KR20150116088A - Method of screening microalgae having maximized performance for radioactive decontamination by using dielectrophoresis - Google Patents

Method of screening microalgae having maximized performance for radioactive decontamination by using dielectrophoresis Download PDF

Info

Publication number
KR20150116088A
KR20150116088A KR1020140040517A KR20140040517A KR20150116088A KR 20150116088 A KR20150116088 A KR 20150116088A KR 1020140040517 A KR1020140040517 A KR 1020140040517A KR 20140040517 A KR20140040517 A KR 20140040517A KR 20150116088 A KR20150116088 A KR 20150116088A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microalgae
microchannel
sample group
environment
dielectrophoresis
Prior art date
Application number
KR1020140040517A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박정열
이승엽
정광환
최은표
이건아
왕콩
Original Assignee
서강대학교산학협력단
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 서강대학교산학협력단 filed Critical 서강대학교산학협력단
Priority to KR1020140040517A priority Critical patent/KR20150116088A/en
Publication of KR20150116088A publication Critical patent/KR20150116088A/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/12—Unicellular algae; Culture media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/42—Apparatus for the treatment of microorganisms or enzymes with electrical or wave energy, e.g. magnetism, sonic waves
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • C12Q1/16—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor using radioactive material

Landscapes

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

Abstract

The present invention relates to a method for screening a microalgae sample, which is excellent in removing radioactive materials, by using dielectrophoresis. To this end, the method of the present invention comprises: a step for supplying a first microalgae sample group; a step for exposing the first sample group to radioactive materials; a step for creating a first dielectrophoresis environment according to a first condition inside a first micro channel; a step for eliminating residual microalgae from the first micro channel, excluding a second sample group which is friendly to the first dielectrophoresis environment; a step for removing the first dielectrophoresis environment; and a step for acquiring the second sample group from the first micro channel.

Description

유전영동을 이용하여 방사성 물질 제거에 탁월한 미세조류 샘플을 스크리닝하는 방법 {METHOD OF SCREENING MICROALGAE HAVING MAXIMIZED PERFORMANCE FOR RADIOACTIVE DECONTAMINATION BY USING DIELECTROPHORESIS}[0001] METHOD OF SCREENING MICROALGAE HAVING MAXIMIZED PERFORMANCE FOR RADIOACTIVE DECONTAMINATION BY USING DIELECTROPHORESIS [0002]

본 발명은 방사성 물질을 제거하는 기술에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 미세조류(microalgae)를 이용하여 방사성 물질을 제거하되 방사성 물질에 대한 탁월한 제거 능력을 가지는 미세조류를 선별하고 개량하는 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique for removing radioactive materials, and more particularly, to a method for selecting and improving microalgae having radioactive materials with excellent ability to remove radioactive materials by using microalgae .

바다 또는 강에 유입된 대량의 방사성 물질을 제거하기 위해서, 환경 친화적이면서 대량으로 방사성 물질을 제거할 수 있는 방법의 개발이 시급하다. 이러한 이유로 방사성 물질 제거를 위한 수많은 기술 및 연구들, 예를 들어 저기장 처리방법(electrokinetic decontamination)이나 물리화학적 수처리방법(physic-chemical water treatment)과 같은 연구들이 있어 왔다. It is urgent to develop a method for removing radioactive materials that are environmentally friendly and massive in order to remove a large amount of radioactive material flowing into the sea or river. For this reason, there have been a number of techniques and studies for the removal of radioactive materials, such as electrokinetic decontamination or physic-chemical water treatment.

참고로 전기장 처리방법과 관련하여 Pazos M.외의 Evaluation of Electrokinetic Technique for Industrial Waste Decontamination (Separation Science and Technology , 44, 2304, (2009))이 발표된 바 있으며, 물리화학적 수처리방법과 관련하여 Kurniawan, T.A. 외의 Physico-chemical treatment techniques for wastewater laden with heavy metals (Chemical Engineering Journal , 118, 83 (2006))이 발표된 바 있다. As a reference, Pazos M. et al., Evaluation of Electrokinetic Technique for Industrial Waste Decontamination ( Separation Science and In this study, the physico-chemical treatment techniques for wastewater laden with heavy metals ( Chemical , 44, 2304, 2009) Engineering Journal , 118, 83 (2006) ).

