KR20150141250A - 인공 결손피부 모사 장치 및 이를 이용한 인공 결손피부 모사 방법 - Google Patents

인공 결손피부 모사 장치 및 이를 이용한 인공 결손피부 모사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인공 결손피부 모사 장치 및 이를 이용한 인공 결손피부 모사 방법에 관한 것으로, 배양 플레이트; 상기 배양 플레이트에 홈의 형태로 형성되는 배양 채널; 및 상기 배양 플레이트에 홈의 형태로 형성되어 상기 배양 채널의 일단에 연통되는 유로를 이루는 주입유로를 구비하는 주입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 결손피부 모사 장치와 이를 이용한 인공 결손피부 모사 방법을 제공한다. 이러한 본 발명은 제조과정에서부터 피부의 결손부위를 세밀하게 모사할 수 있어 실제로 상처난 피부와 흡사한 인공피부 모델을 형성할 수 있는 효과가 있다

Description

인공 결손피부 모사 장치 및 이를 이용한 인공 결손피부 모사 방법{Apparatus for simulating artificial wounded skin and method for simulating artificial wounded skin using thereof}
본 발명은 인공 결손피부 모사 장치 및 이를 이용한 인공 결손피부 모사 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 표피와 진피 및 그 경계층으로 이루어진 인공피부에 상처를 모사하여 결손된 인공피부를 모사하는 장치와 상기 장치를 이용한 인공 결손피부 모사 방법에 관한 것이다.
인체의 피부는 체표면 전체를 덮고 있는 가장 큰 장기로서 성인의 경우 그 면적이 약 1.2∼2.3㎡에 이른다. 피부의 주 역할은 체액의 유실을 막아주고, 외부로부터 유해물질과 미생물의 유입을 막으며, 물리적 자극, 방사선과 자외선 등으로부터 인체를 보호하는 기능을 수행하고 있다. 이러한 피부에는 모낭, 털, 땀샘, 피지선 등 여러 부속 기관을 보유하고 있어 보호막 기능 외에도 다양한 기능을 수행하고 있는 중요한 복합 기관이다.
한편, 인공피부는 피부를 모사하여 인공적으로 만들어낸 피부를 말하는데, 이러한 인공피부는 피부의 손실이 심각한 상태의 환자의 치료를 위해 이용되기도 하지만, 피부치료용 약제 또는 치료법 등의 개발을 위해 연구의 목적으로 이용되기도 한다.
그런데, 연구목적으로 만들어지는 종래의 인공피부는 처음부터 표피 및 진피가 손상없는 완전한 상태로 제조되기 때문에 상처난 피부를 모사하기 위해서는 손상없는 인공피부 조직을 의도적으로 손상시킨 후 손상부위에 약제를 도포하는 등 연구목적에 따른 처리를 수행하여야 한다.
그러나, 종래의 인공피부를 통한 상처의 모사 방법은 표피 또는 진피에 형성되는 상처의 면적 및 깊이 등에 대한 세밀한 모사가 어렵고, 상처부위가 재생되는 과정을 세심하게 관찰하는 것이 불편하다는 문제가 있다.
일본공개특허 제2012-235921호(2012.12.06)
상기한 문제를 해결하기 위해 본 발명은 상처로 인해 결손된 피부를 세밀하게 모사하기 위해 제조과정에서부터 결손 부위를 형성하는 것이 가능한 인공 결손피부 모사 장치와 이를 이용한 인공 결손피부 모사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 배양 플레이트; 상기 배양 플레이트에 홈의 형태로 형성되는 배양 채널; 및 상기 배양 플레이트에 홈의 형태로 형성되어 상기 배양 채널의 일단에 연통되는 유로를 이루는 주입유로를 구비하는 주입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 결손피부 모사 장치를 제공한다.
