KR20200091538A - 미세 유체 채널 및 자성 유체를 이용한 혈중 순환 종양세포 검출방법 및 그 검출을 위한 미세 유체 칩 - Google Patents
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Abstract
종양 세포와 정상 세포를 포함하는 혈액 샘플로부터 종양 세포를 검출하기 위한 종양 세포 검출방법은, 2개의 미세 분리 채널과 각 미세 분리 채널에 인접하게 제공되는 2개의 자기장 형성부를 포함하는 미세 유체칩을 제공하는 단계, 혈액 샘플과 자성 유체를 포함하는 점탄성 용액을 입구를 통해 제1 미세 분리 채널로 제공하는 단계, 제1 미세 분리 채널을 따라 점탄성 용액이 제1 자기장 형성부의 주변을 통과하도록 하여 점탄성 용액의 세포를 입자 크기에 따라 제1차로 분리하는 제1차 분리 단계, 제2 미세 분리 채널로 유입된 점탄성 용액의 일부가 제2 자기장 형성부의 주변을 통과하도록 하여 제2 미세 분리 채널을 통과하는 점탄성 용액의 종양 세포와 정상 세포를 제2차로 분리하는 제2 분리 단계 및 출구를 통해 배출되는 종양 세포를 수집하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 혈액 중 종양세포를 검출하기 위한 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 세포에 물리적 또는 화학적 변형을 발생시키지 않고, 높은 효율로 분리할 수 있는 종양세포 검출방법 및 그 검출을 위한 미세 유체칩에 관한 것이다.
미세 유체 채널을 이용한 방법은 적은 시료 사용과 빠른 검출 시간이 장점이며, 이러한 장점으로 혈액 내 특정 세포를 검출하는 데에 매우 유용할 수 있다.
종래의 미세 유체칩을 사용하여 혈액 안에 존재하는 순환 종양세포를 검출하는 방법은 크게 (1) 미세 유체칩 내의 유동의 성질을 이용하는 방법, (2) 순환 종양세포만 선별적으로 결합하는 항체를 사용하여 검출하는 방법, (3) 유동의 표면에 Interdigital Transducers(IDT)를 사용하여 Surface Acoustic Wave(SAW)를 발생하여 검출하는 방법, 마지막으로 (4) 자성 유체를 사용하여 혈액 내의 순환 종양세포를 검출하는 방법이 있다.
하지만 유동을 사용하는 경우 빠른 유속으로 인하여 세포가 받는 압력이 증가하여 세포에 물리적인 변형이 발생할 수 있다는 단점이 있으며, 항체를 사용하는 경우 세포의 성질을 분석하기 위하여 항체를 제거하는 과정이 불가피한데 이러한 과정에서 목적 세포에 불필요한 손상을 유발할 수가 있다. 또한, IDT를 사용하는 경우 전기를 발생시키기 위한 추가적인 장비를 필요로 하며, 이러한 장치를 미세 유체칩에 설치하는 것이 용이하지 않다는 단점이 있다.
상술한 바와 같이, 미세 유체 채널을 이용한 방법은 적은 시료 사용과 빠른 검출 시간을 장점으로 갖지만, 종래의 방법에서는 미세 유체 채널을 통하여 검출된 세포의 분석 및 치료를 위해서는 세포의 성질을 변화시킬 수 있는 위험이 있다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 세포에 물리적 또는 화학적 변형을 발생시키지 않고, 생체 적합성 재료로서 자성 유체를 사용하여 자기장을 이용한 순환 종양세포의 검출방법을 제공한다.
하지만, 자기장을 이용하게 되면 세포에 직접적인 손상을 야기하지는 않지만, 자기장에 대한 낮은 민감성으로 인하여 종양세포만의 선별적으로 검출하기가 쉽지 않다는 문제점이 발생한다.
본 발명은 자기장을 이용하되 높은 정확성과 민감도를 갖는 시스템을 설계할 수 있으며, 이를 통하여 혈액 내의 적은 농도로 존재하는 순환 종양세포를 세포의 성질 변화없이 단시간 내에 높은 정확성으로 검출할 수 있는 순환 종양세포의 검출방법을 제공한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 종양 세포와 정상 세포를 포함하는 혈액 샘플로부터 종양 세포를 검출하기 위한 종양 세포 검출방법은, 입구, 입구에 일 단이 연결되는 제1 미세 분리 채널, 제1 미세 분리 채널에 인접하게 제공되는 제1 자기장 형성부, 제1 미세 분리 채널의 타 단에 위치하며 복수개의 제1 분리 채널을 제공하는 제1 분리 조인트, 제1 분리 채널 중 적어도 하나에 일단이 연결되는 제2 미세 분리 채널, 제2 미세 분리 채널에 인접하게 제공되는 제2 자기장 형성부, 제2 미세 분리 채널의 타 단에 위치하며 복수개의 제2 분리 채널을 제공하는 제2 분리 조인트, 및 제2 분리 채널 중 적어도 하나에 연결되는 출구를 포함하는 미세 유체칩을 제공하는 단계, 혈액 샘플과 자성 유체를 포함하는 점탄성 용액을 입구를 통해 제1 미세 분리 채널로 제공하는 단계, 제1 미세 분리 채널을 따라 점탄성 용액이 제1 자기장 형성부의 주변을 통과하도록 하여 점탄성 용액의 세포를 입자 크기에 따라 제1차로 분리하는 제1차 분리 단계, 제2 미세 분리 채널로 유입된 점탄성 용액의 일부가 제2 자기장 형성부의 주변을 통과하도록 하여 제2 미세 분리 채널을 통과하는 점탄성 용액의 종양 세포와 정상 세포를 제2차로 분리하는 제2 분리 단계 및 출구를 통해 배출되는 종양 세포를 수집하는 단계를 포함한다.
제1 미세 분리 채널, 제1 자기장 형성부 및 제1 분리 조인트에 의해서 제1차 분리 단계를 수행하여 소팅(sorting)을 진행하고, 제2 미세 분리 채널, 제2 자기장 형성부 및 제2 분리 조인트에 의해서 제2차 분리 단계를 수행하여 시퍼레이션(separation)을 진행할 수 있다. 소팅과 시퍼레이션을 통해서 혈액 샘플에 포함된 세포를 크기 기반으로 확실히 분리할 수 있으며, 약 15~16㎛ 이상의 크기를 갖는 종양세포를 다른 정상세포로부터 완전히 분리할 수 있다.