하지만, 이러한 방법들은 방사성 물질 줄 일부를 제거할 수는 있지만, 대량의 방사성 물질을 낮은 효율로 제거하고 있으며, 친환경적이 처리방법이나 대량 처리에는 아직 미흡한 부분이 있다.However, although these methods can remove a portion of radioactive material, they are removing a large amount of radioactive material with low efficiency, and there are still insufficient methods for environmentally friendly treatment and bulk treatment.

본 발명은 미세조류를 이용하여 친환경적이면서 대량으로 처리할 수 있는 방사성 물질을 제거하되, 미세조류에 따라 환경에 대한 적응력(environmental adaptability), 방사성 물질에 대한 내성(tolerance against radioactive nuclides) 및 방사성 물질의 제거능력이 다르다는 점을 착안하여, 방사성 물질에 특화된 미세조류를 스크리닝하는 방법을 제공한다. The present invention relates to a method for removing radioactive materials that can be eco-friendly and mass-processed using microalgae, wherein environmental adaptability, tolerance against radioactive nuclides, The present invention provides a method of screening microalgae specialized for radioactive materials.

본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따르면, 유전영동을 이용하여 방사성 물질 제거에 탁월한 미세조류 샘플을 스크리닝하는 방법은, 미세조류의 제1 샘플군을 제공하는 단계, 제1 샘플군을 방사성 물질에 노출시키는 단계, 제1 미세채널 내에서 제1 조건에 따른 제1 유전영동 환경을 형성하는 단계, 제1 유전영동 환경에 친화적인 제2 샘플군을 제외한 나머지 미세조류를 제1 미세채널에서 제거하는 단계, 제1 유전영동 환경을 제거하는 단계, 및 제1 미세채널로부터 제2 샘플군을 획득하는 단계를 포함한다. According to one exemplary embodiment of the present invention, a method of screening a sample of microalgae for removal of radioactive material using dielectrophoresis comprises the steps of providing a first sample group of microalgae, Forming a first dioptrophy environment in a first microchannel according to a first condition; removing the remaining micro-algae from the first microchannel except for a second sample group that is friendly to the first dielectrophoretic environment; Removing the first dioptric environment, and acquiring a second set of samples from the first microchannel.

미세조류(microalgae)는 유전적 특성 및 기타 다양성으로 인해 방사성 물질의 제거능력이 동일하지 않을 수 있다. 본 발명은 미세조류를 변형하거나 특별 표지를 사용하지 않더라도 방사성 물질의 제거에 탁월한 미세조류를 스크리닝할 수 있으며, 스크리닝된 미세조류를 추가로 배양함으로써 방사성 물질 제거에 우월한 특징을 가진 미세조류를 선별할 수 있다. Microalgae may not have the same ability to remove radioactive materials due to their genetic characteristics and other variability. The present invention can screen fine algae that are excellent in the removal of radioactive materials without modifying the microalgae or using special markers and further screening the microalgae to select microalgae having superior characteristics for radioactive material removal .

이러한 과정에서 인위적인 유전자 변형을 필요로 하지 않으며, 외부의 영향을 최소로 하여 여러 종류의 미세조류에서 유전적인 관점에서 상대적으로 우월한 미세조류를 선별할 수가 있다.In this process, artificial genetic modification is not required, and micro-algae that are relatively superior in terms of genetic diversity can be selected from various kinds of microalgae by minimizing external influences.

본 발명의 스크리닝 과정은 1회에서도 가능하지만, 바람직하게는 2회 이상 반복하면서 수행될 수 있다. 구체적으로, 이전 스크리닝 과정에서 획득된 제2 샘플군이 획득되면 이를 배양하는 단계, 배양된 제2 샘플군을 방사성 물질에 노출시키는 단계, 제2 미세채널 내에서 제2 조건에 따른 제2 유전영동 환경을 형성하는 단계, 제2 유전영동 환경에 친화적인 제3 샘플군을 제외한 나머지 미세조류를 제2 미세채널에서 제거하는 단계, 제2 유전영동 환경을 제거하는 단계, 및 제2 미세채널로부터 제3 샘플군을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.The screening process of the present invention can be carried out once, but preferably, it can be carried out with two or more repetitions. Specifically, when the second sample group obtained in the previous screening process is obtained, it is cultured. The second group of samples is exposed to the radioactive substance. In the second microchannel, Removing the remaining micro-algae from the second microchannel except for the third sample group that is friendly to the second dielectrophoretic environment, removing the second dielectrophoretic environment, and removing the second microchannel from the second microchannel, Three sample groups may be obtained.