여기서 상기 주입부는 폭이 상기 배양 채널의 폭보다 좁게 형성되고, 출구가 상기 배양 채널의 입구와 마주보도록 배치되는 제1주입유로; 및 상기 제1주입유로를 둘러싸도록 배치되고, 대향하여 배치되는 한 쌍의 출구를 구비하며, 상기 출구들은 상기 배양 채널의 입구와 상기 제1주입유로의 출구 사이에 배치되는 제2주입유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 주입부는 상기 배양 플레이트에 홈의 형태로 형성되어 상기 제1주입유로에 연통되는 제1주입구와, 상기 배양 플레이트에 홈의 형태로 형성되어 상기 제2주입유로에 연통되는 제2주입구를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 인공 결손피부 모사 장치는 상기 배양 플레이트에 홈의 형태로 형성되어 상기 배양 채널의 타단에 연통되는 배출구를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 a) 상기 배양 채널로 세포배양액이 흐르도록 상기 제1주입구 및 상기 제2주입구에 세포배양액을 주입하여 상기 배양 채널에서 세포를 배양하는 단계; 및 b) 상기 제2주입구에는 세포배양액을 주입하고, 상기 배양 채널로 트립신/EDTA 용액이 흐르도록 상기 제1주입구에는 트립신/EDTA 용액을 주입하여 상기 배양 채널에서 배양된 세포의 일부를 분리시키는 단계를 포함하는 상기 인공 결손피부 모사 장치를 이용한 인공 결손피부 모사 방법을 제공한다.
상기 b) 단계에서 상기 배양 채널로 흐르는 세포배양액 및 트립신/EDTA 용액의 레이놀즈 수는 2000 미만인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 상기 인공 결손피부 모사 장치로 이루어지는 진피모델층과 표피모델층; 및 상하방향으로 관통하는 복수의 나노홀이 형성되고, 상기 진피모델층 및 상기 표피모델층의 사이에 배치되는 다공성 막을 포함하며, 상기 진피모델층과 상기 표피모델층은 구비하는 각각의 상기 배양 채널이 상기 다공성 막에 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 인공 결손피부 모사 장치를 더 제공한다.
여기서 상기 다공성 막은 상기 진피모델층에 접하는 면에 피브로넥틴이 코팅되고, 상기 표피모델층에 접하는 면에는 콜라겐 및 피브로넥틴 중 어느 하나를 포함하는 코팅물질이 코팅되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 다공성 막과 상기 표피모델층에는 상기 진피모델층에 구비되는 상기 제1주입구 및 상기 제2주입구와 연통되는 홀이 천공되고, 상기 표피모델층에는 상기 표피모델층에 구비되는 상기 제1주입구 및 상기 제2주입구와 연통되는 홀이 천공될 수 있다.
한편, 본 발명은 a) 상기 진피모델층 및 상기 표피모델층에 구비된 각각의 상기 배양 채널로 세포배양액이 흐르도록 상기 진피모델층 및 상기 표피모델층에 구비된 각각의 상기 제1주입구 및 상기 제2주입구에 세포배양액을 주입하여 각각의 상기 배양 채널에서 세포를 배양하는 단계; 및 b) 상기 진피모델층 및 상기 표피모델층에 구비된 각각의 상기 제2주입구에는 세포배양액을 주입하고, 상기 진피모델층 및 상기 표피모델층에 각각 구비된 적어도 하나의 상기 제1주입구에는 트립신/EDTA 용액을 주입하여 트립신/EDTA 용액이 주입된 배양 채널에서 배양된 세포의 일부를 분리시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 결손피부 모사 장치를 이용한 인공 결손피부 모사 방법을 더 제공한다.
이때, 상기 b) 단계에서 상기 제1 및 제2 주입구에 각각 주입되어 상기 배양 채널로 흐르는 트립신/EDTA 용액 및 세포배양액의 레이놀즈 수는 층류를 형성할 수 있도록 2000 미만인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 a) 단계에서 상기 진피모델층의 상기 배양 채널에서는 섬유아세포가 배양되고, 상기 표피모델층의 상기 배양 채널에서는 케라틴세포가 배양되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 제조과정에서부터 피부의 결손부위를 세밀하게 모사할 수 있어 실제로 상처난 피부와 흡사한 인공피부 모델을 형성할 수 있는 효과가 있다. 또한, 피부에 생긴 상처를 모사하기 위해 이미 제조된 인공피부에 별도의 후처리를 가할 필요가 없어 편리하게 결손된 피부를 모사할 수 있다는 장점이 있다.
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치의 사시도이다.
도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치의 평면도이다.
도3은 주입부를 통해 세포 배양액과 트립신/EDTA가 주입되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 제1실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치에서의 상처모사 및 세포재생 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도5는 본 발명의 제2실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치의 사시도이다.
도6은 도5의 A-A' 단면도이다.
도7은 다공성 막의 사시도이다.
도8은 본 발명의 제2실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치의 분해사시도이다.
