KR20170105825A - 미세 유체 소자, 및 이를 이용한 단일 세포 처리 방법 - Google Patents

미세 유체 소자, 및 이를 이용한 단일 세포 처리 방법 Download PDF

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Abstract

표적 세포로서 단일 세포를 포함하는 시료액, 또는 시약이 수용되는 제1웰, 제1웰과 이격되어 배치되는 제2웰, 및 제1웰의 하부면으로부터 제2웰의 하부면으로 연장되어 제1웰과 제2웰을 연결하는 2 이상의 미세 유로를 포함하되, 미세 유로의 폭은 단일 세포의 크기보다 작은 미세 유체 소자와, 이를 이용한 단일 세포 처리 방법이 제공된다.

Description

미세 유체 소자, 및 이를 이용한 단일 세포 처리 방법{MICROFLUIDIC DEVICE, AND TREATING METHOD OF SINGLE-CELL USING THE SAME}
미세 유체 소자, 및 이를 이용한 단일 세포 처리 방법에 관한 것이다.
암(Cancer)은 현재 대한민국뿐 아닌, 전세계를 통틀어 질병으로 인한 사망 원인 1위를 차지하는 질병이다. 암환자의 사망률에 지대한 영향을 미치는 것은 전이성 암세포의 존재유무에 달려있다. 즉, 혈액 내 약 수 억개의 혈구 세포 중 한 개 꼴로 존재하는 순환 종양 세포(circulating tumor cell, CTC)와 같은 단일 세포(single cell)를 손실 없이 정확하게 찾아내는 기술이 환자의 암 치료 전후 생존율을 향상에 필수적이다.
예를 들어, 유방암의 경우 혈액 약 7.5 ml에서 5개 미만, 대장암의 경우 3개 미만, 전립선암의 경우 5개 미만으로 찾아내야만 하며, 처리능(throughput, 단위시간 당 분리할 수 있는 단일 세포 수), 세포회수율(recovery, 주입된 단일 세포 수 대비 분리/포집된 단일 세포 수의 비율), 포집효율(purity, 분리/포집된 단일 세포의 순도)과 같은 3가지 기본 조건을 충족하는 마이크로 세포 분리 기술이 요구된다.
현재까지 발표된 CTC 포집 방법들은 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)을 이용한 유전자 검침법과, 원심 분리법, 자기영동을 이용한 검침법, 그리고 형광염색법이나 필터를 이용한 방법 등이 있다.
그러나, 상기 기존의 방법들은 CTC 검출을 위한 혈액에 포함된 많은 수의 혈구세포를 제거하는 과정을 거치면서 단일 세포의 손실이 발생할 수 있다. 또한, 상기 혈구세포가 제거된 단일 세포를 별도의 실험 장치로 다시 주입하여 염색 등의 처리를 수행하는 과정에서, 단일 세포의 손실이 발생할 가능성도 있다.
일 구현예는 단일 세포의 다양한 처리 과정 중, 단일 세포의 손실을 최소화 할 수 있는 미세 유체 소자를 제공한다.
또한, 일 구현예에 따른 미세 유체 소자를 통해 연속적으로 단일 세포를 처리할 수 있는 단일 세포 처리 방법을 제공한다.
일 구현예에 따르면, 표적 세포로서 단일 세포를 포함하는 시료액, 또는 시약이 수용되는 제1웰, 상기 제1웰과 이격되어 배치되는 제2웰, 및 상기 제1웰의 하부면으로부터 제2웰의 하부면으로 연장되어 상기 제1웰과 상기 제2웰을 연결하는 2 이상의 미세 유로를 포함하되, 상기 미세 유로의 폭은 상기 단일 세포의 크기보다 작은 미세 유체 소자가 제공된다.
상기 미세 유로의 폭 방향 단면적에 대한 상기 제1웰의 하부면 면적의 비는 1000:1 내지 400000000:1 일 수 있다.
상기 2 이상의 미세 유로와 상기 제2웰 사이에 형성된 제1저수부를 더 포함하고, 상기 2 이상의 미세 유로와 상기 제2웰은 상기 제1저수부와 각각 연결될 수 있다.
상기 2 이상의 미세 유로는 상기 제1웰과 상기 제2웰을 병렬적으로 연결할 수 있다.
상기 미세 유로의 폭은 0.5 ㎛ 내지 15 ㎛ 일 수 있다.
상기 제1웰의 하부면과 상기 제2웰의 하부면은 동일 평면 상에 위치할 수 있다.
상부에서 바라본 상기 제1웰의 하부면은 원형 형상을 가질 수 있다.
상기 제1웰의 하부면 직경은 1 mm 내지 50 mm 일 수 있다.
한편, 상기 미세 유체 소자는 상기 제1웰, 상기 제2웰, 상기 2 이상의 미세 유로를 구비한 단일 세포 처리부를 2 이상 포함할 수 있다.
상기 2 이상의 단일 세포 처리부는 행렬(matrix) 형태를 갖도록 배열되어 있을 수 있다.
한편, 다른 구현예에 따르면, 상기 미세 유체 소자를 이용한 단일 세포 처리 방법으로서, 상기 제1웰에 단일 세포를 포함한 시료액을 주입하는 단계, 상기 제1웰에 고정액을 주입하여 상기 단일 세포를 고정하는 단계, 상기 제1웰에 침투액을 주입하여 상기 고정된 단일 세포를 전처리하는 단계, 및 상기 제1웰에 염색액을 주입하여 상기 전처리된 단일 세포를 염색하는 단계를 포함하는 단일 세포 처리 방법이 제공된다.
상기 제2웰에 음압(negative force)을 인가하여, 상기 제1웰로부터 상기 시료액, 상기 고정액, 상기 침투액, 및 상기 염색액을 제거할 수 있다.
상기 제1웰로부터 제거된 상기 시료액, 고정액, 침투액, 및 염색액은 상기 미세 유로를 통과하여 상기 제2웰에 수용될 수 있다.
인가된 상기 음압에 의하여 미세 유로를 통과하는 상기 시료액, 고정액, 침투액, 및 염색액의 유속은 상기 음압에 의하여 유도되는 상기 단일 세포의 이동 속도보다 클 수 있다.
