KR20190104018A - Experimental vascular platform using porous membrane bonding technique and Manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로, 세포외기질(Extracellular matrix)을 사용하지 않고, 채널이 형성된 베이스 몰드에 고분자기반 다공성 멤브레인을 접합시켜 마이크로 유체 채널을 제조함으로써, 실제 혈관 특성을 반영하여 체외에서 실험용 혈관 플랫폼을 구현할 수 있는 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an experimental vascular platform using a porous membrane bonding technology and a method of manufacturing the same, and more particularly, by using a polymer-based porous membrane bonded to a channel-shaped base mold without using an extracellular matrix, By preparing a fluid channel, the present invention relates to an experimental blood vessel platform and a method of manufacturing the same using a porous membrane bonding technique that can implement an experimental vessel platform in vitro reflecting actual vessel characteristics.
마이크로 유체 채널을 제작하는데 주로 사용되는 합성 고분자들은 대부분 소수성을 가지며 세포와 상호작용 할 수 있는 생물학적 반응기가 없어 세포와의 친화성이 떨어진다. Synthetic polymers, which are mainly used to make microfluidic channels, are mostly hydrophobic and have low biological affinity with no biological reactors that can interact with them.
또한, 이는 세포의 부착 능력을 감소시키며 세포가 분화에 필요한 시간이 길어진다는 단점을 가지고 있다. In addition, this has the disadvantage of reducing the cell's adhesion ability and the time required for the cell to differentiate.
이러한 문제를 해결하기 위해 콜라겐, 젤라틴, 키토산, 히알루론산 등의 천연고분자를 세포외기질(Extracellular matrix)로 사용하여 세포의 성장을 돕는데 이용되고 있다.To solve this problem, natural polymers such as collagen, gelatin, chitosan and hyaluronic acid are used as extracellular matrix to help cells grow.
이러한 천연 고분자들은 생체적합성이 뛰어나 세포가 자랄 수 있는 효율적인 환경을 제공하지만 다음과 같은 문제점을 야기할 수 있다.These natural polymers have excellent biocompatibility and provide an efficient environment in which cells can grow, but may cause the following problems.
먼저, 천연 고분자를 세포외기질로 활용하는 과정이 매우 번거롭고, 복잡한 단점이 있다. First, the process of using the natural polymer as an extracellular substrate is very cumbersome and has a complex disadvantage.
또한, 기존의 천연 고분자가 가지는 생분해 특성으로 인해 짧은 가용 시간 및 변성 위험에 대한 제약 사항이 있다.In addition, due to the biodegradation properties of the existing natural polymers, there are limitations on short pot life and risk of denaturation.
또한, 천연 고분자의 기계적 물성을 조절할 수 없어 적용 분야에 제한이 있으며 무엇보다도 천연 고분자의 가격이 비싸다.In addition, the mechanical properties of the natural polymer can not be controlled, there is a limit to the application field, and above all, the price of the natural polymer is expensive.
마지막으로, 천연 고분자는 많은 환경적인 요인으로 인한 오염에 취약하며 가공성이 떨어진다는 문제점이 있다.Finally, natural polymers are vulnerable to contamination due to many environmental factors and have a problem of poor workability.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 방법 및 플랫폼의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, the development of a method and platform that can solve the above problems is required.
상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 세포외기질(Extracellular matrix)을 사용하지 않고, 채널이 형성된 베이스 몰드에 고분자기반 다공성 멤브레인을 접합시켜 마이크로 유체 채널을 제조함으로써, 실제 혈관 특성을 반영하여 체외에서 실험용 혈관 플랫폼을 구현할 수 있는 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.In order to solve the above problems, the present invention is prepared by incorporating a polymer-based porous membrane into the base mold in which a channel is formed, without using an extracellular matrix, to prepare a microfluidic channel, thereby reflecting actual vascular characteristics in vitro. To provide a laboratory vessel platform and a method of manufacturing the same using a porous membrane bonding technology that can implement the experimental vessel platform.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법에 있어서, 채널이 형성된 베이스 몰드 및 다공성 멤브레인의 표면을 산소 플라즈마 처리하는 플라즈마단계; 상기 베이스 몰드에 산소 플라즈마 처리된 표면이 겹치도록 상기 다공성 멤브레인을 적층하는 1차 결합단계 및 상기 베이스 몰드에 상기 다공성 멤브레인을 상기 베이스 몰드 형상에 맞게 접합시키는 2차 결합단계를 포함하는 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법을 제공할 수 있다.In order to solve the above problems, in the manufacturing method of the experimental blood vessel platform using the porous membrane bonding technology according to the first embodiment of the present invention, the plasma step of oxygen plasma treatment of the surface of the channel and the base mold formed porous membrane ; The first bonding step of laminating the porous membrane so that the oxygen plasma-treated surface overlaps the base mold and the second bonding step of bonding the porous membrane to the base mold to match the shape of the base mold It can provide a manufacturing method.
