KR20230014500A - 고정 및 높이 조절이 가능한 세포 배양 구조체 - Google Patents

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KR20230014500A
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이주희
최영진
김근수
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Abstract

본 발명의 세포 배양 구조체는, 배지에 세포들을 포함하는 웰플레이트와, 상기 웰플레이트 내부에 높이 조절 가능하게 장착되는 인서트를 포함하는 세포 배양 구조체로서, 상기 웰플레이트는 상단 모서리에서 하방으로 형성된 복수의 홈을 포함하고, 상기 인서트는 외주면에 상기 복수의 홈에 삽입되어 장착되는 복수의 돌기를 포함한다.

Description

고정 및 높이 조절이 가능한 세포 배양 구조체{height adjustable cell cultivator}
본 발명은 고정 및 높이 조절이 가능한 세포 배양 구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웰플레이트에 삽입되는 인서트의 장착 높이를 조절하고 고정할 수 있는 세포 배양 구조체에 관한 것이다.
세포와 조직을 배양하는 기술은 기초 또는 응용 생명 과학 연구를 위해서 점점 더 중요해지고 있다.
세포 배양이라 함은, 일반적으로 다세포 생물의 개체로부터 조직 편을 분리하고, 조직 편을 용기 내에서 배양 및 증식하는 것을 의미한다.
특정한 세포는 다른 종류의 세포와의 직접적인 상호작용이 세포의 성장, 이동 및 분화에 매우 큰 영향을 미친다.
예를 들어, 암세포의 경우는 다른 조직 세포와 함께 있어야 세포의 성장 속도가 빨라진다.
이러한 세포 배양시 다른 세포와의 상호작용이 필요함에 따라 마이크로 단위의 관통 홀이 있는 투과성이 있는 멤브레인을 지지수단으로 사용하는 세포 배양 장치가 사용되는 것이 일반적이다.
또한, 상기 멤브레인에 세포를 프린팅할 경우, 노즐을 사용하는 것이 일반적인데, 이 경우 사용하는 노즐의 길이에 따라 노즐에서 토출되는 세포에 가해지는 세포와 노즐벽 사이의 전단응력의 차이가 존재한다.
세포간의 상호작용(Cell-cell communication) 실험에서는 각 세포 층의 간격이 작아야 하지만, 3D 세포 배양 시에는 공간의 다양성이 요구된다.
종래의 높이 고정형 제품은 이러한 3D 세포 배양 시, 멤브레인(Membrane) 하부에 배양액(media)을 채울 수 있는 공간이 작음에 따라 배양액의 교체 주기가 짧아지고, 배양액 교체에 따른 실험 오차가 발생할 수 있으며, 고가의 배양액을 사용할 경우에는 실험 비용 또한 증가한다.
또한, 종래의 높이 고정형 제품은 멤브레인(Membrane) 위치가 매우 낮게 형성되어 있다. 이에 따라, 낮은 위치에 고정되어 있는 멤브레인에 세포를 프린팅을 하기 위해서는 비교적 길이가 긴 노즐을 사용해야 한다.
이와 같이 긴 노즐을 사용할 경우에는, 토출 재료(세포)에 가해지는 노즐 내부 벽면에 의한 전단응력이 발생하고, 이러한 전단응력은 짧은 노즐에 비해 긴 노즐에서 더욱 증가하며, 이에 따라 토출되는 세포에 가해지는 전단응력으로 인해 세포 생존율이 저하될 수 있는 문제점이 존재한다.
등록특허공보 10-1981053
본 발명은 웰플레이트에 삽입되는 인서트의 장착 높이를 조절하고 고정할 수 있는 세포 배양 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 세포 배양 구조체는, 배지에 세포들을 포함하는 웰플레이트와, 상기 웰플레이트 내부에 높이 조절 가능하게 장착되는 인서트를 포함하는 세포 배양 구조체로서, 상기 웰플레이트는 상단 모서리에서 하방으로 형성된 복수의 홈을 포함하고, 상기 인서트는 외주면에 상기 복수의 홈에 삽입되어 장착되는 복수의 돌기를 포함한다.
상기 웰플레이트의 홈은 그 폭이 아래로 갈수록 좁아지도록 양측면이 경사지게 형성될 수 있다.
상기 인서트의 돌기는 상기 웰플레이트의 홈에서 지지되는 높이를 달리하는 폭을 갖도록 여러 가지로 형성될 수 있다.
상기 인서트의 돌기는 상기 웰플레이트의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.
상기 인서트의 돌기는 양측변이 동일한 경사각을 가지고, 상기 홈의 하부에 지지되는 제1폭을 가진 돌기를 구비하는 인서트와, 상기 홈의 중간부에 지지되는 제2폭을 가진 돌기를 구비하는 인서트와, 상기 홈의 상부에 지지되는 제3폭을 가진 돌기를 구비하는 인서트가 별개로 제공될 수 있다.
상기한 본 발명의 세포 배양 구조체에 의하면, 웰플레이트에 삽입되는 인서트의 장착 높이를 쉽게 조절할 수 있다.
또한, 인서트가 웰플레이트에 대해 상대적으로 회전되지 않도록 고정되기 때문에 자동화시스템을 적용하여 쉽고 빠르게 TEER을 측정할 수 있다.
도 1은 일반적인 웰플레이트와 인서트(트랜스웰)를 사용하여 세포 배양을 하는 것을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웰플레이트를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3가지 종류의 인서트를 나타내는 사시도이다.
도 4는 웰플레이트에 인서트를 장착한 3가지 경우를 나타내는 정면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 일반적인 웰플레이트와 인서트(트랜스웰)를 사용하여 세포 배양을 하는 것을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하여, 공기-액체 계면(ALI) 세포 배양 방법을 예시적으로 설명한다.
ALI 세포 배양(Air-liquid interface cell culture)은 기저 줄기 세포가 배지와 접촉하여 기저 표면을 성장시키고 세포층의 상단이 공기에 노출되는 세포 배양 방법이다. 그런 다음 세포를 들어 올리고 기관 상피와 유사한 가성 층화된 상피의 점막 섬모 표현형이 발생할 때까지 배지를 변경한다.
