KR20220092275A - 세포 배양 플레이트 적층 배열체 - Google Patents

세포 배양 플레이트 적층 배열체 Download PDF

Info

Publication number
KR20220092275A
KR20220092275A KR1020200183889A KR20200183889A KR20220092275A KR 20220092275 A KR20220092275 A KR 20220092275A KR 1020200183889 A KR1020200183889 A KR 1020200183889A KR 20200183889 A KR20200183889 A KR 20200183889A KR 20220092275 A KR20220092275 A KR 20220092275A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cell culture
culture plate
stacking arrangement
flow hole
present
Prior art date
Application number
KR1020200183889A
Other languages
English (en)
Inventor
양지훈
곽태환
오상택
Original Assignee
주식회사 넥스트앤바이오
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 넥스트앤바이오 filed Critical 주식회사 넥스트앤바이오
Priority to KR1020200183889A priority Critical patent/KR20220092275A/ko
Priority to PCT/KR2021/019447 priority patent/WO2022139389A1/ko
Publication of KR20220092275A publication Critical patent/KR20220092275A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
    • C12M25/06—Plates; Walls; Drawers; Multilayer plates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/12—Apparatus for enzymology or microbiology with sterilisation, filtration or dialysis means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/26—Inoculator or sampler
    • C12M1/32—Inoculator or sampler multiple field or continuous type
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/12—Well or multiwell plates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/50—Means for positioning or orientating the apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/04—Filters; Permeable or porous membranes or plates, e.g. dialysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/18—External loop; Means for reintroduction of fermented biomass or liquid percolate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/26—Conditioning fluids entering or exiting the reaction vessel

Abstract

본 발명에 따른 세포 배양 플레이트 적층 배열체는, 복수의 세포 배양 플레이트들을 수직 방향으로 적층된 배양 플레이트 조립체로서, 세포 배양 플레이트는 자성 비드에 의해 배양액 유동홀이 개폐가능하게 형성된 배양 플레이트 조립체, 상기 배양 플레이트 조립체를 수납하는 수납 컨테이너와, 상기 수납 컨테이너에 자성 비드의 측면 방향에서 자력을 인가할 수 있게 설치되는 마그네트 부재를 포함한다.

Description

세포 배양 플레이트 적층 배열체{CELL CULTURE PLATE STACKED ARRANGEMENT}
본 발명은 세포 배양 플레이트 적층 배열체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다른 종류의 세포 사이의 상호 작용을 통한 세포 배양이 가능하도록 세포 배양 플레이트가 수직 방향으로 적층된 세포 배양 플레이트 적층 배열체에 관한 것이다.
세포와 조직을 배양하는 기술은 기초 또는 응용 생명 고학 연구를 위해 점점 더 중요해지고 있다. 세포 배양이란 함은 일반적으로 다세포 생물의 개체로부터 조직 편을 분리하고, 조직 편을 용기 내에서 배양 및 증식시키는 것을 의미한다.
특정한 세포는 다른 종류의 세포와의 직접적인 상호작용이 세포의 성장, 이동 및 분화에 매우 큰 영향을 미친다. 예를 들어 암 세포의 경우 다른 조직 세포와 함께 있어야 세포의 성장 속도가 빨라진다.
세포 배양시 다른 세포의 상호 작용이 필요함에 따라 투과성의 멤브레인을 지지수단으로 사용하는 세포 배양 인서트가 주로 사용되고 있다. 멤브레인은 세포는 통과할 수 없으나 배양액은 통과할 수 있는 미세한 관통홀이 형성된 얇은 막이다.
웰 플레이트의 웰에 세포 배양 인서트가 삽입되며, 인서트 하단과 웰 바닥면 사이에 제1 세포가 배치되고, 세포 배양 인서트 내에 제2 세포가 배치되어, 제1 세포와 제2 세포가 서로 상호 작용하면서 배양이 이루어지도록 한다.
그러나, 이러한 공지의 세포 배양 장치의 경우, 세포 배양 인서트 하단의 다공성의 멤브레인에 의해 세포 관찰이 어려운 단점이 있다. 광학적 관찰 시에 멤브레인에 형성된 관통홀은 광 산란의 원인이 되므로, 예컨대, 세포 배양 인서트 내에서 배양된 세포의 관찰이 용이하지 않다.
본 발명은 서로 다른 종류의 세포 사이의 상호 작용을 통한 세포 배양이 가능하게 세포 배양 플레이트가 수직 방향으로 적층된 세포 배양 플레이트 적층 배열체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 서로 다른 세포들이 배양되고 있는 세포 배양 플레이트 간의 유로를 선택적으로 개방할 수 있는 세포 배양 플레이트 적층 배열체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 세포 배양 플레이트 적층 배열체는, 복수의 세포 배양 플레이트들을 수직 방향으로 적층된 배양 플레이트 조립체을 포함하되, 상기 세포 배양 플레이트는, 측벽과 바닥면에 의해 형성되고 배양액이 수용되는 공간부를 구비하고 상단이 개구되게 형성되고, 상기 바닥면은 복수의 웰이 형성된 웰 영역과 상기 웰 공간부의 주변으로 형성되는 주변 영역을 포함하며, 상기 주변 영역에서 배양액의 유동을 가능하게 상기 바닥면을 관통하여 형성되는 배양액 유동홀; 및 상기 배양액 유동홀을 개폐할 수 있도록 제공되는 것으로, 자력에 의해 이동하여 상기 배양액 유동홀을 개폐하며, 자력에 반응하는 소재로 형성된 자성 비드를 포함하며, 상기 세포 배양 플레이트 적층 배열체는, 상기 배양 플레이트 조립체를 수납하는 수납 컨테이너와, 상기 수납 컨테이너에 상기 자성 비드의 측면 방향에서 자력을 인가할 수 있게 설치되는 마그네트 부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 배양 플레이트 조립체가 수용되는 본체의 측면에는 조작기구 또는 작업자의 핸들링을 허용하도록 관통 부분이 형성되며, 상기본체 상단에 환형으로 돌출되어 상기 수납 컨테이너의 상면에 걸리는 환형의 돌출부를 구비한 거치망 부재를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 배양 플레이트 조립체는, 상기 세포 배양 플레이트와 적층되며, 바닥면 다공성 막으로 형성된 인서트를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 마그네트 부재는 전자석으로 형성된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 마그네트 부재 각각은 대응되는 상기 자성비드를 개별적으로 개폐 동작 가능하게 제어한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 수납 컨테이너에는 배양액을 순환시키기 위한 서큘레이터를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 세포 배양 플레이트는, 상기 자성 비드의 상승 및 하강을 허용하는 공간을 형성하고 상기 자성 비드의 이탈을 방지하는 비드 유지 공간부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 세포 배양 플레이트는 상기 주변 영역에 접합되는 바닥 영역과, 상기 웰 영역에 대응되는 개구부를 구비한 보조 플레이트를 더 포함하고, 상기 바닥 영역에는 상기 배양액 유동홀을 덮어 상기 비드 유지 공간부를 형성하며, 배양액의 유동은 허용하고 상기 자성비드의 이탈을 방지하는 망형 영역이 형성된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 비드 유지 공간부는, 상기 주변 영역에서 상기 배양액 유동홀의 주변을 둘러싸고 상측으로 연장되며, 측면이 절개된 중공의 환형 부재에 의해 형성된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 비드 유지 공간부는 상기 주변 영역에서 상기 배양액 유동홀을 둘러싸고 배열되는 복수의 필라의 배열에 의해 형성된다.
본 발명은 다양한 세포 배양체 등 분야, 즉 2D / 3D 세포 배양으로 가능한 모든 조직 및 세포 그리고, 최근의 오가노이드까지 다양한 분야에서 적용이 가능하다. 예를 들어, ES cell(배아줄기세포, Embryonic stem cell), iPSC(만능유도줄기세포, induced Plulipotent stem cell), 오가노이드(Organoid) 와 상기 세포를 기반으로 하는 질환 모사체 및 인체 모사를 할 수 있는 2차원 3차원 배양 세포 모두에 적용될 수 있다.
본 발명은 3차원 배양이 가능하여 생체와 유사한 배양 조건을 제공할 수 있으며, 배양액 순환을 순차적, 선택적으로 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 세포 배양 뿐만 아니라 각종 실험실이나 화학 제품의 생산 공장, 페수 처리 시설 등과 같은 순환 장치에서 다양한 종류의 액체 이송을 순차적, 선택적 및 정량적으로 제어하는 장치에 활용 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 세포 배양 플레이트 적층 배열체는 적층된 세포 배양 플레이트 간의 배양액 간의 소통 및 교환을 가능하게 한다.
본 발명의 실시예에 따른 세포 배양 플레이트 적층 배열체는, 생체(인체) 장기의 구조와 기능의 모사를 통해,질환-특히 표현형 및 미세환경 정보가 재현된 2종 이상의 장기 및 세포를 이용한 질환 모사체를 이용한 신약 유효성 평가가 가능하게 하는 플랫폼이 될 수 있다. 즉, 본 발명은, 각 장기별 능력을 보유하는 형태에 따라 최정화되어 있는 2차원 또는 3차원 배양 조건을 모두 포함하는 통합 플랫폼 기술이다.
본 발명에 의하면, 예를 들면 혈관을 통과해서 전달되어야 하는 약물 및 화학 독성 테스트의 경우 혈관을 구현하는 2D 배양 인서트가 필요하며 이를 투과한 약물이 신경세포 또는 뇌 오가노이드에 전달되는 과정을 만들어 낼 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 COVID 19 바이러스와 같은 상기도(코 점막)을 거쳐 하기도(폐)에 이르는 과정의 재현이 가능하게 된다.
본 발명은, 다중장기( 장, 간, 신장 등) 2차원 또는 3차원 생체 모사 조직칩 사용 제품으로 사용할 수 있으며, 이러한 기술은 장, 간, 신장 등 다중 장기 스케일링 설계 기반의 다중장기 플랫폼을 이용하여 인제 장기에서 발생하는 약물의 흡수, 분포, 대사, 배설(ADME) 과정을 모사하고, 또한 실제 인체의 미세 환경을 동시에 모사하게 됨에 따라 실시간 모니터링이 가능한 신약 개발을 위한 약물 유효성 및 안정성 등을 분석하는 기술로 사용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 동물실험을 대체하는 효과를 마련할 수 있으며, 동물실험에서 진행되었던 독성 및 대사 평가 시스템 확립 및 기본 동물실험에서 불가능 했던 측정 표준화가 가능해진다. 또한 2차원 또는 3차원 생체모사 및 질환 모사체를 이용해서 약물 독성 및 대사평가 유효성 검증 및 안정성 평가에 대한 표준 프로토콜 제시가 가능해진다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하며 세포 배양 플레이트를 다수의 복층으로 결합할 수 있게 되므로, 대량생산 및 배양이 가능해 지고, 웰인웰 방식의 플레이트의 경우 대상체(생체모사체 또는 질환 모사체)의 표준형, 대량 배양이 가능해지는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 서로 다른 종류의 세포들이 서로 상호 작용 하에 배양되는 것을 허용한다. 특히 일 종류의 세포 들이 상호작용이 필요한 시점 까지 개별적으로 배양된 상태에서 상호 소통하는 환경 하에 놓이는 것을 허용하며, 배양액 유동홀의 개폐를 조절할 수 있으므로 상호 소통의 시기 및 시간을 적절히 제어하면서 세포를 배양하는 것이 가능하다. 세포 배양 플레이트 조립체에서 각 세포 배양 플레이트의 배양액 유동홀이 개별적으로 제어될 수 있다.
또한, 세포가 배양되는 공간이 광학적으로 관찰가능하게 형성되므로, 상호 작용 하에 배양된 세포를, 세포 배양 플레이트를 분리한 상태로 개별적으로 관찰하고 다시 적층하는 등의 배양 과정에서의 다양한 접근과 관찰이 용이하다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 세포 배양 플레이트 적층 배열체를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 세포 배양 플레이트의 개략적인 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 세포 배양 플레이트에서 보조 플레이트를 분리한 상태의 개략적인 평면도이다.
도 4 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 세포 배양 플레이트의 보조 플레이트의 개략적인 평면도이다.
도 5 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 세포 배양 플레이트의 개략적인 단면도이다.
도 6 은 본 발명의 제2 실시예에 따른 세포 배양 플레이트의 개략적인 평면도이다.
도 7 은 본 발명의 제3 실시예에 따른 세포 배양 플레이트의 개략적인 평면도이다.
도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 세포 배양 플레이트 적층 배열체의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소의 크기, 폭, 길이, 두께 등은 설명을 위하여 과장되어 표현되거나 임의적으로 표현될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 아니된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용하는 용어는 단지 특정 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 아니하는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 세포 배양 플레이트 적층 배열체를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 세포 배양 플레이트 적층 배열체는 수직 방향으로 적층된 복수의 세포 배양 플레이트(100)와, 수납 컨테이너(300). 마그네트 부재(350)를 포함한다.
수납 컨테이너(300)는 복수의 세포 배양 플레이트(100)가 수직 방향으로 적층된 조립체(이하, "배양 플레이트 조립체"라고 함)를 내부에 수용한다. 수납 컨테이너는 상단이 개부된 형태로서, 상단을 통해 배양 플레이트 조립체 내부에 수용된다.
수납 컨테이너(300)는 배양 플레이트 조립체에서 세포 배양 플레이트의 배양액 유동홀(142)이 개방될 때 최하측으로 배치된 세포 배양 플레이트로부터 배출되는 배양액을 수용할 수 있다. 배양액 유동홀(142)이 개방된 상태에서 최상측의 세포 배양 플레이트로부터 최하측의 세포 배양 플레이트의 공간부가 액체 소통 가능하게 서로 연결된다.
본 발명의 실시예에 따른 세포 배양 플레이트 적층 배열체(1000)는 배양 플레이트 조립체의 용이한 핸들링을 위하여 배양 플레이트 조립체를 거치하는 거치망 부재(400)를 더 구비할 수 있다.
거치망 부재(400)는 상단이 개구되고, 본체 상단 측면으로 환형의 돌출부(410)를 구비한다. 거치망 부재(400)의 본체를 이루는 측면 및 하단이 리드 등을 통해 형성되어 관통된 형태로 형성된다. 리브들을 성기게 형성하여 리브 사이 공간 또는 관통 부분을 통해 조작을 위한 기구 또는 작업자의 손가락의 접근을 허용한다. 거치망 부재(400) 내측으로 세포 배양 플레이트의 수납 및 인출이 용이하다.
또한, 거치망 부재(400)는 배양 플레이트 조립체를 수납 컨테이너(300) 내로 수납하거나 인출할 때 용이하다. 환형의 돌출부(410)는 수납 컨테이너(300)의 상면에 걸린다. 거치망 부재(400)는 PDMS, PMMA, PET, PC와 같은 투명한 생체 친화성 플라스틱으로 제조될 수 있다.
수납 컨테이너(300)에는 마그네틱 부재(350)가 배치된다. 마그네틱 부재(350)는, 배양액 유동홀(142)의 개폐가능하게 배치되어 있는 자성 비드(190)에 측면 방향에서 자력을 인가할 수 있게 배치된다. 마그네트 부재(350)는 전자석 또는 영구자석이 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 마그네트 부재(350)는 전자석으로 형성되는 것이 유리하다. 마그네트 부재(350)를 전자석으로 형성하는 경우 자력의 인가를 조절할 수 있다. 따라서 배양 플레이트 조립체에서 특정 위치에 위치한 세포 배양 플레이트의 자성 비드(190)에만 자력을 인가하여 해당 세포 배양 플레이트의 배양액 유동홀(142)의 선택적으로 개방할 수 있다.
또한, 자력의 세기를 조절하여, 자성 비드(190)의 움직임을 제어함으로써, 배양액 유동홀(142)의 개도를 조절할 수 있다.
도 1 에서 보이는 바와 같이, 배양 플레이트 조립체를 수납 컨테이너(300) 내에 수납한 상태에서 마그네트 부재(350)에 의해 자력이 인가되는 경우에 자성 비드(190)는 측면에 인가되는 자력에 의해 측방, 상방 또는 측상방으로 움직이면서, 배양액 유동홀(142)을 개방한다. 따라서, 하단 세포 배양 플레이트, 중간 세포 배양 플레이트, 상단 세포 배양 플레이트 간의 배양액이 소통되면서, 서로 다른 세포 간의 상호 작용이 허용된다. 즉, 세포 간의 상호 작용이 허용되는 환경 하에서 세포 배양이 이루어진다. 이러한 세포 배양 플레이트 적층 배열체(1000)는 예예컨대, 소화기 계통의 수직 세포 배양 모데로가 같은 인체 계통 모사 형태의 세포 배양 모델, 약리 효과 실험 등에 이용될 수 있다.
세포 배양 플레이트 적층 배열체(1000)에서는 상호간의 배양액 소통을 제어할 수 있다. 즉 전자석 마그네트의 전원 OFF 등을 통해 자력이 해소되는 경우 자성 비드(190)는 하중에 의해 낙하, 이동하여 배양액 유동홀(142)을 닫는다. 즉, 세포 상호 간의 배양액 및 배양액에 포함된 물질 유동을 단속적으로 제어할 수 있게 된다. 또한, 상술한 바와 같이, 특정 세포 배양 플레이트 간의 배양액 소통을 가능하게 제어할 수 있다.
본 발명의 실시에에 의하면 세포 배양 플레이트 적층 배열체(1000)는 배양액을 순환시키기 위한 서큘레이터(370)를 더 포함할 수 있다. 서큘레이터(370)에 의해 배양액의 순환을 필요로 하는 세포 배양에 유리하게 적용할 수 있으며, 서큘레이터(370)에 배양액 통을 연결하여 배양액 교환을 수행할 수 있다.
도 2 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 세포 배양 플레이트의 단면도이고, 도 3 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 세포 배양 플레이트에서 보조 플레이트를 분리한 상태의 평면도이며, 도 4 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 세포 배양 플레이트의 보조 플레이트의 평면도이다.
도 2 내지 도 4 은 구성 부분들을 구별하기 용이하도록 서로 구분되게 표현되어 있으나, 세포 배양 플레이트는 투명하게 형성된다. 또한, 세포 배양 플레이트는 생체 친화성 재질로 이루어진다. 특별히 제한되는 것은 아니지만, PDMS, PMMA, PET, PC와 같은 투명한 생체 친화성 플라스틱으로 제조될 수 있으며, 사출 성형 방식으로 제조될 수 있다.
도면을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 세포 배양 플레이트(100)는, 바닥면(120)과 상기 바닥면(120)을 둘러싸는 측벽(160)에 의해 형성되는 공간부(170)를 구비한다. 공간부(170)는 배양액이 충진되는 공간을 형성한다. 세포 배양 플레이트(100)의 상단을 개방되어 상단 개구(101)를 형성한다.
바닥면(120)은 복수의 웰이 형성된 웰 영역(130)과, 웰 영역의 주변으로 형성된 주변 영역(140)을 포함한다.
웰 영역(130)에는 다수의 웰(132)이 형성된다. 웰(132)은 오목부(134)와 오목부(134)의 상단 입구를 향하여 테이퍼지도록 경사진 입구 경사면(136)으로 형성될 수 있다.
웰(132)의 상단부는 수직방향으로 기준으로 하강할수록 수평 넓이가 줄어들 수 있다. 웰(132)은 상단부가 사각형을 이루는 피라미드 형상이거나, 깔대기 형상과 같이 수직 방향으로 하강할수록 수평의 넓이가 줄어드는 형상으로 구성될 수 있다.
웰(132)은 크기와 모양이 동일하도록 복수개를 포함으로써, 세포 배양 플레이트가 균일한 조건에서 스테로이드 또는 오가노이드와 같은 세포 집합체를 배양할 수 있게 형성된다.
웰(132)은 하단으로, 3D 스테로이드 또는 오가노이드가 배양될 수 있도록 공간이 오목부(134)를 구비한다. 오목부(134)는 U자 형태, V자 형태, 컵 형상, 반구 형상일 수 있다.
오목부(134)는 20 내지 50ul의 부피를 가질 수 있다. 오목부(134)는 실질적인 세포 배양 공간으로, 그 부피가 20ul 미만인 경우에는 세포 배양 공간이 충분하지 않아 세포들이 빠져 나오는 문제가 발생할 수 있으며, 50ul를 초과하는 경우에는 세포 등을 안정적으로 배양하기 어려운 문제점이 있다.
웰(132)은 100 cells/well 이하의 세포 배양이 가능할 수 있으며, 100 cells/well 이하의 세포를 시딩하였을 때, 안정적으로 제어할 수 있는 이점이 있다.
웰(132)의 상단 직경은 3.0 내지 4.5mm 범위 일 수 있으며, 또는 3.5 내지 4.3mm 일 수 있으며, 또는 평균 4mm 일 수 있다. 아울러 오목부(134)의 직경은 0.45mm 내지 1.5 mm 일 수 있으며, 또는 0.5 내지 1.0mm 또는 평균 0.5mm 일 수 있다.
또한, 웰(132)의 직경과 오목부(134)의 직경에 대한 길이의 비가 1:0.1 내지 0.5 범위 일 수 있으며, 바람직하게는 웰(132)의 직경과 오목부(134)의 직경에 대한 길이 비는 1: 0.12 일 수 있다.
오목부(134)를 둘러싸는 입구 경사면(136)은 수직을 기준으로 40 내지 50 degree(도)의 경사각을 가질 수 있으며, 42 내지 48 degree 범위의 경사각, 43 내지 47의 경사각, 또는 평균 45의 경사각을 가질 수 있다.
본 발명의 의하면 각 웰(132)의 입구 경사면(136)의 상단이 서로 접하도록 형성된다. 입구 경사면(136)이 경사면을 가지고, 인접한 웰(132)의 상단이 서로 접하므로 세포 시딩시에 세포가 웰 사이의 표면에 부착되지 않고 웰(132) 내로 유도된다. 따라서, 세포 균일한 시딩을 가능하게 한다.
그러나, 본 발명에 따른 세포 배양 플레이트는 웰 영역(130)에 형성된 웰(132)의 형태에 의해 제한되지 않으며, 웰 영역에 형성되는 복수의 웰은 다른 구조로 형성될 수 있다.
세포 배양 플레이트(100)의 바닥면(120)의 주변 영역(140)에는, 바닥면(120)을 관통하는 배양액 유동홀(142)이 형성된다. 배양액 유동홀(142)은 세포 배양 플레이트(100)의 공간부(170) 내의 배양액이 아래로 배출되는 경로가 된다. 배양액 유동홀(142)은 직선 유로로 형성될 수 있다.
배양액 유동홀(142)에는 자성 비드(190)의 계폐 이동을 지지하면서 외측으로의 이동을 방지하는 비드 유지 공간부(150)가 제공된다.
자성 비드(190)는 배양액 유동홀(142)의 개폐를 조절하기 위해 제공된다. 도면에서는 자성 비디(190)를 구 형태로 도시하고 있으나, 배양액 유동홀(142)의 입구를 계폐가능하게 차단하는 다양한 형태로 구현할 수있다.
자성 비드(190)가 자력이 인가되지 않을 때 배양액 유동홀(142)을 닫으며, 자성 비드(190)가 자력에 의해 이동할 때 배양액 유동홀(142)을 개방한다. 이를 통해 배양액이 아래로 유동하는 것을 허용하고, 상하로 세포 배양 플레이트(100)가 적층된 상태에서는 상하 세포 배양 플레이트(100)의 배양액 간의 소통을 허용한다.
자성 비드(190)는 인가되는 자력에 의해 자력 방향으로 이동할 수 있게 형성된 것으로, 자력에 반응하는 금속 소재 또는 자석 소재로 형성될 수 있다. 자성 비드(190)는 생체 적합성 물질로 표면이 코팅될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 의하면, 세포 배양 플레이트(100)는 보조 플레이트(180)를 구비하고 보조 플레이트(180)에 의해 비드 유지 공간부(150)가 형성된다.
도 3에서 보이는 바와 같이, 보조 플레이트(180)는 웰 영역(130)에 대응되는 개구부(182)와 주변 영역(140)에 대응되는 바닥 영역(184)을 구비하며, 바닥 영역(184)에는 배양액 유동홀(142)에 대응하는 위치에 망형 영역(185)이 형성된다. 망형 영역(185)은 유체의 이동을 허용하면서 자성 비드(190)의 이동을 방지할 수 있는 다양한 형태의 홀, 슬릿 등의 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 의하면, 비드 유지 공간부(150)는 자성 비드(190)가 움직이는 것을 허용하면서 망형 영역(185)에 덮혀지는 영역으로 정의되며, 자성 비드(190)는 비드 유지 공간부(150) 내에서 유지되면서, 자력에 의한 움직임에 따라 배양액 유로홀(142)을 개폐한다.
망형 영역(185)이 바닥면(120)에 접하도록 형성되는 경우 배양액 유동홀(142)의 상단에 자성 비드(190)의 움직임을 허용하도록 확대된 홀 영역(143)이 형성되고, 확대된 홀 영역 및 망형 영역(185)에 의해 둘러싸인 공간이 비드 홀딩 공간부(150)를 형성한다. 망형 영역(185)이 자성 비드(190)의 움직임을 허용하도록 돌출된 형태로 형성되는 경우 별도의 확대된 홀 영역(143)이 형성되지 않을 수 있다.
보조 플레이트(180)는 세포 배양 플레이트(100)의 바닥면(120)에 접착제 등으로 접합되고, 조립된 전체로서 세포 배양 플레이트(100)를 형성한다.
본 발명에 제1 실시예에 의하면 세로 배양 플레이트(100)는 적층 형태로 배열시에 상하부 세포 배양 플레이트가 액밀(liquid-tight) 가능하게 결합될 수 있게 형성된다. 이를 위해 세포 배양 플레이트(100)의 바닥면(120)의 하단(122)의 에지에는 세포 배양 플레이트의 측벽(160) 상단이 끼워지는 단턱 형태의 결합부(124)가 형성된다. 결합부(124)의 코팅 등에 의해 액밀 효과를 향상시킬 수 있다. 이로 인해 세포 배양 플레이트(100)의 적층 시에 세포 배양 플레이트 간의 결합 부분 사이로 배양액이 유출되는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다. 바람직하게는 완전한 액밀이 가능하게 형성될 수 있다.
도 5 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 세포 배양 플레이트의 단면도이고, 도 6 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 세포 배양 플레이트의 평면도이다. 본 발명의 제2 실시예를 설명함에 있어, 본 발명의 제1 실시예와 동일 유사한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
도 5 및 도 6 을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 세포 배양 플레이트(100)는 복수의 필라(145, pillar) 배열에 의해 비드 유지 공간부(150)가 형성된다. 필라(145)는 배양액 유동홀(142)의 주변에서 세포 배양 플레이트(100)의 상단 개구(101)를 향하여 연장되게 설치되며, 배양액 유동홀(142)을 둘러싸고 배치된다. 필라(145)의 배열에 의해 상단으로 연장된 비드 유지 공간부(150)가 형성되며, 필라(145) 사이의 갭을 통해 배양액이 공간부(170)로부터 비드 유지 공간부(150)를 거쳐 배양액 유동홀(142)로 유동하는 것이 허용된다.
본 발명의 제2 실시예에 의하면 비드 유지 공간부(150)은 필라(145)에 의해 둘러싸인 공간 내부에 자성 비드(190)의 상방 및 하방 이동 또는 측면 이동을 허용하며, 필라(145)가 상단 개구(101)에 인접한 위치로 연장되므로, 세포 배양 플레이트(100)가 적층 형태로 배열되는 경우 상측의 세포 배양 플레이트의 바닥면(120)의 하단(122)이 비드 유지 공간부(150)의 상단을 가로 막게 되므로 자성 비드(190)의 이탈이 방지된다.
도 7 은 본 발명의 제3 실시에에 따른 세포 배양 플레이트의 평면도로서, 중공을 가지며 측면이 절개된 환형 부재(147)에 의해 비드 유지 공간부(150)가 형성될 수 있다. 환형 부재에 의해 형성되는 비드 유지 공간부(150)는 내부에서 자성 비드가 자력에 의해 움직여 배양액 유동홀(142)을 개방하는 것을 허용한다. 또한, 측면의 절개홈을 통해 측면 방향으로 공간부(170)와의 배양액 소통을 허용한다.
도 2 내지 도 7 에 도시된 세포 배양 플레이트는 단일으로 사용될 수 있다. 마그네트 부재(350)에 의해 자력이 인가되는 경우 배양액 유동홀(142)이 개방되면서 배양액이 배출된다. 즉, 종래의 세포 배양 플레이트의 경우 배양액의 교환 시 피펫팅 작업을 통해 주입 및 배출이 이루어졌으나, 본 발명의 실시예에 따른 세포 배양 플레이트(100)의 경우 배양액의 배출이 피펫팅 작업 없이 수행될 수 있다. 따라서 배양액 배출 시에 배양 중인 스테로이드 또는 오가노이드 등과 같은 세포 집합체가 피펫팅에 의해 빨려 올라가거나 위치 변화하는 문제점이 원천적으로 방지될 수 있으며, 배양액의 주입만을 피펫팅을 통해 수행할 수 있다.
도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 세포 배양 플레이트 적층 배열체의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 에 도시된 바와 같이 세포 배양 플레이트 적층 배열체는, 본 발명의 실시예에 따른 세포 배양 플레이트 외에 세포 배양 플레이트와 정합될 수 있는 형태의 인서트(200)와 함께 적층 배열될 수 있다. 인서트(200)는 본체 하단으로 다공성 막(210)을 구비한 형태로, 예컨대, 세포 배양 플레이트 내에 혈액 세포층을 거친 배양액이 공급될 필요가 있는 경우 다공성 막(210)의 표면에 혈액 세포층의 수용되고, 배양액은 혈액 세포층을 거쳐 하측의 세포 배양 플레이트 내로 유동할 수 있다.
본 발명의 특허청구범위에 기재된 보호범위가 위에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없다.
100: 세포 배양 플레이트 101: 상단 개구
120: 바닥면 124 : 결합부
130: 웰 영역 132: 웰
134: 오목부 134: 경사면
140: 주변 영역 142: 배양액 유동홀
145: 필라 150: 비드 유지 공간부
160: 측벽 170: 공간부
180: 보조 플레이트 182: 개구부
184: 바닥 영역 185: 망형 영역
200: 인서트 210: 다공성 막
300: 수납 컨테이너 350: 마그네트 부재
400: 거치망 부재 410: 환형의 돌출부
1000: 세포 배양 플레이트 적층 배열체

Claims (10)

  1. 복수의 세포 배양 플레이트들을 수직 방향으로 적층된 배양 플레이트 조립체을 포함하는 세포 배양 플레이트 적층 배열체로서,
    상기 세포 배양 플레이트는, 측벽과 바닥면에 의해 형성되고 배양액이 수용되는 공간부를 구비하고 상단이 개구되게 형성되고, 상기 바닥면은 복수의 웰이 형성된 웰 영역과 상기 웰 공간부의 주변으로 형성되는 주변 영역을 포함하며, 상기 주변 영역에서 배양액의 유동을 가능하게 상기 바닥면을 관통하여 형성되는 배양액 유동홀; 및 상기 배양액 유동홀을 개폐할 수 있도록 제공되는 것으로, 자력에 의해 이동하여 상기 배양액 유동홀을 개폐하며, 자력에 반응하는 소재로 형성된 자성 비드를 포함하며,
    상기 배양 플레이트 조립체를 수납하는 수납 컨테이너와,
    상기 수납 컨테이너에 상기 자성 비드의 측면 방향에서 자력을 인가할 수 있게 설치되는 마그네트 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양 플레이트 적층 배열체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배양 플레이트 조립체가 수용되는 본체의 측면에는 조작기구 또는 작업자의 핸들링을 허용하도록 관통 부분이 형성되며, 상기 본체 상단에 환형으로 돌출되어 상기 수납 컨테이너의 상면에 걸리는 환형의 돌출부를 구비한 거치망 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양 플레이트 적층 배열체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배양 플레이트 조립체는,
    상기 세포 배양 플레이트와 적층되며, 바닥면 다공성 막으로 형성된 인서트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양 플레이트 적층 배열체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마그네트 부재는 전자석으로 형성되는 것을 특징으로 하는 세포 배양 플레이트 적층 배열체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마그네트 부재 각각은 대응되는 상기 자성비드를 개별적으로 개폐 동작 가능하게 제어하는 것을 특징으로 세포 배양 플레이트 적층 배열체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수납 컨테이너에는 배양액을 순환시키기 위한 서큘레이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 세포 배양 플레이트 적층 배열체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 세포 배양 플레이트는, 상기 자성 비드의 상승 및 하강을 허용하는 공간을 형성하고 상기 자성 비드의 이탈을 방지하는 비드 유지 공간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양 플레이트 적층 배열체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 세포 배양 플레이트는 상기 주변 영역에 접합되는 바닥 영역과, 상기 웰 영역에 대응되는 개구부를 구비한 보조 플레이트를 더 포함하고,
    상기 바닥 영역에는 상기 배양액 유동홀을 덮어 상기 비드 유지 공간부를 형성하며, 배양액의 유동은 허용하고 상기 자성비드의 이탈을 방지하는 망형 영역이 형성된 것을 특징으로 하는 세포 배양 플레이트 적층 배열체.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 비드 유지 공간부는, 상기 주변 영역에서 상기 배양액 유동홀의 주변을 둘러싸고 상측으로 연장되며, 측면이 절개된 중공의 환형 부재에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 세포 배양 플레이트 적층 배열체.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 비드 유지 공간부는 상기 주변 영역에서 상기 배양액 유동홀을 둘러싸고 배열되는 복수의 필라의 배열에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 세포 배양 플레이트 적층 배열체.
KR1020200183889A 2020-12-24 2020-12-24 세포 배양 플레이트 적층 배열체 KR20220092275A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200183889A KR20220092275A (ko) 2020-12-24 2020-12-24 세포 배양 플레이트 적층 배열체
PCT/KR2021/019447 WO2022139389A1 (ko) 2020-12-24 2021-12-20 세포 배양 플레이트 적층 배열체

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200183889A KR20220092275A (ko) 2020-12-24 2020-12-24 세포 배양 플레이트 적층 배열체

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220092275A true KR20220092275A (ko) 2022-07-01

Family

ID=82158195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200183889A KR20220092275A (ko) 2020-12-24 2020-12-24 세포 배양 플레이트 적층 배열체

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20220092275A (ko)
WO (1) WO2022139389A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117264749B (zh) * 2023-11-23 2024-02-02 中国科学院空天信息创新研究院 多指标检测装置及其使用方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150017714A1 (en) * 2013-07-02 2015-01-15 Miltenyi Biotec Gmbh Centrifugation chamber with gas permeable membrane layers for cell cultivation
WO2016069885A1 (en) * 2014-10-29 2016-05-06 Corning Incorporated Perfusion bioreactor platform
KR101956304B1 (ko) * 2016-09-06 2019-03-11 한국화학연구원 세포 배양 용기
KR102064769B1 (ko) * 2018-04-03 2020-01-13 한국생산기술연구원 다공성 필름과 미세인공혈관 채널이 구비된 세포배양 플레이트, 이를 포함하는 세포배양 장치 및 세포배양 장치를 이용한 세포배양방법
KR102170851B1 (ko) * 2018-11-13 2020-10-27 엠비디 주식회사 세포 배양 플레이트

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022139389A1 (ko) 2022-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1685235B1 (en) Cell culture tool and method
CN107980057B (zh) 用于体外3d细胞培养实验的微流控装置
CN106399094A (zh) 细胞培养和梯度迁移化验方法和装置
US20240010962A1 (en) Microfluidic cell culture device and method for cell cultivation
CN114276930A (zh) 气液培养式器官芯片及其应用
KR20220092275A (ko) 세포 배양 플레이트 적층 배열체
CN113462564B (zh) 培养装置
US20060147903A1 (en) In vitro organ modeling with cell culture tool
KR20220092274A (ko) 세포 배양 플레이트 및 세포 배양 플레이트 적층 배열체
NL2026038B1 (en) Microfluidic cell culture device
CN117363482B (zh) 一种用于不同种类的类器官联合培养的方法
EP4148117A1 (en) Cell culture apparatus, methods for cell cultivation by using the same, cell culture incubator comprising the same, and uses of the cell culture apparatus
US20220282192A1 (en) Method and system for cultivating cells in media-exchanging wells
PL240748B1 (pl) Magnetyczno-hydrodynamiczna platforma mikrofluidalna, sposób jej wytwarzania oraz sposób hodowli sztucznych tkanek w mikropolu magnetycznym
WO2023036909A1 (en) Cell culture apparatus, methods for cell cultivation by using the same, cell culture incubator comprising the same, and uses of the cell culture apparatus
KR20230012525A (ko) 세포 배양 장치
KR20240052866A (ko) 세포 배양 장치, 이를 이용한 세포 배양 방법, 이를 포함하는 세포 배양 인큐베이터 및 세포 배양 장치의 용도
CN117957303A (zh) 细胞培养装置、使用该细胞培养装置的细胞培养方法、包括该细胞培养装置的细胞培养孵箱以及该细胞培养装置的用途
CN116333881A (zh) 一种三通道器官芯片及其应用和使用方法