KR20220036528A - Microfluidic Culture Platform Using Gradiant - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 경사를 이용한 미세유체채널 세포배양 플랫폼에 관한 것이다.The present invention relates to a microfluidic channel cell culture platform using a gradient.
일반적으로, 배양 접시를 이용한 고전적인 세포배양 방식은 많은 양의 배양액을 소모하여 비용 부담이 증가하고, 여러 단계의 공정을 수작업으로 진행하므로, 작업 능률이 저하된다는 문제점이 있다. 또한, 상기 방식은 3차원 배양을 실행하기 위해 스캐폴드 역할을 하는 값비싼 3차원 배양용 고분자성 물질이 대량으로 요구된다는 문제점이 있다.In general, the classical cell culture method using a culture dish consumes a large amount of culture medium, increases the cost burden, and manually performs several steps, so there is a problem that work efficiency is reduced. In addition, this method has a problem in that a large amount of expensive high molecular weight material for 3D culture serving as a scaffold is required to perform 3D culture.
최근에는 이러한 고전적인 세포배양 방식의 문제점을 극복하기 위해, 미세 가공 기술을 이용하여 제작한 수십 내지 수백 마이크로미터 스케일의 미세채널 내에서 세포를 배양할 수 있는 미세 세포배양 시스템이 연구되고 있다. 이러한 미세 세포배양 시스템은 미세유체채널 내에서 다양한 시약들을 사용하여 생체내의 환경에 가까운 조건으로 세포를 배양할 수 있기 때문에 고전적인 세포 배양법에 비하여 매우 적은 양의 시약, 배양액 및 세포를 이용하여 세포배양 및 분석을 가능하게 하였고, 높은 감도의 세포분석, 약물의 영향 분석 및 신약 개발을 위한 기본 플랫폼 등으로 유용하게 쓰일 수 있다.Recently, in order to overcome the problems of such a classical cell culture method, a micro-cell culture system capable of culturing cells in microchannels on a scale of tens to hundreds of micrometers manufactured using microfabrication technology is being studied. This micro-cell culture system uses a variety of reagents in the microfluidic channel to culture cells under conditions close to the in vivo environment. and analysis, and can be usefully used as a basic platform for high-sensitivity cell analysis, drug effect analysis, and new drug development.
그러나 기존의 미세 세포배양 시스템은 매우 작은 크기의 플랫폼에 매우 적은 수의 세포를 주입하므로 상기 플랫폼 내로 주입된 세포액 내의 세포가 배양공간으로 유입되기 전에 주입부의 바닥 면에 부착되어버려 세포 손실이 발생하고, 상기 부착된 세포 수 만큼의 배양된 세포를 얻을 수 없게 된다는 문제가 있다.However, since the existing micro-cell culture system injects a very small number of cells into a very small-sized platform, the cells in the cell fluid injected into the platform adhere to the bottom surface of the injection unit before they flow into the culture space, resulting in cell loss. , there is a problem in that it is not possible to obtain cultured cells equal to the number of adherent cells.
이에, 본 발명은 세포배양 플랫폼에 경사진 바닥 면을 형성하여 주입된 세포액의 세포가 바닥 면에 부착되는 것을 방지하고 세포의 배양공간으로 효과적으로 유입시켜 세포 손실을 최소화할 수 있는 세포배양 플랫폼을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention provides a cell culture platform capable of minimizing cell loss by forming an inclined bottom surface on the cell culture platform to prevent the cells of the injected cell fluid from adhering to the bottom surface and effectively introducing the cells into the cell culture space. aim to do
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제1 챔버부, 제2 챔버부, 제1 미세채널, 제2 미세채널 및 미세그루브를 포함하고, 상기 제1 챔버부는 일정 간격 이격된 복수개의 챔버로 구성되어 바닥면이 제1 미세채널 방향으로 하방 경사져 일측면이 상기 제1 미세채널과 연결되고, 상기 제2 챔버부는 일정 간격 이격된 복수개의 챔버로 구성되어 바닥면이 제2 미세채널 방향으로 하방 경사져 일측면이 상기 제2 미세채널과 연결되고, 상기 제1 미세채널과 제2 미세채널은 일측면이 복수개의 미세그루브로 연결되는, 미세유체채널 세포배양 플랫폼를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a first chamber part, a second chamber part, a first microchannel, a second microchannel and a microgroove, and the first chamber part consists of a plurality of chambers spaced apart from each other by a predetermined interval. The bottom surface is inclined downward in the direction of the first microchannel so that one side is connected to the first microchannel, and the second chamber part is composed of a plurality of chambers spaced apart by a predetermined interval so that the bottom surface is inclined downward in the direction of the second microchannel One side is connected to the second microchannel, and one side of the first microchannel and the second microchannel is connected to a plurality of microgrooves, and a microfluidic channel cell culture platform is provided.