여기서, 이전 스크리닝에 비해서 더욱 방사성 물질 제거에 우월한 미세조류를 스크리닝하기 위한 것으로서, 제2 조건은 이전의 제1 조건에 비해 열악할 수가 있다. 예를 들어, 교류 전압이 상대적으로 낮던지, 전극 간의 거리가 더 멀던지, 전극에 흡차된 미세조류를 탈착시키는 미세채널 내 미소유체의 속력을 증가시키던지 아니면 교류 전압의 주파수를 조정하는 등의 조건을 조절할 수가 있다. Here, the second condition is for screening the microalgae, which is superior to the previous screening for further radioactive material removal, and the second condition may be worse than the first condition. For example, if the AC voltage is relatively low, the distance between the electrodes is greater, the speed of the microfluid in the microchannel that desorbs the microalgae attracted to the electrode is increased, or the frequency of the AC voltage is adjusted The conditions can be adjusted.

물론, 그 이후에도 수회의 스크리닝 과정이 지속적으로 반복되어 최종적으로 방사성 물질 제거에 가장 우수한 특징의 미세조류를 선별할 수가 있으며, 이전 및 이후의 미세채널도 동일한 채널을 이용하던가 아니면 다른 치수의 채널을 이용할 수가 있다. Of course, thereafter, the screening process is continuously repeated several times, so that the micro-algae having the best characteristics for removing the radioactive material can be finally selected, and the micro channels before and after the same channel can be used or channels of different dimensions can be used There is a number.

제1 미세채널에는 교류 전원이 공급되는 미세전극 패턴 및 상기 미세전극 패턴을 코팅하는 유전체막이 형성되어 제공될 수 있으며, 제1 미세채널 또는 제2 미세채널과 2개 이상의 공급라인이 연결되어 제공될 수 있다. 여기서, 유전영동 환경을 형성하기 전에 샘플군을 포함한 용액이 일 공급라인에서 제1 미세채널로 공급될 수 있으며, 유전영동 환경을 제거한 후에 타 공급라인에서 제1 미세채널로 미세조류를 포함하지 않은 용액이 공급되어 선택되지 않은 미세조류를 제거하던가 선택된 샘플군을 외부로 유출하는 목적으로 사용될 수가 있다. The first microchannel may be provided with a microelectrode pattern supplied with AC power and a dielectric film coating the microelectrode pattern. The first microchannel or the second microchannel may be provided with two or more supply lines connected to each other. . Here, the solution including the sample group may be supplied to the first microchannel before forming the dielectrophoretic environment, and after removing the dielectrophoretic environment, the microchannel may not be supplied to the first microchannel in the other supply line The solution can be used to remove the unselected microalgae or to drain the selected sample group to the outside.

본 명세서에서 '친화적'의 의미는 유전영동에 의해서 미세채널 내에 특정 미세조류가 반응하거나 일시적으로 고정됨을 의미하며, 선별하고자 하는 미세조류에 따라 또는 선별 단계에 따라 상대적인 개념으로 이해될 수가 있다.The term 'affinity' as used herein means that specific microalgae react or are temporarily immobilized in the microchannel by dielectrophoresis and can be understood as a relative concept according to the microalgae to be sorted or the selection step.

