KR20210009300A - 전기적 측정 실시 장치 - Google Patents
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Abstract
전기적 측정, 예를 들어 상피 세포의 층에 걸친 전기적 활성도의 측정을 실시하기 위한 장치가 개시된다. 장치는 제1 및 제2 표면을 갖는 카세트로서, 카세트는 마이크로타이터 판과 결합되도록 구성되고, 카세트가 마이크로타이터 판과 결합될 때, 마이크로타이터 판의 방향으로 제1 표면으로부터 연장되는 복수의 전극을 포함하는, 카세트; 및 카세트의 제2 표면에 탈착 가능하게 부착되는 하우징으로서, 하나 이상의 열 관리 요소, 그리고 전극 및 데이터 프로세싱 모듈에 전기적으로 연결된 데이터 획득 모듈을 포함하는 프로세서를 포함하는, 하우징을 포함한다. 예를 들어 그러한 장치를 사용하여, 미세유체 장치 내에서 배양되는 세포의 전기적 특성을 측정하기 위한 생체외 방법이 또한 설명된다.
Description
본 발명은 전기적 측정을 실시하기 위한, 예를 들어 미세유체 장치(microfluidic device) 내에 존재하는 상피 세포의 층에 걸친 전기적 활성도의 측정을 실시하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 예를 들어 상피 장벽 기능에 미치는 테스트 화합물의 조절 효과를 결정하기 위해서, 미세유체 장치에서 배양된 세포의 전기적 특성을 측정하기 위한 생체외 방법에 관한 것이다.
상피 조직은 4가지 기본적인 조직 유형(상피 조직, 결합 조직(connective tissue), 근육 조직, 및 신경 조직 중 하나를 포함한다. 상피 세포는 동물에서(척추 동물 및 무척추 동물 모두에서) 뿐만 아니라 식물에서도 발견되고, 유기체의 생리적 기능에서 중요한 역할을 한다.
상피 세포는 신체의 외측 및 내측 공동 그리고 내강(lumen) 모두를 라이닝한다(line). 상피의 특별한 형태로서, 내피(혈관, 심장, 및 림프관의 내부 라이닝) 및 (심낭, 흉막 및 복막의 벽을 형성하는) 중피가 있다.
상피 세포는, 내부 신체에 대한 보호부로서 작용하는 상피 장벽을 형성한다. 그러한 세포 및 세포가 형성하는 장벽은 신체의 내부 공동과 외부 공동을 격리하고, 신체가 특정 물질을 선택적으로 흡수 및 방출할 수 있게 하는 수단을 제공한다. 상피 장벽 및 상피 세포는, 그러한 이유로, 다양한 생물학적 프로세스, 예를 들어 화학적 및 영양적 흡수, 세포간 운반, 감각의 검출, 폐기물 방출, 및 미생물 감염으로부터의 보호에 있어서 중요하다. 모든 상피조직은 일반적으로, 별도의 세포 섬유 기본 멤브레인에 의해서 하부 조직으로부터 분리된다.
예로서, 상피조직은, 폐포 또는 기낭을 포함하는, 폐의 구조물을 형성하고, 대부분의 기관, 예를 들어 위 및 소장, 신장, 및 이자를 라이닝한다. 상피조직은 또한 식도를 라이닝하고, 담관 및 타액선과 같은 관 및 선(gland)에서 발견된다. 이들은 미뢰(taste bud)를 형성하고, 코, 귀, 및 눈 그리고 피부를 라이닝한다.
내피는, 혈관 및 림프관의 내부 표면을 라이닝하는 내피 세포의 얇은 층이고, 내강 내의 순환 혈액 또는 림프와 관의 벽의 나머지 및 하부 조직 사이에 인터페이스를 형성한다. 이러한 인터페이스의 예로서 혈액-뇌 장벽이 있다.
중피 세포는, 신체의 장막강 및 내부 기관을 라이닝하는 특별한 포장-유사(pavement-like) 세포의 단일 층을 형성한다. 중피로 지칭되는, 이러한 층의 주요 기능은 미끄러운, 비-접착성의 그리고 보호적인 표면을 제공하는 것이다. 그러나, 중피 세포는, 장막강에 걸친 유체 및 세포의 운반, 항원 제공, 염증 및 조직 복원, 응고 및 섬유소 용해 및 종양 세포 부착을 포함하는, 다른 중요한 역할을 한다.
상피 세포는 많은 수의 구분 가능한 특성을 특징으로 한다. 상피 세포들은 상피조직이라고 지칭되는 조직의 시트 내에서 함께 결합된다. 이러한 시트들은, 밀착 연접(tight junction), 접착, 데스모솜(desmosome), 및 간극 연접을 포함하는, 몇 가지 유형의 상호작용을 통해서 함께 유지된다. 밀착 연접, 또는 조눌래 오클루덴트(zonulae occludente)은, 2개의 영역들 사이의 분극과 함께, 상피 세포의 심첨부(상부) 영역과 기저부(하부) 영역 사이의 표시부로서 작용한다. 상피는, 기저판(basal lamina)으로 지칭되는 기본 멤브레인에 의해서 기저부 측면 상에서 지지된다.
언급된 바와 같이, 하나의 구분되는 특징은, 분극화된 상피 세포의 플라즈마 멤브레인을 심첨부측 부분 및 기저부측 부분으로 분리하는 밀착 연접의 형성이다. 세포의 심첨부측 부분은, 예를 들어 조직 배양판 상에서, 생체외 성장된 세포 단일층 내에서 배향될 때, 세포의 노출되는 또는 상단의 부분이다. 신체 내의 상피 세포 시트의 맥락에서, 심첨부측 표면은 상피에 의해서 라이닝된 내강에 노출될 것이다. 세포의 기저부측 표면은 하단부, 또는 기저 부분 및 측면, 또는 측방향 부분으로 구성된다. 조직 배양판에서 성장된 세포의 맥락에서, 세포의 기저부측 멤브레인은 조직 배양판과 접촉되는 세포의 부분 및 밀착 연접 아래에 위치되는 세포의 측방향 부분이다. 신체 내의 상피 세포 시트의 맥락에서, 세포의 기저부측 표면은 상피에 의해서 라이닝된 신체의 내측 부분에 노출될 것이다. 다양한 단백질이 심첨부측 또는 기저부측 멤브레인에 대해서 특정되어 국소화된다. 중요성을 감안할 때, (내피 세포 및 중피 세포를 포함하는) 상피 세포가 다양한 생물학적 프로세스를 연구하는데 있어서 널리 사용되는 것이 놀랍지 않다. 세포는 분자 세포 생물학, (미생물) 병인학, 약리학, 및 독성학과 같은 분야에서의 연구에 매우 적합하다.
상피 세포 및 장벽 기능을 연구하기 위한 수많은 모델 시스템이 개발되었다. 상피 세포의 연구는 일반적으로, 상피 세포의 심첨부측 또는 기저부측 표면과 접촉되는 배양 매체에 접근하거나 이를 변경할 수 있는 능력을 필요로 한다. 표준 조직 배양 장치가 이러한 종류의 조작을 허용하지 않음에 따라, 특별한 세포 배양 장치가 개발되었다. 생체외 모델 시스템에서 가장 많이 사용되는 주요 장치는, Transwell®(Corning, Inc., Lowell, Mass.)와 같은, 투과성 조직 배양판 삽입체이다. 이러한 장치는, 조직 배양판의 웰(well) 내로 삽입될 수 있는 인공적인 투과성 성장 지지부를 제공한다. 투과성 성장 지지부의 표면에 걸쳐 분극화된 세포 단일층을 배양하는 것에 의해서, 이는 조직 배양 웰의 심첨부측 챔버 및 기저부측 챔버를 분리하기 위한 선택적인 장벽으로서 기능할 것이다.
그러한 모델 시스템은 새로운 약물의 개발, 다양한 질병의 이해, 및 작용제의 독성 효과의 이해에서 중요한 역할을 한다.
예를 들어, 약물 개발 프로세스 중에, 잠재적인 치료제 또는 약물 후보는, 승인 획득 및 후속 상용화에 앞서서, 의도된 용도에 대한 안전성 및 효과 모두를 나타내야 한다. 상피 장벽 기능을 부정적으로 조절하는 다양한 약물이 알려져 있다(예를 들어, Youmba 등의 J Pediatr Gastroenterol Nutr 2012;54:463-70 참조). 다른 한편으로, 예를 들어 장벽을 일시적으로 개방함으로써 상피 세포의 장벽 기능을 조절하는 화합물이, 체순환 및 기관에 대한 약물의 전달을 개선하는데 있어서 유용할 수 있다(Deli, Biochimica et Biophysica Acta - Biomembranes 1788 (4) 2009, 892-910).
마찬가지로, 혈액 뇌 장벽을 일시적으로 개방하는 것은 뇌에 약물을 전달하는데 있어서 유용할 수 있다. 또한, 그러한 시스템은, 식품, 화장품, 및 음료에서 발견되는 화합물을 포함하는 모든 종류의 화합물, 및 박테리아가 장벽 기능에 미치는 영향을 이해하는데 있어서 중요하다. 예를 들어, 클로스트리듐 다이피셀 독소는, 밀착 연접 단백질의 멤브레인 마이크로도메인 국소화를 변경함으로써, 상피 장벽 기능을 방해하는 반면(Nusrat 등의 Infect Immun. 2001 Mar;69(3):1329-36.), 다른 성분은 상피 장벽 기능을 증가 또는 보충할 수 있다.
현재의 상피 세포 모델 시스템이 약물 발견에 있어서 유용하지만, 이러한 작업에서 필요한 매우 균일한 세포 단일층으로 인해서, 이러한 시스템 내의 세포와 함께 작업하는 것이 어려운 것으로 밝혀졌다. 실험 작업은 정확한 세포 유형을 선택하는 것, 다수의 균일한 세포 단일층을 생성하는 것, 및 세포 단일층의 무결성(integrity)이 실험의 실험을 위해서 충분할 것을 보장한다. 또한, 이들의 전부는, 실험적으로 용인될 수 있는 결과가 반복적으로 생성될 수 있도록 양호하게 구축되어야 한다. 이러한 난제는, 희망하는 상피 세포 모델 시스템을 개발하는 것이 어려운 프로세스가 되게 할 수 있고, 몇달 또는 몇년의 작업을 필요하게 할 수 있다.
일반적으로 마이크로타이터 판(microtiter plate) 내에서 다수의 동시적인 전기적 측정을 실시하고자 하는 장치가, 예를 들어 Andreescu S. 등의 Analytical Chemistry 2004, 76(8), 2321; Thomas S. Mann 등의 Analytical Chemistry, 2008, 80(8), 2988; Reiter S. 등의 Analyst, 2001, 126(11), 1912; 및 US 2010/099094에서 설명된 바와 같이, 당업계에 알려져 있다.
그러나, 이러한 장치는 많은 처리량의 스크리닝에서의 적용에 적합하지 않은데, 이는 연속적인 판들을 전환하는데 그리고 측정을 셋업하는데 시간이 소요되기 때문이다. 많은 수의 상이한 화합물들에 대한 전기적 특성에 관한 데이터를 신속하게 제공할 수 있는, 새로운 많은 처리량의 스크리닝 장치 및 방법의 개발에 큰 관심이 집중되고 있다. 그에 따라, 본 발명의 목적은, 전기적 특성, 예를 들어 상피 장벽 기능에 미치는 화합물의 영향에 관한 보다 양호한 이해를 초래하는, 개선된 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따라서, 전기적 측정을 실시하기 위한 장치가 제공되고, 그러한 장치는:
제1 및 제2 표면을 갖는 카세트로서, 카세트는 마이크로타이터 판과 결합되도록 구성되고, 카세트가 마이크로타이터 판과 결합될 때, 마이크로타이터 판의 방향으로 제1 표면으로부터 연장되는 복수의 전극을 포함하는, 카세트; 및
카세트의 제2 표면에 탈착 가능하게 부착되는 하우징으로서, 하우징은 하나 이상의 열 관리 요소, 및 전극 및 데이터 프로세싱 모듈에 전기적으로 연결된 데이터 획득 모듈을 포함하는 프로세서를 포함하는, 하우징을 포함한다.