상기 단일 세포 처리 방법은 상기 제1웰에 세척액을 주입하여 상기 제1웰을 세척하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 세척 단계가 종료되면, 상기 제2웰에 음압(negative force)을 인가하여 상기 세척액을 상기 제1웰로부터 제거할 수 있다.
단일 세포의 다양한 처리 과정 중, 단일 세포의 손실을 최소화 할 수 있는 미세 유체 소자를 제공할 수 있다.
또한, 미세 유체 소자를 통해 연속적으로 단일 세포를 처리할 수 있는 단일 세포 처리 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 미세 유체 소자를 나타낸 사시도이고,
도 2는 도 1의 미세 유체 소자를 위에서 바라본 평면도이고,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 으로 자른 단면을 나타낸 것이고,
도 4 내지 도 6은 일 구현예에 따른 단일 세포 처리부의 다양한 변형예를 나타낸 것이고,
도 7은 다른 구현예에 따른 단일 세포 처리부를 2 이상 포함하는 미세 유체 소자를 나타낸 이미지이고,
도 8 내지 도 18은 일 구현예에 따른 단일 세포 처리 방법을 순차적으로 나타낸 도면이고,
도 19는 일 구현예에 따라 염색된 단일 세포를 나타낸 형광 현미경 이미지이다.
이하, 일 구현예에 대하여 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
일 구현예에서 표적 세포가 되는 "단일 세포(single-cell)" 는, 예를 들어 시료 내에 단지 몇 개에서 몇 수십개 정도만이 존재하는 매우 희소(rare)한 세포로서, 예를 들어 혈액 내 약 수 억개의 혈구 세포 중 한 개 꼴로 존재하는 순환 종양 세포(circulating tumor cell, CTC) 등을 의미한다.
일 구현예에서 "시약(reagent)" 이란, 상기 단일 세포의 생물화학적 처리를 위한 다양한 종류의 약품을 의미하며, 예를 들어 버퍼 용액과 같은 세척액이나, 고정액, 침투액, 염색액 등을 포괄하는 의미이다.
한편, 일 구현예에서 "시료액" 은, 상기 "단일 세포"가 버퍼 용액(buffer solution) 등과 같은 시약에 담긴 것을 의미한다.
우선, 이하에서는 도 1 및 도 2를 통해 일 구현예에 따른 미세 유체 소자의 개략적인 구조를 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 미세 유체 소자를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 미세 유체 소자를 위에서 바라본 평면도이다.
도 1, 및 도 2를 참고하면, 일 구현예에 따른 미세 유체 소자(100)는 기판(10)과, 기판(10) 위에 배치되되, 표적 세포로서, 단일 세포가 수용 및 처리되는 단일 세포 처리부(20)를 포함한다.
일 구현예에서 기판(10)은, 각종 시약들과 화학적으로 반응하지 않는 소재로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(10)은, 시료 내 단일 세포의 존재를 확인할 수 있도록 광학적으로 투명한 소재로 이루어질 수 있다. 일 구현예에서 기판(10)은 예를 들어 유리, 플라스틱 따위의 소재로 이루어 질 수 있으며, 예를 들어, 기판(10)으로 슬라이드 글라스(slide glass)를 사용할 수도 있다.
단일 세포 처리부(20)는 기판(10)의 바로 위에 배치된다. 단일 세포 처리부(20)는 몸체(21), 제1웰(22), 제2웰(23), 및 2 이상의 미세 유로(24)를 포함한다.
몸체(21)는 기판(10) 위에서 형성되되, 기판(10)의 단면적에 상응하는 단면적을 가질 수 있다. 몸체(21)는 시료 내 단일 세포의 존재를 확인할 수 있도록 광학적으로 투명한 소재로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 유리, 플라스틱 따위의 소재로 이루어질 수 있다.
한편, 몸체(21)는 소수성을 갖는 재료, 예를 들어 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)으로 형성되어 있을 수 있다. 일반적으로 시료액이나 각종 시약들은 친수성을 갖는 유체이므로, 몸체(21)를 소수성을 갖는 재료로 형성함으로써, 미세 유로(24) 내부에 강한 유체저항이 걸려 별도의 외력을 인가하지 않은 상태에서 제1웰(22)의 시약이 미세 유로(24) 및 제2웰(23)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다.
다만, 일 구현예가 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 친수성을 갖는 재료로 형성되되, 적어도, 후술할 제1웰(22), 제2웰(23)의 측벽을 이루는 표면과, 미세 유로(24)를 이루는 표면을 각각 표면개질 등의 방법을 통해 소수성을 갖도록 제어할 수 도 있다.
제1웰(22)은 몸체(21)를 상하로 개방하되, 기판(10) 상부면과의 접촉에 의해 형성된 상부면이 개구된 반폐쇄형 공간이다. 즉, 제1웰(22)의 측벽은 몸체(21)이나, 제1웰(22)의 하부면은 기판(10) 상부면이 된다. 일 구현예에서는 상기 제1웰(22)을 통해 시료, 또는 시약이 주입될 수 있다.
제2웰(23) 또한, 상기 제1웰(22)과 동일한 방법에 의하여 형성된, 상부면이 개구된 반폐쇄형 공간이다. 제2웰(23)은 상기 제1웰(22)에 수용되어 있는 시료, 또는 시약을, 미세 유로(24)를 통해 공급받아 제거할 수 있다.
상기 제1웰(22)과 제2웰(23)은 도 2에 도시된 바와 같이 상부에서 바라본 각각의 하부면은 원형 형상을 갖도록 형성될 수도 있다. 다만, 일 구현예가 반드시 이에 제한되는 것은 아니고, 제1웰(22)과 제2웰(23)의 형상이 삼각, 사각, 육각, 팔각 등의 다각 형상이나, 타원 형상 등을 가질 수도 있다.
미세 유로(24)는 제1웰(22)의 하부면으로부터 제2웰(23)의 하부면으로 연장되어 제1웰(22)과 제2웰(23)을 서로 연결시킨다. 일 구현예에 따른 미세 유로(24)는 몸체(21)의 하부면을 패턴 식각한 후, 기판(10)과 접촉시킴으로써 기판(10)과 몸체(21) 사이에 형성되는 공간일 수 있다.