제1 자기장 형성부에 의해 형성되는 자기장의 세기를 제2 자기장 형성부에 의해 형성되는 자기장의 세기를 더 높게 유지함으로써, 소팅 및 시퍼레이션 절차를 효율적으로 수행할 수 있다.
제1 자기장 형성부 및 제2 자기장 형성부는 네오디뮴 자석으로 제공되어 소형의 미세 유체칩에서 별도의 장비 없이 자기장을 형성할 수 있지만, 경우에 따라서는 전류를 이용한 자기장 형성장치를 이용할 수도 있다.
자기장 형성부로서 네오디뮴을 사용하는 경우, 제1 자기장 형성부는 평면 면적은 제2 자기장 형성부의 평면 면적에 대해 3~5배의 크기를 갖도록 할 수 있으며, 바람직하게는 약 4배 정도로 형성할 수가 있다.
제1 자기장 형성부의 자석과 제2 자기장 형성부의 자석은 동일한 자기장 방향을 갖도록 배치될 수 있으며, 자석들은 제1 미세 분리 채널 및 제2 미세 분리 채널에 대해 동일 방향, 즉 상측 또는 하측에 같이 배치되어 같은 방향의 자기장을 형성하도록 할 수가 있다.
혈액 샘플과 함께 미세 유체 채널을 통과하는 점탄성 용액은 PEO(poly(ethylene oxide)) 용액을 이용하여 제공될 수 있으며, PEO 용액은 인산염 완충 식염수(phosphate buffered saline)으로 희석된 상태로 제공될 수 있다. 또한, 혈액 샘플 등의 포함된 입자가 효과적으로 분산되도록 하기 위해서 트윈(tween)과 같은 계면활성제를 포함하여 제공될 수가 있다.
그리고 점탄성 용액에 혼합된 자성 유체는 자성 입자 농도가 1.0~3.0%(vol.)일 수 있으며, 공칭 입자 직경(nominal particle diameter)는 약 10㎛ 정도로 제공될 수가 있다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 종양 세포와 정상 세포를 포함하는 혈액 샘플로부터 종양 세포를 검출하기 위한 미세 유체칩은, 입구, 입구에 일 단이 연결되는 제1 미세 분리 채널, 제1 미세 분리 채널에 인접하게 제공되는 제1 자기장 형성부, 제1 미세 분리 채널의 타 단에 위치하며 복수개의 제1 분리 채널을 제공하는 제1 분리 조인트, 제1 분리 채널 중 적어도 하나에 일단이 연결되는 제2 미세 분리 채널, 제2 미세 분리 채널에 인접하게 제공되는 제2 자기장 형성부, 제2 미세 분리 채널의 타 단에 위치하며 복수개의 제2 분리 채널을 제공하는 제2 분리 조인트, 및 제2 분리 채널 중 적어도 하나에 연결되는 출구를 포함하며, 제1 미세 분리 채널 및 제1 분리 조인트를 이용하여 소팅(sorting)을 수행하고, 제2 미세 분리 채널 및 제2 분리 조인트를 이용하여 시퍼레이션(separation)을 수행할 수 있다.
제1 자기장 형성부에 의해 형성되는 자기장의 세기를 제2 자기장 형성부에 의해 형성되는 자기장의 세기를 더 높게 유지할 수 있으며, 제1 자기장 형성부 및 제2 자기장 형성부는 네오디뮴 자석으로 제공될 수 있다.
자기장 형성부가 네오디뮴 자석으로 제공되는 경우, 제1 자기장 형성부는 평면 면적은 제2 자기장 형성부의 평면 면적에 대해 3~5배의 크기를 가질 수 있으며, 바람직하게는 약 4배의 크기를 가질 수 있다.
제1 자기장 형성부의 자석과 제2 자기장 형성부의 자석은 동일한 자기장 방향을 갖도록 배치되고, 제1 미세 분리 채널 및 제2 미세 분리 채널에 대해 동일 방향에 배치될 수 있다.
본 발명의 순환 종양세포의 검출방법에 따르면, 종래의 기술들이 지니는 한계를 극복하기 위하여 생체 적합성이 높은 자성 유체를 사용할 수 있다. 자성 유체를 사용하는 방법은 다른 분리 방법에 비해 분리 과정에서 종양세포가 받게 될 손상의 정도를 최소화하였으며, 유동을 발생시키기 위한 장비 외의 추가적인 장비를 사용하지 않아 높은 경제성을 갖는다.
하지만, 자성 유체를 사용하는 방법은 세포에 직접적인 손상을 야기하지는 않지만, 자기장에 대한 낮은 민감성으로 인하여 종양세포만의 선별적으로 검출하기가 쉽지 않다는 문제점이 발생할 수 있는데, 본 발명에서는 자기장을 이용하되 2단계 이상의 분리 과정을 거침으로써 높은 정확성과 민감도를 갖는 시스템을 설계할 수 있으며, 이를 통하여 혈액 내의 적은 농도로 존재하는 순환 종양세포를 세포의 성질 변화 없이 단시간 내에 높은 정확성으로 검출할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 먼저 위치한 제1 자기장 형성부를 이용하여 혈액 샘플 내의 입자들을 1차적으로 정렬 및 분리한 후, 그 이후에 위치한 제2 자기장 형성부를 이용하여 상대적으로 크기가 큰 순환 종양세포만을 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 종양 세포 검출방법을 수행할 수 있는 미세 유체칩을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 종양 세포 검출방법을 구현한 미세 유체칩의 실제 모양을 설명하기 위한 사진이다.
도 3은 도 1의 미세 유체칩의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 세포 검출방법을 설명하기 위해 미세 유체칩 내의 구간 별 입자 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 세포 검출방법을 설명하기 위해 10㎛, 15㎛ 크기의 형광 미세입자를 이용하여 미세 유체칩을 이용한 분리 과정을 설명한 사진들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 세포 검출방법을 설명하기 위해 미세 유체칩을 이용하여 종양 세포인 교모세포종(glioblastoma)과 뉴런 줄기 세포(Neuron stem cell(NCS))의 분리 실험을 진행한 과정을 설명하기 위한 사진들이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 세포 검출방법의 효과를 설명하기 위해 미세 유체칩 내에서 점탄성 용액이 아닌 뉴톤 유체를 이용한 과정을 설명하기 위한 사진 및 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 세포 검출방법을 수치적으로 분석하기 위해 소프트웨어를 사용하여 해석한 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 세포 검출방법을 설명하기 위해 10㎛, 16㎛ 크기의 형광 미세입자를 이용하여 미세 유체칩을 이용한 분리 과정을 설명한 사진 및 그래프들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 종양 세포 검출방법을 구현한 미세 유체칩의 실제 모양을 설명하기 위한 사진이다.
