KR20190102345A - 미세유체칩 내 수직으로 고정한 수화젤 막 및 이의 제조방법 - Google Patents

미세유체칩 내 수직으로 고정한 수화젤 막 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미세유체칩 내 수직으로 고정한 수화젤 막 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 상세하게는 미세유체칩 내 미세채널을 이용하여 세포와 세포 간의 상호작용 및 물질 확산, 교환의 자유로운 조절 및 제어가 가능하도록 수화젤 막을 접목하였고 이를 통해 수화젤 막 유무에 따른 선택적인 3차원적 세포 배양 시스템에 관한 것이다.

Description

미세유체칩 내 수직으로 고정한 수화젤 막 및 이의 제조방법{Hydrogel membrane fixed vertically in microfluidic chip and preparation method thereof}
본 발명은 미세유체칩 내 수직으로 고정한 수화젤 막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
조직공학은 인체 장기나 조직의 기능을 복원, 유지, 향상시킴으로써 인간의 삶을 향상시키는 데 목적이 있다.
새로운 조직을 재건하기 위해서는 생체재료 및 담체(scaffold), 세포(cell), 성장인자(growth factor), 세포외기질(extracellular matrix, ECM)의 4가지 요소들이 반드시 요구된다.
따라서 생체재료를 접목해 3차원적 생체 내 환경을 조성하는 연구 및 그에 대한 연구가 수행되고 있다.
상기 생체를 모사하는 방법으로는 3차원적 칩 내에 실험실을 구현하고 물질 간의 상호작용을 분석하는 응용연구는 기존의 시스템을 소형화 및 간편화하였다는 것을 의미하는 랩온어칩(Lab-on-a-chip)의 중요성이 대두되고 있다.
이는 미세가공기술을 이용해 분석물질의 분리, 혼합, 합성, 정량분석 등이 가능한 칩으로 펌프, 밸브, 반응기 및 분리시스템 등의 기능성이 부여될 수 있다.
인체 내 존재하는 세포는 3차원적 환경에 노출되어 있으며 여러 인자들과 물질 교환하며 이들에 의해 증식 및 거동을 수행한다.
미세유체칩은 폴리디메틸실록세인(Polydimethylsiloxane, PDMS)를 주재료로 하여 구성되며, 이는 실리콘의 일종으로 열적 안정성, 화학적 안정성, 불활성 특성 및 저비용의 장점을 가지기 때문에 조직 공학 분야의 재료로 흔히 사용되고 있다.
마이크로 단위의 미세유체칩 내 세포를 배양함에 따라 기존의 2차원적 배양시스템에서는 관찰할 수 없었던 세포와 세포 간의 상호작용, 세포의 거동 등을 조절 및 분석할 수 있다는 장점이 있다.
KR 10-2016-0110740 A, 2016. 09. 22. KR 10-2016-0111683 A, 2016. 09. 27. KR 10-1776187 B1, 2017. 09. 01. KR 10-2017-0053288 A, 2017. 05. 16.
없음
종래 기술에서 사용되는 2차원적 배양 시스템은 세포의 생장이 쉽게 관찰 가능하며 실험과정이 비교적 간단하지만 인간의 체내 시스템을 3차원적으로 모방할 수 없었으며 세포의 수평적 배양 분석만 가능하며 수직적 배양 분석이 불가하였고, 유리 및 페트리 디쉬(petri dish)와 같은 배양 접시에서 배양이 되어 재료 측면에 있어서 부족한 생체적합성을 나타냈다.
또한, 종래 기술에서는 별도의 펌프나 에어 밸브를 포함하여 채널을 개방 또는 차단시켜 미세 유체의 흐름을 제어하는 방법을 사용하였으나 이러한 방법은 에어홀 층을 별도로 필요로 하여 공기압의 미세 조절의 어려움이 있었다
이를 테면 특허문헌 1 (KR 10-2016-0110740 A, 2016. 09. 22.)에서 개시된 "하이드로젤 기반의 세포 공동-배양용 미세유체칩"에서는 암세포와 혈관내피세포의 공동 배양이 가능하도록 한 점에 그 의의가 있으나 수평적 배양 분석법을 이용하고 있어 수직적 배양 분석에 대해서는 아무런 기재가 없었다.