한편, 미세 유로(24)는 2 이상이 제1웰(22)로부터 제2웰(23)을 향해 연장되어 있을 수 있다. 일 구현예는, 도 1, 및 도 2에 도시된 바와 같이 2 이상의 미세 유로(24)는 제1웰(22)로부터 각각 병렬적으로 제2웰(23)을 향해 연장되었다가, 제1웰(22)과 제2웰(23) 사이의 어느 한 지점에서 하나의 경로로 합쳐져 제2웰(23)로 연결되는 형상으로 형성될 수 있다.
미세 유로(24)는 제1웰(22)에 수용되어 있는 시료액, 또는 시약을 제2웰(23)에 공급하는 통로 역할을 수행한다. 즉, 미세 유로(24)는 제1웰(22)에 수용된 시약을 제2웰(23)로 배출하기 위한 배수로(drainage way) 역할을 수행할 수 있다.
일 구현예에서, 미세 유로(24)의 폭은 단일 세포의 크기보다 작게 형성되어 있다. 이에 따라, 단일 세포가 미세 유로(24)를 통과하지 못하고 제1웰(22) 내부에 잔류할 수 있다. 즉, 미세 유로(24)는 제1웰(22) 내부의 단일 세포를 제외한 시료액, 또는 시약만을 제2웰(23)로 배출할 수 있다.
한편, 미세 유로(24)이 폭이 일반적으로 수십 내지 수백 마이크로 미터 크기를 갖는 단일 세포의 크기보다 작게 형성되므로, 제1웰(22) 내부에 수용되어 있는 시료액, 또는 시약은 일정 압력 이상을 받아야만 미세 유로(24)를 통해 제2웰(23)로 배출될 수 있다.
즉, 일 구현예에 따른 미세 유체 소자(100)는 제1웰(22)로 주입된 단일 세포를 포함한 시료액, 또는 시료 중, 단일 세포를 제외한 나머지만을 선택적으로 미세 유로(24)를 통해 제2웰(23)로 이동시켜 제거할 수 있다.
보다 상세히, 제1웰(22) 내부에 수용되어 있는 시료액, 또는 시약은 미세 유로(24)의 높은 유압 저항(hydraulic resistance)을 극복할 수 있도록 소정의 정압(positive pressure)이 제1웰(22)에 가해지거나, 소정의 음압(negative pressure)이 제2웰(23)에 가해져야 한다.
미세 유로(24)에 인가되는 유압 저항은 아래 식 1과 같다.
Figure pat00001
............................................ (식 1)
식 1에서 Rh는 미세 유로(24)에 인가되는 유압 저항을, ΔP 는 인가되어야 하는 압력 변화량을, Q는 미세 유로(24)를 통과하는 유량(flow rate)을 각각 의미한다.
일 구현예에서는 피펫(pipette) 등을 이용하여 미세 유로(24)의 유압 저항과 미세 유로(24)를 통과하는 유량의 곱보다 큰 음압을 제2웰(23)에 인가함으로써, 제1웰(22)에 수용되어 있는 시료액, 또는 시료를 제2웰(23)로 이동시킬 수 있다.
만약, 상기 미세 유로(24)의 유압 저항을 극복할 수 있는 압력(예를 들어, 미세 유로(24)의 유압 저항에 의한 임계 압력 이상의 음압)이 제1웰(22) 또는 제2웰(23)에 가해지지 않는 경우, 제1웰(22)에 수용되어 있는 시료액, 또는 시약은 미세 유로(24)의 높은 유압 저항(hydraulic resistance)에 의해 제1웰(22)에 전부 머물러 있게 된다. 즉, 미세 유로(24)는 일종의 체크 밸브(check valve) 역할을 수행할 수 있다.
따라서, 일 구현예에 따른 미세 유체 소자(100)는 제1웰(22)로 주입된 단일 세포를 포함한 시료액, 또는 시료 중, 단일 세포를 제외한 나머지만을 선택적으로 제1웰(22)로부터 제거할 수 있으면서도, 미세 유로에 별도의 밸브를 설치하지 않고도 제1웰(22)로부터 미세 유로(24)로 이동하는 시료액 또는 시약의 흐름을 용이하게 제어할 수 있다.
그러면, 이하에서는 도 3과 전술한 전술한 도 1, 도 2를 함께 참고하여, 일 구현예에 따른 단일 세포 처리부(20)의 구조를 보다 상세히 설명한다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ으로 자른 단면을 나타낸 것이다.
도 3을 참고하면, 미세 유로(24)는 소정의 폭 D2와 소정의 길이 H2를 갖는다. 미세 유로(24)의 폭은, 전술한 바와 같이, 표적 세포가 되는 단일 세포의 종류에 따라 다양한 값을 가질 수 있으며, 예를 들어 0.5 ㎛ 내지 15 ㎛, 예를 들어 1 ㎛ 내지 15 ㎛, 예를 들어 1 ㎛ 내지 12 ㎛, 예를 들어 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 일 수 있다.
미세 유로(24)의 폭이 0.5 ㎛ 미만인 경우, 단일 세포의 처리를 위한 시료액, 또는 시약의 제거 시간이 과도하게 증가하여 처리 효율이 저하되고, 미세 유로(24)의 폭이 15 ㎛ 를 초과하게 되면, 미세 유로(24)가 투입된 단일 세포의 크기와 비슷한 수준의 크기가 되어, 단일 세포가 제2웰(23)에 가해지는 음압에 의해 미세 유로(24)로 빨려 들어가 미세 유로(24)를 폐쇄하거나, 제2웰(23)로 이동하여 제거됨으로써, 단일 세포의 손실이 발생할 수 있다.
미세 유로(24)의 폭 방향 단면은, 몸체(21)의 가공 용이성 등을 고려하여 다양하게 설계할 수 있으며, 예를 들어 반원, 타원, 사각 형상 등으로 형성될 수 있다.
한편, 미세 유로(24)의 길이는, 제1웰(22)과 제2웰(23)간의 간격, 제1웰(22)에 주입되는 시료액, 또는 시료의 양, 제2웰(23)에 가해지는 음압 등에 따라 다양하게 설계할 수 있으며, 예를 들어 5 ㎛ 내지 1 mm, 예를 들어 5 ㎛ 내지 800 ㎛, 예를 들어 5 ㎛ 내지 600 ㎛, 예를 들어 5 ㎛ 내지 500 ㎛ 일 수 있다.
