KR20160098646A - 나노구조물을 포함하는 농도구배 세포칩, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 영상 분석 장치 - Google Patents

나노구조물을 포함하는 농도구배 세포칩, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 영상 분석 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따라, 나노구조물을 포함하는 농도구배 세포칩 및 이의 제조 방법이 제공된다. 상기 농도구배 세포칩은 유체가 유입되는 유입부, 상기 유체가 이동하면서 농도가 희석되는 농도구배 채널, 챔버 및 상기 챔버 내의 유체가 배출되는 유출부를 포함하는 기판; 상기 기판에 부착되어, 상기 유입부, 상기 유출부 및 상기 농도구배 채널 중 적어도 하나를 외부로부터 보호하는 필름; 및 세포 성장이 촉진되도록 상기 챔버 내에 배치되는 나노구조물을 포함하며, 상기 유입부, 상기 농도구배 채널, 상기 챔버 및 상기 유출부는 기판의 표면으로부터 함몰되거나 관통하여 구현될 수 있다.

Description

나노구조물을 포함하는 농도구배 세포칩, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 영상 분석 장치{CELL CHIP WIH CONCENTRATION GRADIENTS INCLUDING NANO STRUCTURE, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND APPARATUS FOR IMAGE ANALYSIS USING THE SAME}
본 발명은 농도구배 세포칩 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 농도구배 구조 및 나노구조물을 형성하여 세포 배양 및 세포 성장을 촉진할 수 있는 농도구배 세포칩, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 영상 분석 장치에 관한 것이다.
본 발명은 산업통상자원부 한국산업기술평가관리원의 산업융합원천기술개발사업의 지원을 받아 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제고유번호: 10042924, 연구과제명: "복합구배(나노구조구배-농도구배) 기술을 이용한 줄기세포 최적 배양조건 초고속 자동 스크리닝 시스템 시제품 개발"].
미세유체 칩은 미세유체 채널을 통해 유체를 흘려 보내 여러 가지 실험 조건을 동시에 수행할 수 있는 기능을 가지고 있다. 구체적으로, 플라스틱, 유리, 실리콘 등의 기판(또는 칩 재료)을 이용하여 미세 채널을 만들고, 이러한 채널을 통해 유체(예를 들어, 액체 시료, 세포 배양액 등)를 이동시킨 후, 미세유체 칩 내의 복수의 챔버에서 예를 들어, 세포 등과 서로 혼합 및 반응하게 할 수 있다. 이와 같이, 종래에 실험실에서 행해지던 실험들을 작은 칩 내에서 수행한다는 점에서, 미세유체 칩은 "랩-온-어-칩"(lab-on-a-chip)이라 불리기도 한다.
미세유체 칩은 제약, 생물공학, 의학 등의 분야에서 비용과 시간절감의 효과를 창출해낸 것은 물론, 정확도와 효율성, 신뢰성을 높일 수 있다. 예를 들어, 미세유체 칩을 사용함으로 세포 배양과 증식, 분화 등에 사용되는 값비싼 시약들의 사용량을 기존의 방법보다 현저히 줄일 수 있어 상당한 비용을 절감할 수 있다. 뿐만 아니라, 단백질 샘플이나 세포 샘플도 기존의 방법보다 훨씬 적은 양이 사용되고 또한 이를 이용하여 영상 분석이 가능하므로, 샘플의 사용량이나 소모량 및 분석시간을 줄일 수 있다.