또한, 특허문헌 2(KR 10-2016-0111683 A, 2016. 09. 27.)에서 개시된 "3차원 세포 배양 스캐폴드 및 이를 이용한 공배양 방법"에서는 3차원 세포 배양 방법을 제공함으로써 본 발명과 동일 또는 유사한 목적의 발명으로 보일 수 있다.
그런데 동 특허문헌2의 발명은 미세유체소자 기반 인 비트로(in vitro) 모델의 경우 측분비 효과(paracrine effect)를 나타내는 세포를 영구 배치하여 공배양하므로 초기에 세포들에게 주어진 환경이 실험 종료시점까지 유지되어 세포의 배열 및 구성을 바꾸거나 제거할 수 없는 비가역적 설계임을 문제점으로 지적하면서 분석 시에 관심 세포 외의 측분비인자(paracrine factor)를 분비하는 배양 보조 세포는 약물 등에 대한 반응을 잘못 유도할 수 있는 요인이 되는 바, 변형 가능한 공동배양기술로서 O 자형 루프에 표면장력을 이용하여 세포를 포함하는 하이드로 젤을 막 형태로 가둔 3차원 세포 배양용 스캐폴드를 제공하는 데 그 목적이 있다. 하지만 동 특허문헌 2의 발명은 미세유체칩 상에서 수평적 배양 분석법에서 탈피하여 수직적 배양 분석법에 이르지는 못하였다. 게다가 상기 스캐폴드를 미세유체소자에 침지(dipping)하여 공배양하는 방법 및 이를 통한 혈관 모듈의 제조 방법을 제공한다고 개시되어 있으나, 이는 미세유체소자 안에 동적인 미세환경을 조성한다는 점에 의의가 있다고 기재되어 있을뿐더러, 본 발명이 달성하고자 하는 수직적 배양 분석을 가능케 하는 것도 아니었다.
또한, 특허문헌 3(KR 10-1776187 B1, 2017. 09. 01.)은 "미세유체칩 및 그 제조방법"에 관한 발명으로서, 종래 세포 배양 미세 유체 장치는 미세 채널의 바닥 면이 주로 유리나 실리콘 계열의 재질로 형성되어 있어, 대부분의 조직이 지니는 생리적 범위의 바닥 강성과 심한 격차가 있고, 세포 주변이나 배지에 존재하는 일부 소수성 가용성 인자(soluable factor)가 그 바닥 면에 흡수, 감금되어 세포의 신호전달체계에 영향을 주고, 두꺼운 PDMS 바닥을 통해서는 채널 내 세포를 일반 현미경으로 관찰할 수 없다는 문제점을 지적하면서, 그 바닥 면을 투명한 재질로 선택하여 세포가 착상하는 기저 면을 하이드로젤 박막으로 형성하여 기저 면의 강성을 생리학적 범위 내로 조절하여 유체가 흐르는 혈관 등의 장기(organ) 환경을 모사하고 외부에서 세포의 다양한 생리현상을 실시간으로 관찰할 수 있도록 하였다. 그러나 동 특허문헌 3 발명은 수직적 배양 분석 방법을 그대로 유지하고 있을 뿐, 수직적 배양 분석에 대해서는 개시된 바 없었다.
