KR20140063521A - 타깃을 자극하는 분자 농도를 제어하기 위한 마이크로유체 시스템 - Google Patents

타깃을 자극하는 분자 농도를 제어하기 위한 마이크로유체 시스템 Download PDF

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맥시메 다한
마티외 모렐
진-크리스토퍼 가라스
빈센트 스투더
데니스 바르톨로
Original Assignee
쌍뜨르 나시오날 드 라 르셰르쉬 시앙띠피끄
폰즈 드 엘이에스피씨아이-조르주 샤르파크
에콜 노르말 쉬페리외르
유니베르시테 피에르 에 마리에 쿠리에 (파리 6)
유니베르시떼 보르도 세갈렝
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Abstract

본 발명은 예를 들어 살아있는 세포의 조립체로 형성된 타깃을 자극할 수 있는 분자의 농도에 대한 카드를 제어하는 마이크로유체 시스템으로서, 상기 시스템은, 마이크로유체 디바이스(1)로서, 이 유체에 대해 적어도 하나의 출구 오리피스를 각각 구비하는 1 이상의 nc개의 마이크로유체 채널(들)(4, 40); 상기 마이크로유체 채널에 형성되거나 또는 상기 여러 마이크로유체 채널에 분배되고, 하나의 동일한 평면에서 적어도 하나의 크기를 구비하는 네트워크를 형성하도록 배열된 2 이상의 n0개의 개구(47, 470)로서, 상기 마이크로유체 채널(들)의 수 nc 및 개구의 수 n0는 상기 관계식 (I)에 의해 연관되고 1 ≤i ≤ nc 이고 n0/ci는 상기 채널 ci에 대한 개구의 수인, 2 이상의 n0개의 개구(47, 470); 개구의 네트워크를 커버하는 적어도 하나의 마이크로다공성 멤브레인(5)으로서, 상기 마이크로유체 채널(들)과 반대쪽 멤브레인 측에 위치되도록 의도된 것인, 적어도 하나의 마이크로다공성 멤브레인(5); 상기 각 마이크로유체 채널에 유체를 공급하기 위한 하나 이상의 유체 공급 수단을 포함하며, 상기 유체 중 적어도 하나는 상기 타깃을 자극하는 분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로유체 시스템에 관한 것이다.

Description

타깃을 자극하는 분자 농도를 제어하기 위한 마이크로유체 시스템{MICROFLUIDIC SYSTEM FOR CONTROLLING THE CONCENTRATION OF MOLECULES FOR STIMULATING A TARGET}
본 발명은 마이크로유체 분야에 관한 것이다.
마이크로유체는 일반적으로 수 십 마이크론 내지 수 백 마이크론의 사이즈를 구비하는 마이크로미터 크기의 시스템을 구현한다.
이들 시스템은 세포 진단 테스트, 의약 개발, 기초 생물학 또는 화장품(cosmetology)과 같은 많은 분야에 응용을 할 수 있다.
이들 분야에서, 특정 분자에 대한 살아있는 세포의 응답 및, 특히, 공간적으로 및 시간적으로 제어되는 농도 맵(concentration map)에 대한 응답을 정량적으로 결정하기 위한 마이크로유체 시스템에 대한 수요가 점점 증가하고 있다.
예를 들어, 화학요법(chemotherapy)에 사용되는 분자에 대한 암 세포의 응답이 측정되어야 할 수 있다. 이 응답을 정확하게 결정하기 위하여, 이 응답을 생성할 수 있는 분자의 적용을 제어하는 것이 필요하다. 이 제어는 암 세포와 상호작용하는 분자의 양, 암 세포에 가해지는 분자의 농도 맵, 암 세포 등에 적용되는 이들 분자의 양 및/또는 이들 분자의 농도 맵의 시간에 따른 추세와 관련된 것일 수 있다.
화장품 분야에서, 마이크로유체 시스템은 살아있는 세포 및/또는 세포 조직에 대한 특정 분자의 독성을 테스트하는데 사용될 수 있다. 세포에 투여되는(administered) 분자의 양, 즉 가능한 독성을 제어하고 이들 분자들이 투여되는 방식이 독성 임계값을 결정하는데 필요하다.
살아있는 세포를 자극하는데 널리 사용되는 마이크로유체 시스템의 일례는 문헌 US 7 374 906에 제시되어 있다. 이 마이크로유체 시스템은 특히 살아있는 세포에 시간적으로 안정한 선형 프로파일을 가지는 맵을 구비하는 분자 농도 구배(gradient)를 가할 수 있게 한다.
이런 유형의 마이크로유체 시스템의 주요 단점은 살아있는 세포에 이 세포를 교란(disturb)시키는 전단력(shearing force)을 생성하는 흐름(flow)을 가한다는 것이다. 이 전단력은 신경 세포의 성장 원뿔(growth cone)의 화학적(chemotactic) 응답을 연구하고자 할 때 특히 문제시된다. 실제로, 이 흐름은, 최상의 경우에 타깃 세포의 응답을 변형(modify)시키거나, 또는 심지어 세포의 죽음이나 파괴(tearing away)를 야기하는 전단 응력을 생성한다.
따라서 연구하는 살아있는 세포의 생리학적 거동은 이 문헌에 개시된 시스템에서는 교란된다.
그리하여 살아있는 세포를 흐름에 의해 교란함이 없이 분자 농도 맵에 및/또는 여러 상이한 분자 농도 맵의 조합을 살아있는 세포에 가하기 위한 해법이 제안되었다.
이러한 마이크로유체 시스템은 예를 들어, 논문 "Microfluidic device for the combinatorial application and maintenance of dynamically imposed diffusional gradients" (R.L. Smith 등 (2010) 9: 613-622)에 제시되어 있다.
이 마이크로유체 시스템은 마이크로유체 디바이스(100) 및 유체를 디바이스에 공급하는 수단(미도시)을 포함한다.
이 문헌에 개시된 마이크로유체 디바이스(100)는 도 1에 분해 사시도로 도시된다.
이 디바이스는 서로 독립적인 다수의 유체 공급 채널(130a, 130b, 130c, 130d)이 형성된 PDMS 구조물을 포함한다.
이들 채널(130a, 130b, 130c, 130d) 각각의 상부 벽(top wall)(120)은 이 벽을 관통하는 하나 이상의 오리피스(들)(110)를 포함한다. 마이크로유체 채널과 반대쪽 벽(120) 측에는, 아가로스(agarose)와 같은 겔(gel) 형태를 취하는 배양 매체(culture medium)(150)로 충전된 살아있는 세포를 위한 배양 챔버(140)가 있다. 그리하여 벽(120)은, 2개의 환경, 즉 유체가 순환(circulate)하도록 의도된 마이크로유체 채널(130a, 130b, 130c, 130d) 및 배양 챔버(140)를 분리할 수 있게 한다는 점에서, 멤브레인(membrane)을 형성한다.
유리 판(160)은 상부 부분에서 배양 챔버(140)를 밀봉(seal)하는데 사용된다.
유체 공급 수단은 도시되지 않았다. 그러나 확산 오리피스(110)를 통해 PDMS 벽(120)을 통과하는 것에 의해 살아있는 세포를 자극하도록 의도된 분자를 포함하는 하나 이상의 유체(들)가 각 채널(130a, 130b, 130c, 130d)로 도입될 수 있는 것으로 이해된다.
공간에서 살아있는 세포의 배양을 제어하기 위하여, 마이크로유체 디바이스(100)를 통해 살아있는 세포를 자극하는 분자를 포함하는 유체가 송신되는 채널을 선택하는 것이 가능하다. 따라서 이 분자들이 배양 챔버(140) 내로 확산될 수 있는 오리피스(110)를 정밀하게 선택하는 것이 가능하다.
더욱이, 살아있는 세포의 배양을 시간적으로 제어하기 위하여, 상이한 채널(130a, 130b, 130c, 130d)에 유체 공급을 시간적으로 스태거(stagger)하는 것이 가능하다.
디바이스(100)는 또한 각 유체 공급 채널(130a, 130b, 130c, 130d)이 이에 특정된 공급 수단을 제공한다는 점에서 사용될 수 있는 자극 분자를 선택하는데 높은 융통성(degree of flexibility)을 제공한다.
그러나, 이 마이크로유체 시스템은 다수의 단점을 나타낸다.
이 시스템은 유체 공급 채널로부터 배양 챔버로 유체의 전달을 회피하기 위해 겔 형태의 배양 매체(150)를 포함하는 배양 챔버(140)를 사용할 것을 요구한다.
이 특정 경우에, 실제로 제조되고 테스트된 디바이스는 20 μm × 20 μm의 정사각형 오리피스를 구비한다. 이들 크기는 상대적으로 대형이고 유체를 배양 챔버(140)로 전달할 수 있다.
본 발명자는 예를 들어 4 μm × 4 μm의 더 작은 크기의 정사각형 오리피스(110)가 고려될 수 있다고 생각한다. 그렇긴 하지만, 사용되는 제조 기술(DRIE)은 최대 종횡비(aspect ratio), 일반적으로 1: 20 미만의 오리피스를 형성하지 않은 것으로 알려져 있는데, 여기서 이 종횡비(aspect ratio)는 이 오리피스의 깊이에 대한 오리피스의 측면(side)의 크기 사이의 비(ratio)로 정의된다. 오리피스(110)의 측면의 크기가 주어질 때, 이 최대 종횡비(aspect ratio)는 오리피스의 깊이를 제한하고 그리하여 이 오리피스가 부여(confer)할 수 있는 수력학적 저항(hydraulic resistance)을 제한한다. 채널(130a, 130b, 130c, 130d)로부터 배양 챔버(140)로 유체가 전달될 리스크는 이에 따라 증가된다.
오리피스의 사이즈가 얼마인지에 상관없이, 그리하여 유체는 겔 형태의 배양 매체(150)가 없다면 배양 챔버(140)로 전달될 수 있을 것으로 이해된다.
또한 겔이 본질적으로 존재해야 하는 것은 마이크로유체 디바이스(100)의 동작에 단점을 야기하는 것으로 이해된다.
사실, 겔은 자극 분자가 타깃 지정된 살아있는 세포로 확산되는 것을 느리게 한다. 따라서, 배양 챔버(140) 내에서 이 자극 분자의 농도 맵의 안정화(stabilization)가 느려진다.
나아가, 자극 분자는 겔 내에서 모든 방향으로 확산되는 것으로 이해된다.
그 결과, 서로 독립적으로 취해진 각 오리피스(110)에서 자극 분자는 벽(120)에 위치된 오리피스(110)를 통과하는 표면적보다 더 큰 표면적에 걸쳐 겔에 위치된 타깃으로 확산된다. 그리하여 특정 분자로 타깃을 자극하는 것은 오리피스의 크기를 사전 선택하여 이론적으로 자극한 것보다 덜 정확하게 된다. 그리하여 타깃에는 오리피스의 크기에 의해 이론적으로 제공된 공간 해상도(spatial resolution)에 비해 공간 해상도에 손실이 있게 된다.