미세 유로(24)의 길이가 5 ㎛ 미만일 경우, 제2웰(23)에 가해진 음압에 의해 미세 유로(24)를 통과하는 유체의 유속이 지나치게 빨라져 제1웰(22) 내부의 시료액, 또는 시료의 양을 정밀하게 제어하기 어렵다. 한편, 미세 유로(24)의 길이가 1mm 를 초과할 경우, 제2웰(23)에 가해야 하는 음압의 크기가 커지는 한편, 시료액, 또는 시료의 제거가 더디게 진행됨에 따라 단일 세포 처리 공정 시간이 과도하게 증가할 수 있다.
일 구현예에 따른 제1웰(22)과 제2웰(23)의 높이는 서로 동일한 값 H1을 가질 수 있다. 일 구현예에 따른 제1웰(22)과 제2웰(23)의 높이는 다양하게 설정 가능하며, 예를 들어 1 mm 내지 50 mm, 1 mm 내지 20 mm, 예를 들어 1 mm 내지 10 mm 일 수 있다. 제1웰(22)과 제2웰(23) 높이가 1 mm 미만인 경우, 제1웰(22)에 주입되는 시료액, 또는 시약의 양이 부족할 수 있고, 제1웰(22)과 제2웰(23) 높이가 50 mm 을 초과할 경우, 제1웰(22)에 불필요하게 많은 시약이 주입될 수 있고, 단일 세포 처리 후 제2웰(23)을 통해 시료액, 또는 시약을 제거하기가 어려우며, 단일 세포 처리 공정 시간이 길어질 수 있다.
일 구현예에 따른 제1웰(22)의 하부면과 제2웰(23)의 하부면은, 도 3에 도시된 바와 같이 동일 평면 상에 위치할 수 있다, 즉, 일 구현예에서, 제1웰(22)의 하부면, 제2웰(23)의 하부면 및 미세 유로(24)의 하부면은 모두 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 이와 같이 제1웰(22) 하부면, 제2웰(23) 하부면, 및 미세 유로(24)의 하부면이 단차(段差) 없이 서로 동일한 평면상에 위치함으로써, 제1웰(22)에 수용되어 있는 시료액, 또는 시약이 제2웰(23)에 인가된 음압에 의해 미세 유로(24)로 용이하게 이동 가능하다.
한편, 도 3을 참고하면, 일 구현예에서는 제1웰(22)의 하부면 직경 D1 이 제2웰(23)의 하부면 직경 D3 보다 크게 형성되나, 제1웰(22)의 하부면과 제2웰(23)의 하부면의 직경은 서로 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있으며, 주입 및 배출되는 시료액, 또는 시약의 양, 상기 시료액, 또는 시약을 주입하기 위한 피펫의 직경 등을 고려하여 다양하게 설정할 수 있다.
제1웰(22)의 하부면 직경 D1과 제2웰(23) 하부면의 직경 D3 은 각각, 예를 들어 1 mm 내지 50 mm, 1 mm 내지 20 mm, 예를 들어 1 mm 내지 10 mm 일 수 있다. 제1웰(22)과 제2웰(23) 하부면의 직경이 1 mm 미만인 경우, 제1웰(22)에 주입되는 시료액, 또는 시약의 양이 다소 부족할 수 있고, 후술할 단일 세포의 항력(drag force)를 유발시키기 어렵다. 또한, 제1웰(22)과 제2웰(23) 하부면의 직경이 50 mm 를 초과할 경우, 단일 세포 처리를 위해 주입해야 할 시약의 양이 과도하게 증가할 수 있다.
일 구현예에서 제1웰(22)에 시료액이 주입되고 시간이 경과하면, 단일 세포들 대다수는 제1웰(22) 하부면에 가라앉게 된다. 이 때, 제2웰(23)에 음압을 가하여 미세 유로(24)로 시료액을 뽑아내면, 미세 유로(24)를 통과하는 시료액의 유속은 상기 음압에 의해 신속하게 제2웰(23)로 이동하게 된다. 반면, 단일 세포들은 제2웰(23)에 가해진 음압에 큰 영향을 받지 않고 제1웰(22) 하부면에서 거의 이동하지 않는 모습을 보인다.
이는, 제2웰(23)에 음압이 인가됨에 따라, 시료액 내에 존재하는 단일 세포들에 가해지는 힘으로 중력(gravity)과 부력(buoyancy) 외에 유체 이동에 의한 항력(drag force)이 추가적으로 인가되면서, 시료액이 미세 유로(24)를 통과하는 유속보다 느린 속도로 이동하기 때문이다.
즉, 유체 이동을 위해 제2웰(23)에 음압이 인가되면, 미세 유로(24)와 제1웰(22)에 걸리는 압력 강하 효과는 미세 유로(24)에도 대부분 집중되고, 미세 유로(24)에 비해 비교적 넓은 단면적을 갖는 제1웰(22) 내부의 세포에는 미약한 정도의 압력 강하가 효과가 인가된다.
제1웰(22) 내부에서 이러한 단일 세포들의 거동은, 미세 유로(24)의 폭 방향 단면적에 대한 제1웰(22)의 하부면 면적의 비율에 영향을 받는다.
일 구현예에서, 미세 유로(24)의 폭 방향 단면적에 대한 제1웰(22)의 하부면 면적의 비는, 전술한 미세 유로(24)의 폭 D2와, 제1웰(22)의 하부면 직경 D1 에 따라 다양하게 조절될 수 있으며, 예를 들어 1000:1 내지 800000000:1, 예를 들어 1000:1 내지 400000000:1 일 수 있다.
미세 유로(24)의 폭 방향 단면적에 대한 제1웰(22)의 하부면 면적의 비를 상기 범위 내로 조절함으로써, 단일 세포들이 제2웰(23)에 인가된 음압에 별다른 영향을 받지 않고 제1웰(22) 하부면에 잔류해 있을 수 있다.
일반적인 미세 유체 소자에서 특정 유체만을 제거하기 위한 공정에서는 미세 유로에 형성된 밸브들을 이용하거나, 복합화(multiplexed)된 별도의 펌프(pump) 장치 등을 이용하고 있다. 이러한 일반적인 미세 유체 소자는 특정 유체 제거 공정 수행 시 마다 밸브들을 정밀 제어하거나, 유체 어댑터(fluidic adapter)나 시린지 펌프(syringe pump)를 연결해야 하는 번거로움이 있다.
