KR20150126561A - 마이크로 유체칩 및 이를 이용한 리포좀 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1용액이 주입되는 제1주입구, 제2용액이 주입되는 제2주입구 및 리포좀이 제조되어 배출되는 배출구를 포함하는 상부 플레이트; 상기 상부 플레이트의 하부에 중첩되며 용액이 이동하는 채널이 형성된 하부 플레이트; 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 개재되며 상기 채널에 대응되는 장공이 형성된 실링 패드; 상기 실링 패드의 장공에 삽입되어 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 삽입되는 미세 박판;을 포함하며, 상기 제1주입구를 통해 주입되는 제1용액과 상기 제2주입구를 통해 주입되는 제2용액의 유속비에 따라 제조되는 리포좀의 크기가 변화하는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체칩을 제공한다.

Description

마이크로 유체칩 및 이를 이용한 리포좀 제조방법{The microfluidic chip and liposomes prepared using this method}
본 발명은 마이크로 유체칩 및 이를 이용한 리포좀 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리디아세틸렌 리포좀을 제조하기 위해 마이크로 유체칩을 활용하는 리포좀 제조에 관한 것이다.
일반적으로 리포좀은 포획된 수성 액상으로 채워진 핵을 지질박막(lamellar lipid)이 둘러싼 소포(small vesicle)들로 이루어진다.
리포좀소포는 약물과 같은 이물질을 그안에 담은후에 리포좀소포에 실린 약물을 신체의 원하는 장기로 선택적으로 수송하는데 사용될 수 있다.
수성 운반물질에 현탁시키면, 리포좀은 비경구·경구·국소 및 흡입경로를 통하여 환자에게 약물을 수송시키는데 특히 적당하다.
리포좀제제는 치료효율을 개선시킬 수 있고 약물의 방출 및 치료작용을 지속성으로 할 수 있으며, 치료율을 증가시켜서, 질병을 치료하는 일반적인 약물 필요량을 감소시킬 수도 있다.
리포좀을 제조하기 위한 일반적인 방법으로는 인젝션 (injection)방법, 초음파 분쇄법, 투과법(extrusion) 등이 있다. 초음파 분쇄법은 일반적으로 유기용매에 녹인 지질이나 블록 공중합체 용액을 휘발시켜 필름 형태로 제조한 다음, 수용액상을 투입하여 자발적으로 단일막 또는 이중막을 형성 시킨 다음, 초음파 분쇄를 통해 사이즈를 균일하게 만드는 방법이며, 투과법은 초음파 분쇄법과 마찬가지로 필름형태의 지질 또는 공중합체를 수용액에 분산 시킨다음, 폴리 카보네이트 막을 이용 통과시켜 사이즈를 균일하게 만드는 방법이다.
그러나 위와 같은 방법으로 리포좀을 제조하는데는 리포좀을 안정화시키는 시간을 포함하여 제조방법에 따라 대략 6~24시간 이상의 많은 시간이 소요되기 때문에 필요할 때 신속하게 제조가 어려우며, 따라서 미리 일정량 이상의 리피드 리포좀을 제조하여 보관하고 있어야 하지만, 보관기간도 제한이 있어서 제조하여 보관하였다가 일정 기간이 지나면 폐기하고 다시 제조하여 보관하여야 하는 등의 문제가 발생하게 된다. 또한 위와 같은 방법은 균일하고 미세한 크기의 베시클을 제조하기 위하여 초음파를 이용하기 때문에, 효소, 유전자, 단백질 및 약물 등이 열과 초음파로 인하여 파괴되는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 대략 5㎛ 수준의 미세유체칩을 이용하는 방법이 개발되고 있지만 미세유체칩의 세부적인 제어단계에 대한 연구는 부족한 실정이다. 특히, 이러한 미세유체칩을 이용하여 제조되는 리포좀의 균일도를 일정하게 만들거나, 크기를 조절하는 기술에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 적층되는 상,하부 플레이트 사이에 미세 박판을 개재한 후 2종의 용액을 주입하고, 각 용액의 유속비를 조절하여 균일도와 입자의 크기가 조절된 리포좀이 생성될 수 있도록 하는 마이크로 유체칩 및 이를 이용한 리포좀 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 제1용액이 주입되는 제1주입구, 제2용액이 주입되는 제2주입구 및 리포좀이 제조되어 배출되는 배출구를 포함하는 상부 플레이트, 상기 상부 플레이트의 하부에 중첩되며 용액이 이동하는 채널이 형성된 하부 플레이트, 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 개재되며 상기 채널에 대응되는 장공이 형성된 실링 패드, 상기 실링 패드의 장공에 삽입되어 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 에 삽입되는 미세 박판을 포함하며, 상기 제1주입구를 통해 주입되는 제1용액과 상기 제2주입구를 통해 주입되는 제2용액의 유속비에 따라 제조되는 리포좀의 크기가 변화하는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체칩에 의해 달성될 수 있다.