본 발명에 따른 장치는, 마이크로타이터 판 내에 통합된 전극 또는 연속적인 표면들을 필요로 하지 않고, 표준 마이크로타이터 판을 갖춘 전극 카세트의 사용을 가능하게 한다. 이는, 전극 카세트 내의 전기적 측정을 위한 모든 전극을 가지는 것 그리고 마이크로타이터 판 내로의 삽입을 위해서 전극 카세트의 단일 표면으로부터 연장되는 것에 의해서 가능해진다. 장치는 Transwell® 판 및 Organoplates®과 함께 사용될 수 있고, 자체적인 전극들의 세트를 기부 내에 포함하는 특별한 타이터판의 필요성을 제거한다. 카세트들은, 웰들의 높이 및 간격뿐만 아니라 웰들 사이의 가능한 연결성을 포함하는, 임의의 타이터판의 웰 레이아웃과 합치되도록 구성될 수 있다. 전극의 길이는, 웰의 깊이에 합치되도록 및/또는 웰 내의 상이한 위치들에서 측정하도록 구성될 수 있다. 카세트는 또한 단일 웰 내측의, 예를 들어 단일 웰 내에 존재하는 트랜스웰 삽입체(transwell insert)의 내측 및 외측의 다수의 위치에서 측정하도록 구성될 수 있다.
'카세트' 및 '전극 카세트'라는 용어는 상호 교환 가능하게 사용되고, 명세서 전반을 통해서 동일한 의미를 갖는다. 유사하게, '마이크로타이터 판' 및 '타이터 판'이라는 용어가 상호 교환 가능하게 사용된다.
본 발명의 제2 양태에 따라, 미세유체 장치 내에서 배양되는 세포의 전기적 특성을 측정하기 위한 생체외 방법이 제공되고, 그러한 방법은 a. 복수의 미세유체 채널을 포함하는 미세유체 장치를 제공하는 단계로서, 미세유체 채널의 적어도 하나가 겔로 적어도 부분적으로 충진되고; 미세유체 채널의 적어도 하나는, 심첨부측 및 기저부측 측면을 갖는, 겔 상의 또는 겔에 대항하는(against) 층으로서 세포를 포함하고, 바람직하게 세포의 층은 미세유체 채널 내에서 심첨부측 측면 및 기저부측 측면을 갖는 관형 구조물을 갖는, 단계;
b. 심첨부측 측면과 접촉되는 유체와 연결된 적어도 하나의 전극 및 기저부측 측면과 접촉되는 유체와 연결된 적어도 하나의 전극을, 미세유체 채널에 제공하는 단계로서; 그에 따라 미세유체 채널을 전기 회로 내에 통합하는, 단계;
c. 임피던스 스펙트럼, 전압 또는 전류를 측정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제3 양태에 따라서, 제1 양태에 따른 장치를 세정하기 위한 방법이 제공되고, 그러한 방법은:
(a) 카세트를 전극을 수용하는 웰을 포함하는 세정 판과 결합시키는 단계로서, 웰은 전극을 침잠시키는 세정 용액을 포함하는, 단계;
(b) 세정 용액이 임의의 재료 축적을 전극으로부터 제거하게 하는 단계;
(c) 선택적으로, 세정 중에 전기적, 열적, 기계적, 또는 음향적 작동과 같은 능동적 작동을 제공하는 단계를 포함하고,
세정 용액이 바람직하게 산, 염기, 산화제, 환원제, 유기 용매, 또는 세제 중 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 제4 양태에 따라서, 제1 양태에 따른 장치를 교정하기 위한 방법이 제공되고, 그러한 방법은:
(a) 전극이, 교정 용액 및/또는 전기 회로를 포함하는 기준 시스템과 접촉되도록, 카세트를 교정 판과 결합시키는 단계;
(b) 전극의 전기적 특성을 결정하고, 상기 특성을 기준 값과 비교하는 단계;
(c) 선택적으로, 제35항의 방법에 따라 전극을 세정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제5 양태에 따라, 제1 양태에 따른 장치의 복수의 전극과 결합되도록 구성된 웰을 포함하는 세정 판, 및 세정 용액을 포함하는 하나 이상의 병(vial)을 포함하는 부품의 키트가 제공되고, 세정 용액은 바람직하게 산, 염기, 산화제, 환원제, 유기 용매, 또는 세제 중 하나 이상을 포함한다.
제1 양태에 따른 장치는 전극 카세트가 하우징의 데이터 획득 및 프로세싱 전자기기로부터 탈착될 수 있게 하고 세정될 수 있게 하며, 그에 따라 본 발명의 제3 내지 제5 양태를 가능하게 할 수 있다.
이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 단지 예로서 설명할 것이다.
도 1은 본 개시 내용에 따른 장치를 도시한다.
도 2는 미세유체 네트워크에 걸쳐 전기적 활성도를 측정하기 위한 6개의 전극 쌍을 포함하는 예시적인 미세유체 네트워크를 도시한다.
도 3은 미세유체 네트워크에 걸쳐 전기적 활성도를 측정하기 위한 미세유체 네트워크의 추가적인 예를 도시한다.
도 4는 미세유체 채널 내측의 배양 매체 내에 침잠되는 전극 카세트의 전극의 횡단면적인 그리고 확대된 도면을 도시한다.
도 5는 미세유체 네트워크에 걸쳐 전기적 활성도를 측정하기 위한 대칭적인 구성 및 비대칭적 구성을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 장치 및/또는 방법으로 측정된 전형적인 임피던스 스펙트럼을 도시한다.
도 7은 Caco-2 세포를 포함하는 배양된 세관에 대한 시간에 따른 TEER의 변화를 도시한다.
도 8은 Caco-2 세관의 TEER에 미치는 스타우로스포린의 영향을 도시한다.
도면을 구체적으로 참조하면, 도시된 특정부가 예이고 단지 본 발명의 상이한 실시예들에 관한 예시적인 설명을 위한 것임을 강조한다. 이들은 본 발명의 원리 및 개념적인 양태에 관한 가장 유용하고 용이한 설명으로 생각되는 것을 제공하는 문구로 제공되었다. 이와 관련하여, 본 발명의 기본적인 이해에 필요한 것보다 더 구체적으로 본 발명의 구조적 상세 내용을 도시하지는 않는다.
도 1은 본 개시 내용에 따른 장치를 도시한다.
도 2는 미세유체 네트워크에 걸쳐 전기적 활성도를 측정하기 위한 6개의 전극 쌍을 포함하는 예시적인 미세유체 네트워크를 도시한다.
도 3은 미세유체 네트워크에 걸쳐 전기적 활성도를 측정하기 위한 미세유체 네트워크의 추가적인 예를 도시한다.
도 4는 미세유체 채널 내측의 배양 매체 내에 침잠되는 전극 카세트의 전극의 횡단면적인 그리고 확대된 도면을 도시한다.
도 5는 미세유체 네트워크에 걸쳐 전기적 활성도를 측정하기 위한 대칭적인 구성 및 비대칭적 구성을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 장치 및/또는 방법으로 측정된 전형적인 임피던스 스펙트럼을 도시한다.
도 7은 Caco-2 세포를 포함하는 배양된 세관에 대한 시간에 따른 TEER의 변화를 도시한다.
도 8은 Caco-2 세관의 TEER에 미치는 스타우로스포린의 영향을 도시한다.
도면을 구체적으로 참조하면, 도시된 특정부가 예이고 단지 본 발명의 상이한 실시예들에 관한 예시적인 설명을 위한 것임을 강조한다. 이들은 본 발명의 원리 및 개념적인 양태에 관한 가장 유용하고 용이한 설명으로 생각되는 것을 제공하는 문구로 제공되었다. 이와 관련하여, 본 발명의 기본적인 이해에 필요한 것보다 더 구체적으로 본 발명의 구조적 상세 내용을 도시하지는 않는다.
정의
본 발명의 장치 및 방법에 관한 다양한 용어가 명세서 및 청구 범위의 전체를 통해 사용된다. 이러한 용어는 달리 지시되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서의 통상적인 의미를 부여 받는다. 특별히 정의된 다른 용어는 본 명세서에 제공된 정의와 일치하는 방식으로 해석되어야 한다. 바람직한 재료 및 방법이 본 명세서에 설명되어 있으나, 본 명세서에 설명된 것과 유사한 또는 동등한 임의의 방법 및 재료가 본 발명의 시험을 실시하는데 사용될 수 있다.
"A", "an" 및 "the": 이러한 단수 형태 용어는 내용이 명확하게 달리 기재되지 않는 한 복수형을 포함한다. 따라서, 예를 들면, "세포(a cell)"에 대한 언급은 2개 이상의 세포들의 조합 등을 포함한다.
"약(About)" 및 "대략적으로(approximately)": 이러한 용어는, 양(amount), 일시적 기간(temporal duration) 등과 같은 측정 가능한 값을 언급할 때, 특정 값으로부터 ±20% 또는 ±10%, 보다 바람직하게 ±5%, 더욱 바람직하게 ±1%, 그리고 보다 더 바람직하게는 ±0.1%의 변경를 포함하는 것을 의미하며, 이러한 변경은 본 명세서에 개시된 방법을 실시하는데 있어서 적합하다.
"포함(Comprising)": 이러한 용어는 포괄적이고(inclusive) 개방적인(open ended) 것으로 해석되며, 배타적인(exclusive) 것으로 해석되지 않는다. 특히, 그러한 용어 및 그 변형은 명시된 특징, 단계 또는 구성요소가 포함됨을 의미한다. 이러한 용어는 다른 특징, 단계 또는 구성요소의 존재를 배제하는 것으로 해석되어서는 안된다.
"예시적인(Exemplary)": 이러한 용어는 "예(example), 실례(instance) 또는 예증(illustration)의 역할을 함"을 의미하며 본 명세서에 개시된 다른 구성을 배제하는 것으로 해석되어서는 안된다.
"미세유체 시스템(Microfluidic system)": 이러한 용어는 피콜리터 이하(sub-picoliter)에서 밀리리터 이하(submilliliter) 또는 밀리리터 범위와 같은 소량의 액체를 포함, 유동, 프로세싱 또는 그 외의 조작을 하도록 구성된, 장치 또는 장치의 유체 구성요소를 지칭한다. 일부 예시적인 실시예에서, 미세유체 채널과 같은 미세유체 특징부(microfluidic feature)의 최대 단면 치수는 1 mm 미만, 500 미크론 미만, 100 미크론 미만, 50 미크론 미만, 또는 25 미크론 미만일 수 있다. 예를 들어 WO 2008/079320, WO 2013/151616, WO 2010/086179, WO2012/120101와 같은 특허 문헌을 포함하는 많은 미세유체 시스템, 장치, 방법 및 제조가 알려져 있거나, 예를 들어 Mimetas, Leiden, The Netherlands(예를 들어, OrganoPlate; www.mimetas.com)으로부터 상업적으로 사용될 수 있다. 그러한 출원 및 문헌이 본원에서 제공된 임의의 청구항에 특별한 제한을 가하지는 않지만, 이러한 문헌은 유용한 배경 자료를 제공한다.
장치
전기적 측정을 실시하기 위한 장치가 설명된다. 장치는 제1 및 제2 표면을 갖는 카세트로서, 카세트는 마이크로타이터 판과 결합되도록 구성되고, 카세트가 마이크로타이터 판과 결합될 때, 마이크로타이터 판의 방향으로 제1 표면으로부터 연장되는 복수의 전극을 포함하는, 카세트; 및 카세트의 제2 표면에 탈착 가능하게 부착되는 하우징으로서, 하우징은 하나 이상의 열 관리 요소, 그리고 전극 및 데이터 프로세싱 모듈에 전기적으로 연결된 데이터 획득 모듈을 포함하는 프로세서를 포함하는, 하우징을 포함한다.
