane operation was controlled by applying a positive or negative pressure in the pneumatic chamber with an array of solenoid valves (S070-5DC, SMC). The valves were connected to an electro-pneumatic-regulator (ITV0030-3BL, SMC) and to LabVIEW software (National Instruments). The valve manipulations associated with fluid transfer were visualized at the Labview interface at each step to monitor the nucleic acid extraction process.

도 7 및 도 8은 본 실시예에 사용된 세포 파쇄 장치를 나타내는 도면이다. 도 7은 PDMS 막의 진동을 통하여 비드 충돌을 유도하는 비드-충돌 장치의 단면도를 나타낸 도면이다. 도 7에는 입구(40)와 출구(42)에는 각각 돌기(40,42)가 형성되어 있고, 입구(40)와 출구(42)는 액체 채널(48, 50)을 통하여 유입 포트 및 유출 포트에 연결되어 있으며, 상기 유입 포트와 입구(40) 및 유출 포트와 출구(42)의 상판에는 밸브 시트(44,46)가 형성되어 있고 그에 대응되는 하판에는 공압 챔버 (34A,34D)가 형성되어 있다. 7 and 8 show the cell crushing apparatus used in this example. 7 is a cross-sectional view of the bead-collision apparatus that induces bead collisions through vibration of the PDMS membrane. In FIG. 7, inlets 40 and outlets 42 are formed with protrusions 40 and 42, respectively, and inlets 40 and outlets 42 are connected to inlet and outlet ports through liquid channels 48 and 50. The valve seats 44 and 46 are formed on the upper plate of the inlet port and the inlet 40 and the outlet port and the outlet 42, and pneumatic chambers 34A and 34D are formed on the lower plate corresponding thereto. .

도 8은 3개 층으로 구성된 모노리트 유리-PDMS-유리 장치 및 그의 유체 성분 및 공압 성분의 확대도이다. 8 is an enlarged view of a monolit glass-PDMS-glass device consisting of three layers and its fluid component and pneumatic component.

2. 유리 2. Glass 비드Bead 개질 Modification

직경 30~50㎛의 유리 비드(Polysciences, Inc.)를 피라나 용액으로 세척한 후, 증류수를 이용하여 충분히 세척하고, 여과 및 진공 건조하였다. Glass beads (Polysciences, Inc.) having a diameter of 30 to 50 µm were washed with a Pirana solution, and then sufficiently washed with distilled water, filtered, and vacuum dried.

다음, 에탄올 중 5%(v/v)의 트리메톡시실릴프로필 개질된 폴리에틸렌이민(Gelest, Inc.) 용액을 비드 표면 개질 용액으로 제조하였다. 비드를 상기 제조된 용액 중에 담그고 부드럽게 혼합하면서 2시간 동안 반응시켰다. 그 후, 비드를 여과 및 신선한 에탄올로 3회 세척하였다. 최종 회수된 유리 비드는 110℃의 오븐에서 50분 동안 인큐베이션시켰다. 그 결과 표면이 폴리에틸렌이민(PEIM)으로 코팅된 유리 비드를 얻었다. 상기 PEIM은 세포에 비특이적으로 결합하는 특성을 가지고 있어, 상기 유리 비드는 세포를 비특이적으로 분리하는데 사용될 수 있다.A 5% (v / v) trimethoxysilylpropyl modified polyethyleneimine (Gelest, Inc.) solution in ethanol was then prepared as a bead surface modification solution. The beads were soaked in the solution prepared above and reacted for 2 hours with gentle mixing. The beads were then filtered and washed three times with fresh ethanol. The final recovered glass beads were incubated in an oven at 110 ° C. for 50 minutes. The result was glass beads whose surface was coated with polyethyleneimine (PEIM). The PEIM has the property of nonspecifically binding to cells, so the glass beads can be used to nonspecifically separate cells.