도9는 본 발명의 제2실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치를 통해 형성된 인공피부 모델의 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치의 사시도이고, 도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치의 평면도이며, 도3은 주입부를 통해 세포 배양액과 트립신/EDTA가 주입되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 도1 내지 도3을 참고하여 본 발명의 제1실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치(100)를 설명한다.
본 발명의 제1실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치(100)는 배양 플레이트(110), 배양 채널(120), 주입부(130) 및 배출구(140)를 포함한다.
배양 플레이트(110)는 판형으로 형성되며, 세포배양에 적합한 생체적합성 재질로 형성된다. 도1에 도시된 배양 플레이트(110)는 육면체의 형태를 가지는 것으로 도시되었으나, 배양 플레이트(110)의 형상이 특별히 한정되는 것은 아니며, 배양 채널(120), 주입부(130) 및 배출구(140)를 홈의 형태로 오목하게 형성할 수 있도록 소정의 두께를 가지는 것이라면 어떠한 형태로 형태로 형성되어도 무방하다.
다만, 배양 플레이트(110)는 배양 채널(120)이 형성되는 면이 평면을 이루도록 하여 후술하는 바와 같이 다공성 막(210)이 배양 플레이트(110)에 원활하게 적층될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
배양 채널(120)은 배양 플레이트(110)에 홈의 형태로 형성된다. 배양 채널(120)에서는 인체 또는 동물의 피부를 구성하는 표피세포 또는 진피세포가 배양된다.
주입부(130)는 배양 플레이트(110)에 홈의 형태로 형성되어 배양 채널(120)의 일단에 연통되는 유로를 이루는 주입유로(134,138)를 구비한다. 구체적으로 주입부(130)는 제1주입구(132), 제1주입유로(134), 제2주입구(136) 및 제2주입유로(138)를 구비한다.
제1주입구(132)는 배양 플레이트(110)에 홈의 형태로 형성되어 제1주입유로(134)에 연통되고, 제2주입구(136)는 배양 플레이트(110)에 홈의 형태로 형성되어 제2주입유로(138)에 연통된다.
상기 주입구(132,136)들은 각각 연통되는 주입유로(134,138)에 공급되는 세포배양액 또는 트립신/EDTA 용액이 주입되는 부분으로, 주입된 용액이 주입유로(134,138)로 원활하게 공급될 수 있도록 주입된 용액을 수용할 수 있는 공간을 이루는 곳이다.
제1주입유로(134)는 배양 채널(120)의 입구(122)측에 직선으로 연장되어 제1주입구(132)에 주입된 세포배양액 또는 트립신/EDTA 용액을 배양 채널(120)로 공급하는 역할을 한다.
구체적으로 제1주입유로(134)는 폭이 배양 채널(120)의 폭보다 좁게 형성되고, 출구(135)가 배양 채널(120)의 입구(122)와 마주보도록 배치된다(도3 참고).
제2주입유로(138)는 배양 채널(120)의 입구(122)측에 수직하게 연통되어 제2주입구(136)에 주입된 세포배양액을 배양 채널(120)로 공급한다.
상세하게 설명하면, 도2에 도시된 바와 같이 제2주입유로(138)는 제1주입유로(134)를 둘러싸도록 배치된다. 또한, 제2주입유로(138)는 대향하여 배치되는 한 쌍의 출구(139)를 구비하며, 제2주입유로(138)의 출구들(139)은 배양 채널(120)의 입구(122)와 제1주입유로(134)의 출구(135) 사이에 배치된다.
배출구(140)는 주입구(132,136)와 같이 배양 플레이트(110)에 홈의 형태로 형성되며, 배양 채널(120)의 타단에 연통된다.
배출구(140)는 배양 채널(120)로 공급된 세포배양액 및 트립신/EDTA 용액이 최종적으로 도달하는 부분으로 용액이 수용될 수 있는 공간으로 이루어진다. 이러한 배출구(140)에는 과잉공급된 용액이 모이게 되는데, 사용자는 배출구(140)를 통해 배출구(140)에 수용된 용액을 용이하게 제거할 수 있다. 또한, 배출구(140)를 구비함으로써 과잉공급된 용액이 배양 채널(120)의 말단에서 넘치게 되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.