한편 본 발명의 목적은, 마이크로 유체칩을 이용하여 리포좀을 제조하는 방법에 있어서, 제1용액이 주입되는 제1주입구, 제2용액이 주입되는 제2주입구 및 리포좀이 제조되어 배출되는 배출구를 포함하는 상부 플레이트와 상기 상부 플레이트의 하부에 중첩되며 용액이 이동하는 채널이 형성된 하부 플레이트를 결합시키고 상기 실링 패드의 장공에 미세 박판을 개재시키는 단계, 제1유속으로 상기 제1주입구로 제1용액을 주입하는 단계 및 제2유속으로 상기 제2주입구로 제2용액을 주입하는 단계를 포함하고, 상기 제1유속 및 제2유속의 비율에 따라 제조되는 리포좀의 크기를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리포좀 제조 방법에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 마이크로 유체칩을 이용하여 일정한 균일도의 리포좀을 제조할 수 있고, 미세 박판의 크기를 다양화하지 않고도 마이크로 유체칩으로 투입되는 유체들의 유속비 조절만으로도 다양한 크기의 리포좀을 생성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로 유체칩을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 마이크로 유체칩을 나타낸 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 마이크로 유체칩을 나타낸 작용도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체칩으로부터 제조된 리포좀의 균일도 및 크기를 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 마이크로 유체칩으로부터 제조된 리포좀의 균일도 및 크기를 나타낸 그래프.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다.
첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 마이크로 유체칩을 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 마이크로 유체칩을 나타낸 분해사시도, 도 3은 본 발명에 따른 마이크로 유체칩을 나타낸 작용도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체칩으로부터 제조된 리포좀의 균일도 및 크기를 나타낸 그래프, 도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 마이크로 유체칩으로부터 제조된 리포좀의 균일도 및 크기를 나타낸 그래프이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로 유체칩은,
제1용액이 주입되는 제1주입구(110), 제2용액이 주입되는 제2주입구(120) 및 리포좀이 제조되어 배출되는 배출구(130)를 포함하는 상부 플레이트(100);
상기 상부 플레이트의 하부에 중첩되며 용액이 이동하는 채널(230)이 형성된 하부 플레이트(200);
상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 개재되며 상기 채널에 대응되는 장공이 형성된 실링 패드(300);
상기 실링 패드의 장공에 삽입되어 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 에 삽입되는 미세 박판(400);을 포함한다.
본 발명에 따른 마이크로유체칩의 상부 플레이트(100)는 제1용액이 주입되는 제1주입구(110), 제2용액이 주입되는 제2주입구(120) 및 리포좀이 제조되어 배출되는 배출구(130)를 포함하는데, 제1주입구(110)를 통해 주입되는 제1용액은 예를 들어, 극성 용액인 물이 될 수 있다. 물은 리포좀을 제조하는데 기본이 되는 물질로서 제1주입구로부터 배출구까지 흐르면서 일정한 유속을 형성하는데, 이 때 형성되는 압력에 의해 제2주입구로부터 주입되는 지질과 혼합되어 배출구로 흐르게 된다.
제2주입구(120)를 통해 주입되는 제2용액은 예를 들어, 이소프로판올과 지질이 혼합된 용액일 수 있다. 여기서 주입되는 용액은 PCDA 또는 DMPC 로 구성된 액체일 수 있다. 제2용액은 비극성을 띄며, 제1용액이 채널(230)을 따라 흐르는 유속에 맞추어 배출구(130)로 흐르게 된다.
하부 플레이트(200)에는 용액이 이동하는 채널(230)이 형성되며, 하부 플레이트는 상기 상부 플레이트의 하부에 놓여진다. 채널(230)은 도면에 보여지듯이 일직선으로 형성될 수 있고, 일직선의 한쪽 끝에는 제1주입구, 다른쪽 끝에는 배출구가 연결될 수 있다.
본 발명의 실링 패드(300)는 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 개재되며 상기 채널에 대응되는 장공(320)이 형성된다. 실링패드의 기본적인 목적은 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에서 유체가 누출되지 않도록 밀폐하는 역할을 함과 동시에 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이의 유체 흐름을 원활하게 중개하는 것이다. 따라서 이러한 역할을 수행하기 위해 채널에 맞추어 장공이 형성되는 것이며, 장공 가운데에는 제2주입구와 대응되는 위치에 마름모꼴의 장착홈(321)이 위치된다. 다만 마름모꼴의 장착홈은 미세 박판이 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 고정될 수 있도록 여러가지 모양으로 형성될 수 있고, 마름모꼴의 그 하나의 예시일 뿐이다. 실링패드의 양단부에는 챔버(230)에 대응되는 확개공(322)이 형성된다.
본 발명에 따른 미세 박판(400)은 상기 실링 패드의 장공에 삽입되어 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 삽입되며, 제2주입구에서 토출되는 제2용액이 미세 박판을 통과하게 된다. 미세 박판(400)은 다수의 격실이 형성되고, 각 격실의 저면에 미세한 구경의 홀이 형성된다.
