KR20230114116A - 직립형 배양플레이트 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내부에 형성된 채널을 따라 배양액이 공급되는 복수 개의 슬롯을 형성한 스탠드, 및 상기 스탠드의 슬롯에 삽입되어 수직으로 직립하고, 내부에는 모세관 현상으로 배양액을 공급받아 세포를 배양하는 배양공간을 형성한 배양카트리지를 포함하여, 층상 구조를 갖는 다양한 조직 및 기관을 배양하면서 세포분열, 생장, 분화 양상을 실시간으로 관찰-기록할 수 있는 배양 환경을 제공하여, 중층 구조를 형성하는 세포, 생체조직, 오가노이드, 인공피부, 기타 생물학적 배양체를 대상으로 배양 과정에서 나타나는 구조적, 생리학적 특성을 실시간으로 관찰하고 측정함으로써 조직 발달 과정, 약물에 대한 반응, 유전자 돌연변이에 의한 구조적 변형이나 물성 변형 등을 용이하게 연구할 수 있는 직립형 배양플레이트 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 직립형 배양플레이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세포, 조직, 오가노이드, 기타 생체 유래물의 배양 과정에서 실시간으로 배양체의 구조를 관찰하고 물성이나 구조적 강건성 등을 측정할 수 있도록 한 직립형 배양플레이트 장치에 관한 것이다.
세포 배양은 분자 생물학을 비롯한 생물학 연구에 있어서 매우 중요한 기술로서, 인체 질병의 진단 또는 치료 등의 목적으로 특정 세포를 배양하는 것을 의미한다.
일반적으로 세포 배양은 세포 배양 장치를 사용하여 이루어지는데, 종래의 세포 배양 장치는 커버 글라스, 배양접시 및 덮개를 포함하여 구성된다.
종래의 세포 배양 장치를 사용하여 세포를 배양하고 이를 관찰하는 방법은 다음과 같다.
얇은 유리로 된 커버 글라스 상에 약물로 처리된 세포 또는 특정 유전자가 재조합된 세포와 배양액을 넣고 이를 배양 접시 내에 배치한 후 덮개를 덮고, 덮개가 덮인 배양 접시를 인큐베이터(Incubator)에 인입시킴으로써 세포 배양 준비를 마친다.
인큐베이터는 세포 배양 목적에 맞는 특정 환경을 조성함으로써 세포를 증식시키게 되며, 세포 증식이 완료되면 커버 글라스를 핀셋으로 꺼내어 유리 슬라이드를 얹고 현미경을 통해 이를 관찰하게 된다.
하지만, 이와 같은 종래의 방법은 세포가 2차 평면 상에서 증식하기 때문에 세포 또는 조직의 윗면과 아랫면은 볼 수 있어도 그 측면은 관찰할 수 없다. 세포 또는 조직의 측면을 관찰하기 위해서는 세포배양을 중단하고 세포 고정과정, 즉 세포를 죽인 후에 측면을 관찰해야 한다.
또한, 이와 같은 종래의 방법은 배양된 세포를 관찰하기 위해 커버 글라스를 유리 슬라이드에 부착하는 별도의 과정이 존재하여 생존 세포의 실시간 관찰을 어렵게 한다.
세포 또는 조직의 측면을 관찰하면서 세포를 배양하기 위해 두 개의 유리 슬라이드를 겹친 구조로 만든 세포 배양 장치가 개발된 바 있으나, 이러한 세포 배양 장치는 챔버를 각각 분리하기 위한 방법 및 챔버에 유리 슬라이드를 고정하기 위한 방법 및 고정된 챔버를 유리 슬라이드로부터 분리하기 위한 방법이 불편할 뿐만 아니라, 챔버를 유리 슬라이드로부터 분리하는 과정 중에 유리 슬라이드가 쉽게 깨진다는 문제가 존재한다. 또한, 이러한 방법은 배양액의 교체가 용이하지 않고, 세포 상단에 기액계면(Air-Liquid Interface)를 형성하는 것이 불가능하다.
종래 기술로는 등록특허 제10-1215657호(2012.12.18)를 참조할 수 있다.