한편, 단일 세포의 농축을 위한 다른 방법으로, 미세 유체 소자를 원심 분리하는 경우, 원심 분리 이후, 시료액, 또는 시약을 흡인(aspiration)하는 과정에서 단일 세포의 손실이 발생할 수 있다.
또한, 상기와 같은 방법을 통해 얻어진 단일 세포를 기판에 부착(smear) 후 후속 처리를 진행 할 경우에도, 세척 등의 과정에서 단일 세포의 손실이 발생할 수 있으며, 이후 상기 단일 세포를 회수하여 추가적인 처리가 필요할 경우(예를 들어, 단일 세포의 형질 확인 후 회수하여 DNA를 추출해야 하는 경우 등)에도, 회수 중 단일 세포의 손실이 발생할 수 있다.
그러나, 일 구현예에 따른 미세 유체 소자(100)의 경우, 몸체(21)를 소수성을 갖는 재료로 형성하여 별도의 외력이 인가되지 않은 상황에서 단일 세포가 미세 유로(24) 및 제2웰(23)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다. 또한, 미세 유로(24)의 폭 방향 단면적에 대한 제1웰(22)의 하부면 면적의 비율을 조절함으로써 미세 유로(24) 자체의 높은 유압 저항과 단일 세포에 인가되는 항력을 조절할 수 있다.
이에 따라, 일 구현예에 따른 미세 유체 소자(100)는 피펫과 같은 간단한 도구를 통해 보다 용이하게 제1웰(22)로부터 특정 유체만을 제거해 낼 수 있어, 시료액, 또는 다양한 시약들을 연속적으로 제1웰(22)에 투입 후 제거하더라도 단일 세포의 손실이 발생하지 않는다.
즉, 일 구현예에 따르면, 단일 세포의 다양한 처리 과정 중, 단일 세포의 손실을 최소화 하는 동시에, 미세 유체 소자(100) 내에서 연속적으로 단일 세포 처리 공정을 진행할 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 도 6을 참고하여, 일 구현예에 따른 단일 세포 처리부의 다양한 변형예를 설명한다.
도 4를 참고하면, 단일 세포 처리부는, 2 이상의 미세 유로(24')가 제1웰(22)과 제2웰(23)을 병렬적으로 각각 연결하도록 배치되어 있을 수 있다. 미세 유로(24')는 전술한 도 1 내지 도 3의 미세 유로(24) 대비, 각각 독립적인 시료액, 또는 시약의 이동이 가능하다.
도 4에서, 미세 유로(24')는 5개의 유로가 서로 평행하게 병렬 배치된 구조를 나타내나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니고, 미세 유로(24')의 수량에 따라 변화되는 유압 저항의 크기, 제1웰(22)의 직경, 및 단면적, 제2웰(23)에 인가되는 음압의 크기 등을 고려하여 다양하게 설정할 수 있다.
한편, 도 5를 참고하면, 단일 세포 처리부는 2 이상의 미세 유로(24)와 제2웰(23) 사이에 형성된 제1저수부(25)를 더 포함할 수 있다. 즉, 시료액, 또는 시약들이 임시적으로 저장되었다가 최종적으로 제2웰(23)을 통해 배출될 수 있도록, 전술한 도 1 내지 도 3 과 대비할 때 보다 넓은 영역을 갖는 제1저수부(25)가 형성되어 있을 수 있다.
도 5에서는 제1저수부(25)가 차지하는 영역에 상응하여 미세 유로(24)의 길이가 축소되었으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 제1저수부(25)의 구체적인 형상, 수용 가능한 부피 등은 제1웰(22)과 제2웰(23) 간 간격, 제1웰(22)과 제2웰(23)이 수용 가능한 시료액, 또는 시약의 양 등에 따라 다양하게 설정할 수 있다.
한편, 도 6를 참고하면, 단일 세포 처리부는 2 이상의 미세 유로(24) 각각에 형성된 제2저수부(26)를 더 포함할 수도 있다. 즉, 전술한 도 1 내지 도 3과 대비할 때, 미세 유로(24)의 일측에 미세 유로(24)의 폭보다 넓은 폭을 갖는 제2저수부(26)가 형성되어 있을 수 있다. 즉, 미세 유로(24) 내부를 이동 중인 시료액, 또는 시약들이 임시적으로 저장될 수 있는 공간을 제공한다.
도 5에서는 제2저수부(26)가 각각의 미세 유로(24)마다 독립적으로 형성되어 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니고, 제2저수부(26)들끼리 서로 연결되도록 형성될 수도 있으며, 제2저수부(26)의 구체적인 형상, 수용 가능한 부피 등은 미세 유로(24)의 폭, 길이, 제1웰(22)과 제2웰(23) 간 간격, 제1웰(22)과 제2웰(23)이 수용 가능한 시료액, 또는 시약의 양, 제2저수부(26) 존재 시 미세 유로(24)를 흐르는 유체의 유속 등에 따라 다양하게 설정할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 일 구현예에 따른 미세 유체 소자(100)는 단일 세포 처리부(20), 보다 구체적으로 미세 유로(24)를 다양하게 설계하여도, 단일 세포의 다양한 처리 과정 중, 단일 세포의 손실을 최소화 하는 동시에, 미세 유체 소자(100) 내에서 연속적으로 단일 세포 처리 공정을 진행할 수 있다.
이하에서는, 도 7을 참고하여 다른 구현예에 따른 미세 유체 소자를 설명한다.
7은 다른 구현예에 따른 단일 세포 처리부를 2 이상 포함하는 미세 유체 소자를 나타낸 이미지이다.
도 7을 참고하면, 다른 구현예에 따른 미세 유체 소자(200)는 2 이상의 단일 세포 처리부(20)를 포함하며, 이웃하는 단일 세포 처리부(20) 간에는 서로 열을 이루어 배열되어 있을 수 이다. 즉, 2 이상의 단일 세포 처리부(20)는 행렬(matrix) 형태를 갖도록 배열되어 있을 수 있다.