또한, 특허문헌 4(KR 10-2017-0053288 A, 2017. 05. 16.)의 "마이크로칩과 이의 제조방법, 이를 이용한 효소 검출 시스템과 방법" 발명에서는 미세유체칩의 채널 밑부분에 나노섬유를 형성한 경우 채널 전체에 나노섬유를 효과적으로 고정시킬 수 없다는 점, 나노섬유를 마이크로 칩 내에 바로 삽입한 경우에는 삽입한 나노섬유의 양을 조절하기 힘들어 센서로서의 응용이 제한적이라는 점을 지적하면서, 나노섬유를 하이드로젤 리소그래피를 이용하여 지지체를 형성한 후 이를 마이크로 칩 내에 고정시켜 보다 효과적으로 면역분석법이나 효소 검출에 이용할 수 있는 마이크로칩 및 그 제조방법을 제공한다. 그러나 미세유체칩상 수직적 배양 분석법에 대해서는 아무런 기재가 없었다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 알지네이트 용액이 도포된 접시를 준비하는 제1단계; 상기 접시에 2가 양이온이 포함된 용액을 주입하는 제2단계; 상기 2가 양이온에 의해 상기 접시에 도포된 용액 내 알지네이트가 이온가교가 될 수 있도록 유도하는 제3단계; 상기 접시에 잔존하는 수분을 제거시키는 제4단계; 상기 접시를 상온에서 건조시키는 제5단계; 를 통해 제조되는 수화젤 막을 제공한다.
또한 상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 미세유체칩 내 채널에 수화젤 막이 별도의 과정 없이 정전기적 인력에 의해 상기 채널에 고정되도록 하고 극소량의 폴리디메틸실록산(PDMS) 용액을 통해 일부 경화시킨 미세유체칩을 제공한다.
이를 통해, 본 발명에서는 수화젤의 한 종류인 알지네이트 가교공정을 통해 마이크로 두께의 수화젤 막으로 형성시키고 마이크로 칩 내의 채널 벽면에 수직적으로 고정시켜 미세유체 채널에 밸브역할을 부여하여 종래 미세유체칩의 단점을 보완하고 기능성을 제시한다.
본 발명의 수직적 배양 분석법을 통한 3차원적 배양시스템은 마이크로 채널 내에서 물질의 확산, 여과가 가능하며 생체모방성이 우수하고 다양한 반응 유도를 통해 세포연구에 적합한 환경을 구현 할 수 있으며, 미세 채널을 통해 효과적인 물질전달능력을 부여할 수 있으며 세포 배양 미디어(media) 교환이 유리하다.
또한, 본 발명의 알지네이트 수화젤 막은 채널 내에서 세포와 세포 또는 세포와 물질 간의 확산 및 투과를 완벽하게 제어할 수 있으며, 세포 적합성 물질로 세포의 공생 배양이 가능하게 하고 세포 배양 분석을 용이하게 한다.
또한 상기 알지네이트 수화젤 막은 염화칼슘과 결합을 통해 가교되었으며 이는 TSC(Trisodium citrate) 용액의 2가 양이온인 칼슘이온과 결합하려는 성질로 인해 알지네이트 용액과 염화칼슘 용액의 결합을 불활성화시켜 알지네이트의 자연적 분해를 유도할 수 있다.
상기 알지네이트의 분해 성질을 이용하여 본 발명에 사용된 알지네이트 수화젤 막은 필요에 따라 채널 내에서 분해가 가능하다.
도 1은 알지네이트 수화젤 막이 수직 고정된 미세유체칩 채널의 길이 및 폭을 표기한 광학현미경 촬영 사진이다.
도 2는 알지네이트 수화젤 막이 수직 고정된 미세유체칩을 확대하여 촬영한 사진이다.
도 3은 알지네이트 수화젤 막의 폭을 표기한 광학현미경 촬영 사진이다.
도 4는 알지네이트 수화젤 막의 높이를 표기한 광학현미경 촬영 사진이다.
도 5은 유리판과 부착된 알지네이트 수화젤 막이 수직 고정된 미세유체칩을 촬영한 사진이다.
도 6은 알지네이트 수화젤 막이 수직 고정된 미세유체칩 내 형광염료의 확산 시험 사진을 도시한 것이다.
도 7는 미세유체칩 내 수직 고정된 알지네이트 수화젤 막의 팽윤성(swelling) 시험 사진을 도시한 것이다.
도 8는 알지네이트 수화젤 막이 수직 고정된 미세유체칩 채널 내에 TSC 용액을 주입하여 알지네이트 수화젤 막의 분해성을 분석한 광학현미경 촬영 사진이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명인 미세유체칩 내 수직으로 고정한 수화젤 막 및 이의 제조방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
수화젤 막의 제조공정
본 발명의 일 측면에 따른 실시 예는, 수화젤 막을 제공한다.