본 발명에 따른 기울기를 이용한 미세유체채널 세포배양 플랫폼은 세포의 3차원 배양을 효과적으로 실현하여 세포의 신호전달, 세포이동 및 조직 분화 등의 연구에 이용될 수 있다.The microfluidic channel cell culture platform using the gradient according to the present invention can be used for studies such as cell signal transduction, cell migration, and tissue differentiation by effectively realizing a three-dimensional culture of cells.
또한, 세포 손실 최소화하여 시딩하는 세포 수 대비 많은 양의 세포가 실질적으로 연구에 이용될 수 있도록 한다.In addition, cell loss is minimized so that a large amount of cells can be practically used for research compared to the number of cells to be seeded.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체채널 세포배양 플랫폼의 개략적인 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체채널 세포배양 플랫폼의 종단면도를 도시한 것이다.1 shows a schematic configuration of a microfluidic channel cell culture platform according to an embodiment of the present invention.
2 is a longitudinal cross-sectional view of a microfluidic channel cell culture platform according to an embodiment of the present invention.
이하 설명하는 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The invention to be described below can have various changes and can have various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the invention described below to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the technology described below.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components are not limited by the above terms, and only for the purpose of distinguishing one component from other components. is used only as For example, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component without departing from the scope of the present invention. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In terms of terms used herein, the singular expression should be understood to include a plural expression unless the context clearly dictates otherwise, and terms such as "comprises" refer to the described feature, number, step, operation, and element. , parts or combinations thereof are to be understood, but not to exclude the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, step operation components, parts or combinations thereof.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.Prior to a detailed description of the drawings, it is intended to clarify that the classification of the constituent parts in the present specification is merely a division according to the main function each constituent unit is responsible for. That is, two or more components to be described below may be combined into one component, or one component may be divided into two or more for each more subdivided function. In addition, each of the constituent units to be described below may additionally perform some or all of the functions of other constituent units in addition to the main function it is responsible for. Of course, it may be carried out by being dedicated to it.
또한, 방법 또는 동작 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.In addition, in performing the method or the method of operation, each process constituting the method may occur differently from the specified order unless a specific order is clearly described in context. That is, each process may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
본 발명은 하나의 양태로, 제1 챔버부, 제2 챔버부, 제1 미세채널, 제2 미세채널 및 미세그루브를 포함하고, 상기 제1 챔버부는 일정 간격 이격된 복수개의 챔버로 구성되어 바닥면이 제1 미세채널 방향으로 하방 경사져 일측면이 상기 제1 미세채널과 연결되고, 상기 제2 챔버부는 일정 간격 이격된 복수개의 챔버로 구성되어 바닥면이 제2 미세채널 방향으로 하방 경사져 일측면이 상기 제2 미세채널과 연결되고, 상기 제1 미세채널과 제2 미세채널은 일측면이 복수개의 미세그루브로 연결되는, 미세유체채널 세포배양 플랫폼을 포함 제공한다.In one aspect, the present invention includes a first chamber part, a second chamber part, a first microchannel, a second microchannel, and a microgroove, wherein the first chamber part is composed of a plurality of chambers spaced apart from each other by a predetermined interval and has a floor The surface is inclined downward in the direction of the first microchannel so that one side is connected to the first microchannel, and the second chamber part is composed of a plurality of chambers spaced apart by a predetermined interval, and the bottom surface is inclined downward in the direction of the second microchannel to one side It is connected to the second microchannel, and the first microchannel and the second microchannel have one side connected to a plurality of microgrooves, and a microfluidic channel cell culture platform is provided.
본 기술의 하나의 구현예로, 상기 제1 챔버부, 제2 채버부, 제1 미세채널, 제2 미세채널 및 미세그루브는 폴리디메틸실록산(poly(dimethy lsiloxane), PDMS), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리아크리레이트(polyacrylates), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리실릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides), 폴리우레탄(polyurethanes) 또는 유리 소재일 수 있다.In one embodiment of the present technology, the first chamber part, the second chamber part, the first microchannel, the second microchannel, and the microgroove are polydimethylsiloxane (poly(dimethy lsiloxane), PDMS), polymethylmethakle It may be made of polymethylmethacrylate (PMMA), polyacrylates, polycarbonates, polycyclic olefins, polyimides, polyurethanes, or glass materials.
본 기술의 하나의 구현예로, 상기 미세그루브는 폭이 5 내지 50 μm일 수 있다.In one embodiment of the present technology, the microgroove may have a width of 5 to 50 μm.