도 3은 도 1의 미세 유체칩의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 세포 검출방법을 설명하기 위해 미세 유체칩 내의 구간 별 입자 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 세포 검출방법을 설명하기 위해 10㎛, 15㎛ 크기의 형광 미세입자를 이용하여 미세 유체칩을 이용한 분리 과정을 설명한 사진들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 세포 검출방법을 설명하기 위해 미세 유체칩을 이용하여 종양 세포인 교모세포종(glioblastoma)과 뉴런 줄기 세포(Neuron stem cell(NCS))의 분리 실험을 진행한 과정을 설명하기 위한 사진들이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 세포 검출방법의 효과를 설명하기 위해 미세 유체칩 내에서 점탄성 용액이 아닌 뉴톤 유체를 이용한 과정을 설명하기 위한 사진 및 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 세포 검출방법을 수치적으로 분석하기 위해 소프트웨어를 사용하여 해석한 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 세포 검출방법을 설명하기 위해 10㎛, 16㎛ 크기의 형광 미세입자를 이용하여 미세 유체칩을 이용한 분리 과정을 설명한 사진 및 그래프들이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙하에서 다른 도면에 기재된 내용은 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 종양 세포 검출방법을 수행할 수 있는 미세 유체칩을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 종양 세포 검출방법을 구현한 미세 유체칩의 실제 모양을 설명하기 위한 사진이고, 도 3은 도 1의 미세 유체칩의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 미세 유체칩(100)은 베이스(10) 및 PDMS 재질로 미세 유체 채널이 형성된 커버(20)를 포함하며, 미세 유체 채널이 형성된 투명 커버(20)는 오토캐드와 같은 소프트웨어를 통해 설계될 수 있다.
본 실시예에 따른 미세 유체칩(100)에서 투명 커버(20)는 약 100㎛의 두께로 형성되며, SU8-100을 이용하고 네가티브 포토레지스트 공정을 통해서 형성될 수 있다.
미세 유체칩(100)은 입구(110), 입구(110)에 일 단이 연결되는 제1 미세 분리 채널(120), 제1 미세 분리 채널(120)에 인접하게 제공되는 제1 자기장 형성부(125), 제1 미세 분리 채널(120)의 타 단에 위치하며 복수개의 제1 분리 채널(132, 134)을 제공하는 제1 분리 조인트(130), 제1 분리 채널(132, 134) 중 상부에 위치한 분리 채널(132)에 일단이 연결되는 제2 미세 분리 채널(140), 제2 미세 분리 채널(140)에 인접하게 제공되는 제2 자기장 형성부(145), 제2 미세 분리 채널(140)의 타 단에 위치하며 복수개의 제2 분리 채널(152~156)을 제공하는 제2 분리 조인트(150), 및 제2 분리 채널(152~156) 중 상단에 위치한 분리 채널(152)에 연결되는 수집용 출구(160)를 포함한다.
미세 유체칩(100)은 1개의 입구(110)와 수집용 출구(160) 외에 3개의 출구(162, 164, 170)를 더 포함하며, 각 입구(110)와 출구(160, 162, 164, 170)의 반지름은 약 1mm이고 내부에 형성된 미세 유체 채널 중 제1 미세 분리 채널(120)과 제2 미세 분리 채널(140)의 너비는 약 900㎛로 제공될 수 있다.
다만, 제1 미세 분리 채널(120)의 깊이는 약 20mm로 형성될 수 있으며, 제2 미세 분리 채널(140)의 깊이는 그보다 얕은 약 15mm로 형성될 수 있다. 왜냐하면, 제1 분리 조인트(130) 등에서 점탄성 용액 중 일부가 다른 출구(170)를 통해서 배출될 수 있기 때문에, 유속 등을 일정하게 유지하기 위해서 제2 미세 분리 채널(140)을 제1 미세 분리 채널(120)보다 상대적으로 작은 면적으로 형성할 수 있다.
제1 분리 조인트(130)에서 제1 미세 분리 채널(120)은 2갈래, 즉 2개의 분리 채널(132, 134)로 분리되며, 그 중 제1 자기장 형성부(125)에 대향하는 분리 채널(132)로 제2 미세 분리 채널(140)이 연결된다. 또한, 제2 분리 조인트(150)에서 제2 미세 분리 채널(140)은 3갈래의 분리 채널(152~156)로 분리되며, 가장 상단에 위치한 분리 채널(152)을 통해서 수집용 출구(160)로 종양 세포 등을 분리시킬 수 있다.
제1 자기장 형성부(125)는 20mm x 10mm x 3mm 의 치수를 갖는 네오디뮴(NdFeB) 자석으로 제공될 수 있으며, 제2 자기장 형성부(145)는 10mm x 5mm x 3mm 의 치수를 갖는 네오디뮴 자석으로 제공될 수 있다.
본 실시예에 따른 미세 유체칩(100)은 높은 신뢰도와 민감성을 위해 제1 분리와 제2 분리를 거치도록 설계되었으며, 2단계의 분리 과정을 위해 채널이 2갈래, 3갈래로 나누어진다. 미세 유체칩(100)은 소프트 리소그래피 제조 방법으로 패터닝 된 실리콘 웨이퍼에 PDMS(Poly dimethylsiloxane)를 부어 경화시킴으로써 투명 커버(20)를 얻을 수 있으며, PDMS 투명 커버(20)와 유리 베이스(10)를 약 1분간 플라즈마 처리하여 커버(20)를 베이스(10)에 접합시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 세포 검출방법을 설명하기 위해 미세 유체칩 내의 구간별 입자 이동을 설명하기 위한 도면이며, 도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 세포 검출방법을 설명하기 위해 10㎛, 15㎛ 크기의 형광 미세입자를 이용하여 미세 유체칩을 이용한 분리 과정을 설명한 사진들이다.