바람직하게는 상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 알지네이트 용액이 도포된 접시를 준비하는 제1단계; 상기 접시에 2가 양이온이 포함된 용액을 주입하는 제2단계; 상기 2가 양이온에 의해 상기 접시에 도포된 용액 내 알지네이트가 이온가교가 될 수 있도록 유도하는 제3단계; 상기 접시에 잔존하는 수분을 제거시키는 제4단계; 상기 접시를 상온에서 건조시키는 제5단계; 를 통해 제조되는 수화젤 막을 제공한다.
더욱 바람직하게는 상기 제1단계에서 알지네이트 용액은 소듐 알지네이트(sodium alginate) 용액으로서, 그 농도는 1.0~5.0 wt%인 것으로 하고, 보다 바람직하게는 농도가 2.0~4.0wt%인 것으로 한다.
또한 더욱 바람직하게는 상기 제3단계에서 알지네이트(Alginate)는 염화칼슘(Calcium chloride, CaCl2)과 반응하여 칼슘 양이온(Ca2+)에 의해 이온가교가 이루어지는 것으로 한다.
그러나 상기 이온가교가 이루어지게끔 하는 2가 양이온은 칼슘 양이온에 한정되지 아니한다.
상기 제3단계는 상온에서 12시간인 것으로 할 수 있다.
또한 더욱 바람직하게는 상기 제4단계에서 잔존하는 수분을 제거하기 위해 에탄올 용액을 사용할 수 있다.
또한 바람직하게는 상기 제5단계는 상온에서 5-7시간 동안 건조하는 것으로 하고, 보다 바람직하게는 6시간 동안 건조하는 것으로 한다.
폴리디메틸실록산(PDMS) 미세유체칩 제조공정
본 발명의 일 측면에 따른 실시 예는, PDMS 기반 미세유체칩을 제공한다.
바람직하게는 감광제가 도포된 실리콘 웨이퍼를 회전 교반 한 뒤 열처리하여 상기 감광제를 코팅하는 제1단계; 마스크필름(Mask film)을 얼라이너(Aligner)에 위치시킨 뒤 상기 감광제가 코팅된 실리콘 웨이퍼에 자외선 광원을 조사하고 상기 코팅된 감광제의 반응을 유도하여 상기 마스크필름의 패턴이 상기 감광제가 코팅된 실리콘 웨이퍼의 표면에 새겨지도록 하는 제2단계; 상기 마스크필름의 패턴이 표면에 새겨진 실리콘 웨이퍼를 열처리를 한 뒤 잔류 불순물 및 잔여 상기 감광제를 제거하는 제3단계; 상기 잔류 불순물 및 잔여 상기 감광제가 제거된 실리콘 웨이퍼를 열처리하여 하드 베이크(hard bake)하는 제4단계;를 포함하는 광노광(photolithography) 과정을 통해 제조된 실리콘 웨이퍼를 포함하는 폴리미메틸실록산(PDMS) 기반 미세유체칩을 제공한다.
또한, 바람직하게는 상기 광노광(photolithography) 과정을 통해 제조된 실리콘 웨이퍼에 폴리디메틸실록산(PDMS)을 경화제와 10:1의 비율로 혼합한 용액을 도포하고 생성된 기포를 제거한 뒤 열처리하여 경화시키는 소프트 리소그래피(soft lithography)공정에 의해 처리된 것을 포함하는 폴리미메틸실록산(PDMS) 기반 미세유세칩을 제공한다.
구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
PDMS기반의 미세유체칩의 틀이 되는 실리콘 웨이퍼를 제조하기 위해 광노광(photolithograpy)과정을 수행한다.
광노광 공정은 실리콘 웨이퍼의 몰드를 만드는 공정으로 반도체 웨이퍼 표면을 덮고 있는 감광제(Photoresist)에 의해 마스크(mask)에 형성된 기하학적 형태의 패턴을 웨이퍼 표면에 전사하는 공정이다.
