KR20230095008A - Microfluidic device having improved mesh structure - Google Patents

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KR20230095008A
KR20230095008A KR1020220177854A KR20220177854A KR20230095008A KR 20230095008 A KR20230095008 A KR 20230095008A KR 1020220177854 A KR1020220177854 A KR 1020220177854A KR 20220177854 A KR20220177854 A KR 20220177854A KR 20230095008 A KR20230095008 A KR 20230095008A
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KR1020220177854A
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전누리
이정섭
조현수
이형록
정상민
임정은
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서울대학교산학협력단
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Abstract

본 발명에 따른 세포 배양을 위한 공간을 제공하는 미세 유체 소자는, 상기 세포 배양을 위한 공간 중 적어도 일부 공간에 배치되는 메시 유닛을 포함하며, 상기 메시 유닛은, 3차원 좌표축을 따라 연장되고 내부에 유체 채널을 형성하는 복수의 핀; 및 상기 유체 채널의 내부와 외부를 서로 연통시키도록 상기 복수의 핀 사이에 형성되는 개구부를 구비한다.A microfluidic device providing a space for cell culture according to the present invention includes a mesh unit disposed in at least a portion of the space for cell culture, and the mesh unit extends along a three-dimensional coordinate axis and a plurality of fins forming a fluid channel; and an opening formed between the plurality of pins to communicate the inside and outside of the fluid channel with each other.

Description

메시 구조를 갖는 미세 유체 소자{MICROFLUIDIC DEVICE HAVING IMPROVED MESH STRUCTURE}Microfluidic device having a mesh structure {MICROFLUIDIC DEVICE HAVING IMPROVED MESH STRUCTURE}

본 발명은 3차원 미세 생체 조직의 기능 또는 반응을 모사하기 위한 미세 유체 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a microfluidic device for simulating the function or response of a three-dimensional microbiological tissue.

인체에서의 효능과 부작용을 예측하기 위하여 임상 실험 이전에 전임상 실험이 수반된다. 현재 전임상 실험은 동물 실험과 기초적인 세포 실험을 통해 이루어지는데, 이는 동물 윤리 문제나 결과의 신뢰성 등의 문제점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위한 시도 중 하나인 장기 모사 칩은 인체의 장기로 구성되는 미세 환경을 모사하여 초소형 칩에서 세포를 배양한 것으로, 실제 장기의 구조와 기능을 모사하여 제공할 수 있다. 이러한 시도는 인체 조직과 유사성이 높은 생체 미세 환경을 제시하고 그에 따른 유의미한 결과를 제공하고 있다.In order to predict efficacy and side effects in the human body, preclinical trials are followed prior to clinical trials. Currently, preclinical experiments are conducted through animal experiments and basic cell experiments, which have problems such as animal ethics and reliability of results. An organ-simulating chip, one of the attempts to overcome these problems, is a microenvironment composed of organs of the human body and cultured cells on a microchip, which can simulate the structure and function of an actual organ. These attempts present a biological microenvironment highly similar to human tissue and provide significant results accordingly.

장기 모사 칩 모델로 널리 사용되고 있는 PDMS(polydimethylsiloxane) 칩은 반도체 공정 기술에서 사용되는 소프트 리소그래피 방식을 통해 제작된다. PDMS 칩에서는 소수성 환경의 수십, 수백 마이크로미터 수준의 미세 구조물들로 구성되는 유로에 유체가 패터닝된다. PDMS 물질 표면이 소수성 환경을 가질 경우, 접촉각을 90도 이상으로 적절한 압력으로 유체를 밀어주면 미세 구조물들 사이로 유출 없이 유체가 패터닝될 수 있다. 주로 이용되는 하이드로 젤인 피브린 젤, 콜라겐, 마트리젤은 각각 조건에 따라 액상에서 고상으로 상변화를 유도할 수 있어서 추후 패터닝된 공간 내 형상 유지가 가능하다. 다만, PDMS 칩은 제조 과정 중 선택적인 식각이나 접합 과정이 복잡하여 대량 생산에 적절하지 않다.A PDMS (polydimethylsiloxane) chip, which is widely used as a long-term simulated chip model, is fabricated through a soft lithography method used in semiconductor processing technology. In the PDMS chip, a fluid is patterned in a flow path composed of microstructures at the level of tens or hundreds of micrometers in a hydrophobic environment. When the surface of the PDMS material has a hydrophobic environment, the fluid can be patterned without leaking between the microstructures by pushing the fluid with an appropriate pressure at a contact angle of 90 degrees or more. Fibrin gel, collagen, and Matrigel, which are mainly used hydrogels, can induce a phase change from a liquid phase to a solid phase depending on conditions, respectively, so that the shape can be maintained in the patterned space later. However, PDMS chips are not suitable for mass production due to complicated selective etching or bonding processes during the manufacturing process.

한편, 3D 바이오 프린팅을 이용한 칩은 젤을 직접적으로 3차원 프린팅하여 형태를 만드는 방식으로 제작된다. 이 3D 바이오 프린팅 칩은 세포 종류별 위치를 선정하여 실제 생체 내(in vivo)에서와 유사한 구조를 패터닝할 수 있다. 덧붙여 젤의 종류 및 점성, 출력 온도, 세포 농도 등 여러 요소들의 조건 변화에 따라 다양한 형태로 패터닝될 수 있다. 다만, 이와 같이 바이오 프린팅 기반의 3D 구조물을 만들고 제거하는 과정은 복잡하고 대량 생산이 어려운 실정이다.On the other hand, a chip using 3D bioprinting is manufactured by directly 3D printing gel to make a shape. This 3D bio-printing chip can pattern a structure similar to that in an actual living body by selecting locations for each cell type. In addition, it can be patterned in various forms depending on the conditions of various factors such as the type of gel, viscosity, output temperature, and cell concentration. However, the process of creating and removing bio-printing-based 3D structures is complicated and difficult to mass-produce.

본 발명의 일 목적은 유체 패터닝이 용이하게 실시될 수 있는 메시 구조를 갖는 미세 유체 소자를 제공하기 위한 것이다.One object of the present invention is to provide a microfluidic device having a mesh structure in which fluid patterning can be easily performed.

본 발명의 다른 일 목적은 유체 로딩을 수행한 후 추가로 유체 또는 세포가 투입될 수 있도록 구성되는 미세 유체 소자를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a microfluidic device configured to allow additional fluid or cells to be injected after fluid loading is performed.

본 발명의 다른 일 목적은 유체 로딩을 수행할 때 기체가 수월하게 배출되어 기포가 발생하지 않도록 하는 미세 유체 소자를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a microfluidic device in which gas is easily discharged and bubbles are not generated when fluid loading is performed.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problem to be achieved by the present embodiment is not limited to the technical problems described above, and other technical problems may exist.

위 과제를 해결하기 위해 본원은 세포 배양을 위한 공간을 제공하는 미세 유체 소자에 있어서 중심부를 둘러싸는 제1 채널과 상기 중심부에 배치되는 제2 채널을 포함하는 유체 채널, 상기 유체 채널을 형성하는 복수의 핀, 상기 유체 채널의 내부와 외부를 서로 연통시키도록 상기 복수의 핀 사이에 형성되는 복수의 개구부, 상기 유체 채널의 외부 공간과 상기 제2 채널을 서로 연통시키도록 형성되는 제2 주입부 및 상기 제1 채널이 폐루프를 형성하지 못하도록 기설정된 방향을 따라 외부와 연통하도록 형성되고, 상기 제2 채널이 상기 기설정된 방향을 따라 외부와 연통하도록 형성되는 기체 배출 통로부를 구비하는, 미세 유체 소자를 제공한다.In order to solve the above problems, the present application is a microfluidic device that provides a space for cell culture, a fluid channel including a first channel surrounding the center and a second channel disposed in the center, a plurality of fluid channels forming the fluid channel A pin, a plurality of openings formed between the plurality of pins to communicate the inside and outside of the fluid channel with each other, a second injection part formed to communicate the external space of the fluid channel with the second channel, and A microfluidic device having a gas discharge passage formed so that the first channel communicates with the outside along a predetermined direction so as not to form a closed loop, and the second channel communicates with the outside along the predetermined direction. provides

본원의 과제 해결수단은 이에 제한되지 않으며, 당업자가 이해 또는 예측할 수 있는 범위의 해결수단은 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The problem solving means of the present application is not limited thereto, and it should be construed as including all solutions within the range that a person skilled in the art can understand or predict.

본 발명에 따른 미세 유체 소자는 복수의 핀에 의해 내부 공간이 구획되고 개구부에 의해 내부 공간이 개방되는 메시 구조를 갖도록 형성됨으로써, 유체를 수용하고 선별적으로 패터닝하는 과정이 간편하고 신속하게 수행될 수 있다. 간단한 구조 및 패터닝 방식에 의해 복합적인 구조가 모사되고 복합적인 반응이 확인될 수 있다.The microfluidic device according to the present invention is formed to have a mesh structure in which an inner space is divided by a plurality of pins and an inner space is opened by openings, so that the process of receiving fluid and selectively patterning can be performed conveniently and quickly. can Complex structures can be simulated and complex reactions identified by simple structures and patterning methods.