3. 핵산 추출 실험3. Nucleic Acid Extraction Experiment

시료로서 S.aureus 또는 MRSA가 106 CFU/mL로 함유된 1ml 소듐 아세테이트 버퍼 (50mM, pH 4, Sigma-Aldrich), 세척을 위한 0.5 ml TE 버퍼 (10 mM Tris, 1mM EDTA, pH 8.0, Ambion) 및 파쇄를 위한 10 ㎕ 또는 20 ㎕ NaOH (0.02 N, Sigma-Aldrich)를 액체 저장고(liquid reservoir)에 미리 분배하였다. 상기 액체 용액은 압력 구동 방식으로 이송되었으며 그 작동 액체 압력은 예비 실험에서 결정하였다. 먼저, 시료 용액을 PDMS 막을 150 kPa에서 위로 압력을 가하면서 30kPa에서 약 200㎕/분의 유속으로 비드로 채워진 챔버를 통과하여 흐르게 하였다. 통과된 용액 (flown-through solution)을 회수하여 세포 포획 효율을 평가하였다. 초기 시료 적재 후, 상기 비드로 채워진 챔버를 약 500 ㎕/분 (80 kPa)의 유속으로 상기 세척 용액을 흘려 주어 세척하고, 100 kPa로 30 초 동안 공기 건조하였다. 포획된 세포를 파쇄하기 위하여, 상기 파쇄 용액 (0.02N NaOH) 6 ㎕를 주입하고 상기 비드로 채워진 챔버의 양 측면의 밸브를 폐쇄시켰다. 다음으로, 랩뷰 프로그램을 통하여 솔레노이드 밸브를 조절하여, 2개의 공압 챔버의 압력을 각각 80 kPa 및 -80 kPa이 되도록 조절하여, PDMS 막이 10Hz의 빈도로 5분 동안 진동하도록 하여, 세포 파쇄 과정을 수행하였다. 파쇄 과정 후, 유입구와 유출구를 열고 100 kPa의 유압을 인가하여 추가로 4㎕ 또는 14㎕의 NaOH 용액을 주입하여 세포 파쇄물을 유출구를 통하여 회수하였다. 이렇게 해서, 총 10㎕ 또는 20㎕의 핵산을 포함하고 있는 세포 파쇄물을 얻었다. 전체 과정은 20분 이하의 시간이 소요되었다. 추가적인 DNA 정제 단계는 거치지 않았다. 1 ml sodium acetate buffer (50 mM, pH 4, Sigma-Aldrich) containing 10 6 CFU / mL S.aureus or MRSA as sample, 0.5 ml TE buffer (10 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 8.0, Ambion) for washing ) And 10 μl or 20 μl NaOH (0.02 N, Sigma-Aldrich) for crushing were pre-distributed to a liquid reservoir. The liquid solution was transferred in a pressure driven manner and the working liquid pressure was determined in preliminary experiments. First, the sample solution was allowed to flow through a chamber filled with beads at a flow rate of about 200 μl / min at 30 kPa while pressure up the PDMS membrane at 150 kPa. The cell capture efficiency was evaluated by recovering the flown-through solution. After initial sample loading, the beads filled chamber was washed with flowing the wash solution at a flow rate of about 500 μl / min (80 kPa) and air dried at 100 kPa for 30 seconds. To crush the captured cells, 6 μl of the crushing solution (0.02N NaOH) was injected and the valves on both sides of the chamber filled with the beads were closed. Next, by adjusting the solenoid valve through the LabVIEW program, the pressure in the two pneumatic chambers are adjusted to 80 kPa and -80 kPa, respectively, so that the PDMS membrane vibrates for 5 minutes at a frequency of 10 Hz to perform a cell disruption process. It was. After the crushing process, the inlet and the outlet were opened, and then 4 μl or 14 μl of NaOH solution was injected by applying a hydraulic pressure of 100 kPa to recover the cell lysate through the outlet. In this way, cell lysates containing 10 μl or 20 μl of nucleic acid in total were obtained. The whole process took less than 20 minutes. No additional DNA purification step was performed.

양성 파쇄 대조군 (positive lysis control: PLC)과 음성 파쇄 대조군 (negative lysis control: NLC) 실험은 다음과 같이 준비되었다. Positive lysis control (PLC) and negative lysis control (NLC) experiments were prepared as follows.

PLC 실험은 효소 방법 및 비드-충돌 방법의 2가지 타입의 벤치탑 파쇄 기법으로 수행하였다. 2개의 상이한 농도 즉, 104 CFU/ml 및 106 CFU/ml을 갖는 1ml S.aureus 시료를 13,200rpm에서 20분간 미세원분리 튜브 (microcentrifuge tube)에서 원심분리하여 세포를 침전시킨 후, 상층액을 제거하였다. 침전된 펠렛에 대하여 상기 방법으로 각각 처리하였다. 효소 방법의 경우, 세포 펠렛을 리소스타핀 용액 (lysostaphin solution) (200 mg/mL, Sigma)과 함께 37℃에서 30 분 동안 인큐베이션한 후 Qiagen DNA extraction kit (Cat 51304, QIAamp DNA Mini Kit)에 적용하고, 그의 프로토콜에 기재된 바에 따라 20㎕의 정제된 DNA 용액을 얻었다. 벤치탑 비드-충돌 방법의 경우, 세포 펠렛에 30 mg의 민 유리 비드 (bare glass bead)와 20 mL의 파쇄 용액 (즉, 0.02 N NaOH 용액 또는 증류수)을 첨가한 후, 보텍서 (GENIE 2, Fisher Scientic)를 사용하여 전속력으로 5분 동안 격렬하게 보텍싱하였다. 간단한 원심분리 후 추출된 DNA 용액 (세포 파쇄물)을 회수하였다. NLC 실험으로서, 상기 세포 펠렛을 유리 비드가 없는 조건에서 증류수만을 첨가하고 보텍서 (GENIE 2, Fisher Scientic)를 사용하여 전속력 (3,200 rpm)으로 5분 동안 격렬하게 보텍싱하였다. 그 결과 얻어진 대조군 파쇄물 시료, PLC와 NLC를 주형으로 하여 표적 서열을 증폭하고 증폭 결과를 상기 비드-충돌 장치에 의하여 얻어진 DNA 용액을 주형으로 하여 표적 서열을 증폭한 결과와 비교하였다. 정확한 비교를 위하여, 챔버에 주입된 S.aureus의 총수와 최종 DNA 용출 부피는 시료의 것과 항상 동일하도록 조절하였다.PLC experiments were performed with two types of benchtop shredding techniques: enzyme method and bead-collision method. 1 ml S.aureus samples with two different concentrations, namely 10 4 CFU / ml and 10 6 CFU / ml, were centrifuged at 13,200 rpm for 20 minutes in a microcentrifuge tube to precipitate cells, and then the supernatant Was removed. The precipitated pellets were each treated in the above manner. For the enzymatic method, the cell pellet is incubated with lysostaphin solution (200 mg / mL, Sigma) at 37 ° C. for 30 minutes and then applied to a Qiagen DNA extraction kit (Cat 51304, QIAamp DNA Mini Kit). 20 μl of purified DNA solution was obtained as described in its protocol. For the bench top bead-collision method, 30 mg of bare glass beads and 20 mL of crushed solution (ie 0.02 N NaOH solution or distilled water) were added to the cell pellet, followed by vortexer (GENIE 2, Fisher Scientic) was vigorously vortexed for 5 minutes at full speed. After brief centrifugation, the extracted DNA solution (cell debris) was recovered. As an NLC experiment, the cell pellet was vortexed vigorously for 5 minutes at full speed (3,200 rpm) using vortexer (GENIE 2, Fisher Scientic) in the absence of free beads. The target sequence was amplified using the resulting control lysate sample, PLC and NLC as a template, and the amplification result was compared with the result of amplifying the target sequence using the DNA solution obtained by the bead-collision apparatus as a template. For accurate comparisons, the total number of S. aureus injected into the chamber and the final DNA elution volume were adjusted to always be the same as that of the sample.

