KR20130142999A

KR20130142999A - 순응형 멀티웰 플레이트

Info

Publication number: KR20130142999A
Application number: KR1020137004103A
Authority: KR
Inventors: 얀 리히텐베르크; 볼프강 모리츠; 옌스 켈름
Original assignee: 인스페로 아게
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-12-30
Also published as: US9267103B2; CN103140290A; EP2598245A1; EP2598245B1; SG187144A1; WO2012014047A1; CA2805909A1; JP2013533491A; CN103140290B; US20130236924A1

Abstract

본 발명의 멀티웰 플레이트(Multi-well plate)(1)는 복수의 웰들(4), 구획된 정렬 내에서 복수의 웰들(4)을 고정하는 프레임(5), 및 멀티웰 플레이트(1)가 표면에 위치될 때 접촉을 위한 지지 요소(50)를 포함하며, 복수의 웰들(4) 중 적어도 하나는 상기 지지 요소(50)에 대하여 탄성적으로(elastically) 변위 가능(displaceable)하다.

Description

순응형 멀티웰 플레이트{Compliant Multi-Well Plate}

본 발명은 멀티웰 플레이트(multi-well plate)에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 웰들(wells)의 신뢰성 있고 정확한 로딩(loading)을 허용하는 현적(hanging-drop) 멀티웰 플레이트에 관한 것이다.

멀티웰 플레이트는 생화학 분석 및 셀 기반 분석에 대한 연구 개발에 보편적인 도구가 되었다. 셀 기반 분석을 사용하는 기술들은 주로 최대 1536개의 웰들을 갖는 멀티웰 플레이트에서 자란 단층(monolayer) 세포 배양을 기반으로 한다.

그러나, 단층 배양의 생물학적 타당성은 한계가 있다. 적절한 조직유사(tissue-like) 3차원 환경 및 제어된 공통 배양 양식(co-culture modalities)의 부족은 자연적인 셀 표현형과 기능을 방해한다(Abbott, Nature 2003 (21) 870-2; Griffith and Swartz, Nat Rev Mol Cell Biol. 2006 (7) 211-24; Yamada and Cukierman, Cell. 2007 (130) 601-10). 우수한 생물학적 타당성을 갖는 기관형 세포 배양(organotypic cell-culture) 모델의 사용은 단층 시스템에 비해 예측 가능성을 향상시킨다(Justice et al., Drug Discov Today 2009 (1-2) 102-7). 그러나, 기관형 조직들(tissues)의 생성을 위한 미드 투 하이 처리량(mid- to high-throughput) 호환 기술의 개발이 요구된다.

번호 WO2010/031194로 공개된 PCT 출원에 개시된 미세조직(microtissue)의 생산을 위한 현적 플레이트는 추가적인 재료(material)나 공정 단계를 필요로 하지 않는 표준 멀티웰 플레이트의 직접적인 대체물로 개발되어 왔다. WO 2010/031194에 공개된 현적 플레이트의 웰 디자인은 96-웰 또는 384-웰 플레이트에서 탑 로딩(top loading)에 의해 현적 생성을 가능하게 했다. 수직 마이크로채널(vertical microchannel)로 연결되는 입구 및 배양 구획을 포함하는 이 플레이트 디자인의 단점은, 로딩하는 동안 각각의 웰들의 표면에 피펫 팁과의 직접적인 접촉을 요구하며, 로딩은 웰들 및/또는 피펫들의 매우 사소한 오정렬(misalignment)의 경우에도 피펫 팁의 뒤틀어짐 및 액체의 취급의 부정확성을 초래하고, 따라서 이는 각 웰에 로딩된 액체의 부피(volume)에 있어 상당한 변화를 초래한다. 현재의 고민감형(high-sensitive) 분석 기술들에 대한 정확한 부피 컨트롤은 의미있는 결과를 얻는 데에 필수적이다.

따라서 본 발명의 목적은 멀티웰 플레이트를 제공하는 것으로, 보다 상세하게는 위에서 언급한 문제를 초래하지 않는 현적 멀티웰 플레이트를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 멀티웰 플레이트를 제공하는 것으로, 구체적으로 웰들에 로딩되는 액체의 양의 정확한 컨트롤을 허용하는 현적 멀티웰 플레이트를 제공하는 데에 있다.

이러한 목적들은 복수의 웰들, 구획된 정렬 내에서 복수의 웰들을 고정하는 프레임, 멀티웰 플레이트가 표면에 위치될 때 표면을 접촉시키기 위한 지지 요소(support element)을 포함하며, 복수의 웰들 중 적어도 하나의 웰은 상기 지지요소에 대하여 탄성적으로 변위 가능한(displaceable), 멀티웰 플레이트에 의해 달성된다.

본 발명의 다양한 실시 태양에 따라, 멀티웰 플레이트의 적어도 하나의 웰, 웰들의 서브셋(subset), 모든 웰들, 또는 프레임의 상기 탄성적 변위는 특정 공간 위치에서의 웰 표면에 정확히 위치되어야 하는 단일 채널 또는 멀티 채널의 헤드들의 피펫 팁들의 수직 및 수평 위치들의 차이를 설명 가능하게 한다.