또한, 본 발명에 따른 미세 유체 소자는 제1 채널 및 제2 채널이 형성되며 다양한 물질을 손쉽게 투입할 수 있고. 특히 유체 로딩을 수행할 때 유체 채널 내의 기체가 수월하게 배출되어 기포가 발생하지 않도록 할 수 있다.In addition, the microfluidic device according to the present invention has a first channel and a second channel, and various materials can be easily injected. In particular, when fluid loading is performed, gas in the fluid channel can be easily discharged to prevent generation of bubbles.

도 1은 본원의 일 구현예에 따른 미세 유체 소자를 나타낸다.
도 2는 본원의 다른 일 구현예에 따른 미세 유체 소자를 나타낸다.
도 3은 본원의 일 구현예의 사시도다.
도 4는 본원의 일 구현예의 정면도다.
도 5는 본원의 일 구현예의 배면도다.
도 6은 본원의 일 구현예의 또 다른 배면도로, 유체 채널을 나타내기 위한 도면이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따라 마이크로 메시 구조 내에서의 지배 방정식을 설명하는 도면이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따라 메시 구조의 크기 및 모양에 따른 CBP의 실험 값을 도시한 도면이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따라 파이펫 주입을 통한 3차원 유체 패터닝 실시예를 도시한 도면이다.
도 10은 본원의 일 실시예에 따라 디핑을 이용한 유체 패터닝 실시예를 도시한 도면이다.
도 11은 본원의 일 실시예에 따라 디핑 및 배수를 통한 유체 패터닝 실시예를 도시한 도면이다.
도 12는 본원의 일 실시예에 따라 관류화된 미세 혈관 모사를 위한 HUVEC, Lung Fibroblast 공배양 실시예를 도시한 도면이다.
도 13은 본원의 일 실시예에 따라 디핑 및 배수를 통한 암세포와 혈관 세포 공배양 실시예를 도시한 도면이다.
도 14는 본원 유체 채널에 유체를 로딩하는 일반적인 과정과, 시간차를 두어 로딩하는 단계를 나타낸다.
도 15는 본원의 일 실시예에 따라 본원의 미세 유체 소자 내에서 혈관 네트워크 생성을 형성하는 것을 나타낸다.
도 16은 본원의 일 실시예에 따라 본원의 미세 유체 소자 내에 종양 스페로이드를 배양한 것을 나타낸다.
도 17은 본원의 일 실시예에 따라 본원의 미세 유체 소자를 사용하여 클러스터 종양 크기를 분석한 것을 나타낸다.
도 18은 본원의 일 실시예에 따라 각 조건에서 클러스트의 사이즈별 세포생존률(viability)를 측정한 것이다.
1 shows a microfluidic device according to an embodiment of the present disclosure.
2 shows a microfluidic device according to another embodiment of the present application.
3 is a perspective view of one embodiment of the present application.
4 is a front view of one embodiment of the present application.
5 is a rear view of one embodiment of the present application.
Figure 6 is another rear view of one embodiment of the present application, a view for showing a fluid channel.
7 is a diagram illustrating governing equations in a micro-mesh structure according to an embodiment of the present disclosure.
8 is a diagram illustrating experimental values of CBP according to the size and shape of a mesh structure according to an embodiment of the present disclosure.
9 is a diagram illustrating an example of 3D fluid patterning through pipette injection according to an embodiment of the present disclosure.
10 is a diagram illustrating an example of fluid patterning using dipping according to an embodiment of the present disclosure.
11 is a diagram illustrating an example of fluid patterning through dipping and draining according to an embodiment of the present disclosure.
12 is a diagram illustrating an example of co-culture of HUVEC and Lung Fibroblast for simulating perfused microvessels according to an embodiment of the present disclosure.
13 is a diagram illustrating an example of co-culture of cancer cells and blood vessel cells through dipping and draining according to an embodiment of the present disclosure.
14 shows a general process of loading fluid into the fluid channel of the present invention, and loading steps with a time difference.
15 illustrates forming a vascular network within the microfluidic device of the present disclosure according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 16 shows the culture of tumor spheroids in the microfluidic device of the present application according to an embodiment of the present application.
Figure 17 shows the analysis of cluster tumor size using the microfluidic device of the present application according to an embodiment of the present application.
Figure 18 is a measurement of cell viability (viability) for each cluster size in each condition according to an embodiment of the present application.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present application will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice with reference to the accompanying drawings. However, the present disclosure may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly describe the present application in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the present specification, when a member is said to be located “on” another member, this includes not only a case where a member is in contact with another member, but also a case where another member exists between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the present specification, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

본원 명세서 전체에서 사용하는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용하는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.As used throughout this specification, the terms "about," "substantially," and the like are used at or approximating the value when manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are given, and do not convey the understanding of this application. Accurate or absolute figures are used to help prevent exploitation by unscrupulous infringers of the disclosed disclosure. The term "step of (doing)" or "step of" as used throughout the present specification does not mean "step for".

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination(s) of these" included in the expression of the Markush form means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the components described in the expression of the Markush form, It means including one or more selected from the group consisting of the above components.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는 "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.Throughout this specification, reference to "A and/or B" means "A or B, or A and B".

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.Hereinafter, embodiments and embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the disclosure may not be limited to these embodiments and examples and drawings.

도 1부터 도 6은 본 발명의 일 구현예를 다각적으로 나타낸다.1 to 6 show one embodiment of the present invention from various angles.

본 발명의 일 구현예는 따른 미세 유체 소자(100)는 세포 배양을 위한 공간을 제공하는 미세 유체 소자(100)에 있어서 중심부를 둘러싸는 제1 채널(121a)과 상기 중심부에 배치되는 제2 채널(121b)을 포함하는 유체 채널(121), 상기 유체 채널(121)을 형성하는 복수의 핀(122), 상기 유체 채널(121)의 내부와 외부를 서로 연통시키도록 상기 복수의 핀(122) 사이에 형성되는 복수의 개구부(123), 상기 유체 채널(121)의 외부 공간과 상기 제2 채널(121b)을 서로 연통시키도록 형성되는 제2 주입부(124b) 및 상기 제1 채널(121a)이 폐루프를 형성하지 못하도록 기설정된 방향을 따라 외부와 연통하도록 형성되고, 상기 제2 채널(121b)이 상기 기설정된 방향을 따라 외부와 연통하도록 형성되는 기체 배출 통로부(125)를 구비하는, 미세 유체 소자(100)를 제공한다.In the microfluidic device 100 according to one embodiment of the present invention, in the microfluidic device 100 providing a space for cell culture, a first channel 121a surrounding the center and a second channel disposed in the center A fluid channel 121 including (121b), a plurality of pins 122 forming the fluid channel 121, and a plurality of pins 122 so that the inside and outside of the fluid channel 121 communicate with each other. A plurality of openings 123 formed therebetween, a second injection part 124b formed to communicate the external space of the fluid channel 121 and the second channel 121b with each other, and the first channel 121a A gas discharge passage portion 125 formed to communicate with the outside along a predetermined direction so as not to form a closed loop, and the second channel 121b to communicate with the outside along the predetermined direction, A microfluidic device 100 is provided.

상기 복수의 핀(122)은 상기 제1 채널(121a)의 외주 측부를 둘러싸는 제1 핀(122a), 상기 제 1 채널의 상부에 형성되는 제2 핀(122b) 및 상기 제1 채널(121a)의 내주 상부에 형성되는 제3 핀(122c)을 구비할 수 있다.The plurality of fins 122 include a first fin 122a surrounding the outer circumferential side of the first channel 121a, a second fin 122b formed on the upper portion of the first channel, and the first channel 121a. ) may be provided with a third fin (122c) formed on the inner circumference of the upper portion.

상기 제2 핀(122b)은 상기 개구부(123) 중 적어도 하나를 형성하도록 서로 이격되는 것일 수 있다.The second fins 122b may be spaced apart from each other to form at least one of the openings 123 .

상기 제2 핀(122b)은 상기 제1 핀(122a)과 상기 제3 핀(122c)을 연결하는 것일 수 있다.The second pin 122b may connect the first pin 122a and the third pin 122c.

상기 제3 핀(122c)은 상기 제2 주입부(124b)를 형성하며, 상기 제2 주입부(124b)의 하부에 상기 제2 채널(121b)이 형성되는 것일 수 있다.The third pin 122c may form the second injection part 124b, and the second channel 121b may be formed under the second injection part 124b.

상기 제1 핀(122a)의 높이는 상기 제2 핀(122b) 및 상기 제3 핀(122c)의 높이보다 높은 것일 수 있다.The height of the first fin 122a may be higher than the heights of the second fin 122b and the third fin 122c.

상기 제2 핀(122b)의 높이는 상기 제3 핀(122c)의 높이와 동일한 것일 수 있다.The height of the second pin 122b may be the same as that of the third pin 122c.

상기 복수의 핀(122)이 서로 이격되는 간격은, 제1 유체가 상기 제1 채널(121a)을 통하여 흐르도록 유도하되 상기 제2 채널(121b)로 흐르는 것은 억제하도록 설정될 수 있다.The distance at which the plurality of pins 122 are spaced apart from each other may be set to induce the first fluid to flow through the first channel 121a but to suppress the flow to the second channel 121b.

상기 개구부(123) 각각의 면적은, 제1 유체가 상기 제1 채널(121a)을 통하여 흐르도록 유도하되 상기 제2 채널(121b)로 흐르는 것은 억제하도록 설정될 수 있다.The area of each of the openings 123 may be set to induce the first fluid to flow through the first channel 121a but to suppress the flow to the second channel 121b.