특히, 종래에는 미세유체 칩을 통하여 세포 배양을 하는 경우 인체 내의 혈관 모델의 모사를 통해 더 정확한 인체 내부의 세포 배양 모델을 만들어 분화 관찰하는 것을 포함하여 배양액의 배합 농도를 다양하게 하는 하거나 새로운 영양분을 주입하는 화학적인 방법과 세포가 자라는 스캐폴드나 칩 표면의 모양을 변화하여 세포 배양 표면의 기계적 힘을 조절할 수 있는 물리적인 방법이 있다. 그러나 종래의 화학적인 방법에 따르면, 다양한 패턴의 표면을 가진 스캐폴드를 구현할 수 없어, 세포증식 및 분화의 한계가 있으며, 화학적인 변화가 수행하기 위한 시간과 시료의 비용이 증가하는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 물리적인 방법에 따르면, 다양한 패턴에 따른 세포 배양이 따로따로 이루어져서, 정확한 세포 배양 실험의 한계가 있으며, 세포 배양에서 시간 및 시료 소모가 큰 문제가 있었다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 농도구배 세포칩, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 영상 분석 장치가 요구된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 세포 주입부 및 나노구조물을 형성하여 세포 배양 및 세포 성장을 촉진할 수 있는 농도구배 세포칩, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 영상 분석 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 나노구조물을 포함하는 농도구배 세포칩이 제공된다. 상기 농도구배 세포칩은 유체가 유입되는 유입부, 상기 유체가 이동하면서 농도가 희석되는 농도구배 채널, 챔버 및 상기 챔버 내의 유체가 배출되는 유출부를 포함하는 기판; 상기 기판에 부착되어, 상기 유입부, 상기 유출부 및 상기 농도구배 채널 중 적어도 하나를 외부로부터 보호하는 필름; 및 세포 성장이 촉진되도록 상기 챔버 내에 배치되는 나노구조물을 포함하며, 상기 유입부, 상기 농도구배 채널, 상기 챔버 및 상기 유출부는 기판의 표면으로부터 함몰되거나 관통하여 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 분석 장치가 제공된다. 상기 분석 장치는 상기 농도구배 세포칩; 및 상기 농도구배 세포칩 내의 반응 산물을 측정하기 위해, 상기 농도구배 세포칩에 광을 조사하여, 상기 농도구배 세포칩의 광 측정 영역으로부터 방출되는 광신호를 검출하도록 구현된 광 검출 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 나노구조물을 포함하는 농도구배 세포칩의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은 유체가 유입되는 유입부, 상기 유체가 이동하면서 농도가 희석되는 농도구배 채널, 챔버 및 상기 챔버 내의 유체가 배출되는 유출부를 포함하는 기판을 형성하는 단계; 세포 성장을 촉진하도록, 상기 챔버 내에 나노구조물을 배치하는 단계; 및 상기 유입부, 상기 농도구배 채널, 상기 챔버 및 상기 유출부 중 적어도 하나를 외부로부터 보호하도록, 상기 기판의 표면에 필름을 부착하는 단계를 포함하고, 상기 기판을 형성하는 단계는, 상기 기판의 상면 및 하면 중 적어도 일 영역이 상기 기판의 표면으로부터 함몰되거나 관통되어 구현됨으로써 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 농도구배 세포칩의 챔버 내에 나노패턴의 구배가 형성된 나노구조물을 적용하여, 세포의 성장을 보다 촉진시키고, 특정한 세포 분화 방향을 유도시킴과 동시에 원하는 세포 성장에 최적인 패턴 크기를 빠르게 확인하여 시료 및 시간을 절약할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 농도구배를 형성함으로써 다양한 화학적 변화를 하나의 칩 상에서 빠르게 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 챔버 내의 안착부를 통해 나노구조물이 안정적이고 간이하게 부착되게 함과 동시에, 세포칩 제조 시에 발생할 수 있는 단차나 이격을 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판과 필름의 접합만으로 농도구배 세포칩을 제조함으로써, 제조 공정이 간편하고, 비용 경제적이다.
