KR20170056241A - 세포배양 칩 및 생성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일실시예에 따른 세포배양 칩은, 제1 플레이트와 상기 제1 플레이트의 내부로 제1 세포가 모이는 제1 배양부를 구비한 제1 레어층; 상기 제1 플레이트의 상부에 배치된 제2 플레이트, 상기 제2 플레이트의 내부로 제2 세포가 모이는 제2 배양부 및 상기 제1 배양부와 제2 배양부가 서로 연결되는 제2 레어층; 상기 제1 배양부와 상기 제2 배양부 사이에 배치되고, 상기 제1 세포와 상기 제2 세포 간의 혼합을 방지하면서 상기 제1 세포와 상기 제2 세포간의 분비물질과 미디어가 상호작용하도록 제1 다공성이 형성된 제1 미세막; 상기 제2 플레이트의 상부에 배치된 제3 플레이트와 상기 제3 플레이트의 내부로 제3 세포가 모이는 제3 배양부, 상기 제2 배양부와 제3 배양부가 서로 연결되는 제3 레어층; 및 상기 제2 배양부와 상기 제3 배양부 사이에 배치되고, 상기 제2 세포와 상기 제3 세포 간의 혼합을 방지하면서 상기 제2 세포와 상기 제3 세포간의 분비물질과 미디어가 상호작용하도록 제2 다공성이 형성된 제2 미세막;을 포함한다.
Description
본 발명은 세포배양 칩 및 생성방법에 관한 것이다.
피부조직은 인체의 외부를 이루고, 표피층, 진피층, 피하층을 이루고 있다.
일반적으로 피부모사(模寫) 방법은 세포배양 용기를 이용하여 2차원적으로 세포를 바닥에 부착하여 배양하는 방법을 사용하거나, 각 피부에 해당하는 세포를 순차적으로 겹쳐서 3차원적으로 배양하여 사용하고 있다. 이때, 3차원적 구조는 각 층간의 상호작용을 관측하거나 조절하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 3차원 구조의 세포배양은 각 층별로 세포분비물이 서로 교환하거나 조절하기 힘든 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 실제 사람 피부에 적용 가능한 3차원 조직세포를 배양가능한 세포배양 칩을 제공한다.
또한, 제1 배양부, 제2 배양부 및 제3 배양부 내부에서 세포의 분비물질 및 미디어를 각 층별로 관측과 조절 가능한 세포배양 칩을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 세포배양 칩은, 제1 플레이트와 상기 제1 플레이트의 내부로 제1 세포가 모이는 제1 배양부를 구비한 제1 레어층; 상기 제1 플레이트의 상부에 배치된 제2 플레이트, 상기 제2 플레이트의 내부로 제2 세포가 모이는 제2 배양부 및 상기 제1 배양부와 제2 배양부가 서로 연결되는 제2 레어층; 상기 제1 배양부와 상기 제2 배양부 사이에 배치되고, 상기 제1 세포와 상기 제2 세포 간의 혼합을 방지하면서 상기 제1 세포와 상기 제2 세포가 각각 분비물질과 미디어가 상호작용하도록 제1 다공성이 형성된 제1 미세막; 상기 제2 플레이트의 상부에 배치된 제3 플레이트와 상기 제3 플레이트의 내부로 제3 세포가 모이는 제3 배양부, 상기 제2 배양부와 제3 배양부가 서로 연결되는 제3 레어층; 및 상기 제2 배양부와 상기 제3 배양부 사이에 배치되고, 상기 제2 세포와 상기 제3 세포 간의 혼합을 방지하면서 상기 제2 세포와 상기 제3 세포가 각각 분비물질과 미디어가 상호작용하도록 제2 다공성이 형성된 제2 미세막;을 포함한다.
또한, 제1 다공성의 하면에는 상기 제1 세포가 부착되고, 상기 제1 세포의 상기 분비물질이 상기 제2 배양부로 공급되고, 상기 제1 세포는 제대정맥혈관 내피세포를 사용하고, 상기 제2 세포는 섬유아세포와 콜라겐을 사용하며, 상기 제3 세포는 케라틴세포를 사용한 것이 적절하다.
또한, 횡단면을 기준으로, 상기 제1 배양부 면적, 제2 배양부 면적 및 제3 배양부 면적이 상부로 갈수록 작아지고, 상기 제1 배양부, 제2 배양부 및 제3 배양부로 각각 제1 세포, 제2 세포 및 제3 세포가 주입되면, 상기 제1 배양부, 제2 배양부 및 제3 배양부의 내부에는 상기 분비물질 및 미디어가 확산되어 상호작용한다.
또한, 제1 다공성 지름은 0.01㎛~0.6㎛이하로 형성되고, 상기 제1 배양부는 상기 제1 플레이트의 내부에서 상부로 연장되며, 상기 제1 미세막을 지지한 제1 돌출부를 더 포함하는 것이 적절하다.
또한, 제3 배양부는 상기 제3 플레이트의 내부에서 상부로 연장되고, 상기 제2 미세막을 지지한 제2 돌출부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 형태에 따른 세포배양 칩을 이용한 피부생성 방법은, 세포배양 칩에 제1 세포을 주입하는 단계; 상기 세포배양 칩을 뒤집어서 상기 제1 세포를 제1 미세막에 부착시키고, 상기 세포배양 칩을 원위치하는 단계;상기 세포배양 칩에 제2 세포를 주입하는 단계; 및 상기 세포배양 칩에 제3 세포를 주입하는 단계를 포함한다.