본 발명의 멀티웰 플레이트는 세포 또는 조직을 배양하기 위해, 분석을 수행하기 위해, 또는 단백질 결정화(protein crystallization)을 수행하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 멀티웰 플레이트는 이제 본 발명 범위를 제한함이 없이 바람직한 실시 태양을 도시한 개략적인 도면에 표현된, 선택되고 예시적인 실시 태양에 기초하여 보다 상세히 설명된다.

본 명세서에 포함되어 있음.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 태양에 따라 스프링들과 탄성 상호연결 요소(elastic interconnection element)를 갖는 웰들의 평면도이다.
도 2는 도 1의 웰들의 사시도이다.
도 3은 도 1의 웰들의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 태양에 따라 스프링들과 탄성 상호연결 요소를 갖는 8-웰 스트라이프(stripe)의 측면도이다.
도 5는 도 4의 8-웰 스트라이프의 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 바람직한 실시 태양에 따른 멀티웰 플레이트의 평면도이다.
도 6b는 도 6a의 멀티웰 플레이트의 단면도이다.
도 7은 도 6b의 단면도의 상세 사시도이다.
도 8은 다른 위치 조정 상태에서 본 발명의 다른 실시 태양에 따른 멀티웰 플레이트의 개략적으로 나타낸다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 태양에 따른 멀티웰 플레이트의 다른 위치 조정 상태을 개략적으로 나타낸다.
도 9a는 본 발명의 또 다른 실시 태양에 따라, 입구들의 순응을 제공하는 탄성층을 갖는 멀티웰 플레이트를 개략적으로 나타낸다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 태양에 따라 유연성 재료를 적용한 웰들의 사시도이다.
도 11은 단단한 지지체(rigid support)에 고정되는, 도 10의 웰들의 단면들의 다양한 실시 태양을 보여준다.
도 12는 종래기술의 현적 웰을 사용한 것과 비교하여, 본 발명에 따른 현적 웰들을 사용한 향상된 피펫팅 정확도를 보여준다.
도 13은 두가지의 수동 피펫팅 모드와 비교하여, 본 발명에 따라 자동화된 병렬적 피펫팅 시스템으로 현적 웰들을 사용한 향상된 피펫팅 정확도를 보여준다.
도 14는 순응형 마이크로 웰 플레이트로 형성된 셀 집합체들의 크기의 낮은 배치간 변화(low batch-to-batch variation)를 보여준다.

웰은 여기서 배양 웰들(culture wells), 즉 세포, 바람직하게는 동물 세포, 더 바람직하게는 인간 세포를 배양 또는 처리하는 데 사용될 수 있는 웰들을 포함하는 것으로 이해된다. 웰들은 바람직하게는 배양 웰들이다. 웰들의 서브셋(subset of wells)은 여기서 예를 들면 8-웰 스트라이프(stripe)의 멀티웰 스트라이프, 예를 들면 8X12웰 매트릭스(matrix)의 멀티웰 매트릭스, 및/또는 적어도 두 개의 각각의 웰들을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 웰들의 서브셋은 바람직하게는 8-웰 스트라이프이다.

유연성 재료 또는 유연성 요소 또는 유연성 상호연결(interconnection)은 여기서탄성 특성을 갖는 소재 또는 요소 또는 상호연결을 언급하는 것으로 이해된다.

유연성 재료의 비제한적 예들(Non-limiting examples)은 폴리디메틸실록세인(polydimethylsiloxane), 실리콘(silicone), 또는 다른 고무 유사 재료들(rubber-like materials)이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 태양에 따른 웰들(4)을 도시한다. 본 실시 태양에 따르면, 웰들(4)은 입구(40), 및 세포 배양을 위해 또는 그 안에 분자 집합체를 생성하기 위해 액체 부피를 점착하여 받는(adherently receiving) 하나의 드롭 접촉 영역 또는 배양 구획(culture compartment)(41)을 포함하는 현적 웰들이다. 입구(40) 및 배양 구획(41)은 수직 마이크로채널(vertical microchannel)(42)에 의해 서로 연결된다. 본 발명의 다른 실시 태양에서, 웰들은 상부 개구부(opening), 닫힌 하부, 및 상부 개구부로부터 하부 폐쇄부로 연장된 내측벽들을 갖는다. 대게 이 다른 실시 태양의 양쪽 개구부들은 같은 모양과 크기를 갖고, 웰은 원통의 형상이다. 그러나 웰들의 다른 타입 및 모양들은 본 발명의 프레임 내에서 가능하다.

일반적으로, 액체 배양 재료는 입구(40)를 통해 피펫(pipette)(미도시)으로 웰(4) 내에 로드된다. 입구(40)로 주입된 배양 재료(미도시)는 마이크로채널(42)로 들어가고, 배양 구획(41)의 안쪽 표면에 점착된 현적(hanging drop)(미도시)을 형성한다. 현적을 형성하기 위한 마이크로채널(42)을 통해 배양 구획(41) 내로 흐르는 액체의 양을 정확하게 제어하기 위하여, 피펫은 입구(40)의 안쪽 표면에 직접 접촉하도록 적절히 위치되고, 마이크로채널(42)의 상부 개구부로부터 가능한 한 가깝게 위치되며, 이는 정확하게 결정되는 배양 재료의 부피가 피펫으로부터 배출되기 전에 수행된다. 웰들(4)은 적절하게 자동적으로 로드되며, 예를 들어 복수의 웰들(4)은 일련의 피펫들에 의해 동시에 로드된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 웰들(4)은 구획된 정렬 내에서 복수의 웰들(4)을 고정하는 프레임(도 2 및 도 3에는 미도시)에 그들을 부착하기 위한 체결 요소들(fastening elements)(43, 44)을 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시 태양에 따르면, 체결 요소들 중 적어도 하나는 프레임에 부착될 때 웰들(4)이 프레임에 대하여 탄성적으로 변위 가능하게 허용하는 탄성 요소(elastic element)이다.