또한, 상기 2차 결합단계는 고온고압의 열풍을 분사하여 접합시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the secondary bonding step is characterized in that for bonding by spraying hot air of high temperature and high pressure.
또한, 상기 2차 결합단계는 상기 채널의 형상에 대응되도록 제작된 양각몰드를 이용하여 스탬핑하여 접합시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the secondary coupling step is characterized in that by stamping using an embossed mold manufactured to correspond to the shape of the channel.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법에 있어서, 채널이 형성된 베이스 몰드 및 다공성 멤브레인 중 하나 이상의 표면에 접합제를 스프레이 분사하는 스프레이단계; 상기 베이스 몰드에 상기 접합제가 분사된 표면이 겹치도록 상기 다공성 멤브레인을 적층하는 1차 결합단계 및 상기 베이스 몰드에 상기 다공성 멤브레인을 상기 베이스 몰드 형상에 맞게 접합시키는 2차 결합단계를 포함하는 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법을 제공할 수 있다.In addition, the method of manufacturing an experimental blood vessel platform using a porous membrane bonding technique according to a second embodiment of the present invention, the spray step of spraying the adhesive to the surface of at least one of the channel and the base mold formed porous membrane; Experimental vascular platform comprising a first bonding step of laminating the porous membrane so that the surface sprayed with the binder onto the base mold and a second bonding step of bonding the porous membrane to the base mold to fit the base mold shape It can provide a manufacturing method of.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법에 있어서, 다공성 멤브레인의 표면에 접합제를 스핀 코팅 방법을 이용하여 코팅하는 스핀 코팅단계; 채널이 형성된 베이스 몰드에 상기 접합제가 코팅된 표면이 겹치도록 상기 다공성 멤브레인을 적층하는 1차 결합단계 및 상기 베이스 몰드에 상기 다공성 멤브레인을 상기 베이스 몰드 형상에 맞게 접합시키는 2차 결합단계를 포함하는 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법을 제공할 수 있다.In addition, in the method of manufacturing a laboratory vascular platform using a porous membrane bonding technique according to a third embodiment of the present invention, the spin coating step of coating a binder on the surface of the porous membrane using a spin coating method; Experimental bonding comprising the first bonding step of laminating the porous membrane so that the surface coated with the bonding agent on the base mold formed channel and the second bonding step of bonding the porous membrane to the base mold shape to match the base mold shape It can provide a method of manufacturing a vascular platform.
또한, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법에 의해 제조된 실험용 혈관 플랫폼을 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide an experimental blood vessel platform manufactured by a method for manufacturing an experimental blood vessel platform using a porous membrane bonding technique according to the first to third embodiments of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼 및 이의 제조방법은 세포외기질(Extracellular matrix)을 사용하지 않고, 베이스 몰드에 고분자기반 다공성 멤브레인을 접합시켜 마이크로 유체 채널을 제조함으로써, 실제 혈관 특성을 반영하여 체외에서 용이하게 실험용 혈관 플랫폼을 구현할 수 있다.Experimental vascular platform using the porous membrane bonding technology according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same by using a polymer membrane-based porous membrane to the base mold to prepare a microfluidic channel, without using an extracellular matrix, Reflecting the actual vascular characteristics can easily implement the experimental vascular platform in vitro.
이에 따라, 약물 테스트 및 MRI, CT, 초음파 등의 체외 진단 영상 기기의 성능 시험에 활용이 가능하다.Accordingly, it can be used for drug testing and performance testing of in vitro diagnostic imaging devices such as MRI, CT, and ultrasound.
또한, 다공성 멤브레인을 적용함으로써 세포 성장을 유도하는 멤브레인의 기계적, 구조적 특성을 자유롭게 조절할 수 있어 세포의 부착성 및 분화속도를 향상시킬 수 있다.In addition, by applying a porous membrane it is possible to freely control the mechanical and structural properties of the membrane to induce cell growth can improve the adhesion and differentiation rate of the cells.
또한, 천연고분자 대비 오염의 염려가 없고 가격이 매우 저렴하다.In addition, there is no fear of contamination compared to natural polymers and the price is very low.
또한, 오랜 기간 변성되지 않아 환경적인 제약이 없으며 보관이 용이한 장점이 있다.In addition, there is no environmental limitations do not denature for a long time there is an advantage that easy storage.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법을 개략적으로 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법을 개략적으로 나타낸 흐름도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법을 개략적으로 나타낸 흐름도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제조방법에서 열풍을 이용하여 제조된 실험용 혈관 플랫폼의 사진.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제조방법에서 스탬핑을 이용하여 제조된 실험용 혈관 플랫폼의 사진.1 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing an experimental blood vessel platform using a porous membrane bonding technique according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flow chart schematically showing a method of manufacturing a laboratory vessel platform using a porous membrane bonding technique according to a second embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flow chart schematically showing a method of manufacturing a laboratory vessel platform using a porous membrane bonding technique according to a third embodiment of the present invention.