나아가, 확산 오리피스(110)는 벽(120)의 표면에 증가시키기 곤란한 특정 표면 밀도를 나타내는 것으로 이해된다. 특정 경우에, PDMS 벽(120)에 생성된 2개의 인접한 오리피스들 사이에 거리는 300 μm 내지 400 μm이다.
이제, 이 논문에서 사용된 제조 방법으로 달성될 수 있는 오리피스(110)의 밀도는 제한된다. 실제로, 마이크로유체 디바이스를 제조하는데 이 논문에 사용된 DRIE 방법은 달성될 수 있는 마이크로유체 채널의 밀도에 있어 제한을 나타낸다. 각 마이크로유체 채널은 설계상 단일 오리피스(110)에서 종료하므로, 그 결과 오리피스(110)의 표면 밀도는 결과적으로 더 제한된다.
이러한 단점은 오리피스의 크기에 의해 이론적으로 제공되는 타깃의 자극 정밀도가 이 타깃에서 실제로 달성되는 것이 아니라는 사실에 더 추가된다.
본 발명의 일 목적은 이들 단점 중 적어도 하나를 경감하는 것이다.
이 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 예를 들어 살아있는 세포의 세트에 의해 형성된 타깃을 자극할 수 있는 분자의 농도 맵을 제어하기 위한 마이크로유체 시스템으로서, 상기 시스템은,
- 마이크로유체 디바이스로서,
Figure pct00001
적어도 하나의 유체에 대해 적어도 하나의 입구 오리피스를 구비하고 이 유체에 대해 적어도 하나의 출구 오리피스를 각각 구비하는
Figure pct00002
Figure pct00003
≥ 1개의 마이크로유체 채널(들);
Figure pct00004
상기 마이크로유체 채널에 형성되거나 또는 상기 상이한 마이크로유체 채널에 분배되고 하나의 동일한 평면에서 네트워크를 형성하도록 이 하나의 동일한 평면에 배열되는
Figure pct00005
Figure pct00006
≥ 2개의 개구로서, 마이크로유체 채널(들)의 수
Figure pct00007
Figure pct00008
및 개구의 수
Figure pct00009
Figure pct00010
는 관계식
Figure pct00011
Figure pct00012
에 의해 연관되고 여기서 1 ≤ i ≤
Figure pct00013
Figure pct00014
이고
Figure pct00015
Figure pct00016
는 상기 채널
Figure pct00017
Figure pct00018
에 대한 개구의 수인(
Figure pct00019
Figure pct00020
라는 항목은 "합산" 연산자에 대응한다),
Figure pct00021
Figure pct00022
≥ 2개의 개구;
Figure pct00023
개구의 네트워크를 커버하는 적어도 하나의 마이크로다공성 멤브레인을 포함하며, 상기 타깃은 마이크로유체 채널(들)과 반대쪽 멤브레인 측에 배열되도록 의도된 것인, 마이크로유체 디바이스; 및
- 상기 각 마이크로유체 채널에 유체를 공급하기 위해 유체를 공급하는 하나 이상의 수단
을 포함하며, 상기 유체들 중 적어도 하나는 상기 타깃을 자극하기 위한 분자를 포함하는 특징으로 하는 마이크로유체 시스템을 제안한다.
상기 시스템은 아래의 다른 기술적 특징을 단독으로 또는 조합으로 제공할 수 있다:
- 마이크로다공성 멤브레인(microporous membrane)은 0.05 μm 내지 12 μm, 바람직하게는 0.05 μm 내지 3 μm의 수력학적 직경을 가지는 기공을 구비한다;
- 마이크로다공성 멤브레인의 기공의 표면 밀도는 103 내지 1010 기공/cm2이다;
- 마이크로다공성 멤브레인은 유리, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 석영, 실리콘, 실리카 또는 실리콘 카바이드로부터 선택된 물질로 만들어진다;
- 커버가 마이크로유체 채널에 제공되고, 상기 커버는 유리 또는 실리콘, 비-엘라스토머 광-기교결합된 폴리머, 금속, 전기 전도성 또는 반도체성 합금, 세라믹, 석영, 사파이어, 엘라스토머로부터 선택된 물질로 만들어지고;
- 유체를 위한 상기 적어도 하나의 입구 오리피스 및 상기 적어도 하나의 출구 오리피스가 커버에 형성되고;
- 마이크로유체 채널 각각은 광-경화된 및/또는 열 경화된 수지의 적어도 하나의 벽을 포함하고;
- 폐쇄된(closed) 배양 챔버가 상기 타깃에 제공되고, 또는 마이크로유체 채널은 마이크로유체 채널(들)과 반대쪽 마이크로다공성 멤브레인 측에 배열되고, 타깃은 따라서 챔버 또는 상기 하나의 다른 마이크로유체 채널에 위치되고;
- 챔버 또는 마이크로유체 채널은 광학적으로 투명한 물질로 만들어진 베이스(base)를 포함하고, 이 베이스는 마이크로다공성 멤브레인에 대해 챔버 또는 마이크로유체 채널의 다른 측에 배열되고;
- 챔버 또는 마이크로유체 채널은 광-경화된 및/또는 열 경화된 수지로 만들어진 측방향 벽을 포함하고;
- 복수의 수단은 마이크로유체 채널에 공급하는데 제공되고, 이들 공급 수단 각각은 마이크로유체 채널 중 하나에 공급하고;
- 광학적 관찰 수단(viewing means)이 제공되고;
- 광학적 관찰 수단은 광활성 국부 현미경 기술(photoactivation localization microscopy) 또는 자극 방출 결핍(stimulated-emission-depletion) 현미경 기술을 구현하고;
- 개구는 이들 개구가 속하는 평면에서 2차원 네트워크를 형성하고;
- 2개의 인접한 개구들의 각 중심은 10 μm 내지 250 μm 사이의 거리만큼 분리된다.
본 발명의 다른 특징, 목적, 및 잇점은 첨부 도면을 참조하여 제공된 이하 상세한 설명으로부터 나타날 것이다:
- 도 2는 본 발명에 따른 마이크로유체 시스템의 부분 단면 사시도;
- 도 3(a) 내지 도 3(d)은 도 2에 도시된 마이크로유체 디바이스를 제조하는 방법 단계 또는 이 방법에 있는 특정 단계의 완료시 획득되는 중간 구조물을 경우에 따라 도시하는 도면;
- 도 4(a) 내지 도 4(c)는 디바이스의 베이스 및 측방향 벽으로 형성된 조립체를 제조하는 동안 획득된 중간 구조물을 도시하는 도면, 여기서 상기 조립체는 도 2의 마이크로유체 디바이스의 일부를 형성하도록 의도된 것이다;
- 도 5(a)는 도 2에 도시된 본 발명에 따른 마이크로유체 디바이스의 마이크로유체 채널에 흐르는 유체를 도시하는 도면, 여기서 이들 유체 중 하나는 타깃 세포에 대한 자극 분자를 포함한다,
도 5(b)는 도 2의 디바이스의 챔버 내 자극 분자의 농도 프로파일을 나타내는 도면;
- 도 6은 본 발명에 따른 다른 마이크로유체 디바이스의 단면도;
- 도 7(a), 도 7(b), 도 7'(a), 도 7'(b) 및 도 7(c) 내지 도 7(f)은 도 6의 마이크로유체 디바이스를 제조하는 단계 또는 이 마이크로유체 디바이스의 제조시 획득되는 중간 구조물을 도시하는 도면;
- 도 8은 도 6의 마이크로유체 디바이스를 도시하는 부분 저면도;
- 도 9는 각 마이크로유체 채널이 다수의 개구를 포함하는 방식으로 배열된 도 6의 마이크로유체 디바이스의 마이크로유체 채널의 사시도;
- 도 10은 도 6의 일 변형예에 따른 마이크로유체 디바이스의 마이크로유체 채널의 평면도, 여기서 이 채널은 각 마이크로유체 채널이 이 디바이스의 마이크로다공성 멤브레인으로 개방된 개구를 포함하는 방식으로 배열된다;
- 도 11은 도 10에 도시된 디바이스의 제조 단계를 도시하는 도면;
- 도 12(a) 내지 도 12(d)는 본 발명에 따른 마이크로유체 디바이스의 일 변형 실시예를 제조하는 방법 단계 또는 이 방법에 있는 특정 단계의 완료시 획득되는 중간 구조물을 경우에 따라 도시하는 도면.
제일 먼저, 도 2를 참조하여 멤브레인으로 개방된 개구를 각각 구비하는 2개의 마이크로유체 채널을 포함하는 본 발명에 따른 마이크로유체 디바이스(1)를 제시하고 도 3(a) 내지 도 3(d) 및 도 4(a) 내지 도 4(c)를 참조하여 그 제조 방법을 제시한다.
이 마이크로유체 디바이스(1)는 마이크로유체 채널에서 유체의 순환(circulation)을 위한 오리피스(21, 22)를 구비하는 유리하게는 강성인 커버(2), 측방향 벽(3) 및 중심 벽(30)을 포함하며, 여기서 측방향 벽과 중심 벽은 모두 유리하게는 광-경화된 및/또는 열 경화된 수지로 만들어진다. 특히, 디바이스(1)의 측방향 벽(3)은 광-경화된 및/또는 열 경화된 수지의 단일 층으로 생성된다.
마이크로유체 디바이스(1)는 그 하부 부분(bottom part)에, 측방향 벽(3)의 및 중심 벽(30)의 베이스에 횡방향으로 연장하는 마이크로다공성 멤브레인(5)에 의해 커버된 2개의 개구(47, 470)를 더 포함한다. 개구(47, 470)라는 용어는, 디바이스의 벽들 사이에 연장하고 멤브레인(5)에 의해 커버되도록 의도된 채널의 단부 표면을 의미하는 것으로 이해된다.
개구(47, 470)는 하나의 동일한 평면에 배열되고, 이 하나의 동일한 평면에서 개구의 네트워크에, 이 경우에 1차원에 비유(likened)될 수 있다. 본 발명의 문맥에서, 개구의 "네트워크"라는 용어는 이들 개구들 사이에 연관성(link) 및/또는 이들 개구들이 속하는 평면에서 이들 개구의 특정 배열이 있을 필요 없이 복수의 개구들이 존재하는 사실을 단순히 나타내는 것이다.
예를 들어, 도 1에서는 개구(47, 470)는 하나의 동일한 평면에서 반드시 직선으로 배열된 2개의 상이한 마이크로유체 채널에 의해 공급된다. 다른 한편, 아래에서 설명된 다른 실시예에서, 일부 개구는 하나의 동일한 채널에 의해 공급될 수 있고, 이 개구는 더욱이 하나의 동일한 평면에서 2차원으로 배열된다.
벽(3, 30) 및 커버(2)는 마이크로다공성 멤브레인(5)에 의해 각 개구(47, 470)에서 폐쇄된 2개의 마이크로유체 채널(4, 40)을 한정할 수 있게 한다. 이들 채널(4, 40) 각각에 대한 유체 입구는 오리피스(21 또는 22)에 각각 대응한다. 이들 마이크로유체 채널에 대한 유체 출구는 도시되지 않았다.