즉, 다른 구현예에 따른 미세 유체 소자(200)의 이웃하는 단일 세포 처리부(20) 간에는 별도의 유로가 형성되어 있지 않으므로, 단일 세포 처리부(20) 각각 독립적인 단일 세포 처리가 가능하다.
다른 구현예에 따른 미세 유체 소자(200)는, 예를 들어 다수의 단일 세포 처리부(20)를 구비한 웰 플레이트(well-plate)일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니고, 세포 분석에 사용되는 다양한 실험 도구에도 상기 단일 세포 처리부(20)를 적용할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 다른 구현예에 따른 미세 유체 소자(200)는 2 이상의 단일 세포 처리부(20)를 포함하여 각각 독립적인 단일 세포 처리가 가능한 바, 단일 세포 처리 효율성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 도 8 내지 도 18을 참고하여 일 구현예에 따른 미세 유체 소자를 이용한 단일 세포 처리 방법을 순차적으로 설명한다.
일 구현예에 따른 단일 세포 처리 방법은, 제1웰(22)에 단일 세포를 포함한 시료액을 주입하는 단계와, 제1웰(22)에 고정액을 주입하여 상기 단일 세포를 고정하는 단계와, 제1웰(22)에 침투액을 주입하여 고정된 단일 세포를 전처리하는 단계, 및 제1웰(22)에 염색액을 주입하여 상기 전처리된 단일 세포를 염색하는 단계를 포함한다.
우선, 시료액 주입 단계에서는 도 8에 도시된 바와 같이, 단일 세포(2)를 포함하는 시료액(3)이 제1웰(22)에 주입, 수용된다. 수용된 시료액(3)은 미세 유로(24)의 유압 저항에 의하여, 미세 유로(24) 내부로 이동하지 못하고 제1웰(22)에 머물러 있다. 또한, 단일 세포(2)들은 대부분 제1웰(22)의 하부면에 가라앉아 있다.
이후, 도 9에 도시된 바와 같이, 피펫 등을 이용하여 제2웰(23)에 미세 유로(24)의 유압 저항에 의한 임계 압력 이상의 음압을 인가하면, 제1웰(22)에 수용되어 있던 시료액(3)은 미세 유로(24)를 따라 제1 속도 V1 으로 제2웰(23)을 향해 흐르게 된다. 이 때, 제1웰(22) 하부면에 가라앉아 있던 단일 세포(2)들은 상기 음압에 의해 항력이 유도되어, 제2 속도 V2로 미세 유로(24)를 향해 이동한다.
일 구현예에서는, 미세 유로(24)의 폭 방향 길이가 단일 세포(2)의 크기보다 작게 형성되는 바, 단일 세포(2)들은 미세 유로(24)를 통과하지 못하고 제1웰(22)에 잔류하게 된다. 또한, 미세 유로(24)의 폭 방향 단면적과 제1웰(22)의 단면적을 조절함으로써, 제1 속도 V1에 비해 제2 속도 V2가 최소 10- 6 배 가량의 느린 속도를 나타낸다. 이에 따라, 도 10에 도시된 바와 같이 시료액(3)을 제1웰(22)로부터 제거하더라도, 단일 세포(2) 들은 여전히 제1웰(22)에 잔류하게 된다.
한편, 시료액(3)의 제거가 완료된 이후에도, 제1웰(22) 내부에 미량의 시료액(3)이 남아있을 수 있으나, 미세 유로(24)의 유압 저항에 의한 임계 압력 이상의 음압이 인가되지 않은 도 10의 상태에서는 잔류한 미량의 시료액(3)이 미세 유로(24)를 통과하지 못한다.
한편, 일 구현예에서는, 상기 제1웰(22)에 세척액을 주입하여 상기 제1웰(22)을 세척하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 세척 단계는 상기 시료액 주입 단계, 고정 단계, 침투 단계, 염색 단계 각각에서, 단일 세포(2)를 제외한 시료액, 고정액, 침투액 및 염색액 제거가 종료된 후에 수행될 수 있다.
즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 세척 단계에서는 도 10의 제1웰(22)에 세척액(4)을 주입할 경우, 세척액(4) 또한 미세 유로(24)의 유압 저항에 의해 제1웰(22) 내부에 존재하게 된다. 이후, 제2웰(23)에 음압을 인가하면, 전술한 도 9에 도시된 바와 같이, 세척액(4)은 미세 유로(24)를 통과하여 제2웰(23)에 수용되는 반면, 단일 세포(2)들은 제1웰(22) 내부에서 거의 이동하지 않는다.
그 결과, 시료액의 세척이 완료되면, 도 12에 도시된 바와 같이 미량의 세척액(4)과 단일 세포(2)들만이 제1웰(22) 내부에 잔류하게 된다.
이후, 고정 단계에서는 도 12의 제1웰(22) 내부로 고정액(5)을 주입하여, 단일 세포(2)를 제1웰(22) 하부면에 고정하는 작업을 수행한다. 고정액(5)에 의해 제1웰(22) 하부면에 고정된 단일 세포(2)들은, 음압에 의해 고정액(5)을 제거하더라도 도 14에 도시된 바와 같이 미량의 고정액(5)과 함께 제1웰(22) 내부에 잔류하게 된다.
이후, 전술한 도 11에 도시된 것과 같은 세척 공정을 한 차례 수행하여 제1웰(22)의 내부를 세척한 후, 제2웰(23)에 음압을 인가하여 제1웰(22)에 잔류하던 고정액(5)과 세척액을 제거한다. 만약, 세척 공정 수행 과정에서 고정된 단일 세포(2) 중 일부가 제1웰(22) 하부면으로부터 탈착되더라도, 전술한 바와 같이 미세 유로(24)의 폭, 유압 저항, 및 단일 세포(2)에 유도되는 항력에 의하여, 단일 세포(2)는 제1웰(22) 내부에 잔류하게 된다.
이후, 침투 단계에서는, 도 15에 도시된 바와 같이 제1웰(22) 내부로 침투액(6)을 주입하여, 제1웰(22) 하부면에 고정된 단일 세포(2)의 세포막을 통과하여 침투액(6)을 침투시키는 과정을 수행한 후, 제2웰(23)에 음압을 인가하여 도 16에 도시된 바와 같이 침투액(6)을 제거한다.