또한, 본 발명에 따르면, 농도구배 세포칩의 전체적인 크기 및 무게를 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 사용자 편의성 및 경제성 제고할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 농도구배 세포칩을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 농도구배 세포칩에 이용되는 나노구조물을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 농도구배 세포칩을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 농도구배 세포칩의 제조 방법을 도시한다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 농도구배 세포칩의 제조 방법을 공정별로 도시한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예들을 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 농도구배 세포칩을 도시한다. 구체적으로, 도 1의 (a)는 농도구배 세포칩(1000)의 평면도를 도시하고, 도 1의 (b)는 농도구배 세포칩(1000)의 저면도를 도시하며, 도 2는 유체의 흐름 경로(A-A 경로)에 따른 농도구배 세포칩(1000)의 단면도를 도시한다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 농도구배 세포칩(1000)은 기판(100) 및 기판(100)에 접합하는 필름(200)을 포함할 수 있다.
기판(100)은 농도구배 세포칩(1000)의 베이스로서, 유체가 유입되는 유입부(120), 유체가 이동하면서 유체의 농도가 단계적으로 희석되는 농도구배 채널(140), 농도구배 채널(140)에 연결되어 세포가 배양 및 성장하는 챔버(160) 및 챔버(160) 내의 유체가 배출되는 유출부(180)를 포함할 수 있다. 기판(100)의 유입부(120), 농도구배 채널(140), 챔버(160) 및 유출부(180)는 기판(100)의 표면(즉, 상면 및 하면 중 적어도 하나)으로부터 함몰되거나 기판(100)을 관통하여 형성될 수 있다.
기판(100)은 폴리디메틸실옥산(polydimethylsiloxane, PDMS), 사이클로올레핀코폴리머(cycle olefin copolymer, COC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetharcylate, PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리프로필렌카보네이트(polypropylene carbonate, PPC), 폴리에테르설폰(polyether sulfone, PES), 및 폴리에틸렌텔레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리페닐렌 에테르(polyphenylene ether, PPE), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene,POM), 폴리에테르에테르케톤 (polyetheretherketone, PEEK), 폴리테트라프로오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride, PVC), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (polybutyleneterephthalate, PBT), 불소화에틸렌프로필렌(fluorinated ethylenepropylene, FEP) 및 그의 조합물로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 또한, 실시예에 따라 기판(100)은 적어도 일부가 광 투과성 재질, 예를 들어, 퍼플로로알콕시알칸(perfluoralkoxyalkane, PFA) 등으로 구현될 수 있다. 그러나 이와 같은 기판(100)의 재질은 예시적인 것으로서, 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 다양한 재질이 이용될 수 있다.
필름(200)은 기판(100)의 표면에 접합될 수 있다. 구체적으로 필름(200)은 기판(100)의 상부 표면에 접합하는 제 1 필름(200) 및 기판(100)의 하부 표면에 접합하는 제 2 필름(200) 중 적어도 하나를 포함할 있으며, 이와 같이 제 1 필름(200) 및/또는 제 2 필름(200)이 기판(100)의 상부 표면 및/또는 하부 표면에 접합함으로써, 기판(100)의 유입부(120), 농도구배 채널(140), 챔버(160) 및 유출부(180) 중 적어도 일부를 외부로부터 폐쇄하여, 외부 물질에 의한 오염, 손상 등으로부터 농도구배 세포칩(1000)을 보호하고, 이와 동시에 농도구배 세포칩(1000)이 유체의 흐름, 유지 등의 기능을 수행하게 할 수 있다.
기판(100)과 동일하거나 유사한 재질의 다른 기판(100)이 아닌, 상대적으로 얇은 필름(200)이 기판(100)의 표면에 부착됨으로써, 접착 작업(bonding)을 간소화하고, 농도구배 세포칩(1000)의 소형화 및 경량화에 도움을 줄 수 있다. 필름(200)은 적어도 일부가 투명 또는 불투명한 재질일 수 있다. 또한, 필름(200)은 세포 성장을 위해 산소, 이산화탄소 등과 같은 기체에 대해 기체 투과성 필름(200)일 수 있다. 이러한 필름(200)의 구성은 예시적인 것으로서, 본 발명이 적용되는 실시예, 즉, 농도구배 세포칩(1000)에 사용되는 시료의 내용물이나 연구목적 등에 따라 필름(200)의 구성을 다양화할 수 있다.