감광제는 빛을 받으면 이에 반응하는 물질이며 본 발명에서는 SU-8을 사용하되, 이에 한정하지 아니한다.
4 인치 크기의 실리콘 웨이퍼를 스핀 코터(Spin coater) 장비 내의 척 위에서 진공을 통해 고정 시킨 후, 웨이퍼 표면 상에 감광제인 SU-8을 도포하고 500 rpm의 속도로 15초, 2300rpm의 속도로 30초 동안 코팅 조건을 수립한다.
실리콘 웨이퍼를 핫플레이트(Hot plate) 장비에 옮긴 후 65℃에서 12분, 95℃에서 2시간 동안 열처리를 함에 따라 감광제의 코팅이 견고해지도록 하였고 상온에서 30분 동안 충분히 식힌다.
다음으로 미세유체칩 패턴이 새겨진 마스크 필름(Mask film)을 얼라이너(Aligner)장비 내에 위치 시키고, 실리콘 웨이퍼를 하단 부분의 척에 고정 시킨 후 UV광원을 통해 감광제의 반응을 유도하였고 이에 따라 패턴이 웨이퍼 표면에 새겨지도록 한다.
다시 핫플레이트 장비 위에 실리콘 웨이퍼를 위치시키고 65℃에서 5분, 95℃에서 30분 동안 열처리를 한다.
패턴 내에 잔류하는 불순물 및 필요치 않은 감광제를 완벽하게 제거하기 위해 디벨롭(Develop)과정을 거쳤고, 실리콘 웨이퍼를 린스(Rinse)용액에 충분히 담근 후 10분 이상 불순물을 제거한다.
이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)(IPA)에 의해 불순물을 제거한 후 마지막으로 150℃의 핫플레이트에서 15분 동안 hard bake과정을 거친다.
제조된 실리콘 웨이퍼 표면 상의 양각의 패턴을 음각으로 형성시키기 위해 생체적합성 고분자 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)를 사용한다.
상기 PDMS 용액은 경화제와 10:1의 비율(PDMS : 경화제)로 혼합하여 실리콘 웨이퍼 위에 이를 35ml 도포하고 생성된 기포를 제거한 후 80℃ 오븐에서 2시간 동안 경화시키는 소프트 리소그래피(Soft lithography)공정을 거친다.
상기 PDMS 혼합 용액은 경화제의 비율이 10:1.5 (PDMS : 경화제) 이상이 될 경우, 경화가 급속하게 이루어지며 용액의 점성이 매우 높아짐으로 경화제와의 비율을 10:1로 하여 제조한다.
웨이퍼에서 경화된 PDMS를 탈착시켜 바이오 펀치를 이용해 용액이 주입될 수 있는 주입 구를 형성시켜 최종적으로 도1 과 같은 미세유체칩을 제조한다.
각각의 주입 구는 1.5π, 4π의 크기를 지니며, 채널의 길이 및 폭은 11. 1 mm이다. 채널의 길이 및 폭은 이에 한정되지 않고 다른 수치로 설계가 가능함을 특징으로 한다.
미세유체칩 내 수화젤 막의 수직 고정 공정
본 발명의 일 측면에 따른 실시 예는, 수화젤 막이 수직으로 고정된 미세유체칩을 제공한다.
바람직하게는 상기 수화젤 막은 알지네이트 수화젤 막이고, 상기 미세유체칩은 중앙부 채널을 갖는 것으로서, 상기 미세유체칩 중앙부 채널 하단에 상기 알지네이트 수화젤 막을 수직으로 세워 고정시키기 위해, 상기 알지네이트 수화젤 막을 상기 미세유체칩 채널의 높이에 맞게 절단하는 과정을 수행한다.
구체적으로 본 발명자들은 가로 약 3cm, 세로 약 1cm의 알지네이트 수화젤 막을 유리판에 고정 시킨 후, 광학현미경을 통해 메스(Mes)를 이용하여 폭 약 200-250μm, 길이 약 1cm로 절단하여 준비한다.