이후, 전술한 도 11에 도시된 것과 같은 세척 공정을 한 차례 수행하여 제1웰(22)의 내부를 세척한 후, 제2웰(23)에 음압을 인가하여 제1웰(22)에 잔류하던 침투액(6)과 세척액을 제거한다.
이후, 염색 단계에서는, 도 17에 도시된 바와 같이 제1웰(22) 내부로 염색액(7)을 주입하여, 침투 처리된 단일 세포(2)의 염색을 수행한 후, 제2웰(23)에 음압을 인가하여 도 17에 도시된 바와 같이 염색액(7)을 제거한다.
이후, 전술한 도 11에 도시된 것과 같은 세척 공정을 한 차례 수행하여 제1웰(22)의 내부를 세척한 후, 제2웰(23)에 음압을 인가하여 제1웰(22)에 잔류하던 염색액(7)과 세척액을 제거한다.
이와 같이, 일 구현예는 미세 유체 소자(100)의 제1웰(22)에 주입되는 시료액, 또는 다양한 시약들을 연속적으로 교환(exchange)하는 세포 처리 과정을 수행하더라도, 단일 세포(2)가 손실되지 않고 제1웰(22)에 계속 잔류될 수 있다.
즉, 일 구현예는 미세 유체 소자(100)를 통해 연속적으로 단일 세포(2)를 처리할 수 있는 단일 세포 처리 방법을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 제시한다. 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다. 또한, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.
미세 유체 소자의 제조
가로 75 mm, 세로 25 mm, 두께 5 mm 의 PDMS(Dow corning 社 제조) 기재 상부면을 소프트 리소그래피(soft lithography) 방법을 이용하여 표면에 소정의 그루브(groove) 패턴을 형성한다. 형성된 그루브 패턴의 깊이는 10 ㎛ 일 수 있고, 선폭은 6 ㎛ 일 수 있다.
이후, PDMS 기재를 펀칭(punching) 가공하여, PDMS 기재를 상하 방향으로 개방하는 제1개방부와 제2개방부를 형성한다. 제1개방부와 제2개방부는 원형의 단면 형상을 가지며, 제1개방부의 단면 직경은 4 mm, 제2개방부의 단면 직경은 0.3 mm 일 수 있다. 형성된 제1개방부와 제2개방부는 각각 그루브 패턴과 연결되어 있다.
이후, 그루브 패턴이 형성된 PDMS 기재의 상부면에 슬라이드 글라스를 부착한 후, 슬라이드 글라스가 부착된 PDMS 기재의 상하를 반전시킴으로써, 전술한 도 1에 도시된 바와 같은 미세 유체 소자를 제조한다.
제조된 미세 유체 소자는 각각, 제1개방부와 슬라이드 글라스가 이루는 공간이 제1웰, 제2개방부와 슬라이드 글라스가 이루는 공간이 제2웰, 그루브와 슬라이드 글라스가 이루는 공간이 미세 유로가 된다.
평가 1: 면역 세포 화학( immunocy 　 tochemistry )을 통한 단일 세포 처리
단일 세포로 MCF7(유방암 세포) 이 인산 완충 식염수(phosphate buffered saline, PBS)에 분산되어 있는 시료액을 준비한다. MCF7 는 시료액 약 30 μL 을 기준으로 약 10 내지 20 개 가량 함유되어 있다.
준비된 시료액 30 μL 를 제조된 미세 유체 소자의 제1웰에 주입한 후, 제2웰에 피펫을 배치하고 음압을 가하여, 시료액 중 PBS 를 약 100 μL/min 이하의 유속으로 피펫을 향해 이동하도록 조절한다.
이후, 제1웰에 세척액으로 20 μL의 PBS 를 주입하여 제1웰을 세척한 후, 제2웰에 피펫을 배치하고 음압을 가하여, 제1웰에 잔류한 PBS를 약 100 μL/min 이하의 유속으로 피펫을 향해 이동하도록 조절한다.
이후, 제1웰에 고정액으로 20μL 의 4 % 파라포름 알데히드(paraform aldehyde, PFA)를 주입하고, 10 분에 걸쳐 슬라이드 글라스 위에 MCF7 을 고정한다. 이후, 제2웰에 피펫을 배치하고 음압을 가하여, 제1웰에 잔류한 PFA 를 제거한다.
이후, 제1웰에 세척액으로 20 μL의 PBS 를 주입하여 제1웰을 세척한 후, 제2웰에 피펫을 배치하고 음압을 가하여, 제1웰에 잔류한 PBS를 제거한다.
이후, 제1웰에 침투액으로 20μL 의 0.1% 사포닌(saponin)을 주입하고, 10 분에 걸쳐 슬라이드 글라스 위에 고정된 MCF7 의 세포막에 침투액을 침투시키는 작업을 수행한다.
이후, 제1웰에 세척액으로 20 μL의 PBS 를 주입하여 제1웰을 세척한 후, 제2웰에 피펫을 배치하고 음압을 가하여, 제1웰에 잔류한 사포닌을 제거한다.
이후, 제1웰에 염색액으로 Hoechst(청색), FITC(녹색) 및 PE(적색), 0.1% 사포닌, 및 PBS 의 혼합액 20μL 를 주입하고, 90 분에 걸쳐 MCF7 의 염색을 수행한다.
이후, 제1웰에 세척액으로 20 μL의 PBS 를 주입하여 제1웰을 세척한 후, 제2웰에 피펫을 배치하고 음압을 가하여, 제1웰에 잔류한 염색액을 제거한다.
이후, 염색된 MCF7 을 함유한 미세 유체 소자를 건조한 후, 형광현미경을 통해 염색된 MCF7 을 관찰하고, 그 결과를 도 19에 나타낸다.
도 19는 일 구현예에 따라 염색된 단일 세포를 나타낸 형광 현미경 이미지이다.
도 19를 참고하면, MCF7 의 세포핵 부분은 Hoechst 에 의하여 청색으로, MCF7 의 사이토케라틴(cytokeratin) 부분은 FITC 에 의하여 녹색으로, MCF7 의 EpCAM 부분은 PE 에 의하여 적색으로 각각 잘 염색되었음을 확인할 수 있다.