Figure 4 is a photograph of the experimental blood vessel platform manufactured using hot air in the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
Figure 5 is a photograph of the experimental blood vessel platform prepared using stamping in the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the description of the present invention with reference to the drawings is not limited to the specific embodiments, various changes may be made and various embodiments may be provided. In addition, the contents described below should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In the following description, terms such as “first” and “second” are terms used to describe various components, and are not limited in themselves, and are used only to distinguish one component from other components.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.Like reference numerals used throughout the present specification refer to like elements.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural forms unless the context clearly indicates otherwise. In addition, the terms "comprise", "comprise" or "have" described below are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist. It is to be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or the addition of one or more other features or numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to Figures 1 to 5 attached to an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.1 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing an experimental vascular platform using a porous membrane bonding technique according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법은 플라즈마단계(S100), 1차 결합단계(S200) 및 2차 결합단계(S300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the method for manufacturing an experimental blood vessel platform using a porous membrane bonding technique according to the first embodiment of the present invention includes a plasma step (S100), a first coupling step (S200), and a second coupling step (S300). It may include.
먼저, 플라즈마단계(S100)는 채널이 형성된 베이스 몰드 및 다공성 멤브레인의 표면을 산소 플라즈마로 처리할 수 있다.First, in the plasma step S100, the surfaces of the base mold and the porous membrane on which the channel is formed may be treated with oxygen plasma.
여기서 베이스 몰드는 PDMS (Polydimethylsiloxane)로 제조되는 것이 바람직하나, PDMS와 같은 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소부틸렌, 폴리우레탄 등의 탄성체로 제조될 수 있으며, 유리로도 제조될 수 있다.Here, the base mold is preferably made of polydimethylsiloxane (PDMS), but may be made of an elastomer such as rubber, polybutadiene, polyisobutylene, polyurethane, and the like, such as PDMS, and may also be made of glass.
또한, 베이스 몰드에는 다양한 형상의 채널이 형성될 수 있다. In addition, various shapes of channels may be formed in the base mold.
다공성 멤브레인은 PDMS, 세포 독성이 없는 합성 고분자, 세라믹 멤브레인, 그래핀 멤브레인 등의 일반적인 고분자 다공성 멤브레인을 사용할 수 있다.As the porous membrane, general polymer porous membranes such as PDMS, synthetic polymers without cytotoxicity, ceramic membranes, and graphene membranes can be used.
이러한 다공성 멤브레인이 적용 가능한 베이스 몰드 내 채널의 폭은 실제 동맥 혈관 크기인 mm부터 모세혈관 크기인 μm까지 다양하여, 베이스 몰드 내 채널의 형상에 제한을 주지 않아 다양한 형상의 채널을 형성하는 것이 가능할 수 있도록 할 수 있다.The width of the channel in the base mold to which such a porous membrane can be applied varies from mm, which is the actual arterial vessel size, to μm, which is the capillary size, so that it is possible to form channels of various shapes without limiting the shape of the channel in the base mold. You can do that.
또한, 다공성 멤브레인은 천연 고분자를 대체하여 천연 고분자 대비 오염의 염려가 없고 가격이 매우 저렴하다. In addition, the porous membrane replaces the natural polymer, there is no fear of contamination compared to the natural polymer and the price is very low.
또한, 다공성 멤브레인을 사용하여 오랜 기간 변성이 되지 않아 환경적인 제약이 없고 보관이 용이할 수 있으며, 세포의 부착성 및 분화속도를 향상시킬 수 있다.In addition, the porous membrane is not denatured for a long time there is no environmental constraints and can be easily stored, it is possible to improve the adhesion and differentiation rate of the cells.
또한, 다공성 멤브레인은 염침출법, 염발포법, 상분리법, 동결 건조법 등 통상적으로 사용되는 기술을 이용하여 제조될 수 있다.In addition, the porous membrane may be prepared using commonly used techniques such as salt leaching, salt foaming, phase separation, freeze drying.
또한, 다공성 멤브레인의 Pore size와 두께를 다르게 하는 것으로 다공성 멤브레인의 구조적, 기계적 특성을 조절할 수 있고, 이에 따라 멤브레인의 친소수성, 탄성계수(Young's modulus), 거칠기(roughness), 유연도(softness) 등을 변경할 수 있다.In addition, it is possible to control the structural and mechanical properties of the porous membrane by varying the pore size and thickness of the porous membrane. Accordingly, the hydrophilicity of the membrane, Young's modulus, roughness, softness, etc. Can be changed.