이와 같은 농도구배 세포칩(1000)에 의하면, 샘플 시약, 시료 등의 유체가 유입부(120)를 통해 주입되어, 농도구배 채널(140)을 흐르게 된다. 유입부(120)는 예를 들어, 복수 개로 형성되어, 각 유입부(120)에 농도가 상이한 유체가 주입될 수 있다.
유입부(120)를 통해 주입된 농도가 상이한 유체는 농도구배 채널(140)에서 서로 혼합되어 다양한 농도를 갖는 유체로 분화될 수 있다. 여기서 농도구배 채널(140)은 적어도 하나의 분기 채널 및 적어도 하나의 결합 채널을 포함할 수 있다. 구체적으로, 농도구배 채널(140)은 분기 채널을 통해, 하나 이상의 채널들이 다시 하나 이상의 채널들로 분기되고, 분기 채널들 중 일부가 서로 결합하여 새로운 채널, 즉 결합 채널을 형성하는 과정을 반복함으로써, 유체가 결합 및 분기할 수 있는 다양한 경로를 형성하여 채널에 유입된 유체의 농도구배를 제공할 수 있다. 즉, 농도구배 채널(140)은 유체로 하여금 농도구배 채널(140)을 통과하는 동안 여러 차례에 걸쳐 희석되게 함으로써 다양한 농도의 유체를 제공할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 분기 채널 및 적어도 하나의 결합 채널을 포함하는 농도구배 채널(140)은 기판(100)의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 표면 상에 형성될 수 있으며, 채널 간의 연결이나, 농도구배 채널(140)과 유입부(120), 챔버(160)와의 연결을 위한 비아홀, 기타 채널을 포함할 수 있다.
농도구배 채널(140)에 의해 농도 구배된 유체는 챔버(160)로 흐르게 된다. 챔버(160)는 기판(100)을 관통하여 형성되거나 기판(100)의 적어도 일부가 함몰되어 형성될 수 있으며, 농도구배 채널(140)의 비아홀과 달리 충분한 공간이 확보된다는 점에서, 세포 증식 등 소정의 반응이나 반응의 분석, 관찰이 이루어질 수 있다. 하기 더 상세히 설명할 바와 같이, 챔버(160) 내에는 나노구조물(도 3의 300 참조)이 포함되어, 세포 성장을 촉진할 수 있다. 여기서 세포의 성장은 세포의 증식, 분화를 포함할 수 있다. 챔버(160) 내의 유체는 유출부(180)를 통해 농도구배 세포칩(1000) 외부로 배출될 수 있다. 유출부(180)는 복수 개로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 챔버(160)의 개수에 대응할 수 있다.
일 실시예에서, 유체가 이동하는 농도구배 채널(140) 및 챔버(160) 중 적어도 하나는 표면 처리될 수 있다. 여기서, 표면 처리는, 예를 들어, 소정의 물질 등으로 코팅함으로써, 상기 표면이 특정한 성질을 갖게 하는 것을 의미한다. 일 예시에서, 친수성 표면을 갖도록 처리될 수 있다. 이때, 친수성 물질은 다양한 물질일 수 있으나, 바람직하게는 카르복시기(-COOH), 아민기(-NH2), 히드록시기(-OH), 및 술폰기(-SH)로 구성된 군으로부터 선택되는 것일 수 있고, 친수성 물질의 처리는 당업계에 공지된 방법에 따라 수행할 수 있다. 일 예시에서, DNA, 단백질(protein) 흡착을 방지하기 위해 실란(silane) 계열, 보바인 시럼 알부민(Bovine Serum Albumin, BSA) 등의 물질로 코팅할 수 있다. 또한, 일 예시에서, 세포의 부착을 위해 섬유결합소(fibronectin), 콜라겐(collagen), 젤라틴(gelatin) 등의 물질로 코팅할 수 있다. 이와 같은 물질의 처리는 당 업계에 공지된 방법에 따라 수행될 수 있다. 상기 언급한 표면 처리는 예시적인 것으로서, 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 다양한 표면 처리 기술이 이용될 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 유입부(120) 및 유출부(180)에는, 별도의 커버 수단(도시되지 않음)이 구비되어, 유입부(120) 및 유출부(180)를 통한 농도구배 세포칩(1000) 내부의 오염을 방지하거나, 농도구배 세포칩(1000)에 주입된 유체의 누출 등을 방지할 수 있다. 이러한 커버 수단은 다양한 형상, 크기 또는 재질로서 구현될 수 있다.