한편, 일 구현예가 반드시 이에 제한되는 것은 아니고, 단일 세포로 MCF7 이 아닌 전립선 암세포(PC3), 흑색종(M14), 대장암 세포(HT29), 위암 세포(HGC27, NUGC2, MKN7, MKN28), 난소암 세포(OVCA433) 등을 사용할 수도 있고, 만약 시료액으로 MCF7 에서 혈구세포가 제거되지 않은 전혈(whole blood) 등과 같은 혈액을 사용할 경우, 상기 수행된 처리 공정 이외에도, 적혈구 세포를 용해시켜 제거하는 공정 등의 추가 공정을 수행할 수도 있다.
또한, 염색제로서, 사이토케라틴 부분을 PE를 이용하여 적색으로, CD45 부분을 Alexa488 를 이용하여 녹색으로 각각 염색할 수도 있다.
이와 같이, 일 구현예에 따른 미세 유체 소자를 이용하면, 미세 유체 소자 내에서 연속적으로 단일 세포의 각종 세포 처리를 수행할 수 있다.
평가 2: 연속적인 시약 교환
단일 세포로 MCF7을 사용하며, 사전 고정 처리된 MCF7 약 10 개 내지 40 개를 미세 유체 소자의 제1웰로 주입하고, 제1웰로 20 μL의 PBS 를 주입한 후, 제2웰에 피펫을 배치하고 음압을 가하여, 제1웰에 잔류한 PBS을 제거하는 과정을 총 32 회 반복한다. 각각의 반복 수행 단계마다 제1웰 안에 잔류하는 MCF7 의 수량을 기록하여, MCF7 의 손실이 발생한 단계의 횟수를 파악하고, 그 결과를 아래 표 1에 나타낸다.
MCF7 손실 발생 MCF7 손실 발생 없음
횟수 2 회 30 회
표 1을 참고하면, 32회에 걸친 반복 실험을 수행한 결과, MCF7 의 손실이 발생한 단계의 횟수는 총 32 회 중 2 회뿐이며, 약 94 % 의 높은 확률로 MCF7 가 제1셀 내에 잔류하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 일 구현예에 따른 미세 유체 소자를 이용하면, 일반적인 원심 분리법 등과 달리 반복적인 세포 처리 단계를 거칠 경우에도 단일 세포의 손실을 최소화할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
2: 단일 세포 3: 시료
4: 세척액 5: 고정액
6: 침투액 7: 염색액
10: 기판 20: 단일 세포 처리부
21: 몸체 22: 제1웰
23: 제2웰 24: 미세 유로
25: 제1저수부 26: 제2저수부
100, 200: 미세 유체 소자

Claims (16)

  1. 표적 세포로서 단일 세포를 포함하는 시료액, 또는 시약이 수용되는 제1웰,
    상기 제1웰과 이격되어 배치되는 제2웰, 및
    상기 제1웰의 하부면으로부터 제2웰의 하부면으로 연장되어 상기 제1웰과 상기 제2웰을 연결하는 2 이상의 미세 유로를 포함하되,
    상기 미세 유로의 폭은 상기 단일 세포의 크기보다 작은 미세 유체 소자.
  2. 제1항에서,
    상기 미세 유로의 폭 방향 단면적에 대한 상기 제1웰의 하부면 면적의 비는 1000:1 내지 400000000:1 인 미세 유체 소자.
  3. 제1항에서,
    상기 2 이상의 미세 유로와 상기 제2웰 사이에 형성된 제1저수부를 더 포함하고,
    상기 2 이상의 미세 유로와 상기 제2웰은 상기 제1저수부와 각각 연결되는 미세 유체 소자.
  4. 제1항에서,
    상기 2 이상의 미세 유로는 상기 제1웰과 상기 제2웰을 병렬적으로 연결하는 미세 유체 소자.
  5. 제1항에서,
    상기 미세 유로의 폭은 0.5 ㎛ 내지 15 ㎛ 인 미세 유체 소자.
  6. 제1항에서,
    상기 제1웰의 하부면과 상기 제2웰의 하부면은 동일 평면 상에 위치하는 미세 유체 소자.
  7. 제1항에서,
    상부에서 바라본 상기 제1웰의 하부면은 원형 형상을 갖는 미세 유체 소자.
  8. 제7항에서,
    상기 제1웰의 하부면 직경은 1 mm 내지 50 mm 인 미세 유체 소자.
  9. 제1항에서,
    상기 제1웰, 상기 제2웰, 상기 2 이상의 미세 유로를 구비한 단일 세포 처리부를 2 이상 포함하는 미세 유체 소자.
  10. 제1항에서,
    상기 2 이상의 단일 세포 처리부는 행렬(matrix) 형태를 갖도록 배열되어 있는 미세 유체 소자.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 미세 유체 소자를 이용한 단일 세포 처리 방법으로서,
    상기 제1웰에 단일 세포를 포함한 시료액을 주입하는 단계,
    상기 제1웰에 고정액을 주입하여 상기 단일 세포를 고정하는 단계,
    상기 제1웰에 침투액을 주입하여 상기 고정된 단일 세포를 전처리하는 단계, 및
    상기 제1웰에 염색액을 주입하여 상기 전처리된 단일 세포를 염색하는 단계
    를 포함하는 단일 세포 처리 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 제2웰에 음압(negative force)을 인가하여, 상기 제1웰로부터 상기 시료액, 상기 고정액, 상기 침투액, 및 상기 염색액을 제거하는 단일 세포 처리 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 제1웰로부터 제거된 상기 시료액, 고정액, 침투액, 및 염색액은 상기 미세 유로를 통과하여 상기 제2웰에 수용되는 단일 세포 처리 방법.
  14. 제12항에서,
    인가된 상기 음압에 의하여 미세 유로를 통과하는 상기 시료액, 고정액, 침투액, 및 염색액의 유속은 상기 음압에 의하여 유도되는 상기 단일 세포의 이동 속도보다 큰 단일 세포 처리 방법.
  15. 제12항에서,
    상기 제1웰에 세척액을 주입하여 상기 제1웰을 세척하는 단계를 더 포함하는 단일 세포 처리 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 세척 단계가 종료되면, 상기 제2웰에 음압(negative force)을 인가하여 상기 세척액을 상기 제1웰로부터 제거하는 단일 세포 처리 방법.
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