또한, 세포배양 칩은 제1 플레이트와 상기 제1 플레이트의 내부로 제1 세포가 모이는 제1 배양부를 구비한 제1 레어층; 상기 제1 플레이트의 상부에 배치된 제2 플레이트, 상기 제2 플레이트의 내부로 제2 세포가 모이는 제2 배양부 및 상기 제1 배양부와 제2 배양부가 서로 연결되는 제2 레어층; 상기 제1 배양부와 상기 제2 배양부 사이에 배치되고, 상기 제1 세포와 상기 제2 세포 간의 혼합을 방지하면서 상기 제1 세포와 상기 제2 세포가 각각 분비물질과 미디어가 상호작용하도록 제1 다공성이 형성된 제1 미세막; 상기 제2 플레이트의 상부에 배치된 제3 플레이트와 상기 제3 플레이트의 내부로 제3 세포가 모이는 제3 배양부, 상기 제2 배양부와 제3 배양부가 서로 연결되는 제3 레어층; 및 상기 제2 배양부와 상기 제3 배양부 사이에 배치되고, 상기 제2 세포와 상기 제3 세포 간의 혼합을 방지하면서 상기 제2 세포와 상기 제3 세포가 각각 분비물질과 미디어가 상호작용하도록 제2 다공성이 형성된 제2 미세막;을 형성하는 것이 적절하다.
또한, 제1 다공성의 하면에는 상기 제1 세포가 부착되고, 상기 제1 세포의 상기 분비물질이 상기 제2 배양부로 공급되고, 상기 제1 세포는 제대정맥혈관 내피세포를 사용하고, 상기 제2 세포는 섬유아세포와 콜라겐을 사용하며, 상기 제3 세포는 케라틴세포를 사용한다.
또한, 제1 배양부, 제2 배양부 및 제3 배양부로 각각 제1 세포, 제2 세포 및 제3 세포가 주입되면, 상기 제1 배양부, 제2 배양부 및 제3 배양부의 내부에는 상기 분비물질 및 미디어가 확산되어 상호작용하는 것이 적절하다.
또한, 횡단면을 기준으로, 상기 제1 배양부 면적, 제2 배양부 면적 및 제3 배양부 면적이 상부로 갈수록 작아지고, 상기 제1 다공성의 지름은 0.01㎛~0.6㎛이하로 형성된 것이 바람직하다.
또한, 제1 배양부는 상기 제1 플레이트의 내부에서 상부로 연장되고, 상기 제1 미세막을 지지한 제1 돌출부를 더 포함하고, 상기 제3 배양부는 상기 제3 플레이트의 내부에서 상부로 연장되고, 상기 제2 미세막을 지지한 제2 돌출부를 더 포함하는 것이 적절하다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 실시예에 따른 세포배양 칩은, 제1 배양부와 제2 배양부 및 제3 배양부를 각각 층별로 형성함으로써, 실제 사람 피부에 적용 가능한 효과가 있다.
또한, 제1 배양부, 제2 배양부 및 제3 배양부의 사이즈가 달라, 각 층별로 세포의 성장 진행 정도를 확인 및 조절 가능한 효과가 있다.
또한, 제1 배양부에 제1 돌출부를 형성함으로써, 대량의 세포가 함몰되지 않고 많은 양의 세포를 배양하는 효과가 있다.
또한, 제1 배양부 및 제2 배양부 사이에 제1 미세막을 배치함으로써, 제1 세포와 제2 세포가 섞이지 않고, 분비물이 제1 다공성을 통과하여 상호작용하는 효과가 있다.
또한, 제2 배양부 및 제3 배양부 사이에 제2 미세막을 배치함으로써, 제2 세포와 제3 세포가 섞이지 않고, 분비물이 제2 다공성을 통과하여 상호작용하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 세포배양 칩의 사시도.
도 2는 도 1에 대한 조립도.
도 3은 도 1에 대한 평면도.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 세포배양 칩의 실험 방법 예시도.
도 5는 도 4에 각층별 세포의 실사진.
도 6은 도 1의 실사용 예시도.
도 7은 본 발명에 따른 제1 미세막과 제2 미세막의 실사용예시도.
도 2는 도 1에 대한 조립도.
도 3은 도 1에 대한 평면도.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 세포배양 칩의 실험 방법 예시도.
도 5는 도 4에 각층별 세포의 실사진.
도 6은 도 1의 실사용 예시도.
도 7은 본 발명에 따른 제1 미세막과 제2 미세막의 실사용예시도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 세포배양 칩의 사시도, 도 2는 도 1에 대한 조립도, 도 3은 도 1에 대한 평면도, 도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 세포배양 칩의 실험 방법 예시도, 도 5는 도 4에 각층별 세포의 실사진, 도 6은 도 1의 실사용 예시도 및 도 7은 본 발명에 따른 제1 미세막과 제2 미세막의 실사용예시도.