도 1 내지 도 2에서 도시되는 농도구배 세포칩(1000)의 형상이나 구조는 예시적인 것으로서, 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 다양한 형상이나 구조의 농도구배 세포칩(1000)이 이용될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 농도구배 세포칩에 이용되는 나노구조물을 도시한다.
도 3a을 참조하면, 나노구조물(300)은 소정의 나노 사이즈의 패턴으로 형성되는 구조물을 의미하는 것으로서, 기판(310); 및 기판(310) 상에 형성되는 패턴부(320)를 포함할 수 있다.
여기서 기판(310)은 패턴부(320)가 형성, 배치되는 베이스를 제공하는 것으로서, 알루미늄, 고분자 평판(예를 들어, 폴리스티렌 등) 등 다양한 재질 및 형상을 가질 수 있다. 또한, 패턴부(320)는 소정의 패턴을 이루도록 기판(310)으로부터 돌출 형성되는 구조물을 의미하며, 따라서 각각 적어도 하나의 돌출부를 포함할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 패턴부(320)의 소정의 패턴은 소정의 구배를 가질 수 있다. 즉, 도 3a의 패턴부(320)가 동일한 패턴을 가지는 것과 달리, 도 3b의 패턴부(320)는 크기와 간격이 변화하는 패턴을 가질 수 있다. 보다 구체적으로 도 3b에서 도시되는 바와 같이, 패턴부(320)는 소정의 방향으로 갈수록 돌출부의 크기(예를 들어, 단면의 크기)가 증가하며, 이에 따라 (즉, 돌출부의 중심 간의 거리가 동일하므로) 돌출부 간의 간격이 좁아질 수 있다. 이와 같은 패턴에 의하면, 동일한 농도의 유체가 챔버(160) 내에 유입되더라도 나노구조물(300) 상의 물리적 변화를 통해 세포 성장에 최적인 패턴(또는 패턴 크기)을 신속하고 효율적으로 확인할 수 있다.
도 3a 및 도 3b에서 도시되는 나노구조물(300)의 형상은 예시적인 것으로서, 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 다양한 구성이 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에서는 적어도 하나의 돌출부로 이루어진 패턴부(320)가 도시되지만, 돌출부가 아닌 다른 형상, 예를 들어, 홀(hole), 함몰부 등을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 농도구배 세포칩을 도시한다.
도 4를 참조하면, 농도구배 세포칩(1000)은 챔버(160)에 부착되는 나노구조물(300)을 더 포함할 수 있다. 챔버(160) 내에 배치되는 나노구조물(300)을 통해 챔버(160) 내의 세포 성장을 촉진할 수 있으며, 특정한 세포로의 분화 방향을 유도할 수 있다.