예를 들어, 각각의 웰(4)은 각각 웰들(4)의 반대측에 위치된 두 개의 클립(43)과 두 개의 스프링(44)을 포함한다. 웰들(4)이 프레임에 부착될 때, 프레임의 채용된 부분(adapted portion)은 클립들(43)과 스프링들(44) 사이에 탄성적으로 고정된다. 클립들(43)은 바람직하게는 상대적으로 단단하고(rigid), 예를 들어 대응되는 웰(4)의 입구(40)의 주변과 연결된다. 스프링들(44)은 예를 들어 입구(40)의 주변에 부착되고 대응되는 클립(43)을 향하도록 각각 배치된 연장되고(elongated) 상대적으로 유연한 요소들이다.

휴지 위치(rest position)에서, 예를 들어 스프링들(44)은 클립들(43)이 그의 하부면에 대항하여 기대면서 프레임의 상부면을 민다. 힘이 하나 또는 그 이상의 웰들(4)에 가해질 때, 예를 들어 피펫들을 이용하여 웰들(4)이 자동 로딩되는 동안, 대응되는 스프링들(44)은 예를 들어 압축되고 클립들(43)은 프레임에 대하여 슬라이드되며, 그에 따라 프레임에 대하여 대응되는 웰들(4)의 탄성적 변위가 이루어진다. 힘이 릴리즈되면, 웰들(4)은 그들의 휴지 위치로 탄성적으로 되돌아온다. 체결 요소들은 바람직하게, 예를 들어 클립들의 구성, 다양한 방향으로의 스프링들의 스트로크(stroke)와 같은 체결 요소들의 구성에 의해 제한되는 결정된 범위 내에서, 프레임에 대하여 어느 방향에서나 웰들의 탄성적 변위를 가능하게 한다.

웰들은 예를 들어 스트라이프(stripes), 매트릭스(matrices) 또는 단일 웰들(single wells)로 제조된다. 웰들은 바람직하게는 일정한 수의 웰들을 포함하는 스트라이프로 제조되며, 적어도 두 개의 이웃하는 웰들(4)은 예를 들어 그들 사이에 어떤 상대적인 탄성적 변위를 허용하는 유연성 상호연결 요소(flexible interconnection element)(11)에 의해 서로 연결된다. 웰들은 더욱 바람직하게는 8-웰 스트라이프로 제조된다. 도 4 및 도 5는 8-웰 스트라이프(2)를 예를 들어 도시한다.

웰들(4)은 예를 들어 고분자 재료(polymeric material)로 만들어진다. 고분자 재료는 바람직하게 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리프로필렌(polypropylene), 또는 폴리디메틸실록세인(polydimethylsiloxan)과 같은 생체 적합성(biocompatible) 플라스틱 재료이다. 웰들은 예를 들어 고분자 재료, 바람직하게는 폴리스티렌 또는 폴리프로필렌을 이용한 사출성형(injection molding) 공정에 의해 형성되거나 또는 폴리디메틸실록세인과 같은 고분자 재료를 주조하여 형성된다. 웰(4)의 다른 구성요소들은 다른 재료들로부터 만들어질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 태양에 따르면, 스프링들(44) 및 상호연결 요소들(11)은 주입된 스트라이프(2)에 합쳐지지만, 예를 들어 스트라이프(2)의 다른 부분들 보다는 작은 구역(section)을 가지며, 이는 그들을 스트라이프(2)의 이런 다른 부분들보다 상대적으로 더 유연하게(flexible) 만들고, 특히 클립들(43)보다 더 유연하다.

본 발명의 변형된 실시 태양에 따르면, 웰들을 바람직하게는 단단한 프레임(rigid frame)에 탄성적으로 부착하기 위한 체결 요소들의 탄성부들(elastic parts)은 그들이 생산된 후 스트라이프 또는 각각의 웰들에 추가된다. 이러한 탄성부들은 예를 들어 각 웰과 프레임 사이에 위치되는 예를 들어 O-링 및/또는 인레이들(inlays)을 포함하고, 이들은 예를 들어 추가되거나(in addition) 또는 앞서 설명한 실시 태양의 스프링들(44)을 대체(replacement)한다.

도 6a는 본 발명의 바람직한 실시 태양에 따른 멀티웰 플레이트(1)의 예시를 보여준다. 멀티웰 플레이트(1)는 구획된 정렬, 일반적으로 2차원 정렬 내에서, 복수의 웰들(4)을 고정하는 프레임(5)을 포함한다. 웰들(4)은 바람직하게는 프레임(5)의 평면 안에서 일정한 간격을 갖는 행과 열, 예를 들어 8X12 웰 매트릭스(3)로 분배된다. 멀티웰 플레이트들의 일반적인 크기(dimension)는 예를 들어 도 6a에 도시된 것처럼 8X12 웰들(96-웰 플레이트)을 포함하고, 16X24(384-웰 플레이트) 및 32X48(1536-웰 플레이트)를 포함한다. 그러나 본 발명의 프레임 내에서 다른 크기 및 정렬은 가능하다.