도 1 내지 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 세포배양 칩(10)은, 제1 플레이트(111)와 상기 제1 플레이트(111)의 내부로 제1 세포(500)가 모이는 제1 배양부(130)를 구비한 제1 레어층(100); 상기 제1 플레이트(111)의 상부에 배치된 제2 플레이트(211)와 상기 제2 플레이트(211)의 내부로 제2 세포(600)가 모이는 제2 배양부(230) 및 상기 제1 배양부(130)와 제2 배양부(230)가 서로 연결되는 제2 레어층(200); 상기 제1 배양부(130)와 상기 제2 배양부(230) 사이에 배치되고, 상기 제1 세포(500)와 상기 제2 세포(600) 간의 혼합을 방지하면서 상기 제1 세포(500)와 상기 제2 세포(600)간의 분비물질이 상호작용하도록 제1 다공성(410)이 형성된 제1 미세막(400); 상기 제2 플레이트(211)의 상부에 배치된 제3 플레이트(311)와 상기 제3 플레이트(311)의 내부로 제3 세포(700)가 모이는 제3 배양부(330), 상기 제2 배양부(230)와 제3 배양부(330)가 서로 연결되는 제3 레어층(300); 및 상기 제2 배양부(230)와 상기 제3 배양부(330) 사이에 배치되고, 상기 제2 세포(600)와 상기 제3 세포(700) 간의 혼합을 방지하면서 상기 제2 세포(600)와 상기 제3 세포(700) 간의 분비물질이 상호작용하도록 제2 다공성(431)이 형성된 제2 미세막(430);을 포함한다.
도 1 내지 3을 참조하여 설명하면, 제1 레어층(100)은 제1 플레이트(111), 제1 주입구(110), 제1 배양부(130) 및 제1 배출구(150)를 포함한다. 제1 플레이트(111)는 일측에 제1 주입구(110)가 형성되고, 타측에 제1 배출구(150)가 형성된다. 제1 플레이트(111)는 제1 주입구(110)와 제1 배출구(150) 사이에는 제1 배양부(130)가 형성된다. 또한, 제1 플레이트(111)는 평면으로 형성되는 것이 적절하다. 이때, 제1 주입구(110), 제1 배양부(130) 및 제1 배출구(150)는 포토레지스트 공정을 이용하여 제1 플레이트(111) 내부로 음각되어 형성될 수도 있다. 이는, 제1 주입구(110), 제1 배양부(130) 및 제1 배출구(150)의 생성공정을 포토레지스트 공정으로 한정하기 위함은 아니다. 제1 플레이트(111)는 몰드 방식으로 제작되어 대량으로 생산될 수도 있다.
제1 플레이트(111)의 재질은 폴리디메티실록산(PDMS:polydimethylsiloxane), 에폭시(epoxy), 폴리머(polymer), 폴리카보네이트(PC:polycarbnonate), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA:Polymethylmethacrylate), 폴리스티렌(PS:polystyrene), 환형 올레핀 공중합체(cyclo olefin copolymer, COC) 중 어느 하나의 재질 또는, 이들 중 둘 이상이 혼합된 재질로 이루어져서 제작된다. 제1 플레이트(111)는 투명재질을 사용하는 것이 적절하다. 이는, 제1 플레이트(111)의 내부를 관측하기 위함이다. 즉, 제1 플레이트(111)는 제1 세포(500)의 성장 과정을 관측한다(도 5d 참조).
제1 주입구(110)는 제1 플레이트(111)의 일측에서 제1 세포(500)을 주입한다. 즉, 제1 주입구(110)는 제1 플레이트(111)의 내부로 형성되고, 유로에 연결된다. 이때, 제1 주입구(110)는 유로에 연결되어 제1 세포(500)를 제1 배양부(130)로 이동한다. 제1 주입구(110)는 후술할 제1 관통구(220)에 연결된다.
제1 배출구(150)는 제1 플레이트(111)의 타측에서 제1 세포(500)를 외부로 배출한다. 즉, 제1 배출구(150)는 유로에 연결되고, 제1 배양부(130)에 연결되면 제1 세포(500)를 외부로 배출하기 위한 통로역할을 한다.
제1 배양부(130)는 제1 플레이트(111) 내부에 원기둥으로 형성되고, 제1 주입구(110)와 제1 배출구(150) 사이에 형성된다. 이때, 제1 배양부(130)는 사각기둥, 다각기둥 및 반원 기둥으로 다양하게 형성될 수 있음을 밝혀 둔다. 제1 배양부(130)는 제1 주입구(110)와 제1 배출구(150)에 각각 연결된다. 제1 배양부(130)는 제1 세포(500)가 성장하기 위한 공간을 제공한다. 이때, 제1 배양부(130)의 면적은 제2 배양부(230) 면적과 제3 배양부(330)의 면적보다 크게 형성되는 것이 적절하다(도 3을 참조).
즉, 제1 플레이트(111)의 횡단면을 기준으로, 제1 배양부(130) 면적, 제2 배양부(230) 면적 및 제3 배양부(350) 면적이 상부로 갈수록 작아진다. 이는, 제1 배양부(130) 면적, 제2 배양부(230) 면적 및 제3 배양부(350) 면적이 순차적으로 작아져서 각층별로 세포의 성장을 확인한다(도 5a 참조).
제1 배양부(130)의 내부에는 제1 돌출부(170)가 형성된다. 제1 돌출부(170)는 제1 미세막(400)을 지지한다. 제1 돌출부(170)는 제1 플레이트(111)에서 연장되고, 제1 미세막(400)을 균일하게 지지하도록 형성된다. 즉, 제1 돌출부(170)는 제1 플레이트(111)의 하면에서 상부로 연장되어 제1 플레이트(111)의 표면까지 형성되는 것이 적절하다. 이때, 제1 돌출부(170)는 제1 배양부(130)가 제1 플레이트(111)의 내부로 형성된 깊이만큼, 상부로 돌출되어 형성된다.
또한, 제1 돌출부(170)는 제1 미세막(400)을 지지하기 위하여 다수개가 배치되는 것이 적절하다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 돌출부(170)는 3개가 균일하게 형성되는 것이 좋다. 이는, 제1 돌출부(170)의 개수를 한정하기 위함은 아님을 밝혀 둔다.