하부 플레이트(200)는 상면에 채널(230)이 일정 길이로 직선 형상으로 형성되는데 채널(230)은 상부 플레이트(100)의 제1주입구(110), 제2주입구(120), 배출구(130)를 모두 통할 수 있는 길이로 형성된다.
또한 채널(230)의 양단부에는 원통형의 챔버(230)가 각기 형성되고, 이들 각 챔버(230)는 제1주입구(110) 및 배출구(130)에 통하도록 형성된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 유체칩으로부터 제조된 리포좀의 균일도 및 크기를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 특징은 상기 제1주입구를 통해 주입되는 제1용액과 상기 제2주입구를 통해 주입되는 제2용액의 유속비에 따라 제조되는 리포좀의 크기가 변화하는 것에 있다.
제1주입구 및 제2주입구를 통해 주입되는 용액의 흐름은 FRR(Flow rate ratio)로 비교될 수 있다. 즉, 유속의 단위를 ㎕/min로 설정할 때, 본 발명에서 유속의 비율은
FRR (flow rate ratio) = Q1 (제1주입구의 유속): Q2 (제2주입구의 유속)
= Qwater : Qlipid / ipa
= 1000 : 50 ~ 200
일 수 있다.
본 발명에서 제1주입구에서 토출되는 제1용액의 유속이 제2주입구에서 토출되는 제2용액의 유속보다 빠르므로 제1용액이 배출구까지 흐르면서 층류(larminar flow)가 형성되게 되고, 제2주입구에서 제2용액이 토출되는 환경에 영향을 미치게 된다.
도 4에서는 리포좀의 크기가 50 nm 로 균일화되어 제조되었다. 50nm 를 기준으로 균일도가 상당히 높은 리포좀이 형성된 것을 확인할 수 있다.
도 5에서는 리포좀의 크기가 200nm로 균일화되어 제조되었다. 200nm를 기준으로 균일도가 상당히 높은 리포좀이 형성된 것을 확인할 수 있다.
한편 상술한 마이크로 유체칩을 이용하여 리포좀을 제조하는 방법은
제1용액이 주입되는 제1주입구, 제2용액이 주입되는 제2주입구 및 리포좀이 제조되어 배출되는 배출구를 포함하는 상부 플레이트와 상기 상부 플레이트의 하부에 중첩되며 용액이 이동하는 채널이 형성된 하부 플레이트를 결합시키고 상기 실링 패드의 장공에 미세 박판을 개재시키는 단계;
제1유속으로 상기 제1주입구로 제1용액을 주입하는 단계; 및
제2유속으로 상기 제2주입구로 제2용액을 주입하는 단계;를 포함한다.
또한 상기 제1유속 및 제2유속의 비율에 따라 제조되는 리포좀의 크기를 조절하는 단계를 포함하여 리포좀을 제조하게 된다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
100 : 상부 플레이트 200 : 하부 플레이트
300 : 실링 패드 400 : 미세 박판
220 : 챔버 320 : 장공

Claims (5)

  1. 제1용액이 주입되는 제1주입구, 제2용액이 주입되는 제2주입구 및 리포좀이 제조되어 배출되는 배출구를 포함하는 상부 플레이트;
    상기 상부 플레이트의 하부에 중첩되며 용액이 이동하는 채널이 형성된 하부 플레이트;
    상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 개재되며 상기 채널에 대응되는 장공이 형성된 실링 패드;
    상기 실링 패드의 장공에 삽입되어 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 에 삽입되는 미세 박판;을 포함하며,
    상기 제1주입구를 통해 주입되는 제1용액과 상기 제2주입구를 통해 주입되는 제2용액의 유속비에 따라 제조되는 리포좀의 크기가 변화하는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체칩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미세 박판은 소정 간격으로 다수의 미세구멍이 형성된 고분자 멤브레인인 것을 특징으로 하는 마이크로 유체칩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미세 박판은 다수의 미세채널이 형성된 튜브인 것을 특징으로 하는 마이크로 유체칩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하부 플레이트의 채널은 직선으로 형성되며, 상기 제1주입구는 상기 직선 라인의 시작단에 연결되고, 상기 배출부는 상기 직선 라인의 끝단에 형성되며, 상기 제2주입구는 상기 수상 주입구 및 상기 배출부 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 마이크로 유체칩.
  5. 마이크로 유체칩을 이용하여 리포좀을 제조하는 방법에 있어서,
    제1용액이 주입되는 제1주입구, 제2용액이 주입되는 제2주입구 및 리포좀이 제조되어 배출되는 배출구를 포함하는 상부 플레이트와 상기 상부 플레이트의 하부에 중첩되며 용액이 이동하는 채널이 형성된 하부 플레이트를 결합시키고 상기 실링 패드의 장공에 미세 박판을 개재시키는 단계;
    제1유속으로 상기 제1주입구로 제1용액을 주입하는 단계; 및
    제2유속으로 상기 제2주입구로 제2용액을 주입하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1유속 및 제2유속의 비율에 따라 제조되는 리포좀의 크기를 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리포좀 제조 방법.
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