상기 유체 채널(121)의 외부 공간과 상기 제1 채널(121a)을 서로 연통시키도록 형성되는 제1 주입부(124a)를 더 구비할 수 있다.A first injection part 124a configured to communicate an external space of the fluid channel 121 and the first channel 121a may be further provided.

상기 기체 배출 통로부(125)는 상기 제2 주입부(124b)에 인접한 핀의 하면으로부터 하방으로 연장되도록 형성되어 상기 제1 채널(121a)이 폐루프를 형성하지 못하도록 하는 레일부(126)를 포함할 수 있다.The gas discharge passage part 125 is formed to extend downward from the lower surface of the pin adjacent to the second injection part 124b, and the rail part 126 prevents the first channel 121a from forming a closed loop. can include

상기 레일부(126)의 높이는 상기 제1 채널(121a) 또는 상기 제2 채널(121b)의 높이보다 작은 것일 수 있다.The height of the rail part 126 may be smaller than the height of the first channel 121a or the second channel 121b.

본 발명에 따른 미세 유체 소자(100)는 복수의 핀(122), 복수의 개구부(123)를 통해 메시 구조로 형성될 수 있으며, 3D 프린팅을 이용하여 수 백 ㎛ 내지 수 십 밀리미터 스케일로 제작될 수 있다. 구체적으로, 패터닝하고자 하는 유체의 높이에 따라서 최적화된 마이크로 메시의 크기와 모양이 3차원 형상으로 설계될 수 있다. 나아가, 여타 생체 칩에서 불가능했던 꼬여 있는 구조를 제작할 수 있는 등 자유도가 높은 이점이 있다.The microfluidic device 100 according to the present invention may be formed in a mesh structure through a plurality of pins 122 and a plurality of openings 123, and may be manufactured on a scale of several hundred μm to several tens of millimeters using 3D printing. can Specifically, the size and shape of the micro-mesh optimized according to the height of the fluid to be patterned may be designed as a three-dimensional shape. Furthermore, there is an advantage of a high degree of freedom, such as being able to fabricate a twisted structure, which was impossible in other biochips.

본 발명에 따른 미세 유체 소자(100) 내부에 하이드로 젤을 패터닝할 수 있는 방법으로, 파이펫, 주사기 등으로 메시 구조 내에 직접 유체를 분서하는 방법이 있다. 특히, 따로 정해진 주입부가 존재하는 것이 아니라 원하는 위치에 있는 메시에 직접 유체를 주입하여 더 자유도 높은 패터닝을 가능케 한다.As a method capable of patterning the hydrogel inside the microfluidic device 100 according to the present invention, there is a method of directly dispensing fluid into the mesh structure using a pipette, syringe, or the like. In particular, a higher degree of freedom in patterning is possible by directly injecting a fluid into a mesh at a desired location rather than having a separately determined injection unit.

본 발명에 따른 미세 유체 소자(100)를 바로 유체에 담가 유체를 메시 구조 내를 패터닝할 수 있다. 미리 유체를 큰 레저버 안에 수용하고, 유체 내에 본 발명에 따른 미세 유체 소자(100) 전체를 담그는 방법에 의하더라도, 메시의 크기와 담그는 높이를 조절하여 특정부분만 선택적으로 패터닝될 수 있도록 할 수 있다. 또한, 배수하는 과정이 추가되어 선택적인 패터닝이 실시될 수 있다. 구체적으로, 소자를 회전시켜 소자 내 유체에 작용하는 정압(hydraulic pressure)을 증가시켜 원하는 위치에 있는 유체를 제외하고 배수되도록 할 수 있다.The microfluidic device 100 according to the present invention may be directly immersed in a fluid to pattern the fluid in the mesh structure. Even if the fluid is accommodated in a large reservoir in advance and the entire microfluidic device 100 according to the present invention is immersed in the fluid, it is possible to selectively pattern only a specific portion by adjusting the mesh size and immersion height. there is. In addition, a draining process may be added to perform selective patterning. Specifically, the device may be rotated to increase the hydraulic pressure acting on the fluid inside the device so that the fluid is drained except for the fluid at a desired location.

많은 기존 바이오 프린팅 기술은 대부분 한 개의 노즐로 하이드로 젤을 바로 프린팅하거나, 두 개의 노즐 중 하나는 하이드로 젤을 가이드 해줄 수 있는 플라스틱 프레임 또는 물에 녹는 희생층을 프린팅하고 다른 하나의 노즐로 세포가 들어있는 하이드로 젤을 프린팅하는 방식이다. 한 개의 노즐로 하이드로 젤을 직접 프린팅할 때, 대부분 하이드로 젤의 재료적 특성(예를 들면, hardness, Young's modulus) 등이 좋지 않기 때문에 해상도에 한계가 있다. 두 개의 노즐을 통해 바이오 프린팅을 할 때에는 가이드 프레임 제작과 하이드로 젤 프린팅이 동시에 이루어지기 때문에 공정 상에 한계가 존재하며, 프린팅 속도 또한 현저하게 떨어진다. 본 발명에서는 가이드 프레임을 미리 일반적인 DLP(digital light processing)방법을 통해 대량생산한 후 유체에 간단히 담그거나 주입하는 방식으로 생산부터 세포 패터닝까지 손쉽게 진행할 수 있다.Many existing bioprinting technologies directly print hydrogel with one nozzle, or print a plastic frame or water-soluble sacrificial layer that can guide the hydrogel with one of the two nozzles, and then insert the cells with the other nozzle. It is a method of printing a hydrogel that is available. When a hydrogel is directly printed with one nozzle, there is a limit to the resolution because most of the hydrogel's material properties (eg, hardness, Young's modulus) are not good. When bio-printing is performed through two nozzles, since guide frame production and hydrogel printing are performed at the same time, there are limitations in the process and the printing speed is significantly reduced. In the present invention, the guide frame can be mass-produced in advance through a general digital light processing (DLP) method and then simply immersed in a fluid or injected, so that it can easily proceed from production to cell patterning.

한편, 기존에 생체칩으로 사용된 대표적 재질인 PDMS는 소수성 작은 분자들을 흡착하는 치명적인 단점을 가져 투여량에 따른 정확한 결과를 도출하기 어려워, 생체 모사 실험의 궁극적인 목표 중 하나인 신약 개발을 위한 스크리닝 플랫폼으로서의 가치를 지닐 수 없다. 또한 PDMS는 제작 수율이 제한적이기 때문에 대량의 실험 샘플을 대상으로 결과를 도출하기 어렵다. 본 발명에 의하면 친수성, 소수성 소재 상관없이 모두 사용하여 유체 패터닝을 진행할 수 있다.On the other hand, PDMS, a representative material previously used as a biochip, has a fatal disadvantage of adsorbing hydrophobic small molecules, making it difficult to derive accurate results according to dosage, which is one of the ultimate goals of biomimetic experiments, screening for new drug development It has no value as a platform. In addition, PDMS has a limited production yield, so it is difficult to derive results from a large number of experimental samples. According to the present invention, fluid patterning can be performed using both hydrophilic and hydrophobic materials.

또한 설계와 동일한 형태를 빠른 시간 내에 제작 가능한 3D 프린팅 기술을 사용하여 대량 생산이 가능하고, 사출 성형에 비해 구조적 다양성을 가져 효율적인 디자인이 가능하다. 구체적으로 파릴렌 코팅을 통해 생체적합성을 확보할 수 있고, 소수성 작은 분자들의 흡착 문제로부터 자유로운 점에서 기존의 생체칩이 갖는 치명적인 단점을 보완함과 동시에 대량 생산이 가능함에 따라 생체칩의 목표를 달성할 수 있다.In addition, mass production is possible using 3D printing technology that can produce the same shape as the design in a short time, and efficient design is possible due to structural diversity compared to injection molding. Specifically, biocompatibility can be secured through parylene coating, and fatal disadvantages of existing biochips are compensated for in that they are free from adsorption problems of hydrophobic small molecules, and at the same time, mass production is possible, achieving the goal of biochip can do.

기존의 장치는 배양액 공급 공간 또는 외부 시스템과 결합을 위한 영역을 제외하고 상단부가 닫힌 구조로 구성되었다. 이와 다르게, 본 발명에 따른 미세 유체 소자(100)는 주요 세포 배양 영역에 구멍을 설계하여 조직 및 세포 구형체를 도입할 수 있다. 추가적인 조직 도입뿐만 아니라, 개방된 구조는 산소 공급 및 외부 환경에 노출될 수 있어 특정 세포의 분화를 위한 환경 모사가 가능하다. 또한, 환형 구조는 유체의 전달 과정이 선형에 비해 사방으로 균일하게 이루어질 수 있으며, 생물학적인 요소들로 구성되었을 때 생화학 물질들의 전달이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.Existing devices have a structure in which the upper part is closed except for a space for supplying a culture medium or a region for coupling with an external system. Alternatively, in the microfluidic device 100 according to the present invention, tissues and cell spheres may be introduced by designing holes in the main cell culture area. In addition to additional tissue introduction, the open structure can be exposed to oxygen supply and the external environment, enabling mimicking the environment for the differentiation of specific cells. In addition, the annular structure allows the fluid transfer process to be uniform in all directions compared to the linear structure, and the transfer of biochemical substances can be achieved more effectively when it is composed of biological elements.