도 1 내지 3을 참조하여 설명하면, 제2 레어층(200)은 제1 레어층(100)의 상부에 배치된다. 제2 레어층(200)은 제2 플레이트(211)와 제2 배양부(230)를 포함한다.
제2 플레이트(211)는 제2 주입구(210), 제2 배양부(230) 및 제2 배출구(250)를 형성한다. 이때, 제2 플레이트(211)는 제2 주입구(210), 제2 배양부(230) 및 제2 배출구(250)가 관통되어 형성된다. 제2 플레이트(211)는 일측에 제2 주입구(210)가 형성되고, 타측에 제2 배출구(250)가 형성된다. 제2 플레이트(211)는 제2 주입구(210)와 제2 배출구(250) 사이에는 제2 배양부(230)가 형성된다. 또한, 제2 플레이트(211)는 평면으로 형성되는 것이 적절하다. 이때, 제2 주입구(210), 제2 배양부(230) 및 제2 배출구(250)는 포토레지스트 공정을 이용하여 제2 플레이트(211)를 관통하여 형성된다. 이는, 제2 주입구(210), 제2 배양부(230) 및 제2 배출구(250)의 생성공정을 포토레지스트 공정으로 한정하기 위함은 아니다. 제2 플레이트(211)는 몰드 방식으로 제작되어 대량으로 생산될 수도 있다.
제2 플레이트(211)의 재질은 제1 플레이트(111) 재질과 동일하게 형성되는 것이 적절하다. 제2 플레이트(211)는 투명재질을 사용하면서, 제1 세포(500)와 제2 세포(600) 간에 발생하는 상호작용을 관측한다. 제2 플레이트(211)의 일측은 제1 관통구(220)가 형성된다. 제1 관통구(220)는 제1 주입구(110)와 제1 배출구(150)에 연결된다. 제1 관통구(220)는 후술할 제2 관통구(320)에 연결된다.
제2 주입구(210)는 제2 플레이트(211)의 일측에서 제2 세포(600)를 주입한다. 즉, 제2 주입구(210)는 제2 플레이트(211)의 내부로 형성되고, 유로에 연결된다. 제2 주입구(210)는 유로에 연결되어 제2 세포(600)를 제2 배양부(230)로 이동한다. 제2 배출구(250)는 제2 플레이트(211)의 타측에서 제2 세포(600)를 외부로 배출한다. 즉, 제2 배출구(250)는 유로에 연결된다. 제2 배출구(250)는 제2 배양부(230)에 연결되고, 제2 세포(600)를 외부로 배출하기 위한 통로역할을 한다.
제2 배양부(230)는 제2 플레이트(211) 내부에 원기둥으로 형성되고, 제2 주입구(210)와 제2 배출구(250) 사이에 형성된다. 이때, 제2 배양부(230)는 사각기둥, 다각기둥 및 반원 기둥으로 다양하게 형성될 수 있음을 밝혀 둔다. 제2 배양부(230)는 제2 주입구(210)와 제2 배출구(250)에 각각 연결된다. 제2 배양부(230)는 제2 세포(600)가 성장하기 위한 공간을 제공한다.
제2 배양부(230)는 제1 배양부(130)와 제3 배양부(330) 사이에 배치되면서, 제1 배양부(130)와 제3 배양부(330)를 연결해 준다. 즉, 제2 배양부(230)는 제1 배양부(130)와 제3 배양부(330)내로 세포 분비물 및 미디어가 확산하기 위한 통로 역할을 한다.
도 2 또는 도 4를 참조하여 설명하면, 제1 미세막(400)은 제1 배양부(130)와 제2 배양부(230) 사이에 배치되고, 중앙에 제1 다공성(410)이 형성된다. 제1 다공성(410)은 제1 세포(500)와 제2 세포(600)의 분비물질과 미디어를 통과시키는 역할을 한다. 즉, 제1 다공성(410)은 제1 세포(500)와 제2 세포(600)가 섞이는 것을 방지하면서, 제1 세포(500)와 제2 세포(600)에서 발생한 분비물질이 이동하는 통로역할을 한다.
제1 다공성(410)의 지름은 서로 다른 세포가 이동하지 않도록 수십 나노로 형성될 수도 있다. 예를 들어 설명하면, 제1 세포(500)는 제대정맥혈관 내피세포를 사용하고, 제2 세포(600)는 섬유아세포 및 콜라겐을 사용하는 것이 적절하다. 제1 다공성(410)의 지름은 제1 세포(500)와 제2 세포(600)보다 작도록 형성된다. 즉, 제1 다공성(410)의 지름은 제대정맥혈관 내피세포, 섬유아세포 및 콜라겐보다 작도록 형성된다. 이때, 제1 다공성(410)의 지름은 0.6㎛이하로 형성되는 것이 적절하다. 이는, 제1 다공성(410)의 지름을 0.6㎛이하로 한정하기 위함은 아님을 밝혀 둔다. 즉, 제1 다공성(410)의 지름은 제1 세포(500)와 제2 세포(600)가 주입된 세포의 크기에 따라 조절 가능하다.
제1 미세막(400)의 하면에는 제1 세포(500)가 부착되고, 제2 세포(600)로 미디어, 분비물질 및 싸이토카인을 공급한다(도 4a 참조). 이는, 제1 미세막(400)의 하면에 제1 세포(500)가 부착되고 제1 다공성(410)을 통과하면서 안정되게 제2 배양부(230)로 미디어 및 싸이토카인을 포함하는 분비물질을 공급하기 위함이다. 만약, 제1 세포(500)가 제1 배양부(130)의 하면에 부착되면, 제1 미세막(400)과 제1 세포(500)간에 거리간격이 발생하여 원할 한 공급이 되지 못한다.