또한, 종래와 같이 평판 플레이트에서 배양하던 2D 배양에서 탈피하여 3D 바이오프린터나 웰 인서트를 사용함으로써 3차원 구조물 환경 안에서 세포 또는 조직이 생장-분화하도록 하는 2.5D 배양 또는 3D 배양도 활발하게 사용되고 있다.
미량 시료를 연구하기 위한 미세유체 배양 방식, 예를 들어 organ-on-a-chip과 같은 배양 방식의 개발도 증가하고 있다.
하지만, 새로 등장한 배양 방식들은 모두 기본적으로 XY 평면에 세포 등의 배양체를 전개하는 방식이며, 배양 과정에서 상단 구조의 현미경 관찰은 가능할지라도 측면 구조의 현미경 관찰은 거의 불가능하다는 문제점이 발생한다.
본 발명은 층상 구조를 갖는 다양한 조직 및 기관을 배양하면서 세포분열, 생장, 분화 양상을 실시간으로 관찰-기록할 수 있는 배양 환경을 제공하여, 중층 구조를 형성하는 세포, 생체조직, 오가노이드, 인공피부, 기타 생물학적 배양체를 대상으로 배양 과정에서 나타나는 구조적, 생리학적 특성을 실시간으로 관찰하고 측정함으로써 조직 발달 과정, 약물에 대한 반응, 유전자 돌연변이에 의한 구조적 변형이나 물성 변형 등을 용이하게 연구할 수 있는 직립형 배양플레이트 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 직립형 배양플레이트 장치는 내부에 형성된 채널을 따라 배양액이 공급되는 복수 개의 슬롯을 형성한 스탠드; 및 상기 스탠드의 슬롯에 삽입되어 수직으로 직립하고, 내부에는 모세관 현상으로 배양액을 공급받아 세포를 배양하는 배양공간을 형성한 배양카트리지;를 포함한다.
이때 본 발명에 따른 상기 스탠드는 외부에서 유입된 배양액을 일측에서 타측으로 유동시키는 채널과, 상기 채널과 연결되고, 상기 채널을 따라 유동하는 배양액을 체류시키는 복수 개의 슬롯을 형성한 하측부재와, 상기 하측부재의 상부에 결합하고, 길이방향을 따라 상기 배양카트리지가 삽입되는 복수 개의 삽입공을 형성한 상측부재;를 포함한다.
여기서 본 발명에 따른 상기 스탠드는 상기 하측부재에서 상측부재의 분리가 용이하도록, 상기 하측부재의 상면에 일정한 간격으로 이격 형성된 복수 개의 지지슬라이드를 구비할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 상기 스탠드는 상기 하측부재와 상측부재의 결합상태를 유지하도록, 상기 결합된 상기 하측부재와 상측부재의 좌, 우측에 각각 구비되는 고정밴드를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 배양카트리지는 해당 간격을 두고 대향면이 서로 마주보도록 구비하는 한 쌍의 외벽부재와, 상기 한 쌍의 외벽부재 좌, 우 양측에 각각 결합하여, 상기 한 쌍의 외벽부재 사이에 해당 두께의 배양공간을 형성하는 이격부재를 포함한다.
이때 본 발명에 따른 상기 배양공간은 수평선상으로 구비된 구획부에 의해 세포가 배양되는 배양부와, 상기 배양부로 배양액을 모세관 형상으로 공급하는 레저보어로 구획된다.
여기서 본 발명에 따른 상기 구획부는 반투과막으로 형성하거나, 세포외기질로 형성하거나, 하이드로겔로 형성하거나, 이들 중 복수의 조합으로 형성할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 상기 레저보어는 수직으로 길이를 갖는 복수 개의 미세채널을 형성하거나, 표면을 거칠게 가공한 조도면으로 형성할 수 있다.
더불어 본 발명에 따른 직립형 배양플레이트 장치는 하면이 개방된 형태로 상기 스탠드의 상부에 결합되어, 상기 스탠드의 슬롯에 결합된 배양카트리지를 덮는 커버를 포함한다.
본 발명에 따른 직립형 배양플레이트 장치에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다.
배양카트리지는 투명한 외벽부재 두 개를 사용하여 샌드위치 구조를 형성하기 때문에 실시간으로 현미경 관찰이 가능하며, 비디오를 통한 레코딩, 타임랩스를 통한 시간차 촬영 기록이 가능하다.