마이크로다공성 멤브레인(5)은 2개의 환경, 즉 마이크로유체 채널 및 이 채널의 외부 환경을 분리하며, 이 외부 환경은 예를 들어 자극이 가해지는 타깃이 배열되도록 의도된 배양 챔버(8)에 의해 형성된다. 이런 점에서, Smith 등의 논문에 사용된 겔은 멤브레인이 아닌 것으로 이해되는데, 그 이유는 이 겔은 마이크로유체 채널 및 배양 챔버를 분리하는 것이 아니라, 도리어, 배양 챔버를 충전하는 배양 매체를 형성하기 때문이다.
나아가, 마이크로다공성 멤브레인(5)은 마이크로유체 채널(4, 40)에 흐르도록 의도된 유체가 이 멤브레인의 다른 측으로 전달되는 것을 방지하지만, 이 멤브레인은 아래에서 상세히 설명된 바와 같이 마이크로유체 채널(4, 40) 중 적어도 하나의 채널 내 유체에 의해 전달될 수 있는 타깃을 자극할 수 있는 분자는 확산될 수 있게 한다. 본 발명에 따른 디바이스(1)는 배양 챔버(8)에 겔의 존재를 요구하지 않는다.
마이크로유체 디바이스(1)는 또한 유리하게는 강성이고 투명한 베이스(6), 및 유리하게는 광-경화된 및/또는 열 경화된 수지로 만들어진 측방향 벽(7a, 7b)을 포함한다. 이들 측방향 벽(7a, 7b), 베이스(6) 및 마이크로다공성 멤브레인은 챔버(8)를 형성할 수 있게 한다. 챔버(8)를 형성하기 위하여, 4개의 측방향 벽이 제공되고, 이들 벽은 실제로 단일 아웃라인(outline)에 비유될 수 있는데, 그 이유는 제조 방법이 유리하게는 단일 부품으로 이들 벽을 생산하기 때문이다.
챔버(8)의 하부는 예를 들어 살아있는 세포로 형성된 타깃을 수용하도록 의도된 베이스(6)의 상부면(top face)(61)으로 형성된다. 이 경우에, 살아있는 세포는 마이크로다공성 멤브레인(5)으로부터 떨어져 챔버(8)의 베이스(6) 위에 배열되도록 의도된다. 이들 세포는 따라서 마이크로유체 디바이스(1)와는 분리되어 표준 상태에서 배양될 수 있다.
마이크로유체 채널(4, 40)은 타깃을 자극할 수 있는 분자를 포함하는 유체를 순환()시킬 수 있게 한다. 이것은, 아래에서 보다 상세히 설명된 바와 같이, 마이크로다공성 멤브레인(5)을 통해 챔버(8)로 확산된 다음, 예를 들어, 자극을 요구하는 살아있는 세포(CV)들이 하부에 존재하는 챔버(8)(배양 챔버)를 통해 확산되는 것에 의해 수행된다.
유리하게는, 베이스(6)는 광학적으로 투명한 물질, 예를 들어 유리로 만들어진다. 이것은, 디바이스의 외부에 광학적 관찰 수단(18)을 배열하여 예를 들어, 챔버(8)의 하부에 배열된 살아있는 세포의 자극에 대한 응답을 관찰하는 것을 가능하게 하기 때문에 유리하다.
커버(2)는 유리 또는 실리콘, 비-엘라스토머 광-기교결합된 폴리머, 금속, 전기 전도성 또는 반도체성 합금, 세라믹, 석영, 사파이어, 엘라스토머로부터 선택된 물질로 만들어질 수 있다.
마이크로다공성 멤브레인(5)은 마이크로유체 채널(4, 40) 및 챔버(8) 사이에 유체의 전달을 피하도록 선택된다. 실제로, 마이크로다공성 멤브레인(5)은 완전히 유체적으로 밀봉(fluid-tight)될 수 없다. 또한, 마이크로다공성 멤브레인(5)을 통해 유체의 전달 속도가 제한 값 미만인 경우 챔버(8)에 위치된 세포에는 흐름이 가해지지 않는 것으로 고려될 수 있다.
이 제한 속도는, 예를 들어, 1 μm/s 정도인 것으로 고려될 수 있다. 이 경우에, 세포에 가해지는 전단 응력(shearing stress)은 무시가능하다.
더욱이, 각 마이크로유체 채널(4, 40) 내에서의 속도는 100 μm/s 내지 10 000 μm/s일 수 있고, 심지어 10 000 μm/s를 초과할 수 있다.
또한, 1 μm/s의 제한 값을 달성하기 위하여, 마이크로다공성 멤브레인(5)의 수력학적 저항 Rh,멤브레인은 마이크로유체 채널(4, 40)에서의 유체의 속도에 따라 마이크로유체 채널(4, 40)의 수력학적 저항 Rh,채널보다 100 내지 10 000배 더 커야 한다.
예를 들어, 마이크로유체 채널(4, 40)에서의 유체의 흐름 속도가 10 000 μm/s이라면, 멤브레인(5)을 통한 유체의 속도가 고려되는 1 μm/s의 제한 값 미만인 것을 보장하기 위해 이하 부등식이 유지(observed)되어야 한다:
10 000*Rh,채널 < Rh,멤브레인 (R1).
더욱이, 높이 h, 폭 w 및 길이 L를 구비하는 직사각형 마이크로유체 채널(4, 40), 및 두께 e 및 반경 r기공, 기공의 표면 밀도 ρ를 가지는 동일하고 원통형인 기공을 구비하는 마이크로다공성 멤브레인(5)을 취하면, 관계식(R1)은 다음 형태로 쓸 수 있다:
10 000*μ.L/(w.h3) < μ.e/(r기공 4.ρ.Lw) (R2)
또는: θ = r기공 4.ρ/e < 10-4* h3/L2 (R3)
높이 h = 100 μm, 폭 w = 1 000 μm 및 길이 L = 1 000 μm인 마이크로유체 채널(4, 40)에서, θ항은 관계식(R3)을 유지하기 위해 1010 m 미만이어야 한다. 나아가, 1 μm의 반경 및 10 μm의 멤브레인 두께를 가지는 원통형 기공을 가정하면, 기공의 표면 밀도 ρ는 105 기공/cm2 미만이어야 한다.
관계식(R3)은 물론 한편으로 마이크로다공성 멤브레인(5)을 통과하는 유체의 제한 속도의 고려되는 값 및 다른 한편으로 마이크로유체 채널(4, 40)에서 이 유체의 흐름 속도에 따라 일반화될 수 있다.
마이크로다공성 멤브레인(5)은 0.05 μm 내지 12 μm의 수력학적 직경을 가지는 기공을 구비할 수 있다. 특히, 기공이 원통형인 경우, 기공의 수력학적 직경은 그 직경에 대응한다.
그러나, 유리하게는, 이 수력학적 직경은 0.05 μm 내지 3 μm일 수 있다. 실제로, 3 μm 미만의 수력학적 직경을 가지는 기공을 구비하는 멤브레인을 사용하면 나타날 수 있는 대부분의 사용 상태에서 챔버(8)로 흐르는 것을 피할 수 있는 것으로 이해된다.
현재, 멤브레인 제조사는 일반적으로 0.2 μm를 초과하는 수력학적 기공의 직경을 구비하는 멤브레인을 시장에 제공하고 있다. 그리하여 본 발명의 문맥에서 기공은 유리하게는 0.2 μm 내지 3 μm의 수력학적 직경을 구비할 수 있다. 그러나, 이론적으로 기공의 수력학적 직경에는 하한이 없으나, 0.05 μm 만큼 작은 수력학적 직경을 구비하는 기공을 구현하는 이유를 고려하는 것을 설명한다.
3 μm를 초과하는 수력학적 직경을 구비하는 기공이 사용되는 경우, 유체가 마이크로다공성 멤브레인(5)을 통과하지 않는 것을 보장하기 위해 마이크로유체 디바이스를 사용하는 것이 (예를 들어, 마이크로유체 채널(4, 40)에서 흐름율(flow rate)을 선택하는데에) 선험적으로(a priori) 더 곤란하다. 그러나 이 수력학적 직경이 증가하는 것은 멤브레인(5)에 의해 커버된 각 개구(47 470)와 연관된 멤브레인의 기공의 수를 감소시키는 것에 의해 달성되는 것으로 이해된다. 이제, 개구당 멤브레인의 기공의 수를 감소시키면 마이크로유체 디바이스의 각 개구를 통해 수력학적 저항이 증가하게 된다.
이런 이유 때문에, 3 μm를 초과하는 수력학적 직경을 구비하는 기공을 사용하는 것은 마이크로유체 채널에서 고려될 수 있는 유체의 흐름율의 범위를 제한하는 것에 의해 고려될 수 있다.
Smith 등의 디바이스에서, 개구는 하나의 및 단 하나의 확산 오리피스에 의무적으로 대응되는데, 그 이유는 본 발명에 제안된 바와 같은 멤브레인이 없기 때문이다. 그 결과, 수력학적 저항은 Smith 등의 디바이스에서는 오리피스 그 자체의 직경에 종속한다.
마이크로다공성 멤브레인(5)을 구현하는 것은 그리하여 이것이 겔 및 이에 수반되는 단점이 없이 가능할 수 있기 때문에 실용적인 잇점을 제공한다.
마이크로다공성 멤브레인(5)의 기공의 밀도는 이를 위해 부분적으로 103 내지 1010 기공/cm2 일 수 있다. 기공의 높이는 50 nm 내지 100 μm일 수 있다.
더욱이, 마이크로다공성 멤브레인(5)은 유리, 석영, 실리콘, 실리카 또는 실리콘 카바이드 또는 심지어 마이크로유체 디바이스의 나머지 부분에 사용될 수 있는 폴리머와 동일한 특성의 폴리머와 같은 여러 물질로 만들어질 수 있다. 따라서 폴리카보네이트, 폴리에스테르 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하는 것이 가능하다.
제 1 예에 따라, 폴리카보네이트의 마이크로다공성 멤브레인(5)은 0.2 μm 내지 1 μm의 기공 직경, 예를 들어 Whatman사로부터 cyclopore 유형(Whatman CycloporeTM)의 기공 직경이 제공될 수 있다. 제 2 예에 따라, 폴리에스테르의 마이크로다공성 멤브레인(5)은 0.4 μm 내지 3 μm의 기공 직경, 예를 들어 Corning사로부터 Transwell 유형(Corning
Figure pct00024
Transwell
Figure pct00025
)의 기공 직경이 제공될 수 있다. 제 3 예에 따라, 폴리에틸렌테레프탈레이트의 마이크로다공성 멤브레인(5)은 0.4 μm 내지 8 μm의 기공 직경, 예를 들어 Becton Dickinson사로부터 "Track-Etched" 유형의 기공 직경이 제공될 수 있다.