4. 실시간 4. Real time PCRPCR 증폭 Amplification

세포 파쇄 수행 및 그 결과 추출된 DNA 품질을 평가하기 위하여, GenSpectorR TMC-1000 instrument (Samsung Electronics) 상에서 실시간-PCR을 수행하였다. S.aureus 게놈의 SA442 영역에 특이적인 프라이머 세트 (포워드: 5'-GTT GCA TCG GAA ACA TTG TGT-3 (서열번호 1) 및 리버스: 5'-ATG ACC AGC TTC GGT ACT ACT AAA GAT-3'(서열번호 2), GeneBank accession number AF033191)와 MRSA 게놈의 mecA 단편에 특이적인 프라이머 세트 (포워드: 5'-ACG AGT AGA TGC TCA ATA-3'(서열번호 3) 및 리버스: 5'-GGA ATA ATG ACG CTA TGA T-3'(서열번호 4), GeneBank accession number EF190335.1)를 Primer3 software (Whitehead Institute/MT Center for Genome Research)를 사용하여 각각 설계하였다. Real-time PCR was performed on a GenSpector R TMC-1000 instrument (Samsung Electronics) to perform cell disruption and to evaluate the extracted DNA quality as a result. Primer set specific for SA442 region of S.aureus genome (forward: 5'-GTT GCA TCG GAA ACA TTG TGT-3 (SEQ ID NO: 1)) and reverse: 5'-ATG ACC AGC TTC GGT ACT ACT AAA GAT-3 ' (SEQ ID NO: 2), GeneBank accession number AF033191) and primer sets specific for mecA fragments of the MRSA genome (Forward: 5'-ACG AGT AGA TGC TCA ATA-3 '(SEQ ID NO: 3) and reverse: 5'-GGA ATA) ATG ACG CTA TGA T-3 '(SEQ ID NO: 4) and GeneBank accession number EF190335.1) were each designed using Primer3 software (Whitehead Institute / MT Center for Genome Research).

다음과 같은 최종 농도를 갖는 PCR 반응 혼합물 (약 2㎕)을 제조하였다: 0.4μM Taqman probe (S. aureus에 대하여 FAM-5'-TGT ATG TAA AAG CCG TCT TG-3'-MGB-NFQ(서열번호 5)와 MRSA에 대하여 FAM-5'-CCA ATC TAA CTT CCA CAT ACC ATC T-3'-BHQ1(서열번호 6)), 1X Z- Tag buffer (Takara Bio), 1 μM 각 프라이머 (Applied Biosystems 또는 Sigma), 0.05 U Z- Taq polymerase (Takara Bio), 0.2 mM dNTP (Takara Bio), 0.5 ㎕ PCR 급 수 (Ambion), 및 1 ㎕ 추출된 DNA 용액. 상기 혼합물을 PCR 칩에 적재한 후, 열순환은 95 ℃에서 1분 동안 변성 단계 및 60 ℃에서 4 초 동안 연장 단계에 의하여 수행되었다. PCR 암플리콘의 크기는 S. aureus 및 MRSA에 대하여 각각 72bp 및 98bp가 되도록 설계하였다. PCR 암플리콘의 크기는 겔-전기영동 (Agilent 2100 Bioanalyzer, Agilent Technologies)에 의하여 추가로 확인되었다.Following the PCR reaction mixture (about 2㎕) having a final concentration was prepared as: 0.4μM Taqman probe ((SEQ ID NO: FAM-5'-TGT ATG TAA AAG CCG TCT TG-3'-MGB-NFQ against S. aureus No. 5) and MRSA FAM-5'-CCA ATC TAA CTT CCA CAT ACC ATC T-3'-BHQ1 (SEQ ID NO: 6), 1X Z- Tag buffer (Takara Bio), 1 μM each primer (Applied Biosystems Or Sigma), 0.05 U Z- Taq polymerase (Takara Bio), 0.2 mM dNTP (Takara Bio), 0.5 μl PCR feed (Ambion), and 1 μl extracted DNA solution. After loading the mixture onto the PCR chip, thermocycling was performed by denaturation step at 95 ° C. for 1 minute and extension step at 60 ° C. for 4 seconds. PCR amplicons were designed to be 72bp and 98bp for S. aureus and MRSA, respectively. The size of the PCR amplicon was further confirmed by gel-electrophoresis (Agilent 2100 Bioanalyzer, Agilent Technologies).