다른 예에서, 장치는 제1 및 제2 표면을 갖는 카세트로서, 카세트는 마이크로타이터 판과 결합되도록 구성되고, 카세트가 마이크로타이터 판과 결합될 때, 마이크로타이터 판의 방향으로 제1 표면으로부터 연장되는 복수의 전극을 포함하는, 카세트; 및 카세트와 전기적으로 연통되는 하우징으로서, 전극에 전기적으로 연결된 데이터 획득 모듈 및 데이터 프로세싱 모듈을 포함하는, 하우징을 포함한다. 사용 시에, 전극 카세트가 마이크로타이터 판과 결합될 때, 하우징은 전극 카세트에 인접할 수 있다.
일부 예에서, 장치는 임피던스 분광법, 전위차 측정법, 전압 측정법 또는 전류 측정법을 위해서 구성된다. 예를 들어, 장치는 경상피적으로(transepithelial) 또는 경내피적으로 전기 저항(TEER)을 측정하도록 구성될 수 있다. 경상피적 또는 경내피적 전기 저항은 마이크로타이터 판 내의 미세유체 네트워크 내의 세포의 층에 관한 것일 수 있다. 다른 예로서, 장치는 어싱 챔버(Ussing chamber)로서 사용되도록 구성될 수 있다.
장치의 상이한 구성요소들을 이제 설명할 것이다.
카세트
일 예에서, 장치의 카세트는 전극 카세트로 지칭된다. 카세트는 제1 및 제2 표면을 가지고, 복수의 전극이 제1 표면으로부터 연장된다. 일부 예에서, 카세트의 제2 표면은 제1 표면에 대향되는 표면이다. 일부 예에서, 카세트의 제2 표면은 제1 표면에 수직이고 그에 인접하는 표면이다.
카세트는, 카세트 및 마이크로타이터 판이 서로 결합될 때 전극이 마이크로타이터 판을 향해서 연장되는 방식으로, 마이크로타이터 판과 결합되도록 구성된다. 복수의 전극이 하나 이상의 하위 세트로 그룹화될 수 있고, 각각의 하위 세트는 적어도 2개의 전극, 예를 들어 적어도 3개, 예를 들어 적어도 4개, 예를 들어 적어도 5개, 예를 들어 적어도 6개, 예를 들어 적어도 7개, 예를 들어 적어도 8개의 전극을 포함한다.
일부 예에서, 복수의 전극 및/또는 전극의 하나 이상의 하위 세트가 마이크로타이터 판의 적어도 2개 이상의 웰의 구성에 상응하는 미리 결정된 구성으로 배치되고; 마이크로타이터 판은 바람직하게 96개의 미세유체 칩을 포함하고, 마이크로타이터 판은 바람직하게 ANSI SLAS 표준 1 내지 4-2004에 따른 384 웰 판이다. 따라서, 전극 카세트는, Transwell® 또는 OrganoPlate® 타이터 판과 같은 상업적으로 입수할 수 있는 마이크로타이터 판과 양립 가능하도록 제조될 수 있다.
예를 들어, 전극의 적어도 하나의 하위 세트가, 마이크로타이터 판과 미세유체적으로 연결되는 웰의 적어도 하나의 하위 세트에 상응하게 구성되도록, 전극이 구성될 수 있다.
전극, 즉 복수의 전극은 웰 내측의 유체 내에 침잠되도록, 그에 따라 유체를 전기 회로 내에 통합하도록 구성된다. 예를 들어, 복수의 전극은, 카세트로부터 그리고 카세트와 결합된 마이크로타이터 판의 웰 내로 연장되기에 충분한 길이를 갖는다. 이러한 방식으로, 전기적 측정 중에 웰 내에 존재하는 유체는 임의의 주어진 전극의 하위 세트를 위한 전기 회로를 완성한다.
일부 예에서, 전극의 각각의 하위 세트는 적어도 부하 또는 작업 전극, 감지 전극, 및 기준 전극을 포함한다. 일부 예에서, 전극의 각각의 하위 세트는, 전기 회로 내에서 직접적으로 연결되는 둘 이상의 전극을 포함한다. 채널의 유효 전기 저항을 감소시키기 위해서, 둘 이상의 전극이 마이크로타이터 판의 동일한 미세유체 채널의 하나 이상의 웰에 연결될 수 있다. 일부 예에서, 카세트가 마이크로타이터 판과 결합되고 유체가 마이크로타이터 판 내에 존재할 때 형성되는 전기 회로가, 직접적으로 연결된 전극들에 걸쳐 유사한 전기 저항을 갖도록, 전극의 상기 하위 세트 중 둘 이상이 구성된다. 이러한 방식으로, 전기적 특성의 국소적인 차이의 위치가 전체 시스템의 겉보기(apparent) 전기적 특성에 미치는 영향이 최소화될 수 있다. 예를 들어, 양 미세유체 채널의 근위 단부에만 연결된 전극들로 2개의 미세유체 채널들을 분리하는 국소적으로 중단된 세포 층에 걸친 저항을 측정할 때, 측정된 값은, 그러한 중단부(disruption)가 상기 채널의 근위 단부에 얼마나 근접하는지에 따라 달라질 것이다. 중단부가 전극에 더 근접한다면, 중단부가 전극들로부터 더 멀리 있는 경우보다 더 낮은 전체적인 저항이 측정될 것인데, 이는 더 많은 미세유체 채널이 적어도 부분적으로 우회될 수 있기 때문이다.
2개의 단락된 전극을 세포 층의 기저부측 측면과 접촉되는 미세유체 채널의 근위 및 원위 단부에 대칭적으로 연결하고, 그리고 2개의 단락된 전극을 세포 층의 심첨부측 측면과 접촉되는 미세유체 채널의 근위 및 원위 단부에 대칭적으로 연결하고, 그리고 그 후에 세포 층에 걸쳐 측정할 때, 상기 세포 층의 임의의 국소적인 중단부의 위치는 측정되는 매개변수에 영향을 덜 미칠 것이다.
이러한 효과를 더 설명하기 위해서, 심첨부측 및 기저부측 미세유체 채널 모두가 일련의 직렬로 연결된 저항기로서 간주될 수 있다. 2개의 채널을 분리하는, 세포 및/또는 세포들 사이의 밀착 연접이 심첨부측 및 기저부측 미세유체 채널을 연결하는 병렬 저항기로서 간주될 수 있다. 세포가 큰 장벽 기능을 나타내는 경우에, 상호 관련된 저항기는 큰 저항을 가지는 것으로 간주될 수 있는 반면, 세포 또는 연접의 국소적인 중단부는 상기 저항기의 저항을 낮추는 것으로 간주될 수 있다. 따라서, 저항이 낮아진 저항기의 위치가, 대칭적 회로의 경우보다, 비대칭적 회로의 회로의 등가 저항에 더 영향을 미친다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
추가적인 예에서, 미세유체 채널들의 상이한 단부들에 연결된 전극들 또는 전극 쌍들은 단락되지 않고, 상기 채널들의 전기적 특성들을 별도로 측정하기 위해서 사용된다. 세포와 접촉되는 미세유체 채널을 먼저 특성화(characterizing)하고, 그 후에 미세유체 채널뿐만 아니라 세포를 포함하는 회로를 특성화하는 것에 의해서, 세포 자체의 특성으로 보다 양호하게 결정할 수 있다.
일부 예에서, 복수의 전극 및/또는 전극의 하나 이상의 하위 세트는, 마이크로타이터 판의 단일 구성에 상응하는 미리 결정된 구성으로 배치된다. 다른 예에서, 복수의 전극 및/또는 전극의 하나 이상의 하위 세트는, 복수의 마이크로타이터 판 구성과의 양립성을 최적화하기 위한 미리 결정된 구성으로 배치된다. 상이한 타이터판 구성들과의 양립성은, 다수의 판 레이아웃과 양립 가능한 전극의 레이아웃을 설계하는 것에 의해서, 또는 타이터 판의 상이한 구성들에 맞춰 적응되도록 하나 이상의 전극들의 연결을 전기적으로 또는 달리 스위칭하는 것에 의해서, 또는 타이터 판의 상이한 구성들에 맞춰 적응되도록 타이터 판에 대한 카세트의 배향을 조정하는 것에 의해서 달성될 수 있다.
일부 예에서, 마이크로타이터 판에 대한 카세트의 의도된 배향 및/또는 프로세서에 대한 카세트의 의도된 배향은, 의도된 배향을 나타내는 마킹에 의해서, 및/또는 다수의 부품들이 의도된 위치 이외의 임의의 다른 위치에 결합되는 것을 방지하는 기하형태적 특징부에 의해서 보장된다. 이러한 특징부는 비대칭적인 정렬 핀, 슬롯, 또는 유사한 특징부, 및/또는 비대칭적인 모따기된 모서리를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 둘 이상의 전극이 마이크로타이터 판의 단일 웰 내에 침잠된다. 이러한 구성은, 감지 전극의 이중 층 커패시턴스의 영향의 제거를 포함하여, 전기 회로 및/또는 테스트 하의 장치(DUT)의 보다 양호한 전기적 특성화를 가능하게 하는, 4-점 전기적 측정을 가능하게 한다. 이러한 효과는, 다른 전극이 감지를 위해서 사용되는 동안, 전류의 대부분을 운반하기 위해서 하나의 전극을 사용하는 것에 의해서 달성될 수 있다. 이는 감지 전극의 분극화를 감소시키고, 그에 따라, 저주파수 임피던스 측정을 달리 손상시킬 수 있는 이중 층의 형성을 대부분 방지한다. 또한, 4-점 측정은 미세유체 채널 내의 국소화 현상의 영향 즉, 비제한적으로, 온도의 변화, 매체 전도도의 변화, 전극 위치의 변화, 및 기포의 존재와 같은 현상의 영향을 감소시킨다. 이러한 비-생물학적 인자는 채널 저항에 영향을 미치고, 그에 의해서 실제 임피던스 판독에 영향을 미치고, 이는 다시 임피던스 스펙트럼으로부터 TEER 값을 도출하는 것을 더 어렵게 한다.
전극의 표면적 및 두께는 마이크로타이터 판의 웰의 치수에 의해서 제한된다. 전형적으로, 매체 레벨 및 웰 내의 내용물과 관계없이, 저항이 무시될 수 있도록 표면적이 결정된다. 이중 층 커패시턴스 임의의 축적은 4-점 측정에 의해서 상쇄된다.
일부 예에서, 전극 재료는 생체적합 재료를 포함한다. 예를 들어, 전극 재료는 백금, 금 도금 황동, 금 도금 스테인리스 강 또는 스테인리스 강을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 전극은 염화 은 전극, 이온 선택적 전극, 또는 생기능적 전극(biofunctionalized electrode) 중 하나 이상을 포함한다. 일부 예에서, 전극 재료는, 침잠을 위한 용액에 의한 열화(劣化) 또는 부착(fouling)에 대한 내성을 갖는 재료를 포함한다. 그러한 전극 재료는 바람직하게, 금, 백금 또는 스테인리스 강과 같이, 비활성(noble), 불활성, 및/또는 내식성을 갖는다. 전극 재료가 스테인리스 강일 때, 이는 바람직하게 오스테나이트계 스테인리스 강, 더 바람직하게 SAE 유형의 316 스테인리스 강, 더 바람직하게 SAE 유형의 316F(식품 등급)이다.
일부 예에서, 전극 카세트는 적어도 80개의 전극, 더 바람직하게 적어도 96개의 전극, 더 바람직하게 적어도 128개의 전극, 더 바람직하게 적어도 248개의 전극, 더 바람직하게 적어도 768개의 전극을 포함한다.
일부 예에서, 복수의 전극은, 서로 실질적으로 또는 대략적으로 평행한 배향으로, 카세트의 제1 표면으로부터 연장된다. 이러한 것이, 각각의 그리고 모든 전극이 직선형이고 카세트의 제1 표면에 대해서 직각으로 카세트로부터 연장될 것을 요구하는 것으로 해석되지 않아야 한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그 대신, 특정 구성의 마이크로타이터 판의 특정 웰과 결합될 수 있게 하기 위해서, 하나 이상의 전극이 특정 형상 또는 구성을 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 일부 예에서, 웰 내의 상이한 위치들에서의 또는 상이한 웰들 내에서의 삽입을 수용하기 위해서, 전극의 하위 세트들이 상이한 형상들 또는 길이들을 갖는다.