도4는 본 발명의 제1실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치에서의 상처모사 및 세포재생 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
구체적으로 도4의 (a)는 세포배양액이 공급되어 배양 채널(120)에서 세포가 배양된 상태를 도시한 것이고, 도4의 (b)는 제1주입유로(134)를 통해 배양 채널(120)로 트립신/EDTA 용액을 공급하여 배양된 세포의 일부를 분리시키는 과정을 도시한 것이며, 도4의 (c)는 세포가 분리된 영역이 회복되는 과정을 도시한 것이다. 또한, 도4의 (d)는 세포가 분리된 영역이 회복된 상태를 도시한 것이다.
이하, 도4를 통해서는 본 발명의 제1실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치(100)를 이용하여 인공 결손피부를 제조하는 과정과 인공 결손피부가 재생되는 과정을 설명한다.
본 발명의 제1실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치(100)를 통해 인공 결손피부를 제조하기 위해서는 먼저, 배양 채널(120)에서 진피세포 또는 표피세포를 배양하여 인공피부를 형성한다(도4의 (a)).
이를 위해 배양 채널(120)로 세포배양액이 흐르도록 제1주입구(132) 및 제2주입구(136)에 세포배양액을 주입하고, 각 주입구(132,136)에 연결된 주입유로(134,138)를 통해 배양 채널(120)로 세포배양액을 공급한다.
세포가 배양된 후에는 배양 채널(120)에서 배양된 세포의 일부를 분리시키는 과정을 수행한다.
이를 위해 제2주입구(136)에는 세포배양액을 주입하고, 배양 채널(120)로 트립신/EDTA 용액이 흐르도록 제1주입구(132)에는 트립신/EDTA 용액을 주입한다. 이때, 배양 채널(120)로 흐르는 트립신/EDTA 용액 및 세포배양액의 레이놀즈 수는 2000 미만이 되도록한다.
참고로, 유체의 흐름에서는 점성에 의한 힘이 층류가 되게끔 작용하며, 관성에 의한 힘은 난류를 일으키는 방향으로 작용하는데, 레이놀즈 수(reynold's number)는 이 관성력과 점성력의 비를 취한 것이며, 하기 [수학식 1]과 같이 표현된다.
Figure pat00001
여기서, υ는 유체의 속도, ρ는 유체의 밀도, Ｌ은 관의 길이, μ는 유체의 점성계수를 말한다.
본 발명의 제1실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치(100)를 이용하여 인공 결손피부를 제조하는 과정에서 주입구(132,136)에 주입되어 주입유로(134,138)를 통해 배양 채널(120)로 유입되는 트립신/EDTA 용액 및 세포배양액은 상기와 같이 레이놀즈 수가 2000 미만이 되도록 조절됨으로써 도4의 (b)에 도시된 바와 같이 층류를 형성하게 된다.
이처럼 층류가 형성되어 세포가 배양된 배양 채널(120)로 트립신/EDTA 용액이 흐르면 도3에 도시된 바와 같이 층류를 형성한 부분(도3의 점선)에 있는 세포들은 분리되어 상처(도3의 빗금)가 모사되는 것이다.
이와 같이 층류를 형성하여 흐르는 트립신/EDTA 용액에 의해 배양 채널(120)에서 배양된 세포들 중 트립신/EDTA 용액이 지나는 부분의 세포들은 분리되며, 이처럼 일부분의 세포가 분리된 인공피부는 결손된 상태가 되어 상처난 피부를 모사하게 되는 것이다.
또한, 층류 형성 시 배양 채널(120) 내에 흐르는 유체의 속도를 조절함으로써 상처 모사 부위(도3의 빗금)의 폭을 제어하는 것이 가능하다.
한편, 주입유로(134,138)를 통해 배양 채널(120)로 공급되는 트립신/EDTA 용액 및 세포배양액의 레이놀즈 수를 2000 미만으로 조절하기 위해 관의 역할을 하는 주입유로(134,138) 및 배양 채널(120)의 길이가 임의로 조절될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치(100)는 상기와 같이 상처난 인공피부를 모사할 수 있는 것 뿐만 아니라, 도4의 (c) 및 도4의 (d)와 같이 상처난 피부가 재생되는 과정을 면밀하게 관찰할 수 있다는 장점이 있다.
예를 들어 주입유로(134,138)를 통해 피부 손상 치료제를 주입하여 상기와 같이 인공적으로 결손된 피부 모델에 공급함으로써 치료제의 효능을 테스트하는 것이 가능하다.
도5는 본 발명의 제2실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치의 사시도이고, 도6은 도5의 A-A' 단면도이며, 도7은 다공성 막의 사시도이고, 도8은 본 발명의 제2실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치의 분해사시도이다.