본 발명의 미세조류 스크리닝 방법은 친환경적이면서 대량으로 처리할 수 있는 방법으로 방사성 물질을 제거하되, 미세조류에 따라 환경에 대한 적응력(environmental adaptability), 방사성 물질에 대한 내성(tolerance against radioactive nuclides) 및 방사성 물질의 제거능력이 다르다는 점을 착안하여, 방사성 물질에 가장 특화된 미세조류를 스크리닝하고 배양할 수 있도록 할 수가 있다. The microalgae screening method of the present invention is a method of screening radioactive materials in a way that can be eco-friendly and mass-processed, and it is possible to remove environmental pollutants such as environmental adaptability, tolerance against radioactive nuclides, It is possible to screen and cultivate the microalgae most specific to the radioactive material, taking into consideration the fact that the ability to remove substances is different.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세조류 스크리닝 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 미세채널에 유전영동을 위한 전극 및 유전체벽을 형성하는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 도 7의 과정을 통해서 생성될 수 있는 전극을 설명하기 위한 평면도이며, 도 9는 중금속을 고농도로 함유하고 있는 미세조류의 변화를 설명하기 위한 사진이며, 도 10은 중금속을 저농도로 함유하고 있는 미세조류의 변화를 설명하기 위한 사진이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따라 미세조류를 스크리닝하는 방법을 설명하기 위한 사시도들이다. 1 to 6 are sectional views for explaining a microalgae screening method according to an embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view illustrating a process of forming an electrode and a dielectric wall for dielectrophoresis in a microchannel.
FIG. 8 is a plan view for explaining an electrode that can be produced through the process of FIG. 7, FIG. 9 is a photograph for explaining the change of microalgae containing a heavy metal at a high concentration, This is a picture for explaining the change of the microalga which is doing.
11 to 14 are perspective views illustrating a method of screening microalgae according to another embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments. For reference, the same numbers in this description refer to substantially the same elements and can be described with reference to the contents described in the other drawings under these rules, and the contents which are judged to be obvious to the person skilled in the art or repeated can be omitted.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세조류 스크리닝 방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 to 6 are sectional views for explaining a microalgae screening method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 미세채널(110)의 상하로 전극(120)이 제공되어 있으며, 미세채널(110)에는 미세조류(H,L)의 제1 샘플군이 분포되어 있다. 도면에서 전극(120)에는 전원이 인가되어 있지 않아 유전영동의 영향이 없다. 1, electrodes 120 are provided above and below the microchannel 110, and a first sample group of microalgae H and L is distributed in the microchannel 110. In the drawing, no power is applied to the electrode 120, so there is no influence of dielectrophoresis.

여기서 미세조류(H,L)는 스트론튬(Sr), 세슘(Cs)과 같은 중금속에 노출되었으며, 미세조류(H,L) 중 일부(H)는 많은 양의 중금속을 흡수한 상태(HMC)에 있을 것이며, 다른 일부(L)는 상대적으로 적은 양의 중금속을 흡수한 상태(LMC)에 있다고 할 수 있다. 이러한 특성의 차이는 유전적 특성에 일부 기인할 수 있다고 가정할 수 있다.The microalgae (H and L) were exposed to heavy metals such as strontium (Sr) and cesium (Cs) and some of the microalgae (H and L) And the other part (L) is in a state (LMC) in which a relatively small amount of heavy metal is absorbed. It can be assumed that this difference in properties can be partly due to genetic characteristics.

여기서 미세조류(H,L)는 클로렐라(Chlorella Vulgaris)가 선택될 수 있고, 이들 미세조류는 질산스크론튬(Sr(NO3)2)이 1mM 정도 녹아 있는 3mM 농도의 탄산나트륨(NaHCO3) 용액에서 배양될 수 있다. Chlorella Vulgaris may be selected as the microalgae (H and L), and these microalgae may be selected from the group consisting of sodium carbonate (NaHCO 3 ) solution having a concentration of 1 mM of scuron nitrate (Sr (NO 3 ) 2 ) Lt; / RTI >

도 2를 참조하면, 전극(120)으로 25MHz에서 100kHz의 10V 교류전원이 인가되면, 약 1MHz 이상의 주파수에서 스트론튬을 고농도로 함유하는 미세조류가 전극의 엣지에 집중될 수 있다. Referring to FIG. 2, when 10V AC power of 25 MHz to 100 kHz is applied to the electrode 120, microalgae containing strontium at a high concentration at a frequency of about 1 MHz or more can be concentrated on the edge of the electrode.