일부 예에서, 복수의 전극이 전자기기 보드, 예를 들어 카세트 내에 수용된 인쇄회로기판(PCB)에 전기적으로 연결된다. 본 발명의 맥락에서, 전극에 연결된 그러한 전자기기 보드가 또한 전극 보드로서 지칭될 수 있다. 전극 보드는, 적어도 하우징의 데이터 획득 모듈에 전기적으로 연결될 수 있게 하는 전기 연결부를 가질 수 있다. 일부 예에서, 전극 보드는 피동적 전극 및 전기 회로를 형성하는데 필요한 전도성 리드만을 포함한다. 다른 예에서, 전극 보드는 또한, 스위치, 다중화기, 증폭기, 및/또는 필터를 포함할 수 있는, 능동적 전기 구성요소를 포함한다. 전극 보드는, 하우징 내의 측정 전자기기를 교정하기 위한 교정 PCB를 더 포함할 수 있다. 전극 보드는, 일련 번호 및 교정 데이터와 같은 정보를 저장하기 위한 칩을 더 포함할 수 있다.
일부 예에서, 전극 카세트는, 전극 보드가 내부에 위치되는 케이싱을 포함한다. 케이싱은 실험실 장치에서 전형적으로 사용되는 임의의 재료, 예를 들어 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리옥시메틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리우레탄, 아크릴레이트 중합체, 유리 섬유, 알루미늄, 스테인리스 강 또는 다른 플라스틱 또는 금속으로 형성될 수 있다. 일부 예에서, 복수의 전극을 포함하는 전극 카세트는 실험실 세정 기술, 제형, 및 장비와 양립 가능하다. 예를 들어, 전극 카세트는 산성, 염기성, 유기 또는 무기 세정 용액 또는 산화 세정 용액, 또는 세제 및/또는 소독 용액과 양립될 수 있다. 전극 카세트는 또한 초음파, 오토클레이빙(autoclaving), 감마 방사선에 의한 멸균처리, e-빔 조사, 이온 빔 조사, UV 조사, 에틸렌 산화물 멸균처리, 및/또는 (과산화수소) 가스 플라즈마 멸균처리와 양립될 수 있다. 일부 예에서, 전극 보드가 전극 카세트로부터 제거될 수 있다. 다른 예에서, 전극 보드는 전극 카세트 내에 고정될 수 있다. 일부 예에서, 전극 보드 및/또는 전극 카세트가 사용되는 마이크로타이터 판에 따라서 상호 교환될 수 있기 때문에, 전극 보드 및/또는 전극 카세트가 (적절한 세정 후에) 재사용될 수 있고, 및/또는 실험실의 소모품으로 간주될 수 있다.
일부 예에서, 카세트의 외부 치수는 전극 및/또는 전극 보드의 외부 치수를 넘어서 연장되고, 그에 따라, 어떠한 전극도 상기 표면과 닿지 않고, 카세트가 표면 상에 배치될 수 있게 보장한다. 또한, 이러한 실시예는 구불구불한 경로의 멸균성을 증가시키는데 도움을 주고, 즉 카세트에 부착되는 마이크로타이터 판을 멸균 상태로 유지하기가 더 쉽다. 이러한 조건 하에서, 가스 교환이 여전히 발생되고, 그에 따라 측정되는 세포의 호흡을 가능하게 한다. 추가적인 예에서, 타이터 판 및/또는 하우징과의 인터페이싱 중에 전극 및/또는 연결부를 그들의 의도된 위치로 안내하는 것을 돕도록, 카세트의 형상이 결정된다. 그러한 안내 작용은, 동작 중에 임의의 구성요소가 손상될 위험을 최소화하고 사용 용이성을 개선한다.
하우징에 용이하게 부착 및 탈착되는 카세트를 가지는 것은, 하나의 하우징을 다수의 카세트와 함께 사용할 수 있게 한다. 이는, 처리량이 많은 환경에서 장치를 사용할 때 유리하다.
카세트가 마이크로타이터 판과 결합될 때, 전체 조합체가 하우징으로부터 분리될 수 있다. 카세트가 마이크로타이터 판에 부착된 상태로 유지하는 것은 인큐베이터의 외부로 멸균 판을 가져갈 수 있게 하고, 멸균 판을 비-멸균 환경에서, 예를 들어 TEER 장치 내에서 사용할 수 있게 한다. 마이크로타이터 판 및 그 내용물은, 측정 이후에도, 멸균 상태를 유지할 것이다. 이는, 추후의 시점에 측정을 실시하기 위해서, 인큐베이터 내로 다시 배치될 수 있다. 심지어, 카세트-마이크로타이터 판 조합체를 다른 실험실로 전달할 수 있다.
탈착 가능하게 탈착되는 구성요소를 갖는 것에 의해서 가능해질 수 있는 다른 선택 사항은 하나의 마이크로타이터 판과 함께 상이한 카세트들을 사용할 수 있다는 것이다. 그러한 카세트는 다른 목적을 위한 상이한 전극 구성, 예를 들어 전류 측정법(amperometry), pH 측정, 및 O2 감지를 위한 구성을 가질 수 있다.
하우징
장치의 하우징은 전극 카세트에, 예를 들어 전극 카세트의 제2 표면에 탈착 가능하게 부착되도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 하우징의 표면은 전극 카세트의 제2 표면에 직접 접촉될 수 있거나 그에 밀접하게 위치될 수 있고, 이는 장치가 작은 풋프린트(footprint)를 갖는다는 것, 그에 따라 장치의 휴대성을 증가시킨다는 것을 의미한다. 이러한 휴대성은, 장치를 인큐베이터에서 사용하기에 적합하게 하고 실험실 록커(laboratory rocker)와 조합하기에 적합하게 하고, 이는 많은 처리량의 환경에서 유리하다. 다른 예에서, 하우징은 전기 연결에 의해서만 전극 카세트에 탈착 가능하게 부착될 수 있다. 이러한 방식으로, (전자 회로소자를 수용하는) 하우징은 사용 중에 전극 카세트에 인접하여, 또는 심지어 더 멀리 이격되어 배치될 수 있다. 카세트 및 하우징을 근접하게 하는 것은 또한 기생 커패시턴스(parasitic capacitance)의 축적을 감소시키고, 노이즈를 감소시킨다.
단일 배향으로만 전극 카세트에 부착될 수 있게 하는 방식으로, 하우징의 형상이 구성될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 하우징과 전극 보드 사이의 기계적인 부착은 전기 연결부에 의해서만 실행된다. 다른 실시예에서, 부착되는 부품들을 서로 클램프, 잠금, 나사체결 또는 달리 가역적으로 고정하기 위해서, 전용 메커니즘이 제공된다.
장치의 하우징은, 측정을 실시하는데 필요한 전자기기 구성요소를 조절하기 위해서 그리고 그에 전력을 공급하기 위해서, 인쇄회로기판(PCB)으로 알려진 하나 이상의 전자기기 보드를 포함할 수 있다. 하우징은 PCB 중 하나 상에 배치된 프로세서 또는 프로세싱 유닛을 더 포함할 수 있다. 그러한 프로세서는, 전기적 측정을 제어하기 위해서, 데이터를 획득하기 위해서, 그리고 데이터를 프로세스하기 위해서, 소프트웨어 및/또는 하드웨어와 함께, 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 특정 구현예에서, 프로세서는 복수의 소프트웨어 및/또는 하드웨어 모듈을 포함할 수 있고, 각각의 모듈은 측정 방법의 개별적인 또는 다수의 단계를 실시하도록 구성되거나, 모듈들이 그러한 단계를 실시한다. 프로세서는, 전기 입력을 제어하도록, 전기적 측정을 실시하도록, 그리고 데이터를 프로세스하도록 (예를 들어, 소프트웨어 또는 컴퓨터 프로그램 코드를 사용하여) 구성되거나 프로그래밍될 수 있는, (하나 이상의 마이크로프로세서, 하나 이상의 다수-코어 프로세서 및/또는 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP)와 같은), 하나 이상의 프로세서, 하나 이상의 프로세싱 유닛, 및/또는 하나 이상의 제어기를 포함할 수 있다. 프로세서는, 일부 기능을 실시하기 위한 전용 하드웨어(예를 들어, 증폭기, 전치-증폭기, 아날로그-대-디지털 변환기(ADC), 및/또는 디지털-대-아날로그 변환기(DAC)), 및 다른 기능을 실시하기 위한 프로세서(예를 들어, 하나 이상의 프로그래밍된 마이크로프로세서, DSP 및 연관된 회로소자)의 조합으로서 구현될 수 있다.
일부 예에서, 프로세서는 제어기를 포함하고, 제어기 및/또는 프로세서는 전극 보드에 대한 전기 입력을 제어하여, 전기적 활성도 또는 전기적 특성을 측정한다. 일부 예에서, 프로세서는 전극 카세트의 전극 보드에 전기적으로 연결된 데이터 획득 모듈, 및 데이터 프로세싱 모듈을 포함한다. 데이터 획득 모듈은 데이터를 전기 신호의 형태로 복수의 전극으로부터 획득하도록 구성되는 한편, 데이터 프로세싱 모듈은 데이터 획득 모듈에 의해서 획득된 데이터를 프로세스하도록 구성된다.
일부 예에서, 데이터 획득 모듈은, 바람직하게 0.1 Hz 내지 100 MHz의 범위, 더 바람직하게 1 Hz 내지 100 MHz의 범위, 더 바람직하게 10 Hz 내지 100 MHz의 범위, 바람직하게, 10 Hz 내지 90 MHz의 범위, 바람직하게 10 Hz 내지 80 MHz의 범위, 바람직하게 10 Hz 내지 70 MHz의 범위, 바람직하게 10 Hz 내지 60 MHz의 범위, 바람직하게 10 Hz 내지 50 MHz의 범위, 바람직하게 10 Hz 내지 40 MHz의 범위, 바람직하게 10 Hz 내지 30 MHz의 범위, 바람직하게 10 Hz 내지 20 MHz의 범위, 바람직하게 10 Hz 내지 10 MHz의 범위에서, AC 주파수 스윕(frequency sweep)을 실시하는 프로세서를 기초로 데이터를 획득하도록 구성된다. 일부 예에서, 데이터 수집의 주파수 스윕의 범위 및/또는 주파수는 수동적으로, 자동적으로, 또는 반복적인 방식으로, 바람직하게 측정되는 시스템의 특성에 맞춰 최적화되게 적응될 수 있다. 예를 들어, 이는, 제1 측정이 전체 주파수 범위에 걸쳐 실시된다는 것 그리고 후속하여 그러한 측정이 주파수 범위를 적응시키기 위해서, 예를 들어 임피던스 스펙트럼의 TEER 영역 상에서 줌 인(zoom in)하기 위해서 사용된다는 것을 의미한다. 이는, 본 발명에 따른 장치 및/또는 방법으로 실시될 수 있는 많은 처리량의 측정에서 중요한 인자인, 측정 속력을 증가시킨다. AC 주파수 스윕의 인가는, 특히 더 높은 주파수 범위에서, 그리고 특히 전압 공급원으로서 DC 장비를 사용하는 전기 장치에 비교할 때, 교류 전기장이 열을 생성함에 따라, 열 관리 요소에 대한 특별한 요건을 필요로 한다는 것을 이해하여야 한다.
일부 예에서, 하우징이 메모리를 포함할 수 있거나, 하우징 외부의(즉, 분리된 또는 그로부터 원격지에 있는) 메모리와 통신하도록 및/또는 그러한 메모리와 연결되도록 구성될 수 있다. 메모리는 임의의 유형의 비-일시적 기계-판독 가능 매체, 예를 들어, 랜덤-액세스 메모리(RAM), 정적 RAM(SRAM), 동적 RAM(DRAM), 리드-온리 메모리(ROM), 프로그래밍 가능 ROM(PROM), 소거 가능 PROM(EPROM), 및 전기적 소거 가능 PROM(EEPROM)과 같은, 휘발성 및 비-휘발성 컴퓨터 메모리를 포함하는 캐시 또는 시스템 메모리를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 메모리는, 하우징의 프로세서에 의해서 실행되어 프로세서가 측정 프로토콜을 실시하게 할 수 있게 하는 프로그램 코드를 저장하도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 일부 예에서, 메모리는 방법으로부터 초래된 또는 방법에서 사용되는 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 예에서, 메모리는, 미리 설정된 전압 및/또는 전류 크기, 그리고 미리 설정된 데이터 획득 간격, 또는 측정 방법으로부터 초래되거나 측정 방법에서 사용되는, 임의의 다른 정보, 또는 정보의 임의의 조합을 포함하는, 측정 프로토콜을 저장하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 측정 방법으로부터 초래되거나 그러한 방법에서 사용되는 정보를 저장하기 위해서 메모리를 제어하도록 구성될 수 있다.