이러한 베이스 몰드 및 다공성 멤브레인의 표면을 각각 산소 플라즈마 처리를 하여 베이스 몰드 및 다공성 멤브레인의 표면에 OH기를 생성시키는 것으로, 베이스 몰드 및 다공성 멤브레인의 접합성을 향상시킬 수 있다.The surface of the base mold and the porous membrane is subjected to oxygen plasma treatment to generate OH groups on the surfaces of the base mold and the porous membrane, respectively, thereby improving the adhesion between the base mold and the porous membrane.
이에 따라, 베이스 몰드 및 다공성 멤브레인을 산소 플라즈마 처리된 표면끼리 겹치게 하는 것으로 S200 단계에서 별도의 접착제를 사용하지 않고 접합력을 향상시킬 수 있다.Accordingly, by overlapping the surface of the base mold and the porous membrane with oxygen plasma treatment, the bonding force may be improved without using a separate adhesive in S200.
이때, S100 단계에서 산소 플라즈마 조건은 한정되지 않고, 표면에 OH기를 생성시킬 정도의 조건이면 가능하다.At this time, the oxygen plasma conditions in step S100 is not limited, and may be any condition that is enough to generate OH groups on the surface.
1차 결합단계(S200)는 하기에 도시된 바와 같이 산소 플라즈마 처리된 베이스 몰드에 산소 플라즈마 처리된 표면이 겹치도록 다공성 멤브레인을 적층할 수 있다.In the first bonding step (S200), as illustrated below, the porous membrane may be laminated so that the surface of the oxygen plasma treatment is overlapped with the oxygen plasma treated base mold.
이때, 베이스 몰드의 표면과 다공성 멤브레인의 표면에 접합력이 생겨 베이스 몰드에 다공성 멤브레인이 적층되어 고정될 수 있다.At this time, a bonding force is generated on the surface of the base mold and the surface of the porous membrane, so that the porous membrane is laminated and fixed to the base mold.
S200 단계에서는 상기에 도시된 바와 같이 베이스 몰드의 채널까지 다공성 멤브레인이 완전하게 부착 접하지 못하고 베이스 몰드와 다공성 멤브레인 사이에 빈 공간이 형성되어 있을 수 있다.In step S200, as shown above, the porous membrane may not be completely attached to the channel of the base mold, and an empty space may be formed between the base mold and the porous membrane.
이를 위해, 2차 결합단계(S300)를 통해 베이스 몰드와 멤브레인 사이의 빈 공간을 제거하고 베이스 몰드에 다공성 멤브레인이 완전하게 접합도록 할 수 있다.To this end, an empty space between the base mold and the membrane may be removed through the second bonding step (S300), and the porous membrane may be completely bonded to the base mold.
2차 결합단계(S300)는 베이스 몰드에 다공성 멤브레인을 베이스 몰드 형상에 맞게 접합시킬 수 있다. 이는 베이스 몰드에는 채널이 형성되어 있어 표면이 평평하지 않기 때문에 S300 단계를 통해 베이스 몰드에 다공성 멤브레인을 완전 접합시키는 것이 필요하다.In the second bonding step S300, the porous membrane may be bonded to the base mold to match the shape of the base mold. It is necessary to completely bond the porous membrane to the base mold through the S300 step because the channel is formed in the base mold and the surface is not flat.
이러한 S300 단계는 고온고압의 열풍방식 및 스탬핑 방식의 두 가지 방법으로 수행될 수 있다.The S300 step may be performed by two methods, a hot air pressure hot stamping method and a stamping method.
먼저 일 예로 S300 단계는 하기에 도시된 바와 같이 베이스 몰드(B)에 적층된 다공성 멤브레인(M)의 상측에 고온고압의 열풍을 분사하여 접합시킬 수 있다.First step S300 may be bonded by spraying hot air of high temperature and high pressure on the upper side of the porous membrane (M) laminated on the base mold (B) as shown below.
이때, S300 단계는 온도 100 내지 120℃ 및 풍량 30 내지 50L/min의 열풍을 20초 내지 1분 동안 분사하여 접합시킬 수 있다. 즉, 열풍이 분사되면 다공성 멤브레인에 팽창이 일어나면서 열풍에 의해 가압되어 채널의 형상에 맞게 베이스 몰드에 다공성 멤브레인을 용이하게 밀착시켜 완전 접합시킬 수 있다. At this time, step S300 may be bonded by spraying hot air of the temperature 100 to 120 ℃ and air volume 30 to 50L / min for 20 seconds to 1 minute. That is, when hot air is injected, the porous membrane expands and is pressurized by the hot air, thereby easily bonding the porous membrane to the base mold in accordance with the shape of the channel, thereby completely bonding.