이들 마이크로다공성 멤브레인은 도 3(a) 내지 도 3(d)을 참조하여 아래에 설명된 마이크로유체 디바이스(1)를 제조하는 방법과 호환되는 잇점을 제공한다. 이들은 또한 생체에 적합한(biocompatible) 잇점 및 특히 다양한 분자에 투과성이 있도록 기능화가능한(functionalizable) 잇점을 제공한다. 기능화가능한 이라는 용어는 마이크로다공성 멤브레인(5)이 특정 기능(특정 화학종, 화학적 반응 등을 보유하는)을 수행하도록 화학적으로 변형될 수 있는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
일반적으로, 디바이스는 다음 크기를 구비할 수 있다. 마이크로유체 채널의 높이 h는 1 μm 내지 1 000 μm, 유리하게는 10 μm 내지 200 μm일 수 있다. 그 폭(미도시)은 10 μm 내지 2 mm일 수 있다. 챔버(8)의 높이 h'는 10 μm 내지 1 000 μm, 유리하게는 50 μm 내지 200 μm일 수 있다. 더욱이, 입구 E 및 출구 S 사이의 거리는 수 센티미터(centimeter)이다.
광학적 관찰 수단(18)이 전술된 바와 같이 마이크로유체 디바이스와 연관될 수 있다. 이 광학적 관찰 수단(18)은 타깃 세포에 적용된 자극 분자의 농도 맵을 알 수 있게 한다. 이것은 또한 자극 분자에 대한 세포의 생물학적 응답의 기능적 이미징을 생성할 수 있게 한다. 그리하여 타깃 세포의 관찰된 거동 및 이들 타깃 세포에 적용된 농도 맵 사이에 상관성을 실험으로 수행하는 것이 훨씬 더 수월해진다.
이러한 관찰은 광학적으로 투명한 물질로 만들어진 베이스가 매우 얇을 수 있어서 높은 공간 해상도로 수행될 수 있다. 예를 들어, 높은 해상도, 심지어 초해상도(super-resolution)의 형광 현미경은 광-활성화된 국부 현미경(photo-activated localized microscopy)(PALM) 또는 자극 방출 결핍(stimulated-emission-depletion)(STED) 현미경과 같은 기술로 예를 들어, 150 μm 두께의 유리 슬라이드로 형성된 베이스를 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명에 따라 마이크로유체 디바이스(1)를 제조하는 방법의 일례는,
(a) 엘라스토머 물질로 만들어진 스탬프(1')를 사용하여 마이크로다공성 멤브레인(5)을 구비하는 지지부(2') 위에 배치된 광-경화가능한 및/또는 열-경화가능한 액체를 프린트(imprint)하는 단계;
(b) 액체에 광-조사하거나 및/또는 액체를 가열하여 한편으로는 마이크로다공성 멤브레인(5)에 의해 그 베이스에서 폐쇄된 제 1 측방향 벽(3)을 형성하고 다른 한편으로는 멤브레인(5)과 접촉하는 중심 벽(30)을 형성하는 단계;
(c) 오리피스(미도시)를 구비하는 커버(2)를 지지부(2') 반대쪽에 있는 제 1 측방향 벽(3) 위에 및 중심 벽(30) 위에 접합(gluing)시켜, 유체가 각각 순환할 수 있는 마이크로유체 채널(4, 40)을 형성하는 단계;
(d) 지지부(2')를 제거한 후, 지지부(2')의 제거에 의해 액세스가능하게 만들어진, 제 1 측방향 벽(3)의 및 중심 벽(30)의 부분 위에, 광-경화된 및/또는 열 경화된 수지로 만들어진 적어도 베이스(6) 및 상기 적어도 2개의 제 2 측방향 벽(7a, 7b)을 포함하는 조립체를 접합시켜, 챔버(8)를 형성하는 단계를 적어도 포함하는 방법이다.
이 방법은 문헌 WO 2008/009803에 개시된 방법에 기초한다.
단계 (a)에서 수행된 동작은 도 3(a)에 도시된다.
단계 (a)에서 사용된 스탬프(1')는 PDMS와 같은 엘라스토머 물질로 만들어질 수 있다. 이것은 생성될 마이크로유체 디바이스(1)의 프로파일과 상보적인(complementing) 몰드(mold)로 사용된 프로파일을 포함한다. 그리하여 스탬프(1')는 달성될 마이크로유체 디바이스(1)의 중심 벽(30)을 형성하는 수직 슬롯(1'c)을 구비하는 돌출부(1'a)를 구비한다. 이것은 또한 돌출부(1'a)를 둘러싸는 중공 영역(1'b)을 구비하는데, 이 영역은 마이크로유체 디바이스(1)의 상기 제 1 측방향 벽(3)이 형성되도록 의도된 곳이다. 지지부(2')는 또한 PDMS로 만들어질 수 있고 플랫 프로파일(flat profile)을 구비한다.
마이크로다공성 멤브레인(5)이 제일 먼저 지지부(2') 위에 배열되고, 이후 스탬프(1')가 지지부(2')로 프레스된다. 이에 따라 스탬프(1')는 멤브레인(5)을 돌출부(1'a)를 통해 지지부(2')로 푸시한다.
이후, 스탬프(1') 및 지지부(2') 사이에 위치된 볼륨은 적절한 양으로, 특히 스탬프(1')의 중공 영역(1'b)에 및 돌출부(1'a)에 형성된 슬롯에, 예를 들어 액체 형태 RL의 광-가교결합가능한 및/또는 광-폴리머화가능한 수지로 충전된다. 이 충전은 마이크로다공성 멤브레인(5)의 위치를 변경하지는 않는데, 그 이유는 마이크로다공성 멤브레인(5)이 스탬프(1') 및 지지부(2') 사이에 고정되어 있기 때문이다.
광-가교결합가능한 및/또는 광-폴리머화가능한 수지는 모노머(monomer) 및/또는 프리-폴리머(pre-polymer)에 기초한 용액 또는 분산액(dispersion)이다. 본 발명의 방법은 통상적으로 접착제, 접합제 또는 표면 코팅으로 사용되는 광-가교결합가능한 및/또는 광-폴리머화가능한 수지를 사용한다.
유리하게는, 접착제, 접합제 또는 표면 코팅은 통상적으로 광학적 영역(domain)에 사용되는 것으로 선택될 수 있다. 이러한 수지는, 조사되어 광-기교결합된 및/또는 광-폴리머화될 때, 고체(solid)로 된다. 바람직하게는, 적절히 형성된 고체는 버블 또는 임의의 다른 불규칙성이 없이 투명하다.
이러한 수지는 일반적으로 에폭시, 에폭시 실란, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산 유형의 모노머/코폴리머/프리-폴리머에 기초하지만, 티올엔(thiolene), 폴리우레탄 및 우레탄 아크릴레이트와 같은 수지도 또한 사용될 수 있다. 이 수지는 폴리아크릴아미드 겔과 같은 광-가교결합가능한 수성 겔(aqueous gel)로 대체될 수 있고, 이들은 주위 온도에서 액체인 것으로 선택된다. 이 수지는 또한 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 대체될 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 광-가교결합가능한 수지 중에서, 언급될 수 있는 제품은 예를 들어, 제품 NOA81 및 NOA60과 같은 브랜드명 NOA
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Norland Optical Adhesives으로 Norland Optics 사에 의해 시판되는 제품, "Dymax Adhesive and light curing Systems" 영역에서 Dymax 사에 의해 시판되는 제품, "UV adhesives" 영역에서 Bohle 사에 의해 시판되는 제품, 마케팅 레퍼런스 SR492 및 SR499로 Sartomer 사에 의해 시판되는 제품이 있다.
이들 수지의 폴리머화 및/또는 가교 결합은 UV, 가시광선, IR 복사선에 의한 조사와 같은 임의의 적절한 수단을 사용하여 광-활성에 의해 수행된다.
수지는 일단 폴리머화되고 및/또는 가교결합되면, 우선적으로 강성이고 비-유연성인 것으로 선택될 수 있는데, 그 이유는 유체가 마이크로유체 디바이스(1)에서 압력을 받아 순환()하도록 만들어질 때 엘라스토머 수지는 변형되는 경향이 있기 때문이다. 그러나, 살아있는 세포의 탄성을 연구하는 것과 같은 특정 응용에서, 광-가교결합가능한 엘라스토머 수지를 사용하는 것이 배제되지는 않는다.
스탬프(1') 및 지지부(2') 사이에 위치된 볼륨이 액체 수지 RL로 충전된 후, 압력 P이 스탬프(1')에 인가되어 임의의 여분의 수지를 배출한다(drive out). 도 2에서, 돌출 부분 및 특히 엘라스토머로 만들어진 스탬프(1')의 돌출부(1')는 지지부(2')와 접촉한다. 액체 수지는 스탬프(1')의 중공 영역의 형상을 취한다.
단계 (b)의 완료시 획득되는 구조물은 도 3(b)에 도시된다.
단계 (b)에서, 수지의 조사는 스탬프(1')를 통한 디바이스의 베이스에 수직인 축에서 수행된다. 조사는, 원하는 경우, 수지로 만들어진 제 1 측방향 벽(3)의 및 중심 벽(30)의 표면에, 활성 폴리머화 및/또는 가교 결합 사이트를 남기는 방식으로 선량 조사(dosed)되어야 한다. 이후, 스탬프(1')는 디바이스로부터 제거된다. 도 3(b)은 스탬프(1')의 중공 영역의 프로파일과 상보적인() 프로파일을 구비하는 광-폴리머화된 및/또는 광-기교결합된 수지로 만들어진 제 1 측방향 벽(3)을 도시한다. 이 동일한 도면에서, 마이크로유체 채널(4, 40)을 분리할 수 있게 하는 중심 벽(30)을 또한 볼 수 있다.
액체 상태의 수지에 엘라스토머로 만들어진 스탬프(1')를 사용하여 프린트하는 것은 매우 우수한 해상도를 가지는 매우 작은 사이즈의 구조물을 획득할 수 있게 한다.
이후, 단계 (c)에서, 마이크로유체 채널(4, 40)에서 유체를 순환시키기 위한 오리피스를 포함하는 커버(2)가 이전에 스탬프(1')와 접촉한 상기 제 1 측방향 벽(3) 측에 고정된다. 지지부(2')는 이후 제거될 수 있다. 단계 (c)의 완료시 획득되는 구조물은 다른 평면에 위치된 커버의 오리피스 없이 도 3(c)에 도시된다.
지지부(2')를 제거하는 것은 마이크로다공성 멤브레인이 광-폴리머화된 및/또는 광-기교결합된 수지로부터 접합 해제됨이 없이, 및 이 멤브레인이 파괴되거나 부분적으로 찢어지는 일이 없이 수행된다.
커버(2)는 유리, 실리콘, 고체 폴리머 필름, 금속, 전도성 또는 반도체성 합금, 세라믹, 석영, 사파이어, 엘라스토머로 생산될 수 있다.