본 발명에 따른 미세 유체 소자(100)는 친수성 또는 소수성 표면에서 유체의 접촉각을 형성하여 유동을 제어할 수 있다. 즉, 모세관 힘에 의하여, 유체가 표면에서 임의로 퍼져나가는 순간에서 가이드 역할을 하는 구조를 만날 경우 그 길을 따라 유체가 이송될 수 있다. 이러한 방식은 복잡한 실험 능력을 요구하지 않아 임의의 실험자로부터 수행된 결과가 유사하게 나타날 수 있고, 나아가, 전동 파이펫 또는 자동화 장치가 수반되면 매우 높은 효율로 빠르게 유사한 결과를 획득할 수 있는 이점이 있다.The microfluidic device 100 according to the present invention can control flow by forming a contact angle of fluid on a hydrophilic or hydrophobic surface. That is, when the fluid randomly spreads from the surface by capillary force and encounters a structure that serves as a guide, the fluid can be transported along the way. This method does not require complicated experimental capabilities, so the results performed by any experimenter can appear similar, and furthermore, there is an advantage in that similar results can be quickly obtained with very high efficiency if an electric pipette or an automated device is involved. .

본 발명에 따른 미세 유체 소자(100)는 단순히 파이펫으로 로딩하는 것뿐만 아니라 바이오 프린터(bioprinter)로도 손쉽게 주입하여 기존에 바이오 잉크를 손쉽게 활용 가능하며 높은 효율을 갖는다. 바이오 프린터와 쉽게 호환되도록 주입구를 넓히고, 주입구의 어디로 주입해도 유체가 구조물을 자연스럽게 따라 들어가도록 설계될 수 있다.The microfluidic device 100 according to the present invention is not only loaded with a pipette but also easily injected with a bioprinter, so that existing bioink can be easily used and has high efficiency. The inlet can be widened to be easily compatible with the bioprinter, and the fluid can be designed to naturally follow the structure no matter where it is injected.

본 발명에 의하면, 1차 패터닝으로 형성된 홀 채널은 또 다른 세포를 넣어서 공배양(co-culture)하거나 암세포 스페로이드(tumor spheroid)를 넣어서 혈관화된 스페로이드(vascularized spheroid)를 구현하는 등 다양한 환경을 구축할 수 있다. 타 플랫폼과는 달리 1 mm의 높은 높이를 전부 활용 가능하여 암세포 덩어리를 전부 감싸는 형태를 구현할 수 있다. 중앙부 홀을 4 내지 5 ㎕의 적은 부피로도 채울 수 있기 때문에, 정교한 공배양을 위하여 사람이 직접 암세포 덩어리나 혈관내피성장인자(vascular endothelial growth factor) 혹은 서로 다른 세포를 원하는 농도로 중앙부 빈 홀에 주입하여 2차 패터닝을 할 수 있다.According to the present invention, the hole channel formed by primary patterning can be co-cultured by inserting another cell or implementing a vascularized spheroid by inserting a cancer cell spheroid. can build Unlike other platforms, it is possible to utilize the entire height of 1 mm to realize a shape that covers the entire mass of cancer cells. Since the central hole can be filled with a small volume of 4 to 5 μl, a person directly inserts cancer cell mass, vascular endothelial growth factor, or different cells into the central empty hole at the desired concentration for precise co-culture. Secondary patterning can be performed by injection.

또한 본 발명은 기체 배출 통로(125)를 구비한다. 기체 배출 통로(125)가 존재하지 않는 경우, 제2 채널(121b)에 유체를 로딩하는 주입구만 존재하므로 파이펫 등의 유체 로딩 기구를 사용하여 유체를 주입할 때 실험자의 숙련도와 실력에 따라 다른 결과가 나타날 수 있다. 제2 채널(121b)을 둘러싼 제1 채널(121a)에 유체가 수용된 후에 제2 채널(121b)에 유체를 로딩하게 되는데, 이때 제2 채널(121b)에서 유체를 수용할 공간에 존재하던 기체가 배출될 공간이 주입구 이외엔 없었으므로, 유체와 기체가 섞이면서 기포가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 본원은 기체 배출 통로부(125)를 구비하였다. 위 추가 구성을 통하여, 기포 생성을 방지할 수 있다.In addition, the present invention is provided with a gas discharge passage (125). When the gas discharge passage 125 does not exist, there is only an inlet for loading the fluid into the second channel 121b, so when injecting the fluid using a fluid loading device such as a pipette, different testers may use different methods depending on the skill and skill of the experimenter. results can emerge. After the fluid is accommodated in the first channel 121a surrounding the second channel 121b, the fluid is loaded into the second channel 121b. At this time, the gas existing in the space to accommodate the fluid in the second channel 121b Since there is no space to be discharged other than the inlet, air bubbles may occur as the fluid and gas are mixed. In order to solve this problem, the present application is provided with a gas discharge passage (125). Through the above additional configuration, the generation of air bubbles can be prevented.

또한 본원 발명의 효과를 극대화하기 위하여 레일부(126)를 추가로 구비하였다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 레일부(126)는 제1 채널(121a)과 제2 채널(121b), 제1 채널(121a)과 기체통로부의 경계에 형성될 수 있으며, 레일부(126)의 높이는 각 유체 채널의 높이보다 작게 형성될 수 있다. 이로 인해 제1 채널(121a)의 유체가 제2 채널(121b) 및 기체 배출 통로부(125)를 침범하지 않도록 할 수 있다. In addition, in order to maximize the effect of the present invention, a rail unit 126 was additionally provided. 5 and 6, the rail unit 126 may be formed at the boundary between the first channel 121a and the second channel 121b, the first channel 121a and the gas passage, and the rail unit 126 ) The height may be formed smaller than the height of each fluid channel. Accordingly, the fluid in the first channel 121a may not invade the second channel 121b and the gas discharge passage 125 .

위의 원리는 실시예 1에서 설명하는 메시구조의 원리와 동일하다. 구체적으로 레일부(126)를 추가함에 따라 유체의 곡률 반경이 감소하는 효과를 가져올 수 있으며, 이는 라팔라스 압력(Laplace pressure)을 높임으로써 유체가 제1 채널(121a)와 제2 채널(121b)의 사이를 침범하지 않고 계면을 유지할 수 있도록 유도할 수 있다. 레일부(126)는 제1 채널(121a)과 제2 채널(121b), 제1 채널(121a)과 기체통로부가 맞닿는 부분에, 서로 이어지도록 형성되는 것이 바람직하며, 맞닿는 면을 기준으로 상부에 형성되는 것이 바람직하다.The above principle is the same as that of the mesh structure described in the first embodiment. Specifically, the addition of the rail portion 126 may have an effect of reducing the radius of curvature of the fluid, which increases the Laplace pressure so that the fluid flows through the first channel 121a and the second channel 121b. It can be induced to maintain the interface without invading between the. The rail part 126 is preferably formed so as to be connected to each other at the part where the first channel 121a and the second channel 121b, and the first channel 121a and the gas passage part contact each other, and are located at the upper part based on the contact surface. It is desirable to form

이하에서는 본 발명에 따른 미세 유체 소자(100)의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the microfluidic device 100 according to the present invention will be described.

실시예 1. 본원 메시구조 원리 설명Example 1. Description of the mesh structure principle of the present application

본 발명의 일 실시예에서는 메시 구조 내부에 액체가 갇히는 현상에 기초하였고, 마이크로 메시 채널을 입체적으로 구현하였다. 액체는 미세 구조에서 액체와 고체 표면 사이의 표면 장력으로 인해 특정 한계 압력 이하에서 모양을 유지한다. 마이크로 메시 구조는 3차원 채널에서 미세 액체를 제어하기 위한 것으로, DLP방식 3D 프린터로 광경화성 고분자 수지를 사용하여 제작되었다. 마이크로 메시의 가장 작은 직사각형 프레임의 두께는 200㎛이고 마이크로 메시의 구멍 크기는 400 ㎛에서 800 ㎛까지 다양하게 제작되었다.In one embodiment of the present invention, based on the phenomenon of liquid being trapped inside the mesh structure, a micro-mesh channel was implemented in three dimensions. A liquid retains its shape below a certain limiting pressure due to the surface tension between the liquid and solid surfaces in the microstructure. The micromesh structure is for controlling microfluids in a 3D channel, and was produced using a photocurable polymer resin with a DLP-type 3D printer. The thickness of the smallest rectangular frame of the micromesh was 200 μm, and the hole size of the micromesh varied from 400 μm to 800 μm.

도 7은 마이크로 메시 구조 내에서의 지배 방정식을 설명하는 도면이다.7 is a diagram explaining governing equations within a micro mesh structure.

메시 구조 내로 유체로 채워질 때 유체가 터져 나가는 것을 방지하기 위해 메시에 capillary burst pressure(CBP) 보다 작은 압력이 가해져야 한다. 유체에 가해지는 압력은 유체 자체의 높이에 의해 결정되며 이렇게 얻은 한계 높이는 전체 구조 크기를 설계하는 데 사용된다. 또한 메시 구멍의 모양에 따라 파열 압력(burst pressure)이 주로 나타나는 것을 확인하였다.When filling with fluid into the mesh structure, a pressure less than the capillary burst pressure (CBP) must be applied to the mesh to prevent the fluid from bursting out. The pressure applied to the fluid is determined by the height of the fluid itself, and the resulting critical height is used to design the overall structure size. In addition, it was confirmed that burst pressure mainly appeared depending on the shape of the mesh hole.