이는 알지네이트 수화젤 막이 수직으로 고정될 미세유체칩 내 채널에 존재하는 사다리꼴 형태의 기둥 높이 및 채널 길이에 해당한다.
이후 상기 절단된 알지네이트 수화젤 막을 핀셋을 이용해 상기 미세유체칩 채널 하단에 수직으로 세워 고정한다.
상기 고정은 정전기적 인력을 통해 상기 미세유체칩 채널 하단에 영구적으로 유지되므로 이를 제외한 다른 물질을 이용한 또는 여타 공정이 요하지 않는다.
미세유체칩 내 채널 간의 물질교환 및 세포의 거동을 물리적으로 제어하고자 알지네이트 수화젤 막을 사용하였기 때문에, 상기 알지네이트 수화젤 막을 고정할 때 수직으로 세워진 막의 하단부분과 미세유체칩 표면 사이에 공간이 존재하지 않도록 제조한다.
상기 알지네이트 수화젤 막과 상기 미세유체칩의 견고한 고정을 위해 극소량의 폴리디메틸실록산(PDMS) 순 용액을 사용하고, 경화되지 않은 폴리디메틸실록산(PDMS) 용액을 상기 미세유체칩 내 채널의 각 가장자리 두 지점과 중앙 지점에 도포하여 상기 알지네이트 수화젤 막과 상기 미세유체칩 간의 고정을 유도한다.
상기 알지네이트 막이 수직으로 고정된 미세유체칩 채널은 도 1 및 도 2에 나타나있다.
상기 채널의 길이 및 폭은 도 1에 기재된 바와 같이, 직선 채널은 약 11.0 mm, 채널의 폭은 약 1.0 mm이다.
상기 수화젤 막은 마이크로 칩 채널 중앙부의 하단에 수직으로 세워져 안정적으로 고정이 되었으며, 상기 수화젤 막의 하단과 상기 미세유체칩 표면 사이에 공간이 존재하지 않고, 일정한 두께와 높이를 지님을 확인 할 수 있다.
상기 알지네이트 막의 높이 및 폭의 상세 수치는 도 1, 도3 및 도 4에 나타나 있으며 길이는 약 9.1 mm이고 높이는 평균 약 243 μm 이며, 폭은 평균 약 43.5 μm 이다.
상기 알지네이트 막의 길이, 높이 및 폭은 이에 한정되지 않고 목적에 따라 변경되어 적용이 가능함을 특징으로 한다.
수화젤 막의 팽윤성 분석
채널 내 벽에 수직으로 고정된 수화젤, 상기 알지네이트 막이 포함된 미세유체칩 상단 표면과 유리판의 상단 표면을 60W의 세기 및 1분 동안의 대기압 산소 플라즈마 처리를 통해 표면처리를 수행한다.
플라즈마 표면 처리에 의해 미세유체칩과 유리판의 부착이 가능하며 유리판과 부착된 미세유체칩 전체의 사진이 도 5에 나타나 있다.
미세유체칩의 모든 채널이 비워진 상태에서 상기 형성된 주입 구를 통해 하단 채널에 적색 염료를 주입하면 그 즉시 알지네이트 수화젤 막의 물리적 제어에 따라 적색 염료가 중간 채널로 확산되지 않고, 완벽하게 하단채널로 갇혀 있게 된다(도 6참조).
알지네이트 수화젤 막은 3차원적 망목 구조 내에 수분을 함유하는 성질을 지니므로 염료가 닿는 순간 팽윤 현상(swelling)이 나타나게 되고 시간이 지남에 따라 부피가 증가하여 부풀어 있다(도 7 참조).
그리고 이에 따라 청색 염료와 적색 염료의 경계선이 불분명해지며 두 염료의 확산이 이루어 진다.
수화젤 막의 분해성 시험
상기 형성된 주입 구를 통해 칩 채널 내에 4%의 TSC 용액을 주입함에 따라 수화젤 막의 주 성분인 알지네이트와 수화젤 막의 가교를 위해 상기 함께 사용된 염화칼슘의 결합을 불활성화시켜 알지네이트 막의 자연적 분해를 유도한다.