본 기술의 하나의 구현예로, 제1 미세채널 및 제2 미세채널은 폭이 0.2 내지 5 mm 및 길이는 3 내지 50 mm 일 수 있다.In one embodiment of the present technology, the first microchannel and the second microchannel may have a width of 0.2 to 5 mm and a length of 3 to 50 mm.
본 기술의 하나의 구현예로, 제1 챔버부 및 제2 챔버부의 직경은 1 내지 10 mm 일 수 있다.In one embodiment of the present technology, the diameter of the first chamber part and the second chamber part may be 1 to 10 mm.
본 기술의 하나의 구현예로, 상기 미세유체채널 세포배양 플랫폼은 유리커버 슬립을 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present technology, the microfluidic channel cell culture platform may further include a glass coverslip.
본 기술의 하나의 구현예로, 상기 제1 미세채널 및 제2 미세채널은 미세전극을 구비할 수 있다.In one embodiment of the present technology, the first microchannel and the second microchannel may include microelectrodes.
본 기술의 하나의 구현예로, 상기 유리커버 슬립은 폴리L리신(poly-L-lysine), 폴리D리신(poly-D-lysine), 폴리L오르니틴(poly-L-ornithine), 라미닌(laminin), 콜라겐(collagen), 피브린(fibrin), 피브로넥틴(fibronectin) 또는 마트리젤(matrigel)로 코팅될 수 있다.In one embodiment of the present technology, the glass coverslip is poly-L-lysine, poly-D-lysine, poly-L-ornithine, laminin (poly-L-lysine) laminin), collagen, fibrin, fibronectin, or matrigel.
본 기술의 하나의 구현예로, 상기 제1 챔버부, 제2 챔버부, 제1 미세채널, 제2 미세채널 및 미세그루브는 폴리L리신(poly-L-lysine), 폴리D리신(poly-D-lysine), 폴리L오르니틴(poly-L-ornithine), 라미닌(laminin), 콜라겐(collagen), 피브린(fibrin), 피브로넥틴(fibronectin) 또는 마트리젤(matrigel)로 코팅될 수 있다.In one embodiment of the present technology, the first chamber part, the second chamber part, the first microchannel, the second microchannel and the microgroove are poly-L-lysine, poly-D-lysine (poly-L-lysine) D-lysine), poly-L-ornithine, laminin, collagen, fibrin, fibronectin or matrigel may be coated.
도 1 및 도 2에는 본 발명의 하나의 구현예에 따른 미세유체채널 세포배양 플랫폼의 구성이 도시되어 있다. 이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 하기의 구현예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위해 제공되는 것일 뿐, 하기 구현예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.1 and 2 show the configuration of a microfluidic channel cell culture platform according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings to help the understanding of the present invention. However, the following embodiments are provided for easier understanding of the present invention, and the content of the present invention is not limited by the following embodiments.
도 1은 본 발명의 하나의 구현예에 따른 미세유체채널 세포배양 플랫폼을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 미세유체채널 세포배양 플랫폼은 연소로 제1 챔버부(10), 제2 챔버부(20), 제1 미세채널(30), 제2 미세채널(40) 및 미세그루브(50)를 포함한다.1 schematically shows a microfluidic channel cell culture platform according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the microfluidic channel cell culture platform includes a combustion furnace