이하, 도5 내지 도8을 참고하여 본 발명의 제2실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치(200)를 설명한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치(200)는 피부의 진피층, 표피층 및 진피층과 표피층의 경계층을 입체적으로 모사하기 위한 것으로, 본 발명의 제1실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치(100)와 다공성 막(210)을 포함한다.
구체적으로 본 발명의 제2실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치(200)는 제1실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치(100)로 이루어지는 진피모델층(100a)과 표피모델층(100b) 및 피부의 진피층과 표피층의 경계 역할을 하는 다공성 막(210)으로 이루어지며, 아래로부터 진피모델층(100a), 다공성 막(210), 표피모델층(100b)의 순서로 적층된다.
다공성 막(210)은 상하방향으로 관통하는 복수의 나노홀(211)이 형성되고, 진피모델층(100a) 및 표피모델층(100b)의 사이에 배치된다. 이때, 진피모델층(100a)과 표피모델층(100b)은 구비하는 각각의 배양 채널(120)이 다공성 막(210)에 접하도록 배치된다.
또한, 다공성 막(210)은 진피모델층(100a) 및 표피모델층(100b)에서 배양되는 세포가 더욱 원활하게 배양되고 다공성 막(210)에 유기적으로 결합되어 진피모델층(100a), 다공성 막(210) 및 표피모델층(100b)이 일체화된 피부모델을 형성할 수 있도록 하기 위해 모델층(100a,100b)이 접하는 면에 세포배양을 촉진하는 물질이 코팅될 수 있다.
구체적으로 다공성 막(210)은 진피모델층(100a)에 접하는 면에 피브로넥틴이 코팅되고, 표피모델층(100b)에 접하는 면에는 콜라겐, 피브로넥틴 및 콜라겐과 피브로넥틴이 혼합된 물질 중 어느 하나를 포함하는 코팅물질이 코팅된다.
도5에 도시된 바와 같이 상기의 제2실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치(200)는 배양 채널(120)들이 다공성 막(210)을 사이에 두고 서로 마주보는 상태로 배치되기 때문에 세포배양액 및 트립신/EDTA 용액을 주입하기 위한 주입구(132,136)들과 배출구(140)들이 폐쇄된 상태를 이루게 된다.
따라서, 이러한 제2실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치(200)에 세포배양액 및 트립신/EDTA 용액을 주입 및 배출하기 위해 주입구(132,136)에 용액을 주입하기 위한 홀과 배출구(140)를 외부로 연통시키는 홀을 천공하는 것이 바람직하다.
예를 들어 도8에 도시된 바와 같이 진피모델층(100a)에 구비되는 제1주입구(132) 및 제2주입구(136)가 외부로 연통되도록 하기 위해 다공성 막(120)과 표피모델층(100b)에는 제1주입구(132) 및 제2주입구(136)에 각각 연통되는 제1주입공(212a,212b)과 제2주입공(216a,216b)이 천공될 수 있다.
또한, 진피모델층(100a)에 구비되는 배출구(140)이 외부와 연통되도록 하기 위해 다공성 막(120)과 표피모델층(100b)에 배출구(140)와 연통되는 제1배출공(218a,218b)이 천공될 수 있다.
마찬가지로 표피모델층(100b)에 구비되는 주입구(132,136)들과 배출구(140)를 외부로 연통시키기 위해 제1주입구(132), 제2주입구(136) 및 배출구(140)에 각각 연통되는 제3주입공(230)과 제4주입공(232) 및 제2배출공(234)이 표피모델층(100b)에 천공형성될 수 있다.
여기서 도8에 도시된 바와 같이 주입구(132,136)와 배출구(140)의 연통을 위해 천공되는 홀의 형상 및 크기는 예시일 뿐이며, 진피모델층(100a)과 표피모델층(100b)의 주입구(132,136)와 배출구(140)를 통해 세포배양액과 트립신/EDTA 용액 등의 액체를 주입 및 배출시킬 수 있다면 상기의 홀은 어떠한 형태로 형성되어도 무방하다.
또는 상기의 홀들을 천공하지 않고 세포배양액과 트립신/EDTA 용액 등을 주입 및 배출시킬 수 있는 수단을 이용하는 것이 가능하다면, 반드시 상기와 같이 홀을 천공하지 않아도 무방하다.