도 7을 참조하면, 유체가 메시 밖으로 터지기 직전, 미세 구멍 또는 구조의 경우, 유체는 고체와의 인력으로 인해 구멍의 바깥 쪽, 즉 공기 방향으로 볼록한 형태를 갖는다. 이때 유체의 압력은 유체에 가해지는 압력과 평형을 이루고 Young-Laplace 방정식을 따른다. 방정식에서 유체의 평형 압력은 주어진 지점에서 유체에 수직 인 방향의 두 반경 곡률에 따라 예측된다. 예를 들어, 마이크로 메시의 형상이 원형인 경우 고려되는 점에 관계없이 수직 방향의 곡률 반경은 일정하므로 도 7의 방정식과 같이 특정 크기의 메시 크기에 따라 유체가 어떤 압력에서 터지게 되는지 예측할 수 있다.Referring to FIG. 7 , just before the fluid bursts out of the mesh, in the case of a micropore or structure, the fluid has a convex shape toward the outside of the hole, that is, toward the air, due to attraction with the solid. At this time, the pressure of the fluid is in equilibrium with the pressure applied to the fluid and follows the Young-Laplace equation. In the equation the equilibrium pressure of a fluid is predicted according to the curvature of both radii in the direction perpendicular to the fluid at a given point. For example, if the shape of the micromesh is circular, since the radius of curvature in the vertical direction is constant regardless of the point to be considered, it is possible to predict at what pressure the fluid will burst according to the mesh size of a specific size, as shown in the equation of FIG. 7 .

도 8은 메시 구조의 크기 및 모양에 따른 CBP(모세관 파열 압력; Capillary Burst Pressure)의 실험 값을 도시한 도면이다. 도 8의 좌측 그래프에 도시한 것과 같이, 마이크로 메시 플랫폼 내 정수압을 천천히 높이는 방식을 통해 실험한 결과, 메시 크기가 400 ㎛에서 800 ㎛으로 증가했을 때 예상 값과 측정 값 모두에서 CBP가 유사한 경향을 갖는 것을 보여준다. 즉, 더 높은 구조물을 제작할 때 더 작은 메시 구조를 사용해야 한다는 것을 알 수 있다.8 is a diagram showing experimental values of capillary burst pressure (CBP) according to the size and shape of the mesh structure. As shown in the graph on the left of FIG. 8, as a result of experiments by slowly increasing the hydrostatic pressure in the micro mesh platform, when the mesh size increased from 400 μm to 800 μm, CBP showed a similar trend in both expected and measured values. show what you have This means that when fabricating taller structures, smaller mesh structures should be used.

구멍이나 틈새의 3D 형상이 원이 아닌 경우 터지기 직전의 유체 형상을 예측하기 어렵다. 따라서 마이크로 메시의 모양에 얼마나 많은 압력이 유지되는지 예측하기 위해 형상 계수(shape factor)를 정의하고 실험을 통해 값을 근사하였다. 메시의 모양이 원이 아닌 다각형 인 경우의 형상 계수 값은 실험적으로 결정되었다. 도 8의 우측 그래프는 메시 모양이 원형 일 때 계산 된 값과 실제 삼각형에서 육각형까지 다각형 구조의 메시 구조에서 CBP를 비교한 그래프이다. 형상 계수 값은 도 8의 표와 동일한 값을 가지며 변수가 증가(삼각형->육각형)하면 값이 감소한다. 다양한 응용 연구에서 메시를 직사각형으로 만들 때 압력의 예측값을 계산할 수 있으며, 일반적인 형상 메시로 구조를 만들었을 때 형상 계수를 실험적으로 측정할 수 있다.If the 3D shape of a hole or gap is not circular, it is difficult to predict the fluid shape immediately before bursting. Therefore, in order to predict how much pressure is maintained in the shape of the micromesh, a shape factor was defined and the value was approximated through experiments. The value of the shape factor when the shape of the mesh is not a circle but a polygon was experimentally determined. The graph on the right of FIG. 8 is a graph comparing the calculated value when the mesh shape is circular and the CBP in a polygonal mesh structure ranging from an actual triangle to a hexagon. The shape coefficient values have the same values as those in the table of FIG. 8 and decrease as the variable increases (triangle->hexagon). In various application studies, the predicted value of the pressure can be calculated when the mesh is made rectangular, and the shape factor can be experimentally measured when the structure is made with a general shape mesh.

도 8에서 계산된 것과 같이, 이론적으로 약 400 ㎛의 메시를 가진 플랫폼 내에서 유체를 높이 4 cm까지 유지할 수 있다. 3D 프린터로 설계할 수 있다는 장점을 살려 다양한 형태의 미세 유체 채널(121)을 제작하였다. 도 9는 파이펫 주입을 통한 3차원 유체 패터닝 실시예를 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 것과 같이, 폭 5 mm, 길이 2 cm의 마이크로 채널을 설계 제작하였으며, 폭 5 mm의 큐브와 5 mm 교차 셀을 위아래로 연결하여 전체 모양이 정사각형이 되도록 할 수 있다. 400 ㎛의 마이크로 메시 크기와 200 ㎛의 프레임 두께를 가진 3D 마이크로 채널은 두 개의 개별 3차원 꼬인 채널을 형성하도록 설계되어 성공적으로 유체가 패터닝됨을 증명하였다. 모두 개방형 채널이기 때문에 파이펫, 주사기, 튜브와 같은 주입 방식으로 유체를 채워 유체를 채울 수 있다.As calculated in FIG. 8 , it is theoretically possible to hold a fluid up to 4 cm in height within a platform with a mesh of about 400 μm. Taking advantage of the advantage of designing with a 3D printer, various types of microfluidic channels 121 were fabricated. 9 is a diagram illustrating an embodiment of 3D fluid patterning through pipette injection. As shown in FIG. 9, a microchannel with a width of 5 mm and a length of 2 cm was designed and manufactured, and a cube with a width of 5 mm and a cross cell with a width of 5 mm can be connected up and down so that the overall shape is a square. A 3D microchannel with a micromesh size of 400 μm and a frame thickness of 200 μm was designed to form two separate three-dimensional twisted channels and successfully demonstrated that the fluid was patterned. Because they are all open channels, they can be filled with fluid by injection methods such as pipettes, syringes, and tubes.

도 10은 디핑을 이용한 유체 패터닝 실시예를 도시한 도면이고, 도 11은 디핑 및 배수를 통한 유체 패터닝 실시예를 도시한 도면이다. 도 10와 같이 메시 크기가 400, 600, 800 ㎛이며, 하나의 평면에 3개의 다른 채널 구조가 있는 플랫폼을 설계하여 점차적으로 액체에 잠기게 되면 채널에 가해지는 압력이 점차 증가하여 선택적으로 유체가 패터닝되도록 하였다. 디핑을 통해 채널을 채울 때의 장점은 메시의 크기를 변경하여 다른 외부 펌프나 밸브 없이 선택적으로 정연한 방식으로 유체를 채울 수 있다는 것이다. 이 방법은 3차원 세포 배양을 위한 미세 유체 소자(100)뿐만 아니라 생화학적 미세 유동 반응을 쉽게 확인할 수 있는 실험 도구로도 적용될 수 있다.FIG. 10 is a diagram showing an example of fluid patterning using dipping, and FIG. 11 is a diagram showing an example of fluid patterning using dipping and draining. As shown in FIG. 10, when a platform with mesh sizes of 400, 600, and 800 μm and three different channel structures is designed on one plane and gradually submerged in liquid, the pressure applied to the channel gradually increases, selectively to be patterned. The advantage of filling the channels by dipping is that the size of the mesh can be changed to selectively fill the fluid in an orderly manner without the need for other external pumps or valves. This method can be applied not only to the microfluidic device 100 for 3D cell culture, but also to an experimental tool that can easily check biochemical microfluidic reactions.

마이크로 메시를 이용한 플랫폼에 유체를 채울 때, 마이크로 메시는 유체가 들어갈 수 있는 입구와 유체가 터지는 것을 방지하는 가상벽 역할을 동시에 수행한다. 액체는 정수압이 메시 구멍의 표면 장력보다 작을 때 플랫폼 내에 갇히게 되고, 정수압이 증가하여 메시 구멍의 임계 표면 장력에 도달하면 터지게 되어 배수된다. 정수압은 장치의 총 높이에 의해 결정된다.When fluid is filled in a platform using a micromesh, the micromesh simultaneously serves as an inlet through which the fluid can enter and a virtual wall that prevents the fluid from bursting. The liquid is trapped within the platform when the hydrostatic pressure is less than the surface tension of the mesh pores, and bursts and drains when the hydrostatic pressure increases and reaches the critical surface tension of the mesh pores. The hydrostatic pressure is determined by the total height of the device.