상기 제1 챔버부(10)는 일정 간격 이격된 복수개의 챔버로 구성되고, 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 원기둥 또는 다각기둥 형상일 수 있다. 상기 제1 챔버부는 세포를 배양할 배양액을 공급하는 곳인 동시에 제2 챔버부와 압력 차이를 발생시키도록 피펫을 사용하여 상기 배양액을 주입 또는 흡입하는 곳일 수 있다. 또한, 세포 현탁액을 주입하여 확산 또는 모세관 현상으로 제1 미세채널로 유입되도록 하는 곳일 수 있다. The
상기 제1 챔버부(10)는 폴리디메틸실록산(poly(dimethylsiloxane), PDMS), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리아크리레이트(polyacrylates), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리실릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides), 폴리우레탄(polyurethanes) 또는 유리 소재일 수 있다. 상기 제1 챔버부(10)의 바닥면은 제1 미세채널 방향으로 하방 경사진 형태일 수 있다. 상기 경사진 바닥면의 형태는 제1 챔버부(10)로 주입 되는 세포 현탁액이 제1 챔버부(10)에 부착되지 않고 제1 미세채널(30)로 유입될 수 있도록 할 수 있다. 이는 상기 제1 챔버부(10) 바닥면에 세포가 부착되어 손실되는 세포의 양을 줄일 수 있어 상기 바닥면에 경사가 없는 세포배양 플랫폼보다 시딩(seeding)되는 세포 수 대비 더 많은 세포가 실험에 이용될 수 있도록 할 수 있다. The
상기 경사진 바닥면에는 유착방지제(Anti-adhesion)로 코팅이 되어 세포부착을 방지하도록 할 수 있다. 상기 유착방지제는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히알루론산(hyaluronic acid, HA), 콜라겐(collagen), 피브린(fibrin), 젤라틴(gelatin), 알긴산(alginic acid), 산화 재생 셀룰로오스(oxidized regenerated cellulose), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴록사머(Poloxamer) 또는 고어-텍스(Gore-Tex)일 수 있다. 또한, 상기 경사진 바닥면은 제1 챔버부(10)가 제1 미세채널(30)보다 높은 위치에 배치되도록 하여 유체의 높이차에 따른 압력을 발생시켜 별도의 펌프 없이도 제1 미세채널(30)로 자발적으로 배양액이나 세포 현탁액이 유입될 수 있도록 할 수 있고, 제1 미세채널(30)에서 제1 챔버부(10)로 배양액이나 세포 현탁액이 역류하는 것을 방지할 수 있다. 상기 제1 챔버부(10)의 일측면은 상기 제1 미세채널(30)와 연통하여 연결되어 있어, 상기 바닥면의 경사를 타고 내려간 배양액 및 세포 현탁액이 제1 미세채널로 유입될 수 있도록 할 수 있다. 상기 경사진 바닥면은 세포가 받는 충격을 완화할 수 있도록 기울기가 일정한 평면형태 또는 기울기가 하방으로 갈수록 완만해지는 곡면형태일 수 있다. 상기 제1 챔버부(10)와 제1 미세채널(30)의 높이비는 1.5 내지 50 : 1 일 수 있다.The inclined bottom surface may be coated with an anti-adhesion agent to prevent cell adhesion. The anti-adhesion agent is not limited thereto, but for example, carboxymethyl cellulose (CMC), hyaluronic acid (HA), collagen, fibrin, gelatin, alginic acid) , oxidized regenerated cellulose, polyethylene glycol (PEG), Poloxamer or Gore-Tex. In addition, the inclined bottom surface causes the
상기 배양액은 이에 한정되지 아니하나, 예를 들어, EGM-2 기본 배지 및 DMEM/F12 기본 배지가 혼합된 배지이거나 EGM-2 기본 배지 및 DMEM/F12 기본 배지가 1 내지 4 : 2의 중량비로 혼합된 배지일 수 있다. 상기 혼합된 배지에 N-2보충물, EGM-2 보충물, 주피세포 성장 보충물 및 0.5% 내지 3% 바람직하게 1 내지 2% FBS가 첨가될 수 있다. 또한, Neurobasal 배지에 0.5 내지 2.5%의 B-27, 0.5 내지 1.5%의 글루타맥스 또는 0.5 내지 2%의 페닌실린-스트렙토마이신이 보충물로 첨가될 수도 있다.The culture medium is not limited thereto, but, for example, is a medium in which EGM-2 basic medium and DMEM/F12 basic medium are mixed, or EGM-2 basic medium and DMEM/F12 basic medium are mixed in a weight ratio of 1 to 4: 2 It may be an established medium. N-2 supplement, EGM-2 supplement, epidermal growth supplement and 0.5% to 3% preferably 1-2% FBS may be added to the mixed medium. Additionally, the Neurobasal medium may be supplemented with 0.5-2.5% B-27, 0.5-1.5% glutamax or 0.5-2% penincillin-streptomycin.
제2 챔버부(20)는 일정 간격 이격된 복수개의 챔버로 구성되고, 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 원기둥 또는 다각기둥 형상일 수 있다. 상기 제2 챔버부(20)는 세포를 배양할 배양액을 주입하는 곳인 동시에 제1 챔버부(10)와 압력 차이를 발생시키도록 피펫을 사용하여 상기 배양액을 주입 또는 흡입하는 곳일 수 있다. 상기 제2 챔버부(20)는 폴리디메틸실록산(poly(dime thylsiloxane), PDMS), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리아크리레이트(polyacrylates), 폴리카보네이트(polycar bonates), 폴리실릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides), 폴리우레탄(polyurethanes) 또는 유리 소재일 수 있다. 상기 제2 챔버부(20)의 바닥면은 제2 미세채널(40) 방향으로 하방 경사진 형태일 수 있다. 상기 경사진 바닥면의 형태는 제2 챔버부(40)로 주입되는 배양액이 효과적으로 제2 미세채널(30)로 유입될 수 있도록 할 수 있다. 또한, 상기 경사진 바닥면은 제2 챔버부(20)가 제2 미세채널(40)보다 높은 위치에 배치되도록 하여 유체의 높이차에 따른 압력을 발생시켜 별도의 펌프 없이도 제2 미세채널(40)로 자발적으로 배양액이 유입될 수 있도록 할 수 있고, 제2 미세채널(40)에서 제2 챔버부(20)로 배양액이 역류하는 것을 방지할 수 있다. 상기 경사진 바닥면에는 유착방지제(Anti-adhesion) 코팅이 될 수 있다.The
상기 유착방지제는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히알루론산(hyaluronic acid, HA), 콜라겐(collagen), 피브린(fibrin), 젤라틴(gelatin), 알긴산(alginic acid), 산화 재생 셀룰로오스(oxidized regenerated cellulose), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴록사머(Poloxamer) 또는 고어-텍스(Gore-Tex)일 수 있다. 상기 제2 챔버부(20)의 일측면은 상기 제2 미세채널(40)와 연통하여 연결되어 있어, 상기 바닥면의 경사를 타고 내려간 배양액이 제2 미세채널(40)로 유입될 수 있다. The anti-adhesion agent is not limited thereto, but for example, carboxymethyl cellulose (CMC), hyaluronic acid (HA), collagen, fibrin, gelatin, alginic acid) , oxidized regenerated cellulose, polyethylene glycol (PEG), Poloxamer or Gore-Tex. One side of the
상기 경사진 바닥면은 세포가 받는 충격을 완화할 수 있도록 기울기가 일정한 평면형태 또는 기울기가 하방으로 갈수록 완만해지는 곡면형태일 수 있다. 상기 제1 챔버부(10)와 제2 챔버부(20)의 각각의 챔버는 형태, 크기 또는 높이를 서로 같거나 달리할 수 있다. 상기 제1 챔버부(10) 및 제2 챔버부(20)의 직경은 1 내지 10 mm 일 수 있다. 상기 제2 챔버부(20)와 제2 미세채널(40)의 높이비는 1.5 내지 50 : 1 일 수 있다.The inclined bottom surface may be in the form of a flat surface having a constant inclination or a curved surface in which the inclination becomes gentler downward so as to alleviate the shock received by the cells. Each of the chambers of the
상기 제1 미세채널(30)은 제1 챔버부(10)의 복수개의 챔버 일측면에 연결되며, 제1 챔버부(10)의 경사진 바닥면의 최하단부와 제1 미세채널(30)의 일단부가 연결될 수 있다. 또한, 상기 제1 미세채널(30)은 제1 챔버부(10)에서 유입된 세포 현탁액의 세포가 배양되는 공간으로, 배양되는 세포의 종류에 따라 세포 부착물질로 코팅될 수 있다. 상기 세포 부착물질은 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 폴리L리신(poly-L-lysine), 폴리D리신(poly-D-lysine), 폴리L오르니틴(poly-L-ornithine), 라미닌(laminin), 콜라겐(collagen), 피브린(fibrin), 피브로넥틴(fibronectin) 또는 마트리젤(matrigel) 등 일 수 있다. The
상기 세포 부착 물질 코팅은 제1 미세채널(30) 벽 및 바닥에 코팅되어 세포가 제1 미세채널(30)에 부착되도록 하여 안정적으로 배양될 수 있도록 할 수 있다. 상기 제1 미세채널(30)은 미세그루브(50)를 통해 압력차에 의한 유체 흐름, 농도차에 의한 확산 또는 모세관 현상 등으로 물질의 이동 및 교환할 수 있다. 상기 제1 미세채널(30)에서는 세포가 배양될 수 있고, 상기 세포가 성장하면서 미세그루브(50)를 통과하여 제2 미세채널(40)에서 배양될 수 있다. 상기 제1 미세채널(30)은 폴리디메틸실록산(poly(dimethylsiloxane), PDMS), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmetha crylate, PMMA), 폴리아크리레이트(polyacrylates), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리실릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides), 폴리우레탄(polyurethanes) 또는 유리 소재일 수 있다.The cell adhesion material coating may be coated on the walls and the bottom of the
상기 제2 미세채널(40)은 제2 챔버부(20)의 복수개의 챔버 일측면 사이를 연결해주며, 제2 챔버부(20)의 경사진 바닥면의 일부와 제2 미세채널(40)의 일단이 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 미세채널(40)은 제1 미세채널(30)에서 미세그루브(50)을 통과하여 유입된 세포가 배양되는 공간으로, 배양되는 세포의 종류에 따라 세포 부착물질로 코팅될 수 있다. 상기 세포 부착물질은 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 폴리L리신(poly-L-lysine), 폴리D리신(poly-D-lysine), 폴리L오르니틴(poly-L-ornithine), 라미닌(laminin), 콜라겐(collagen), 피브린(fibrin), 피브로넥틴(fibronectin) 또는 마트리젤(matrigel) 등 일 수 있다. 상기 세포 부착 물질 코팅은 제2 미세채널(40) 벽 및 바닥에 코팅되어 세포가 제2 미세채널(40)에 부착되도록 하여 안정적으로 배양될 수 있도록 할 수 있다. 상기 제2 미세채널(40)은 미세그루브(50)를 통해 제1 미세채널(30)과 압력차에 의한 유체 흐름, 농도차에 의한 확산 또는 모세관 현상 등으로 물질의 이동 및 교환할 수 있다. 상기 제1 미세채널 및 제2 미세채널은 폭이 0.2 내지 5 mm 및 길이가 3 내지 50 mm일 수 있고, 서로 폭 및 길이를 각각 달리할 수 있다. 상기 제2 미세채널(40)은 폴리디메틸실록산(poly(dimethylsiloxane), PDMS), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리아크리레이트(polyacrylates), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리실릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides), 폴리우레탄(polyurethanes) 또는 유리 소재일 수 있다.The
하나의 구체적인 구현 예로, 상기 제1 미세채널(30), 제2 미세채널(40) 및 미세그루브(50)는 미세전극(미도시)을 구비할 수 있다. 상기 미세전극은 상기 제1 미세채널(30), 제2 미세채널(40) 및 미세그루브(50) 상의 세포에 미세한 전기적 자극을 가하여 성장을 유도할 수 있다. 상기 미세전극의 소재는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 금, 은, 백금, 구리, 팔라듐, 타이타늄(Titanium) 또는 인듐-주석 산화물(indium tin oxide, ITO) 등 일 수 있다. 상기 미세전극은 상기 제1 미세채널(30), 제2 미세채널(40) 및 미세그루브(50)의 길이 방향을 따라 내측면에 접하여 형성될 수 있고, 복수 개일 수 있다.As a specific embodiment, the
상기 미세그루브(50)는 제1 미세채널(30) 및 제2 미세채널(40)의 일측면과 연결되며, 제1 미세채널(30)과 제2 미세채널(40)을 분리시킨다. 다만 완전히 분리시키는 것은 아니고 제1 챔버부(10)와 제2 챔버부(20)의 배양액 부피 차이에 의한 압력, 농도 차이에 의한 삼투압 또는 모세관 현상이 발생하여 연속적인 유체의 흐름을 발생시킬 수 있다. 제1 미세채널(30)에서 세포가 배양되면 상기 세포는 배양액의 흐름과 함께 미세그루브(50)를 통과하여 제2 미세채널(40)에서 성장할 수 있다. 이와 같이 상기 미세그루브(50)는 세포가 제2 미세채널(40)로 이동하도록 가이드하는 기능을 하며, 여러개의 세포가 동시에 성장할 수 있도록 복수개로 형성될 수 있다. 상기 미세그루브(50)는 폴리디메틸실록산(poly(dimethy lsiloxane), PDMS), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리아크리레이트(polyacrylates), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리실릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides), 폴리우레탄(polyurethanes) 또는 유리 소재일 수 있다. 상기 미세그루브(50)는 폭이 5 내지 50μm일 수 있다.The
도 2은 본 발명의 하나의 구현예에 따른 미세유체채널 세포배양 플랫폼을 개략적으로 도시한 것이다. 도 2을 참조하여 설명하면, 제1 챔버부(10), 제2 챔버부(20), 제1 미세채널(30), 제2 미세채널(40) 및 유리커버 슬립(60)를 포함한다. 상기 유리커버 슬립(60)은 상기 세포배양 플랫폼을 올려놓는 평평한 플레이트이다. 상기 세포배양 플랫폼과 상기 유리커버 슬립(60)의 결합방법은 가역적 결합과 비가역적 결합이 있다. 상기 유리커버 슬립(60)은 세포배양 플랫폼과 결합하기 전에 초음파를 사용하여 상기 유리커버 슬립을 80 내지 95% 에탄올로 닦고, 탈이온수로 헹구어 완전건조 시켜야 한다. 상기 유리커버 슬립(60)은 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 평판형 미세전극 어레이(microelectrode array, MEA)일 수 있다.2 schematically shows a microfluidic channel cell culture platform according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2 , it includes a
세포배양 플랫폼과 상기 유리커버 슬립(60)의 가역적 결합은 상기 유리커버 슬립(60)을 10 내지 14시간 동안 PLL 용액(Poly-L-lysine solution)에 넣어 코팅하고, 탈이온수로 1 내지 3시간 동안 헹구고, 층류 후드에서 3 내지 5시간 동안 건조하고, 2 내지 6℃ 냉장고에 3 내지 5시간 동안 보관 하고, 상기 세포배양 플랫폼을 상기의 절차를 거친 유리커버 슬립(60) 위에 놓고 위에서 밀봉될 때까지 압박하여 형성될 수 있다.The reversible binding of the cell culture platform and the
세포배양 플랫폼과 상기 유리커버 슬립(60)의 비가역적 결합은 PLL 코팅하지 않은 유리커버 슬립(60)과 제1 챔버부(10), 제2 챔버부(20), 제1 미세채널(30), 제2 미세채널(40) 및 미세그루브(50)를 플라즈마 클리너에 넣어 20 내지 150초 동안 플라즈마 처리를 하고, 상기 플라즈마 처리 후 즉시 세포배양 플랫폼을 상기의 절차를 거친 유리커버 슬립(60) 위에 놓아 형성될 수 있다. 그 이후 상기 세포배양 플랫폼의 제1 챔버부(10) 및 제2 챔버부(20)에 PLL 용액을 주입하여 유리커버 슬립(60), 제1 챔버부(10), 제2 챔버부(20), 제1 미세채널(30), 제2 미세채널(40) 및 미세그루브(50)를 5 내지 10 시간 동안 PLL 코팅을 하고, 멸균수로 헹구어 낸 후 상기 세포배양 플랫폼을 사용할 수 있다. 상기 PLL 용액은 세포배양을 촉진할 수 있다.The irreversible coupling between the cell culture platform and the
본 발명에 따른 기울기를 이용한 미세유체채널 세포배양 플랫폼은 투명하고 탄성을 갖는 PDMS를 이용한 몰딩(molding)방법으로 제작될 수 있다. 몰딩을 위한 주형(master)은 실리콘 웨이퍼 기판 위에 감광물질 SU-8 을 패터닝(patterning)하는 방법을 이용하여 제작한다. 상기 패터닝된 주형은 PGMEA 용액으로 헹군 후 불활성 기체로 건조시킨다. 페트리 접시에 상기 주형을 놓고 PDMS 혼합물을 부어 경화시킨다. 경화 후 실리콘 웨이퍼에서 PDMS를 떼어내고 배양액 및 세포 현탁액을 주입 시킬 제1 챔버부(10)와 제2 챔버부(20)를 펀치로 구멍을 내고, 상기 구멍에 미량의 PDMS를 상기 제1 챔버부(10)와 제2 챔버부(20)의 바닥면에 주입하여 경사면을 형성시킨다. 그 이후 유리커버 슬립(60)위에 올려놓아 가역 또는 비가역 결합을 하여 세포배양 플랫폼을 제작할 수 있다.The microfluidic channel cell culture platform using a gradient according to the present invention can be manufactured by a molding method using a transparent and elastic PDMS. A master for molding is manufactured using a method of patterning a photosensitive material SU-8 on a silicon wafer substrate. The patterned mold was rinsed with PGMEA solution and dried with an inert gas. Place the mold in a Petri dish and pour the PDMS mixture to harden. After curing, the PDMS is removed from the silicon wafer, and a hole is punched in the
이상 실시예를 통해 본 기술을 설명하였으나, 본 기술은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 기술의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 기술에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.Although the present technology has been described through the above embodiments, the present technology is not limited thereto. The above embodiments may be modified or changed without departing from the spirit and scope of the present technology, and those skilled in the art will recognize that such modifications and changes also belong to the present technology.
10 : 제1 챔버부
20 : 제2 챔버부
30 : 제1 미세채널
40 : 제2 미세채널
50 : 미세그루브
60 : 유리커버 슬립
10: first chamber part 20: second chamber part
30: first microchannel 40: second microchannel
50: fine groove 60: glass cover slip
Claims (9)
상기 제1 챔버부는 일정 간격 이격된 복수개의 챔버로 구성되어 바닥면이 제1 미세채널 방향으로 하방 경사져 일측면이 상기 제1 미세채널과 연결되고, 상기 제2 챔버부는 일정 간격 이격된 복수개의 챔버로 구성되어 바닥면이 제2 미세채널 방향으로 하방 경사져 일측면이 상기 제2 미세채널과 연결되고, 상기 제1 미세채널과 제2 미세채널은 일측면이 복수개의 미세그루브로 연결되는, 미세유체채널 세포배양 플랫폼.a first chamber unit, a second chamber unit, a first microchannel, a second microchannel, and a microgroove;
The first chamber part is composed of a plurality of chambers spaced apart by a predetermined interval, a bottom surface is inclined downward in the direction of the first microchannel, one side is connected to the first microchannel, and the second chamber part is a plurality of chambers spaced apart by a predetermined interval The bottom surface is inclined downward in the second microchannel direction so that one side is connected to the second microchannel, and one side of the first microchannel and the second microchannel is connected to a plurality of microgrooves, microfluidic Channel cell culture platform.
상기 제1 챔버부, 제2 챔버부, 제1 미세채널, 제2 미세채널 및 미세그루브는 폴리디메틸실록산(poly(dimethy lsiloxane), PDMS), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리아크리레이트(polyacrylates), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리실릭 올레핀(polycyclic olefins), 폴리이미드(polyimides), 폴리우레탄(polyurethanes) 또는 유리 소재인 것을 특징으로 하는, 미세유체채널 세포배양 플랫폼.The method of claim 1,
The first chamber part, the second chamber part, the first microchannel, the second microchannel and the microgroove are polydimethylsiloxane (poly(dimethy lsiloxane), PDMS), polymethylmethacrylate (PMMA), polya A microfluidic channel cell culture platform, characterized in that it is made of polyacrylates, polycarbonates, polycyclic olefins, polyimides, polyurethanes or glass materials.
상기 미세그루브는 폭이 5 내지 50 μm 인 것을 특징으로 하는, 미세유체채널 세포배양 플랫폼.The method of claim 1,
The microfluidic channel cell culture platform, characterized in that the width of the microgroove is 5 to 50 μm.
제1 미세채널 및 제2 미세채널은 폭은 0.2 내지 5 mm 및 길이는 3 내지 50 mm 인 것을 특징으로 하는, 미세유체채널 세포배양 플랫폼.The method of claim 1,
The microfluidic channel cell culture platform, characterized in that the first microchannel and the second microchannel have a width of 0.2 to 5 mm and a length of 3 to 50 mm.
제1 챔버부 및 제2 챔버부의 직경은 1 내지 10 mm 인 것을 특징으로 하는, 미세유체채널 세포배양 플랫폼.The method of claim 1,
The microfluidic channel cell culture platform, characterized in that the diameter of the first chamber part and the second chamber part is 1 to 10 mm.
상기 제1 미세채널, 제2 미세채널 및 미세그루브는 미세전극을 구비하는 것을 특징으로 하는, 미세유체채널 세포배양 플랫폼.The method of claim 1,
The microfluidic channel cell culture platform, characterized in that the first microchannel, the second microchannel and the microgroove are provided with microelectrodes.
상기 미세유체채널 세포배양 플랫폼은 유리커버 슬립을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 미세유체채널 세포배양 플랫폼.The method of claim 1,
The microfluidic channel cell culture platform further comprises a glass coverslip, microfluidic channel cell culture platform.
상기 유리커버 슬립은 폴리L리신(poly-L-lysine), 폴리D리신(poly-D-lysine), 폴리L오르니틴(poly-L-ornithine), 라미닌(laminin), 콜라겐(collagen), 피브린(fibrin), 피브로넥틴(fibronectin) 또는 마트리젤(matrigel)로 코팅된 것을 특징으로 하는, 미세유체채널 세포배양 플랫폼.8. The method of claim 7,
The glass coverslip is polyL-lysine, poly-D-lysine, poly-L-ornithine, laminin, collagen, fibrin. (fibrin), fibronectin (fibronectin) or matrigel (matrigel) characterized in that the coated, microfluidic channel cell culture platform.
상기 제1 챔버부, 제2 챔버부, 제1 미세채널, 제2 미세채널 및 미세그루브는 폴리L리신(poly-L-lysine), 폴리D리신(poly-D-lysine), 폴리L오르니틴(poly-L-ornithine), 라미닌(laminin), 콜라겐(collagen), 피브린(fibrin), 피브로넥틴(fibronectin) 또는 마트리젤(matrigel)로 코팅된 것을 특징으로 하는, 미세유체채널 세포배양 플랫폼.9. The method of claim 8,
The first chamber part, the second chamber part, the first microchannel, the second microchannel and the microgroove are polyL-lysine, poly-D-lysine, polyL ornithine. (poly-L-ornithine), laminin (laminin), collagen (collagen), fibrin (fibrin), fibronectin (fibronectin) or matrigel (matrigel) characterized in that coated with, microfluidic channel cell culture platform.
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GRNT | Written decision to grant |