이 세포 배양 방법은 세포 간 신호 전달, 질병 모델링 및 호흡기 재생과 같은 호흡기 상피의 기본적인 양상을 연구하는 데 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 인체 모양 3D 폐세포 모델을 만들기 위해 상피세포(Epithelial cells), 면역세포(Immune cells), 섬유아세포(Fibroblasts) 등을 공동배양하게 된다. 이때, 웰플레이트(Well plate)에 공동배양시에 사용되는 트랜스웰 인서트(Transwell Insert)의 위치(높이)를 조절해야, 즉 세포가 자랄 수 있도록 공간이 확보되어야 세포가 정상적으로 배양될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웰플레이트를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3가지 종류의 인서트를 나타내는 사시도이며, 도 4는 웰플레이트에 인서트를 장착한 3가지 경우를 나타내는 정면도이다.
본 발명의 세포 배양 구조체는, 배지에 세포들을 포함하는 웰플레이트(100)와, 웰플레이트 내부에 높이 조절 가능하게 장착되는 인서트(200)를 포함한다.
웰플레이트(100)는 비커(beaker)와 같이 상면이 개구된 원통 형태를 가질 수 있다. 인서트(200)도 상면이 개구된 원통 형태를 가지고, 인서트(200)의 외경은 웰플레이트(100)의 내경보다 작게 형성되어 인서트(200)가 웰플레이트(100)의 내부에 삽입될 수 있다.
웰플레이트(100)는 상단 모서리에서 하방으로 형성된 복수의 홈(120)을 포함하고, 인서트(200)는 외주면에 복수의 홈(120)에 삽입되어 장착되는 복수의 돌기(220)를 포함할 수 있다.
도 2에서 웰플레이트(100)에는 3개의 홈(120)이 서로 동일한 간격으로 형성되어 있으나, 하나의 웰플레이트(100)에 2개 또는 4개의 홈(120)이 서로 동일한 간격으로 형성될 수도 있다. 복수의 홈(120)은 서로 동일한 형태로 상단 모서리에서 하방으로 길쭉한 사다리꼴 형태로 형성될 수 있다. 다시 말해서, 웰플레이트(100)의 각 홈(120)은 그 폭이 아래로 갈수록 좁아지도록 양측면이 경사지게 형성될 수 있다. 또한, 웰플레이트(100)에는 배양액이 수용되므로, 복수의 홈(120)의 하단 높이는 웰플레이트(100) 높이의 적어도 1/3 지점보다 위에 배치되는 것이 바람직하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 인서트(200)에는 2개 내지 4개의 돌기(220)가 외주면에 동일한 높이에 동일한 간격으로 형성될 수 있다. 돌기(220)의 개수는 웰플레이트(100)의 홈(120)의 개수와 동일하게 형성되어 각 돌기(220)가 각 홈(120)에 삽입되어 장착될 수 있다.
인서트(200)는 돌기(220)의 폭이 다르게 형성된 여러 가지가 구비될 수 있다. 즉, 인서트(200)의 돌기(220)는 웰플레이트(100)의 홈(120)에서 지지되는 높이를 달리하는 폭을 갖도록 여러 가지로 형성될 수 있다.
인서트(200)의 돌기(220)는 웰플레이트(100)의 홈(120)에 삽입되어 지지되므로, 웰플레이트(100)의 측벽 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.
인서트(200)의 돌기(220)는 양측변이 동일한 경사각을 가진 사다리꼴 형태로 형성될 수 있다.
도 3(a)에 도시된 바와 같이, 홈(120)의 하부에 지지되는 제1폭을 가진 돌기(220)를 구비하는 인서트(200)가 제공될 수 있다. 또한, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 홈(120)의 중간부에 지지되는 제2폭을 가진 돌기(220)를 구비하는 인서트(200)가 제공될 수 있다. 그리고, 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 홈(120)의 상부에 지지되는 제3폭을 가진 돌기(220)를 구비하는 인서트(200)가 별개로 제공될 수 있다.
도 4(a)에 도시된 바와 같이, 제1폭을 가진 돌기(220)를 구비하는 인서트(200)를 웰플레이트(100)에 장착하면, 인서트(200)의 하면이 웰플레이트(100)의 바닥면에 가깝게 배치될 수 있다.
도 4(b)에 도시된 바와 같이, 제2폭을 가진 돌기(220)를 구비하는 인서트(200)를 웰플레이트(100)에 장착하면, 인서트(200)의 하면이 웰플레이트(100)의 바닥면에 소정의 중간 간격으로 배치될 수 있다.
도 4(c)에 도시된 바와 같이, 제3폭을 가진 돌기(220)를 구비하는 인서트(200)를 웰플레이트(100)에 장착하면, 인서트(200)의 하면이 웰플레이트(100)의 바닥면에서 멀리 이격되도록 높게 배치될 수 있다.
이렇게 웰플레이트(100)에 장착되는 높이를 달리 하는 여러 가지 인서트(200)를 별개로 제공함으로써, 공동 세포 배양 시험 설계에 따라 적절한 장착 높이를 가진 인서트(200)를 선택하여 세포간 간격을 조절하여 시험할 수 있는 세포 배양 구조체로 사용할 수 있다.
본 발명의 세포 배양 구조체에 의하면, 인서트(200)의 돌기(220)가 웰플레이트(100)의 홈(120)에 삽입되어 지지될 뿐만 아니라, 인서트(200)가 웰플레이트(100)에 대해 상대적으로 회전되지 않도록 고정될 수 있다. 따라서, 세포 배양 후 세포 분화 정도를 측정하기 위해 세포 전극 변화(TEER: TransEpithelial Electrical Resistance) 측정시, 인서트의 높이가 조절되고 고정되기 때문에 자동화시스템을 적용하여 쉽고 빠르게 TEER을 측정할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 웰플레이트
120: 홈
200: 인서트
220: 돌기