도 11에서는 플랫폼을 회전하여 중력 높이를 기하학적 비대칭으로 변환할 수 있도록 설계되었다. 본 플랫폼의 길이와 너비 및 높이는 각각 40 mm, 1.4 mm, 17 mm이고 문자 S, N, U의 메시 크기는 400 ㎛이고 배경부의 메시 크기는 1000 ㎛이다. 이를 액체에 담그면 전체 채널이 액체로 채워지며, 장치를 액체 저장소에서 들어 올린 후에도 16 mm 높이의 정수압이 1000 ㎛ 메시의 CBP를 초과하지 않기 때문에 전체 채널에서 액체가 여전히 갇혀있다. 그러나, 장치를 90도 회전하면 장치의 높이와 길이가 바뀐다. 40 mm의 정수압이 1000 ㎛ 메시의 CBP보다 크고 400 ㎛의 CBP보다 작기 때문에 문자의 액체는 가만히 있고 배경의 액체가 터진다. 이와 같은 디핑, 회전 및 배출 공정을 통해, 파이펫이나 주사기로 주입하는 것보다 훨씬 빠르게 지정된 영역에 액체를 패터닝할 수 있다. 도 11의 하단 그림은 이러한 패터닝 방법을 적용하여 채널 내부에 하나의 마이크로 리터 액적 어레이(24개)를 형성한 것이며, 이는 추가 다중 세포 공동 배양 또는 오가노이드 연구에 적용될 수 있다.In Figure 11, it is designed to convert the gravitational height into geometric asymmetry by rotating the platform. The length, width and height of this platform are 40 mm, 1.4 mm and 17 mm, respectively, and the mesh size of letters S, N and U is 400 μm and the mesh size of the background is 1000 μm. When it is immersed in liquid, the entire channel is filled with liquid, and even after the device is lifted from the liquid reservoir, the liquid is still trapped in the entire channel because the hydrostatic pressure at the 16 mm height does not exceed the CBP of the 1000 μm mesh. However, rotating the device 90 degrees changes the height and length of the device. Since the hydrostatic pressure of 40 mm is greater than the CBP of 1000 μm mesh and less than that of 400 μm mesh, the liquid in the characters remains still and the liquid in the background bursts. This dipping, spinning, and ejection process allows the liquid to be patterned in a defined area much faster than injecting with a pipette or syringe. The bottom picture of Figure 11 shows the formation of one microliter droplet array (24) inside the channel by applying this patterning method, which can be applied to further multi-cell co-culture or organoid research.

도 12는 관류화된 미세 혈관 모사를 위한 HUVEC, Lung Fibroblast 공배양 실시예를 도시한 도면이다. 마이크로 메시 기반 플랫폼 내에서 미세 혈관 구조를 모사하기 위해서 메시의 구멍 크기가 400 ㎛이고 프레임 너비와 두께가 200 ㎛인 채널을 제작했다. 이후 미 경화 3D 프린터로 수지의 독성을 줄이고 생체 적합성을 위해 파릴렌(parylene)을 약 2 내지 3 ㎛ 높이로 코팅하였다. 관찰을 위해, 바닥 표면은 메시 없이 실리콘으로 코팅된 PC(polycarbonate) 필름을 접착하였다. 플랫폼은 3개의 마이크로 채널로 구성되었는데, 각각 길이 1.5 cm와 너비 5 mm 이다. 먼저, Human Umbilical Vein Endothelial Cell(HUVEC)과 피브린(Fibrin) 젤을 중간 채널에 주입하였다. 3개의 채널 중 나머지 2개의 채널에는 Lung Fibroblast(LF)와 피브린 젤을 혼합하여 주입하였다. 중간 채널에 HUVEC, 양쪽 채널에 LF를 주입하여 경화시킨 후 7일 동안 배양하였다. 형광 현미경 이미지에서 50 ㎛에서 300 ㎛에 이르는 비교적 큰 모세 혈관을 얻은 것을 확인하였다.12 is a view showing an example of co-culture of HUVEC and Lung Fibroblast for simulating perfused microvessels. To mimic the microvascular structure within the micromesh-based platform, a channel with a mesh hole size of 400 μm and a frame width and thickness of 200 μm was fabricated. Thereafter, parylene was coated to a height of about 2 to 3 μm for biocompatibility and to reduce the toxicity of the resin using an uncured 3D printer. For observation, the bottom surface was bonded with PC (polycarbonate) film coated with silicon without mesh. The platform consisted of three microchannels, each 1.5 cm long and 5 mm wide. First, Human Umbilical Vein Endothelial Cell (HUVEC) and fibrin gel were injected into the middle channel. A mixture of Lung Fibroblast (LF) and fibrin gel was injected into the remaining two channels among the three channels. After curing by injecting HUVEC into the middle channel and LF into both channels, they were cultured for 7 days. In the fluorescence microscope image, it was confirmed that relatively large capillaries ranging from 50 μm to 300 μm were obtained.

도 13는 디핑 및 배수를 통한 암세포와 혈관 세포 공배양 실시예를 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예에서는 미세유체 플랫폼을 피브린 젤과 세포 혼합물에 연속적으로 담그는 3D 패터닝 기술을 개발했다. 패터닝 방법은 별도의 하이드로 젤에서 두 개의 디핑 공정과 한 번의 배수 공정으로 구성된다. 도 13에서 플랫폼의 중앙 패터닝 영역은 1 mm x 1 mm x 1 mm이고 측면 패터닝 영역은 길이, 너비 및 높이가 5 mm x 3 mm x 3 mm이다. 중앙 패터닝 영역의 메시 크기는 400 ㎛ 두께이고 측면 패터닝 영역의 메시 크기는 1000 ㎛이다. 종양 미세 환경을 재구성하기 위해 24 웰 플레이트의 별도 웰에 두 가지 유형의 하이드로 젤을 준비했다.13 is a diagram illustrating an example of co-culture of cancer cells and blood vessel cells through dipping and draining. In an embodiment of the present invention, a 3D patterning technique was developed in which a microfluidic platform was continuously immersed in a mixture of fibrin gel and cells. The patterning method consists of two dipping processes and one draining process in separate hydrogels. In FIG. 13 the central patterning area of the platform is 1 mm x 1 mm x 1 mm and the side patterning areas are 5 mm x 3 mm x 3 mm in length, width and height. The mesh size of the central patterning area is 400 μm thick and the mesh size of the side patterning area is 1000 μm. Two types of hydrogels were prepared in separate wells of a 24-well plate to reconstitute the tumor microenvironment.

첫 번째 하이드로 젤은 피브린 젤과 교모세포종 세포(U87MG)로 구성되며, 두 번째 하이드로 젤은 피브린 젤, HBMEC(Human Brain Microvascular Endothelial Cells), 그리고 LF로 구성되었다. 플랫폼을 각 하이드로 젤에 담그기 직전에 하이드로 젤에 소량의 트롬빈(thrombin)을 첨가하였다. 첫 번째 하이드로 젤을 담그고 배수하면 측면 패터닝 영역의 하이드로 젤만 배수되고 중앙 패터닝 영역의 하이드로 젤은 CBP의 차이에 의해 플랫폼 내에 갇힌다. 이후, 피브린 젤이 고형화된 후에 플랫폼을 두 번째 하이드로 젤에 담가 중앙에는 U87MG, 측면 영역에는 혈관세포만 선택적으로 패터닝할 수 있다.The first hydrogel was composed of fibrin gel and glioblastoma cells (U87MG), and the second hydrogel was composed of fibrin gel, human brain microvascular endothelial cells (HBMEC), and LF. A small amount of thrombin was added to the hydrogels immediately before the platform was immersed in each hydrogel. When the first hydrogel is immersed and drained, only the hydrogel in the lateral patterning area is drained while the hydrogel in the central patterning area is trapped within the platform by the difference in CBP. Then, after the fibrin gel is solidified, the platform is immersed in a second hydrogel to selectively pattern U87MG in the center and vascular cells in the lateral region.

도 13은 위 방식으로 세포를 배양한 지 7일 후 관찰한 결과이다. 모든 세포의 핵은 DAPI를 이용해 청색으로 염색되었으며, HBMEC는 CD31을 통해 초록색으로 염색되었다. 공초점 현미경으로 확인한 결과, 플랫폼의 측면 부분에 선택적으로 혈관 네트워크가 형성된 것을 확인할 수 있었고, 중앙부분에 혈관세포가 아닌 세포의 핵이 염색된 것으로 미루어 U87MG가 잘 배양된 것을 확인할 수 있었다.Figure 13 is the result of observation after 7 days of culturing the cells in the above manner. Nuclei of all cells were stained blue with DAPI, and HBMEC were stained green with CD31. As a result of confocal microscopy, it was confirmed that a vascular network was selectively formed on the lateral part of the platform, and it was confirmed that U87MG was well cultured, as the nuclei of cells other than vascular cells were stained in the central part.

실시예 2. 메쉬 구조 및 기체 배출 통로부(125)를 통한 공배양 성공률 향상Example 2. Improvement of co-cultivation success rate through mesh structure and gas discharge passage 125

위에서 설명한 바와 같이, 본원 발명은 기체 배출 통로부(125) 구성을 구비하여 기포가 발생하는 버블 트랩 문제를 해결하고, 제2 채널(121b)의 패터닝 속도를 대폭 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can solve the bubble trap problem in which bubbles are generated by providing the configuration of the gas discharge passage 125 and greatly improve the patterning speed of the second channel 121b.

본원의 일 구현예를 사용했을 때, 제2 채널(121b)에 하이드로젤 로딩 시 제1 채널(121a)의 하이드로젤과 동일한 타이밍이 아닌, 추후 시간이 지난 뒤에 로딩하여도 문제가 없이 잘 패터닝되는 것을 확인하였다. 특히 제1 채널(121a)에 하이드로젤을 패터닝하고 전체의 칩 미디어를 담가 두고, 수일 후 위 미디어를 제거 후 제2 채널(121b)에 새로운 하이드로젤을 패터닝하여도 손쉽게 패터닝되며 제1 채널(121a)와 제2 채널(121b) 사이의 상호작용 또한 활발하게 이루어지는 것을 확인하였다. 이는 곧 서로 다른 세포 성장률을 지닌 혈관과 종양 세포를 공배양시 혈관 세포를 먼저 로딩하여 혈관 네트워크를 구축한 이후, 종양 세포를 원하는 타이밍에 주입할 수 있음을 의미한다.When using one embodiment of the present application, when the hydrogel is loaded into the second channel (121b), it is not the same timing as the hydrogel of the first channel (121a), but it is patterned well without problems even if it is loaded after a later time. confirmed that In particular, even if the hydrogel is patterned in the first channel 121a, the entire chip media is immersed in it, and the above media is removed after a few days, and then a new hydrogel is patterned in the second channel 121b, the patterning is easy and the first channel 121a ) and the second channel 121b, it was confirmed that the interaction is also actively made. This means that when co-cultivating blood vessels and tumor cells having different cell growth rates, the blood vessel cells can be loaded first to establish a blood vessel network, and then the tumor cells can be injected at a desired timing.

도 14의 A와 B는 본원 유체 채널(121)에 유체를 로딩하는 과정을 나타낸다. 본원과 같이 기체 배출 통로부(125)가 존재하는 소자와 존재하지 않는 소자를 비교했을 때, 제1 채널(121a)(Part A) 패터닝은 동일한 속도로 패터닝이 가능하나, 본원 발명의 제2 채널(121b)(Part B) 패터닝은 제1 채널(121a)(Part A)와 제2 채널(121b)(Part B) 사이의 경계에서 기포가 정체되는 현상이 기체 배출 통로부(125)가 존재하지 않는 소자의 패터닝에 비해 95% 이상 개선되었다.A and B of FIG. 14 show a process of loading fluid into the fluid channel 121 of the present application. When comparing the device with and without the gas discharge passage 125 as in the present application, the patterning of the first channel 121a (Part A) is possible at the same speed, but the patterning of the second channel of the present invention is possible. (121b) (Part B) patterning is a phenomenon in which bubbles are stagnant at the boundary between the first channel 121a (Part A) and the second channel 121b (Part B), and the gas discharge passage 125 does not exist. Compared to the patterning of non-devices, the improvement was over 95%.

또한 본원은 기체 배출 통로부(125)를 구비함으로써 제1 채널(121a) 패터닝과 제2 채널(121b) 패터닝 사이에 시간차를 둘 수 있게 되었다. 즉, 제1 채널(121a)을 먼저 로딩하여 내부의 세포들을 일정기간 성장시킨 후, 제2 채널(121b)을 로딩하는 공배양 방식이 가능하다. 도 14의 C는 제2 채널(121b)(Part B)를 제1 채널(121a)(Part A)와 동일한 시간대에 로딩하는 것이 아니라 우선 미디어를 로딩 한 후 추후 이 미디어들을 모두 빨아들인 뒤 하이드로젤을 다시 로딩한 과정을 나타낸다. 이에 따르면 세포 성장속도가 서로 다른 세포간의 공배양 플랫폼으로 활용 가능하며, 특히 종양-미세환경 구축 시 혈관 네트워크를 우선 형성한 뒤 종양을 패터닝하여 공배양이 가능하다.In addition, the present application is able to set a time difference between patterning the first channel 121a and patterning the second channel 121b by providing the gas discharge passage 125 . That is, a co-culture method is possible in which the first channel 121a is first loaded, cells therein are grown for a certain period of time, and then the second channel 121b is loaded. In C of FIG. 14, the second channel 121b (Part B) is not loaded at the same time as the first channel 121a (Part A), but the media is first loaded, and then all of the media is sucked in and then the hydrogel is loaded. Indicates the process of reloading. According to this, it can be used as a co-culture platform between cells with different cell growth rates. In particular, when establishing a tumor-microenvironment, a vascular network is first formed and then the tumor is patterned to perform co-culture.

일 구현예에 따르면 기체 배출 통로부(125)의 너비는 1 mm, 제2 채널(121b)의 제2 주입부(124b) 크기는 1.5 mm 일 수 있다. 이때 제2 채널(121b)은 최대 5 ㎕의 하이드로젤을 수용할 수 있다.According to one embodiment, the width of the gas discharge passage 125 may be 1 mm, and the size of the second injection part 124b of the second channel 121b may be 1.5 mm. At this time, the second channel 121b can accommodate up to 5 μl of hydrogel.

실시예 3. 플랫폼 내 새로운 패터닝 방식을 통한 혈관 실험과 종양 클러스터 공배양 실험 방식Example 3. Vascular experiment and tumor cluster co-culture experiment method through a new patterning method within the platform

도 15는 본원의 미세 유체 소자(100) 내에서 혈관 네트워크를 형성하는 것을 나타내는 도면으로 제1 채널(121a)(Part A) 와 제2 채널(121b)(Part B) 사이의 상호작용을 확인한 것이다. 도 15의 A는 혈관 신생(angiogenesis)의 모식도이며 도 15의 B에서 그 결과를 볼 수 있다. 제1 채널(121a)(Part A)에는 폐섬유아세포(lung fibroblast)가 들어간 하이드로젤 (fibrin gel)을 넣었으며 제2 채널(121b)(Part B)에는 혈관내피세포(Endothelial cell, EC)를 넣어서 혈관 신생(angiogenesis)를 모사하여 각 채널 사이의 상호작용을 확인하였다. 도 15의 C와 D는 각각 혈관 형성(vasculogenesis)의 모식도 또는 실제 실험 결과를 나타낸다. 앞의 실험과 달리 제1 채널(121a)(Part A)와 제2 채널(121b)(Part B) 모두 폐섬유아세포 및 혈관내피세포를 포함하는 하이드로젤을 로딩하였을 때 제1 채널(121a)(Part A)와 제2 채널(121b)(Part B)에 신생/형성된 혈관이 서로 만나 혈관 네트워크를 구축하는 것을 확인하였다.FIG. 15 is a view showing the formation of a vascular network within the microfluidic device 100 of the present application, confirming the interaction between the first channel 121a (Part A) and the second channel 121b (Part B). . 15A is a schematic diagram of angiogenesis, and the results can be seen in FIG. 15B. In the first channel 121a (Part A), a hydrogel containing lung fibroblasts was inserted, and in the second channel 121b (Part B), endothelial cells (EC) were placed. Angiogenesis was simulated by inserting it to confirm the interaction between each channel. 15C and D show schematic diagrams of vasculogenesis or actual experimental results, respectively. Unlike the previous experiment, when the hydrogel containing lung fibroblasts and vascular endothelial cells was loaded in both the first channel 121a (Part A) and the second channel 121b (Part B), the first channel 121a ( It was confirmed that new/formed blood vessels in Part A) and the second channel 121b (Part B) met each other to establish a vascular network.

도 16의 A와 B는 각각 종양 스페로이드(Tumor spheroid)로 배양을 진행한 모식도와 결과를 나타낸다. 도 16 C와 D는 각각 클러스터 공배양 모식도와 실제 클러스터 형태의 암세포를 넣어서 형광 이미징한 사진이다. 제1 채널(121a)(Part A)에는 폐섬유아세포와 혈관내피세포를 넣은 하이드로젤을 포함시켜 혈관을 구축하고, 3일 후 제2 채널(121b)(Part B)에 종양 세포를 하이드로젤에 포함시켜 로딩하였다. A and B of FIG. 16 show schematic diagrams and results of culturing with tumor spheroids, respectively. 16 C and D are a schematic diagram of cluster co-culture and a photograph of fluorescence imaging by putting cancer cells in an actual cluster form, respectively. In the first channel 121a (Part A), a hydrogel containing lung fibroblasts and vascular endothelial cells was included to build blood vessels, and after 3 days, tumor cells were placed in the hydrogel in the second channel 121b (Part B). included and loaded.

제2 채널(121b)(Part B)의 넓은 표면적을 활용하기 위해서 암 세포들을 넣은 뒤 키우면 하나의 미세 유체 소자(100) 안에 다양한 사이즈의 클러스트들이 자라는 것을 볼 수 있다. 이전에는 96 well plate에서 하나의 well에 하나의 사이즈의 클러스트를 육성하여 약물 스크리닝을 하여 결과를 낸 것에 반해 본원 발명을 활용하면 다양한 크기의 클러스트를 하나의 well에서 얻을 수 있다. 특히 약물 스크리닝 시 단 하나의 well을 통해서 다양한 데이터를 쉽게 얻을 수 있다.In order to utilize the large surface area of the second channel 121b (Part B), it can be seen that clusters of various sizes grow in one microfluidic device 100 when cancer cells are inserted and then grown. Previously, drug screening was performed by cultivating clusters of one size in one well in a 96-well plate, whereas clusters of various sizes can be obtained in one well by utilizing the present invention. In particular, various data can be easily obtained through a single well during drug screening.

실시예 4. 다양한 크기의 클러스터 종양을 한 번에 분석할 수 있는 플랫폼과 분석법 도입 Example 4. Introduction of a platform and analysis method capable of analyzing cluster tumors of various sizes at once

본원에 따른 미세 유체 소자(100) 내에 키운 종양 클러스터의 약물 스크리닝의 효율성을 보이기 위하여, 모든 클러스트들의 크기를 분석하였다.(도 17의 A 참조)In order to show the efficiency of drug screening of tumor clusters grown in the microfluidic device 100 according to the present invention, the size of all clusters was analyzed (see A in FIG. 17).

166T는 암종의 명칭이며 약물 스크리닝에 사용된 항암제는 FOX(5-Fu + Oxaliplatin) 이다. 도 17의 B는 각 경우에 대해 제2 채널(121b)(Part B)에 있는 모든 클러스트들의 크기 별로 정리힌 것이다. 도 17의 C가 B의 하단부를 확대한 모습이며 빨간줄을 평균 클러스트 크기이다. 그래프에서 볼 수 있듯이 비교군(Control)이 약물 FOX 50, 100, 200에 비하여 평균 클러스트 크기가 큰 것을 알 수 있으며, 전반적으로 절대적으로 사이즈가 큰 클러스트 또한 비교군(Control)과 FOX50에 분포되어 있는 것을 확인할 수 있다. 도 17의 D는 각 조건의 대표 형광 이미지들이다.166T is the name of the carcinoma, and the anticancer drug used for drug screening is FOX (5-Fu + Oxaliplatin). B in FIG. 17 shows all clusters in the second channel 121b (Part B) organized by size for each case. C in FIG. 17 is an enlarged view of the lower part of B, and the red line is the average cluster size. As can be seen in the graph, it can be seen that the control group has a larger average cluster size than the drugs FOX 50, 100, and 200, and overall, absolutely large clusters are also distributed in the control group and FOX50. can confirm that 17D are representative fluorescence images of each condition.

각 조건에서 다양한 사이즈의 클러스트들이 있는데, 클러스트의 사이즈별로 세포생존률(viability)를 측정한 것이 도 18의 그래프들이다. Control은 전반적은 사이즈가 최대 30000까지 나올정도로 다른 조건에 비하여 잘 성장하며, 크기별로 모두 세포생존률이 약 80% 이상으로 높은 것을 볼 수 있다. 하지만 FOX 조건들을 보면 전체적인 클러스트 사이즈가 줄어들며 크기에 따른 세포 생존률이 매우 감소하는 것을 확인할 수 있다.There are clusters of various sizes in each condition, and the graphs in FIG. 18 measure cell viability for each cluster size. Control grows well compared to other conditions to the extent that the overall size comes out up to 30000, and it can be seen that the cell viability is as high as about 80% or more for each size. However, looking at the FOX conditions, it can be seen that the overall cluster size is reduced and the cell survival rate according to the size is greatly reduced.

본 결과들을 통하여 새롭게 개선된 미세 유체 소자(100)의 경우 공배양이 이전과 달리 매우 쉬워져서 약물 스크리닝에 큰 장점을 지니고 있다. 또한 실제 약물 스크링을 통하여 control과 약물 농도에 따라서 유의미한 분석이 가능한 플랫폼이라는 것을 보여서 한층 더 향상된 모습을 보여준다.Through these results, in the case of the newly improved microfluidic device 100, co-culture is very easy unlike before, and thus has a great advantage in drug screening. In addition, it shows that it is a platform capable of meaningful analysis according to control and drug concentration through actual drug screening, showing a further improvement.

100: 미세 유체 소자 110: 케이싱
120: 메시 유닛 121: 유체 채널
121a: 제1 채널 121b: 제2 채널
122: 핀(fin) 122a: 제1 핀
122b: 제2 핀 122c: 제3 핀
123: 개구부 124a: 제1 주입부
124b: 제2 주입부 125: 기체 배출 통로부
126: 레일부
100: microfluidic element 110: casing
120: mesh unit 121: fluid channel
121a: first channel 121b: second channel
122: fin 122a: first fin
122b: second pin 122c: third pin
123: opening 124a: first injection part
124b: second injection part 125: gas discharge passage part
126: rail part

Claims (12)

세포 배양을 위한 공간을 제공하는 미세 유체 소자에 있어서,
중심부를 둘러싸는 제1 채널과 상기 중심부에 배치되는 제2 채널을 포함하는 유체 채널;
상기 유체 채널을 형성하는 복수의 핀;
상기 유체 채널의 내부와 외부를 서로 연통시키도록 상기 복수의 핀 사이에 형성되는 복수의 개구부;
상기 유체 채널의 외부 공간과 상기 제2 채널을 서로 연통시키도록 형성되는 제2 주입부; 및
상기 제1 채널이 폐루프를 형성하지 못하도록 기설정된 방향을 따라 외부와 연통하도록 형성되고, 상기 제2 채널이 상기 기설정된 방향을 따라 외부와 연통하도록 형성되는 기체 배출 통로부를 구비하는, 미세 유체 소자.
In the microfluidic device providing a space for cell culture,
a fluid channel including a first channel surrounding the center and a second channel disposed in the center;
a plurality of pins forming the fluid channel;
a plurality of openings formed between the plurality of pins to communicate the inside and outside of the fluid channel with each other;
a second injection part formed to communicate an external space of the fluid channel with the second channel; and
A microfluidic device having a gas discharge passage formed so that the first channel communicates with the outside along a predetermined direction so as not to form a closed loop, and the second channel communicates with the outside along the predetermined direction. .
제1항에 있어서,
상기 복수의 핀은,
상기 제1 채널의 외주 측부를 둘러싸는 제1 핀;
상기 제 1 채널의 상부에 형성되는 제2 핀; 및
상기 제1 채널의 내주 상부에 형성되는 제3 핀을 구비하는, 미세 유체 소자.
According to claim 1,
The plurality of pins,
a first fin surrounding an outer circumferential side of the first channel;
a second fin formed above the first channel; and
A microfluidic device comprising a third fin formed on an upper portion of the inner circumference of the first channel.
제2항에 있어서,
상기 제2 핀은 상기 개구부 중 적어도 하나를 형성하도록 서로 이격되는 것인, 미세 유체 소자.
According to claim 2,
The second fins are spaced apart from each other to form at least one of the openings, the microfluidic device.
제2항에 있어서,
상기 제 2 핀은 상기 제 1 핀과 상기 제 3 핀을 연결하는 것인, 미세 유체 소자.
According to claim 2,
The second pin connects the first pin and the third pin, the microfluidic device.
제2항에 있어서,
상기 제3 핀은 상기 제2 주입부를 형성하며, 상기 제2 주입부의 하부에 상기 제2 채널이 형성되는 것인, 미세 유체 소자.
According to claim 2,
The third pin forms the second injection part, and the second channel is formed under the second injection part.
제2항에 있어서,
상기 제1 핀의 높이는 상기 제2 핀 및 상기 제3 핀의 높이보다 높은 것인, 미세 유체 소자.
According to claim 2,
The height of the first fin is higher than the heights of the second fin and the third fin, the microfluidic device.
제2항에 있어서,
상기 제 2 핀의 높이는 상기 제 3 핀의 높이와 동일한 것인, 미세 유체 소자.
According to claim 2,
The height of the second fin is the same as the height of the third fin, the microfluidic device.
제1항에 있어서,
상기 복수의 핀이 서로 이격되는 간격은, 제1 유체가 상기 제1 채널을 통하여 흐르도록 유도하되 상기 제2 채널로 흐르는 것은 억제하도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 미세 유체 소자.
According to claim 1,
The distance at which the plurality of pins are spaced apart from each other is set to induce the first fluid to flow through the first channel but to suppress the flow to the second channel.
제1항에 있어서,
상기 개구부 각각의 면적은, 제1 유체가 상기 제1 채널을 통하여 흐르도록 유도하되 상기 제2 채널로 흐르는 것은 억제하도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 미세 유체 소자.
According to claim 1,
The microfluidic device, characterized in that the area of each of the openings is set to induce the first fluid to flow through the first channel while suppressing the flow to the second channel.
제1항에 있어서,
상기 유체 채널의 외부 공간과 상기 제1 채널을 서로 연통시키도록 형성되는 제1 주입부를 더 구비하는, 미세 유체 소자.
According to claim 1,
The microfluidic device further comprising a first injection part formed to communicate an external space of the fluid channel and the first channel to each other.
제1항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체 배출 통로부는 상기 제2 주입부에 인접한 핀의 하면으로부터 하방으로 연장되도록 형성되어 상기 제1 채널이 폐루프를 형성하지 못하도록 하는 레일부를 포함하는, 미세 유체 소자.
According to any one of claims 1 to 10,
The gas discharge passage portion includes a rail portion extending downward from a lower surface of a pin adjacent to the second injection portion to prevent the first channel from forming a closed loop.
제11항에 있어서,
상기 레일부의 높이는 상기 제1 채널 또는 상기 제2 채널의 높이보다 작은 것인, 미세 유체 소자.

According to claim 11,
The height of the rail portion is smaller than the height of the first channel or the second channel, the microfluidic device.

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