5. 실험결과5. Experimental Results

(1) 대조군 시료에 대한 실험 결과(1) Experimental Results for Control Samples

세포 파쇄 및/또는 DNA 정제 효과는 임계 사이클 값 (threshold cycle: Ct)으로 평가하였다. 양성대조군 시료에 대한 Ct 값은 표 1에 나타내었다. 표 1의 값은 각 세포 수에 대하여 3회 반복된 값이다.Cell disruption and / or DNA purification effects were assessed by threshold cycle (Ct). The Ct values for the positive control sample are shown in Table 1. The values in Table 1 are repeated three times for each cell number.


적용된 S.aureus 세포의 수(CFU)

Number of S.aureus Cells Applied (CFU)

벤치탑 비드-충돌 방법

Benchtop Bead-Crashing Method

효소 방법
(리소스타핀)

Enzyme Method
(Resource tapin)
NaOH (0.02N)NaOH (0.02N) 증류수Distilled water 약 104 About 10 4 30.5±0.3530.5 ± 0.35 34.5±0.2634.5 ± 0.26 31.6±0.5631.6 ± 0.56 약 106 About 10 6 23.7±0.2923.7 ± 0.29 26.7±0.1526.7 ± 0.15 25.7±1.4325.7 ± 1.43

통상적으로 벤치탑 비드-충돌 방법은 파쇄 효율을 증가시키기 위하여, 계면활성제 또는 화학물질을 포함하는 파쇄 용액과 함께 수행된다. 본 실시예에서는 추가적인 정제 없이도 PCR 증폭을 전혀 방해하지 않는 것으로 밝혀진 NaOH 용액 (0.02 N)을 선택하였다. 비드-충돌 효과는 NaOH 용액과 증류수에 의하여 더 구분되는데 이는 NaOH가 세포막을 화학적으로 파괴함으로써 DNA 추출 효율에 기여한다는 것을 나타낸다. S.aureus의 효소적 파쇄에 대하여, 리소스타핀이 연쇄상구구균(staphylococci)의 세포벽 중 가교 펜타글리신 다리(crosslinking pentaglycine bridge)를 특이적으로 절단하기 때문에 선택하였다. NaOH를 이용하는 벤치탑 비드-충돌 방법이 효소-기반 DNA 추출 방법에 대하여 동등 이상의 수행 결과를 보였다. 따라서, 사용된 세포 또는 바이러스 파쇄 장치를 벤치탑 보텍싱 기기 (benchtop vortexing machine)와 비교함으로써 평가하였다. 광학 밀도 측정은 대략적 세포 정량화 방법이기 때문에, PLC의 Ct 값은 동일한 광학 밀도에서도 약 1.5의 표준편차로 매일 변하였다. 증류수만으로 보텍싱된 NLC 시료는 106 CFU/ml 시료에 대하여 약 31.5의 Ct 값을 보였다. Benchtop bead-collision methods are typically carried out with a crushing solution comprising a surfactant or chemical to increase crushing efficiency. In this example, a NaOH solution (0.02 N) was selected that did not interfere with PCR amplification without further purification. The bead-collision effect is further distinguished by NaOH solution and distilled water, indicating that NaOH contributes to DNA extraction efficiency by chemically destroying the cell membrane. For enzymatic disruption of S. aureus, lysostapine was chosen because it specifically cleaves a crosslinking pentaglycine bridge in the cell wall of staphylococci. The benchtop bead-collision method using NaOH performed equally or better than the enzyme-based DNA extraction method. Therefore, the cell or virus disruption apparatus used was evaluated by comparing it with a benchtop vortexing machine. Since optical density measurement is a rough cell quantification method, the Ct value of the PLC varied daily with a standard deviation of about 1.5 even at the same optical density. NLC samples vortexed only with distilled water showed a Ct value of about 31.5 for 10 6 CFU / ml samples.

(2) 세포 포획 결과(2) cell capture results

본 실시예에서 기본적 조작 과정은 다음과 같다: (1) 유리 비드 상에 세포 포획, (2) 세척 및 건조, (3) 인 시튜-비드-충돌을 이용한 세포 파쇄, (4) 추출된 DNA 용액의 용출. 박테리아 세포는 특이적 또는 비특이적 방식으로 고체 기판에 포획될 수 있다. The basic manipulation procedure in this example is as follows: (1) cell capture on glass beads, (2) washing and drying, (3) cell disruption using in situ-bead-collision, (4) extracted DNA solution Elution. Bacterial cells can be captured on solid substrates in a specific or nonspecific manner.