실험용액은 자성유체, 두 가지 형광 미세 입자(적색(Red): 15㎛, 녹색(Green): 10㎛)와 Polyethylene oxide(PEO) 용액을 섞어 사용하였다. 용액은 2㎖에 맞춰 제작했으며, 자성유체 약 1㎖, 15㎛ 크기의 형광 미세입자 0.2 ㎖, 10㎛ 크기의 형광 미세입자 0.3 ㎖를 고정하고, 0.5㎖의 PEO 용액을 250, 500, 1000ppm으로 맞춰 제작하였다. 용액을 일정한 유속으로 주입하기 위해서 시린지 펌프(Syringe pump)를 이용하였다. 미세 유체 채널 안에서 형광 미세입자가 크기에 따라 분리되며 현미경을 통해 형광 이미지를 찍어 결과를 확인하였다.
참고로, 미세입자는 채널의 유동, 단면, 구조 등에 따라 받는 힘이 바뀌게 된다. 그렇기에 무차원단위의 레이놀즈수(Reynolds number)와 딘 수(Dean number) 등을 이용해 시스템을 표기한다. 본 발병에서 쓰이는 채널의 단면은 직사각형을 가정하고 있으며, 채널의 구조는 직선과 곡선으로 이루어져 있다. 채널의 레이놀즈 수는 
(μ는 유체의 점성, ρ f 는 유체의 밀도, U 는 채널 내의 유체의 속도, D h 는 채널의 수력학적 직경임)로 나타낼 수 있다. 미세 유체 채널에서는 레이놀즈수가 0~100 범위의 유동이 형성되어(0 < Re c <100), 이에 따른 여러 힘 계수(force coefficient)가 고려되어야 한다.
일 예로, 입자의 경우 유동에 따라 움직이며 입자 주변의 속도 변화에 따라 받는 힘이 바뀌게 된다. 따라서 상대속도 개념을 적용해야 하므로 입자의 레이놀즈수는 
(a 는 입자의 반지름, υ 는 유체에 대한 입자의 상대속도임)로 나타낼 수 있다.
유체가 미세 유체 채널 내에서 받는 힘들을 나타내면 총 7가지로 정리할 수 있다. 첫 번째는 점성 항력이 있다. 유체 내의 입자는 유선에 접선 방향으로 힘을 받게 된다. 식으로 나타내면 
(C p 는 항력계수, A p 는 입자의 단면적)이고, 이때 항력계수는 레이놀즈수에 따라 결정될 수 있다. 레이놀즈수가 10-4 ~ 0.2 범위에 있는 경우(10-4 < Re c < 0.2), 항력계수는 
로 표현될 수 있으며, 점성항력은 
로 단순화될 수 있다.
레이놀즈수가 0.2 ~ 500 범위에 있는 경우(0.2 < Re c < 500), 항력계수는 
로 표현될 수 있으며, 점성항력은 
로 표현될 수 있다.
두 번째로 마그누스 힘(Magnus force)이 있다. 유선에 있는 회전 입자는 압력 경사에 의해 유선에 수직한 방향으로 힘이 발생한다. 식으로 표현하면 
(
는 입자의 각도 벡터)로 나타나며 각속도로 나타낼 경우 
로 나타낼 수 있다.
세 번째로 벽면 유도 양력(Wall induced force)이 있다. 입자가 벽면 근처에 있을 경우 벽면 반대의 유선의 형태가 밀집하게 된다. 따라서 입자 주변의 유속이 바뀌게 되어 압력구배가 발생하게 된다. 벽면 유도 양력은 
이며, 이때 C WI 는 벽면 유도 양력 계수로 벽면의 구조 및 입자와 벽면 사이의 거리에 의해 결정될 수 있다.
네 번째로 전단 구배 유도 양력(Shear gradient lift force)이 있다. 미세 유체 채널에서 유체는 포물선 모양의 속도분포를 가질 수 있다. 이러한 속도분포에 의해 입자 주변에서 상대적인 속도차이가 발생할 수 있다. 속도 분포는 벽면에 가까울수록 속도 변화율이 커지므로 압력구배가 벽면 방향으로 형성된다. 전단 구배 유도 양력은 
로 표현될 수 있으며, C SG 는 전단 구배 유도 양력 계수이다.
다섯 번째로 사프만 힘(Saffman force)이 있다. 미세 유체 채널에서는 벽면이 있기 때문에 전단율이 발생하며, 이는 입자의 전단 유도 회전을 야기한다. 입자 상단부의 상대속도가 빠를 경우 위쪽으로 압력 구배가 생성되고, 입자 하단부의 상대속도가 빠를 경우 아래쪽으로 압력 구배가 생성된다. 사프만 힘은
(K 는 숫자 상수, γ는 전단율, V 는 입자 중심부로부터 형성된 유선의 상대속도, υ는 동점도임)로 나타낼 수 있다.
여섯 번째로 변형 유도 양력(Deformability induced lift force)이 있다. 실제로 미세 유체 채널에 들어간 세포는 강체가 아닌 변형가능성을 가져 추가적인 양력을 유발할 수 있다. 변형 유도 양력은 
, 
(H 는 벽면 사이에 간격, d는 중심부로부터 입자의 거리, 
, μ d 는 물방울 내 유체의 동점성)로 나타낼 수 있다. 관성 미세 유체에서 변형 유도 양력(F L·deformation )은 입자가 강체일 때보다 입자를 채널의 중심 쪽으로 약간 이동시킬 수 있다.
마지막으로 네오디뮴 자석에 의한 자기 유도 힘(Negative magnetophoretic force)이 있다. 본 발명에 사용되는 유체는 자성유체로 입자들이 자성의 영향을 받게 되는데, 각 입자들은 자성으로부터 멀어지려는 힘을 받게 된다. 입자가 받는 힘은 
(
로 자유공간에서 도자율, V p 는 입자의 부피, X p 는 입자의 자화율, X f 는 자성유체의 자화율, H 는 자기장임)로 나타낸다. 자화율 값은 입자의 값이 자성유체 값보다 작으므로 
로 표현될 수 있다. 이 식에서 볼 수 있듯이, 자기 유도 힘의 크기는 입자의 부피에 비례하기에 뷔가 큰 입자일수록 받는 힘의 크기는 커짐을 알 수 있다.