여기서, 100℃미만일 경우 다공성 멤브레인에 팽창이 미미하여 밀착력이 저하될 수 있고, 120℃를 초과할 경우 열적 스트레스가 축적되어 다공성 멤브레인에 변형이 발생하여 기계적 및 구조적 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.Here, if the temperature is less than 100 ° C., the adhesion may be reduced because the expansion of the porous membrane is insignificant. If the temperature exceeds 120 ° C., thermal stress may accumulate and deformation may occur in the porous membrane, resulting in deterioration of mechanical and structural properties.
또한, 20초 미만일 경우 다공성 멤브레인의 팽창이 미미하여 접합(밀착)이 완료되지 못할 수 있고, 1분을 초과할 경우 팽창이 과하게 일어나 주름 또는 변형이 일어날 수 있다.In addition, when less than 20 seconds, the expansion of the porous membrane may be insignificant, and thus the bonding may not be completed. If it is more than 1 minute, the expansion may be excessive, causing wrinkles or deformation.
또한, 다른 예로 S300 단계는 하기에 도시된 바와 같이 베이스 몰드(B)에 적층된 다공성 멤브레인(M)의 상측에서 채널의 형상에 대응되도록 제작된 양각몰드를 이용해 스탬핑하여 접합시킬 수 있다.In another example, the step S300 may be bonded by stamping using an embossed mold manufactured to correspond to the shape of the channel on the upper side of the porous membrane M stacked on the base mold B as shown below.
이때, 양각몰드는 채널의 형상에 따라 제작된 것으로, 양각몰드를 별도로 제작하는 번거로움은 있으나, 다공성 멤브레인에 열적 스트레스를 가하지 않고 접합시킬 수 있다.At this time, the embossed mold is made according to the shape of the channel, but there is a hassle to separately manufacture the embossed mold, it can be bonded to the porous membrane without applying thermal stress.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.2 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing an experimental blood vessel platform using a porous membrane bonding technique according to a second embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법은 스프레이단계(S110), 1차 결합단계(S210) 및 2차 결합단계(S300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the method for manufacturing an experimental blood vessel platform using the porous membrane bonding technique according to the second embodiment of the present invention includes a spraying step (S110), a first bonding step (S210), and a second bonding step (S300). It may include.
여기서, S110 단계 및 S210 단계를 제외하고 S300 단계는 상기에서 설명한 본 발명의 제1 실시예와 실절적으로 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.Here, except for steps S110 and S210, step S300 is substantially the same as the first embodiment of the present invention described above, and thus detailed description thereof will be omitted.
따라서, S110 및 S210 단계에 대하여만 설명하기로 한다.Therefore, only the steps S110 and S210 will be described.
스프레이단계(S110)는 베이스 몰드 및 다공성 멤브레인 중 하나 이상의 표면에 접합제를 스프레이 분사할 수 있다.Spray step (S110) may spray spray the binder on one or more surfaces of the base mold and the porous membrane.
이에 따라, 접합제가 표면에 매우 얇은 두께로 코팅되어 베이스 몰드 및 다공성 멤브레인을 접합시킬 수 있어 실험용 혈관 플랫폼의 전체 제작 사이즈에 영향을 주지 않을 수 있다.Accordingly, the binder may be coated to a very thin thickness on the surface to bond the base mold and the porous membrane so as not to affect the overall fabrication size of the experimental vascular platform.
여기서 접합제는 열경화성, 열가소성 접합제일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 고분자 접합제를 사용할 수 있다.Here, the binder may be a thermosetting and thermoplastic binder, but is not limited thereto, and a polymer binder may be used.
베이스 몰드는 소수성이 강하여 본드와 같은 접합제를 사용하기 어렵기 때문에 접합제는 베이스 몰드와 동일한 실리콘계 접합제를 사용하는 것이 바람직하다.Since the base mold is hydrophobic and difficult to use a bonding agent such as a bond, it is preferable to use the same silicone-based bonding agent as the base mold.
1차 결합단계(S210)는 베이스 몰드에 접합제가 분사된 표면이 겹치도록 다공성 멤브레인을 적층할 수 있다.In the first bonding step (S210), the porous membrane may be laminated so that the surface of the binder sprayed on the base mold overlaps.
이때, S200 단계와 동일하게 베이스 몰드 및 다공성 멤브레인 사이에 빈 공간이 발생하므로, S300 단계를 진행할 수 있다.In this case, since an empty space is generated between the base mold and the porous membrane in the same manner as in step S200, step S300 may be performed.
2차 결합단계(S300)는 상기에서 설명한 제1 실시예에 따는 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법의 2차 결합단계(S300)와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.Since the secondary bonding step (S300) is the same as the secondary bonding step (S300) of the method of manufacturing the experimental vascular platform using the porous membrane bonding technique according to the first embodiment described above, a detailed description thereof will be omitted.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.3 is a flow chart schematically showing a method of manufacturing an experimental blood vessel platform using a porous membrane bonding technique according to a third embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법은 스핀 코팅단계(S120), 1차 결합단계(S220) 및 2차 결합단계(S300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, a method for manufacturing an experimental blood vessel platform using a porous membrane bonding technique according to a third embodiment of the present invention includes a spin coating step (S120), a first bonding step (S220), and a second bonding step (S300). It may include.