또한, 제1 미세막(400)의 재질은 폴리카보네이트(PC:Polycarbonate, 도 7b 참조) 및 폴리에스테르(PET:polyester, 도 7a 참조) 중에 하나로 이루어지는 것이 적절하다. 제1 미세막(400)의 테두리를 따라 접착제가 형성된다. 접착제는 제1 플레이트(111)와 제2 플레이트(211)를 접착한다.
도 1 내지 3을 참조하여 설명하면, 제3 레어층(300)은 제3 플레이트(311), 제3 주입구(310), 제3 배양부(330) 및 제3 배출구(350)를 포함한다.
제3 플레이트(311)는 일측에 제3 주입구(310)가 형성되고, 타측에 제3 배출구(350)가 형성된다. 제3 플레이트(311)는 제3 주입구(310)와 제3 배출구(350) 사이에는 제3 배양부(330)가 형성된다. 또한, 제3 플레이트(311)는 평면으로 형성되는 것이 적절하다. 이때, 제3 주입구(310), 제3 배양부(330) 및 제3 배출구(350)는 포토레지스트 공정을 이용하여 제3 플레이트 내부로 음각되어 형성될 수도 있다. 이는, 제3 주입구(310), 제3 배양부(330) 및 제3 배출구(350)의 생성공정을 포토레지스트 공정으로 한정하기 위함은 아니다. 제3 플레이트(311)는 몰드 방식으로 제작되어 대량으로 생산될 수도 있다.
제3 플레이트(311) 재질은 제1 플레이트(111) 및 제2 플레이트(211)의 재질과 동일하게 사용한다. 이때, 제3 플레이트(311)는 투명재질을 사용하는 것이 적절하다. 이는, 제3 플레이트(311)의 내부를 관측하기 위함이다. 즉, 제3 플레이트(311)는 제1 세포(500), 제2 세포(600) 및 제3 세포(700)의 세포성장을 각각 관측하기 위함이다(도 5를 참조).
제3 플레이트(311)는 제1 주입구(110)와 제1 배출구(150)에 각각 연결되는 제2 관통구(320)가 형성된다. 제3 플레이트(311)는 제2 주입구(210)와 제2 배출구(320)에 각각 연결되는 제3 관통구(340)가 형성된다. 제2 관통구(320)와 제3 관통구(340)는 각각의 세포를 주입하기 위한 통로 및 배출구로 사용된다.
제3 주입구(310)는 제3 플레이트(311)의 일측에서 제3 세포(700)를 주입한다. 즉, 제3 주입구(310)는 제3 플레이트(311)의 내부로 형성되고, 유로에 연결된다. 제3 주입구(310)는 유로에 연결되어 제3 세포(700)를 제3 배양부(330)로 이동한다.
제3 배출구(350)는 제3 플레이트(311)의 타측에서 제3 세포(700)를 외부로 배출한다. 즉, 제3 배출구(350)는 유로에 연결된다. 즉, 제3 배출구(350)는 제3 배양부(330)에 연결되어 제3 세포(700)를 외부로 배출하기 위한 통로역할을 한다.
제3 배양부(330)는 제3 플레이트(311) 내부에 원기둥으로 형성되고, 제3 주입구(310)와 제3 배출구(350) 사이에 형성된다. 이때, 제3 배양부(330)는 사각기둥, 다각기둥 및 반원 기둥으로 다양하게 형성될 수 있음을 밝혀 둔다. 제3 배양부(330)는 제3 주입구(310)와 제3 배출구(350)에 각각 연결된다. 제3 배양부(330)는 제3 세포(700)가 성장하기 위한 공간을 제공한다.
제3 배양부(330)의 내부에는 제2 돌출부(370)가 형성된다. 제2 돌출부(370)는 제2 미세막(430)을 지지한다. 제2 돌출부(370)는 제3 플레이트(311)에서 연장되고, 제2 미세막(430)을 균일하게 지지하도록 형성된다. 즉, 제2 돌출부(370)는 제3 플레이트(311)의 하면에서 상부로 연장되어 제3 플레이트(311)의 표면까지 형성되는 것이 적절하다. 이때, 제2 돌출부(370)는 제3 배양부(330)가 제3 플레이트(311)의 내부로 형성된 깊이만큼, 상부로 돌출되어 형성된다.
또한, 제2 돌출부(370)는 제2 미세막(430)을 지지하기 위하여 다수개가 제3 배양부(330) 내부에 배치되는 것이 적절하다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 돌출부(370)는 3개가 균일하게 형성되는 것이 좋다. 제2 돌출부(370)는 제2 미세막(430)을 균일하게 지지한다.
도 3을 참조하여 설명하면, 제3 배양부(330)의 면적은 제2 배양부(230)와 제1 배양부(130)의 면적보다 작게 형성된다. 예를 들어 설명하면, 제3 배양부(330)의 지름은 16mm로 형성되면, 제2 배양부(230) 지름은 18mm 및 제1 배양부(130) 지름은 20mm로 각각 형성되는 것이 적절하다. 이는, 각각의 배양부 별로 세포들 간의 상호작용 및 성장과정을 상부에서 관측하기 위함이다.