도 4를 참조하면, 채널 내에서 입자가 분리되는 메커니즘을 대략적으로 확인할 수 있다. 적색 입자는 15㎛의 크기를 가지며, 청색 입자는 10㎛의 크기를 갖는다. (a)에서와 같이 입구(110)에서 임의적으로 분포되어 들어오는 입자는 특정한 기준 없이 분포되어 있다. 그러다가 점탄성 용액에서 입자들이 이동하기 때문에 (b)에서와 같이 중앙으로 입자들이 모이게 된다.
그 이후 제1 자기장 형성부(125)를 통과하게 되면서, (c)에서와 같이 적색 입자는 상부(도면에서 우측)으로 이동할 수 있다. 즉, 제1 분리 조인트(130)에 진입하면서 1차적으로 정령 및 분리될 수 있다.
적색 입자(15㎛)를 포함하는 점탄성 용액은 상부의 분리 채널(132)을 따라 제2 미세 분리 채널(140)로 유입되며, (d)구간에서는 (a)~(c) 구간에 비해 크기가 큰 적색 입자(15㎛)가 청색 입자(10㎛)보다 상대적으로 높은 농도로 존재한다.
마지막으로 (e)구간에서 제2 자기장 형성부(145)에 의해서 제2차 분리 단계가 진행되며, 15㎛ 크기의 적색 입자가 확연히 제2 미세 분리 채널(140)의 상부(도면에서 우측)에 몰려 있는 것을 확인할 수 있다.
제2 미세 분리 채널(140)의 상부를 따라 이동하는 입자는 3갈래 분리 채널 중 가장 위에 위치한 분리 채널(152)을 따라 분리될 수 있으며, 수집용 출구(160)를 통과하면서 수집될 수 있다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, PEO 용액의 농도와 유속을 변경하면서 다른 경향성을 보이는 것을 확인할 수 있다. PEO 용액의 농도는 250, 500, 1000ppm 3가지 조건에서, 유속은 3, 5, 7, 10㎕/min로 4가지 조건에서 실험하였다. PEO 용액의 농도는 250, 500, 1000ppm 3가지 조건을 기준으로 결과를 정리해보았다.
실험 1 : 250ppm의 PEO 용액
PEO 용액의 농도가 250ppm 일 때 두 갈래로 분리되는 첫 번째 분리 구간에서 크기가 더 큰 적색(Red) 형광 물질은 유속이 7, 10㎕/min일 때 위쪽으로 대부분이 들어갔고 3, 5㎕/min일 때는 모두 위쪽으로 들어갔다. 크기가 더 작은 녹색(Green) 형광 물질은 모든 유속에서 위쪽과 아래쪽 둘 다 들어가고 유속이 낮을수록 아래쪽으로 더 많이 들어갔다.
세 갈래로 분리되는 두 번째 분리 구간에서 크기가 더 큰 적색(Red) 형광 물질은 유속이 7, 10㎕/min일 때 위쪽으로만 들어가고 3, 5㎕/min일 때는 중앙과 위쪽으로 흘러들어갔다. 적색(Red) 형광 물질은 유속이 높아지면서 위쪽으로만 가려는 경향성을 보였다. 크기가 더 작은 녹색(Green) 형광 물질은 10㎕/min일 때 아래쪽, 7㎕/min일 때 중앙과 아래쪽, 3, 5㎕/min일 때 중앙으로 갔다. 녹색(Green) 형광 물질은 유속이 높아지면서 아래쪽으로 가려는 경향을 보였다. 결과적으로 PEO 용액의 농도가 250ppm 일 때 최종적으로 분리되는 유속은 7, 10㎕/min 이다.
실험 2 : 500ppm의 PEO 용액
PEO 용액의 농도가 500ppm 일 때 두 갈래로 분리되는 첫 번째 분리 구간에서 크기가 더 큰 적색(Red) 형광 물질은 유속이 3, 5, 7, 10㎕/min일 때 위쪽으로 대부분이 들어갔다. 크기가 더 작은 녹색(Green) 형광 물질은 모든 유속에서 위쪽과 아래쪽 둘 다 들어가고 유속이 낮을수록 상대적으로 아래쪽으로 더 많이 들어갔다.
세 갈래로 분리되는 두 번째 분리 구간에서 크기가 더 큰 적색(Red) 형광 물질은 유속이 3, 5, 7, 10㎕/min일 때 위쪽으로만 들어갔다. 즉 적색(Red) 형광 물질은 모든 유속에서 위쪽으로만 가려는 경향성을 보였다. 크기가 더 작은 녹색(Green) 형광 물질은 10㎕/min일 때 모든 방향, 7㎕/min일 때 아래쪽, 5㎕/min일 때 중앙과 아래쪽. 3㎕/min일 때 모든 방향으로 갔다. 결과적으로 PEO 용액의 농도가 500ppm 일 때 최종적으로 분리되는 유속은 5, 7㎕/min 이다.
실험 3 : 1000ppm의 PEO 용액
PEO 용액의 농도가 1000ppm 일 때 두 갈래로 분리되는 첫 번째 분리 구간에서 크기가 더 큰 적색(Red) 형광 물질은 모든 유속에서 위쪽으로 들어갔다. 크기가 더 작은 녹색(Green) 형광 물질은 모든 유속에서 위쪽과 아래쪽 둘 다 들어가고 유속이 낮을수록 위쪽으로 더 많이 들어갔다.
세 갈래로 분리되는 두 번째 분리 구간에서 크기가 더 큰 적색(Red) 형광 물질은 유속이 10㎕/min일 때 모든 방향으로 들어가고 3, 5, 7㎕/min일 때는 중앙과 위쪽으로 흘러들어갔다. 적색(Red) 형광 물질은 유속이 낮아지면서 중앙으로 가려는 경향성을 보였다. 크기가 더 작은 녹색(Green) 형광 물질은 10㎕/min일 때 모든 방향, 7㎕/min일 때 중앙과 위쪽, 3, 5㎕/min일 때 대부분이 중앙으로 갔다. 녹색(Green) 형광 물질은 유속이 높아지면서 아래쪽으로 가려는 경향을 보였다. 결과적으로 PEO 용액의 농도가 1000ppm 일 때 최종적으로 분리되는 구간은 없었다.
상기 실험 1, 2, 3을 통하여 PEO 용액의 농도가 낮을수록 더 높은 유속에서 분리가 되었다. 유속이 10㎕/min 이상일 경우 미세 유체칩이 압력에 의해 유리 베이스(10)와 PDMS 커버(20) 사이가 벌어질 우려가 있으므로 7~10㎕/min에서 적색(Red)과 녹색(Green) 입자가 분리되는 250ppm 농도보다 5~7㎕/min에서 적색(Red)과 녹색(Green) 입자가 잘 분리되는 500ppm이 더 적합할 수가 있다.