도 4의 (a)를 참조하면, 나노구조물(300)은 농도구배 세포칩(1000)의 챔버(160)의 하측에서 상측으로 삽입 및 결합할 수 있으며, 이를 위해 농도구배 세포칩(1000)의 챔버(160)는 나노구조물(300)의 결합을 위한 안착부(165)를 더 포함할 수 있다. 안착부(165)는 챔버(160)를 형성하는 기판(100)의 내측면 중 적어도 일부가 측방향으로 (즉, 챔버(160) 중심을 항하여) 돌출하여 형성되는 것으로서, 돌출 형성된 안착부(165)를 통해 챔버(160) 중 적어도 일부의 크기를 나노구조물(300)보다 작게 함으로써, 챔버(160)에 삽입된 나노구조물(300)이 안정적으로 챔버(160)에 위치하게 할 수 있다.
도 4의 (b)를 참조하면, 농도구배 세포칩(1000)의 챔버(160)는 기판(100)의 상부가 함몰되어 형성될 수 있으며, 나노구조물(300)은 함몰 형성된 챔버(160)의 표면 상에 농도구배 세포칩(1000)의 챔버(160)의 상측에서 하측으로 삽입되어 결합될 수 있다.
또한, 나노구조물(300)과 챔버(160) 간의 결합을 위해 다양한 접착 물질이 이용될 수 있다. 구체적으로, 접착 물질은 나노구조물(300)의 표면 중 적어도 일부 및/또는 기판(100)의 표면 중 적어도 일부에 부착될 수 있다. 예를 들어, 도 4의 (a)의 경우, 나노구조물(300)은 돌출부(320)가 형성되지 않은 기판(100)의 표면 상에 접착 물질이 배치되어, 챔버(160) 내측으로 삽입 시 접착물질이 안착부(165)의 표면에 접착되어, 나노구조물(300)을 챔버(160)에 결합시킬 수 있다. 또한, 예를 들어, 도 4의 (b)의 경우, 챔버(160)를 형성하는 기판(100)의 표면 중 적어도 일부에 접착 물질이 배치되어, 챔버(160) 내측으로 나노구조물(300)이 삽입될 때, 나노구조물(300)(특히, 나노구조물(300)의 기판(100) 하부 표면)에 접착되어, 나노구조물(300)을 챔버(160)에 결합시킬 수 있다. 접착 물질은 예를 들어, 양면 테이프나 단편 테이프 등이 이용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 농도구배 세포칩의 제조 방법을 도시하며, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 농도구배 세포칩의 제조 방법을 공정별로 도시한다.
도 5의 방법(500)은 본 발명의 일 실시예에 따른 농도구배 세포칩(1000)을 제조하기 위한 것으로서, 도 5의 방법(500)을 기반으로 도 6 내지 도 8의 제조 공정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 5를 참조하면, 유체가 유입되는 유입부(120), 상기 유체가 이동하면서 농도가 희석되는 농도구배 채널(140), 챔버(160) 및 상기 챔버(160) 내의 유체가 배출되는 유출부(180)를 포함하는 기판(100)을 형성할 수 있다(S510 단계). 이와 관련하여, 도 6은 기판(100)의 단면도를 도시한다. 도시되는 바와 같이, 기판(100)의 유입부(120), 농도구배 채널(140), 챔버(160) 및 유출부(180)는 기판(100)의 표면(즉, 상면 및 하면)으로부터 함몰되거나 기판(100)을 관통하여 구현될 수 있다.
S510 단계는 당해 기술분야에서 적용 가능한 다양한 제조 기법을 이용하여 수행될 수 있다. 일 예시에서, S510 단계는, 기판(100)의 표면을 식각함으로써 수행될 수 있으며, 이러한 식각에는 기계적, 화학적 방식 등 다양한 식각 기술이 이용될 수 있다. 일 예시에서, S510 단계는 사출 성형, 압축 성형 등 다양한 성형 기법에 의해 수행될 수 있다.