제2 미세막(430)은 제2 배양부(230)와 제3 배양부(330) 사이에 배치되고, 중앙에 제2 다공성(431)이 형성된다. 제2 다공성(431)은 제2 세포(600)와 제3 세포(700)의 분비물질 및 미디어를 통과시키는 역할을 한다. 즉, 제2 다공성(431)은 제2 세포(600)와 제3 세포(700)가 섞이는 것을 방지하면서, 제2 세포(600)와 제3 세포(700)에서 발생한 분비물질과 미디어가 이동하면서 상호 작용한다.
제2 다공성(431)의 지름은 서로 다른 세포가 이동하지 않도록 수십 나노로 형성될 수도 있다. 예를 들어 설명하면, 제2 세포(600)는 섬유아세포와 케라틴세포를 사용하고, 제3 세포(700)는 케라틴세포를 사용하는 것이 적절하다. 즉, 제2 다공성(430)의 지름은 섬유아세포, 케라틴세포보다 작도록 형성된다. 이때, 제2 다공성(431)의 지름은 0.6㎛이하로 형성되는 것이 적절하다. 이는, 제2 다공성(431)의 지름은 0.6㎛이하로 한정하기 위함은 아님을 밝혀 둔다. 즉, 제2 다공성(431)의 지름은 주입되는 제2 세포(600)와 제3 세포(700)의 크기에 따라 조절 가능함을 밝혀 둔다. 제2 미세막(430)의 재질은 제1 미세막(400)과 동일한 재질을 사용하는 것이 적절하다. 제2 미세막(430)의 테두리를 따라 접착제가 형성된다. 접착제는 제2 플레이트(211)와 제3 플레이트(311)를 접착한다.
도 4 내지 6을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 세포배양 칩과 동일 구성요소는 생략하고, 세포배양 칩의 실험방법을 자세히 설명한다. 본 발명의 다른 일실시예에 따른 세포배양 칩을 이용한 피부생성 방법은, 세포배양 칩(10)에 제1 세포(500)를 주입하는 단계; 상기 세포배양 칩(10)을 뒤집어서 제1 세포(500)를 제1 미세막(400)에 부착시키고, 상기 세포배양 칩(10)을 원위치하는 단계; 상기 세포배양 칩(10)에 제2 세포(600)를 주입하는 단계; 및 상기 세포배양 칩(10)에 제3 세포(700)를 주입하는 단계를 포함한다.
우선, 제1 세포(500)는 제대정맥혈관 내피세포를 사용한다. 제대정맥혈관 내피세포(HUVEC)는 일반적으로 골라게나아제-두-단계(collagenase-two-step)방법을 이용하여 분리된 세포를 사용한다. 제2 세포(600)는 섬유아포 및 콜라겐을 사용한다. 섬유아세포는 일반적으로 사람 피부로부터 얻었으며 트립신/이디티에이(trypsin/EDTA) 처리를 하여 계대배양을 하여 얻는다. 제3 세포(700)는 케라틴세포를 사용한다. 케라틴 세포는 일반적으로 0.25% 트립신(trypsin)(Difco 1: 250; Gibco), 0.02% EDTA and 0.1% 글루코스(glucose)를 포함한 용액으로 트립신 처리를 하여 배양하였으며 세포들은 페트리디시에 계대배양을 하여 사용한다. 이는, 제1 세포(500), 제2 세포(600) 및 제3 세포(700)의 종류를 한정하지 않음을 밝혀둔다.
세포배양 칩(10)의 내부를 멸균시킨다. 이후, 세포배양 칩(10)에 제1 세포(500)를 주입한다. 이때, 제1 세포(500)인 제대정맥혈관 내피세포를 파이펫을 이용하여 제1 주입구(110)에 주입한다(도 5a 참조). 제1 세포(500)가 제1 배양부(250)에 충진된다.
세포배양 칩(10)을 뒤집어서 제1 세포(500)를 제1 미세막(400)에 부착시킨다. 이때, 제1 세포(500)는 제1 다공성(410)에 부착할 수 있도록 뒤집어서 30분에서 4시간을 유지한다. 또한, 세포배양 칩(10)을 뒤집은 상태로 37 ℃ 의 5% CO2 인큐베이터에서 8시간 인큐베이션을 사용할 수도 있다. 제1 세포(500)가 제1 다공성(410)에 부착되면 세포배양 칩(10)을 원위치한다.
세포배양 칩(10)에 제2 세포(600)를 주입한다(도 5b 참조). 제2 배양부(230)에 제2 세포(600)가 모이면, 제1 세포(500)와 제2 세포(600)는 제1 다공성(410)을 통과한 분비물과 미디어를 통해 상호 작용을 한다. 즉, 제2 세포(600)와 제1 세포(500)는 제1 다공성(410)을 통과하여 세포 분비물과 미디어가 공급된다.