알지네이트 수화젤 막이 수직으로 고정된 채널 내에 4% TSC 용액 60 μl를 주입한 후 약 1분 간의 시간이 흐름에 따라 수화젤 막이 분해되는 것을 확인 가능하며 이는 도 8에 나타나있다. 상기 수직 고정된 알지네이트 막이 약 12초 후부터 형태가 불분명해지며 약 28초 후, 자연적으로 분해 되는 것이 분석 가능하다.
알지네이트 특성
알지네이트는 수화젤의 한 종류로서 다시마, 미역과 같은 해양 갈조류의 세포막을 구성하는 주요 성분이다.
알지네이트의 구조는 α-L-guluronic aicd(글루론산)과 β-D-mannuronic aicd(만뉴론산)으로 이루어진 블록 공중합체 형태를 지닌다.
이는 많은 음이온의 카르복실기(-COOH)를 함유하기 때문에 2가 양이온과의 결합 시 알지네이트의 글루론산이 가교반응(cross liking)을 유도해 겔화(gelation)되기 때문에 이는 물리적 성질을 결정하는 주요 요소가 될 수 있다.
이와 같이 알지네이트를 수화젤로 형성시킨 경우 3차원적 망상 구조를 가지게 되고 젤 내에 약물이나 다당과 같은 복합물을 함유할 수 있다.
또한 알지네이트는 생체적합성이 우수하고 세포 독성, 면역 반응을 유발하지 않으며 생분해성, 친수성을 특징으로 최근 조직공학 분야뿐 아니라 의료 분야 및 다양한 분야에 사용되고 있다.
이는 마이크로 칩의 스마트 의료기기 및 진단기기에서 필수적으로 사용되는 분야로, 종래 마이크로 칩 공정에 생체 적합성이 우수한 수화젤 막을 수직으로 고정시키는 본 발명은 진단기기용 마이크로 칩에서 다양한 진단기술 확장성을 확보할 수 있다.
없음

Claims (4)

  1. 알지네이트 용액이 도포된 접시를 준비하는 제1단계;
    상기 접시에 2가 양이온이 포함된 용액을 주입하는 제2단계;
    상기 2가 양이온에 의해 상기 접시에 도포된 용액 내 알지네이트가 이온가교가 될 수 있도록 유도하는 제3단계;
    상기 접시에 잔존하는 수분을 제거시키는 제4단계;
    상기 접시를 상온에서 건조시키는 제5단계;
    를 통해 제조되는 수화젤 막.
  2. 감광제를 도포한 실리콘 웨이퍼를 회전 교반 한 뒤 열처리하여 감광제를 코팅하는 제1단계;
    마스크필름을 얼라이너(Aligner)에 위치시킨 뒤 상기 감광제가 코팅된 실리콘 웨이퍼에 자외선 광원을 조사하고 상기 코팅된 감광제의 반응을 유도하여 상기 마스크필름의 패턴이 상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 새겨지도록 하는 제2단계;
    상기 실리콘 웨이퍼를 열처리를 한 뒤 잔류 불순물 및 잔여 감광제를 제거하는 제3단계;
    상기 잔류 불순물 및 잔여 감광제를 제거한 실리콘 웨이퍼를 열처리하여 하드 베이크(hard bake)하는 제4단계를 포함하는 광노광(photolithography) 과정을 통해 제조된 실리콘 웨이퍼를 기반으로 하는 폴리디메틸실록산(PDMS) 미세유체칩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광노광(photolithography) 과정을 통해 제조된 실리콘 웨이퍼에 폴리디메틸실록산(PDMS)을 경화제와 10:1의 비율로 혼합한 용액을 도포하고 생성된 기포를 제거한 뒤 열처리하여 경화시키는 소프트 리소그래피(soft lithography)공정이 처리된 것을 기반으로 하는 폴리디메틸실록산(PDMS) 미세유체칩.
  4. 수화젤 막이 정전기적 인력에 의해 상기 채널에 고정된 미세유체칩.
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