계속해서, 세포 성장을 촉진하기 위해 챔버(160) 내에 나노구조물(300)을 부착할 수 있다(S520 단계). 이와 관련하여, 도 7은 도 6의 기판(100) 및 나노구조물(300)을 도시한다. 나노구조물(300)은 기판(310); 및 기판(310) 상에 형성되는 돌출부(320)를 포함할 수 있으며, 따라서 S520 단계는 접착 물질을 이용하여 나노구조물(300)을 챔버(160)에 결합시킴으로써 수행될 수 있다. 또한, 이러한 결합은 도 7에서 도시되는 바와 같이, 챔버(160)의 외곽부 중 적어도 일부가 기판(100) 내측으로 함몰되어 형성되는 안착부(165)에 나노구조물(300)을 배치하여 이루어질 수 있다.
계속해서, 기판(100)의 표면에 필름(200)을 부착할 수 있다(S530 단계). 이와 관련하여, 도 8은 필름(200)이 부착된 기판(100)을 도시한다. 도시되는 바와 같이, S530 단계는 기판(100)의 상부 표면에 필름(200)을 부착하고, 기판(100)의 하부 표면에 필름(200)을 부착함으로써 수행될 수 있으며, 이를 통해 S510 단계에서 기판(100) 상에 형성된 유입부(120), 농도구배 채널(140), 챔버(160) 및 유출부(180) 중 적어도 일부가 외부로부터 폐쇄될 수 있다. S530 단계는 예를 들어, 열 접합, 초음파 접합, 자외선 접합, 용매 접합, 테이프 접합 등의 당해 분야에서 적용 가능한 다양한 접합 방법에 의해 수행될 수 있다.
도 5에서는 특정한 순서로 동작들이 도면에 도시되어 있지만, 이러한 동작들이 원하는 결과를 달성하기 위해 도시된 특정한 순서, 또는 순차적인 순서로 수행되거나, 또는 모든 도시된 동작이 수행되어야 할 필요가 있는 것으로 이해되지 말아야 한다. 예를 들어, S530 단계에서 기판(100)의 상면 및 하면 중 적어도 하나에 필름(200)이 부착된 이후에, S520 단계에 의해 나노구조물(300)이 부착되고, 그 이후에 남은 필름(200)이 기판(100)에 부착될 수 있다.
또한, 도 6 내지 도 8에서 도시되는 농도구배 세포칩(1000)의 형상 및 구조는 예시적인 것으로서, 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 다양한 형상 및 구조의 농도구배 세포칩(1000)이 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 4의 (b)에서 도시되는 농도구배 세포칩(1000)을 이용하여 방법(500)이 수행될 수 있으며, 이 경우, S510 단계에서 챔버(160)는 기판(100)을 관통하는 것이 아니라 함몰하여 형성되고, S520 단계는 안착부(165)를 이용하지 아니하고, 나노구조물(300)을 챔버(160)의 상측으로부터 하측으로 삽입하여 결합시킴으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 영상 분석 장치가 제공될 수 있다. 영상 분석 장치는 본 발명의 일 실시예에 따른 농도구배 세포칩(1000); 및 광 측정 모듈(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 광 측정 모듈은 농도구배 세포칩(1000)에 광을 조사하고, 농도구배 세포칩(1000)으로부터 방출되는 광신호를 검출함으로써 실시간으로 농도구배 세포칩(1000)의 챔버(160)를 촬영 및 분석하기 위한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 적용 가능한 다양한 광학 영상 분석 장치가 이용될 수 있다. 예를 들어, 광 측정 모듈은 농도구배 세포칩(1000)(또는 챔버(160))으로 광을 제공하도록 배치된 광원, 및 농도구배 세포(또는 챔버(160))으로부터 방출되는 광을 수용하도록 배치된 광 검출부를 포함할 수 있고, 광원과 광 검출부는 농도구배 세포(또는 챔버(160))을 사이에 두고 배치되거나(투과형 방식), 농도구배 세포(또는 챔버(160))의 일 방향에 모두 배치될 수 있다(반사형 방식).