세포 특이적 면역친화성 방법과 함께, 표면 열역학 (surface thermodynamics) 또는 정전기적 상호작용 (electrostatic interaction)을 이용한 비특이적 세포 포획 방법이 병인성 박테리아 세포를 포획할 수 있다. 본 실시예에서는, 장범위 (long-range) 쿨롱 정전기적 상호작용을 유리 비드를 전기적으로 양성으로 개질시킴으로써 시험하였다. 유리 비드의 표면은 PEIM을 포함하는 유기실란 화합물과의 반응에서 양성 아민 기를 갖도록 유도체화되었다. In addition to cell specific immunoaffinity methods, nonspecific cell capture methods using surface thermodynamics or electrostatic interaction can capture pathogenic bacterial cells. In this example, long-range Coulomb electrostatic interactions were tested by electrically modifying glass beads electrically. The surface of the glass beads was derivatized to have a positive amine group in reaction with the organosilane compound comprising PEIM.

미세챔버의 내부를 표면 개질된 유리 비드로 채운 후, S. aureus 세포 (106 CFU/mL)를 함유한 1ml 시료 용액을 챔버를 통하여 통과시켰다. 먼저, 정전기적 상호작용의 역할을 개질되지 않은 유리 비드와 개질된 유리 비드를 비교함으로써 평가하였다. 그 결과, 개질된 유리 비드로부터 용출된 DNA의 Ct 값은 개질되지 않은 유리 비드의 Ct 값에 비하여 2 차이로 더 작았다. 이 결과는 세포 포획 효율은 표면 개질에 의하여 4배 증가하였다는 것을 나타낸다 (즉, 1 Ct 차이는 초기 주형 카피 수의 2 배 차이를 나타낸다). After filling the interior of the microchamber with surface modified glass beads, a 1 ml sample solution containing S. aureus cells (10 6 CFU / mL) was passed through the chamber. First, the role of electrostatic interaction was evaluated by comparing the modified glass beads with the modified glass beads. As a result, the Ct value of the DNA eluted from the modified glass beads was 2 smaller than the Ct value of the unmodified glass beads. This result indicates that the cell capture efficiency was increased by 4 times by surface modification (ie, 1 Ct difference represents 2 times difference of initial template copy number).

본 실시예에 사용된 세포 파쇄용 장치의 세포 포획 능력에 대하여 보다 정량적 데이터를 얻기 위하여, 상기 통과된 시료 용액을 회수, 원심분리, 및 PLC에서와 같이 민 유리 비드 및 NaOH 용액과 함께 벤치탑 보텍싱 기기에서 파쇄하였다 (이하 "AC"라 함). AC의 Ct 값을 비드-충돌 장치의 적절한 조작으로부터 얻어진 용출된 DNA 용액의 Ct 값 (이하 "AE"라 함)과 비교하였다. 이들 사이의 차이를 세포 포획 효율 및 용량을 평가하기 위한 도구로 사용하였다. In order to obtain more quantitative data on the cell capture capacity of the cell disruption apparatus used in this example, the passed sample solution was recovered, centrifuged, and bench-top beams with min glass beads and NaOH solution as in PLC. Crushing on a scouring machine (hereinafter referred to as "AC"). The Ct value of AC was compared to the Ct value (hereinafter referred to as “AE”) of the eluted DNA solution obtained from proper manipulation of the bead-collision apparatus. The difference between them was used as a tool to assess cell capture efficiency and dose.

1 mL의 다양한 농도의 S. aureus (즉, 104, 105, 106, 107 및 108 CFU/mL)를 적용하였을 때, AC와 AE 사이의 Ct 값 차이는 103 CFU/mL 내지 107 CFU/mL의 범위에서 약 5 이상으로 유지되었고 108 CFU/mL에 대하여 약 2.5로 떨어졌다. 그러므로, 초기 주형 카피 수의 10 배 차이는 Ct 값 약 3.3의 변화를 유도한다는 점에서 상기 포획 효율은 약 90%이었다. 또한, 상기 제조된 비드-채워진 장치는 107 CFU S.aureus 이상의 용량을 가진다. 세포 포획 후, 상기 비드 채워진 미세챔버를 세척하고 공기건조하여 파쇄 용액으로 완전하게 교환되도록 하였다. 이들 결과는 상기 적용된 세포 포획 방법이 포획된 세포를 방출하는 대신에 포획된 세포의 인-시튜 비드-충돌 파쇄를 증명하기에 적절하다는 것을 나타낸다. 면역친화성을 포함한 다른 세포 포획 방법이 적절한 고체 표면 개질 화학을 채용함으로써 본 실시예의 장치에 통합될 수 있다. When 1 mL of various concentrations of S. aureus (ie, 10 4 , 10 5 , 10 6 , 10 7 and 10 8 CFU / mL) were applied, the difference in Ct values between AC and AE was from 10 3 CFU / mL to It remained above about 5 in the range of 10 7 CFU / mL and dropped to about 2.5 for 10 8 CFU / mL. Therefore, the capture efficiency was about 90% in that a 10-fold difference in initial template copy number led to a change in Ct value of about 3.3. In addition, the prepared bead-filled device has a capacity of at least 10 7 CFU S. aureus. After cell capture, the bead filled microchambers were washed and air dried to allow complete replacement with the crushing solution. These results indicate that the applied cell capture method is suitable for demonstrating in-situ bead-collision disruption of captured cells instead of releasing the captured cells. Other cell capture methods, including immunoaffinity, can be incorporated into the device of this example by employing appropriate solid surface modification chemistry.