도 3을 참조하면, 미세채널(110) 내에서 미세조류가 없는 유체를 흘려 전극(120)에 잡혀있지 않은 미세조류, 즉 스트론튬을 저농도로 함유하는 미세조류는 제거될 수 있다. 그 결과, 도 4에서와 같이 미세채널(110) 내에는 잡혀있는 미세조류만 잔류하게 된다. Referring to FIG. 3, the microalgae, which are not caught by the electrode 120 by flowing a fluid having no microalgae in the microalgae 110, that is, microalgae containing low concentrations of strontium, can be removed. As a result, only the microalgae trapped in the microchannel 110 remain as shown in FIG.

도 5를 참조하면, 유전영동 환경을 제거함으로써 잡혀 있던 미세조류를 전극으로부터 해방시킬 수 있다. 이에 따라 미세채널(110) 내에서 미세조류는 제2 샘플군으로서 외부로 유출되며, 도 6과 같이, 별도로 수집될 수 있다.Referring to FIG. 5, the microalgae trapped by removing the dielectrophoretic environment can be released from the electrode. Accordingly, the microalgae in the microchannel 110 flow out to the outside as a second sample group, and can be collected separately as shown in FIG.

이후 제2 샘플군의 미세조류는 일정 기간의 배양기간을 통해서 배양될 수 있으며, 도 1 내지 도 6의 과정을 통해서, 배양된 제2 샘플군으로부터 제3 샘플군을 분리할 수 있다. Thereafter, the microalgae of the second sample group can be cultured through a culture period of a certain period, and the third sample group can be separated from the cultured second sample group through the process of FIG. 1 to FIG.

이러한 과정을 반복함으로써, 중금속 흡수 또는 제거에 탁월한 능력을 가진 미세조류를 선별할 수 있으며, 이렇게 선별된 미세조류를 배양하여 이후 방사성 물질을 제거하거나 기타 중금속을 제거할 수 있는 미세조류로 사용할 수가 있다. By repeating this process, microalgae having an excellent ability to absorb or remove heavy metals can be selected, and the selected microalgae can be used as microalgae for removing radioactive materials or removing other heavy metals .

상기와 같이 반복되는 선별과정에서, 이후에 유전영동 환경을 형성하기 위한 제2 조건은 이전의 제1 조건에 비해 열악하도록 조정되는 것이 바람직하다. 조건을 열악하게 하기 위해서 교류 전압이 상대적으로 낮던지, 전극에 흡차된 미세조류를 탈착시키는 미세채널 내 미소유체의 속력을 증가시키던지 아니면 교류 전압의 주파수를 조정하는 등의 조건을 조절할 수가 있다. In the above-described repeated sorting process, it is preferable that the second condition for forming the dioptric environment is adjusted so as to be poorer than the first condition. In order to make the condition worse, it is possible to control the conditions such as the AC voltage is relatively low, the speed of the microfluid in the microchannel that desorbs the microalgae attracted to the electrode is increased, or the frequency of the AC voltage is adjusted.

도 7은 미세채널에 유전영동을 위한 전극 및 유전체벽을 형성하는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.7 is a cross-sectional view illustrating a process of forming an electrode and a dielectric wall for dielectrophoresis in a microchannel.

도 7을 참조하면, 유리 기판(150) 상에 크롬/금을 이용한 도전막(160)을 형성한다(a). 그리고, 도전막(160) 상에 사진식각을 위한 마스크 패턴을 형성한 후(b), 마스크 패턴을 이용하여 도전막을 패터닝함으로써 전극(120)을 형성할 수 있다(c). 그 다음 유리 기판(150) 및 전극(120) 상에 질화물을 이용한 유전체벽(170)을 형성할 수 있다(d). Referring to FIG. 7, a conductive film 160 using chromium / gold is formed on a glass substrate 150 (FIG. 7A). The electrode 120 can be formed by forming a mask pattern for photolithography on the conductive film 160 (b) and then patterning the conductive film using the mask pattern (c). A dielectric wall 170 using nitride may then be formed on the glass substrate 150 and the electrode 120 (d).