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 나노구조물을 포함하는 농도구배 세포칩으로서,
    유체가 유입되는 유입부, 상기 유체가 이동하면서 농도가 희석되는 농도구배 채널, 챔버 및 상기 챔버 내의 유체가 배출되는 유출부를 포함하는 기판;
    상기 기판에 부착되어, 상기 유입부, 상기 유출부 및 상기 농도구배 채널 중 적어도 하나를 외부로부터 보호하는 필름; 및
    세포 성장이 촉진되도록 상기 챔버 내에 배치되는 나노구조물을 포함하며,
    상기 유입부, 상기 농도구배 채널, 상기 챔버 및 상기 유출부는 기판의 표면으로부터 함몰되거나 관통하여 구현되는, 농도구배 세포칩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 농도구배 채널은 임의의 채널 중 적어도 일부가 다른 복수의 채널로 분기되는 적어도 하나의 분기 채널 및 상기 분기 채널 중 적어도 일부가 서로 결합하여 형성되는 적어도 하나의 결합 채널에 의해 구현되는, 농도구배 세포칩.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노구조물은 상기 챔버와 결합하는 제 2 기판; 및 소정의 패턴을 이루도록 상기 제 2 기판 상에 형성되는 적어도 하나의 돌출부 및 적어도 하나의 함몰부 중 적어도 하나를 포함하는, 농도구배 세포칩.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 패턴은 소정의 방향을 따라 상기 적어도 하나의 돌출부 및 상기 적어도 하나의 함몰부 중 적어도 하나의 크기가 증가하게 하는, 농도구배 세포칩.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 나노구조물의 결합을 위해 상기 챔버를 형성하는 상기 기판의 내측면 중 적어도 일부가 측방향으로 돌출 형성되는 안착부를 포함하는, 농도구배 세포칩.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 농도구배 세포칩; 및
    상기 농도구배 세포칩 내의 반응 산물을 측정하기 위해, 상기 농도구배 세포칩에 광을 조사하여, 상기 농도구배 세포칩의 광 측정 영역으로부터 방출되는 광신호를 검출하도록 구현된 광 검출 모듈
    을 포함하는, 분석 장치.
  7. 나노구조물을 포함하는 농도구배 세포칩의 제조 방법으로서,
    유체가 유입되는 유입부, 상기 유체가 이동하면서 농도가 희석되는 농도구배 채널, 챔버 및 상기 챔버 내의 유체가 배출되는 유출부를 포함하는 기판을 형성하는 단계;
    세포 성장을 촉진하도록, 상기 챔버 내에 나노구조물을 배치하는 단계; 및
    상기 유입부, 상기 농도구배 채널, 상기 챔버 및 상기 유출부 중 적어도 하나를 외부로부터 보호하도록, 상기 기판의 표면에 필름을 부착하는 단계를 포함하고,
    상기 기판을 형성하는 단계는, 상기 기판의 상면 및 하면 중 적어도 일 영역이 상기 기판의 표면으로부터 함몰되거나 관통되어 구현됨으로써 수행되는, 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 농도구배 채널은 임의의 채널 중 적어도 일부가 다른 복수의 채널로 분기되는 적어도 하나의 분기 채널 및 상기 분기 채널 중 적어도 일부가 서로 결합하여 형성되는 적어도 하나의 결합 채널에 의해 구현되는, 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 나노구조물은 상기 챔버와 결합하는 제 2 기판; 및 소정의 패턴을 이루도록 상기 제 2 기판 상에 형성되는 적어도 하나의 돌출부 및 적어도 하나의 함몰부 중 적어도 하나를 포함하는, 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 패턴은 소정의 방향을 따라 상기 적어도 하나의 돌출부 및 상기 적어도 하나의 함몰부 중 적어도 하나의 크기가 증가하게 하는, 제조 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 나노구조물의 결합을 위해 상기 챔버를 형성하는 상기 기판의 내측면 중 적어도 일부가 측방향으로 돌출 형성되는 안착부에 상기 나노구조물을 배치함으로써 수행되는, 제조 방법.
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