상기와 같은 본 발명의 제2실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치(200)를 통해 인공 결손피부를 모사하기 위해서는 먼저, 진피모델층(100a) 및 표피모델층(100b)에 구비된 각각의 배양 채널(120)들로 세포배양액이 흐르도록 진피모델층(100a) 및 표피모델층(100b)에 구비된 각각의 제1주입구(132) 및 제2주입구(136)에 세포배양액을 주입하고, 각각의 배양 채널(120)들에서 세포를 배양한다.
이때, 진피모델층(100a)의 배양 채널(120)에서는 섬유아세포를 배양하여 진피를 형성하고, 표피모델층(100b)의 배양 채널(120)에서는 케라틴세포를 배양하여 표피를 형성한다.
진피모델층(100a) 및 표피모델층(100b)에서 세포를 배양한 후에는 상처를 모사하기 위해 배양 채널(120)에서 배양된 세포의 일부를 분리시키는 과정을 수행한다.
이를 위해 진피모델층(100a) 및 표피모델층(100b)에 구비된 각각의 제2주입구(136)에는 세포배양액을 주입하고, 진피모델층(100a) 및 표피모델층(100b)에 각각 구비된 적어도 하나의 제1주입구(132)에는 트립신/EDTA 용액을 주입하여 트립신/EDTA 용액이 주입된 배양 채널(120)에서 배양된 세포의 일부를 분리시킨다.
다시말해 트립신/EDTA 용액은 진피모델층(100a)과 표피모델층(100b)에 모두 주입되거나, 진피모델층(100a)과 표피모델층(100b) 중 어느 하나의 모델층에만 주입될 수 있다.
이렇게 트립신/EDTA 용액을 각 모델층(100a,100b)에 선택적으로 주입함으로써 피부에 생긴 상처의 깊이를 모사하는 것이 가능한 것이다.
즉, 표피모델층(100b)에만 트립신/EDTA 용액을 주입하는 경우에는 피부의 표피에 형성된 상처를 모사하는 것이 가능하며, 진피모델층(100a)과 표피모델층(100b)에 모두 트립신/EDTA 용액을 주입하는 경우에는 피부의 표피부터 진피까지 깊이 형성된 상처를 모사하는 것이 가능하다.
또한, 진피모델층(100a)에만 트립신/EDTA 용액을 주입할 경우에는 피부의 진피에 형성된 상처를 모사하는 것도 가능하다.
이때, 진피모델층(100a)과 표피모델층(100b)의 주입구(132,136)에 주입되어 배양 채널(120)로 흐르는 트립신/EDTA 용액 및 세포배양액의 레이놀즈 수를 2000 미만으로 하여 층류를 형성하도록 함은 앞서 설명한 제1실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치(100)를 통한 인공 결손피부 모사 방법에서의 층류 형성방법과 동일하다.
도9는 본 발명의 제2실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치를 통해 형성된 인공피부 모델의 단면도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치(200)에서 배양되는 세포는 도9에 도시된 바와 같이 다공성 막(210)을 경계로 하여 진피층과 표피층으로 구분된다. 이때, 진피층과 표피층의 세포들은 다공성 막(210)의 나노홀(211)을 통해 세포간 신호전달 물질과 세포외기질을 전달하게 된다.
이와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 인공 결손피부 모사 장치(200)는 인체 또는 동물의 피부를 3차원 적으로 세밀하게 모사하는 것이 가능하며, 매우 용이하게 상처의 형태 및 상처의 깊이를 모사할 수 있고, 모사된 상처부위에 대한 세포재생 실험 등을 용이하게 수행할 수 있다는 점에서 매우 유용한 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100,200: 인공 결손피부 모사 장치
110: 배양 플레이트 120: 배양 채널
122: 채널 입구 130: 주입부
132: 제1주입구 134: 제1주입유로
135: 제1주입유로 출구 136: 제2주입구
138: 제2주입유로 139: 제2주입유로 출구
140: 배출구
100a: 진피모델층 100b: 표피모델층
210: 다공성 막 211: 나노홀
212a,212b: 제1주입공 216a,216b:제2주입공
218a,218b: 제1배출공 230: 제3주입공
232: 제4주입공 234: 제2배출공

Claims (12)

  1. 배양 플레이트;
    상기 배양 플레이트에 홈의 형태로 형성되는 배양 채널; 및
    상기 배양 플레이트에 홈의 형태로 형성되어 상기 배양 채널의 일단에 연통되는 유로를 이루는 주입유로를 구비하는 주입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 결손피부 모사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주입부는
    폭이 상기 배양 채널의 폭보다 좁게 형성되고, 출구가 상기 배양 채널의 입구와 마주보도록 배치되는 제1주입유로; 및
    상기 제1주입유로를 둘러싸도록 배치되고, 대향하여 배치되는 한 쌍의 출구를 구비하며, 상기 출구들은 상기 배양 채널의 입구와 상기 제1주입유로의 출구 사이에 배치되는 제2주입유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 결손피부 모사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주입부는
    상기 배양 플레이트에 홈의 형태로 형성되어 상기 제1주입유로에 연통되는 제1주입구와, 상기 배양 플레이트에 홈의 형태로 형성되어 상기 제2주입유로에 연통되는 제2주입구를 구비하는 것을 특징으로 하는 인공 결손피부 모사 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배양 플레이트에 홈의 형태로 형성되어 상기 배양 채널의 타단에 연통되는 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 결손피부 모사 장치.
  5. 제4항의 인공 결손피부 모사 장치를 이용한 인공 결손피부 모사 방법에 있어서,
    a) 상기 배양 채널로 세포배양액이 흐르도록 상기 제1주입구 및 상기 제2주입구에 세포배양액을 주입하여 상기 배양 채널에서 세포를 배양하는 단계; 및
    b) 상기 제2주입구에는 세포배양액을 주입하고, 상기 배양 채널로 트립신/EDTA 용액이 흐르도록 상기 제1주입구에는 트립신/EDTA 용액을 주입하여 상기 배양 채널에서 배양된 세포의 일부를 분리시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 결손피부 모사 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 b) 단계에서
    상기 배양 채널로 흐르는 트립신/EDTA 용액 및 세포배양액의 레이놀즈 수는 2000 미만인 것을 특징으로 하는 인공 결손피부 모사 방법.
  7. 제4항의 인공 결손피부 모사 장치로 이루어지는 진피모델층과 표피모델층; 및
    상하방향으로 관통하는 복수의 나노홀이 형성되고, 상기 진피모델층 및 상기 표피모델층의 사이에 배치되는 다공성 막을 포함하며,
    상기 진피모델층과 상기 표피모델층은 구비하는 각각의 상기 배양 채널이 상기 다공성 막에 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 인공 결손피부 모사 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 다공성 막은
    상기 진피모델층에 접하는 면에 피브로넥틴이 코팅되고, 상기 표피모델층에 접하는 면에는 콜라겐 및 피브로넥틴 중 어느 하나를 포함하는 코팅물질이 코팅되는 것을 특징으로 하는 인공 결손피부 모사 장치.
  9. 제7항에 있어서
    상기 다공성 막과 상기 표피모델층에는
    상기 진피모델층에 구비되는 상기 제1주입구 및 상기 제2주입구와 연통되는 홀이 천공되고,
    상기 표피모델층에는 상기 표피모델층에 구비되는 상기 제1주입구 및 상기 제2주입구와 연통되는 홀이 천공되는 것을 특징으로 하는 인공 결손피부 모사 장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항의 인공 결손피부 모사 장치를 이용한 인공 결손피부 모사 방법에 있어서,
    a) 상기 진피모델층 및 상기 표피모델층에 구비된 각각의 상기 배양 채널로 세포배양액이 흐르도록 상기 진피모델층 및 상기 표피모델층에 구비된 각각의 상기 제1주입구 및 상기 제2주입구에 세포배양액을 주입하여 각각의 상기 배양 채널에서 세포를 배양하는 단계; 및
    b) 상기 진피모델층 및 상기 표피모델층에 구비된 각각의 상기 제2주입구에는 세포배양액을 주입하고, 상기 진피모델층 및 상기 표피모델층에 각각 구비된 적어도 하나의 상기 제1주입구에는 트립신/EDTA 용액을 주입하여 트립신/EDTA 용액이 주입된 배양 채널에서 배양된 세포의 일부를 분리시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 결손피부 모사 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 b) 단계에서
    상기 배양 채널로 흐르는 트립신/EDTA 용액 및 세포배양액의 레이놀즈 수는 2000 미만인 것을 특징으로 하는 인공 결손피부 모사 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 a) 단계에서
    상기 진피모델층의 상기 배양 채널에서는 섬유아세포가 배양되고, 상기 표피모델층의 상기 배양 채널에서는 케라틴세포가 배양되는 것을 특징으로 하는 인공 결손피부 모사 방법.
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