(3) 액체 (3) liquid 부피분율Volume fraction ( ( ff LL )이 )this 비드Bead -충돌 세포 파쇄에 미치는 효과Effect on crash cell disruption

다양한 인자가 비드-충돌 세포 파쇄에 미치는 영향을 확인하였다. 먼저, 막 진동 빈도 (5Hz 내지 10 Hz), 막 구동 압력 (20 kPa 내지 80 kPa) 및 공압 변이 챔버 (pneumatic displacement chamber)(100μm-200μm)의 깊이에 대하여 실험한 결과, 이들 인자는 PCR Ct 값에 통계적으로 유의한 영향을 미치지 않았다. 다음으로, 액체 점도가 비드-충돌 세포 파쇄에 미치는 영향을, 비드-충돌유도 동안 비드로 채워진 미세챔버의, 순 공극 미세챔버의 부피에 대한 파쇄 용액의 부피로 정의된 액체 부피 분율 (fL)을 변화시켜 시험하였다. 최종 용출된 DNA 부피는 상기 추출된 DNA를 챔버로부터 용출할 때 추가적인 NaOH 용액을 조정함으로써 동일한 20 ㎕가 되도록 조절하였다. 도 9는 액체 부피 분율 (fL)의 변화에 따른 세포 파쇄 효율을 나타낸 도면이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 액체 부피 분율 (fL)은 세포 파쇄 효율을 결정하는데 가장 핵심적 인자이었다. 액체 부피 분율 (fL)은 0.6이하, 예를 들면, 0.5이하, 또는 0.3 내지 0.5에서 세포 파쇄 효율이 우수하였다. 액체 부피 분율 (fL)이 0인 경우에도, 효율적으로 세포를 파쇄할 수 있었다. 이는 액체 (NaOH)의 점도가 공기의 점도보다 100이상 더 크므로, 액체 용액 (NaOH)의 상대적 양이 혼합 액체 (기체 및 액체)의 점도에 크게 영향을 미치기 때문인 것으로 여겨진다. The effect of various factors on bead-collision cell disruption was identified. First, experiments were conducted on membrane vibration frequency (5 Hz to 10 Hz), membrane drive pressure (20 kPa to 80 kPa) and depth of pneumatic displacement chamber (100 μm to 200 μm). There was no statistically significant effect on. Next, the liquid volume fraction (f L ) defined as the volume of the shredding solution relative to the volume of the net void microchamber filled with beads during the bead-collision induction during the bead-collision induction Was tested by changing. The final eluted DNA volume was adjusted to the same 20 μl by adjusting additional NaOH solution when eluting the extracted DNA from the chamber. 9 is a graph showing cell disruption efficiency according to the change of the liquid volume fraction (f L ). As shown in FIG. 9, the liquid volume fraction (f L ) was the key factor in determining cell disruption efficiency. The liquid volume fraction (f L ) was excellent in cell disruption efficiency at 0.6 or less, for example 0.5 or less, or 0.3 to 0.5. Even when the liquid volume fraction (f L ) was 0, cells could be efficiently crushed. This is believed to be because the relative amount of liquid solution (NaOH) greatly affects the viscosity of the mixed liquid (gas and liquid) since the viscosity of the liquid (NaOH) is at least 100 greater than that of air.

20:세포 또는 바이러스 파쇄용 장치 21, 23:상판 및 하판
22, 24, 24A, 24B, 24C:제1 내지 제5 챔버
26:멤브레인 28:마이크로 비드(bead)
28A:유기막 30:유입구
32:유출구 34:포트
34A, 34B, 34C:제1 내지 제3 포트
40, 42:제1 및 제2 돌기 48:격벽
48A, 48B:제1 및 제2 격벽
20: Cell or virus disruption apparatus 21, 23: upper and lower plates
22, 24, 24A, 24B, 24C: first to fifth chambers
26: membrane 28: microbead
28A: Organic membrane 30: Inlet
32: outlet 34: port
34A, 34B, 34C: first to third ports
40, 42: First and second protrusions 48: Bulkhead
48A, 48B: first and second bulkheads

<110> Samsung Electronics Co. Ltd. <120> Method for lysing cells or viruses <130> PN092648 <160> 6 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 21 <212> DNA <213> S.aureus <400> 1 gttgcatcgg aaacattgtg t 21 <210> 2 <211> 27 <212> DNA <213> S. aureus <400> 2 atgaccagct tcggtactac taaagat 27 <210> 3 <211> 18 <212> DNA <213> MRSA <400> 3 acgagtagat gctcaata 18 <210> 4 <211> 19 <212> DNA <213> MRSA <400> 4 ggaataatga cgctatgat 19 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Taqman probe for S. aureus <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5' terminal is labelled with FAM <220> <221> misc_feature <222> (20) <223> 3'-terminal is labelled with MGB-NFQ <400> 5 tgtatgtaaa agccgtcttg 20 <210> 6 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Taqman probe for MRSA <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5'-terminal is labelled with FAM <220> <221> misc_feature <222> (25) <223> 3'-terminal is labelled with BHQ1 <400> 6 ccaatctaac ttccacatac catct 25 <110> Samsung Electronics Co. Ltd. <120> Method for lysing cells or viruses <130> PN092648 <160> 6 <170> Kopatentin 1.71 <210> 1 <211> 21 <212> DNA <213> S.aureus <400> 1 gttgcatcgg aaacattgtg t 21 <210> 2 <211> 27 <212> DNA <213> S. aureus <400> 2 atgaccagct tcggtactac taaagat 27 <210> 3 <211> 18 <212> DNA <213> MRSA <400> 3 acgagtagat gctcaata 18 <210> 4 <211> 19 <212> DNA <213> MRSA <400> 4 ggaataatga cgctatgat 19 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Taqman probe for S. aureus <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'terminal is labeled with FAM <220> <221> misc_feature <20> <223> 3'-terminal is labeled with MGB-NFQ <400> 5 tgtatgtaaa agccgtcttg 20 <210> 6 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Taqman probe for MRSA <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5'-terminal is labeled with FAM <220> <221> misc_feature <222> (25) <223> 3'-terminal is labeled with BHQ1 <400> 6 ccaatctaac ttccacatac catct 25