프레임(5)은 바람직하게는, 예를 들어 단단한 플라스틱(rigid plastic) 등의 단단한 재료(rigid material)로 이루어지고, 웰들(4)이 고정되는 홀들 또는 개구부들(49)을 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시 태양에 따르면, 웰들(4)은 대응하는 홀들 또는 개구부들(49) 내에 결착되고(clipped) 그들의 클립들(43)과 스프링들(44) 사이에서 플레이트에 탄성적으로 고정된다.

프레임(5)은 예를 들어 고분자 재료, 바람직하게는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 또는 폴리프로필렌, 더욱 바람직하게는 폴리카보네이트와 같은 생체 적합성(biocompatible) 고분자 재료로 만들어지며, 이는 바람직하게는 사출 성형에 의한 단일 조각(single piece)으로 준비된다.

웰들(4)의 단 하나의 스트라이프(2)를 가진 도 6a의 대한 배양 플레이트의 단면을 나타내는 도 6b 및 도 7을 참조하면, 프레임(5)은 웰들을 프레임(5)에 부착하기 위한 웰들(4)의 체결 요소들과 협력하기 위해 구성된 개구부들을 포함한다. 개구부들은 예를 들어 프레임(5)의 표면(57) 아래로 뻗은(extending) 연장된 원통형 벽들(elongated cylindrical walls)(51)을 포함한다.

프레임(5)은 바람직하게는, 그들 사이의 상부 능선(upper ridge) 또는 채널(53)을 구획하고 프레임(5)의 주변을 둘러싸는 프레임(5)의 표면(57) 위로 연장된 상부 측벽들(52) 및 그들 사이의 하부 능선(lower ridge) 또는 채널(55)을 구획하고 프레임(5)의 주변을 둘러싸는 프레임(5)의 표면(57) 아래로 연장된 하부 측벽들(54)을 더 포함하며, 상부 능선 또는 채널(53)과, 하부 능선 또는 채널(55)은 바람직하게는 벽(56)에 의해 분리된다.

본 발명에 따르면, 프레임(5)은 멀티웰 플레이트(1)가 표면(6)에 위치될 때, 예를 들어 자동 로딩 기계의 작업 표면(work surface) 또는 로딩 스테이션(loading station)과 같은 상기 표면(6)을 접촉시키기 위한 지지 요소(support element)(50)을 더 포함한다. 지지 요소(50) 예를 들어 하부 측벽들(54)에 부착되거나 어느 한 하부 측벽들(54)의 일부이다.

도 7에 도시된 바람직한 실시 태양에 따르면, 각각의 개구부는 프레임(5)의 표면(57) 아래로 뻗은 연장된 원통형 벽(51)을 포함한다. 웰(4)이 대응하는 개구부에서 프레임에 부착되면, 원통형 벽(51)은 클립들(43) 사이에서 한 측면이, 대응하는 스프링들(44)의 하부(440)에서 다른 측면이 결착된다(clipped). 따라서 각 웰(4)은 프레임(5)에 탄성적으로 부착된다.

그러나 체결 요소들의 다른 구성들, 특히 그들의 탄성부들 및/또는 개구부들의 다른 구성들은, 웰들이 프레임에 부착될 때 프레임에 대한 웰들의 탄성적 변위를 허용하기 위하여 본 발명의 프레임 내에서 가능하다.

도 8 및 도 9는 웰들(4)을 지지하는 프레임(5)이 탄성 지지 요소(elastic support element)(50)를 포함하는 본 발명의 다른 실시 태양을 개략적으로 설명한다.

도 8에 설명된 실시 태양에 따르면, 프레임(5)의 아랫부분에 지지 요소(50)는 멀티웰 플레이트(1)가 위치된 표면(6)에 접촉하는 유연한 혀들(flexible tongues)을 포함한다. 유연한 혀들은 예를 들어 프레임(5)의 주변에 위치된 예를 들어 연장되고 상대적으로 얇은 요소이다. 바람직하게, 혀들은 프레임(5)과 같은 재료로 이루어지고, 지지 요소(50)를 갖는 프레임은 예를 들어 단일 조각으로 함께 몰딩된다. 웰들(4)은 바람직하게 단일 웰들 또는 웰들의 스트라이프, 매트릭스 또는 다른 서브셋(subset)들로 프레임(5)에 부착된다.

휴지 위치에서(비조정 상태; no adjustment), 지지 요소(50)의 혀들은 표면(6) 위로 프레임(5)을 살짝 들어올린다.

수직력(vertical force)이 본 발명의 멀티웰 플레이트(1)에 균일하게 인가되면, 예를 들어 피펫을 이용한 웰들(4)의 자동 로딩 동안에, 지지 요소(50)는 압축되고 웰들(4)을 갖는 프레임(5)은 표면(6)과 가까워진다(수직 조정; vertical adjustment).