일부 예에서, 하우징이 사용자 인터페이스를 포함할 수 있거나, 하우징 외부의(즉, 분리된 또는 그로부터 원격지에 있는) 사용자 인터페이스와 통신하도록 및/또는 그러한 사용자 인터페이스와 연결되도록 구성될 수 있다. 사용자 인터페이스는, 측정 방법으로부터 초래되거나 그러한 방법에서 사용되는 정보를 나타내도록 (또는 출력, 디스플레이, 또는 제공하도록) 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 예에서, 사용자 인터페이스는, 측정 방법으로부터 초래되거나 측정 방법에서 사용되는, 임피던스 스펙트럼, 또는 하나의 시점 또는 일련의 시점들에서의 전압 또는 전류 판독, 또는 임의의 다른 정보, 또는 정보의 임의의 조합 중 하나 이상을 나타내도록(또는 출력하도록, 디스플레이하도록, 또는 제공하도록) 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 사용자 인터페이스는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스는 하우징을 통해서 사용자가 정보 또는 명령어를 수동적으로 입력하게 하고, 장치와 상호작용하게 하고, 및/또는 장치를 제어하게 할 수 있다. 따라서, 사용자 인터페이스는, 정보를 나타낼 수 있게 하는(또는 출력, 디스플레이, 또는 제공할 수 있게 하는), 그리고 대안적으로 또는 부가적으로 사용자가 사용자 입력을 제공할 수 있게 하는 임의의 사용자 인터페이스일 수 있다.
예를 들어, 사용자 인터페이스는 하나 이상의 스위치, 하나 이상의 버튼, 키패드, 마우스, 터치 스크린 또는 (예를 들어, 태블릿과 같은 스마트 장치, 스마트폰, 또는 임의의 다른 스마트 장치 상의) 애플리케이션, 디스플레이 또는 디스플레이 화면, 터치 스크린과 같은 그래픽 사용자 인터페이스(GUI), 또는 임의의 다른 시각적 구성요소, 하나 이상의 스피커, 하나 이상의 마이크로폰 또는 임의의 다른 오디오 구성요소, 하나 이상의 조명(예를 들어, 발광 다이오드(LED) 조명), (진동 기능, 또는 임의의 다른 촉지적 피드백 구성요소와 같은) 촉지적 또는 촉각적 패드백을 제공하기 위한 구성요소, (증강 현실 안경, 또는 임의의 다른 증강 현실 장치와 같은) 증강 현실 장치, (스마트 거울, 태블릿, 스마트폰, 스마트 워치, 또는 임의의 다른 스마트 장치와 같은) 스마트 장치, 또는 임의의 다른 사용자 인터페이스, 또는 사용자 인터페이스들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 정보를 나타내도록 제어되는 사용자 인터페이스는, 사용자가 사용자 입력을 제공할 수 있게 하는 것과 동일한 사용자 인터페이스일 수 있다. 프로세서는, 본원에서 설명된 방식으로 동작하게 사용자 인터페이스를 제어하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 하우징은 통신 인터페이스(또는 통신 회로소자)를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스는 장치(또는 장치의 임의의 구성요소, 예를 들어 프로세서, 메모리, 사용자 인터페이스, 및/또는 하우징의 임의의 다른 구성요소와 같은 하우징의 임의의 구성요소)가 하나 이상의 다른 구성요소, 예를 들어, 다른 구성요소, 인터페이스, 장치, 메모리 등과 통신할 수 있게 및/또는 그에 연결될 수 있게 하기 위한 것일 수 있다. 통신 인터페이스는 장치(또는 장치의 임의의 구성요소)가 임의의 적합한 방식으로 통신 및/또는 연결되게 할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스는 장치(또는 하우징 내에서 발견되는 것과 같은 장치의 임의의 구성요소)가, 무선으로, 유선 연결을 통해서, 또는 임의의 다른 통신(또는 데이터 전달) 메커니즘을 통해서 통신 및/또는 연결되게 할 수 있다. 일부 무선 실시예에서, 예를 들어, 통신 인터페이스는 장치(또는 하우징 내에서 발견되는 것과 같은 장치의 임의의 구성요소)가, 통신 및/또는 연결을 위해서, 무선 주파수(RF), 블루투스, 또는 임의의 다른 무선 통신기술을 사용하게 할 수 있다.
장치, 특히 하우징은 장치에 전력을 공급하기 위한 배터리 또는 다른 전력 공급부, 또는 장치를 주 전원에 연결하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 장치가 본원에서 설명된 것 이외의 임의의 다른 구성요소 또는 구성요소들의 조합을 포함할 수 있다는 것을 또한 이해할 수 있을 것이다.
일부 예에서, 하나 이상의 열 관리 요소는, 카세트를 하우징으로부터 열적으로 디커플링시키는 요소, 예를 들어 하우징과 카세트 사이의 절연 층 또는 이격체를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 열 관리 요소는 열을 카세트로부터 멀리 이동시키기 위한 피동적 또는 능동적 열 도관을 포함할 수 있고, 하나 이상의 열 관리 요소는 히트 싱크와 같은 복사 표면, 냉각 핀, 액체 냉각, 펠티에 모듈, 공기 도관, 또는 장치를 통한 또는 그 주위의 공기 유동을 개선하는 팬, 또는 그 임의의 조합 중 하나 이상을 포함한다. 카세트로부터 하우징으로의, 또는 하우징으로부터 카세트로의 열 전달을 관리 또는 최소화하는 것은, 장치의 효율을 크게 개선하고 그 수명을 연장한다. 열 전달을 관리하는 것은 또한 마이크로타이터 판 내측의 세포 배양에 대한 측정을 실시할 때 중요한데, 이는, 세포의 생존 가능성 및 거동이, 배양이 이루어지는 온도의 값 및 그 안정성에 따라 크게 달라지기 때문이다.
일부 예에서, 하우징과 카세트 사이의 거리를 증가시키는 것, 예를 들어 하우징과 카세트 사이에 이격체를 포함하는 것에 의해서, 하우징으로부터 카세트로의 열 전달이 최소화된다. 일부 예에서, 이러한 거리는, 카세트와 하우징 사이에 공기 유동을 부여하는 것에 의해서, 열 관리를 더 개선하기 위해서 사용된다. 또한, 일부 예에서, 대류를 사용하여 열을 카세트로부터 멀리 이동시킨다. 일부 예에서, 열을 하우징의 외부로 운반하기 위해서, 공기 유동이 하우징을 통해서 부여된다. 일부 예에서, 이는, 공기를 하우징 내로 강제하는 팬을 하우징 내에 배치하는 것 그리고 따뜻한 공기를 하우징의 외부로 배출하기 위한 도관을 제공하는 것에 의해서 달성될 수 있다. 그러한 팬은 상단부, 하단부, 또는 측면 표면에 배치될 수 있다. 배기 도관은, 하우징의 임의의 표면의 외부로, 바람직하게 마이크로타이터 판으로부터 멀리 대면되게, 더 바람직하게 잠재적으로 교차 오염 위험을 감소시키기 위해서 다른 물체가 배치될 가능성이 적은 방향으로 대면되게, 공기를 강제하도록 구성될 수 있다.
일부 예에서, 카세트를 향하는 전도를 제한하면서, 카세트로부터 멀어지는 쪽으로의 전도에 의한 열 전달을 개선하도록, 장치의 상이한 구성요소들의 재료가 선택될 수 있다. 상기 재료는, 카세트와 하우징 사이의 열 전도도가 작은 재료, 및/또는 카세트로부터 멀어지는 쪽으로 대면되는 하우징의 측면 상에서 큰 열 전도도를 갖는 재료를 포함할 수 있다.
히트 싱크가 열 관리 요소로서 사용될 때, 또는 금속을 포함하는 다른 피동적 열 관리 요소가 사용될 때, 측정을 방해하는 전기 노이즈를 방지하기 위해서 그리고 기생 커패시턴스의 축적을 방지하기 위해서, 히트 싱크가 접지될 수 있다.
추가적인 예에서, 열 관리 요소들의 조합이 장치 내에 통합된다. 특정 실시예에서, 피동적 히트 싱크는, 상기 히트 싱크에 의해서 방출되는 열 복사선을 외부로 강제하기 위해서, 팬과 조합된다. 이러한 실시예에서, 히트 싱크는, 프로세서를 포함하는 전자기기 보드의 상단부 상에 위치되고, 팬은 히트 싱크의 상단부 상에 위치된다. 여기에서, 상단부는 카세트로부터 멀어지는 쪽으로 대면되는, 그에 따라 유도된 열을 전도 및 강제 대류 각각에 의해서 전극 카세트로부터 멀리 지향시키는 표면을 의미한다.
본 장치의 추가적인 실시예에서, 하우징은 2개의 PCB를 포함한다. 이는, 카세트와 관련하여, 고온 구성요소 즉, 대부분의 열을 생성하는 구성요소가 상단 PCB 상에 위치되는 방식으로, 전자기기 구성요소를 분배할 수 있게 한다. 상단 PCB는, 카세트 및 하우징이 탈착 가능하게 부착될 때, 카세트로부터 가장 먼 PCB이다. 결과적으로, 중간 PCB, 즉 카세트에 가장 근접한 PCB는 적은 전력을 사용하고, 그에 의해서 적은 열을 생성하고, 그에 의해서 전극 카세트의 부근에서 열 대류 또는 전도를 최소화한다. 이러한 특정 실시예에서, 장치는 3개의 PCB를 포함한다. 하나는 카세트 내의 전극 보드이고, 다른 2개는 하우징 내에 포함된다. 격리 층, 예를 들어 플라스틱 층을 양 PCB들 사이에 배치하는 것에 의해서, 중간 PCB와 상단 PCB 사이의 열 전달이 최소화된다.
당업자가, 전술한 열 관리 요소 및 수단의 임의의 유용한 조합을 용이하게 만들 수 있다는 것을 주목하여야 한다.
일부 예에서, 장치는, 마이크로타이터 판을 수용하도록 그리고 카세트 및/또는 하우징과 탈착 가능하게 결합되도록 구성된 기부를 더 포함할 수 있다. 기부는, 카세트가 없을 때에도, 마이크로타이터 판을 수용하도록 그리고 마이크로타이터 판을 확실하게 유지하도록 구성될 수 있다.
일부 예에서, 장치는 이하 중 하나 이상을 보장하기 위한 클램핑 메커니즘을 더 포함할 수 있다: 카세트를 신속하고, 정확하게 그리고 반복 가능하게 하우징에 대해서 배치하는 것; 전극을 신속하고, 정확하게 그리고 반복 가능하게 마이크로타이터 판의 웰 내에 배치하는 것; 카세트 및/또는 하우징을 신속하고, 정확하게 그리고 반복 가능하게 기부에 대해서 배치하는 것; 마이크로타이터 판을 신속하고, 정확하게 그리고 반복 가능하게 기부에 대해서 배치하는 것. 장치의 몇 개의 구성요소를 신속하고, 정확하게 그리고 반복 가능하게 연결 및 분리할 수 있는 가능성은, 많은 처리량의 스크리닝 환경에서의 장치의 사용을 추가적으로 촉진한다.
일부 예에서, 장치의 전체 풋프린트는 타이터 판의 풋프린트의 2배 미만, 바람직하게 마이크로타이터 판의 풋프린트의 1.5배 미만이고, 그에 의해서 장치 내에 결합되어 있는 동안 마이크로타이터 판이 외부 장비와 상호작용하게 할 수 있다.
미세유체 장치 내에서 배양되는 세포의 장벽 기능을 측정하기 위한 생체외 방법
제2 양태에 따라, 미세유체 장치 내에서 배양되는 세포의 전기적 특성을 측정하기 위한 생체외 방법이 제공되고, 그러한 방법은
a. 복수의 미세유체 채널을 포함하는 미세유체 장치를 제공하는 단계로서, 미세유체 채널의 적어도 하나가 겔로 적어도 부분적으로 충진되고; 미세유체 채널의 적어도 하나는, 심첨부측 및 기저부측 측면을 갖는, 겔 상의 또는 겔에 대항하는 층으로서 세포를 포함하고, 바람직하게 세포의 층은 미세유체 채널 내에서 심첨부측 측면 및 기저부측 측면을 갖는 관형 구조물을 갖는, 단계;
b. 심첨부측 측면과 접촉되는 유체와 연결된 적어도 하나의 전극 및 기저부측 측면과 접촉되는 유체와 연결된 적어도 하나의 전극을, 미세유체 채널에 제공하는 단계로서; 그에 따라 미세유체 채널을 전기 회로 내에 통합하는, 단계;
c. 임피던스 스펙트럼, 전압 또는 전류를 측정하는 단계를 포함한다.
일부 예에서, 미세유체 장치는 마이크로타이터 판이다. 많은 미세유체 시스템, 장치 및 제조 방법뿐만 아니라, 겔로 장치를 부분적으로 충진하기 위한 그리고 심첨부측 측면 및 기저부측 측면을 갖는, 겔 상의 또는 겔에 대항하는 관형 세포 구조물을 형성하기 위해서 세포를 배양하기 위한 방법이 알려져 있다. 그러한 공보의 예는 WO 2008/079320, WO 2010/086179, WO 2012/120101, WO 2012/120102, WO 2013/151616, WO 2017/007325, WO 2017/155399, WO 2017/216113을 포함하고, 타이터판은 예를 들어 Mimetas, Leiden, The Netherlands(예를 들어, OrganoPlate®; www.mimetas.com)으로부터 상업적으로 입수할 수 있다. 그러한 출원 및 문헌이 본원에서 제공된 임의의 청구항에 특별한 제한을 가하지는 않지만, 이러한 문헌은, 적어도 하나의 미세유체 채널이 겔로 부분적으로 충진되고 심첨부측 측면 및 기저부측 측면을 갖는, 겔 상의 또는 겔에 대항하는 층으로서 세포를 포함하는, 미세유체 장치의 제공에 관한 유용한 기술적 정보를 제공한다.
일부 예에서, 미세유체 장치는 적어도 40개의 채널 네트워크, 더 바람직하게 64개의 채널 네트워크, 더 바람직하게 96개의 채널 네트워크를 포함한다. 미세유체 장치의 각각의 채널 네트워크가 적어도 하나의 미세유체 채널, 예를 들어 서로 유체 연통하는 적어도 2개의 미세유체 채널, 예를 들어 서로 유체 연통하는 적어도 3개, 예를 들어 적어도 4개의 미세유체 채널을 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 각각의 네트워크의 미세유체 채널이, 전술한 공보에서 설명된 바와 같이, 바람직하게 모세관 압력 기술, 예를 들어 필라(pillar), 융기부, 홈, 소수적인 패치, 또는 대부분이 더 친수적인 채널 내의 덜 친수적인 패치에 의해서 분리된다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
일부 예에서, 겔은 기본 멤브레인 추출물, 세포외 매트릭스 성분, 콜라겐, 콜라겐 I, 콜라겐 IV, 피브로넥틴, 라미닌, 비트로넥틴, D-라이신, 엔탁틴, 헤파란 황화물 프로테오글리칸 또는 이들의 조합이다. 일부 예에서, 겔은, 겔과 세포 층을 분리하는 어떠한 멤브레인도 없이, 세포 층과 직접 접촉된다. 그러한 시스템은, 전술한 바와 같은 미세유체 시스템에서 페이즈가이드(phaseguide) 또는 모세관 압력 장벽을 사용하는 것에 의해서, 가능해질 수 있다. 예를 들어, 겔은 그러한 모세관 압력 기술의 사용을 통해서 미세유체 채널 내에서 구조화될 수 있다. 이러한 방식으로, 그러한 모세관 압력 장벽에 의해서 분리된 레인들(lanes) 또는 미세유체 채널들을 갖는 다수레인(multilane) 미세유체 네트워크에서, 겔이 하나의 채널에 도입될 수 있고 경화될(set) 수 있다. 겔이 적어도 부분적으로 경화되면, 세포가 하나 이상의 인접 레인 내로 도입될 수 있고, 겔과 접촉된 층을 형성할 수 있다. 일부 예에서, 세포는 내피 또는 상피 세포이다. 일부 예에서, 하나 이상의 부가적인 세포 유형들이 세포와 함께 공동-배양된다.
미세유체 네트워크의 특정 구성 및 그 내부의 패터닝된 겔, 그리고 미세유체 채널로 또는 그로부터 액체를 도입 또는 추출하기 위한 웰을 갖는 미세유체 장치의 사용을 통해서, 적어도 하나의 전극이 세포의 층의 심첨부측 측면과 접촉되는 미세유체 채널 내에 포함된 유체와 접촉되도록, 전극, 예를 들어 마이크로전극을 미세유체 채널 내로 선택적으로 그리고 정확하게 도입할 수 있게 하는 한편, 동시에, 적어도 하나의 전극이 세포의 층의 기저부측 측면과 접촉되는 미세유체 채널 내에 포함된 유체와 접촉되도록, 적어도 하나의 전극을 미세유체 채널 내로 도입할 수 있게 한다. 이러한 방식으로, 미세유체 채널 및 그 내용물, 구체적으로 겔, 세포의 층, 그리고 세포의 심첨부측 측면 및 기저부측 측면 상의 미세유체 채널 내에 존재하는 유체가 전기 회로의 일부가 되게 한다. 예를 들어 본원에서 설명된 바와 같이 장치의 일부로서, 전극을 전원 및 데이터 획득 수단에 연결하는 것은, 미세유체 네트워크의 전기적 활성도, 특히 세포의 층에 걸친 전기적 활성도의 측정을 가능하게 한다.
일부 예에서, 전기적 활성도를 측정하는 것, 또는 전기적 특성을 측정하는 것은, 세포의 층을 포함하는 전기 회로의 임피던스 스펙트럼, 전압 또는 전류를 측정하는 것을 포함한다. 예를 들어, 전기적 활성도를 측정하는 것은, 임피던스 분광법, 전위차 측정법, 전압 측정법 또는 전류 측정법을 위해서 측정하는 것을 포함할 수 있다. 일 예에서, 방법은, 마이크로타이터 판 내의 미세유체 네트워크 내의 세포의 층의 경상피적 또는 경내피적 전기 저항(TEER)의 측정을 포함할 수 있다. 세포 층의 임피던스, 또는 경상피적 또는 경내피적 전기 저항 측정 방법 및 프로토콜이, 예를 들어 WO 2004/010103, WO 2005/098423 및 van der Helm 등의 Biosensors and Bioelectronics 85 (2016) 924-929에서 설명된 바와 같이, 당업계에서 알려져 있다.
일부 예에서, 측정 중에, 유동이 적어도 미세유체 채널의 하위 세트를 통해서 유도된다. 측정 중에 유동을 유도하는 것은, 미세유체 채널을 통한 매체 또는 테스트 용액의 운반을 돕는다. 일부 예에서, 유동은 액체 높이 맞춤(levelling)에 의해서, 바람직하게 특정 각도 및 특정 시간 프레임 하에서 미세유체 장치를 가역적으로 기울이는 것에 의해서 유도된다. 예를 들어, 미세유체 장치는 4 내지 9°, 바람직하게 5 내지 7°의 각도 하에서 기울어질 수 있다. 반전되는 기울임의 기간이 1분 정도로 짧을 수 있으나, 전형적으로 5 내지 15분이다.
일부 예에서, 다수의 세포 층 및/또는 미세유체 채널이 동일한 미세유체 네트워크의 일부이고, 상기 다수의 세포 층에 걸쳐 측정되는 임피던스 스펙트럼, 전압 또는 전류는 하나의 측정, 순차적인 측정, 또는 병렬 측정에서 발생된다.
일부 예에서, 복수의 미세유체 채널 내의 측정의 전부 또는 일부가 병렬로 실시된다. 일부 예에서, 측정을 다수의 횟수로 실시하여, 시간에 걸친 세포의 층의 장벽 기능을 모니터링한다. 일부 예에서, 전기적 특성은 급격한 변화를 모니터링하기 위해서, 1초, 몇초, 몇분 또는 몇시간 미만의 간격으로 측정을 실시하면서, 짧은 시간 동안, 예를 들어 몇초, 몇분, 또는 몇 시간의 경로에 걸쳐 모니터링될 수 있다. 다른 예에서, 전기적 특성은 느린 또는 지연된 변화를 모니터링하기 위해서, 몇시간, 몇일, 몇주, 또는 몇달의 간격으로 측정을 실시하면서, 긴 기간 동안, 예를 들어 몇일, 몇주, 또는 몇달의 간격의 경로에 걸쳐 모니터링될 수 있다.
일부 예에서, 측정 전에 또는 측정 중에, 배양된 세포를 하나 이상의 화합물 또는 다른 자극(stimuli)에 노출시켜, 장벽 기능에 미치는 상기 자극의 영향을 관찰한다. 약물 후보 화합물일 수 있는 하나 이상의 화합물 또는 다른 자극이, 겔과 접촉되는 세포의 층에 인접한 마이크로채널 또는 그 부분에 대한 미세유체 네트워크의 유입구를 통해서, 배양된 세포에 도입될 수 있다. 일부 예에서, 다른 측정, 예를 들어 촬영 및 (생물-)화학적 분석과 함께, 전기적 측정이 실시된다.
일부 예에서, 다른 측정 또는 실험이 실시되기 전에, 테스트 하의 시스템을 특성화하기 위해서 측정이 실시된다. 그러한 예에서, 그러한 측정은, 상기 시스템에 큰 영향을 미치지 않으면서 전기적 특성을 측정하는 것을 필요로 하는, 품질 제어 체제 또는 임의의 다른 셋팅의 일부일 수 있다. 이러한 측정은 비-침습적, 최소 침습적, 비-중단적, 최소 중단적 또는 비-파괴적 측정으로 지칭될 수 있다.
일부 예에서, 방법은 본원에서 설명된 바와 같은 장치를 사용하여 실시된다.
장치 세정 방법
일부 예에서, 본원에서 설명된 바와 같은 장치를 세정하기 위한 방법이 제공되고, 그러한 방법은
(a) 카세트를 전극을 수용하는 웰을 포함하는 세정 판과 결합시키는 단계로서, 웰은 전극을 침잠시키는 세정 용액을 포함하는, 단계;
(b) 세정 용액이 임의의 재료 축적을 전극으로부터 제거하게 하는 단계;
(c) 선택적으로, 세정 중에 전기적, 열적, 기계적, 또는 음향적 작동과 같은 능동적 작동을 제공하는 단계를 포함하고,
세정 용액은 바람직하게 산, 염기, 산화제, 유기 용매, 세제, 또는 살균제 중 하나 이상을 포함한다.
부품들의 키트는 세정 중에, 전기적, 열적, 기계적 또는 음향적 작동과 같은, 작동을 제공하는 작동기 모듈을 더 포함할 수 있다.
적합한 산 세정 용액은 아세트산, 황산, 질산 중 하나 이상을 포함하는 용액이고; 적합한 염기 세정 용액은 수산화나트륨 또는 수산화칼륨을 포함하고; 적합한 산화제 세정 용액은 과산화수소 또는 차아염소산나트륨(표백제)과 같은 하나 이상의 과산화물을 포함한다. 세정에 사용되는 적합한 유기 용매는 적어도 70 중량%의 에탄올, 아세톤 및 이소프로필 알코올을 포함하는 에탄올/물 용액이다. 적합한 세제는 일반적인 식기세척 액체, TWEEN 및 Triton-X이다. 적합한 살균제는 클로르헥시딘이다.
장치 교정 방법
일부 예에서, 본원에서 설명된 바와 같은 장치를 교정하기 위한 방법이 제공되고, 그러한 방법은
(a) 전극이, 교정 용액 및/또는 전기 회로를 포함하는 기준 시스템과 접촉되도록, 카세트를 교정 판과 결합시키는 단계;
(b) 전극의 전기적 특성을 결정하고, 상기 특성을 기준 값과 비교하는 단계;
(c) 측정된 특성에 따라 장치의 교정에 오프셋 값을 인가하거나 달리 보정하는 단계;
(d) 선택적으로, 본원에서 설명된 방법에 따라 전극을 세정하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 카세트 내의 전극 보드는, 하우징 내의 전자기기를 교정하기 위한 전용 교정 PCB를 포함한다.
부품들의 키트
일부 예에서, 본원에서 설명된 바와 같은 장치의 복수의 전극과 결합되도록 구성된 웰을 포함하는 세정 판, 및 세정 용액을 포함하는 하나 이상의 병을 포함하는 부품들의 키트가 제공되고, 세정 용액은 바람직하게 산, 염기, 산화제, 환원제, 유기 용매, 살균제 또는 세제 중 하나 이상을 포함한다.
도면의 구체적인 설명
도 1은 본 개시 내용에 따른 장치(100)를 도시한다. 장치(100)는 전극 카세트(102)를 포함하고, 전극 카세트(102)는 전극 카세트(102)의 하부 표면으로부터 연장되는 복수의 전극(118)을 포함한다. 장치(100)는, 전극 카세트(102)에 탈착 가능하게 부착되도록 구성된 하우징(104)을 더 포함한다. 하우징(104)은, 전극 카세트(102) 및 하우징(104) 및 주위 환경 사이의 열 전달을 관리하는 열 관리 요소(114)를 포함하고, 프로세서 또는 프로세싱 유닛을 더 포함한다. 이를 위해서, 열 관리 요소(114)는 금속, 예를 들어 알루미늄으로 제조되고, 공기의 유동을 가능하게 하는 공기 도관을 구비한다. 도면에 도시되지는 않았지만, 하우징(104)은 또한 공기의 순환을 가능하게 하는 팬 형태의 열 관리 요소(114)를 포함한다. 하우징은, 본원에서 설명된 데이터 획득 모듈 및 데이터 프로세싱 모듈을 포함하는 프로세서 모듈(116)을 더 포함한다.
도 1은 또한, 전극 카세트(102) 및/또는 하우징(104)과 탈착 가능하게 결합되도록 구성될 수 있는 선택적인 기부(106)를 도시한다. 마이크로타이터 판(108)이 도 1에 또한 도시되어 있고, 그러한 마이크로타이터 판은 선택적인 기부(106)에 의해서 수용되고 그 내부에 포함되며, 전극 카세트가 마이크로타이터 판과 결합되도록 구성된다. 전술한 바와 같이, 기부(106)는 장치의 기능에 필수적인 것이 아니고, 기부가 없이도 전기적 측정이 이루어질 수 있는데, 이는 전극 카세트(102)가 단순한 압입 끼워맞춤 또는 다른 클램핑 메커니즘을 통해서 마이크로타이터 판(108)과 확실한 결합을 형성하기 때문이다.
전기적 측정 중에 얻어진 데이터를 외부 장치, 예를 들어 디스플레이 유닛에 송신하기 위한 그리고 수신하기 위한 전기/데이터 연결 포트(110)가 또한 도 1에 도시되어 있다. 도 1은 또한, 하우징(104)을 적어도 전극 카세트(102)에 고정하기 위한 스프링-부하형 나사 메커니즘(spring-loaded screw mechanism) 형태의, 클램핑 메커니즘(112)을 도시한다.
도 2는 미세유체 네트워크에 걸쳐 전기적 활성도를 측정하기 위한 6개의 전극 쌍을 포함하는 예시적인 미세유체 네트워크(200)를 도시한다. 그러한 설정은, 예를 들어 경상피적으로 전기 저항을 측정하는 것에 의해서, 본원에서 설명된 방법에 따른 미세유체 장치 내에서 배양되는 세포의 장벽 기능을 측정할 수 있게 하고, 본원에서 설명된 바와 같은 장치를 사용하여 실현될 수 있다.
마이크로타이터 판 내에 존재할 수 있는 미세유체 네트워크(200)에서, 3개의 레인 또는 미세유체 채널(202, 204 206)이 존재한다. 각각의 미세유체 채널의 일 단부에서, 유입구를 확인할 수 있고, 상응하는 배출구를 각각의 미세유체 채널의 타 단부에서 확인할 수 있다. 미세유체 채널의 유입구 및 배출구는 마이크로타이터 판의 웰 아웃라인(216)에 상응한다. 2개의 미세유체 채널들 사이의 경계는 전술한 바와 같은 모세관 압력 장벽(미도시)에 의해서 형성된다.
예를 들어, 모두 3개의 미세유체 채널들 또는 레인들이 합쳐지는 미세유체 네트워크의 중앙 섹션에서, 모세관 압력 장벽이 2개의 미세유체 채널들 사이의 접촉 영역에 존재한다. 결과적으로, 겔 전구체 용액이 미세유체 채널(204)에 도입될 수 있다. 이어서, 겔 전구체 용액은 채널(200)과의 교차부에 위치되는 모세관 압력 장벽에 의해서, 그리고 채널(206)과의 교차부에 위치되는 제2 모세관 압력 장벽에 의해서 고정된다. 겔 전구체 용액의 겔화 후에, 세포, 예를 들어 상피 세포를 포함하는 배양 매체가 레인(202 및/또는 206) 내로 도입될 수 있고, 그에 따라 레인(204) 내에 존재하는 겔 상에서 세포의 층이 성장될 수 있게 한다. 심첨부측 측면 및 기저부측 측면을 갖는 세포의 층이 형성되면, 전극이 미세유체 네트워크(200) 내로 도입될 수 있다.
도 2에서, 6개의 전극 쌍이 미세유체 네트워크(200)에 도입되고, 구체적으로 기준 전극(208) 및 상대 전극(210)이 레인 또는 채널(202 및 206)의 유입구/배출구의 각각을 가로질러 도입된다. 이러한 도면에 도시된 실시예에서, 전극 모두가, 예를 들어 전술한 바와 같은 전극 카세트를 통해서, 마이크로타이터 판의 상단부로부터 도입된다.
도 2에 도시된 구성으로 기준 전극(208) 및 상대 전극(210)을 사용하는 것은 채널의 유효 전기 저항을 감소시키고, 그에 따라 결과적인 필드 균질성(field homogeneity)을 최적화한다. 작업 전극(212) 및 작업 감지 전극(214)이, 겔 및 상피 세포의 층을 포함하는 미세유체 채널 또는 레인(204)의 유입구 및 배출구 내로 도입되면, 측정 설정이 완성된다. 도시된 전극의 각각이 전극 보드에 독립적으로 전기적으로 연결될 수 있고, 전극 보드는 추가적으로, 전술한 바와 같이, 전극에 대한 전력 공급을 제어하도록 그리고 데이터 획득 및 획득된 데이터의 프로세싱을 제어하도록 구성된 프로세서에 연결될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 2에서와 유사한 방식으로, 도 3은 미세유체 네트워크(300)를 도시하고, 여기에서, 도시된 구성의 측정을 위해서, 상대 전극(302), 기준 전극(304), 작업 전극(306) 및 감지 전극(308)이 사용된다.
도 2 및 도 3의 구성이 단지 예시적인 예라는 것, 그리고 전기적 측정의 성질에 따라, 상이한 수의 미세유체 채널이 사용될 수 있고, 전극 또는 전극 쌍의 수가 달라질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 4는, 장치가 측정 모드에 있는, 본 발명에 따른 장치의 개략적인 횡단면을 도시한다. 하우징(104)과 탈착 가능하게 결합되는 전극 카세트(102)가 마이크로타이터 판(108)과 탈착 가능하게 결합되고, 마이크로타이터 판의 단일 미세유체 채널(122)이 도시되어 있다. 전극(118)은 미세유체 채널의 웰 내측의 배양 매체(120) 내에 침잠된다. 전극을 배양 매체 내에 침잠시키는 것에 의해서, 전기 회로가 폐쇄된다.
도 5는 2개의 가능한 측정 구성인, 대칭적 측정 구성(500) 및 비대칭적 측정 구성(508)을 도시한다. 대칭적 구성(500)은 미세유체 칩의 미세유체 채널(502)의 유입구 및 배출구 웰(미도시) 내에 배치된 측정 전극의 4개의 쌍(미도시)을 사용한다. 비대칭적 구성(508)은 미세유체 칩의 일 측면의, 예를 들어 이러한 도면의 좌측의 웰 내에 배치된 전극의 2개의 쌍을 사용한다. 층 및 저항(510)을 형성하는 세포(506)가 더 도시되어 있다. 세포(506)의 층에 평행하게 연장되는 채널(502) 내의 저항 또는 저항기(510)는 일련의 직렬 연결된 저항기들(510)로서 간주될 수 있다. 2개의 채널들(502)을 분리하는, 세포(506) 및/또는 세포들 사이의 밀착 연접이 병렬 저항기들(510)로서 간주될 수 있다. 이러한 대칭적 구성이 바람직한 구성인데, 이는, 그러한 구성이, 전기적 특성의 국소적인 차이의 위치가 전체 시스템의 겉보기 전기적 특성에 미치는 영향을 최소화하거나 심지어 제거하기 때문이다. 예를 들어, 양 미세유체 채널(502)의 근위 단부에만 연결된 전극들로 2개의 미세유체 채널들(502)을 분리하는 국소적으로 중단된 세포 층에 걸친 저항(510)을 측정할 때, 측정된 값은, 그러한 중단부가 상기 채널의 근위 단부에 얼마나 근접하는지에 따라 달라질 것이다. 그러한 중단부가 전극에 더 근접한다면, 중단부가 전극들로부터 더 멀리 있는 경우보다 더 낮은 전체적인 저항이 측정될 것인데, 이는 더 많은 미세유체 채널이 적어도 부분적으로 우회될 수 있기 때문이다. 미세유체 채널(502)을 통한 전류(504)의 유동을 보여주는 것에 의해서, 대칭적 구성과 비대칭적 구성 사이의 차이가 설명될 수 있다.
이하에서 예로서 도 6 내지 도 8을 설명한다.
실시예
0번째 날: 콜라겐-1 겔을 2-레인 Organoplate의 채널(겔 채널) 중 하나 내로 주입하였다. 겔의 경화 후에, 배양 매체 내의 Caco-2 세포(시그마(Sigma), 인간 결장암 세포)를 다른 채널(관류 채널(perfusion channel)) 내에 이식하였고 증식되게 하였다. 배양 매체를 매일 교환하였다. 4일 이내에, 심첨부측 측면(관류 채널) 및 기저부측 측면(겔 채널)을 갖는 세관이 형성되었다. 이러한 프로토콜 이후에, 페이즈가이드에 의해서 분리된 겔 채널 및 관류 채널을 포함하는 40개의 칩이 Caco-2 세포와 함께 이식되었고, 이는 40개의 세관이 하나의 2-레인 Organoplate 내에서 동시에 성장되었다는 것을 의미한다. 이러한 시스템에서 세포를 배양하는 방법은 Trietsch 등(Nature Communications, volume 8, Article number: 262(2017), doi:10.1038/s41467-017-00259-3)에 의해서 설명된 것과 유사하다.
TEER 측정을 1일차로부터 11일차까지 매일 실시하였다. 이를 위해서, 금 도금 전극을 겔 및 관류 채널의 접근 웰 내로 삽입하였다. 칩당 5 내지 10초 동안, 임피던스 스펙트럼을, 지수함수적으로 10Hz 내지 1MHz 범위의 주파수에서 기록하였다.
도 6은 Caco-2 세관의 전형적인 임피던스 스펙트럼을 도시한다. 이러한 도면에 도시된 바와 같이, 이러한 스펙트럼으로부터, 선택적으로 데이터를 이론적 모델에 피팅(fitting)하는 것에 의해서, TEER 값이 도출될 수 있다.