Claims (17)

비드가 포함된 제1 챔버에 세포 또는 바이러스가 함유된 시료를 도입하는 단계; 및
상기 비드 및 시료의 혼합물을 교반시켜 세포 또는 바이러스를 파쇄하는 단계를 포함하는 시료 중의 세포 또는 바이러스를 파쇄하는 방법으로서, 상기 비드 및 시료가 도입된 제1 챔버 중 액체 부피 분율(fL)은 0.6 이하이고, 여기서 액체 부피 분율은 제1 챔버 중 액체 부피(VL)를 제1 챔버 중 액체부피(VL) 및 공극 부피(VO)의 합에 해당하는 순공극 부피로 나눈 값인 것인 방법.
Introducing a sample containing cells or viruses into a first chamber containing beads; And
A method of disrupting cells or viruses in a sample comprising agitating the mixture of beads and samples to disrupt cells or viruses, wherein the liquid volume fraction (f L ) in the first chamber into which the beads and samples are introduced is 0.6. Wherein the liquid volume fraction is the liquid volume (V L ) in the first chamber divided by the net pore volume corresponding to the sum of the liquid volume (V L ) and the pore volume (V O ) in the first chamber. .
제1항에 있어서, 상기 액체 부피 분율은 0 또는 0.3 내지 0.5인 것인 방법. The method of claim 1, wherein the liquid volume fraction is 0 or 0.3 to 0.5. 제1항에 있어서, 제1 챔버의 입구 또는 출구는 직경이 비드의 직경 보다 작아 비드가 통과할 수 없도록 되어 있는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the inlet or outlet of the first chamber is such that the diameter is less than the diameter of the beads so that the beads cannot pass through. 제1항에 있어서, 제1 챔버의 벽면 및 상기 비드의 표면 중 하나이상은 세포 또는 바이러스와 결합하는 물질이 결합되어 있는 것인 방법. The method of claim 1, wherein at least one of the walls of the first chamber and the surface of the beads is bound to a substance that binds to cells or viruses. 제4항에 있어서, 상기 결합하는 물질은 상기 세포 또는 바이러스와 특이적으로 결합하는 물질 또는 비특이적으로 결합하는 물질인 것인 방법. The method of claim 4, wherein the binding agent is a substance that specifically binds to the cell or virus or a substance that binds nonspecifically. 제5항에 있어서, 상기 특이적으로 결합하는 물질은 항원에 대한 항체, 효소에 대한 기질, 기질에 대한 효소, 리간드에 대한 수용체, 수용체에 대한 리간드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법. The method of claim 5, wherein the specifically binding agent is selected from the group consisting of an antibody to an antigen, a substrate to an enzyme, an enzyme to a substrate, a receptor to a ligand, a ligand to a receptor, and a mixture thereof. . 제5항에 있어서, 상기 비특이적으로 결합하는 물질은 물접촉각 70°내지 95°의 소수성을 갖는 물질 또는 하나이상의 아미노기를 갖는 물질인 것인 방법. The method of claim 5, wherein the non-specifically binding material is a material having a hydrophobicity of water contact angle of 70 ° to 95 ° or a material having at least one amino group. 제4항에 있어서, 상기 시료 도입 단계는 시료를 제1 챔버의 입구로부터 유입시켜 제1 챔버의 출구를 통하여 배출시켜 흘려주는 단계를 포함하는 것인 방법. 5. The method of claim 4, wherein the step of introducing the sample comprises introducing a sample from an inlet of the first chamber and discharging it through an outlet of the first chamber. 제1항에 있어서, 시료 도입 후 교반 단계 전에, 제1 챔버 중의 액체의 적어도 일부를 제거하여 액체의 부피를 감소시키는 단계를 포함하는 것인 방법. The method of claim 1, comprising removing at least a portion of the liquid in the first chamber to reduce the volume of the liquid after the sample introduction and before the stirring step. 제9항에 있어서, 상기 액체 부피를 감소시키는 단계는 제1 챔버 내부를 건조시키는 단계를 포함하는 것인 방법. 10. The method of claim 9, wherein reducing the liquid volume comprises drying the interior of the first chamber. 제10항에 있어서, 상기 건조는 제1 챔버 중에 공기를 흘려주어 이루어지거나 열을 가함으로써 이루어지는 것인 방법. The method of claim 10, wherein said drying is accomplished by flowing air into said first chamber or by applying heat. 제4항에 있어서, 시료 도입 단계 후, 제1 챔버의 벽면의 표면 또는 비드의 표면을 세척하여 상기 표면에 결합되지 않은 물질을 제거하는 단계를 더 포함하는 방법. The method of claim 4, further comprising, after the sample introduction step, cleaning the surface of the wall of the first chamber or the surface of the beads to remove material not bound to the surface. 제1항에 있어서, 제1 챔버에 세포 또는 바이러스 파쇄용액을 도입하는 단계를 더 포함하는 것인 방법. The method of claim 1, further comprising introducing a cell or virus disruption solution into the first chamber. 제13항에 있어서, 상기 교반 단계는 상기 파쇄 용액을 도입한 후에 수행되는 것인 방법. The method of claim 13, wherein said stirring step is performed after introducing said shredding solution. 제1항에 있어서, 상기 교반은 초음파 또는 제1 챔버의 벽면의 진동에 의하여 수행되는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the agitation is performed by ultrasonic waves or vibration of the wall of the first chamber. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 챔버는 제1 챔버; 제2 챔버; 및 상기 제1 및 제2 챔버 사이의 가요성 막을 포함하고, 제2 챔버는 상기 막을 진동시키기 위한 가압 및 감압 챔버인 세포 파쇄용 장치에 배치된 제1 챔버이고,
상기 진동은 제1 및 제2 챔버 사이의 가요성 막을 진동시키는 것인 방법.
The apparatus of claim 1, wherein the first chamber comprises: a first chamber; A second chamber; And a flexible membrane between the first and second chambers, the second chamber being a first chamber disposed in an apparatus for cell disruption that is a pressurized and reduced pressure chamber for vibrating the membrane,
Said vibration vibrating the flexible membrane between the first and second chambers.
제16항에 있어서, 상기 진동은 상기 가요성 막을 0.001Hz-100kHz로 진동시키는 것인 방법.The method of claim 16, wherein the vibration vibrates the flexible membrane at 0.001 Hz-100 kHz.
KR1020110033867A 2010-10-29 2011-04-12 Method for lysing cells or viruses KR101902923B1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110033867A KR101902923B1 (en) 2011-04-12 2011-04-12 Method for lysing cells or viruses
US13/284,364 US8986986B2 (en) 2010-10-29 2011-10-28 Cell lysis device and methods of lysing cells or viruses
CN201110332898.9A CN102465110B (en) 2010-10-29 2011-10-28 Cell lysis device and the method making cell or virolysis
EP11187257.8A EP2447353B1 (en) 2010-10-29 2011-10-31 Cell lysis device and methods of lysing cells or viruses