바람직하게는, 유리 슬라이드, 폴리머 필름 또는 실리콘 슬라이드가 선택될 수 있다. 커버(2)를 형성하는데 사용된 물질은 마이크로유체 디바이스(1)로 만들어질 수 있는 응용에 따라 선택된다.
따라서, 유리와 같은 광학적으로 투명한 물질로 만들어진 커버(2)는 관찰 및 광학적 검출(투명성)을 용이하게 하는데 보다 적절하다. 유리의 또 다른 잇점은 매우 우수한 열 전도성이며 이는 디바이스의 가열을 균일하게 수행할 수 있게 한다.
마이크로유체 채널(4)의 하부 부분에 마이크로다공성 멤브레인(5)을 배열하면 표준 살아있는 세포 배양 프로토콜에 적합한 사용을 할 수 있는 것으로 이해된다. 실제로, 베이스(6)는 살아있는 세포 배양이 수행되는 유리 슬라이드이고, 이 슬라이드는 이후 단계 (c)의 완료시 획득된 구조물에 고정되어 이후 상세히 설명되는 바와 같이 챔버(8)(배양 챔버)를 형성하는 것으로 고려될 수 있다.
전술된 제조 방법은 Smith 등의 논문에 언급된 바와 같이 5 μm에 이르는 크기, 및 10 μm만큼 작을 수 있는 및 그리하여 특히 10 μm 내지 300 μm 미만의 값 사이의 2개의 인접한 개구 사이의 피치(pitch)(2개의 인접한 개구의 각 중심들 사이의 거리)를 구비하는 개구를 제조하는 것을 가능하게 할 수 있는 것으로 이해된다. 특히, 이 피치는 10 μm 내지 250 μm일 수 있다.
베이스(6) 및 2개의 제 2 측방향 벽(7a, 7b)을 포함하는 조립체는 이하의 방법 단계로부터 제조될 수 있다:
(e1) 지지면(3'a), 및 광-경화가능한 및/또는 열-경화가능한 액체 수지 RL를 수용하도록 의도된 공동(3'b)을 구비하는 엘라스토머 물질로 만들어진 개방 몰드(3')를 사용하는 단계;
(e2) 몰드(3')의 지지면(3'a) 위에 베이스(6)를 위치시키는 단계;
(e3) 베이스(6) 위에 마스크(4')를 위치시킨 다음, 광-조사 또는 가열하여 상기 제 2 측방향 벽(7a, 7b)을 형성하는 단계.
단계 (e1) 내지 단계 (e3)의 완료시 획득되는 구조물은 단계 (e3)가 액체 수지의 광-조사로 구성된 경우에 도 4(a)에 도시된다.
스탬프(1') 및 지지부(2')와 같은 몰드(3')는 PDMS와 같은 엘라스토머로 만들어질 수 있다.
이들 단계에서 사용된 광-경화가능한 및/또는 열-경화가능한 액체 수지는 단계 (a)에서 사용된 액체 수지에 대해 이미 설명된 가능한 것들로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 단계 (a) 및 단계 (e1) 내지 단계 (e3)에 사용된 액체 수지는 동일한 것이다. 일 변형예로서, 광-가교결합가능한 수성 겔은 이전에 설명된 것, 또는 폴리디메틸실록산(PDMS)이 사용될 수 있다.
베이스(6)는 커버에 사용된 물질로부터 선택될 수 있다. 유리하게는, 광학적으로 투명한 물질은 전용 디바이스에 의한 광학적 관찰을 용이하게 하는데 사용될 수 있다. 이 광학적으로 투명한 물질은 특히 유리일 수 있고, 베이스(6)는 이에 따라 통상적으로 살아있는 세포(CV)를 배양하는데 사용되는 유리 커버를 형성한다. 유리를 사용하면 더욱이 이 기판에 존재하는 화학적 및 생물학적 표면 처리를 이용할 수 있게 한다.
마스크(4')는 액체 수지의 정밀한 영역을 광-조사할 수 있게 하여 마이크로유체 디바이스의 상기 제 2 측방향 벽(7a, 7b)을 형성할 수 있게 하는 오리피스(4'a, 4'b)를 구비할 수 있다.
단계 (e3)가 완료되면, 나머지 모든 단계는 단계 (e4)에서 마스크(4') 및 몰드(3')를 제거하여 상기 제 2 측방향 벽(7a, 7b) 및 베이스(6)에 의해 형성된 조립체만을 남기는 것이다. 이 조립체는 도 4(b)에 도시된다.
일반적으로, 단계 (e5)가 이후 수행되는데, 이 단계는 상기 조립체를 린싱(rinsing)하는 것, 예를 들어 90/10의 부피비로 에탄올/아세톤 혼합물을 사용하는 것으로 구성된다. 이 린싱은 베이스(6)에 남아있을 수 있는 광-조사되지 않거나 가열되지 않은 수지를 모두 제거할 수 있게 한다.
이후, 살아있는 세포(CV)를 배양하는 것은 이 조립체가 단계 (c)의 완료시에 획득된 구조물과 배열되기 전에 및 단계 (d)를 시작하기 전에 수행된다.
이를 위해, 이 조립체는 생체에 적합하여야 한다.
이를 위해, 이 조립체는 예를 들어 UV로 강하게 광-조사되고 나서, 수 시간 동안 물과 같은 중성 용액에서 강력히 린싱될 수 있다.
일 변형예로서, 챔버 또는 보다 일반적으로 디바이스의 여러 요소를 생체에 적합한 물질로 제조하는 것이 가능하다.
마지막으로, 살아있는 세포의 배양은 도 4(c)에 도시된 바와 같이 베이스(6)의 상부면(61)에서 수행될 수 있다. 이 배양은 표준 상태에서 수행된다. 특히, 이 배양은 종래의 유리 슬라이드의 형태의 베이스(6)에서 수행될 수 있다.
이 배양이 완료되면, 단계 (d)가 수행될 수 있다.
단계 (d) 동안 수행되는 동작은 도 3(d)에 도시된다.
단계 (d)가 수행되면, 마이크로유체 디바이스(1)는 사용 준비 완료된다. 이것은 챔버(8)(배양 챔버)에서 마이크로다공성 멤브레인(5)과는 반대쪽 베이스(6)의 상부면(61)에 특히 살아있는 세포를 포함한다.
마이크로유체 디바이스(1)를 동작시키기 위하여, 이 디바이스는, 마이크로유체 시스템에서, 살아있는 세포와 같은 타깃을 자극할 수 있는 분자를 포함하는 유체를 마이크로유체 채널(4, 40) 중 적어도 하나에 공급하는 적어도 하나의 수단과 연관된다.
예를 들어, 2개의 독립적인 유체 저장소가 제공될 수 있는데, 여기서 하나의 유체 저장소는 타깃에 대한 자극 분자를 포함하는 유체(F1)를 마이크로유체 채널(4)에 공급하기 위한 것이고, 다른 유체 저장소는 중성 유체(F2)를 제 2 마이크로유체 채널(40)에 공급하기 위한 것이다.
이들 저장소와 사용될 수 있는 마이크로유체 채널(4, 40)의 일 예는 도 5(a)에서 평면도로 개략적으로 도시되어 있다.
유체(F1)는 입구(E4)를 통해 마이크로유체 채널(4)에 도입되고 출구(S4)를 통해 이 채널(4)로부터 나온다. 유체(F2)는 이를 위해 입구(E40)를 통해 마이크로유체 채널(40)에 도입되고 출구(S40)를 통해 이 채널(40)로부터 나온다. 2개의 마이크로유체 채널(4, 40)은 물론 마이크로유체 디바이스(1)의 중심 벽(30)에 의해 분리된다.
중심 벽(30)에 의해 제공되는 분리는 이들 유체 사이에 혼합이 일어나지 않을 수 있으므로 각 마이크로유체 채널(4, 40)을 순환하는 유체를 리사이클링(recycle)할 수 있게 한다. 나아가, 이 분리에 의하여, 유체의 흐름 속도는, 예를 들어 전단력의 효과 하에서 2개의 유체의 유체 역학적 혼합(hydrodynamic mixing)이 일어날 리스크 없이 100 μm/s 내지 10 000 μm/s, 심지어 그 이상의 값의 넓은 범위 내로 연장될 수 있다. 나아가, 상이한 채널들 사이에 유체의 순환 속도를 다르게 하는 것이 디바이스를 동작시키는데 문제를 야기함이 없이 고려될 수 있다.
유체(F1, F2)는 타깃 세포에 대한 자극 분자가 2개의 유체 중 하나에 및 약한 농도로 존재하는 것에 의해서만 다르다.
입구(E4, E40)는 도 2의 입구 오리피스(21, 22)에 필적하는 것으로 이해된다.
도 5(b)는 수직 단면도로 개략적으로 도시된 마이크로유체 디바이스의 상이한 부분에 유체(F1, F2)의 흐름을 개략적으로 도시한다.
각 유체(F1, F2)는 그리하여 챔버(8)(배양 챔버) 내에 있지 않는 마이크로다공성 멤브레인(5)과 접촉하는 마이크로유체 디바이스(1)의 마이크로유체 채널(4, 40) 중 하나에 흐르도록 의도된다. 채널(4, 40)에서 이들 분자의 농도 맵은 계단 형태의 곡선(C1)으로 도시된다.
마이크로유체 채널(4) 및 챔버(8)의 베이스(6)에 설치된 살아있는 세포 사이에 살아있는 세포를 자극할 수 있는 (유체(F1)에 포함된) 분자를 전송하는 것은 마이크로다공성 멤브레인(5)을 통해 챔버(8)에서 확산하는 것에 의해 수행된다.
보다 구체적으로, 이들 분자를 전송하는 것은 제일 먼저 마이크로다공성 멤브레인(5)을 통해 확산된 후, 챔버(8)를 통해 확산되어, 마지막으로 살아있는 세포가 위치되어 있는, 챔버(8)의 베이스(6)의 상부면(61)에 도달하는 것에 의해 수행된다.
농도 맵은 챔버(8) 내에서 안정화되어야 한다. 특히, 챔버(8)의 베이스(6)에서, 안정화 시간(tstab)은 h'2/D 정도이고 여기서 h'는 챔버(8)의 높이이고 D는 챔버(8)에서 타깃 세포를 자극하도록 의도된 분자의 확산 계수이다. 과도하게 긴 안정화 시간을 피하기 위해, 챔버의 높이는 일반적으로 500 μm로 제한되는 것으로 이해된다.
이에 따라 챔버(8)에서 안정화된 농도 맵은 "erf" 유형의 함수를 나타내는 곡선 형태인 곡선(C2)으로 도시된다. 마이크로유체 채널에 이러한 공급을 하면, 이에 따라 챔버(8)의 베이스에 및 그리하여 자극될 살아있는 세포에 아주 특정한 농도 맵을 획득하는 것이 가능하다.
도 5(a) 및 도 5(b)를 참조하여 전술된 공급은 예시적으로 제공된 단 하나의 예일 뿐이다. 따라서, 마이크로유체 채널에 유체를 공급하는 것은 다른 유형의 농도 맵을 타깃 세포에 획득하기 위해 상이하게 수행될 수 있다.
따라서, 다른 예에서, 유체(F1 및 F2)를 2개의 마이크로유체 채널(4, 40) 각각에 공급하여 챔버(8) 내에 보다 복잡한 농도 맵을 획득할 수 있게 하는 공급 수단이 제공될 수 있다.
폐쇄된 챔버(8)는, 테스트가 진행될 때 유체가 마이크로유체 채널에서 흐르도록 의도되어 있지 않는, 유리하게는 측방향으로 오리피스를 포함하는 마이크로유체 채널로 대체될 수 있다. 그러나, 채널은 화학적으로 살아있는 세포를 분석하기 위하여 살아있는 세포로부터 분비물(secretion)을 회수(recover)하기 위하여 측방향 오리피스에 연결될 수 있다. 더욱이, 2개의 테스트들 사이에는, 배양 매체의 변경 또는 신속한 린싱이 고려될 수 있다.
더욱이, 또한 타깃 세포를 챔버(8)의 또는 마이크로유체 채널의 베이스에 배열하지 않고 마이크로다공성 멤브레인(5) 그 자체 위에 배열하는 것이 가능할 수 있는 것으로 이해된다. 이러한 경우에, 타깃 세포에 획득된 농도 맵은 마이크로유체 채널(4, 40)에 생성된 농도 맵에 대응한다. 실제로, 이 경우에, 타깃 세포는 마이크로유체 채널(4, 40)에 흐르는 유체와 접촉하는 측과 반대쪽 멤브레인(5) 측에 위치된다.
더욱이, 심지어 챔버 없이 또는 마이크로유체 채널 없이 마이크로유체 디바이스(1)를 제조하는 것이 가능하고, 이 경우 타깃 세포는 마이크로다공성 멤브레인(5) 바로 위에 배치된다. 이 경우에, 전술된 단계 (e1) 내지 단계 (e3)는 디바이스를 제조하는데 요구되지 않는 것으로 이해된다.
본 발명에 따른 다른 마이크로유체 디바이스는 이제 도 6 및 도 8을 참조하여 설명되고, 이 디바이스를 제조하는 방법은 도 7(a), 도 7(b), 도 7'(a), 도 7'(b) 및 도 7(c) 내지 도 7(f)을 참조하여 설명된다.
도 6에 도시된 마이크로유체 디바이스(101)는 한편으로는 수 개의 개구(401', 402')를 포함하고 다른 한편으로는 마이크로다공성 멤브레인(500)으로 개방된 개구(403', 404')를 각각 포함하는 다수의 마이크로유체 채널(401, 402)을 포함한다. 이 경우에, 2개의 마이크로유체 채널이 제공되는데, 하나의 채널(401)에는, 도 8에 백색으로 도시된 6개의 개구를 제공하고, 다른 채널(402)에는, 도 8에 흑색으로 도시된 6개의 개구를 제공한다. 이들 개구(401', 402', 403', 404')는 하나의 동일한 평면에서 2차원인 개구의 네트워크를 형성하도록 이 하나의 동일한 평면(P)에 배열된다. 이 평면(P)은 도 6 및 도 8에 도시되어 있고, 도 8은 이 평면(P)의 레벨 아래에서 보았을 때 상기 개구를 도시한다.
마이크로다공성 멤브레인(500)은 그 하부 부분에서 상이한 채널을 커버하여 상이한 개구를 커버하기 위하여 상이한 마이크로유체 채널의 측방향 벽에 대해 횡방향으로 연장한다.
유리하게는, 마이크로다공성 멤브레인(500)은 마이크로유체 채널(401, 402)의 상기 개구(401', 402', 403', 404')를 모두 커버한다. 이것은 단일 멤브레인으로 상이한 개구를 커버할 수 있게 하여 개구의 네트워크가 조밀할 때(dense) 특히 실용적이다. 일반적으로, 본 발명에 따른 방법은 10 μm의 피치만큼 서로 분리된 5 μm의 개구를 제조할 수 있게 한다. 이 피치는 여기서 2개의 인접한 개구의 각 중심들을 분리하는 거리로서 정의된다.
마이크로다공성 멤브레인(500)은 기공(pore)을 구비한다. 이 멤브레인(500)의 특성은 도 2, 도 3(a) 내지 도 3(d) 및 도 4(a) 내지 도 4(c)를 참조하여 전술된 마이크로유체 디바이스(1)의 멤브레인(5)과 동일할 수 있다.
마이크로유체 디바이스(101)는 또한 마이크로유체 채널을 위한 커버(200)를 포함한다. 이 커버(200)는 유리 또는 실리콘, 비-엘라스토머 광-기교결합된 폴리머, 금속, 전기 전도성 또는 반-전도성 합금, 세라믹, 석영, 사파이어, 엘라스토머로부터 선택된 물질로 만들어질 수 있다.
마이크로유체 채널(401, 402)에서 순환하도록 의도된 유체에 대한 입구 및 출구 오리피스는 이 커버(200)(미도시)에 형성될 수 있다.
마이크로다공성 멤브레인(500)의 기공의 수력학적 직경은 마이크로유체 채널(401, 402)에서 흐르는 유체가 이 멤브레인(500)을 통과하지 못하게 하고, 타깃을 자극할 수 있는 분자만이 이 멤브레인을 통과하게 한다. 이런 점에서, 이전에 제공된 관계식(R1) 내지 (R3) 및 마이크로유체 채널(401, 402)에서 흐르는 유체가 통과하지 못하게 하기 위해 멤브레인에 대해 고려되는 제한 속도에 대한 선택이 참조된다.
이들 자극 분자의 농도 맵은 상이한 마이크로유체 채널(401, 402) 각각에 대해 유체 공급을 선택하는 것에 의해 생성된다. 도 8(마이크로다공성 멤브레인(500)은 도시되어 있지 않다)에서 볼 수 있는 바와 같이, 마이크로다공성 멤브레인(500)으로 개방된 개구(401', 402', 403', 404')는 자극 분자에 대한 확산 영역을 형성하며, 이는 화학적 정보를 타깃에 제공하는 픽셀에 비유될 수 있다.
마이크로유체 디바이스(101)는 유리하게는 상기 타깃에 대한 폐쇄된 배양 챔버(8)를 제공한다. 이 챔버는 따라서 제 1 마이크로유체 채널(401, 402)과는 반대쪽 마이크로다공성 멤브레인(500) 측에 배열된다. 챔버는 전술된 마이크로유체 디바이스(1)의 챔버(8)의 특성과 유사한 특성을 구비하지만, 그 크기는 적응되어야 한다.
따라서, 마이크로다공성 멤브레인(500)은 챔버의 측방향 벽들 사이에 횡방향으로 연장하여 그 상부 부분에서 상기 챔버를 폐쇄한다.
타깃은 마이크로다공성 멤브레인(500)에 대해 챔버(8)의 다른 측에 위치된, 챔버(8)의 베이스(61) 위에 위치될 수 있다.
일 변형예로서, 챔버가 없다면, 마이크로다공성 멤브레인(500) 바로 위 챔버(8) 내에 타깃을 위치시키는 것, 심지어 마이크로다공성 멤브레인 바로 위에 타깃을 위치시키는 것을 고려하는 것이 완벽히 가능하다.
여기서 다시, 배양 챔버(8)는, 유체가 이 채널에서 흐르도록 의도되어 있지 않은, 유리하게는 측방향으로 오리피스를 포함하는 마이크로유체 채널로 대체될 수 있다.
도 2에 도시되고 전술된 수단(18)과 같은 광학적 관찰 수단은 또한 특히 챔버(8)의 또는 마이크로유체 채널의 베이스가 광학적으로 투명하다면 마이크로유체 디바이스(101)와 연관될 수 있다.
마이크로유체 디바이스(101)를 제조하는 방법은 도 2에 도시된 마이크로유체 디바이스를 적응시키는 것에 의해 이 디바이스에 대해 전술된 단계 (a) 내지 단계 (d)와 유사한 단계에 기초한다.
단계 (a) 및 단계 (b)는 이에 따라 도 7(b)에 도시된 구조물(200)을 생성하도록 구현된다. 단계 (a)에서, 엘라스토머 물질로 만들어진 스탬프(10')는 그리하여 마이크로다공성 멤브레인(500)을 구비하는 지지부(20') 위에 배치된 광-경화가능한 및/또는 열-경화가능한 액체(RL)를 프린트하는데 사용된다(도 7(a)). 이후, 단계 (b)에서, 액체에 광을 조사하고 및/또는 이 액체를 가열하여 마이크로다공성 멤브레인(500)에 수 개의 벽을 형성한다.
유사하게, 단계 (a) 및 단계 (b)는 도 7'(b)에 도시된 다른 구조물(200')을 생성하도록 구현된다. 보다 구체적으로, 단계 (a)에서, 엘라스토머 물질로 만들어진 스탬프(10'')는 마이크로다공성 멤브레인이 없을 때 지지부(20'') 위에 배치된 광-경화가능한 및/또는 열-경화가능한 액체(RL)를 프린트하는데 사용된다(도 7'(a)). 이후, 단계 (b)에서, 액체에 광을 조사하고 및/또는 액체를 가열하여여 수 개의 벽을 형성한다.
이후, 서로 독립적으로 생성된 구조물(200', 200'')은 새로운 광-조사 또는 새로운 가열을 통해 서로 결합된다. 이것은 구조물(200' 및 200'')의 액체 수지들 사이에 영구적인 결합(permanent bond)을 생성할 수 있게 한다(도 7(c)).
구조물이 조립되면, 지지부(20', 20'') 중 하나(20")가 제거되어 구조물(200, 200')의 조립체에 의해 형성된 새로운 구조물(200'')을 노출시킨다. 이후, 전술된 단계 (c)를 반복하는 단계가 수행된다. 다시 말해, 오리피스(미도시)를 구비하는 커버(200)가 마이크로다공성 멤브레인(500)의 반대쪽에서 구조물(200'')의 상이한 벽(3', 30')에 접합되어, 마이크로유체 채널(401, 402)을 형성한다.
마이크로다공성 멤브레인(500)과 접촉하는 지지부(20')는 이후 제거된다(도 7(e)). 이 도 7(e)에서는 마이크로유체 채널(401, 402)이 도시되어 있다. 한편으로는 마이크로유체 채널(401) 및 다른 한편으로는 마이크로유체 채널(402)은 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이 평면에서 이 채널과 중첩(superpose)될 수 있게 상이한 깊이를 구비하는 것이 주목된다.
이후, 광-경화된 및/또는 열 경화된 수지로 만들어진 적어도 베이스(6) 및 상기 적어도 2개의 제 2 측방향 벽(7a, 7b)을 포함하는 조립체가 전술된 단계 (d)에 따라 멤브레인(500)에 접합되어 챔버(8)를 형성한다. 이 조립체는 이를 위해 도 4(a) 내지 도 4(c)를 참조하여 전술된 단계 (e1) 내지 단계 (e3)를 반복하는 방법으로 제조된다.
이렇게 획득된 마이크로유체 디바이스(101)의 마이크로유체 채널(401, 402)의 벽, 및 이 디바이스의 챔버(8)의 벽은 전술된 수지로 또는 일 변형예에서, 주위 온도에서 액체인 것으로 선택된 폴리아크릴아미드 겔과 같은 광-가교결합가능한 수성 겔로 생성될 수 있는 것으로 이해된다. 이 수지는 또한 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 대체될 수 있다.
도 6의 마이크로유체 디바이스(101)를 동작시키기 위하여, 이 디바이스는 마이크로유체 시스템에서, 마이크로유체 채널(401, 402)의 적어도 하나의 채널에 살아있는 세포와 같은 타깃을 자극할 수 있는 분자를 포함하는 유체를 공급하는 적어도 하나의 수단과 연관된다.
예를 들어, 유체 저장소와 같은 특정 공급 수단(미도시)이 각 마이크로유체 채널(401, 402)에 제공될 수 있다. 저장소 및 연관된 마이크로유체 채널 사이에 연결은 모세관으로 이루어질 수 있다.
마이크로유체 채널(401, 402)은 도 8의 단면도 A-A에 따라 개구(401', 402', 403', 404')를 제공하는 채널(401, 402)만을 도시하는 부분 사시도에 따라 도 9에 개략적으로 도시되는데, 이 단면은 또한 도 7(a) 내지 도 7(f), 도 7'(a) 및 도 7'(b)을 참조하여 제조 방법을 기술하기 위하여 선택된 도면에 대응한다.
도 9에 도시된 배열은, 하나의 공급이 다수의 개구를 제공할 수 있게 한다는 점에서, 감소된 개수의 연결 시스템으로 병렬 실험을 실행시킬 수 있게 한다.
그러나, 마이크로유체 채널의 배열은 도 8에 도시된 바와 같이 개구의 2차원 네트워크를 유지하는 것에 의해 상이할 수 있다.
따라서, 각 채널이 단일 개구만을 포함하여 개구만큼 많은 채널이 존재하게 하는 것을 고려할 수 있다. 이러한 경우는 도 8의 12개의 개구와 연관된 12개의 마이크로유체 채널 중에서 단 4개의 채널(4010, 4020, 4030, 4040)(개구 4010', 4020', 4030', 4040'와 각각 연관된 것)만을 도시하는 도 10에 도시되어 있다. 이 도 10에서, 각 마이크로유체 채널에는 타깃을 자극하는 분자를 특히 포함할 수 있는 전용 유체가 공급될 수 있다.
각 채널의 공급은 이에 따라 독립적이다. 더욱이, 이 공급은 채널에 적어도 2개의 유체를 연속적으로 전달할 수 있게 하는 밸브에 의하여 입구에서 변조될 수 있다.
적절히 형성된 마이크로유체 디바이스는 그리하여 도 2를 참조하여 설명된 디바이스와 필적하는 디바이스이다. 그러나, 이 디바이스는 2개를 초과하는 마이크로유체 채널을 포함한다.
이들 상태에서, 이러한 디바이스를 제조하는 방법은 도 3(a) 내지 도 3(c)를 참조하여 설명된 제조 단계 및, 적절한 경우, 도 3(d), 도 4(a) 내지 도 4(c)를 참조하여 설명된 단계를 반복하여 챔버 또는 다른 마이크로유체 채널을 형성할 수 있는 것으로 이해된다.
그러나, 이를 위해, 스탬프(1')의 형상은 돌출부(1'a)가 수직 슬롯(1'c) 대신에, 마이크로유체 채널을 서로 분리하는 벽을 형성하는데 적절한 그리드 형태의 중공 영역을 포함하여 도 8의 개구의 네트워크를 궁극적으로 획득할 수 있도록 변형되어야 한다. 도 11은 도 3(a)에 도시된 단계에 대응하는 단계에서 지지부(2'')를 구비하는 돌출부 위에 그리드 형태(11'c)의 중공 영역을 포함하는 적절히 변형된 스탬프(11')를 도시한다.
이것은 수많은 가능성을 제공한다.
실제로, 타깃을 자극할 수 있는 분자의 원하는 농도 맵에 따라 유체를 공급하는 마이크로유체 채널을 선택하는 것이 가능하다.
또한 타깃을 자극하는 상이한 유형의 분자를 마이크로유체 채널에 공급하는 것이 가능하다. 이 방식으로, 살아있는 세포를 배양하는 공간에 정확하고 가변적인 제어가 수행될 수 있다.
예를 들어, 하나의 마이크로유체 채널에 자극 분자를 포함하는 유체를 공급하고, 또 예를 들어 제 1 마이크로유체 채널에 바로 인접한 다른 마이크로유체 채널에 중성 용액을 포함하는 유체를 공급하는 것이 가능하다. 이 유체는 이후 챔버(8)에서 혼합되어, 타깃 세포가 이 베이스 위에 위치될 때 챔버의 베이스에서 아주 특정한 농도 맵을 형성하게 한다.
또한 마이크로유체 채널(401, 402, 403, 404)마다 오프셋된 시간에 원하는 개구(401', 402', 403', 404')를 통해 타깃을 자극하는 것이 가능하다. 도 8에 도시된 다른 개구들이 또한 동일한 방식으로 공급될 수 있다.
고려될 수 있는 마이크로유체 채널의 다른 배열은 다음과 같다.
사실 타깃에 대한 자극 분자를 포함하는 유체를 순환시키는 단일 마이크로유체 채널만을 제공하고, 이 채널은 다수의 개구를 포함하는 것이 가능하다.
예를 들어, 4개의 개구를 구비하는 하나의 채널을 포함하는 디바이스를 제조하는 것이 요구될 수 있고, 마이크로유체 채널은 그리하여 이들 4개의 개구에 유체를 공급한다.
이러한 디바이스를 제조하는 방법은 챔버(8)가 또한 제공되는 경우에는(도 12(d)) 도 12(a) 내지 도 12(d)를 참조하여 제공된다.
스탬프(101')는 PDMS와 같은 엘라스토머 물질로 만들어질 수 있다. 이 스탬프는 생성될 마이크로유체 디바이스의 것과 상보적인 몰드로 사용되는 프로파일을 포함한다. 스탬프(101')는 이에 따라 마이크로유체 디바이스의 상이한 벽(301')을 형성하는 다수의 수직 슬롯(101'c)을 구비하는 돌출부(101'a)를 포함한다. 이 스탬프는 또한 돌출부(101'a)를 둘러싸는 중공 영역(101'b)을 포함하며, 이 영역은 마이크로유체 디바이스의 측방향 벽(300')이 형성되도록 의도된 곳이다. 지지부(201')는 또한 PDMS로 만들어질 수 있고 플랫 프로파일을 구비한다.
마이크로다공성 멤브레인(500')은 제일 먼저 지지부(201') 위에 배열되고, 이후 스탬프(101')는 지지부(201')로 프레스된다.
이후, 스탬프(101') 및 지지부(201') 사이에 위치된 볼륨은 적절한 양으로, 예를 들어 액체 형태(RL)의 광-가교결합가능한 및/또는 광-폴리머화가능한 수지 충전된다. 스탬프(101') 및 지지부(201') 사이에 위치된 볼륨은 액체 수지(RL)로 충전된 후에, 압력(P)이 스탬프(101')에 인가되어 여분의 수지를 배출한다.
단계 (b)의 완료시 획득되는 구조물은 도 3(b)에 도시된다.
수지는 스탬프(101')를 통해 조사된다. 이후, 스탬프(101')는 디바이스로부터 제거된다. 도 12(b)에서 광-폴리머화된 및/또는 광-기교결합된 수지의 벽(300', 301')은 스탬프(101')의 중공 영역과 상보적인 프로파일을 가지는 것을 볼 수 있다.
이후 커버(200')는 이전에 스탬프(101')와 접촉한 상기 제 1 측방향 벽(300') 측에 고정된다. 지지부(201')는 이후 제거될 수 있다. 이 단계의 완료시 획득된 구조물은 도 12(c)에 도시된다.
챔버(8)는 도 4(a) 내지 도 4(c)를 참조하여 전술된 방법에 따라 제조된 후, 도 12(c)에 도시된 구조물로 조립된다. 이 조립 동작은 도 12(d)에 도시된다.
채널에서 유체의 이동 방향은 도 12(d)에서 F로 표시된다. 이 채널은 멤브레인(500')으로 개방된 상이한 개구를 연속적으로 제공되는 것으로 이해된다.
여기서 다시, 이미 위에서 제시된 여러 물질이 고려될 수 있다. 챔버(8)의 존재는 의무적인 것이 아니고, 이 챔버(8) 대신에 채널이 특히 제공될 수 있다. 멤브레인(500')은 전술된 멤브레인(5, 500)과 동일한 특성을 구비할 수 있다.
본 발명은 따라서 기공의 수력학적 직경이 마이크로유체 채널로부터, 예를 들어, 챔버 또는 다른 마이크로유체 채널을 포함하는 멤브레인의 반대쪽으로 유체의 전달을 피하도록 빈틈없이 선택된 멤브레인을 구현한다. 기공의 수력학적 직경은 더욱이 넓은 범위에 걸쳐 연장할 수 있다.
본 발명은 그리하여 마이크로유체 채널로부터 챔버 또는 이 다른 마이크로유체 채널로 유체의 전달을 피하는 겔 형태의 배양 매체를 요구하지 않는다.
배양 챔버에서의 확산은 그리하여 물과 같은 액체 배양 매체에서 수행된다. 이 챔버에서 이러한 확산은 그리하여 겔로 생성된 배양 매체에서보다 더 빠르다. 이것은 테스트를 보다 신속히 수행할 수 있게 하고 또한 상이한 테스트를 시퀀스로 보다 신속히 실행할 수 있게 한다.
더욱이, 자극 분자가 본 발명에 따른 디바이스로 획득된 타깃에 도달하는 정밀도는 우수하며, 알려진 디바이스에 의한 것보다 훨씬 더 우수하다.
이것은 챔버 내에 겔이 없는 것과 연관되며, 이는 특히 이 겔에서 관찰되는 자극 분자의 다방향 확산을 제한한다.
나아가, 본 발명에 따른 방법은 높은 표면 밀도를 구비하는 소형 크기의 개구의 네트워크를 제조할 수 있게 한다. 일반적으로, 개구의 크기는 5 μm에 이를 수 있고 2개의 인접한 개구의 각 중심들 사이의 거리는 10 μm에 이를 수 있다.
마지막으로, 개구의 크기는 마이크로다공성 멤브레인의 기공의 수력학적 직경과 완전히 독립적이다. 따라서, 대형 기공(예를 들어 3 마이크론)을 구비하는 마이크로다공성 멤브레인과 연관된 소형 개구(예를 들어 30 마이크론 이하의 사이즈)를 구비하는 마이크로유체 디바이스를 제조하는 것이 가능하다. 또한 소형 기공(예를 들어 0.2 마이크론)을 구비하는 마이크로다공성 멤브레인(500)과 연관된 대형 개구(예를 들어 2000 마이크론의 사이즈)를 구비하는 마이크로유체 디바이스를 제조하는 것이 가능하다.
