KR20210092661A

KR20210092661A - 실시간 모니터링이 가능한 마이크로웰 플레이트

Info

Publication number: KR20210092661A
Application number: KR1020200144157A
Authority: KR
Inventors: 최경현
Original assignee: 주식회사 바이오스페로
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-11-02
Publication date: 2021-07-26
Also published as: KR102187633B1

Abstract

본 발명은 복수의 마이크로웰을 구비하는 마이크로웰 플레이트에 관한 것으로서, 본 발명의 마이크로웰 플레이트는, 일방향으로 나란히 배열되는 제1 내지 제3 마이크로웰로 구성되는 마이크로웰 세트가 복수개 구비되며, 상기 마이크로웰 세트를 구성하는 제1 내지 제3 마이크로웰 바닥면에는 제1 내지 제3 홀이 형성되고, 상기 제1 내지 제3 홀과 연통되는 유로가 상기 제1 내지 제3 마이크로웰의 하부에 구비되며, 상기 유로의 바닥면은 개방된 상태로 구비되는 플레이트 본체; 및 상기 플레이트 본체의 하부에 결합되어 상기 유로의 바닥면을 이루고, 상기 유로의 바닥면을 이루는 부분에는 상기 제2 마이크로웰에 대응되는 위치에 배양홈이 구비되는 기판을 포함한다.

Description

실시간 모니터링이 가능한 마이크로웰 플레이트{MICROWELL PLATE FOR REAL-TIME MONITORING}

본 발명은 마이크로웰 플레이트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스페로이드/오가노이드의 배양 및 분석을 위한 마이크로웰 플레이트에 관한 것이다.

최근, 약효평가의 스크리닝이나 분화유도 인자의 연구가 활발히 행해지고 있다. 이러한 연구에서는, 오가노이드, 스페로이드와 같은 다양한 세포응집 덩어리가 평가에 사용된다. 이에 따라 오가노이드, 스페로이드와 같은 세포응집 덩어리를 효율적으로 형성하는 배양방법이 요구되고 있다.

또한, 스크리닝 등의 평가에서는 다검체를 한번에 신속히 처리할 필요가 있다. 이에 따라 대량의 세포응집 덩어리의 형성 및 분석을 위한 배양용기가 요구된다.

이러한 목적으로 다수의 마이크로웰이 형성된 마이크로웰 플레이트가 사용된다. 마이크로웰 플레이트에서는 예를 들어 96웰이나 384웰, 1,536웰의 것이 시판되고 있고, 다수의 검체를 취급하는 것이 가능하다.

도 1은 종래의 마이크로웰 플레이트를 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 마이크로웰 플레이트에 형성된 복수의 마이크로웰 각각은 시험관 내부와 같은 형상으로 구비된다. 사용자는 마이크로웰 내부에 세포와 배양액을 주입하여 배양액 내에서 세포를 배양하여 세포응집 덩어리를 형성하고, 시약을 넣어 응집 덩어리에 대한 약효의 효능을 분석할 수 있다.

그러나 종래의 마이크로웰 플레이트의 경우, 오가노이드/스페로이드가 혈관을 흐르는 혈액을 통해 영양분을 공급받지 못하고, 마이크로웰 플레이트 내에 배양액과 함께 수용된 상태에서 배양되므로 정확한 분석결과가 도출되지 않을 수 있다.

또한 종래의 마이크로웰 플레이트의 경우, 마이크로웰 플레이트 자체가 아닌 별도의 분석장치를 이용하여 오가노이드/스페로이드의 상태를 분석하므로, 오가노이드/스페로이드의 실시간 분석이 용이하지 않다.

일본공개특허 제5954422호

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 오가노이드 또는 스페로이드에 대한 정확하고 실시간 분석이 가능한 마이크로웰 플레이트를 제공하는 데에 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 마이크로웰 플레이트는, 일방향으로 나란히 배열되는 제1 내지 제3 마이크로웰로 구성되는 마이크로웰 플레이트가 복수개 구비되며, 상기 마이크로웰 세트를 구성하는 제1 내지 제3 마이크로웰 바닥면에는 제1 내지 제3 홀이 형성되고, 상기 제1 내지 제3 홀과 연통되는 유로가 상기 제1 내지 제3 마이크로웰의 하부에 구비되며, 상기 유로의 바닥면은 개방된 상태로 구비되는 플레이트 본체; 및 상기 플레이트 본체의 하부에 결합되어 상기 유로의 바닥면을 이루고, 상기 유로의 바닥면을 이루는 부분에서 상기 제2 마이크로웰에 대응되는 위치에 배양홈이 구비되는 기판을 포함한다.

또한 실시예에 있어서, 상기 제1 마이크로웰 및 제3 마이크로웰 중 적어도 하나에 배양액이 주입되며, 상기 제2 마이크로웰 내로 세포, 오가나이드 및 스페로이드 중 어느 하나가 주입된다.

또한 실시예에 있어서, 상기 유로는 마이크로 채널의 기능을 수행한다.

또한 실시예에 있어서, 상기 마이크로 플레이트의 기울기에 따라 상기 제1 마이크로웰 및 상기 제3 마이크로웰 중 적어도 어느 하나의 마이크로웰 내로 주입된 배양액이 상기 배양홈 내로 공급된다.

또한 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제3 마이크로웰의 바닥면에 형성되는 제1 및 제3 홀의 지름크기는, 상기 제2 마이크로웰의 바닥면에 형성되는 제2 홀의 지름크기보다 크다.

또한 실시예에 있어서, 상기 제1 홀 및 상기 제3 홀의 하단 각각에는 상기 제1 홀 및 상기 제3 홀을 통해 상기 유로 내로 공급되는 배양액의 공급속도를 조절하는 유체흐름조절막이 구비된다.

또한 실시예에 있어서, 상기 유체흐름 조절막은 다공질막 재질을 포함한다.

또한 실시예에 있어서, 상기 플레이트 본체 상부에 구비되어 상기 마이크로웰 내의 배양액의 증발을 방지하는 증발방지막을 더 포함한다.

또한 실시예에 있어서, 상기 기판의 상면 중 상기 유로의 바닥면을 이루는 부분에 바이오센서가 구비된다.

또한 실시예에 있어서, 상기 바이오센서는, 상기 기판의 상면 상에서, 상기 제1 마이크로웰에 대응되는 제1 위치와 제2 마이크로웰에 대응되는 제2 위치 사이의 제4 위치에 구비되거나 또는, 상기 제2 마이크로웰에 대응되는 제2 위치와 상기 제3 마이크로웰에 대응되는 제3 위치 사이의 제 제5 위치에 구비된다.

본 발명에 따르면, 마이크로 플레이트 내 형성된 유로가 마이크로 채널의 기능을 수행함으로써, 실제 인체 내의 환경과 유사한 환경에서 오가노이드 또는 스페로이드를 분석할 수 있다.

본 발명에 따르면, 마이크로 플레이트 내 형성된 유로 내에 바이오센서를 구비함으로써, 실시간으로 오가노이드 또는 스페로이드에 대한 분석이 가능하다.

도 1은 종래의 마이크로웰 플레이트를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 아래 방향에서 바라본 마이크로웰 플레이트의 분해사시도이다.
도 3a는 도 2에 도시된 플레이트 본체를 위에서 바라본 상면도이고, 도 3b는 도 2에 도시된 플레이트 본체를 아래에서 바라본 배면도이고, 도 3c는 도 2에 도시된 기판을 위에서 바라본 상면도이고, 도 3d는 유로를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 2의 마이크로웰 플레이트에서 A-A’방향의 단면을 설명하기 위한 마이크로 플레이트의 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 배양홈 내 바닥면의 다양한 형상을 도시한 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 마이크로웰 플레이트의 구동원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 마이크로 플레이트를 이용하여 오가노이드 또는 스페로이드의 배양을 실시한 결과를 나타낸다.
도 8은 도 4에 도시된 마이크로웰 플레이트를 구비하는 모니터링 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 구현예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 구현예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 구현예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 전체적으로 도면설명 시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. “제1” 또는“제2” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

또, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다” 또는 “가지다”등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또, 방법 또는 제조 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웰 플레이트를 아래에서 바라본 분해사시도이고, 도 3a는 도 2에 도시된 플레이트 본체를 위에서 바라본 상면도이고, 도 3b는 도 2에 도시된 플레이트 본체를 아래에서 바라본 배면도이고, 도 3c는 도 2에 도시된 기판의 상면도이고, 도 3d는 유로를 설명하기 위한 사시도이다. 그리고 도 4는 도 2의 마이크로웰 플레이트에서 A-A’방향의 단면을 설명하기 위한 마이크로 플레이트의 단면도이다.

이하 도 2 내지 도 4를 참조하여 마이크로웰 플레이트에 대해 설명한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 마이크로웰 플레이트(10)는 플레이트 본체(100)와, 플레이트 본체(100) 하부에 결합되는 기판(200)을 포함한다.

플레이트 본체(100)에는 일방향으로 나란히 배열되는 제1 내지 제3 마이크로웰(111a, 111b, 111c)로 구성되는 마이크로웰 세트(112)가 복수개 구비되며, 상기 마이크로웰 세트를 구성하는 제1 내지 제3 마이크로웰(111a, 111b, 111c) 바닥면에는 제1 내지 제3 홀(H1, H2, H3)이 형성되고, 제1 내지 제3 마이크로웰(111a, 111b, 111c) 각각의 하단에 형성된 홀과 연통되는 유로가 바닥면이 개방된 상태로 구비된다. 바닥면이 개방된 상태로 구비되는 유로(121)는 플레이트 본체(100)에 결합되는 기판(200)에 의해 바닥면이 형성된다.

이하 플레이트 본체(100)를 상단부분(110)과, 상단부분(110)의 하부에 위치하는 하단부분(120)으로 구분하여 구체적으로 설명한다. 상단부분(110)과 하단부분(120)은 일체로 형성되거나 분리되어 형성될 수도 있다.

도 3a 및 도 4를 참조하면, 플레이트 본체(100)의 상단부분(110)은 일정 깊이의 홈을 갖는 마이크로웰(111)을 포함한다. 마이크로웰(111)에 형성되는 홈은 다각형 홈 형상, 원통형 홈 형상 등의 다양한 형상으로 구비될 수 있다. 한편 후술되는 제1 및 제3 마이크로웰(111a, 111c)은 상기 다양한 형상 중 어느 하나의 형상으로 구비되고, 제2 마이크로웰(111b)은 제1 및 제3 마이크로웰(111a, 111c)과 다른 형상으로 구비될 수도 있다.

마이크로웰은 96개, 384개, 1536개 등의 복수개로 구비될 수 있다.

이때 복수의 마이크로웰(111) 중 일방향으로 나란히 배열되는 제1 내지 제3 마이크로웰(111a, 111b, 111c)은 하나의 마이크로웰 세트(112)를 구성한다. 마이크로웰 세트(112)는 플레이트 본체(100)의 상단부분(110)에 구비된다.

예를 들어 플레이트 본체(100)의 상단부분(110)에 형성된 마이크로웰(111)의 개수가 96개인 경우, 마이크로웰 세트(112)의 갯수는 32개가 되며, 제1 내지 제3 마이크로웰의 갯수는 각각 32개가 된다.

제1 마이크로웰(111a) 및 제3 마이크로웰(111c)은 배양액을 위한 마이크로웰이다. 제1 마이크로웰(111a) 및 제3 마이크로웰(111c) 중 어느 하나에 배양액이 주입되거나 또는, 제1 마이크로웰(111a) 및 제3 마이크로웰(111c) 모두에 배양액이 주입될 수 있다. 마이크로웰 플레이트의 틸팅 각도에 따라 제1 마이크로웰(111a) 및 제3 마이크로웰(111c) 내의 배양액이 유로(121)를 통해 흐르게 되며, 유로(121)를 통해 흐르는 배양액이 세포, 오가나이드 또는 스페로이드가 위치한 배양홈(220)에 공급된다.

제2 마이크로웰(111b)은 세포, 오가나이드 또는 스페로이드 중 어느 하나가 주입되는 마이크로웰로써, 내부에 세포, 오가노이드, 스페로이드 중 적어도 하나가 주입될 수 있다.

하나의 마이크로웰 세트(112)를 구성하는 3개의 제1 내지 제3 마이크로웰(111a, 111b, 111c)의 바닥면 각각에는 제1 내지 제3 홀(H1, H2, H3)이 형성된다.

제1 및 제3 마이크로웰(111a, 111c)의 바닥면에 형성되는 제1 및 제3 홀(H1, H3)의 지름크기는 제2 마이크로웰(111b)의 바닥면에 형성되는 홀(H2)의 지름크기보다 크게 형성될 수 있다. 예를 들어 제1 및 제3 마이크로웰(111a, 111c)의 바닥면에 형성되는 홀(H1, H3)의 지름크기는 대략 2mm로 형성될 수 있고, 제2 마이크로웰(111b)의 바닥면에 형성되는 홀(H2)의 지름크기는 대략 1mm로 형성될 수 있다.

제2 마이크로웰(111b)의 바닥면에 형성되는 홀(H2)의 지름크기를 작게 형성함으로써, 마이크로웰 플레이트가 틸팅되어 배양액이 일방향으로 흐를 때, 제2 홀(H2)을 통해 배양액이 누출되는 정도를 최소할 수 있다.

제1 및 제3 마이크로웰(111a, 111c)의 바닥면에 형성되는 홀(H1, H3)의 지름크기를 크게 형성함로써 배양액의 공급속도를 증가시킬 수 있다. 그리고 배양액의 공급속도를 조절하기 위해, 제1 및 제3 마이크로웰(111a, 111c)의 바닥면에 형성되는 홀(H1, H3)의 하단 각각에는 유체흐름조절막(320)이 구비될 수 있다. 유체흐름조절막(320)은 제1 및 제3 마이크로웰(111a, 111c) 내의 배양액이 유로(121) 내로 유입되는 배양액의 공급속도를 조절한다. 유체흐름 조절막(320)은 배양액이 통과 가능한 다공질막(Porous membrane) 재질로 구비될 수 있다.

도 3b 및 도 4를 참조하면, 플레이트 본체(100)의 하단부분(120)에는 유로(121)가 형성된다. 구체적으로 유로(121)는 제1 내지 제3 마이크로웰(111a, 111b, 111c)로 구성되는 마이크로웰 세트(112)마다 하나씩 형성된다. 유로(121)는 하나의 마이크로웰 세트(112)를 구성하는 제1 내지 제3 마이크로웰(111a, 111b, 111c)의 바닥면에 형성되는 제1 내지 제3 홀(H1, H2, H3)과 연통된다. 이때 유로(121)는 마이크로 채널의 기능을 수행한다. 유로(121)의 바닥면은 개방된 상태이며, 플레이트 본체(110)의 하부에 결합되는 기판(200)이 유로(121)의 바닥면을 이루게 되어 유체가 흐를 수 있게 된다. 즉, 플레이트 본체(100)의 배면에서 바라볼 때, 유로(121)가 홈 형태로 보일 수 있다.

도 3d를 참조하여 유로(121)의 형상을 상세히 설명한다.

도 3d에서 제1 위치(P1), 제2 위치(P2), 제3 위치(P3)는 유로(121)의 바닥면 상에서 제1 마이크로웰(111a), 제2 마이크로웰(111b), 제 3 마이크로웰(111c)에 각각 대응되는 위치이다. 그리고 제4 위치(P4)는 유로의 바닥면 상에서 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이의 위치이고, 제5 위치(P5)는 유로의 바닥면 상에서 제2 위치(P2)와 제3 위치(P3) 사이의 위치이다.

제4 위치(P4)와 제5 위치(P5)상에서 유로(121)의 단면적이 제1 위치(P1), 제2 위치(P2), 제3 위치(P3)상에서 유로(121)의 단면적보다 작게 형성될 수 있다. 유로(121)의 단면적이 조절되면, 유로(121) 내에 흐르는 유체의 전단응력(sheer stress)이 변화되어 유체속도가 변화된다. 분석대상인 세포, 오가노이드, 이 실제 인체에 있을 때 공급받는 유체의 속도에 유사한 속도로 배양액을 공급받을 수 있도록, 제4 위치(P4)와 제5 위치(P5) 상에서의 유로(121)의 단면적은 측정대상 세포에 따라 서로 다르게 설계될 수 있다. 본 발명의 마이크로웰 플레이트(10)는 실제 세포가 위치한 환경과 유사한 배양 환경을 제공할 수 있다.

도 3c 및 도 4에서 제1 내지 제5 위치(P1, P2, P3, P4, P5)는 도 3d와 관련하여 설명한 바와 같다.

플레이트 본체(100)는 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지 또는 환상 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌계 수지 등의 폴리스티렌계 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지 등의 메타크릴계 수지, 염화비닐 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소계 수지, 폴리메틸펜텐 수지, 폴리아크릴로니트릴 등의 아크릴계 수지, 프로피오네이트 수지, 엘라스토머 중 적어도 하나로 구비될 수 있다. 특히 플레이트 본체(100)에서 유로(121)는 마이크로 채널로서의 기능을 수행하기 위해 생체적합형 엘라스토머 소재로 구비되는 것이 바람직하다. 플레이트 본체(100)의 홀 제작은 NC가공 기스템을 통해 제작될 수 있고, 유로 부분은 Material Jet 3D 프린팅 기술을 이용하여 제작될 수 있다.

기판(200)은, 플레이트 본체(110)의 하부에 결합되어, 플레이트 본체(110)의 하단부분(120)에 형성되는 유로(121)의 바닥면을 이룬다. 기판(200)의 상면 중 유로(121)의 바닥면을 이루는 부분에서 제2 마이크로웰(111b)에 대응되는 제2 위치(P2)에는 오가노이드 또는 스페로이드 등이 배양되는 배양홈(220)이 구비된다. 오가노이드란 (Organoid) 생체(인체) 장기와 유사한 구조 (Structure), 세포의 구성 (Cellular components), 기능 (function)을 보유한 3차원적 세포의 덩어리를 말한다. 그리고 스페로이드 (Spheroid)는 생체의 각 장기를 구성하는 다양한 분화된 세포를 체외에서 3차원 구조를 취하게 하여 구조와 기능을 성숙시킨 것을 의미한다.

바이오센서(210)는 기판(200)의 상면 중 유로(121)의 바닥면을 이루는 부분에 구비될 수 있다. 구체적으로 바이오센서(210)는 기판의 상면 상에서, 제1 마이크로웰(111a)에 대응되는 제1 위치와 제2 마이크로웰(111b)에 대응되는 제2 위치 사이의 제4 위치에 구비되거나 또는, 상기 제2 마이크로웰(111b)에 대응되는 제2 위치(P2)와 제3 마이크로웰(111c)에 대응되는 제3 위치(P3) 사이의 제5 위치(P5)에 구비될 수 있다. 바이오센서(210)는 더 많거나 적은 수로 구비될 수도 있다.

바이오센서(210)는 배양액이 오가노이드 또는 스페로이드를 통과할 때, 배양액 내 오가노이드 또는 스페로이드에서 분비된 특정물질을 실시간으로 감지한다. 예를 들어 바이오센서(210)는 배양액 내의 산성도(pH), 산소요구량(DO, demand oxygen), 활성산소(ROS, reactive oxygen species), 젖산(Lactate) 등의 특정성분을 감지할 수 있다.

바이오센서(210)는, 골드 및 실버 잉크 기반으로 인쇄전자 기술(EHD, 잉크젯 프린팅 등)을 이용하여, 기판(200) 상에 임베디드 센서 형태로 구비될 수 있다. 따라서 기판과 플레이트 본체의 결합만으로, 유로 내에 바이오센서가 구비된 마이크로웰 플레이트를 구현할 수 있다.

배양홈(220)은 제2 마이크로웰(111b)에 대응되는 제2 위치(P2)에 구비된다. 배양홈(220) 내에서 오가노이드 또는 스페로이드를 배양되는 공간으로 다양한 형상으로 구비될 수 있다.

도 5는 도 4에 도시된 배양홈 내 바닥면의 다양한 형상을 도시한 단면도이다.

도 5의 (a)와 같이 배양홈(220)의 바닥면 단면 형상이 'V'자 형태인 V타입의 경우, 침전분석 및 시료저장에 적합한 형태이다. 도 5의 (b)와 같이 배양홈(220)의 바닥면의 단면형상이 평평(Flat)한 F타입은 평평한 바닥면을 통한 광학측정에 적합한 형태이다. 도 5의 (c)와 같이 배양홈(220)의 바닥면이 전체적으로 평평하되 바닥면의 에지부분이 라운딩된 C타입의 경우, 라운딩된 에지부분에 의해 샘플의 혼합이 용이하고, 평평한 부분에 의해 광측정이 용이한 형태이다. 도 5의 (d)와 같이 배양홈(220)의 바닥면이 전체적으로 라운딩된 U타입의 경우, 샘플의 교반 또는 응집에 용이한 형태이다.

본 발명의 배양홈(220)의 바닥면은 V타입, F타입, C타입, U타입 중 어느 하나의 형태로 구비될 수 있다. 특히 본 발명의 배양홈(220)의 바닥면은 세포간 상호작용에 의한 3차원 형태의 오가노이드, 스페로이드의 형성 또는 배양이 용이한 U타입 형태로 구비됨이 바람직하다.

배양홈(220)의 표면에는 세포응집을 용이하게 하기 위한 코팅층(230)이 구비될 수도 있다. 코팅층(230)은 플루로닉(Pluronic), 폴리헤바(Poly-Hema) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 마이크로웰(111b)을 통해 세포, 오가노이드 또는 스페로이드가 주입되면, 제2 마이크로웰(111b) 내에 주입된 세포, 오가노이드 또는 스페로이드는 제 2홀(H2)을 통해 배양홈(220)으로 유입되고, 배양홈(220) 내에서 배양된다.

도 3a 및 도 4를 참조하면, 플레이트 본체(100)의 상부에는 배양액의 증발을 방지하는 증발방지막(310)이 구비될 수 있다. 증발방지막(310)은 다공질막(porous membrane) 재질로 구비되어 배양액의 증발을 방지할 수 있다. 또한 제1 내지 제3 마이크로웰(111a, 111b, 111c)의 상부와 증발방지막(320)의 밀착을 위해 링형태의 밀착부재(330)가 구비될 수 있다. 밀착부재(330)는 고무재질이 사용될 수도 있다.

도 6은 도 2에 도시된 마이크로웰 플레이트의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 제1 마이크로웰(110a) 및 제3 마이크로웰(110c) 내로 배양액이 주입되고, 마이크로웰 플레이트(10)의 틸팅에 의해 주입된 배양액이 배양홈(220) 내로 선택적으로 공급될 수 있다.

이와는 다르게 제1 마이크로웰(110a) 및 제3 마이크로웰(110c) 중 어느 하나에만 배양액이 주입될 수 있다. 이 경우, 배양액이 주입되는 마이크로웰은, 마이크로웰 플레이트의 틸팅에 의해, 배양홈(220) 내로 배양액을 공급하는 배양액 공급부가 되고, 배양액이 주입되지 않은 마이크로웰은 배양액 회수부가 될 수 있다.

마이크로웰 플레이트(10)의 틸팅을 위한 별도의 마이크로웰 플레이트(10) 지지장치를 이용할 수 있다. 마이크로웰 플레이트(10)가 오가노이드 또는 스페로이드를 배양하는 중에, 바이오센서는 배양액 내 성분을 실시간으로 측정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 마이크로 플레이트 내 형성된 유로 내에 바이오센서를 구비함으로써, 실시간으로 오가노이드 또는 스페로이드의 분석이 가능하다. 또한 본 발명에 따르면, 마이크로 플레이트 내 형성된 유로가 마이크로 채널의 기능을 수행함으로써, 실제 인체환경과 유사한 환경을 제공하여 정확한 분석이 가능하다.

도 7은 도 4에 도시된 마이크로 플레이트를 이용하여 오가노이드 또는 스페로이드의 배양을 실시한 결과를 나타낸다.

도 7을 참조하면, A549 세포, CaCo-2세포, HaCat 세포, HK-2세포 배양결과, 세포가 사멸하지 않고, 세포가 응집된 상태에서 잘 배양되고 있음을 알 수 있다.

도 8은 도 4에 도시된 마이크로웰 플레이트를 구비하는 모니터링 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 모니터링 시스템(60)은 마이크로웰 플레이트(10), 센서보드(20), 지지장치(30), 데이터수집장치(40), 모니터링 장치(50)을 포함한다.

마이크로웰 플레이트(10)는 도 2 내지 도 4에서 설명한 바와 같다.

센서보드(20)는 마이크로웰 플레이트(10)에 구비되는 적어도 하나의 바이오센서(121)의 단자와 연결되어 바이오센서(121)로부터 센서데이터를 수신하고, 데이터수집장치(40)와 연결되어 데이터수집장치(40)에 센서데이터를 전송한다.

지지장치(30)는 마이크로웰 플레이트(10)의 틸팅상태 즉, 마이크로웰 플레이트(10)의 기울기 각도 및 회전속도를 조절하며, 마이크로웰 플레이트(10)를 지지한다. 마이크로웰 플레이트(10)의 틸팅상태에 따라 마이크로웰 플레이트(10)의 유체 방향 및 유체 흐름 속도가 변화됨으로써 세포에 전달되는 전단응력(shear stress)이 변화된다.

데이터수집장치(40)는 센서보드(20)에서 수신한 센서데이터를 유선 또는 무선으로 모니터링장치(50)에 전송한다. 데이터수집장치(40)는 DAQ(Data Aquisition) 보드로 구비될 수도 있다. 이때 데이터수집장치(40)는 지지장치(30)의 틸팅방향, 틸팅각, 회전속도 등과 같은 틸팅상태에 대한 정보를 함께 모니터장치(50)에 전송할 수도 있다.

모니터링장치(50)은 데이터수집장치(40)로부터 센서데이터를 수신하며, 센서데이터를 표시수단을 이용하여 사용자에게 그래프 등과 같은 결과를 표시한다. 모니터링장치(50)는 수신되는 틸팅상태에 대한 정보 및 센서데이터를 분석하여, 지지장치(30)의 마이크로웰 플레이트(10)에 대한 틸팅상태를 변화시켜 제어할 수 있다.

10: 마이크로웰 플레이트 100: 플레이트 본체
110: 상단부분 111: 마이크로웰
111a, 111b, 111c: 제1 내지 제3 마이크로웰
120: 하단부분 121: 유로
200: 기판 210: 바이오센서
220: 배양홈 230: 코팅층
310: 증발방지막 320: 유체흐름조절막
330: 밀착부재
H1, H2, H3: 제1 내지 제3 홀
P1, P2, P3, P4, P5: 제1 내지 제5 위치

Claims

복수의 마이크로웰을 구비하는 마이크로웰 플레이트에 있어서,
일방향으로 나란히 배열되는 제1 내지 제3 마이크로웰로 구성되는 마이크로웰 세트가 복수개 구비되며, 상기 마이크로웰 세트를 구성하는 제1 내지 제3 마이크로웰의 바닥면 각각에는 제1 내지 제3 홀이 형성되고, 상기 제1 내지 제3 홀과 연통되는 유로가 상기 제1 내지 제3 마이크로웰의 하부에 구비되며, 상기 유로의 바닥면은 개방된 상태로 구비되는 플레이트 본체; 및
상기 플레이트 본체의 하부에 결합되어 상기 유로의 바닥면을 이루고, 상기 유로의 바닥면을 이루는 부분에는 상기 제2 마이크로웰에 대응되는 위치에 배양홈이 구비되는 기판을 포함하고,
상기 유로의 바닥면 상에서 상기 제1 마이크로웰, 제2 마이크로웰, 제 3 마이크로웰에 각각 대응되는 제1 내지 제3 위치에서의 유로의 단면적은, 상기 유로의 바닥면 상에서 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이의 제4 위치에서의 유로의 단면적 및 상기 제2 위치와 상기 제3위치 사이의 제5 위치에서의 유로의 단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로웰 플레이트.