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110033867A KR101902923B1 (en) 2011-04-12 2011-04-12 Method for lysing cells or viruses

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120116245A true KR20120116245A (en) 2012-10-22
KR101902923B1 KR101902923B1 (en) 2018-10-02

Family

ID=47284659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110033867A KR101902923B1 (en) 2010-10-29 2011-04-12 Method for lysing cells or viruses

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101902923B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220081154A (en) * 2020-12-08 2022-06-15 대한민국(질병관리청장) Bead injection device for crushing insects

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008104916A2 (en) * 2007-02-27 2008-09-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. A cell lysis and/or mixing device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220081154A (en) * 2020-12-08 2022-06-15 대한민국(질병관리청장) Bead injection device for crushing insects

Also Published As

Publication number Publication date
KR101902923B1 (en) 2018-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8986986B2 (en) Cell lysis device and methods of lysing cells or viruses
KR101959447B1 (en) Method of processing target material in a sample
KR101776215B1 (en) Micro-device for disrupting cells and method of disrupting cells using the same
EP1650297B1 (en) Method and apparatus for the rapid disruption of cells or viruses using micro magnetic beads and laser
US6852851B1 (en) DNA isolation method
Horsman et al. Separation of sperm and epithelial cells in a microfabricated device: potential application to forensic analysis of sexual assault evidence
US7541166B2 (en) Sonication to selectively lyse different cell types
Hwang et al. Miniaturized bead-beating device to automate full DNA sample preparation processes for Gram-positive bacteria
EP2150350A1 (en) Integrated fluidics devices with magnetic sorting
JP2009509549A (en) Microfluidic device for purifying biological components using magnetic beads
EP2140001A2 (en) Methods for nucleic acid amplification
AU2003303594A1 (en) Methods and apparatus for pathogen detection and analysis
Jackson et al. DNA purification using dynamic solid-phase extraction on a rotationally-driven polyethylene-terephthalate microdevice
JP2017515500A (en) Method and apparatus for purifying biomolecules
US8895297B2 (en) Micro-device and methods for disrupting cells
Hwang et al. Bacterial DNA sample preparation from whole blood using surface-modified Si pillar arrays
KR101902923B1 (en) Method for lysing cells or viruses
US20080124777A1 (en) Method for releasing genetic material from solid phase
황규연 Nucleic Acid Extraction Method and Microfluidic Device for Molecular Diagnostics
Yang et al. A SAW‐Based Programmable Controlled RNA Detecting Device: Rapid In Situ Cytolysis‐RNA Capture‐RNA Release‐PCR in One Mini Chamber
Landers Separation of Sperm and Epithelial Cells in a Microfluidic Device: An Automated Method for High Efficiency, High Purity Separations

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant