KR20150048541A - Encoded microcapsules and microarray fabricated therefrom - Google Patents

Encoded microcapsules and microarray fabricated therefrom Download PDF

Info

Publication number
KR20150048541A
KR20150048541A KR1020130128747A KR20130128747A KR20150048541A KR 20150048541 A KR20150048541 A KR 20150048541A KR 1020130128747 A KR1020130128747 A KR 1020130128747A KR 20130128747 A KR20130128747 A KR 20130128747A KR 20150048541 A KR20150048541 A KR 20150048541A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microcapsules
microcapsule
microwells
coded
shell
Prior art date
Application number
KR1020130128747A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101540518B1 (en
Inventor
권성훈권성훈
권성훈
송영훈송영훈
송영훈
권태홍권태홍
권태홍
이대원이대원
이대원
김준회김준회
김준회
Original Assignee
서울대학교산학협력단
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 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020130128747A priority Critical patent/KR101540518B1/en
Publication of KR20150048541A publication Critical patent/KR20150048541A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101540518B1 publication Critical patent/KR101540518B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/5073Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals having two or more different coatings optionally including drug-containing subcoatings
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K48/00Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy
    • A61K48/005Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy characterised by an aspect of the 'active' part of the composition delivered, i.e. the nucleic acid delivered
    • A61K48/0058Nucleic acids adapted for tissue specific expression, e.g. having tissue specific promoters as part of a contruct
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/5005Wall or coating material
    • A61K9/5021Organic macromolecular compounds
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/5089Processes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N35/1065Multiple transfer devices
    • G01N35/1074Multiple transfer devices arranged in a two-dimensional array

Abstract

The present invention relates to microcapsules encoded with respect to species of a target substance contained, comprising: a hydrophilic liquid core containing the target substance; and a hydrophobic shell surrounding the liquid core. Provided is the encoded microcapsules comprising a graphic code induced on the surface of the shell.

Description

코드화된 마이크로캡슐 및 이를 이용하여 제조된 마이크로 어레이{Encoded microcapsules and microarray fabricated therefrom}[0001] The present invention relates to a coded microcapsule and a microarray prepared by using the microcapsule and microarray fabricated therefrom,

본 명세서에 개시된 기술은 코드화된 마이크로캡슐 및 이를 이용하여 제조된 마이크로 어레이에 관한 것이다.The techniques disclosed herein relate to coded microcapsules and microarrays made using them.

약물 스크리닝이란 자연적으로 존재하거나 인공적으로 합성한 다양한 종류의 물질, 약물 후보군(drug candidate)들을 세포와 반응시켜 물질에 의한 세포의 변화를 관찰하여 약물이 될 수 있는 물질을 선별하는 작업을 말한다. 주로 암세포를 선택적으로 제거할 수 있는 항암제를 찾기 위해 현재 세계적으로 많은 연구가 진행되고 있다. 최근의 유전학(genomics), 단백질체학(proteomics) 및 조합화학(combinatorial chemistry)에서의 큰 발전은 다양한 종류의 약물후보군의 개수를 매우 증가시켰고, 기존 마이크로플레이트(well-plate) 상에서 행해지던 약물 스크리닝으로는 증가하는 약물 후보군 전부를 다루기 힘들다. 이런 배경에서 미세유체 기술이 한번에 사용하는 시료의 양을 매우 줄일 수 있다는 점에서 각광을 받고 있다.Drug screening refers to a task of screening substances that can become drugs by observing changes in cells by substances by reacting with various kinds of substances or drug candidates that are naturally present or artificially synthesized. Many studies are currently being conducted worldwide to find an anticancer agent capable of selectively removing cancer cells. Recent advances in genomics, proteomics, and combinatorial chemistry have greatly increased the number of candidate drug candidates in various classes, and drug screening has been performed on existing well plates Is difficult to handle with all of the increasing drug candidates. In this context, microfluidic technology is gaining popularity in that it can greatly reduce the amount of sample used at a time.

마이크로캡슐 관련 기술의 경우 약물 등을 캡슐화하여 주의의 특정 환경 (온도, pH 등)에서 캡슐이 부서지거나 팽창하면서 내부 약물이 밖으로 빠져나와 외부와 반응하게 되는 약물 전달 (drug delivery) 등의 분야에서 많이 연구되고 있다. 이런 마이크로캡슐 관련 기술이 약물 스크리닝 분야에는 거의 적용이 안되고 있는데 가장 큰 이유로 마이크로캡슐에 새길 수 있는 코드의 개수가 한정되어 있기 때문에 수많은 약물 후보군들을 다 다룰 수 없기 때문이다. In the case of the microcapsule-related technology, in the field of drug delivery where the capsule is broken or swelled while being exposed to a certain environment (temperature, pH, etc.) Research. These microcapsule-related techniques are rarely applied in the field of drug screening because the number of codes that can be embedded in the microcapsules is limited, and thus it is impossible to handle a large number of candidate drug candidates.

현재 마이크로어레이를 이용한 약물 스크리닝의 경우 대부분 잉크젯 프린터와 같은 장비를 이용하여 어레이 칩 표면에 약물을 분사(spotting) 하는 방법을 이용하고 있으며, 칩에 분사된 약물 어레이의 좌표를 코드로 인식하여 약물과 매칭시키는 방법을 사용하고 있다. 위 기술의 경우 적은 양의 시료를 사용할 수 있다는 장점을 가지고 있지만 장비의 가격이 비싸고, 약물의 개수를 증가시키기 위해선 프린터의 토너에 약물을 매번 바꾸어 넣어야 하는 번거로움이 있다.Currently, drug screening using a microarray uses spotting of the drug on the surface of the array chip using equipment such as an ink jet printer. The coordinates of the drug array sprayed on the chip are recognized as codes, And a matching method is used. The above technique has the advantage of using a small amount of sample, but the cost of equipment is high and it is troublesome to change the drug each time to the toner of the printer in order to increase the number of drugs.

본 발명의 일 측면에 의하면, 포함된 타겟물질의 종류에 따라 코드화된 마이크로캡슐로서, 상기 타겟물질을 포함하는 친수성의 액체 코어(core); 및 상기 액체 코어를 둘러싼 소수성의 쉘(shell)을 가지며, 상기 쉘 표면에 도입된 그래픽 코드를 포함하는 코드화된 마이크로캡슐이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a microcapsule coded according to the type of a target material, comprising: a hydrophilic liquid core including the target material; And a coded microcapsule having a hydrophobic shell surrounding the liquid core, the coded microcapsule including a graphic code introduced into the shell surface.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 타겟물질을 포함하는 친수성의 액체 코어, 및 상기 액체 코어를 둘러싸며 광경화성 고분자를 함유한 소수성의 쉘을 구비한 더블 에멀젼을 준비하는 단계; 상기 광경화성 고분자를 경화시켜 코어-쉘 형태의 마이크로캡슐을 형성하는 단계; 및 상기 마이크로캡슐의 경화된 상기 쉘에 패턴화된 에너지를 조사하여 그래픽 코드를 형성하는 단계를 포함하는 코드화된 마이크로캡슐의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of preparing a double emulsion, comprising: preparing a double emulsion having a hydrophilic liquid core containing a target material and a hydrophobic shell surrounding the liquid core and containing a photocurable polymer; Curing the photocurable polymer to form microcapsules in the form of a core-shell; And irradiating patterned energy to the hardened shell of the microcapsule to form a graphic code.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 포함된 타겟물질의 종류에 따라 서로 구분되도록 코드화된 마이크로캡슐들을 마이크로웰들을 구비한 기판에 도입하는 단계; 상기 마이크로웰들 내부에 배치된 상기 코드화된 마이크로캡슐들의 코드들을 판독하는 단계; 상기 마이크로웰들에 분석대상 물질을 도입하는 단계; 및 상기 마이크로웰들 내에 도입된 상기 마이크로캡슐들을 파쇄하여 상기 타겟물질과 상기 분석대상 물질과 반응시키는 단계를 포함하되, 상기 마이크로캡슐은 상기 타겟물질을 포함하는 친수성의 액체 코어(core), 및 상기 액체 코어를 둘러싼 소수성의 쉘(shell)을 가지며, 상기 쉘 표면에 도입된 그래픽 코드를 포함하는 코드화된 마이크로캡슐을 이용한 분석방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a micro-well, comprising: introducing microcapsules coded to be distinguished from each other according to the type of target material contained therein into a substrate having microwells; Reading codes of the coded microcapsules disposed within the microwells; Introducing an analyte into the microwells; And reacting the microcapsules introduced into the microwells with the target material and the analyte, wherein the microcapsule comprises a hydrophilic liquid core including the target material, There is provided an assay method using a coded microcapsule having a hydrophobic shell surrounding a liquid core and including a graphic code introduced into the shell surface.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 포함된 타겟물질의 종류에 따라 서로 구분되도록 코드화된 마이크로캡슐들을 마이크로웰들을 구비한 기판에 도입하고, 상기 마이크로웰들에 조립된 상기 마이크로캡슐들을 파쇄하여 상기 타겟물질이 포함된 상기 마이크로캡슐들 내부의 액체를 방출시켜 얻은 마이크로 어레이로서, 상기 마이크로캡슐은 상기 타겟물질을 포함하는 친수성의 액체 코어(core), 및 상기 액체 코어를 둘러싼 소수성의 쉘(shell)을 가지고, 상기 쉘 표면에 도입된 그래픽 코드를 포함하는 마이크로 어레이가 제공된다.According to another aspect of the present invention, microcapsules coded so as to be distinguished from each other according to the type of a target material are introduced into a substrate having microwells, and the microcapsules assembled in the microwells are broken, Wherein the microcapsule comprises a hydrophilic liquid core including the target material, and a hydrophobic shell surrounding the liquid core, wherein the microcapsule comprises: There is provided a microarray comprising graphic code introduced into the shell surface.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 코드화된 마이크로캡슐의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 코드화된 마이크로캡슐의 제조방법을 나타낸 공정흐름도이다.
도 3은 미세유체 칩을 이용하여 마이크로캡슐을 제조하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 패턴된 마스크 및 자외선을 이용한 마이크로캡슐의 코드화 과정을 나타낸 도면이다.
도 5는 광개시제로 사용하는 DMPA의 자외선 조사에 따른 형광 특성을 나타낸다.
도 6은 디지털 마이크로미러 장치(Digital Micromirror Device, DMD)를 이용한 코드화 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 필름결합된 유리 마스크(Film-combined glass mask, FCG mask)를 이용한 대면적 코드화 과정을 나타낸 도면이다.
도 8은 두 가지 방식으로 마이크로캡슐을 양방향 코드화하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 9는 코드의 지속성 시험 결과를 나타낸 결과이다.
도 10은 마이크로웰들을 구비한 기판에 코드화된 마이크로캡슐을 조립하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 11은 마이크로웰의 제조방법으로 각각 (a) PDMS를 이용한 제조방법과 (b) PUA를 이용한 제조방법을 나타낸다.
도 12는 마이크로캡슐 크기에 따라 마이크로웰의 깊이가 적합하게 조절된 마이크로웰의 예들을 나타낸다.
도 13은 다양한 모양의 마이크로웰들을 나타낸 도면이다.
도 14는 마이크로웰에 조립된 마이크로캡슐의 내부 액체를 릴리즈하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 15는 항암제에 의한 세포 사멸 테스트 결과를 나타낸 도면이다.
1 is a view showing the structure of a coded microcapsule according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a process flow diagram illustrating a method of producing a coded microcapsule according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a process of manufacturing a microcapsule using a microfluid chip.
4 is a view showing a process of encoding a microcapsule using a patterned mask and ultraviolet rays.
5 shows fluorescence characteristics of DMPA used as a photoinitiator according to ultraviolet irradiation.
6 is a diagram illustrating a coding process using a digital micromirror device (DMD).
FIG. 7 is a view illustrating a large-area encoding process using a film-combined glass mask (FCG mask).
8 is a diagram illustrating a method of bi-directionally encoding microcapsules in two ways.
9 shows the result of the persistence test of the code.
10 shows a method of assembling microcapsules coded on a substrate with microwells.
11 shows a manufacturing method using (a) PDMS and (b) a manufacturing method using PUA as the microwell manufacturing method, respectively.
Figure 12 shows examples of microwells in which the depth of the microwell is appropriately adjusted according to the microcapsule size.
13 is a diagram showing microwells of various shapes.
14 is a view showing a process of releasing internal liquid of microcapsules assembled in a microwell.
15 is a diagram showing the results of cell death test using an anticancer agent.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 구현예들에 대해 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 구현예들은 당업자에게 개시된 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 구현예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 구성요소가 다른 구성요소 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성요소 "바로 위에" 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다.Embodiments of the present invention will now be described in more detail with reference to the drawings. The following implementations are provided by way of example so that the teachings of the persons skilled in the art are fully conveyed. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, etc. of components may be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification. When an element is described as being "on" another element, it is intended that the element be "on top of" another, as well as where there are other elements in between, .

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 코드화된 마이크로캡슐의 구조를 나타낸 도면이다. 도 1의 (a)는 코어-쉘 형태의 마이크로캡슐의 구조이고, (b)는 코드화된 마이크로캡슐의 구조를 나타낸다.1 is a view showing the structure of a coded microcapsule according to an embodiment of the present invention. Fig. 1 (a) shows the structure of core-shell type microcapsules, and Fig. 1 (b) shows the structure of coded microcapsules.

코드화된 마이크로캡슐(100)은 포함된 타겟물질의 종류에 따라 서로 구분되도록 코드화되며 전체적으로 코어-쉘 형태를 가진다. 즉 코드화된 마이크로캡슐(100)은 타겟물질을 포함하는 친수성의 액체 코어(liquid core, 110)와 액체 코어(110)를 둘러싼 소수성의 쉘(shell, 120)을 가진다. 또한 쉘(120) 표면에는 그래픽 코드(graphical code, 130)가 도입된다.The coded microcapsules 100 are coded so as to be distinguished from each other according to the type of the target material contained therein, and have a core-shell shape as a whole. That is, the coded microcapsule 100 has a hydrophilic liquid core 110 containing a target material and a hydrophobic shell 120 surrounding the liquid core 110. Also, a graphical code 130 is introduced into the surface of the shell 120.

코드화된 마이크로캡슐(100)의 액체 코어(110)는 추후 분석대상 물질과 반응을 하는 타겟물질을 함유하는데 상기 타겟물질은 화학적 물질 또는 생물학적 물질을 포함한다. 일례로 상기 화학적 물질은 약물이고, 상기 생물학적 물질은 세포, 분자, 단백질, 박테리아, DNA 및 RNA로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.The liquid core 110 of the coded microcapsule 100 contains a target material which reacts with a substance to be analyzed later, and the target material includes a chemical substance or a biological substance. For example, the chemical substance may be a drug, and the biological material may be at least one selected from the group consisting of cells, molecules, proteins, bacteria, DNA, and RNA.

코어-쉘 구조의 코드화된 마이크로캡슐(100)은 더블 에멀젼을 거쳐 만들어질 수 있다. 더블 에멀젼(doule emulsion)은 에멀젼 액적 내부에 작은 액적을 포함하는 구조를 가지며, 예를 들어 물 액적 내부에 오일 액적이 있는 경우(o/w/o)와 오일 액적 내부에 물 액적이 있는 경우(w/o/w)가 있을 수 있다. 상기 더블 에멀젼은 일반적인 유화장치를 이용하여 두 번의 에멀전화 단계를 거쳐 제조되거나 미세유체 칩을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 더블 에멀젼의 내부 액적이 액체 코어(110)가 되고 외부 액적이 쉘(120)로 형성된다.The coded microcapsules 100 of the core-shell structure can be made through a double emulsion. The doule emulsion has a structure including a small droplet inside the emulsion droplet. For example, when there is an oil droplet inside the droplet (o / w / o) and when there is a water droplet inside the oil droplet w / o / w). The double emulsion may be prepared through two emulsification steps using a conventional emulsification apparatus or may be prepared using a microfluidic chip. The inner droplet of the double emulsion becomes the liquid core 110 and the outer droplet is formed into the shell 120.

액체 코어(110)는 상기 타겟물질을 용해하거나 분산시킬 수 있는 친수성의 어떠한 매질로 이루어져도 상관없지만, 생체적합한 물질일 수 있으며, 물 또는 알코올류가 될 수 있다. 바람직한 액체 코어(110)의 형태는 물 액적이다.The liquid core 110 may be made of any hydrophilic medium capable of dissolving or dispersing the target material, but may be a biocompatible material and may be water or an alcohol. The preferred form of liquid core 110 is a water droplet.

액체 코어(110)의 직경은 특별히 제한되지 않지만, 약 50 내지 500㎛m 정도일 수 있다.The diameter of the liquid core 110 is not particularly limited, but may be about 50 to 500 占 퐉 m.

쉘(120)은 액체 코어(100)를 둘러싸면서, 액체 코어(110)의 모양을 유지한다. 쉘(120)은 광경화성 고분자의 경화로 만들어질 수 있다. 상기 광경화성 고분자의 종류로 실리콘함유 고분자나 아크릴레이트계 고분자를 포함할 수 있으며, 이들 고분자는 소수성의 강화를 위해 고분자 사슬 내 수소원자가 불소기로 치환되거나 불소함유 고분자와 공중합된 것일 수 있다. 예를 들어 상기 광경화성 고분자는 액체 테프론 물질일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 광경화성 고분자는 퍼플루오로폴리에테르-우레탄 디메타크릴레이트(perfluoropolyether-urethane dimethacrylate)일 수 있다. 쉘(120)은 더블 에멀젼 상태에서 외부 액적에 함유된 광경화성 고분자가 경화되어 이루어지며, 상기 외부 액적에는 광개시제가 더 포함되어 외부의 에너지원, 예를 들어 자외선에 의해 상기 광경화성 고분자의 경화 반응을 통해 쉘(120)을 구성한다. 쉘(120)의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 약 5 내지 50㎛ 정도일 수 있다.The shell 120 surrounds the liquid core 100 and maintains the shape of the liquid core 110. The shell 120 may be made from a hardening of the photo-curable polymer. The photo-curable polymer may include a silicon-containing polymer or an acrylate-based polymer. In order to enhance hydrophobicity, the hydrogen atoms in the polymer chain may be replaced with a fluorine group or may be copolymerized with a fluorine-containing polymer. For example, the photocurable polymer may be a liquid Teflon material. As a specific example, the photo-curable polymer may be perfluoropolyether-urethane dimethacrylate. The shell 120 is formed by curing the photo-curable polymer contained in the external droplet in the double emulsion state, and the external liquid further includes a photoinitiator, and the curing reaction of the photo-curable polymer by an external energy source, Thereby forming the shell 120. The thickness of the shell 120 is not particularly limited, but may be about 5 to 50 占 퐉.

그래픽 코드(130)는 문자 또는 도형으로 이루어질 수 있다. 종래 마이크로캡슐에 코드를 새기는 방법으로는 형광염료(fluorescent dye)나 양자점(quantum dot)과 같은 형광재료 여러 종류를 캡슐을 이루는 물질 또는 캡슐 내부에 담고자 하는 물질과 섞어서 각각의 물질의 형광 세기의 비율을 코드로 사용하는 스펙트럼 코딩(spectral coding) 방법이 주로 행해졌다. 이때 형광 세기의 비율을 코드로 사용하는 스펙트럼 코딩 방식은 표현할 수 있는 코드의 개수가 매우 한정적이어서 약물 스크리닝 등에 필요한 다양한 약물 후보군을 이용하기에는 큰 한계가 있다. 또한, 캡슐 내부에 타겟물질과 함께 형광 물질을 섞어주는 경우, 사용하고자 하는 캡슐 내부 물질의 상태에 영향을 미칠 수 있다.The graphic code 130 may be composed of characters or graphics. Conventionally, a method of engraving a cord into a microcapsule includes mixing a fluorescent material such as a fluorescent dye or a quantum dot with a substance forming a capsule or a substance intended to be contained in a capsule, A spectral coding method using a ratio as a code has mainly been performed. In this case, the spectrum coding method using the ratio of the fluorescence intensity as a code has a very limited number of codes that can be expressed, and thus there are great limitations in using various drug candidates required for drug screening and the like. In addition, when the fluorescent material is mixed with the target material inside the capsule, the state of the substance inside the capsule to be used may be influenced.

그래픽 코드(130)는 형광 물질을 함유할 수 있다. 상기 형광 물질은 발색단을 구비한 광개시제로부터 유래된 것일 수 있다. 예를 들어, 그래픽 코드(130)를 쉘(120)에 새기기 위해 패턴화된 에너지원을 조사하면 조사된 영역에 함유된 광개시제의 형광 세기가 증가하게 된다.The graphic code 130 may contain a fluorescent material. The fluorescent substance may be derived from a photoinitiator having a chromophore. For example, irradiating the patterned energy source to engrave the graphic code 130 in the shell 120 results in an increase in the fluorescence intensity of the photoinitiator contained in the irradiated region.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 코드화된 마이크로캡슐의 제조방법이 제공된다. 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 코드화된 마이크로캡슐의 제조방법을 나타낸 공정흐름도이다.According to another embodiment of the present invention, a method of producing a coded microcapsule is provided. FIG. 2 is a process flow diagram illustrating a method of producing a coded microcapsule according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 단계 S1에서, 타겟물질을 포함하는 친수성의 액체 코어, 및 상기 액체 코어를 둘러싸며 광경화성 고분자를 함유한 소수성의 쉘을 구비한 더블 에멀젼을 준비한다. 상기 마이크로캡슐의 껍질(쉘) 부분에 해당되는 물질은 액체 테플론 계열의 화합물과 같이 소수성을 갖는 물질이 사용될 수 있다. 한편 캡슐 내부 물질의 경우 친수성을 갖는 다양한 물질로 제작이 가능하다.Referring to Fig. 2, in step S1, a double emulsion having a hydrophilic liquid core containing a target material and a hydrophobic shell surrounding the liquid core and containing a photocurable polymer is prepared. As the material corresponding to the shell part of the microcapsule, a material having hydrophobicity such as a liquid Teflon-based compound may be used. On the other hand, the capsule inner material can be made of various materials having hydrophilic properties.

단계 S2에서, 상기 광경화성 고분자를 경화시켜 코어-쉘 형태의 마이크로캡슐을 형성한다. 상기 광경화성 고분자의 경화는 자외선에 의해 수행될 수 있다. 그리하여 고체화된 껍질(shell)이 내부 액체를 캡슐화하게 된다.In step S2, the photocurable polymer is cured to form core-shell type microcapsules. The curing of the photocurable polymer may be performed by ultraviolet light. So that the solidified shell encapsulates the internal liquid.

단계 S3에서, 상기 마이크로캡슐의 경화된 상기 쉘에 패턴화된 에너지를 조사하여 그래픽 코드를 형성한다. In step S3, patterned energy is irradiated to the hardened shell of the microcapsule to form a graphic code.

상기 소수성의 쉘은 상기 패턴화된 에너지원의 조사에 따라 형광 특성이 강화되는 광개시제를 함유할 수 있다. 본 발명에서 사용하는 광개시제는 자외선을 받으면 광분해 되어 일부 광분해 산물은 라디칼 반응을 통해 광경화성 고분자를 경화시키고, 일부의 광분해 산물은 형광 특성을 띄게 된다. 자외선을 많이 조사할수록 광분해되는 정도가 커져 형광 특성을 가지는 광분해 산물의 양이 많아져 형광 세기가 증가하게 된다. 상기 광개시제는 광경화 및 코딩을 위한 것으로서, 예를 들어 전체 쉘 중량 대비 1~5중량%의 광개시제를 광경화성 고분자와 함께 섞어줌으로서, 자외선에 의해 캡슐이 고체화되고 코드 또한 가질 수 있게 된다.The hydrophobic shell may contain a photoinitiator whose fluorescence property is enhanced by irradiation of the patterned energy source. The photoinitiator used in the present invention is photolyzed when exposed to ultraviolet rays, and some photodecomposition products cure the photocurable polymer through a radical reaction, and some photodegradation products have fluorescence properties. The more the ultraviolet rays are irradiated, the greater the degree of photodecomposition becomes, so that the amount of photodecomposition products having fluorescence properties is increased and the fluorescence intensity is increased. The photoinitiator is for photocuring and curing. For example, 1 to 5% by weight of the photoinitiator is mixed with the photo-curable polymer in terms of the weight of the entire shell, so that the capsule can be solidified by ultraviolet rays and have a code.

상기 광개시제로 사용되는 물질의 예는 자외선과 같은 외부 에너지원에 의해 분해될 수 있는 모이어티(moiety)를 구비하는 동시에 분해 후 형광을 발할 수 있는 발색단을 구비할 수 있으면 특별히 제한되지 않는다. 바람직하게는 상기 광개시제는 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논일 수 있다.Examples of the material used as the photoinitiator are not particularly limited as long as they have a moiety that can be decomposed by an external energy source such as ultraviolet rays and can have a chromophore capable of emitting fluorescence after decomposition. Preferably, the photoinitiator may be 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone.

상기 더블 에멀젼을 준비하는 단계는 소수성 표면을 갖는 채널 영역과 친수성 표면을 갖는 채널 영역을 구비한 미세유체 칩을 이용하여 수행될 수 있다. 미세유체 칩은 예를 들어, 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)으로 만들 수 있다. 구체적으로, 실리콘 웨이퍼에 포토리소그래피(photolithography)기술을 이용하여 포토레지스트(photoresist)로 미세유체칩 패턴을 만든 후 그 위에 액체 PDMS를 붓고 가열하게 되면 PDMS가 경화되고 이후 웨이퍼에서 경화된 PDMS를 떼어낸다. 두 개의 PDMS 미세유체칩을 산소 플라즈마 처리(Oxygen plasma treatment)한 후 얼라인하여 붙이게 되면 미세유체칩이 완성될 수 있다.The step of preparing the double emulsion may be performed using a microfluidic chip having a channel region having a hydrophobic surface and a channel region having a hydrophilic surface. The microfluidic chip can be made of, for example, polydimethylsiloxane (PDMS). Specifically, when a microfluidic chip pattern is formed on a silicon wafer by photolithography using a photolithography technique, and PDMS is poured on the wafer, the PDMS is cured and then the PDMS hardened on the wafer is removed . When two PDMS microfluidic chips are subjected to oxygen plasma treatment and then aligned, the microfluidic chip can be completed.

상기 그래픽 코드의 형성을 위해 사용하는 상기 패턴화된 에너지로서 자외선, 가시광선, 적외선 및 전자빔 등이 제한 없이 포함할 수 있다. 또한 상기 그래픽 코드의 형성은 리소그래피 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 패턴화된 에너지의 조사는 자외선을 이용하여 물리적 마스크 또는 디지털 마이크로미러 장치(DMD)에 의해 수행될 수 있다.The patterned energy used for forming the graphic code may include ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, and electron beams without limitation. The formation of the graphic code may also be performed in a lithographic manner. For example, the irradiation of the patterned energy may be performed by a physical mask or a digital micromirror device (DMD) using ultraviolet light.

도 3은 미세유체 칩을 이용하여 마이크로캡슐을 제조하는 과정을 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 내부액적 형성용 유체 채널(310), 외부액적 형성용 유체 채널(320) 및 최외곽 유체 채널(330)을 구비한 미세유체 칩(300)이 제공된다.3 is a view illustrating a process of manufacturing a microcapsule using a microfluid chip. Referring to FIG. 3, a microfluidic chip 300 having a fluid channel 310 for forming an inner droplet, a fluid channel 320 for forming an outer droplet, and an outermost fluid channel 330 is provided.

물/오일/물 형태로 이루어진 더블 에멀젼(double emulsion)의 마이크로캡슐을 만들기 위해서 미세유체 칩(300)의 최외곽 유체 채널(330)에 친수성(hydrophilic)코팅을 할 수 있다. 일례로 친수성 코팅물질은 실란 커플링제(silane coupling agent)인 2-[메톡시(폴리에틸렌옥시)프로필]트리메톡시실란(2-[methoxy(polyethyleneoxy)propyl]trimethoxysilane)을 톨루엔(toluene)과 부피 비로 1:9 비율로 섞어서 만들고 이 물질을 최외곽 유체 채널(330)에 흘려줌으로써 코팅물질이 미세유체 칩(300)의 채널(330)에 달라붙게 되고 채널(330)의 표면이 친수성을 가지게 된다.A hydrophilic coating may be applied to the outermost fluid channel 330 of the microfluidic chip 300 to form microcapsules of a double emulsion of water, oil, and water. For example, the hydrophilic coating material can be prepared by reacting 2- [methoxy (polyethyleneoxy) propyl] trimethoxysilane, which is a silane coupling agent, with toluene in volume ratio The coating material is adhered to the channel 330 of the microfluidic chip 300 and the surface of the channel 330 is made hydrophilic by flowing the material into the outermost fluid channel 330.

최외곽 유체 채널(330)에 친수성(hydrophilic) 코팅을 하고 물(water)을 흘려보내면서 내부액적 형성용 유체 채널(310)의 중심 유체(core flow)를 흘려보낸다. 그리하면 중심 유체가 외부액적 형성용 유체 채널(320)의 유체인 액체 테플론 (예를 들어 PFPE계 광경화성 고분자)에 의해 잘리면서 내부액적을 형성하게 된다. 상기 외부액적 형성용 유체 내에는 액체 테플론을 경화하는 데 필요한 광개시제가 더 포함된다. 중심 유체는 타겟물질을 함유한 물(water)일 수 있다. 이 내부액적은 다시 최외곽 유체 채널(330)의 물에 의해 잘리게 되어 내부액적이 외부액적에 포함된 더블 에멀젼(double emulsion) 형태의 액적을 형성하게 된다. 더블 에멀젼 형태의 액적의 크기는 미세유체 칩 채널들(310, 320, 330)의 크기를 변화시킴으로써 조절이 가능하다. 이후 외부 광원(340)으로부터 자외선 조사에 의해 액체 테플론 물질이 광경화되어 중합된 테플론 마이크로쉘을 이룸으로써, 내부에 액체 코어(liquid core)를 포함하는 고체화된 마이크로캡슐(350)이 만들어 지게 된다. 이렇게 형성된 마이크로캡슐(350)은 내부에 약물과 같은 타겟물질이 함유되며 이러한 약물이 캡슐(350) 외부로 빠져나가지 않고 30일 이상 안정적으로 캡슐(350) 내부에 보관될 수 있다.A hydrophilic coating is applied to the outermost fluid channel 330 and a core flow of the fluid channel 310 for forming an inner droplet is flowed while water is flowing. Thus, the center fluid is cut by the liquid Teflon (for example, PFPE-based photo-curable polymer), which is the fluid of the fluid channel 320 for forming the external droplet, to form the internal droplet. The fluid for forming an external droplet further includes a photoinitiator necessary for curing the liquid Teflon. The central fluid may be water containing the target material. This inner droplet is again cut by the water of the outermost fluid channel 330 to form a droplet in the form of a double emulsion in which the inner droplet is contained in the outer droplet. The size of the droplet in the form of a double emulsion can be controlled by varying the size of the microfluidic chip channels 310, 320, 330. Then, the liquid Teflon material is photo-cured by irradiating ultraviolet rays from the external light source 340 to form a polymerized Teflon micro-shell, thereby forming a solidified microcapsule 350 including a liquid core therein. The microcapsules 350 may contain a target material such as a drug and may be stably stored in the capsule 350 for at least 30 days without exiting the capsule 350.

도 4는 패턴된 마스크 및 자외선을 이용한 마이크로캡슐의 코드화 과정을 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 고체화된 마이크로캡슐(400)을 투명한 기판(410) 위에 단일층으로 뿌린 후(200) 마스크(420)을 통해 패턴된 자외선을 조사하게 되면 마스크 패턴과 동일한 모양의 코드(405)가 마이크로캡슐의 껍질 부분에 새겨지게 된다. 렌즈의 집광을 이용하여 국소적으로 코드(405)를 새길 수도 있으며 마스크(420)를 이용, 평행광을 조사하여 대면적으로 코드(405)를 새길 수 있다. 일례로 광경화를 위해 액체 테플론 폴리머와 함께 섞어주는 광개시제(photoinitiator)인 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논(2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, DMPA)를 사용하여 코드화한다. 이는 DMPA의 자외선 조사에 따라 증가하는 형광 특성을 이용한 것으로, 폴리머와 함께 섞어주는 광개시제의 농도 및 자외선 세기에 따라 코드의 형광 세기도 바뀌게 되며, 마스크 패턴을 바꿔 줌으로써 다양한 모양의 코드를 새길 수 있다.4 is a view showing a process of encoding a microcapsule using a patterned mask and ultraviolet rays. 4, when solidified microcapsules 400 are sprayed on a transparent substrate 410 as a single layer (200) and patterned ultraviolet rays are irradiated through the mask 420, a code 405 ) Is embedded in the shell of the microcapsule. The code 405 can be locally squeezed using the condensation of the lens and the code 405 can be squeezed in a large area by irradiating the parallel light using the mask 420. [ For example, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone (DMPA), which is a photoinitiator that mixes with liquid Teflon polymer for photocuring, is coded. The fluorescence intensity of DMPA is increased according to the irradiation of ultraviolet rays of DMPA. The fluorescence intensity of the cord is changed according to the concentration of the photoinitiator mixed with the polymer and the ultraviolet intensity, and the pattern of the mask can be changed by changing the mask pattern.

도 5는 광개시제로 사용하는 DMPA의 자외선 조사에 따른 형광 특성을 나타낸다. 도 5의 왼쪽 그림의 경우 고체상태의 광개시제에 직접 자외선을 조사했을 때의 형광 이미지를 보여주고 있다. 자외선을 조사하지 않았을 때엔 거의 형광 특성을 가지고 있지 않았고, 자외선을 조사하는 시간이 길어질 수록 고체 광개시제에서 나타나는 형광의 세기가 증가하는 것을 알 수 있다. 도 5의 오른쪽 그래프는 자외선을 조사한 고체 광개시제의 발광 스펙트럼 (Emission spectrum)을 분석한 그림이다. 약 550um 파장대 부근에서 최대 형광 세기를 가지는 것을 알 수 있으며, 이는 칼럼 크로마토그래피를 이용하여 추출한 물질의 형광 스펙트럼에서의 최대 형광 세기 파장대와 비슷한 결과이다.5 shows fluorescence characteristics of DMPA used as a photoinitiator according to ultraviolet irradiation. The left image of FIG. 5 shows the fluorescence image when the solid photoinitiator is irradiated with ultraviolet light directly. The fluorescence intensity of the solid photoinitiator increases as the time for irradiating ultraviolet rays increases, when the ultraviolet light is not irradiated. The graph on the right side of FIG. 5 is an analysis of the emission spectrum of the solid photoinitiator irradiated with ultraviolet rays. It can be seen that the fluorescence intensity is about 550um in the vicinity of the wavelength band, which is similar to the maximum fluorescence intensities in the fluorescence spectrum of the substance extracted by using column chromatography.

도 6은 디지털 마이크로미러 장치(Digital Micromirror Device, DMD)를 이용한 코드화 과정을 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 디지털 마이크로미러 장치(Digital Micromirror Device, DMD)는 마이크로 크기의 미러어레이를 전기적으로 구동하여 미러의 각도를 조절할 수 있는 장치이다. DMD에 있는 각각의 미러 하나하나를 조절 할 수 있어 원하는 모양의 패턴의 빛만 원하는 위치에 반사시킬 수 있는 장치이다. 이를 이용해 다양한 모양 및 문자 코드를 손쉽게 새길 수 있다. DMD 및 대물렌즈(objective lens)를 이용하여 자외선 광원(UV source)에서 나온 자외선을 집약시켜 원하는 위치에 국소적으로 패턴을 새길 수 있고, 자동화된 무빙 스테이지(moving stage)를 움직임으로써 넓은 면적의 코드화도 가능하다. 도 6의 오른쪽 아래 삽입사진은 실제 코드화된 마이크로캡슐을 광학현미경을 이용해 찍은 형광사진이다. 광학 현미경 사진으로부터 최종 코드화된 마이크로캡슐의 코드 어레이(code array)를 확인할 수 있다.6 is a diagram illustrating a coding process using a digital micromirror device (DMD). Referring to FIG. 6, a digital micromirror device (DMD) is a device capable of electrically controlling the angle of a mirror by electrically driving a micro-mirror array. Each mirror in the DMD can be adjusted so that only the light of the desired pattern can be reflected to the desired position. This makes it easy to embed various shapes and character codes. DMD and objective lens can be used to focus ultraviolet light from ultraviolet light sources to locally pattern at desired positions and to move an automated moving stage to encode a large area It is also possible. The lower right inset picture of FIG. 6 is a fluorescence photograph taken with an optical microscope of the actual coded microcapsules. From the optical microscope picture, a code array of the final coded microcapsules can be identified.

도 7은 필름결합된 유리 마스크(Film-combined glass mask, FCG mask)를 이용한 대면적 코드화 과정을 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하면, FCG 마스크를 이용하여 대면적으로 코드화하는 과정을 볼 수 있다. FCG 마스크는 패턴된 필름과 투명한 글래스가 결합된 형태로 마스크의 크기는 다양하게 조절 가능하고 마이크로캡슐을 FCG 마스크 위에 뿌린 후 아래에서 자외선을 조사하게 되면 마스크의 투명하게 패턴된 부분을 통해 자외선이 조사되고 마스크와 동일한 패턴의 코드를 마이크로캡슐에 새길 수 있게 된다. 마스크의 크기를 키울수록 한번에 코드를 새길 수 있는 마이크로캡슐의 개수도 증가하게 되며 이를 통해 대면적 코드화가 가능하게 된다.FIG. 7 is a view illustrating a large-area encoding process using a film-combined glass mask (FCG mask). Referring to FIG. 7, a process of coding a large area using an FCG mask can be seen. The FCG mask is a combination of a patterned film and a transparent glass. The size of the mask can be adjusted in various ways. When the microcapsules are sprayed on the FCG mask and then the ultraviolet rays are irradiated from below, the ultraviolet rays are irradiated through the transparent patterned part of the mask And the code of the same pattern as the mask can be embedded in the microcapsule. The larger the size of the mask, the greater the number of microcapsules that can engage the code at once, thereby enabling large area coding.

한편, 마이크로캡슐을 뿌린 후 한쪽 방향에서만 자외선을 조사하여 코드를 새기는 경우, 마스크와 가까운 쪽의 캡슐 껍질 부분에는 코드가 잘 새겨지지만 반대편 껍질 부분의 경우 코드가 제대로 새겨지지 않는다. 이는 반대편 껍질에 코드를 새기기 위해서는 마이크로캡슐을 통과하여 자외선 빛이 전달되어야 하는데 반대편에 도달하기 전에 빛이 퍼지기 때문이다. 이런 문제를 해결하기 위해 두 가지 방법이 있다. 도 8은 두 가지 방식으로 마이크로캡슐을 양방향 코드화하는 방법을 나타낸 도면이다.On the other hand, when the microcapsule is sprayed and irradiated with ultraviolet rays only in one direction, the code is well engraved on the capsule shell near the mask, but not on the opposite shell. This is because ultraviolet light must pass through the microcapsules in order to engrave the cords in the opposite shell, since the light spreads before reaching the opposite side. There are two ways to solve this problem. 8 is a diagram illustrating a method of bi-directionally encoding microcapsules in two ways.

일 구현예에 따르면, 상기 패턴화된 에너지의 조사는 상기 마이크로캡슐을 사이에 두고 2개의 상기 마스크를 이용하여 양방향 코드화하는 방식으로 수행될 수 있다(도 8의 (a)). 이는 위 아래 양쪽에 마스크를 올려 놓고 위 아래면 모두에 자외선을 조사하는 방법이다. 이는 자외선 빛을 위 아래 양쪽에서 조사하는 방법 또는 자외선 빛은 한쪽에서 나오되, 캡슐이 뿌려진 기판을 뒤집어 양쪽 모두 한번씩 자외선을 조사하는 방법이 있다.According to one embodiment, the irradiation of the patterned energy can be performed in a manner of bidirectional encoding using the two masks with the microcapsule interposed therebetween (Fig. 8 (a)). This is a method of placing ultraviolet rays on both the upper and lower surfaces by placing a mask on the upper and lower sides. This can be done by irradiating ultraviolet light from both the top and bottom, or by irradiating ultraviolet light once on both sides of the substrate with the capsules scattered.

다른 구현예에 따르면, 상기 패턴화된 에너지의 조사는 상기 마이크로캡슐을 사이에 두고 상기 마스크와 별도의 평평한 기판을 배치하고 상기 마스크와 상기 기판을 압착한 후 양방향 코드화하는 방식으로 수행될 수 있다(도 8의 (b)). 이는 마스크와 평평한 기판 사이에 마이크로캡슐을 두고, 위 아래로 압력을 가하여 마이크로캡슐을 눌러 납작하게 만들어 한쪽 껍질을 통해 조사된 자외선 빛이 퍼지기 전에 반대편 껍질에까지 도달하도록 하는 방법이다.According to another embodiment, the irradiation of the patterned energy may be performed by disposing a flat substrate separate from the mask with the microcapsule interposed therebetween, compressing the mask and the substrate, and then performing bidirectional encoding 8 (b)). This is a method of placing a microcapsule between a mask and a flat substrate, pressing the microcapsules under pressure up and down to make them flat and reaching the opposite skin before the ultraviolet light emitted through one shell spreads.

이와 같이 양방향 코드화를 하게 되면 마이크로캡슐의 코드를 관찰하고자 할 때 마이크로캡슐이 원하지 않는 방향으로 회전하여도 코드를 관찰할 수 있다는 장점이 있다. 예를 들어 마이크로캡슐의 한쪽 방향에만 코드를 새기게 되면, 마이크로캡슐이 180도 회전하여 코드를 새긴 부분의 반대 면이 현미경 쪽에 위치하게 되면 코드를 관찰하기 어렵다. 이때 마이크로캡슐에 양방향 모두 코드를 새기게 되면 마이크로 캡슐 위 아래 모든 면에서 코드를 가지고 있기 때문에 회전방향에 관계없이 코드를 관찰할 수 있게 된다.The bidirectional encoding allows the microcapsule to be observed even if the microcapsule rotates in an undesired direction when observing the code of the microcapsule. For example, if a code is engraved only in one direction of the microcapsule, it is difficult to observe the code when the microcapsule is rotated 180 degrees and the opposite side of the code is located on the microscope side. At this time, if the microcapsule is coded in both directions, the microcapsule has a code on all sides of the microcapsule, so that the code can be observed regardless of the direction of rotation.

코드화된 마이크로캡슐의 라이브러리화를 위해서는 마이크로캡슐에 코드를 새긴 후 코드가 장기간 지속되어야 한다. 도 9는 코드의 지속성 시험 결과를 나타낸 결과이다. 도 9를 참조하면, 자외선 조사 시간을 달리하여 코드를 새긴 마이크로캡슐을 장시간 보관하여 코드가 지속되는지를 확인하였다. 그 결과 20일 넘게 지나도 코드의 형광 세기가 일정하게 유지됨을 확인하였다.In order to library a coded microcapsule, the code must be retained for a long time after inserting the code into the microcapsule. 9 shows the result of the persistence test of the code. Referring to FIG. 9, the microcapsules having the coded microcapsules with different ultraviolet irradiation times were stored for a long time to confirm that the codes were maintained. As a result, it was confirmed that the fluorescence intensity of the cord was kept constant even after more than 20 days.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상술한 코드화된 마이크로캡슐을 이용한 마이크로 어레이가 제공된다. 상기 마이크로 어레이는 포함된 타겟물질의 종류에 따라 서로 구분되도록 코드화된 마이크로캡슐들을 마이크로웰들을 구비한 기판에 도입하고 상기 마이크로캡슐들을 파쇄하여 상기 타겟물질이 포함된 상기 마이크로캡슐들 내부의 액체를 방출시켜 얻을 수 있다. 또한 상기 마이크로캡슐은 상기 타겟물질을 포함하는 친수성의 액체 코어(core), 및 상기 액체 코어를 둘러싼 소수성의 쉘(shell)을 가진다. 또한 상기 쉘 표면에는 그래픽 코드가 도입되어 있다.According to one embodiment of the present invention, there is provided a microarray using the above-described coded microcapsules. The microarrays are prepared by introducing microcapsules coded so as to be distinguished from each other according to the type of target material contained therein into a substrate having microwells and breaking the microcapsules to release liquid inside the microcapsules containing the target material . Further, the microcapsule has a hydrophilic liquid core including the target material, and a hydrophobic shell surrounding the liquid core. Graphic codes are also introduced on the surface of the shell.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상술한 코드화된 마이크로캡슐을 이용한 분석방법이 제공된다. 상기 분석방법은 포함된 타겟물질의 종류에 따라 서로 구분되도록 코드화된 마이크로캡슐들을 마이크로웰들을 구비한 기판에 도입하는 단계, 상기 마이크로웰들 내부에 배치된 상기 코드화된 마이크로캡슐들의 코드들을 판독하는 단계, 상기 마이크로웰들에 분석대상 물질을 도입하는 단계, 및 상기 마이크로웰들 내에 도입된 상기 마이크로캡슐들을 파쇄하여 상기 타겟물질과 상기 분석대상 물질과 반응시키는 단계를 포함한다. 약물을 포함한 다양한 상기 타겟물질이 상기 마이크로캡슐들에 밀봉되고 상기 마이크로웰들을 구비한 상기 기판에 조립된다. 이때 상기 마이크로캡슐의 껍질(shell) 부분에 새겨진 그래픽 코드를 판독함으로써, 어떤 타겟물질이 캡슐 내부에 들어 있는지 파악할 수 있다. 그래픽 코드의 판독은 예를 들어 이미지 프로세싱을 통해 수행될 수 있다. 현미경을 통해 찍은 형광 이미지를 이미지 프로세싱 알고리즘을 통해 분석하면 자동적으로 문자 또는 도형 패턴을 인식해 그래픽 코드의 판독을 가능하게 한다. 한편, 조립을 위해 마이크로웰 위에 코드화된 마이크로캡슐을 뿌린 후 글래스와 같이 평평한 판 같은 도구로 단순하게 쓸어 내리기만 하면 마이크로캡슐이 각각의 마이크로웰에 조립된다. 마이크로웰의 디자인을 다르게 하여 독립된 하나의 반응 공간에 다양한 개수의 마이크로 캡슐을 조립할 수도 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an analysis method using the above coded microcapsules. The analysis method includes the steps of introducing microcapsules coded so as to be distinguished from each other according to the type of the target material, into a substrate having microwells, reading codes of the microcapsules encapsulated in the microwells, , Introducing the analyte into the microwells, and breaking the microcapsules introduced into the microwells to react with the target material and the analyte. A variety of said target materials, including drugs, are sealed to the microcapsules and assembled to the substrate with the microwells. At this time, by inserting the graphic code engraved in the shell part of the microcapsule, it is possible to grasp which target material is contained in the capsule. The reading of the graphic code can be performed, for example, through image processing. Analysis of fluorescence images taken through a microscope through an image processing algorithm automatically recognizes text or graphic patterns to enable reading of graphic codes. On the other hand, if microcapsules coded on the microwells are sprinkled for assembly, the microcapsules are assembled into the respective microwells simply by sweeping them down with a flat plate-like tool such as glass. Different designs of microwells may be used to assemble a number of microcapsules in a single, independent reaction space.

바람직하게는, 상기 마이크로캡슐들을 상기 마이크로웰들에 도입한 후 상기 마이크로캡슐들 내부의 액체와 섞이지 않는 액체의 층을 상기 마이크로웰들 위에 형성하여 각각의 상기 마이크로웰들을 서로 독립된 반응공간으로 구분되도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다 마이크로캡슐 조립 후 기름과 같이 물과 섞이지 않는 액체를 마이크로웰 위에 뿌려 각각의 마이크로웰이 고립된 환경으로 만들어 주게 되면 각각의 마이크로웰이 서로간의 오염 없이 독립된 반응 공간으로써 작용하게 된다. 이후 마이크로웰과 대응하는 마이크로기둥(micropillar)등을 통해 조립된 마이크로캡슐을 깨뜨려 캡슐 내부 액체가 외부로 빠져나와 외부 물질과 반응할 수 있게 된다. 한편, 상기 마이크로캡슐들의 파쇄는 상기 마이크로웰들에 대응되는 마이크로기둥들을 구비한 별도의 기판을 상기 마이크로웰들을 구비한 상기 기판과 결합 후 압착하는 방식으로 수행될 수 있다.Preferably, after introducing the microcapsules into the microwells, a layer of liquid not mixed with the liquid inside the microcapsules is formed on the microwells so that each of the microwells is separated into independent reaction spaces After micro-capsules are assembled, sprinkling liquids that do not mix with water on the micro-wells and making each microwell into an isolated environment will cause each microwell to become an independent reaction space without contamination of each other. . Thereafter, the microcapsule assembled through the micropillar corresponding to the microwell is broken, so that the liquid inside the capsule is allowed to escape to the outside and react with the external material. The disruption of the microcapsules may be performed by bonding a separate substrate having micro-pillars corresponding to the micro-wells to the substrate having the micro-wells, followed by pressing.

도 10은 마이크로웰들을 구비한 기판에 코드화된 마이크로캡슐을 조립하는 방법을 나타낸 도면이다. 도 10을 참조하면, 기판(1000) 위에 마이크로캡슐들(1016)을 수용하는 다수의 마이크로웰들(1010)이 정렬되어 있다. 마이크로웰(1010)은 각각 하나의 마이크로캡슐(1016)을 수용할 수 있는 크기를 가진다. 마이크로캡슐들의 라이브러리(1030)로부터 뿌려진 각각의 마이크로캡슐(1016)은 마이크로웰(1010)에 도입된다. 마이크로웰(1010)은 마이크로캡슐(1016)의 조립을 위한 구역(microcapsule well, 1012)과 캡슐 내부 액체가 외부로 릴리징되었을 때 반응을 관찰할 수 있는 구역(reaction well, 1014)으로 이루어져 있다. 마이크로캡슐들(1016)을 기판(1000) 위에 뿌린 후 커버글래스와 같이 평평한 판(1020)을 이용하여 마이크로캡슐(1016)을 간단히 쓸어주기(sweeping)만 하면 각각의 캡슐이 각각의 마이크로웰에 조립되게 된다.10 shows a method of assembling microcapsules coded on a substrate with microwells. Referring to FIG. 10, a plurality of microwells 1010, which contain microcapsules 1016, are aligned on a substrate 1000. The microwells 1010 each have a size capable of accommodating one microcapsule 1016. Each microcapsule 1016 sparged from the library of microcapsules 1030 is introduced into the microwell 1010. The microwell 1010 includes a microcapsule well 1012 for assembling the microcapsule 1016 and a reaction well 1014 for observing the reaction when the liquid in the capsule is released to the outside. After the microcapsules 1016 are sprayed on the substrate 1000 and then simply sweeping the microcapsules 1016 using a flat plate 1020 such as a cover glass, each capsule is assembled into each microwell .

마이크로웰들을 구비한 기판은 예를 들어 다음의 두 가지 방법으로 제작될 수 있다. 하나의 방법은 폴리디메틸실록산(PDMS)을 이용하는 방법으로 포토레지스트(SU-8 photoresist)로 마이크로웰 패턴이 새겨진 웨이퍼에 PDMS를 붓고 열경화 시킨 후 굳은 PDMS를 떼어내는 방법이다. 다른 방법은 폴리우레탄 아크릴레이트 (Polyurethane acrylate, PUA)를 이용하는 방법으로, 탄성을 가지는 PDMS와는 달리 PUA를 이용한 마이크로웰은 그 표면이 단단한 특성을 가지고 있다. PUA 마이크로웰 제작은 PDMS 구조물에 액체 PUA 모노머를 뿌려주고 접착보조제(adhesion primer)가 코팅된 글래스와 같이 투명한 기판을 위에 덮고 자외선을 조사하게 되면 PUA 모노머가 광경화하게 되면서 기판과 붙게 되고, 이후 PDMS 구조물을 제거함으로써 투명한 기판 위에 증착된 마이크로웰을 만들 수 있다. PUA 마이크로웰의 경우 PDMS 몰드를 한번 거치게 되므로 웨이퍼에 증착된 포토레지스트의 패턴이 PDMS 마이크로웰에서의 패턴의 역상을 가지게 된다. 도 11은 마이크로웰의 제조방법으로 각각 (a) PDMS를 이용한 제조방법과 (b) PUA를 이용한 제조방법을 나타낸다.A substrate with microwells can be fabricated, for example, in the following two ways. One method is to pour PDMS onto a wafer having a microwell pattern engraved with a photoresist (SU-8 photoresist) by using polydimethylsiloxane (PDMS), thermally cure the wafer, and then remove the hardened PDMS. Another method is a method using polyurethane acrylate (PUA). Unlike the PDMS having elasticity, PUA-based microwell has a hard surface. The PUA microwell was prepared by spraying a liquid PUA monomer onto a PDMS structure, covering a transparent substrate such as a glass coated with an adhesion primer, and irradiating ultraviolet rays to attach the PUA monomer to the substrate while being photo- By removing the structure, a microwell deposited on a transparent substrate can be made. In the case of the PUA microwell, the pattern of the photoresist deposited on the wafer has a reverse phase of the pattern in the PDMS microwell since the PDMS mold is once passed. 11 shows a manufacturing method using (a) PDMS and (b) a manufacturing method using PUA as the microwell manufacturing method, respectively.

상기 마이크로웰은 하나의 층 또는 두개의 층으로 구성될 수 있다. 도 12는 마이크로캡슐 크기에 따라 마이크로웰의 깊이가 적합하게 조절된 마이크로웰의 예들을 나타낸다. 도 12의 (a)는 하나의 층으로 구성된 마이크로웰이고 (b)는 두개의 층으로 구성된 마이크로웰을 나타낸다. 도 12를 참조하면, 예를 들어 마이크로웰이 하나의 층으로 구성된 경우 마이크로웰 깊이(h1)가 마이크로캡슐 하나의 크기(d) 이상이면서 한개 반 크기 이하가 되도록 구성하여 조립 시 쓸어주는(sweep) 기작을 통해 여분의 마이크로캡슐이 쉽게 제거되도록 한다. 예를 들어 마이크로웰이 두개의 층으로 구성된 경우 아래층(h1)은 마이크로캡슐 하나의 크기 이상이면서 한 개 반 크기 이하가 되도록 하고 위층(h2)은 마이크로캡슐 반 개 이하의 깊이가 되도록 제작하여 여분의 마이크로캡슐이 쉽게 제거되도록 한다.The microwell may be composed of one layer or two layers. Figure 12 shows examples of microwells in which the depth of the microwell is appropriately adjusted according to the microcapsule size. Figure 12 (a) shows a microwell composed of one layer and (b) shows a microwell composed of two layers. Referring to FIG. 12, for example, when the microwell is composed of one layer, the microwell depth h1 is configured to be one size smaller than the size (d) of one microcapsule, Mechanisms allow extra microcapsules to be easily removed. For example, if the microwell is composed of two layers, the lower layer (h1) should be at least one microcapsule but less than one half size, and the upper layer (h2) should be at a depth of less than half the microcapsules, Allow the microcapsules to be easily removed.

몇몇 구현예에 따르면, 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통해 다양한 모양의 마이크로웰을 만들 수 있다. 하나의 반응공간에 하나의 마이크로캡슐을 조립하는 것뿐만 아니라, 하나의 반응 공간에 여러 개의 마이크로캡슐을 조립하여 다양한 약물의 조합에 따른 반응 또한 관찰할 수 있다. 도 13은 다양한 모양의 마이크로웰들을 나타낸 도면이다. 도 13을 참조하면, 마이크로캡슐들이 마이크로웰 어레이에 조립된 상태를 볼 수 있다. 윗쪽 그림은 마이크로웰 어레이 및 이의 확대도이고, 윗쪽 그림의 삽입도는 전체 마이크로웰 어레이를 동전의 크기와 비교한 이미지이다. 아래쪽 이미지들은 다양한 형태의 마이크로웰들을 나타낸다. 각 이미지에 있어 스케일바는 200㎛이다.According to some embodiments, microwells of various shapes can be made through a photolithography process. In addition to assembling one microcapsule in one reaction space, multiple microcapsules can be assembled in one reaction space, and reactions depending on the combination of various drugs can also be observed. 13 is a diagram showing microwells of various shapes. Referring to FIG. 13, microcapsules are assembled in a microwell array. The upper picture is the microwell array and its enlarged view, and the inset in the upper picture is the image of the entire microwell array compared with the size of the coin. The bottom images represent various types of microwells. For each image, the scale bar is 200 μm.

이후 조립된 상기 마이크로캡슐을 파쇄시킴으로써, 내부의 액체가 릴리즈될 수 있다. 도 14는 마이크로웰에 조립된 마이크로캡슐의 내부 액체를 릴리즈하는 과정을 나타낸 도면이다. 도 14의 윗쪽 그림에서, 마이크로웰 어레이(1400)는 마이크로캡슐(1410)이 조립된 마이크로웰(1430)을 구비하며, 각 마이크로웰(1430)에 분석대상 물질(1450)이 배치된다. 오일과 같이 물에 섞이지 않는(immiscible) 액체(1420)를 마이크로웰(1430) 위에 뿌려서 각각의 마이크로웰(1430)을 독립된 반응 공간으로 만들 수 있다. 이후 마이크로웰(1430)에 대응되는 마이크로기둥(micropillar, 1445)이 정렬된 기판(1440)을 마이크로기둥(1445)이 마이크로웰(1430)에 대응되도록 맞춘다. 그리고 롤러와 같은 도구(1460)를 이용하여 기판(1440)을 눌러줌으로써 물리적으로 마이크로캡슐(1410)을 깨서 내부 액체를 릴리징하여 분석대상 물질(1450)과 반응하도록 한다. 예를 들면, 세포를 이용한 약물 스크리닝의 경우 먼저 세포를 마이크로웰에 키운 후 마이크로캡슐을 조립한 다음, 캡슐 내부 액체를 릴리징 하면 약물이 세포와 반응하게 되어 세포에 대한 각각의 약물의 독성에 대해 검사할 수 있다. 효소검사(enzymatic assay)의 경우 세포 없이 기질(substrate) 및 억제제(inhibitor) 등을 마이크로캡슐 내부에 넣고 캡슐밖의 마이크로웰에는 효소(enzyme)으로 채워 캡슐 내부 액체를 릴리징하여 억제제 종류에 따른 효소의 촉매반응을 저해하는 정도를 파악할 수 있다.By crushing the assembled microcapsules, the liquid inside can be released. 14 is a view showing a process of releasing internal liquid of microcapsules assembled in a microwell. 14, the microwell array 1400 includes a microwell 1430 in which a microcapsule 1410 is assembled, and an analyte material 1450 is disposed in each microwell 1430. An immiscible liquid 1420, such as oil, can be sprayed on the microwell 1430 to make each microwell 1430 an independent reaction space. The micropillar 1445 is aligned with the microwell 1430 so that the substrate 1440 on which the micropillar 1445 aligned with the microwell 1430 is aligned. And presses the substrate 1440 using a tool 1460 such as a roller to physically break the microcapsule 1410 to release the internal liquid to react with the analyte 1450. For example, in the case of drug screening using cells, the cells are first incubated in a microwell, then the microcapsules are assembled, and when the liquid inside the capsule is released, the drug reacts with the cells, can do. In the case of enzymatic assay, a substrate and an inhibitor are put into a microcapsule without a cell, and a microwell outside the capsule is filled with an enzyme to release a liquid inside the capsule, The degree of inhibition of the reaction can be grasped.

마이크로기둥 어레이 제작은 PET 필름과 같이 유연한(flexible) 기판 위에 PUA 기둥을 자외선을 조사함으로써 제작 가능하다. 제작 방법은 PUA 마이크로웰과 비슷하지만 글래스와 같이 단단한 기판이 아닌 유연한 기판을 사용하여 제작하게 된다. PDMS 틀에 액체 PUA를 붓고 그 위에 플렉서블 필름을 올리고 자외선을 조사하여 광경화 시키면 PUA와 필름이 접착되고 PDMS 틀에 해당하는 마이크로기둥 패턴이 PUA 물질로 생성되게 된다.Micro-column arrays can be fabricated by irradiating PUA columns with ultraviolet light onto flexible substrates such as PET films. The manufacturing method is similar to PUA microwell, but it is manufactured using a flexible substrate instead of a rigid substrate such as glass. When the liquid PUA is poured into the PDMS frame, the flexible film is put on the PDU frame, and the photo-curing is performed by irradiating ultraviolet rays, the PUA and the film are adhered and the micropillar pattern corresponding to the PDMS frame is formed as the PUA material.

상술한 코드화된 마이크로캡슐들 및 마이크로웰들을 구비한 기판을 이용하면 다양한 분석이 가능하다. 예를 들어, 상기 마이크로웰들을 구비한 기판을 이용하여 항암제에 의한 세포 사멸(apoptosis) 실험을 행할 수 있다. 먼저 마이크로웰에 세포를 먼저 키운 후 각각의 약물을 함유하고 있는 코드화된 마이크로캡슐을 마이크로웰에 조립한다. 각 마이크로웰에 어떠한 약물이 함유되어 있는지는 상기 마이크로캡슐의 코드를 판독하면 알 수 있다. 이후 오일로 각각의 마이크로웰을 고립시킨 후 마이크로기둥 어레이를 이용하여 캡슐 내부 액체를 릴리징하게 된다. 그 결과 액체 마이크로 어레이가 만들어진다. 다음 인큐베이터(incubator)에서 12시간~24시간 배양 후 세포의 사멸을 관찰할 수 있는 아폽토시스 키트(apoptosis kit)를 마이크로웰에 뿌려 상기 세포와 반응시킨 후, 형광 이미지 관찰을 통해 상기 세포가 특정 약물의 종류 및 농도 하에서 얼마나 죽고 사는지를 관찰하게 된다.A variety of analyzes are possible using the above-described coded microcapsules and substrates with microwells. For example, an apoptosis experiment using an anticancer agent can be performed using the substrate having the microwells. First, the cells are first grown in a microwell, and then the encoded microcapsules containing each drug are assembled in a microwell. Which drug is contained in each microwell can be determined by reading the code of the microcapsule. After each microwell is isolated with oil, the micropores array is used to release the liquid inside the capsule. The result is a liquid microarray. After incubation in an incubator for 12 hours to 24 hours, an apoptosis kit capable of observing the cell death was sprayed on a microwell to react with the cells, Under the type and concentration, we observe how dead and live.

도 15는 항암제에 의한 세포 사멸 테스트 결과를 나타낸 도면이다. 도 15의 (a)~(d)는 각각, (a) 마이크로웰에 조립된 마이크로캡슐 및 세포, (b) 약물 반응 후 아폽토시스에 의한 세포 사멸 형광 이미지, (c) 이미지 프로세싱(image processing)에 의한 대면적 데이터 처리, 및 (d) 각각 약물의 종류 및 농도에 따른 세포의 생존도 그래프를 나타낸다. 사용한 약물은 camptothecin(CPT), toxoflavin(PKF), paclitaxel(PTX)이다. 도 15를 참조하면, 하나의 액체 마이크로어레이를 통해 다양한 약물 종류 및 농도 차이에 대한 세포 사멸정도를 파악할 수 있다. 15 is a diagram showing the results of cell death test using an anticancer agent. 15 (a) to 15 (d) are graphs showing (a) microcapsules and cells assembled into microwells, (b) cell death fluorescence images by apoptosis after drug reaction, (c) image processing And (d) graphs of cell viability according to the type and concentration of each drug, respectively. The drugs used were camptothecin (CPT), toxoflavin (PKF), and paclitaxel (PTX). Referring to FIG. 15, the degree of apoptosis of various drug types and concentration differences can be determined through one liquid microarray.

상술한 바와 같이 본 발명의 다양한 구현예들에 따르면, 다양한 종류의 약물후보군을 마이크로캡슐 내부에 넣음으로써 각각의 약물들을 물리적으로 독립시킬 수 있다. 기존의 피펫을 이용한 직렬적인 액체 핸들링 방법에 비해, 본 발명은 입자 기반의 핸들링 방법을 적용할 수 있어 병렬적이고 효과적으로 적은 양의 액체를 다를 수 있다. 또한 특별한 코딩물질의 필요 없이 간단하게 그래픽 코드를 제작할 수 있기 때문에 기존의 스펙트럼 코드 제작에서 사용하는 형광염료, 양자점 등의 물질이 필요하지 않아 제작 비용이 절감된다. 문자 또는 도형으로 코드화할 수 있기 때문에 코드의 개수를 기존의 제한된 스펙트럼 코드 방법에 비해 혁신적으로 늘릴 수 있어서 마이크로캡슐 라이브러리를 만들 수 있다. 따라서, 이에 기술 발전에 따라 급속히 증가하는 약물후보군을 효과적으로 다룰 수 있다.As described above, according to various embodiments of the present invention, each drug can be physically independent by putting various kinds of drug candidates into the microcapsule. Compared to a serial liquid handling method using a conventional pipette, the present invention can employ a particle-based handling method, which allows a small amount of liquid to be varied in parallel and effectively. In addition, since a graphic code can be easily produced without the need for a special coding material, fabrication cost can be reduced because fluorescent dyes and quantum dots used in conventional spectrum code production are not required. Because it can be coded as a character or a graphic, the number of codes can be increased in comparison with the existing limited spectrum code method, so that a microcapsule library can be created. Therefore, it is possible to deal effectively with rapidly increasing drug candidates according to the technology development.

이렇게 제작된 마이크로캡슐을 마이크로웰에 조립한 후 캡슐 내부 액체를 릴리징하여 액체 마이크로 어레이를 제작하게 되면 병렬적인 약물 스크리닝이 가능하게 된다. 마이크로미터 단위의 공간에서 각각의 반응이 일어나기 때문에 하나의 이미지에서 얻을 수 있는 데이터의 개수도 늘어나며, 소모되는 약물의 양도 기존의 플레이트 기반의 스크리닝 기술보다 약물의 양을 획기적으로 줄일 수 있기 때문에 비용 측면에서도 경제적이다. 또한 마이크로웰의 모양을 달리 하여 독립된 반응 공간에 여러 개의 마이크로캡슐의 조립이 가능하여 다양한 약물의 조합에 따른 반응을 손쉽게 볼 수 있다는 장점을 가지고 있다.When the microcapsules thus prepared are assembled into a microwell and the liquid inside the capsule is released to form a liquid microarray, parallel drug screening becomes possible. Since each reaction takes place in micrometer space, the number of data that can be obtained from one image is increased, and the amount of consumed drug can be drastically reduced compared to conventional plate-based screening technology, Is also economical. In addition, it is possible to assemble multiple microcapsules in a separate reaction space by changing the shape of the microwell, so that the reaction according to the combination of various drugs can be easily seen.

Claims (18)

포함된 타겟물질의 종류에 따라 코드화된 마이크로캡슐로서,
상기 타겟물질을 포함하는 친수성의 액체 코어(core); 및
상기 액체 코어를 둘러싼 소수성의 쉘(shell)을 가지며,
상기 쉘 표면에 도입된 그래픽 코드를 포함하는 코드화된 마이크로캡슐.
A microcapsule coded according to the type of target material contained,
A hydrophilic liquid core comprising the target material; And
A hydrophobic shell surrounding the liquid core,
Coded microcapsules comprising graphic code introduced on said shell surface.
제1 항에 있어서,
상기 타겟물질은 화학적 물질 또는 생물학적 물질을 포함하는 코드화된 마이크로캡슐.
The method according to claim 1,
Wherein the target material comprises a chemical substance or a biological substance.
제2 항에 있어서,
상기 화학적 물질은 약물이고, 상기 생물학적 물질은 세포, 분자, 단백질, 박테리아, DNA 및 RNA로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상인 코드화된 마이크로 캡슐.
3. The method of claim 2,
Wherein the chemical substance is a drug and the biological substance is at least one selected from the group consisting of cells, molecules, proteins, bacteria, DNA, and RNA.
제1 항에 있어서,
상기 액체 코어는 물 액적인 코드화된 마이크로캡슐.
The method according to claim 1,
The liquid core is water droplet coded microcapsules.
제1 항에 있어서,
상기 쉘은 광경화성 고분자의 경화로 만들어진 마이크로캡슐.
The method according to claim 1,
The shell is made of a microcapsule made by curing a photocurable polymer.
제1 항에 있어서,
상기 그래픽 코드는 형광 물질을 함유하는 마이크로캡슐.
The method according to claim 1,
Wherein the graphic code is a microcapsule containing a fluorescent substance.
타겟물질을 포함하는 친수성의 액체 코어, 및 상기 액체 코어를 둘러싸며 광경화성 고분자를 함유한 소수성의 쉘을 구비한 더블 에멀젼을 준비하는 단계;
상기 광경화성 고분자를 경화시켜 코어-쉘 형태의 마이크로캡슐을 형성하는 단계; 및
상기 마이크로캡슐의 경화된 상기 쉘에 패턴화된 에너지를 조사하여 그래픽 코드를 형성하는 단계를 포함하는 코드화된 마이크로캡슐의 제조방법.
Preparing a double emulsion having a hydrophilic liquid core containing a target material and a hydrophobic shell surrounding the liquid core and containing a photocurable polymer;
Curing the photocurable polymer to form microcapsules in the form of a core-shell; And
And irradiating patterned energy to the hardened shell of the microcapsule to form a graphic code.
제7 항에 있어서,
상기 소수성의 쉘은 상기 패턴화된 에너지의 조사에 따라 형광 특성이 강화되는 광개시제를 함유하는 코드화된 마이크로캡슐의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the hydrophobic shell contains a photoinitiator whose fluorescence property is enhanced upon irradiation of the patterned energy.
제7 항에 있어서,
상기 광개시제는 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논인 코드화된 마이크로캡슐의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein said photoinitiator is 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone.
제7 항에 있어서,
상기 더블 에멀젼을 준비하는 단계는 소수성 표면을 갖는 채널 영역과 친수성 표면을 갖는 채널 영역을 구비한 미세유체 칩을 이용하여 수행되는 코드화된 마이크로캡슐의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the step of preparing the double emulsion is performed using a microfluidic chip having a channel region having a hydrophobic surface and a channel region having a hydrophilic surface.
제7 항에 있어서,
상기 패턴화된 에너지의 조사는 디지털 마이크로미러 장치(DMD)를 이용하여 수행되는 코드화된 마이크로캡슐의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the irradiation of the patterned energy is performed using a digital micromirror device (DMD).
제7 항에 있어서,
상기 패턴화된 에너지의 조사는 마스크를 이용한 리소그래피 방식으로 수행되는 코드화된 마이크로캡슐의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the irradiation of the patterned energy is performed by a lithography method using a mask.
제12 항에 있어서,
상기 패턴화된 에너지의 조사는 상기 마이크로캡슐을 사이에 두고 2개의 상기 마스크를 이용하여 양방향 코드화하는 방식으로 수행되는 코드화된 마이크로캡슐의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the irradiation of the patterned energy is carried out in such a manner that bidirectional encoding is performed using the two masks with the microcapsule interposed therebetween.
제12 항에 있어서,
상기 패턴화된 에너지의 조사는 상기 마이크로캡슐을 사이에 두고 상기 마스크와 별도의 평평한 기판을 배치하고 상기 마스크와 상기 기판을 압착한 후 양방향 코드화하는 방식으로 수행되는 코드화된 마이크로캡슐의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the irradiation of the patterned energy is performed in such a manner that a flat substrate separate from the mask is interposed between the microcapsules, and the mask and the substrate are compressed and then bidirectionally coded.
포함된 타겟물질의 종류에 따라 서로 구분되도록 코드화된 마이크로캡슐들을 마이크로웰들을 구비한 기판에 도입하는 단계;
상기 마이크로웰들 내부에 배치된 상기 코드화된 마이크로캡슐들의 코드들을 판독하는 단계;
상기 마이크로웰들에 분석대상 물질을 도입하는 단계; 및
상기 마이크로웰들 내에 도입된 상기 마이크로캡슐들을 파쇄하여 상기 타겟물질과 상기 분석대상 물질과 반응시키는 단계를 포함하되,
상기 마이크로캡슐은 상기 타겟물질을 포함하는 친수성의 액체 코어(core), 및 상기 액체 코어를 둘러싼 소수성의 쉘(shell)을 가지며, 상기 쉘 표면에 도입된 그래픽 코드를 포함하는 코드화된 마이크로캡슐을 이용한 분석방법.
Introducing coded microcapsules into the substrate with microwells so that they are differentiated according to the type of target material contained;
Reading codes of the coded microcapsules disposed within the microwells;
Introducing an analyte into the microwells; And
And disrupting the microcapsules introduced into the microwells to react with the target substance and the analyte,
Wherein the microcapsule comprises a hydrophilic liquid core comprising the target material and a coded microcapsule having a hydrophobic shell surrounding the liquid core and including a graphic code introduced into the shell surface Analysis method.
제15 항에 있어서,
상기 마이크로캡슐들을 상기 마이크로웰들에 도입한 후 상기 마이크로캡슐들 내부의 액체와 섞이지 않는 액체의 층을 상기 마이크로웰들 위에 형성하여 각각의 상기 마이크로웰들을 서로 독립된 반응공간으로 구분되도록 하는 단계를 더 포함하는 마이크로캡슐을 이용한 분석방법.
16. The method of claim 15,
Introducing the microcapsules into the microwells and forming a layer of liquid not mixed with the liquid inside the microcapsules on the microwells to separate the microwells into independent reaction spaces Containing microcapsules.
제15 항에 있어서,
상기 마이크로캡슐들의 파쇄는 상기 마이크로웰들에 대응되는 마이크로기둥들을 구비한 별도의 기판을 상기 마이크로웰들을 구비한 상기 기판과 결합 후 압착하는 방식으로 수행되는 마이크로캡슐을 이용한 분석방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the disruption of the microcapsules is performed by bonding a separate substrate having micro-pillars corresponding to the micro-wells to the substrate having the micro-wells, followed by pressing.
포함된 타겟물질의 종류에 따라 서로 구분되도록 코드화된 마이크로캡슐들을 마이크로웰들을 구비한 기판에 도입하고, 상기 마이크로웰들에 조립된 상기 마이크로캡슐들을 파쇄하여 상기 타겟물질이 포함된 상기 마이크로캡슐들 내부의 액체를 방출시켜 얻은 마이크로 어레이로서,
상기 마이크로캡슐은 상기 타겟물질을 포함하는 친수성의 액체 코어(core), 및 상기 액체 코어를 둘러싼 소수성의 쉘(shell)을 가지고, 상기 쉘 표면에 도입된 그래픽 코드를 포함하는 마이크로 어레이.
The microcapsules coded so as to be distinguished from each other according to the type of the target material are introduced into a substrate having microwells, the microcapsules assembled in the microwells are broken, As a microarray,
Wherein the microcapsule comprises a hydrophilic liquid core comprising the target material and a graphic cord introduced into the shell surface having a hydrophobic shell surrounding the liquid core.
KR1020130128747A 2013-10-28 2013-10-28 Encoded microcapsules and microarray fabricated therefrom KR101540518B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130128747A KR101540518B1 (en) 2013-10-28 2013-10-28 Encoded microcapsules and microarray fabricated therefrom

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130128747A KR101540518B1 (en) 2013-10-28 2013-10-28 Encoded microcapsules and microarray fabricated therefrom

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150048541A true KR20150048541A (en) 2015-05-07
KR101540518B1 KR101540518B1 (en) 2015-07-31

Family

ID=53387009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130128747A KR101540518B1 (en) 2013-10-28 2013-10-28 Encoded microcapsules and microarray fabricated therefrom

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101540518B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018066975A1 (en) * 2016-10-05 2018-04-12 서울대학교산학협력단 Biochemical carrier capable of storage, preservation and indexing and method for manufacturing same
KR20180055669A (en) * 2016-11-17 2018-05-25 서울대학교산학협력단 Substrate structure having heterogeneity particles
JP2019505761A (en) * 2015-12-01 2019-02-28 イラミーナ インコーポレーテッド Digital microfluidic system for single cell isolation and analyte characterization

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102530234B1 (en) * 2021-01-28 2023-05-08 인천대학교 산학협력단 Large area digital analysis system for analysis of microcapsules

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019505761A (en) * 2015-12-01 2019-02-28 イラミーナ インコーポレーテッド Digital microfluidic system for single cell isolation and analyte characterization
WO2018066975A1 (en) * 2016-10-05 2018-04-12 서울대학교산학협력단 Biochemical carrier capable of storage, preservation and indexing and method for manufacturing same
KR20180055669A (en) * 2016-11-17 2018-05-25 서울대학교산학협력단 Substrate structure having heterogeneity particles
WO2018093156A3 (en) * 2016-11-17 2018-08-09 서울대학교산학협력단 Substrate structure having heterogeneous particles

Also Published As

Publication number Publication date
KR101540518B1 (en) 2015-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
San-Miguel et al. Microfluidics as a tool for C. elegans research
US8636022B2 (en) Production of microfluidic polymeric devices by photo-assisted and/or thermally assisted printing
US8889416B2 (en) Methods and devices for micro-isolation, extraction, and/or analysis of microscale components
KR101540518B1 (en) Encoded microcapsules and microarray fabricated therefrom
CA2449193C (en) Method of manufacturing a microfluidic structure, in particular a biochip, and structure obtained by said method
US8153085B2 (en) Microfluidic chip and method of fabricating the same
Du et al. Breath-taking patterns: discontinuous hydrophilic regions for photonic crystal beads assembly and patterns revisualization
CA2540035A1 (en) Photocurable perfluoropolyethers for use as novel materials in microfluidic devices
Song et al. Liquid-capped encoded microcapsules for multiplex assays
You et al. Surface‐Tension‐Confined Microfluidics and Their Applications
US10174313B2 (en) Methods and devices for micro-isolation, extraction, and/or analysis of microscale components in an array
US10274504B2 (en) Encoded microcapsules and microarray fabricated therefrom
RU2631526C2 (en) Method of manufacturing microcarriers
US9689878B2 (en) Assay method using encoded particle-based platform
KR101758145B1 (en) manufacturing method of micro-beads for bioassay and micro-beads for bioassay thereby
Park et al. Free-floating amphiphilic picoliter droplet carriers for multiplexed liquid loading in a microfluidic channel
CN113117765B (en) Detection chip for photonic crystal coding, preparation method and application thereof, and drug screening system and drug screening method
JP7337760B2 (en) Methods for analyzing biomolecules
US20080199371A1 (en) Microfluidic Device for Patterned Surface Modification
US20060138079A1 (en) Fabrication process of microfluidic devices
송영훈 LIQUID-CAPPED ENCODED MICROCAPSULE FOR MULTIPLEX ASSAYS
Wu Predefinable quantum-dot barcodes
Guo et al. Droplet Microfluidic-Based Low-Cost and High-Speed Microsphere Array Direct Writing Technology and Its Applications
JP2023115041A (en) Microwell array and micro fluid device

Legal Events

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

Payment date: 20180717

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190723

Year of fee payment: 5