이것은 고려되는 응용에 따라 마이크로유체 디바이스의 크기를 선택하는데 넓은 자유도를 제공한다.
본 발명은 특히 살아있는 세포의 배양, 관찰 및 연구를 위해 생물학 분야에서 적용가능하다. 특히, 예를 들어 신경 네트워크를 생성하기 위하여 특정 분자에 대한 신경 세포의 화학적 응답을 결정하는 것이 가능하다. 또한 특히, 화학요법에 사용되는 분자에 대한 암 세포의 응답을 측정하는 것이 가능하다. 또한 바이오칩을 제조하기 위해 또는 조직의 자극을 위해, 특히 인공 조직을 생성하기 위해 마이크로유체 시스템을 사용하는 것이 가능하다.
본 발명과 연관된 잇점은 예를 들어 화장품에서 특정 분자의 독성 임계값을 결정하기 위해 다른 응용 분야에 적용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 예를 들어 살아있는 세포의 세트에 의해 형성된 타깃을 자극할 수 있는 분자의 농도 맵을 제어하기 위한 마이크로유체 시스템으로서,
    - 마이크로유체 디바이스(1, 101)로서,
    Figure pct00027
    적어도 하나의 유체에 대해 적어도 하나의 입구 오리피스를 구비하고 이 유체에 대해 적어도 하나의 출구 오리피스를 각각 구비하는
    Figure pct00028
    Figure pct00029
    ≥ 1개의 마이크로유체 채널(들)(4, 40, 401, 402, 4010, 4020, 4030, 4040);
    Figure pct00030
    상기 마이크로유체 채널에 형성되거나 또는 상기 상이한 마이크로유체 채널에 분배되고 하나의 동일한 평면에서 네트워크를 형성하도록 이 하나의 동일한 평면에 배열되는
    Figure pct00031
    Figure pct00032
    ≥ 2개의 개구(47, 470, 401', 402', 403', 404', 4010', 4020', 4030', 4040')로서, 마이크로유체 채널(들)의 수
    Figure pct00033
    Figure pct00034
    및 개구의 수
    Figure pct00035
    Figure pct00036
    는 관계식
    Figure pct00037
    Figure pct00038
    에 의해 연관되고 여기서 1 ≤ i ≤
    Figure pct00039
    Figure pct00040
    이고
    Figure pct00041
    Figure pct00042
    는 상기 채널
    Figure pct00043
    Figure pct00044
    에 대한 개구의 수인,
    Figure pct00045
    Figure pct00046
    ≥ 2개의 개구(47, 470, 401', 402', 403', 404', 4010', 4020', 4030', 4040');
    Figure pct00047
    상기 타깃을 수용하도록 의도된 베이스(6)를 포함하는 챔버(8) 또는 다른 마이크로유체 채널; 및
    Figure pct00048
    개구의 네트워크를 커버하는 적어도 하나의 마이크로다공성 멤브레인(5, 500, 500')
    를 포함하며, 상기 타깃을 수용하도록 의도된 상기 베이스(6)는 상기 마이크로다공성 멤브레인에 대해 상기 챔버(8) 또는 상기 다른 마이크로유체 채널의 다른 측에 배열되는 것인, 마이크로유체 디바이스(1, 101);
    - 상기 각 마이크로유체 채널에 유체를 공급하기 위해 유체(F1, F2)를 공급하는 하나 이상의 수단을 포함하며, 상기 유체들 중 적어도 하나는 상기 타깃을 자극하기 위한 분자를 포함하며;
    상기 공급 수단이 상기 마이크로유체 채널 또는 각 마이크로유체 채널(4, 40, 401, 402, 4010, 4020, 4030, 4040)에 상기 유체(F1, F2) 중 적어도 하나를 공급할 때, 상기 타깃을 자극할 수 있는 분자는, 상기 챔버(8) 또는 상기 하나의 다른 마이크로유체 채널을 통해 상기 마이크로다공성 멤브레인(5, 500, 500')을 통과한 후에 확산하여, 이 챔버(8) 또는 이 다른 마이크로유체 채널에서 상기 타깃을 자극할 수 있는 분자의 농도 맵을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로유체 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마이크로다공성 멤브레인(5, 500, 500')은 0.05 μm 내지 12 μm, 바람직하게는 0.05 μm 내지 3 μm의 수력학적 직경(hydraulic diameter)을 가지는 기공(pore)을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로유체 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 마이크로다공성 멤브레인(5, 500, 500')의 기공의 표면 밀도는 103 내 1010 기공/cm2 인 것을 특징으로 하는 마이크로유체 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로다공성 멤브레인(5, 500, 500')은 유리, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 석영, 실리콘, 실리카 또는 실리콘 카바이드로부터 선택된 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 마이크로유체 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 커버(2, 200)가 상기 마이크로유체 채널에 제공되고, 상기 커버는 유리 또는 실리콘, 비-엘라스토머 광-기교결합된 폴리머, 금속, 전기 전도성 또는 반도체성 합금, 세라믹, 석영, 사파이어, 엘라스토머로부터 선택된 물질로 만들어진 것을 특징으로 하는 마이크로유체 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 유체를 위한 상기 적어도 하나의 입구 오리피스 및 상기 적어도 하나의 출구 오리피스는 상기 커버에 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로유체 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로유체 채널 각각은 광-경화된 및/또는 열 경화된 수지의 적어도 하나의 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로유체 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 챔버(8)의 또는 상기 다른 마이크로유체 채널의 상기 베이스(6)는 광학적으로 투명한 물질로 만들어진 것을 특징으로 하는 마이크로유체 시스템.
  9. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 챔버 또는 상기 마이크로유체 채널은 광-경화된 및/또는 열 경화된 수지로 만들어진 측방향 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로유체 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 수단은 상기 마이크로유체 채널에 공급하는데 제공되고, 각 상기 공급 수단은 상기 마이크로유체 채널 중 하나에 공급하는 것을 특징으로 하는 마이크로유체 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 광학적 관찰 수단(18)이 제공된 것을 특징으로 하는 마이크로유체 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 광학적 관찰 수단(18)은 광활성 국부 현미경 기술 또는 자극 방출 결핍 현미경 기술을 구현한 것을 특징으로 하는 마이크로유체 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개구(47', 470', 401', 402', 403', 404')는 이들 개구들이 속하는 평면에서 2차원 네트워크를 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로유체 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 인접한 개구의 각 중심은 10 μm 내지 250 μm의 거리만큼 분리되는 것을 특징으로 하는 마이크로유체 시스템.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10870823B2 (en) * 2014-06-12 2020-12-22 Lehigh University Biomimetic device
US10797567B2 (en) * 2015-07-23 2020-10-06 Life Technologies Corporation Rotor assembly including a housing for a sensor array component and methods for using same
CN108602064B (zh) * 2015-10-23 2021-06-29 国家科学研究中心 用于控制活体几何形状的微米流体装置
CN108223814B (zh) * 2016-12-21 2019-10-15 无锡源清天木生物科技有限公司 一种用于微流控制的液体流量控制装置和微流控制方法
US10987668B2 (en) 2016-12-23 2021-04-27 Biomerieux, Inc. Test card with well shelf
US11560305B1 (en) * 2017-07-17 2023-01-24 Gregory Nordin Microfluidic microchips by 3D printing
USD889683S1 (en) 2017-12-22 2020-07-07 Biomerieux, Inc. Test card
EP3840881A1 (en) * 2018-08-24 2021-06-30 Zoetis Services LLC Microfluidic rotor device
US11370177B2 (en) 2018-08-24 2022-06-28 Zoetis Services Llc Systems and methods for manufacturing a microfluidic rotor device
EP3840882A1 (en) 2018-08-24 2021-06-30 Zoetis Services LLC Microfluidic rotor device
EP3840883A1 (en) 2018-08-24 2021-06-30 Zoetis Services LLC Microfluidic rotor device
CN112553072B (zh) 2020-12-10 2022-04-08 上海艾众生物科技有限公司 用于生物反应器罐外循环的微流道动力设备
KR20240020381A (ko) * 2022-08-08 2024-02-15 충북대학교 산학협력단 약물의 지속적인 항암 활성 및 약물의 나노입자제형의 epr 효과를 확인할 수 있는 미세유체 장치

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7374906B2 (en) 2000-11-08 2008-05-20 Surface Logix, Inc. Biological assays using gradients formed in microfluidic systems
US20060199260A1 (en) * 2002-05-01 2006-09-07 Zhiyu Zhang Microbioreactor for continuous cell culture
JP4996248B2 (ja) * 2003-07-31 2012-08-08 ハンディーラブ インコーポレイテッド 粒子含有サンプルの処理
GB0323043D0 (en) * 2003-09-24 2003-11-05 Lux Biotechnology Ltd Biochip
US20050148064A1 (en) * 2003-12-29 2005-07-07 Intel Corporation Microfluid molecular-flow fractionator and bioreactor with integrated active/passive diffusion barrier
WO2006116616A2 (en) * 2005-04-26 2006-11-02 Applera Corporation Systems and methods for multiple analyte detection
WO2007106451A2 (en) * 2006-03-10 2007-09-20 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and method for dissolved oxygen control in parallel integrated bioreactor array
CN101479041B (zh) * 2006-06-28 2012-10-03 微溶解有限公司 促进结晶的装置及方法
FR2903679B1 (fr) 2006-07-17 2014-07-04 Centre Nat Rech Scient Fabrication de dispositifs microfluidiques polymeriques par impression photo-assistee.
WO2008028241A1 (en) * 2006-09-06 2008-03-13 The University Of Queensland Microbioreactor
JP2010503847A (ja) * 2006-09-14 2010-02-04 オックスフォード・ジーン・テクノロジー・アイピー・リミテッド 単一分子を撮像する装置
WO2009075016A1 (ja) * 2007-12-10 2009-06-18 Shimadzu Corporation 微小液滴操作デバイス及びそれを用いた反応処理方法
GB0814035D0 (en) * 2008-07-31 2008-09-10 Univ Heriot Watt Apparatus and method for biological sample culture or testing
RU2380418C1 (ru) * 2008-10-01 2010-01-27 Учреждение Российской академии наук Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН Сменный микрофлюидный модуль для автоматизированного выделения и очистки нуклеиновых кислот из биологических образцов и способ выделения и очистки нуклеиновых кислот с его использованием
JP5594658B2 (ja) * 2010-01-21 2014-09-24 一般財団法人生産技術研究奨励会 物質分布制御方法、デバイス、細胞培養方法、細胞分化制御方法
US20130068310A1 (en) * 2011-09-15 2013-03-21 University Of Washington Through Its Center Of Commercialization Method and Apparatus for a Microfluidic Device
US9678007B2 (en) * 2011-10-14 2017-06-13 Northwestern University Biological tissue analysis by inverse spectroscopic optical coherence tomography

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