도 7은 시간에 걸친 Caco-2 세포의 장벽 저항의 변화를 도시한다. TEER 값은, 얻어진 임피던스 스펙트럼으로부터 추출되었다. 더 큰 TEER은 증가된 장벽 기능에 상응한다.
5일차에, 40개의 Caco-2 세관을 12 시간 동안 상이한 농도들의 스타우로스포린(시그마, S4400)에 노출시켰다. 도 8은, 상이한 농도들의 스타우로스포린에 대한 노출 중에 시간에 걸친 TEER의 변화를 도시한다. 확인될 수 있는 바와 같이, TEER 값은 농도에 따라 달라진다. 형광 현미경을 사용한 확산-기초의 기술로 검출될 수 있는 것보다 훨씬 낮은, 47 nM의 농도에서도, TEER에 미치는 영향이 관찰될 수 있다.
전술한 설명은 본 발명을 어떻게 실시할 지를 당업자에게 알려주기 위한 것이고, 상세한 설명으로부터 명확해지는 모든 수정 및 변경을 상세하게 설명하기 위한 것은 아니다. 그러나, 그러한 모든 수정 및 변경은, 이하의 청구항에 의해서 규정되는 본 발명의 범위 내에 포함될 것이다.
Claims (37)
- 전기적 측정을 실시하기 위한 장치이며:
제1 및 제2 표면을 갖는 카세트로서, 상기 카세트는 마이크로타이터 판과 결합되도록 구성되고, 상기 카세트가 상기 마이크로타이터 판과 결합될 때, 상기 마이크로타이터 판의 방향으로 제1 표면으로부터 연장되는 복수의 전극을 포함하는, 카세트; 및
상기 카세트의 제2 표면에 탈착 가능하게 부착되는 하우징으로서, 상기 하우징은 하나 이상의 열 관리 요소, 및 전극 및 데이터 프로세싱 모듈에 전기적으로 연결된 데이터 획득 모듈을 포함하는 프로세서를 포함하는, 하우징을 포함하는, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 장치는 임피던스 분광법, 전위차 측정법, 전압 측정법 또는 전류 측정법을 위해서 구성되는, 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 장치는 경상피적 또는 경내피적 전기 저항(TEER)을 측정하도록 구성되는, 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로세서는 바람직하게 1 Hz 내지 100 Mhz의 범위, 더 바람직하게 10 Hz 내지 10 MHz의 범위에서 AC 주파수 스윕을 실시하도록 구성되고, 바람직하게 상기 주파수 스윕 범위 및 상기 데이터 획득 모듈에 의한 데이터 획득의 주파수가 수동적인, 자동적인 또는 반복적인 방식으로 적응될 수 있고, 바람직하게 측정되는 시스템의 특성에 대해서 최적화되는, 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 전극은 마이크로타이터 판의 적어도 2개 이상의 웰의 구성에 상응하는 미리 결정된 구성으로 배치되고; 상기 마이크로타이터 판은 바람직하게 96개의 미세유체 칩을 포함하고, 상기 마이크로타이터 판은 바람직하게 ANSI SLAS 표준 1 내지 4-2004에 따른 384 웰 판인, 장치. - 제5항에 있어서,
상기 전극의 적어도 하나의 하위 세트가, 상기 마이크로타이터 판과 미세유체적으로 연결되는 웰의 적어도 하나의 하위 세트에 상응하게 구성되도록, 상기 전극이 구성되는, 장치. - 제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 전극은 상기 웰 내측의 유체 내에 침잠되도록, 그에 따라 상기 유체를 전기 회로 내에 통합하도록 구성되는, 장치. - 제6항 또는 제7항에 있어서,
전극의 각각의 하위 세트가 적어도 부하 전극, 감지 전극 및 기준 전극을 포함하는, 장치. - 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
전극의 각각의 하위 세트는, 상기 전기 회로 내에서 직접적으로 연결되는 둘 이상의 전극을 포함하고, 채널의 유효 전기 저항을 감소시키기 위해서, 상기 둘 이상의 전극이 동일한 미세유체 채널의 하나 이상의 웰에 연결되고, 바람직하게, 상기 카세트가 상기 마이크로타이터 판과 결합될 때 형성되는 전기 회로가, 직접적으로 연결된 전극들에 걸쳐 유사한 전기 저항을 갖도록, 상기 전극의 하위 세트 중 둘 이상이 구성되어, 바람직하게 전기적 특성의 국소적인 차이의 위치가 상기 전기 회로의 겉보기 전기적 특성에 미치는 영향을 최소화하는, 장치. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
둘 이상의 전극이 단일 웰 내로 침잠되고, 그에 의해서 전기 회로 및/또는 테스트 하의 장치(DUT)의 보다 양호한 전기적 특성화를 가능하게 하는, 4-점 전기적 측정을 가능하게 하는, 장치. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징에 대한 상기 카세트의 정확하고 반복 가능한 배치 및/또는 상기 마이크로타이터 판의 웰 내의 상기 전극의 정확하고 반복 가능한 배치를 보장하기 위한 하나 이상의 클램핑 메커니즘을 더 포함하는, 장치. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
전극 재료가 생체 적합 재료를 포함하고, 상기 전극 재료가 바람직하게 백금, 금 도금 황동, 금 도금 스테인리스 강 또는 스테인리스 강인, 장치. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극은 염화 은 전극, 이온 선택적 전극, 또는 생기능적 전극 중 하나 이상을 포함하는, 장치. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 열 관리 요소는, 상기 하우징과 상기 카세트 사이의 절연 층 또는 이격체와 같은, 상기 카세트를 상기 하우징으로부터 열적으로 디커플링시키는 요소를 포함하는, 장치. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 열 관리 요소는 열을 상기 카세트로부터 멀리 이동시키기 위한 피동적 또는 능동적 열 도관을 포함하고, 상기 하나 이상의 열 관리 요소는 복사 표면, 냉각 핀, 액체 냉각, 펠티에 모듈, 공기 도관, 또는 장치를 통한 또는 그 주위의 공기 유동을 개선하는 팬, 또는 그 임의의 조합 중 하나 이상을 포함하는, 장치. - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마이크로타이터 판을 수용하도록 그리고 상기 카세트 및/또는 하우징과 탈착 가능하게 결합되도록 구성된 기부를 더 포함하는, 장치. - 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치의 전체 풋프린트는 타이터판의 풋프린트의 2배 미만, 바람직하게 상기 타이터판의 풋프린트의 1.5배 미만이고, 그에 의해서 상기 장치 내에 결합되어 있는 동안 상기 타이터판이 외부 장비와 상호작용할 수 있게 하는, 장치. - 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카세트는 적어도 80개의 전극, 더 바람직하게 96개의 전극, 더 바람직하게 128개의 전극, 더 바람직하게 248개의 전극을 포함하는, 장치. - 미세유체 장치 내에서 배양되는 세포의 전기적 특성을 측정하기 위한 생체외 방법이며, 상기 방법은
a. 복수의 미세유체 채널을 포함하는 미세유체 장치를 제공하는 단계로서, 상기 미세유체 채널 중 적어도 하나는 겔로 적어도 부분적으로 충진되고; 상기 미세유체 채널 중 적어도 하나는, 심첨부측 및 기저부측 측면을 갖는, 겔 상의 또는 겔에 대항하는 층으로서 세포를 포함하고, 바람직하게 상기 세포의 층은 상기 미세유체 채널 내에서 심첨부측 측면 및 기저부측 측면을 갖는 관형 구조물을 갖는, 단계;
b. 상기 심첨부측 측면과 접촉되는 유체와 연결된 적어도 하나의 전극 및 상기 기저부측 측면과 접촉되는 유체와 연결된 적어도 하나의 전극을, 상기 미세유체 채널에 제공하는 단계로서; 그에 따라 상기 미세유체 채널을 상기 전기 회로 내에 통합하는, 단계;
c. 임피던스 스펙트럼, 전압 또는 전류를 측정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제19항에 있어서,
상기 미세유체 장치는 마이크로타이터 판인, 방법. - 제19항 또는 제20항에 있어서,
상기 겔은 기본 멤브레인 추출물, 세포외 매트릭스 성분, 콜라겐, 콜라겐 I, 콜라겐 IV, 피브로넥틴, 라미닌, 비트로넥틴, D-라이신, 엔탁틴, 헤파란 황화물 프로테오글리칸 또는 이들의 조합인, 방법. - 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 겔과 상기 세포 층을 분리하는 어떠한 멤브레인도 없이, 상기 겔이 상기 세포 층과 직접 접촉되는, 방법. - 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 겔은, 필라, 융기부, 홈, 소수적인 패치, 또는 대부분이 더 친수적인 채널 내의 덜 친수적인 패치와 같은, 모세관 압력 기술에 의해서 상기 미세유체 채널 내에서 구조화되는, 방법. - 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미세유체 장치는 적어도 40개의 채널 네트워크, 더 바람직하게 64개의 채널 네트워크, 더 바람직하게 96개의 채널 네트워크를 포함하는, 방법. - 제19항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
측정 중에, 유동이 적어도 상기 미세유체 채널의 하위 세트를 통해서 유도되는, 방법. - 제25항에 있어서,
상기 유동이 액체 높이 맞춤에 의해서, 바람직하게 상기 미세유체 장치를 가역적으로 기울이는 것에 의해서 유도되는, 방법. - 제19항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
다수의 세포 층 및/또는 미세유체 채널이 동일한 미세유체 네트워크의 일부이고, 다수의 세포 층에 걸친 측정이 하나의, 순차적인 또는 병렬 측정으로 이루어지는, 방법. - 제19항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세포는 내피 또는 상피 세포인, 방법. - 제19항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 부가적인 세포 유형들이 상기 세포와 함께 공동-배양되는, 방법. - 제19항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 미세유체 채널 내의 측정의 전부 또는 일부가 병렬로 실시되는, 방법. - 제19항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
측정 전에 또는 측정 중에, 상기 배양된 세포를 하나 이상의 화합물 또는 다른 자극에 노출시켜 장벽 기능에 미치는 상기 자극의 영향을 관찰하는, 방법. - 제19항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
시간에 걸친 장벽 기능을 모니터링하기 위해서, 측정이 다수의 횟수로 실시되는, 방법. - 제19항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
전기적 측정이 다른 측정, 예를 들어 촬영 및 (생물-)화학적 분석과 함께 실시되는, 방법. - 제19항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법이 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 장치를 사용하여 실시되는, 방법. - 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 장치를 세정하기 위한 방법이며:
(a) 상기 카세트를 상기 전극을 수용하는 웰을 포함하는 세정 판과 결합시키는 단계로서, 상기 웰은 전극을 침잠시키는 세정 용액을 포함하는, 단계;
(b) 상기 세정 용액이 임의의 재료 축적을 전극으로부터 제거하게 하는 단계;
(c) 선택적으로, 세정 중에 전기적, 열적, 기계적, 또는 음향적 작동과 같은 능동적 작동을 제공하는 단계를 포함하고,
상기 세정 용액은 바람직하게 산, 염기, 산화제, 환원제, 유기 용매, 또는 세제 중 하나 이상을 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 장치를 교정하기 위한 방법이며:
(a) 상기 전극이, 교정 용액 및/또는 전기 회로를 포함하는 기준 시스템과 접촉되도록, 상기 카세트를 교정 판과 결합시키는 단계;
(b) 상기 전극의 전기적 특성을 결정하고, 상기 특성을 기준 값과 비교하는 단계;
(c) 상기 측정된 특성에 따라 상기 장치의 교정에 오프셋 값을 인가하거나 달리 보정하는 단계;
(d) 선택적으로, 제35항의 방법에 따라 전극을 세정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 상기 장치의 복수의 전극과 결합될 수 있는 웰을 포함하는 세정 판, 및 세정 용액을 포함하는 하나 이상의 병을 포함하는 부품들의 키트이며, 상기 세정 용액은 바람직하게 산, 염기, 산화제, 환원제, 유기 용매, 또는 세제 중 하나 이상을 포함하는, 부품들의 키트.
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