세포배양 칩(10)에 제3 세포(700)를 주입한다(도 5c 참조). 제3 배양부(330)에 제3 세포(700)가 충진되면, 제2 세포(600)와 제3 세포(700)는 제2 다공성(431)을 통과한 분비물과 미디어를 통해 상호 작용을 한다. 즉, 제2 세포(600)와 제3 세포(700)는 제2 다공성(431)을 통과하여 세포 분비물과 미디어가 공급된다. 이때, 제1 배양부(130), 제2 배양부(230) 및 제3 배양부(350)는 내부에서 확산현상을 통하여 분비물과 미디어가 전체적으로 공급되고 있다. 또한, 제1 주입구(110)와 제2 주입구(210) 및 제3 주입구(310)에서 각각 별도로 연속적으로 미디어를 공급해줄 수도 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10: 세포배양 칩
100: 제1 레어층
110: 제1 주입구 111: 제1 플레이트
130: 제1 배양부 150: 제1 배출구
170: 제1 돌출부 200: 제2 레어층
210: 제2 주입구 211: 제2 플레이트
230: 제2 배양부 250: 제2 배출구
220: 제1 관통구 300: 제3 레어층
310: 제3 주입구 311: 제3 플레이트
320: 제2 관통구 330: 제3 배양부
340: 제3 관통구 350: 제3 배출구
370: 제2 돌출부 400: 제1 미세막
410: 제1 다공성 430: 제2 미세막
431: 제2 다공성 500: 제1 세포
600: 제2 세포 700: 제3 세포
110: 제1 주입구 111: 제1 플레이트
130: 제1 배양부 150: 제1 배출구
170: 제1 돌출부 200: 제2 레어층
210: 제2 주입구 211: 제2 플레이트
230: 제2 배양부 250: 제2 배출구
220: 제1 관통구 300: 제3 레어층
310: 제3 주입구 311: 제3 플레이트
320: 제2 관통구 330: 제3 배양부
340: 제3 관통구 350: 제3 배출구
370: 제2 돌출부 400: 제1 미세막
410: 제1 다공성 430: 제2 미세막
431: 제2 다공성 500: 제1 세포
600: 제2 세포 700: 제3 세포
Claims (17)
- 제1 플레이트와 상기 제1 플레이트의 내부로 제1 세포가 모이는 제1 배양부를 구비한 제1 레어층;
상기 제1 플레이트의 상부에 배치된 제2 플레이트, 상기 제2 플레이트의 내부로 제2 세포가 모이는 제2 배양부 및 상기 제1 배양부와 제2 배양부가 서로 연결되는 제2 레어층;
상기 제1 배양부와 상기 제2 배양부 사이에 배치되고, 상기 제1 세포와 상기 제2 세포 간의 혼합을 방지하면서 상기 제1 세포와 상기 제2 세포가 각각 분비물질과 미디어가 상호작용하도록 제1 다공성이 형성된 제1 미세막;
상기 제2 플레이트의 상부에 배치된 제3 플레이트와 상기 제3 플레이트의 내부로 제3 세포가 모이는 제3 배양부, 상기 제2 배양부와 제3 배양부가 서로 연결되는 제3 레어층; 및
상기 제2 배양부와 상기 제3 배양부 사이에 배치되고, 상기 제2 세포와 상기 제3 세포 간의 혼합을 방지하면서 상기 제2 세포와 상기 제3 세포가 각각 분비물질과 미디어가 상호작용하도록 제2 다공성이 형성된 제2 미세막;
을 포함하는 세포배양 칩.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 다공성의 하면에는 상기 제1 세포가 부착되고, 상기 제1 세포의 상기 분비물질이 상기 제2 배양부로 공급되는 것을 특징으로 하는 세포배양 칩.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 세포는 제대정맥혈관 내피세포를 사용하고, 상기 제2 세포는 섬유아세포와 콜라겐을 사용하며, 상기 제3 세포는 케라틴세포를 사용한 것을 특징으로 하는 세포배양 칩.
- 청구항 1에 있어서,
횡단면을 기준으로, 상기 제1 배양부 면적, 제2 배양부 면적 및 제3 배양부 면적이 상부로 갈수록 작아지는 것을 특징으로 하는 세포배양 칩.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 배양부, 제2 배양부 및 제3 배양부로 각각 제1 세포, 제2 세포 및 제3 세포가 주입되면,
상기 제1 배양부, 제2 배양부 및 제3 배양부의 내부에는 상기 분비물질이 확산되어 상호작용하는 것을 특징으로 하는 세포배양 칩.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 다공성 지름은 0.01㎛~0.6㎛이하로 형성된 것을 특징으로 하는 세포배양 칩.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 배양부는 상기 제1 플레이트의 내부에서 상부로 연장되고, 상기 제1 미세막을 지지한 제1 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포배양 칩.
- 청구항 7에 있어서,
상기 제3 배양부는 상기 제3 플레이트의 내부에서 상부로 연장되고, 상기 제2 미세막을 지지한 제2 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포배양 칩.
- 세포배양 칩에 제1 세포을 주입하는 단계;
상기 세포배양 칩을 뒤집어서 상기 제1 세포를 제1 미세막에 부착시키고, 상기 세포배양 칩을 원위치하는 단계;
상기 세포배양 칩에 제2 세포를 주입하는 단계; 및
상기 세포배양 칩에 제3 세포를 주입하는 단계를 포함하는 세포배양 칩을 이용한 피부생성 방법.