여기서, S120 단계 및 S220 단계를 제외하고, S300 단계는 상기에서 설명한 본 발명의 제1 실시예와 실절적으로 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.Here, except for steps S120 and S220, step S300 is substantially the same as the first embodiment of the present invention described above, and thus a detailed description thereof will be omitted.
따라서, S120 및 S220 단계에 대하여만 설명하기로 한다Therefore, only the steps S120 and S220 will be described.
스핀 코팅단계(S120)는 다공성 멤브레인을 실리콘 웨이퍼 위에 올리고 다공성 멤브레인의 표면에 접합제를 스핀 코팅 방법을 이용하여 코팅할 수 있다. In the spin coating step S120, the porous membrane is placed on the silicon wafer, and a binder is coated on the surface of the porous membrane by using a spin coating method.
이때, 베이스 몰드는 표면에 채널이 형성되어 있어 스핀 코팅 방법을 사용하기에는 부적절하므로, 다공성 멤브레인에만 코팅을 할 수 있다.At this time, the base mold is formed on the surface of the channel is not suitable for using the spin coating method, it can be coated only on the porous membrane.
또한, S120 단계는 습도 30 내지 40%, 상온(20±5℃에서 회전속도 1,000 내지 5,000 RPM의 회전코팅기로 25 내지 35초 동안 스핀 코팅하여 접합제를 코팅시킬 수 있다.In addition, the step S120 may be 30 to 40% humidity, spin coating for 25 to 35 seconds with a rotary coater at a rotational speed of 1,000 to 5,000 RPM at a room temperature (20 ± 5 ℃) to coat the binder.
이때, 회전코팅기의 회전속도가 1,000 RPM 미만일 경우 다공성 멤브레인의 표면에 고르게 도포시키기 어렵고, 5,000 RPM를 초과할 경우 높은 원심력으로 인하여 다공성 멤브레인의 중앙과 외측부분에 두께 차이가 발생할 수 있다.At this time, if the rotational speed of the rotary coater is less than 1,000 RPM, it is difficult to apply evenly to the surface of the porous membrane, and if more than 5,000 RPM may cause a thickness difference in the center and the outer portion of the porous membrane due to the high centrifugal force.
또한, 코팅 시간이 25초 미만일 경우 접합제를 다공성 멤브레인 전체에 고르게 도포하기 힘들고, 35초를 초과할 경우 효과 대비 경제성이 떨어질 수 있다.In addition, when the coating time is less than 25 seconds, it is difficult to apply the binder evenly over the entire porous membrane, and when the time exceeds 35 seconds, it may be inferior in economic efficiency.
S120 단계에서 이와 같은 조건으로 스핀 코팅 방법을 이용하여 접합제를 코팅함으로써, 접합제의 코팅 두께를 얇게 하면서 전체 두께를 균일하게 코팅할 수 있다.By coating the binder using a spin coating method under such conditions in step S120, the entire thickness can be uniformly coated while the coating thickness of the binder is thin.
1차 결합단계(S220)는 채널이 형성된 베이스 몰드에 접합제가 코팅된 표면이 겹치도록 다공성 멤브레인을 적층할 수 있다.In the first bonding step S220, a porous membrane may be stacked such that a surface coated with a binder overlaps the base mold on which a channel is formed.
이때, S200 단계와 동일하게 베이스 몰드 및 다공성 멤브레인 사이에 빈 공간이 발생하므로, S300 단계를 진행할 수 있다.In this case, since an empty space is generated between the base mold and the porous membrane in the same manner as in step S200, step S300 may be performed.
2차 결합단계(S300)는 상기에서 설명한 제1 실시예에 따른 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법의 2차 결합단계(S300)와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.Since the secondary bonding step (S300) is the same as the secondary bonding step (S300) of the method of manufacturing the experimental vascular platform using the porous membrane bonding technique according to the first embodiment described above, a detailed description thereof will be omitted.
상기와 같은 제1 내지 제3 실시예에 따른 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법에 의해 제조된 실험용 혈관 플랫폼을 제공할 수 있다.An experimental blood vessel platform manufactured by the method for manufacturing an experimental blood vessel platform according to the first to third embodiments as described above may be provided.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제조방법에서 고온고압의 열풍을 이용하여 제조된 실험용 혈관 플랫폼의 사진이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제조방법에서 스탬핑을 이용하여 제조된 실험용 혈관 플랫폼의 사진이다.4 is a photograph of a laboratory vessel platform manufactured using hot air at high temperature and high pressure in the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, Figure 5 is using a stamping in the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention A photograph of the experimental vascular platform produced.