도 8은 도 7의 과정을 통해서 생성될 수 있는 전극을 설명하기 위한 평면도이며, 도 9는 중금속을 고농도로 함유하고 있는 미세조류의 변화를 설명하기 위한 사진이며, 도 10은 중금속을 저농도로 함유하고 있는 미세조류의 변화를 설명하기 위한 사진이다. FIG. 8 is a plan view for explaining an electrode that can be produced through the process of FIG. 7, FIG. 9 is a photograph for explaining the change of microalgae containing a heavy metal at a high concentration, This is a picture for explaining the change of the microalga which is doing.

도 8을 참조하면, 전극(120)은 일정한 폭을 왕복하며 지그재그 형상으로 형성되어 있다. 도 9에서와 같이, 중금속을 고농도로 형성하는 경우 전극에 전원이 인가되면서 양 유전영동힘(positive dielectrophoretic force)에 의해 전극(black area)의 엣지에 집중되는 것을 알 수 있으며, 도 10에서는 중금속을 저농도로 형성하는 경우이며, 전극에 전원이 인가되어도 전극으로 미세조류가 집중되지 않는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 8, the electrode 120 is formed in a staggered shape to reciprocate a predetermined width. As shown in FIG. 9, when a heavy metal is formed at a high concentration, power is applied to the electrode and it is seen that the electrode is concentrated at the edge of the black area due to a positive dielectrophoretic force. In FIG. 10, It can be confirmed that even if power is applied to the electrode, the microalgae are not concentrated in the electrode.

도 11 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따라 미세조류를 스크리닝하는 방법을 설명하기 위한 사시도들이다. 11 to 14 are perspective views illustrating a method of screening microalgae according to another embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, PDMS를 이용하여 Y-자형의 미세채널(210)이 형성되어 있으며, 미세채널(210)의 각 단부에 다른 공급라인이 연결될 수 있다. 우선 공급라인 중 하나로부터 제1 샘플군의 미세조류가 공급될 수 있다. 미세채널(210)의 저면에는 전극(220)이 제공되어 있으며, 전원을 통해서 전극으로 교류전원이 인가될 수 있다. Referring to FIG. 11, a Y-shaped microchannel 210 is formed using PDMS, and another supply line may be connected to each end of the microchannel 210. First, the microalgae of the first sample group can be supplied from one of the supply lines. An electrode 220 is provided on the bottom surface of the microchannel 210, and AC power may be applied to the electrode through a power source.

미세채널(210) 내에서 미세조류(H,L)의 제1 샘플군은 고르게 분포되어 있다. 전극(220)에는 전원이 인가되어 있지 않아 유전영동의 영향이 없다. Within the microchannel 210, the first sample group of microalgae (H, L) is evenly distributed. Since no power is applied to the electrode 220, there is no influence of dielectrophoresis.

여기의 미세조류(H,L)도 스트론튬(Sr), 세슘(Cs)과 같은 중금속에 노출되었으며, 미세조류(H,L) 중 일부는 많은 양의 중금속을 흡수한 상태(HMC)에 있을 것이며, 다른 일부는 상대적으로 적은 양의 중금속을 흡수한 상태(LMC)에 있다고 할 수 있다. The microalgae H and L were also exposed to heavy metals such as strontium (Sr) and cesium (Cs), and some of the microalgae (H and L) would be in a state of absorbing a large amount of heavy metals (HMC) , And the other part is in a state (LMC) in which a relatively small amount of heavy metal is absorbed.

도 12를 참조하면, 전극(220)으로 교류전원이 인가되면, 중금속을 고농도로 함유하는 미세조류가 전극(220)의 엣지에 집중될 수 있다. 이때 저농도로 함유하고 있는 미세조류는 미세채널(210) 내부에서 부유하고 있을 수 있다.Referring to FIG. 12, when AC power is applied to the electrode 220, microalgae containing a heavy metal at a high concentration can be concentrated on the edge of the electrode 220. At this time, the microalgae containing low concentration may be suspended in the microchannel 210.

도 13을 참조하면, 다른 공급라인에서 미세조류를 포함하지 않는 용액이 유입될 수 있다. 용액이 유입에 따라 부유하고 있는 중금속 저농도 미세조류는 제거될 수 있다 Referring to FIG. 13, a solution containing no microalgae may be introduced into another supply line. Heavy metal, low-concentration microalgae floating by the influx of the solution can be removed

도 14를 참조하면, 상기 저농도 미세조류를 제거한 후 전극(220)으로 제공되는 전원을 차단할 수 있다. 이와 같이 유전영동 환경이 제거되면 전극(220)에 잡혀 있던 고농도 미세조류는 전극(220)으로부터 분리될 수 있으며, 추가로 유입되는 용액에 의해서 미세채널(210) 밖으로 이동할 수 있다. Referring to FIG. 14, the power supplied to the electrode 220 may be cut off after the low-concentration microalgae is removed. When the dielectrophoretic environment is removed as described above, the high concentration microalgae held on the electrode 220 can be separated from the electrode 220 and can be moved out of the microchannel 210 by the further introduced solution.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims. It can be understood that

110, 210：미세채널 120, 220：전극
H : 중금속 고농도 미세조류 L : 중금속 저농도 미세조류110, 210: fine channels 120, 220: electrode
H: Heavy metal high concentration microalgae L: Heavy metal low concentration microalgae

Claims (5)

유전영동을 이용하여 방사성 물질 제거에 탁월한 미세조류 샘플을 스크리닝하는 방법에 있어서,
미세조류의 제1 샘플군을 제공하는 단계;
상기 제1 샘플군을 방사성 물질에 노출시키는 단계;
제1 미세채널 내에서 제1 조건에 따른 제1 유전영동 환경을 형성하는 단계;
상기 제1 유전영동 환경에 친화적인 제2 샘플군을 제외한 나머지 미세조류를 상기 제1 미세채널에서 제거하는 단계;
상기 제1 유전영동 환경을 제거하는 단계; 및
상기 제1 미세채널로부터 상기 제2 샘플군을 획득하는 단계;를 포함하는 미세조류 스크리닝 방법.A method for screening a sample of microalgae that is excellent for removing radioactive material using dielectrophoresis,
Providing a first set of samples of microalgae;
Exposing the first sample group to a radioactive material;
Forming a first dioptrophic environment in a first microchannel according to a first condition;
Removing the remaining micro-algae from the first microchannel except for a second sample group that is friendly to the first dielectrophoretic environment;
Removing the first dielectrophoretic environment; And
And obtaining the second sample group from the first microchannel. 제1항에 있어서,
상기 제2 샘플군을 배양하는 단계;
배양된 상기 제2 샘플군을 방사성 물질에 노출시키는 단계;
제2 미세채널 내에서 상기 제1 조건보다 열악한 제2 조건에 따른 제2 유전영동 환경을 형성하는 단계;
상기 제2 유전영동 환경에 친화적인 제3 샘플군을 제외한 나머지 미세조류를 상기 제2 미세채널에서 제거하는 단계;
상기 제2 유전영동 환경을 제거하는 단계; 및
상기 제2 미세채널로부터 상기 제3 샘플군을 획득하는 단계;를 더 포함하는 미세조류 스크리닝 방법.The method according to claim 1,
Culturing the second sample group;
Exposing the cultured second sample group to a radioactive material;
Forming a second dielectrophoretic environment in a second microchannel according to a second condition that is worse than the first condition;
Removing the remaining micro-algae from the second microchannel except for a third sample group that is friendly to the second dielectrophoretic environment;
Removing the second dielectrophoretic environment; And
And obtaining the third sample group from the second microchannel. 제2항에 있어서,
상기 제1 미세채널 및 상기 제2 미세채널은 동일 또는 다른 것을 특징으로 하는 미세조류 스크리닝 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the first microchannel and the second microchannel are the same or different. 제1항에 있어서,
상기 제1 미세채널에는 교류 전원이 공급되는 미세전극 패턴 및 상기 미세전극 패턴을 코팅하는 유전체막이 형성된 것을 특징으로 하는 미세조류 스크리닝 방법.The method according to claim 1,
Wherein the first microchannel is formed with a microelectrode pattern to which AC power is supplied and a dielectric film to coat the microelectrode pattern. 제1항에 있어서,
상기 제1 미세채널과 연결된 2개 이상의 공급라인이 제공되며, 상기 제1 유전영동 환경을 형성하기 전에 상기 제1 샘플군이 일 공급라인에서 상기 제1 미세채널로 공급된 후, 상기 제1 유전영동 환경을 제거한 후에 타 공급라인에서 상기 제1 미세채널로 미세조류를 포함하지 않은 매질이 상기 제1 미세채널로 공급되는 것을 특징으로 하는 미세조류 스크리닝 방법.The method according to claim 1,
Wherein at least two supply lines connected to the first microchannel are provided and after the first sample group is supplied to the first microchannel in one supply line before forming the first dielectrophoresis environment, Wherein a medium containing no microalgae is supplied to the first microchannel from the other supply line after removing the migration environment.
KR1020140040517A 2014-04-04 2014-04-04 Method of screening microalgae having maximized performance for radioactive decontamination by using dielectrophoresis KR20150116088A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140040517A KR20150116088A (en) 2014-04-04 2014-04-04 Method of screening microalgae having maximized performance for radioactive decontamination by using dielectrophoresis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140040517A KR20150116088A (en) 2014-04-04 2014-04-04 Method of screening microalgae having maximized performance for radioactive decontamination by using dielectrophoresis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150116088A true KR20150116088A (en) 2015-10-15