- 청구항 9에 있어서,
상기 세포배양 칩은
제1 플레이트와 상기 제1 플레이트의 내부로 제1 세포가 모이는 제1 배양부를 구비한 제1 레어층;
상기 제1 플레이트의 상부에 배치된 제2 플레이트, 상기 제2 플레이트의 내부로 제2 세포가 모이는 제2 배양부 및 상기 제1 배양부와 제2 배양부가 서로 연결되는 제2 레어층;
상기 제1 배양부와 상기 제2 배양부 사이에 배치되고, 상기 제1 세포와 상기 제2 세포 간의 혼합을 방지하면서 상기 제1 세포와 상기 제2 세포가 각각 분비물질과 미디어가 상호작용하도록 제1 다공성이 형성된 제1 미세막;
상기 제2 플레이트의 상부에 배치된 제3 플레이트와 상기 제3 플레이트의 내부로 제3 세포가 모이는 제3 배양부, 상기 제2 배양부와 제3 배양부가 서로 연결되는 제3 레어층; 및
상기 제2 배양부와 상기 제3 배양부 사이에 배치되고, 상기 제2 세포와 상기 제3 세포 간의 혼합을 방지하면서 상기 제2 세포와 상기 제3 세포가 각각 분비물질과 미디어가 상호작용하도록 제2 다공성이 형성된 제2 미세막;을 형성하는
세포배양 칩을 이용한 피부생성 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 제1 다공성의 하면에는 상기 제1 세포가 부착되고, 상기 제1 세포의 상기 분비물질이 상기 제2 배양부로 공급되는 것을 특징으로 하는 세포배양 칩을 이용한 피부생성 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 제1 세포는 제대정맥혈관 내피세포를 사용하고, 상기 제2 세포는 섬유아세포와 콜라겐을 사용하며, 상기 제3 세포는 케라틴세포를 사용한 것을 특징으로 하는 세포배양 칩을 이용한 피부생성 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 제1 배양부, 제2 배양부 및 제3 배양부로 각각 제1 세포, 제2 세포 및 제3 세포가 주입되면,
상기 제1 배양부, 제2 배양부 및 제3 배양부의 내부에는 상기 분비물질이 확산되어 상호작용하는 것을 특징으로 하는 세포배양 칩을 이용한 피부생성 방법.
- 청구항 10에 있어서,
횡단면을 기준으로, 상기 제1 배양부 면적, 제2 배양부 면적 및 제3 배양부 면적이 상부로 갈수록 작아지는 것을 특징으로 하는 세포배양 칩을 이용한 피부생성 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 제1 다공성의 지름은 0.01㎛~0.6㎛이하로 형성된 것을 특징으로 하는 세포배양 칩을 이용한 피부생성 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 제1 배양부는 상기 제1 플레이트의 내부에서 상부로 연장되고, 상기 제1 미세막을 지지한 제1 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포배양 칩을 이용한 피부생성 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 제3 배양부는 상기 제3 플레이트의 내부에서 상부로 연장되고, 상기 제2 미세막을 지지한 제2 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포배양 칩을 이용한 피부생성 방법.
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| KR1020150159665A KR101756901B1 (ko) | 2015-11-13 | 2015-11-13 | 세포배양 칩 및 생성방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150159665A KR101756901B1 (ko) | 2015-11-13 | 2015-11-13 | 세포배양 칩 및 생성방법 |
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|---|---|
| KR20170056241A true KR20170056241A (ko) | 2017-05-23 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150159665A KR101756901B1 (ko) | 2015-11-13 | 2015-11-13 | 세포배양 칩 및 생성방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101756901B1 (ko) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019022393A3 (ko) * | 2017-07-26 | 2019-03-28 | 강원대학교산학협력단 | 나노다공성 투과막이 부착된 3차원 세포배양용 마이크로 칩 및 그의 제조방법 |
| CN110408542A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-11-05 | 合肥学院 | 一种气液相培养的皮肤芯片 |
| KR20200052091A (ko) * | 2018-11-06 | 2020-05-14 | 국제뇌교육종합대학원대학교 산학협력단 | 나노 소포체 추출용 미세유체 칩 |
| WO2021153836A1 (ko) * | 2020-01-31 | 2021-08-05 | 포항공과대학교 산학협력단 | 하단유동을 포함하는 3차원 세포의 배양 장치 및 이를 이용한 3차원 세포의 배양 방법 |
| KR20210157103A (ko) * | 2020-06-19 | 2021-12-28 | 재단법인 한국탄소산업진흥원 | Teer 측정용 전극을 포함하는 바이오칩 |
| KR20230012238A (ko) * | 2021-07-15 | 2023-01-26 | 중앙대학교 산학협력단 | 이중층 구조의 세포 배양 칩 및 이를 이용한 세포 배양장치 |
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| KR102237425B1 (ko) | 2018-12-26 | 2021-04-08 | 주식회사 넥스트앤바이오 | 암을 가진 대상체의 항암제 및/또는 방사선 내성 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법 |
| KR102221458B1 (ko) | 2018-12-26 | 2021-03-03 | 주식회사 넥스트앤바이오 | 하이드로젤을 사용하지 않는 유도만능줄기세포 제조방법 |
| KR102272708B1 (ko) | 2018-12-26 | 2021-07-06 | 주식회사 넥스트앤바이오 | 뇌 오가노이드 제작방법 |
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| KR102364925B1 (ko) | 2019-12-02 | 2022-02-21 | 고려대학교 산학협력단 | 대용량 고속이미지 최적화용 세포배양 플레이트 |
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| WO2021261616A1 (ko) | 2020-06-25 | 2021-12-30 | 주식회사 넥스트앤바이오 | 하이드로젤을 사용하지 않는 유도만능줄기세포 제조방법 |
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2015
- 2015-11-13 KR KR1020150159665A patent/KR101756901B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2019022393A3 (ko) * | 2017-07-26 | 2019-03-28 | 강원대학교산학협력단 | 나노다공성 투과막이 부착된 3차원 세포배양용 마이크로 칩 및 그의 제조방법 |
| KR20200052091A (ko) * | 2018-11-06 | 2020-05-14 | 국제뇌교육종합대학원대학교 산학협력단 | 나노 소포체 추출용 미세유체 칩 |
| CN110408542A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-11-05 | 合肥学院 | 一种气液相培养的皮肤芯片 |
| WO2021153836A1 (ko) * | 2020-01-31 | 2021-08-05 | 포항공과대학교 산학협력단 | 하단유동을 포함하는 3차원 세포의 배양 장치 및 이를 이용한 3차원 세포의 배양 방법 |
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