상기에서 설명한 바와 같이, 다공성 멤브레인 접합 기술을 이용한 실험용 혈관 플랫폼 및 이의 제조방법은 세포외기질(Extracellular matrix)을 사용하지 않고, 베이스 몰드에 고분자기반 다공성 멤브레인을 접합시켜 마이크로 유체 채널을 제조함으로써, 실제 혈관 특성을 반영하여 체외에서 용이하게 실험용 혈관 플랫폼을 구현할 수 있다.As described above, the experimental vascular platform using the porous membrane bonding technology and a method of manufacturing the same are prepared by attaching a polymer-based porous membrane to the base mold to prepare a microfluidic channel without using an extracellular matrix. Reflecting the characteristics of the blood vessels, it is possible to easily implement the experimental blood vessel platform in vitro.
또한, 다공성 멤브레인을 적용함으로써 세포 성장을 유도하는 멤브레인의 기계적, 구조적 특성을 다공성 멤브레인의 pore size 및 두께를 조절하는 것으로 자유롭게 조절할 수 있어 세포의 부착성 및 분화속도를 향상시킬 수 있다.In addition, by applying the porous membrane can be freely controlled by adjusting the pore size and thickness of the porous membrane mechanical and structural characteristics of the membrane to induce cell growth can improve the adhesion and differentiation rate of the cell.
또한, 천연고분자 대비 오염의 염려가 없고 가격이 매우 저렴하다.In addition, there is no fear of contamination compared to natural polymers and the price is very low.
또한, 오랜 기간 변성되지 않아 환경적인 제약이 없으며 보관이 용이한 장점이 있다.In addition, there is no environmental limitations do not denature for a long time there is an advantage that easy storage.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art may carry out in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. I can understand that. Accordingly, the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
Claims (3)
채널이 형성된 베이스 몰드 및 다공성 멤브레인의 표면을 산소 플라즈마 처리하는 플라즈마단계;
상기 베이스 몰드에 산소 플라즈마 처리된 표면이 겹치도록 상기 다공성 멤브레인을 적층하는 1차 결합단계 및
상기 베이스 몰드에 상기 다공성 멤브레인을 상기 베이스 몰드 형상에 맞게 접합시키는 2차 결합단계를 포함하고,
상기 베이스 몰드는,
PDMS(Polydimethylsiloxane), 고무, 탄성체 및 유리 중 하나로 제조된 것이고,
상기 다공성 멤브레인은,
PDMS, 세포 독성이 없는 합성 고분자, 세라믹 멤브레인, 그래핀 멤브레인 중 하나이며,
상기 다공성 멤브레인의 Pore size와 두께를 조절하여 구조적 및 기계적 특성을 조절하고,
상기 2차 결합단계는,
상기 채널의 형상에 대응되도록 제작된 양각몰드를 이용하여 스탬핑하여 접합시키며,
온도 100 내지 120℃ 및 풍량 30 내지 50L/min의 열풍을 20초 내지 1분 동안 분사하여 베이스 몰드에 다공성 멤브레인을 접합시키는 것을 특징으로 하는 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법.
In the method of manufacturing a laboratory vascular platform using a porous membrane bonding technology,
Plasma step of oxygen plasma treatment the surface of the channel and the base mold formed porous membrane;
A first bonding step of stacking the porous membrane to overlap the surface treated with oxygen plasma on the base mold;
And a second bonding step of bonding the porous membrane to the base mold to fit the base mold shape.
The base mold,
Made of one of PDMS (Polydimethylsiloxane), rubber, elastomer and glass,
The porous membrane,
PDMS, one of the non-toxic synthetic polymers, ceramic membrane, graphene membrane,
Adjusting the pore size and thickness of the porous membrane to control the structural and mechanical properties,
The secondary coupling step,
Stamping and bonding using an embossed mold made to correspond to the shape of the channel,
A method of manufacturing an experimental vascular platform, comprising: bonding a porous membrane to a base mold by spraying hot air having a temperature of 100 to 120 ° C. and a flow rate of 30 to 50 L / min for 20 seconds to 1 minute.