Family

ID=54356752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140040517A KR20150116088A (en) 2014-04-04 2014-04-04 Method of screening microalgae having maximized performance for radioactive decontamination by using dielectrophoresis

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150116088A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113264617A (en) * 2021-05-28 2021-08-17 大连海事大学 Dielectrophoresis-assisted radioactive marine sewage microalgae cleaning device and method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113264617A (en) * 2021-05-28 2021-08-17 大连海事大学 Dielectrophoresis-assisted radioactive marine sewage microalgae cleaning device and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lapizco‐Encinas On the recent developments of insulator‐based dielectrophoresis: A review
US20220228966A1 (en) METHOD AND APPARATUS FOR SORTING PARTICLES USING AN ARRAY of ASYMMETRICAL OBSTACLES
Cummings Streaming dielectrophoresis for continuous-flow microfluidic devices
CN107904163B (en) A kind of full-automatic individual particle based on digital microfluidic technology/unicellular capture chip and its application
US10166549B2 (en) Methods and apparatus for the selection and/or processing of particles, in particular for the selective and/or optimised lysis of cells
Yan et al. Isolating plasma from blood using a dielectrophoresis-active hydrophoretic device
Li et al. Transport, retention and fluorescent measurement of single biological cells studied in microfluidic chips
EP1774284B1 (en) Methods and apparatus for the separation and quantification of particles
DE60019761T2 (en) APPARATUS AND METHOD FOR DIELECTROPHORESIS
WO1997034689A1 (en) Apparatus with electrode arrays for carrying out chemical, physical or physico-chemical reactions
LaLonde et al. Isolation and enrichment of low abundant particles with insulator-based dielectrophoresis
CN110918139B (en) Microfluidic chip, device containing microfluidic chip and sample concentration method
WO2016044545A1 (en) Methods, systems and apparatus for microfluidic crystallization based on gradient mixing
CN113265327B (en) Alternating current-dielectrophoresis microalgae multistage sorting device and method based on algae lipid content
KR20150116088A (en) Method of screening microalgae having maximized performance for radioactive decontamination by using dielectrophoresis
Kostner et al. Guided dielectrophoresis: a robust method for continuous particle and cell separation
DuBose et al. Electrokinetic particle separation in a single-spiral microchannel
US10830685B2 (en) Device for electrical measurement and electrical measurement apparatus
US6866759B2 (en) Stepped electrophoresis for movement and concentration of DNA
US11052407B1 (en) Dielectrophoretic in-droplet material concentrator
Nadaf et al. Decontamination of Soil by Electro Kinetic Treatment
Wang et al. Enhancement of radionuclide bio-decontamination by screening highly efficient microalgae for Sr biomineralization
Jomeh Development of a microfluidic capture device for the manipulation and concentration of waterborne pathogens
Lin Cell manipulations with dielectrophoresis
Zhou et al. Dielectrophoretic–inertial microfluidics for Symbiodinium separation and enrichment

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2016101003070; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20160525

Effective date: 20171218