Claims (5)

  1. 배지에 세포들을 포함하는 웰플레이트와,
    상기 웰플레이트 내부에 높이 조절 가능하게 장착되는 인서트를 포함하는 세포 배양 구조체로서,
    상기 웰플레이트는 상단 모서리에서 하방으로 형성된 복수의 홈을 포함하고,
    상기 인서트는 외주면에 상기 복수의 홈에 삽입되어 장착되는 복수의 돌기를 포함하는 세포 배양 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웰플레이트의 홈은 그 폭이 아래로 갈수록 좁아지도록 양측면이 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 세포 배양 구조체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인서트의 돌기는 상기 웰플레이트의 홈에서 지지되는 높이를 달리하는 폭을 갖도록 여러 가지로 형성되는 것을 특징으로 하는 세포 배양 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 인서트의 돌기는 상기 웰플레이트의 두께보다 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는 세포 배양 구조체.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 인서트의 돌기는 양측변이 동일한 경사각을 가지고, 상기 홈의 하부에 지지되는 제1폭을 가진 돌기를 구비하는 인서트와, 상기 홈의 중간부에 지지되는 제2폭을 가진 돌기를 구비하는 인서트와, 상기 홈의 상부에 지지되는 제3폭을 가진 돌기를 구비하는 인서트가 별개로 제공되는 것을 특징으로 하는 세포 배양 구조체.
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