또한 500ppm의 PEO 용액에서 유속이 7㎕/min일 때 적색(Red)은 위쪽으로 이동하고 녹색(Green)은 아래쪽으로 이동하므로 실험들 중 가장 분리가 잘 일어나는 조건이라 할 수 있다.
도 5는 10㎛의 크기를 갖는 녹색 입자가 (c)구간에서 분리되는 실험과 관련된 사진으로서, 육안으로 관찰하기 위하여 형광 입자를 사용하였다. 모든 PEO 농도와 유속에서 모두 일부분의 입자만 분리되는 것을 관찰할 수 있다. 참고로, 스케일 바는 500㎛이다.
도 6은 16㎛의 크기를 갖는 적색 입자가 (c)구간에서 분리되는 실험과 관련된 사진으로서, 대부분의 조건에서 모두 위쪽으로 분리되는 것을 관찰할 수 있다. 또한 유속이 빨라질수록, PEO 농도가 높아질수록 채널의 위쪽 벽면에 정렬되어 빠져나가는 것을 관찰할 수 있지만, 일정 유속이 넘어가는 경우 경향이 오히려 감소하는 것을 관찰하였다.
도 7은 10㎛의 크기를 갖는 녹색 입자가 (e)구간에서 분리되는 실험과 관련된 사진으로서, PEO 농도가 500ppm, 유속이 7㎛/min 인 경우에 모든 입자가 중앙과 하단으로 분리되는 것을 관찰할 수 있다.
도 8은 16㎛의 크기를 갖는 적색 입자가 (e)구간에서 분리되는 실험과 관련된 사진으로서, 대부분의 경우 입자는 상단의 수집용 출구(160)로 빠져 나가지만, PEO 농도가 1000ppm인 경우 해당 경향성이 보이지 않는 것을 관찰할 수 있다. PEO 농도가 500ppm이고 유속이 7㎛/min인 경우 작은 크기의 비드와 반대로 상대적으로 큰 크기를 갖는 적색 입자가 상부의 분리 채널(152)로만 빠져나가는 것을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 세포 검출방법을 설명하기 위해 미세 유체칩을 이용하여 종양 세포인 교모세포종(glioblastoma)과 뉴런 줄기 세포(Neuron stem cell(NCS))의 분리 실험을 진행한 과정을 설명하기 위한 사진들이다.
도 9를 참조하면, 도 1 내지 도 3의 미세 유체칩(100)을 이용하여 종양 세포인 교모세포종(glioblastoma)과 뉴런 줄기 세포(Neuron stem cell(NCS))의 분리 실험을 진행한 결과이다.
일반적으로, 종양 세포의 크기는 약 10㎛이며 정상 세포의 크기는 약 2㎛ 정도이다. 참고로, 본 실험에서는 실험 결과를 육안으로 확인하기 위하여 모든 세포를 형광으로 염색한 후에 진행하였다. 실험에서 사용한 용액은 앞선 실험들과 같은 50% 농도의 자성유체(ferrofluid)와 500ppm의 PEO 용액을 사용하여 진행하였고, 비드와 다른 크기를 갖는 세포를 사용하였기에 유속을 변수로 두고 최적화된 분리 조건을 구하였다.
도 9에서와 같이, 13㎕/min의 유속 조건에서 두 세포의 분리가 이루어지는 것을 확인하였다. 이를 통하여 본 디바이스를 사용하여 유속을 바꾸어 가면 다양한 크기의 입자 혹은 세포를 분리할 수 있음을 검증하였다.
참고로, 도 9의 좌측 사진은 제1 분리 조인트(130)에서 촬영한 것이며, 도 9의 우측 사진은 제2 분리 조인트(150)에서 촬영한 것이다.
긴 사슬 모양의 분자 구조를 갖는 폴리머(PEO or PVP)나 DNA에 의하여 발생하는 비뉴턴성 점탄성 유체(non-Newtonian viscoelastic flow)의 특성은 채널 내의 미세입자를 채널의 정중앙이나 네 모서리로 정렬하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 특성이 채널 내의 미세입자나 세포의 분리에 미치는 영향을 검증하기 위하여 시뮬레이션을 통하여 미세입자의 분리가 이루어진 유속인 7단위에서 PEO가 없는 용액을 사용하여 동일한 디바이스 내에서 실험을 진행할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 세포 검출방법의 효과를 설명하기 위해 미세 유체칩 내에서 점탄성 용액이 아닌 뉴톤 유체를 이용한 과정을 설명하기 위한 사진 및 그래프이다.
도 10을 참조하면, PEO가 없는 뉴톤 유체(Newtonian flow) 내에서 입자는 일정한 경향성이 없이 제1 미세 분리 채널로 유입되어 자기장에 의하여 분리되지 않을 수 있다(A). 또한 이를 통과한 유동이 제2 미세 분리 채널로 유입되었을 때, 입자들은 역시 자기장에 의해서 채널의 모양에 따라 이동하지 않고 일부 크기 기반으로 분리되어 상하단으로 배출되는 것을 확인하였으나 채널 중앙의 배출구에는 두 입자가 모두 배출되는 것을 확인할 수 있다(C). 이를 수치적으로 확인하기 위하여 채널 내의 유동의 진행 방향의 수직 방향으로 형광 강도(intensity)를 확인하였다(B, D).
참고로, 상기 실험에서 얻어낸 형광 강도(intensity)와 채널 내의 측면(lateral position)은 노멀라이즈(normalize)하여 녹색과 적색의 색의 차이로 인한 형광 강도의 차이를 배제하였다. 이렇게 도출한 그래프에서도 확인할 수 있듯이, PEO가 없는 뉴톤 유체(Newtonian flow) 내에서 입자는 일부 정렬되는 경향을 보이지만 완전한 분리가 이루어지지 않는다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 세포 검출방법을 수치적으로 분석하기 위해 소프트웨어를 사용하여 해석한 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 도 1과 같은 미세 유체칩에서 자석과 자성 유체에 의하여 발생하는 자기영동에 의한 힘(Negative magnetophoretic force)을 수치적으로 분석하기 위하여 COMSOL Multiphysics 5.3과 같은 소프트웨어를 사용하여 채널 내에 형성되는 자기장을 계산할 수 있다.