수평력(lateral force)이 본 발명의 멀티웰 플레이트(1)에 인가되면, 예를 들어 웰들(4)의 자동 로딩 동안에 웰들(4)에 대한 피펫의 오정렬(misalignment)에 기인하여, 지지 요소(50), 구체적으로 혀들은, 플레이트의 일 측으로 신장되고 타 측으로 압축되며, 그에 따라 프레임(5)과 웰들(4)은 지지 요소(50)에 대하여 탄성적으로 변위되고, 따라서 표면(6)에 대하여 탄성적으로 변위된다(수평 조정; horizontal adjustment).

이와 비슷하게, 수직력이 본 발명의 멀티웰 플레이트(1)의 일 측에 인가되면, 지지 요소(50)는 그 일 측으로 압축되고 플레이트(1)의 타 측으로 신장된다. 지지 요소(50)에 대한, 그리고 그에 따른 표면(6)에 대한, 프레임(5)의 평면의 방향은, 그리고 그에 따른 웰들(4)의 평면의 방향은 탄성적으로 조정된다(틸트 조정; tilt adjustment).

도 8은 외부 힘의 서로 다른 설계의 효과 하에서, 지지 요소(50)에 대한 프레임(5)의 과장된 탄성적 변위를 도시한다. 그러나 도시된 힘의 조합은 가능하며, 따라서 도시된 변위의 대응하는 조합이 초래된다.

도 9는 탄성 지지 요소(50)를 갖는 본 발명의 멀티웰 플레이트(1)의 다른 예를 도시한다. 지지 요소(50)는 예를 들어 하나 또는 그 이상의 유연성 재료로 이루어지고, 바람직하게는 그의 주변부에서, 예를 들어 접착되거나(glued) 프레임(5) 하에 사출 성형 공정으로 함께 몰드되어(co-molded) 부착된다. 이러한 변형에 따르면, 프레임(5) 및 지지 요소(50)는 바람직하게는 분리적으로 제조되고, 지지 요소(50)는 후공정에서 프레임(5)에 부착된다. 그러나, 공동 사출 성형(co-injection molding)도 사용 가능하다.

도 9에 도시된 바에 따르면, 이러한 변형에 따른 멀티웰 플레이트(1)는 비슷하게 외부의 힘이 가해졌을 때 도 8에 도시된 것과 비슷하게 행동하고, 그 결과 지지 요소(50)에 대한 프레임(5)의 탄성적 변위가 이루어진다.

도 9a는 프레임(5)과 함께 탄성 입구(70)를 포함하는 웰(4)을 형성하는 탄성층(elastic layer)(71)을 갖는 본 발명의 멀티웰 플레이트(1)의 다른 예를 도시한다. 탄성층(71)은 예를 들어 폴리디메틸실록세인, 실리콘, 또는 다른 고무 유사 재료와 같은 하나 또는 그 이상의 유연성 재료로 이루어지고, 예를 들어 접착되거나, 물리적 결합되거나, 또는 사출 성형 공정을 통해 프레임(5)에 함께 몰딩되어 부착된다. 이 변형예에 따르면, 프레임(5) 및 탄성층(71)은 바람직하게 분리적으로 형성되고, 탄성층(71)은 후공정에서 프레임(5)에 부착된다. 그러나, 공동 사출 성형(co-injection molding)도 또한 사용 가능하다. 본 실시 태양에서는, 피펫 팁(73)과 입구(40) 사이의 우수한 밀봉(seal)을 보장하기 위해 필요한 순응(compliance)이 피펫 팁(73)에 의한 탄성층(71)의 입구(40)의 탄성적 변형에 의해 발생되는 동안, 프레임(5)은 안정화(static) 상태를 유지한다.

도 8, 도 9, 및 도 9a의 예들에 따라 도시된 본 발명의 실시 태양에 따르면, 웰들(4)은 예를 들어 프레임(5) 내에서 직접적으로 형성되거나 프레임(5)에 견고하게 부착되어 그들이 프레임(5)에 부착되었을 때 프레임(5)에 대하여 변위되지 않거나, 또는 웰들(4)은 프레임에 탄성적으로 부착되어 그들이 프레임(5)에 부착되었을 때 프레임(5)에 대하여 변위된다. 웰들(4)은 단일 웰들, 웰들의 스트라이프, 또는 웰들의 매트릭스 형태로 프레임(5)에 부착된다. 탄성층(71)은 웰들의 스트라이프 또는 매트릭스 형태로 프레임(5)에 부착된다.

도 10 및 도 11은 웰들(4)이 유연성 재료의 블록 내에서 예를 들어 스트라이프(2)로 형성되어, 프레임(미도시)에 부착되는 본 발명의 다른 실시 태양을 도시한다. 웰들(4)의 스트라이프(2)를 형성하는 블록 및 개구부들은 예를 들어 유연성 생체 적합성 재료의 단일 조각으로 몰딩된다. 본 실시 태양에 따르면, 웰들(4)은 유연성을 갖고 서로에 대하여 및/또는 스트라이프(2)가 부착된 프레임에 대하여, 따라서 프레임의 지지 요소에 대하여 변위 가능하다.

도 11에 도시된 예는 추가적으로, 프레임에 대하여 그것을 부착하기 위한, 및/또는 재료의 유연성을 향상시켜 서로에 대한 웰들(4)의 가능한 변위의 크기를 증가시키기 위한 개구부들(49)을 더 포함한다. 블록을 형성하는 스트라이프의 다른 구조는 그것의 유연성을 최적화하기 위해 본 발명의 프레임 내에서 가능하다.