채널이 형성된 베이스 몰드 및 다공성 멤브레인 중 하나 이상의 표면에 접합제를 스프레이 분사하는 스프레이단계;
상기 베이스 몰드에 상기 접합제가 분사된 표면이 겹치도록 상기 다공성 멤브레인을 적층하는 1차 결합단계 및
상기 베이스 몰드에 상기 다공성 멤브레인을 상기 베이스 몰드 형상에 맞게 접합시키는 2차 결합단계를 포함하고,
상기 베이스 몰드는,
PDMS(Polydimethylsiloxane), 고무, 탄성체 및 유리 중 하나로 제조된 것이고,
상기 다공성 멤브레인은,
PDMS, 세포 독성이 없는 합성 고분자, 세라믹 멤브레인, 그래핀 멤브레인 중 하나이며,
상기 다공성 멤브레인의 Pore size와 두께를 조절하여 구조적 및 기계적 특성을 조절하고,
상기 2차 결합단계는,
상기 채널의 형상에 대응되도록 제작된 양각몰드를 이용하여 스탬핑하여 접합시키며,
온도 100 내지 120℃ 및 풍량 30 내지 50L/min의 열풍을 20초 내지 1분 동안 분사하여 베이스 몰드에 다공성 멤브레인을 접합시키는 것을 특징으로 하는 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법.
In the method of manufacturing a laboratory vascular platform using a porous membrane bonding technology,
Spray spraying a binder onto at least one surface of the channel formed base mold and the porous membrane;
A first bonding step of laminating the porous membrane so that the surface sprayed with the binder onto the base mold overlaps;
And a second bonding step of bonding the porous membrane to the base mold to fit the base mold shape.
The base mold,
Made of one of PDMS (Polydimethylsiloxane), rubber, elastomer and glass,
The porous membrane,
PDMS, one of the non-toxic synthetic polymers, ceramic membrane, graphene membrane,
Adjusting the pore size and thickness of the porous membrane to control the structural and mechanical properties,
The secondary coupling step,
Stamping and bonding using an embossed mold made to correspond to the shape of the channel,
A method of manufacturing an experimental vascular platform, comprising: bonding a porous membrane to a base mold by spraying hot air having a temperature of 100 to 120 ° C. and a flow rate of 30 to 50 L / min for 20 seconds to 1 minute.
다공성 멤브레인의 표면에 접합제를 스핀 코팅 방법을 이용하여 코팅하는 스핀 코팅단계;
채널이 형성된 베이스 몰드에 상기 접합제가 코팅된 표면이 겹치도록 상기 다공성 멤브레인을 적층하는 1차 결합단계 및
상기 베이스 몰드에 상기 다공성 멤브레인을 상기 베이스 몰드 형상에 맞게 접합시키는 2차 결합단계를 포함하고,
상기 베이스 몰드는,
PDMS(Polydimethylsiloxane), 고무, 탄성체 및 유리 중 하나로 제조된 것이고,
상기 다공성 멤브레인은,
PDMS, 세포 독성이 없는 합성 고분자, 세라믹 멤브레인, 그래핀 멤브레인 중 하나이며,
상기 다공성 멤브레인의 Pore size와 두께를 조절하여 구조적 및 기계적 특성을 조절하고,
상기 스핀 코팅단계는,
습도 30 내지 40%, 상온(20±5℃에서 회전속도 1,000 내지 5,000 RPM의 회전코팅기로 25 내지 35초 동안 스핀 코팅하여 접합제를 코팅시키고,
상기 2차 결합단계는,
상기 채널의 형상에 대응되도록 제작된 양각몰드를 이용하여 스탬핑하여 접합시키며,
온도 100 내지 120℃ 및 풍량 30 내지 50L/min의 열풍을 20초 내지 1분 동안 분사하여 베이스 몰드에 다공성 멤브레인을 접합시키는 것을 특징으로 하는 실험용 혈관 플랫폼의 제조방법.
In the method of manufacturing a laboratory vascular platform using a porous membrane bonding technology,
A spin coating step of coating a binder on the surface of the porous membrane using a spin coating method;
A first bonding step of laminating the porous membrane so that the surface coated with the binder is overlapped with the channel-formed base mold
And a second bonding step of bonding the porous membrane to the base mold to fit the base mold shape.
The base mold,
Made of one of PDMS (Polydimethylsiloxane), rubber, elastomer and glass,
The porous membrane,
PDMS, one of the non-toxic synthetic polymers, ceramic membrane, graphene membrane,
Adjusting the pore size and thickness of the porous membrane to control the structural and mechanical properties,
The spin coating step,
30 to 40% humidity, spin coating for 25 to 35 seconds at room temperature (20 ± 5 ℃ spin coating with a rotating speed of 1,000 to 5,000 RPM, to coat the binder,
The secondary coupling step,
Stamping and bonding using an embossed mold made to correspond to the shape of the channel,
A method of manufacturing an experimental vascular platform, comprising: bonding a porous membrane to a base mold by spraying hot air having a temperature of 100 to 120 ° C. and a flow rate of 30 to 50 L / min for 20 seconds to 1 minute.
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| Khuntontong, P., & Abel, U. D. I. D. (2008). Fabrication of polymer micro devices by ultrasonic hot embossing. Diese Dissertation ist auf den Internetseiten der Hochschulbibliothek online verfügbar.* * |
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