그 속에서 서로 다른 크기의 입자가 어떻게 분포하는지 입자 추적(Particle Tracing)을 진행하여 분석할 수 있다. 상기 계산에서 입자가 받는 힘은 상술한 메커니즘에서 힘들을 중점적으로 고려하여 진행할 수 있으며, 시뮬레이션 내에서 채널의 모든 벽면은 논-슬립 조건(Non-slip condition)을 적용하였다. 본 시뮬레이션을 통하여 고안된 디자인을 검증하였으며, 유속 7㎕/min에서 크기가 다른 두 입자가 완전히 분리됨을 확인할 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 종양 세포 검출방법을 설명하기 위해 10㎛, 16㎛ 크기의 형광 미세입자를 이용하여 미세 유체칩을 이용한 분리 과정을 설명한 사진 및 그래프들이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 도 1과 같은 미세 유체칩에서 입자의 분리 조건을 최적화하기 위하여 자성 유체의 농도를 약 50%로 고정한 상태에서 PEO 용액의 농도와 유입되는 유동의 유량을 변경해가며 최적 조건을 실험적으로 도출할 수 있다.
PEO의 농도가 250ppm인 경우에 낮은 유속에서는 자석에 의한 힘이 지배적으로 작용하여 입자들이 대체적으로 자석이 없는 쪽의 벽면에 정렬되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 유동이 빨라질수록 자기영동 힘(negative magnetophoretic force)보다 유동에 의한 힘이 더욱 지배적인 힘으로 작용하여 입자들이 하나의 선으로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이러한 결과는 PEO의 농도가 진해질수록 더욱 두드러졌다. PEO가 1000ppm인 경우에 크기가 큰 입자들은 모두 채널 내에서 일직선 상에 존재하였고 크기가 작은 입자들 또한 그 경향과 일치하여 배열되는 것을 확인할 수 있다. 하지만 PEO에 의한 영향만 부각되어 두 입자들이 크기별로 분리되지 않고 모두 상단으로 분리되는 경향을 보였다.
마지막으로 PEO의 농도가 500ppm인 경우, 채널 내의 입자들은 유동에 의한 힘과 자석에 의한 힘이 균형을 이루어 크기 기반으로 분리가 가능한 모습을 보였고 유량이 7㎕/min인 경우 크기가 큰 입자가 안정적으로 상단으로 분리되며 크기가 작은 입자는 절반 정도가 하단의 배출구 쪽으로 정렬되어 유동 내의 입자의 농도를 낮추기 위한 제1 미세 분리 채널에 이상적인 조건으로 판단될 수 있다(도 12의 A).
또한 해당 유속과 PEO의 농도에서 채널 내의 형광 강도를 도 10에서와 같이 노멀라이즈(normalize)하여 분석하였다(도 12의 B). 해당 그래프를 통하여 알 수 있듯이 상대적으로 크기가 큰 입자는 채널의 상단에 위치하며 크기가 작은 입자들은 그 수의 절반 이상이 채널의 중앙보다 하단에 위치하여 분리됨을 확인할 수 있다.
도 13을 보면, PEO의 농도와 유량이 채널의 후반부인 제2 미세 분리 채널에 미치는 영향과 해당 조건의 최적화 또한 실험적으로 진행하였다. PEO의 농도가 250ppm인 경우 제1 미세 분리 채널에서도 확인할 수 있었듯이 입자들이 채널 내에서 일정하게 정렬되지 않아 자석에 의하여 분리될 때 일정한 경향을 보이지 않는 것을 확인하였고, 높은 유속의 경우에는 어느 정도 경향을 보이며 분리되는 현상을 확인하였지만, 소팅 과정에서 일부 크기가 큰 입자 또한 하단의 배출구로 빠져나가는 현상을 보였기 때문에 입자의 분리를 위한 최적의 조건이 아니라 판단될 수 있다.
또한 PEO의 농도가 1000ppm인 경우 제1 미세 분리 채널에서 관찰되었듯이 입자들은 모두 정렬되었으나 크기에 의한 분리가 이루어지지 않고 같은 크기의 입자들인 것처럼 같은 배출구로 빠져나가는 것을 확인할 수 있었다. 또한 유동이 10㎕/min 까지 올라갔을 때, 유동에 의한 힘만이 지배적으로 발생하여 자석에 의한 입자의 이동이 거의 관찰되지 않음을 확인할 수 있었다.
PEO의 농도가 500ppm인 경우 유동에 의한 힘과 자석에 의한 힘이 균형을 이루어 입자들이 일정 경향을 보임을 확인했고 유속이 7㎕/min인 경우 입자가 크기에 의하여 완전히 분리됨을 확인하였고, 그보다 높은 경우 유동의 힘에 의하여 일부 작은 입자들이 상단으로 정렬되며 유동이 낮은 경우 자석의 힘에 의하여 크기가 다른 두 종류의 입자가 서로 동일하게 움직이는 것을 확인하여 소팅에서와 같이 PEO의 농도가 500ppm, 유속이 7㎕/min 인 경우가 고안된 디자인에서의 최적 조건으로 판단하였다.