도시된 예시들에서, 웰들은 스트라이프(2)로 형성된다. 그러나 웰들(4)은 프레임에 각각 부착된 단일 웰들, 웰들의 스트라이프, 웰들의 매트릭스, 또는 임의의 다른 웰의 서브셋 형태로 제조될 수 있다.

본 발명에 따르면, 웰들(4) 및/또는 프레임(5)은 탄성적으로 지지되고 이에 의해 멀티웰 플레이트(1)가 위치된 표면에 접촉하는 배양 플레이트(1)의 지지 요소(50)에 대하여, 바람직하게는 모든 방향으로, 탄성적으로 변위 가능하다. 따라서 웰들(4)은 프레임(5) 평면에 대하여 수직한 방향으로, 및/또는 지지 요소(50)에 대한, 따라서 멀티웰 플레이트(1)가 위치된 표면(6)에 대한, 프레임(5) 평면에 대하여 수평한 방향으로, 탄성적으로 변위 가능하다.

프레임(5) 평면에 대하여 수직한 방향으로의 적어도 하나의 웰(4)의 순응(compliance)은 바람직하게 0.1mm 내지 2mm이고, 더욱 바람직하게 0.1mm 내지 1mm이다. 프레임(5) 평면에 대하여 수평한 방향으로의 적어도 하나의 웰(4)의 순응(compliance)은 바람직하게 0.1mm 내지 1mm이고, 더욱 바람직하게 0.1mm 내지 0.5mm이다.

지지 요소(50)에 대한, 따라서 멀티웰 플레이트(1)가 위치된 표면에 대한 웰들(4)의 가능한 변위는 특히 웰들의 피펫들과 입구 사이의 정확한 접촉 지점이 매우 중요한 현적 웰들의 자동 로딩의 경우에서, 웰들(4)의 로딩 또는 피펫팅(pipetting)을 향상시킬 수 있다. 각각, 또는 스트라이프나 매트릭스의 형태로의 지지 요소(50)에 대한 웰들(4)의 가능한 변위는 피펫들과 웰들(4) 사이의 가능한 수직 및/또는 수평 오정렬의 정정을 허용한다.

대응 실험들의 결과들을 도시한 도 12는 탄성 요소들이 없는(-eE) 현적 웰들과 본 발명에 따른 탄성 요소들을 갖는(+eE) 현적 웰들의 향상된 피펫팅의 정확도를 비교하여 보여준다.

도 13은 탄성 요소들을 이용한 자동화된 병렬적 피펫팅 접근이, 그들의 크기면에서 셀 집합체들의 생산 정확성을 향상시키는 것을 도시한다.

도 14는 탄성 요소들을 이용한 낮은 크기(low size) 변화가 또한 낮은 배치간(low batch-to-batch) 변화를 초래하는 것을 보여준다.

실시예

실시예 1

탄성 요소들이 없는(-eE) 현적 웰들과 탄성 요소들이 있는(+eE) 현적 웰들의 향상된 피펫팅 정확도 비교.

도 12에 도시된 데이터는 액체 처리 로봇 시스템(Nimbus, Hamilton, Switzerland)을 사용하여 획득된 것이다. 고정 프레임에 부착된 도 4 및 도 5에 도시된 12개의 각각의 8-웰 스트라이프 현적 웰들이 포함된 96-웰 매트릭스가 사용되었다. 10%의 태아 송아지 혈청이 보충된 표준 세포 배양 배지의 40 및 20㎕ 부피가 현적 웰들 내에 놓이고, 전체 중량이 측정되었다(n=10). 또한, 각각의 현적 웰들의 배지 샘플링을 시뮬레이션하기 위해, 20㎕ 세포 배양 배지가 96-웰 피펫 헤드를 사용하여 흡인되었고(aspirated), 전체 부피가 측정되었다(n=10).

실시예2

자동화된 병렬적 액체 핸들링(handling)을 이용한, 탄성 요소들을 갖는 플레이트에서 셀 집합체들의 향상된 생산 정확성.

순응형 멀티웰 플레이트의 탄성 요소들의 중요한 이점은 자동화되고, 병렬적인 액체 핸들링 기술을 사용할 수 있다는 것이다. 요소들에서의 순응은 평행한 피펫 팁들과 플레이트 사이의 단단한 실링을 보장하여, 그 결과 고신뢰성의 액체 분배(dispensing) 및 흡인(aspiration)을 초래한다(실시예 1에서 살펴본 바와 같다). 이러한 시스템 하에서 생물학적 세포 집합체를 생산할 때, 결정된 세포의 농도를 갖는 세포 배양 배지의 결정된 부피가 플레이트로 분배된다. 따라서 시스템 내에 안내되는 세포들의 수는 부피에 직접적으로 비례한다.