또한 채널 내의 형광 강도를 그래프로 나타내었다(도 13의 B). 해당 그래프에서도 확인할 수 있듯이 크기가 다른 두 입자가 서로 반대되는 위치에 정렬되어 완전히 분리되는 것을 확인하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 미세 유체칩 110 : 입구
120 : 제1 미세 분리 채널 130 : 제1 분리 조인트
140 : 제2 미세 분리 채널 150 : 제2 분리 조인트
160 : 수집용 출구
120 : 제1 미세 분리 채널 130 : 제1 분리 조인트
140 : 제2 미세 분리 채널 150 : 제2 분리 조인트
160 : 수집용 출구
Claims (13)
- 종양 세포와 정상 세포를 포함하는 혈액 샘플로부터 상기 종양 세포를 검출하기 위한 종양 세포 검출방법에 있어서,
입구, 상기 입구에 일 단이 연결되는 제1 미세 분리 채널, 상기 제1 미세 분리 채널에 인접하게 제공되는 제1 자기장 형성부, 상기 제1 미세 분리 채널의 타 단에 위치하며 복수개의 제1 분리 채널을 제공하는 제1 분리 조인트, 상기 제1 분리 채널 중 적어도 하나에 일단이 연결되는 제2 미세 분리 채널, 상기 제2 미세 분리 채널에 인접하게 제공되는 제2 자기장 형성부, 상기 제2 미세 분리 채널의 타 단에 위치하며 복수개의 제2 분리 채널을 제공하는 제2 분리 조인트, 및 상기 제2 분리 채널 중 적어도 하나에 연결되는 출구를 포함하는 미세 유체칩을 제공하는 단계;
혈액 샘플과 자성 유체를 포함하는 점탄성 용액을 상기 입구를 통해 상기 제1 미세 분리 채널로 제공하는 단계;
상기 제1 미세 분리 채널을 따라 상기 점탄성 용액이 상기 제1 자기장 형성부의 주변을 통과하도록 하여 상기 점탄성 용액의 세포를 입자 크기에 따라 제1차로 분리하는 제1차 분리 단계;
상기 제2 미세 분리 채널로 유입된 상기 점탄성 용액의 일부가 상기 제2 자기장 형성부의 주변을 통과하도록 하여 상기 제2 미세 분리 채널을 통과하는 상기 점탄성 용액의 종양 세포와 정상 세포를 제2차로 분리하는 제2 분리 단계; 및
상기 출구를 통해 배출되는 상기 종양 세포를 수집하는 단계;를 포함하는 종양 세포 검출방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 자기장 형성부에 의해 형성되는 자기장의 세기를 상기 제2 자기장 형성부에 의해 형성되는 자기장의 세기를 더 높게 유지하는 것을 특징으로 하는 종양 세포 검출방법. - 제2항에 있어서,
상기 제1 자기장 형성부 및 상기 제2 자기장 형성부는 네오디뮴 자석으로 제공되는 것을 특징으로 하는 종양 세포 검출방법. - 제3항에 있어서,
상기 제1 자기장 형성부는 평면 면적은 상기 제2 자기장 형성부의 평면 면적에 대해 3~5배의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 종양 세포 검출방법. - 제3항에 있어서,
상기 제1 자기장 형성부의 자석과 상기 제2 자기장 형성부의 자석은 동일한 자기장 방향을 갖도록 배치되고, 상기 제1 미세 분리 채널 및 상기 제2 미세 분리 채널에 대해 동일 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 종양 세포 검출방법. - 제1항에 있어서,
상기 점탄성 용액은 PEO(poly(ethylene oxide)) 용액을 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 종양 세포 검출방법. - 제6항에 있어서,
상기 PEO 용액은 인산염 완충 식염수(phosphate buffered saline)으로 희석된 상태로 제공되며, 계면활성제를 포함하여 것을 특징으로 하는 종양 세포 검출방법. - 제6항에 있어서,
상기 점탄성 용액에 혼합된 자성 유체는 자성 입자 농도가 1.0~3.0%(vol.)인 것을 특징으로 하는 종양 세포 검출방법. - 종양 세포와 정상 세포를 포함하는 혈액 샘플로부터 상기 종양 세포를 검출하기 위한 종양 세포 검출을 위한 미세 유체칩에 있어서,
입구, 상기 입구에 일 단이 연결되는 제1 미세 분리 채널, 상기 제1 미세 분리 채널에 인접하게 제공되는 제1 자기장 형성부, 상기 제1 미세 분리 채널의 타 단에 위치하며 복수개의 제1 분리 채널을 제공하는 제1 분리 조인트, 상기 제1 분리 채널 중 적어도 하나에 일단이 연결되는 제2 미세 분리 채널, 상기 제2 미세 분리 채널에 인접하게 제공되는 제2 자기장 형성부, 상기 제2 미세 분리 채널의 타 단에 위치하며 복수개의 제2 분리 채널을 제공하는 제2 분리 조인트, 및 상기 제2 분리 채널 중 적어도 하나에 연결되는 출구를 포함하며,
상기 제1 미세 분리 채널 및 상기 제1 분리 조인트를 이용하여 소팅(sorting)을 수행하고, 제2 미세 분리 채널 및 상기 제2 분리 조인트를 이용하여 시퍼레이션(separation)을 수행하는 것을 특징으로 하는 종양 세포 검출을 위한 미세 유체칩. - 제9항에 있어서,
상기 제1 자기장 형성부에 의해 형성되는 자기장의 세기를 상기 제2 자기장 형성부에 의해 형성되는 자기장의 세기를 더 높게 유지하는 것을 특징으로 하는 종양 세포 검출을 위한 미세 유체칩. - 제10항에 있어서,
상기 제1 자기장 형성부 및 상기 제2 자기장 형성부는 네오디뮴 자석으로 제공되는 것을 특징으로 하는 종양 세포 검출을 위한 미세 유체칩. - 제11항에 있어서,
상기 제1 자기장 형성부는 평면 면적은 상기 제2 자기장 형성부의 평면 면적에 대해 3~5배의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 종양 세포 검출을 위한 미세 유체칩. - 제11항에 있어서,
상기 제1 자기장 형성부의 자석과 상기 제2 자기장 형성부의 자석은 동일한 자기장 방향을 갖도록 배치되고, 상기 제1 미세 분리 채널 및 상기 제2 미세 분리 채널에 대해 동일 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 종양 세포 검출을 위한 미세 유체칩.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190008319A KR20200091538A (ko) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | 미세 유체 채널 및 자성 유체를 이용한 혈중 순환 종양세포 검출방법 및 그 검출을 위한 미세 유체 칩 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190008319A KR20200091538A (ko) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | 미세 유체 채널 및 자성 유체를 이용한 혈중 순환 종양세포 검출방법 및 그 검출을 위한 미세 유체 칩 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200091538A true KR20200091538A (ko) | 2020-07-31 |
Family
ID=71834916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190008319A KR20200091538A (ko) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | 미세 유체 채널 및 자성 유체를 이용한 혈중 순환 종양세포 검출방법 및 그 검출을 위한 미세 유체 칩 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20200091538A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023075041A1 (ko) * | 2021-10-29 | 2023-05-04 | 고려대학교 산학협력단 | 미세 입자 분리 및 세척 장치 |
-
2019
- 2019-01-22 KR KR1020190008319A patent/KR20200091538A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023075041A1 (ko) * | 2021-10-29 | 2023-05-04 | 고려대학교 산학협력단 | 미세 입자 분리 및 세척 장치 |
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