도 13의 데이터는 도 4 및 도 5에 도시된 폴리스티렌으로 이루어지고 폴리스티렌으로 만들어진 고정 프레임에 부착된 12개의 현적 웰들의 개별 8-웰 스트라이프를 포함하는 96-웰 매트릭스를 갖는, 실시예 1에 설명된 순응형 멀티웰 플레이트 및 그의 탄성 요소들과 함께, 자동화된 병렬적 액체 핸들링 시스템의 사용은 세포 집합체들(마이크로 조직들; microtissues, MT)의 높은 재생가능한 생산 결과를 초래한다. 500 HCT-116 세포들로부터 형성된 마이크로 조직들은 수동(manual) 및 자동화된 병렬적 피펫팅 시스템을 사용하여 현적 안으로 분배된다. 제1 생산 접근법은, 현적들(hanging drops)을 얻기 위해 추후에 변하는(turned) 고체 표면에 순차적으로 피펫팅하는 수동 방식을 사용하였다. 제2 생산 접근법은, 탄성 요소들을 갖는 세포 배양 플레이트 내에 순차적으로 피펫팅하는 수동 방식을 사용하였다. 제3 생상 접근법은 자동화된 병렬적 피펫팅 기술과 탄성 요소들을 이용한 세포 배양 플레이트를 사용하였다.

셀 집합체들을 형성한 후, 각 생산 접근의 96개의 집합체들의 직경(diameter)은 교정 현미경(calibrated microscope)을 사용하여 결정되었다. 도 13의 테이블은 각각의 3가지 생산 접근법의 평균 직경(mean diameter)과 표준편차(standard deviation)를 보여준다. 자동화된 접근(표에서 실선)은 순차적으로 피펫팅하는 수동 방식을 사용한 두 생산 접근법이 9.7% 및 11%의 표준편차를 나타내는 동안 3.4%의 표준편차를 나타내었다.

실시예 3

탄성 요소를 갖는 멀티웰 플레이트에서 형성된 셀 집합체들의 낮은 표준편차(low standard deviation) 및 낮은 배치간 변화(low batch-to-batch variation)

앞선 실시예들을 확장하여, 도 14에 도시된 데이터는 탄성 요소들을 갖는 멀티웰 플레이트에서 생산된 마이크로 조직들의 셀-집합체 크기의 낮은 배치간(batch-to-batch) 변화를 보여준다. 데이터는 500개의 셀들로 출발한 HCT-116 암세포주로부터 셀 집합체들을 형성하기 위하여 액체 처리 로봇 시스템(Nimbus, Hamilton, Switzerland)을 사용하여 얻어졌다. 3개의 완전히 독립적인 생산 실험들이 실시예 2에 따라 탄성 요소들을 갖는 멀티웰 플레이트를 사용하여 만들어졌다. 각 실험에 있어서, 새로운 셀 현탁액(new cell suspension)은 완전히 독립적인 배치간(batch-to-batch) 정보를 얻기 위해 준비되었다. 또한, 셀 직경은 교정 현미경(calibrated microscope)을 이용하여 96 셀 집합체들을 측정함으로써 얻어졌다. 그 결과, 배치간(batch-to-batch) 변화는 3가지 경우에서 5% 미만으로 측정되었다(그래프에 표시된 변화는 ㎛ 단위이다).

1 멀티웰 플레이트
11 상호연결 요소
2 8-웰 스트라이프
3 8X12웰 매트릭스
4 웰
40 입구
41 배양 구획
42 마이크로 채널
43 클립
44 스프링
440 하부
49 개구부
5 프레임
50 지지 요소
51 원통형 벽들
52 상부 측벽
53 상부 능선(ridge) 또는 채널
54 하부 측벽
55 하부 능선(ridge) 또는 채널
56 상부와 하부 능선(ridge) 또는 채널들을 분리하는 벽(wall)
57 프레임(5)의 표면
6 표면
71 탄성층
73 피펫 팁
74 현적

Claims

멀티웰 플레이트(1)로서:
복수의 웰들(4),
구획된 정렬 내에서 상기 복수의 웰들(4)을 고정하는 프레임(5),
상기 멀티웰 플레이트(1)가 표면(6)에 위치될 때 상기 표면(6)과 접촉하기 위한 지지 요소(50)를 포함하고,
상기 복수의 웰들(4) 중 적어도 하나의 웰(4)은 상기 지지 요소(50)에 대하여 탄성적으로 변위 가능한 멀티웰 플레이트(1).
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 웰(4)은 상기 프레임(5)에 대하여 탄성적으로 변위 가능한 멀티웰 플레이트(1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 웰(4)은 상기 프레임(5)에 탄성적으로 지지되는 멀티웰 플레이트(1).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 웰(4)은 웰들의 서브셋(subset)의 부분이고 상기 웰들의 서브셋은 상기 프레임(5)에 탄성적으로 지지되는 멀티웰 플레이트(1).
제 4 항에 있어서,
상기 웰들의 서브셋 중 적어도 두개의 이웃하는 웰들(4)은 탄성 상호연결 요소(11)와 상호 연결되는 멀티웰 플레이트(1).
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지 요소(50)는 탄성 요소인 멀티웰 플레이트(1).
제 6 항에 있어서,
상기 지지 요소(50)는 탄성 혀들(elastic tongues)을 포함하는 멀티웰 플레이트(1).
제 6 항에 있어서,
상기 지지 요소(50)는 상기 프레임(5) 아래에 부착되는 한 조각의 유연성 재료를 포함하는 멀티웰 플레이트(1).
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프레임(5) 평면에 대하여 수직한 방향으로의 상기 적어도 하나의 웰(4)의 순응(compliance)은 0.1mm 내지 2mm이고, 상기 프레임(5) 평면에 대하여 수평 방향으로의 상기 적어도 하나의 웰(4)의 순응(compliance)은 0.1mm 내지 1mm인 멀티웰 플레이트(1).
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
결속 요소들(43, 44)을 포함하며, 결속 요소(44)는 상기 프레임(5)에 상기 적어도 하나의 웰(4)을 탄성적으로 부착하기 위한 탄성 요소인 멀티웰 플레이트(1).
제 10 항에 있어서,
상기 탄성 요소는 스프링(44), O-링, 및 탄성 인레이(inlay)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 멀티웰 플레이트(1).
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
프레임(5)은 상기 복수의 웰들(4) 중 적어도 하나의 웰(4)을 고정하기 위한 프레임(5)의 표면(57) 아래로 뻗은 연장된 원통형 벽들(51)을 갖는 개구부들(49)을 포함하는 멀티웰 플레이트(1).
제 12 항에 있어서,
상기 개구부들(49)은 8X12, 16X24, 또는 32X48 홀들의 배열로 정렬된 멀티웰 플레이트(1).
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 웰들(4) 중 적어도 하나의 웰(4)은 세포 배양을 위해 또는 그 안에 분자 집합체를 생성하기 위해 액체 부피을 점착하여 받는(adherently receiving) 배양 구획(41)을 포함하는 멀티웰 플레이트(1).
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 웰들(4) 중 적어도 하나의 웰(4)은 입구(40), 및 세포 배양을 위해 또는 그 안에 분자 집합체를 생성하기 위해 액체 부피를 점착하여 받는(adherently receiving) 배양 구획(41)을 포함하는 현적(hanging drop) 웰이고, 입구(40) 및 배양구획(41)은 수직 마이크로채널(42)에 의해 서로 연결된 멀티웰 플레이트(1).
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프레임(5)은 상기 지지 요소(50)에 대하여 탄성적으로 변위 가능한 멀티웰 플레이트(1).
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프레임(5)은 상기 지지 요소(50)에 의해 탄성적으로 지지되는 멀티웰 플레이트(1).
제 16 항에 있어서,
상기 프레임(5) 평면에 대하여 수직한 방향으로의 상기 지지 요소(50)에 대한 상기 프레임(5)의 순응(compliance)은 0.1mm 내지 2mm이고, 상기 프레임(5) 평면에 대하여 수평한 방향으로의 상기 지지 요소(50)에 대한 상기 프레임(5)의 순응(compliance)은 0.1mm 내지 1mm인 멀티웰 플레이트(1).
제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 웰들(4) 중 적어도 하나의 서브셋은 유연성 재료의 블록으로 형성되는 멀티웰 플레이트(1).
제 19 항에 있어서,
상기 유연성 재료의 블록은 단단한 구조(rigid structure)에 의해 지지되는 멀티웰 플레이트(1).
제 19 항에 있어서,
상기 유연성 재료의 블록은 프레임(5)과 함께 상기 복수의 웰들(4)의 서브셋을 형성하는 탄성층(71)을 포함하는 멀티웰 플레이트(1).
웰(4)은 상기 웰(4)을 프레임(5)에 탄성적으로 부착하기 위한 탄성 요소(44)를 포함하여, 상기 웰(4)이 상기 프레임(5)에 부착될 때 상기 프레임(5)에 대하여 탄성적으로 변위 가능한 웰(4).
제 22 항에 있어서,
상기 탄성 요소는 스프링(44), O-링, 및 탄성 인레이(inlay)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 웰(4).
제 22 항 또는 제 23 항에 따른 복수의 웰들(4)을 포함하는 웰들의 서브셋으로서, 웰들의 서브셋의 적어도 두 개의 이웃하는 웰들(4)은 탄성 상호연결 요소(11)와 상호 연결되는 웰들의 서브셋.
구획된 정렬 내에서 복수의 웰들(4)을 고정하는 프레임(5)으로서:
프레임(5)의 표면(57) 아래로 뻗은 연장된 원통형 벽들(51)을 갖는 개구부들을 포함하는 표면(57);
상기 프레임(5)의 주변을 둘러싸고 프레임(5)의 상기 표면(57) 위로 연장되고, 상부 측벽들(52) 사이의 상부 능선(ridge) 또는 채널(53)을 구획하는 상부 측벽들(52);
상기 프레임(5)의 주변을 둘러싸고 프레임(5)의 상기 표면(57) 아래로 연장되고, 하부 측벽들(54) 사이의 하부 능선 또는 채널(55)을 구획하는 상기 하부 측벽들(54); 을 포함하고,
상기 상부 능선 또는 채널(53) 및 상기 하부 능선 또는 채널(55)은 벽(56)에 의해 분리되는 프레임(5).
셀들의 처리에 있어서, 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 멀티웰 플레이트(1), 제 22 항 및 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 웰(4), 제 24 항에 따른 웰들의 서브셋, 또는 제 25 항에 따른 프레임의 용도.
단백질 결정화에 있어서, 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 멀티웰 플레이트(1), 제 22 항 및 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 웰(4), 제 24 항에 따른 웰들의 서브셋, 또는 제 25 항에 따른 프레임의 용도.
셀 기반 분석에 있어서, 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 멀티웰 플레이트(1), 제 22 항 및 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 웰(4), 제 24 항에 따른 웰들의 서브셋, 또는 제 25 항에 따른 프레임의 용도.