특히, 종래의 평판 구조에서는 배양체를 뜯어서 고정하고 절단해야만 관찰할 수 있었던 측면(세포 적층 구조의 옆면, 조직의 내부구조)을 배양 과정에서 실시간으로, 조직을 죽이지 않고 촬영 가능하다는 장점이 있다.
또한, 피부와 같이 여러 층의 세포가 분화하면서 형성되는 중층조직 Stratified tissue에서 넓이 방향의 생장 시간을 최소화하는 이점이 있다.
피부뿐만 아니라, 층상 구조로 분열-분화하는 다양한 조직(예, 호흡기 폐포 구조물, 방광의 표피 구조물, 소화기계 장관 조직의 표면 구조, 뇌의 겉질-속질 구조 분화, 안구 등)에 활용 가능하다.
아울러, 다양한 내외부 구조 형태를 갖는 오가노이드(organoid)를 실시간 관찰에도 활용 가능하고, 세포가 배양되는 배양공간 상, 하부에 전극을 설치한 장치의 경우에는 TEER(Trans-Epithelial Electrical Resistance)를 측정하여 배양 조직의 구조적 강건성이나 수분 함유량(또는 유실량) 등을 배양 과정에서 실시간으로 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직립형 배양플레이트 장치를 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스탠드의 제1실시 예를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스탠드의 제2실시 예를 보인 예시도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스탠드의 제3실시 예를 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 직립형 배양플레이트 장치에 커버를 구비한 상태를 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직립형 배양플레이트 장치의 배양카트리지를 보인 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배양카트리지의 배양공간에 구획부 및 티어전극을 구비한 상태를 보인 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배양카트리지의 배양공간에 미세채널 및 조도면을 형성한 상태를 보인 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배양카트리지의 배양공간에 격벽체로 배양부를 복수 개로 구획한 상태를 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스탠드의 제1실시 예를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스탠드의 제2실시 예를 보인 예시도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스탠드의 제3실시 예를 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 직립형 배양플레이트 장치에 커버를 구비한 상태를 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직립형 배양플레이트 장치의 배양카트리지를 보인 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배양카트리지의 배양공간에 구획부 및 티어전극을 구비한 상태를 보인 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배양카트리지의 배양공간에 미세채널 및 조도면을 형성한 상태를 보인 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배양카트리지의 배양공간에 격벽체로 배양부를 복수 개로 구획한 상태를 보인 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 층상 구조를 갖는 다양한 조직 및 기관을 배양하면서 세포분열, 생장, 분화 양상을 실시간으로 관찰-기록할 수 있는 배양 환경을 제공하여, 중층 구조를 형성하는 세포, 생체조직, 오가노이드, 인공피부, 기타 생물학적 배양체를 대상으로 배양 과정에서 나타나는 구조적, 생리학적 특성을 실시간으로 관찰하고 측정함으로써 조직 발달 과정, 약물에 대한 반응, 유전자 돌연변이에 의한 구조적 변형이나 물성 변형 등을 용이하게 연구할 수 있는 직립형 배양플레이트 장치에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
도 1 내지 도 9를 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 직립형 배양플레이트 장치(10)는 스탠드(100)와, 배양카트리지(200)를 포함하는데, 먼저 상기 스탠드(100)는 내부에 형성된 채널(111)을 따라 배양액이 공급되는 복수 개의 슬롯(112)을 형성한다.
이때 상기 스탠드(100)는 외부에서 유입된 배양액을 일측에서 타측으로 유동시키는 채널(111)과, 상기 채널(111)과 연결되고, 상기 채널(111)을 따라 유동하는 배양액을 체류시키는 복수 개의 슬롯(112)을 형성한 하측부재(110)와, 상기 하측부재(110)의 상부에 결합하고, 길이방향을 따라 상기 배양카트리지(200)가 삽입되는 복수 개의 삽입공(132)을 형성한 상측부재(130)를 포함한다.
여기서 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 스탠드(100)는 다양하게 실시될 수 있는데 이를 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 스탠드(100)의 제1 실시예는, 하측부재(110)와, 상측부재(130)로 구비되는데, 상기 하측부재(110)와, 상측부재(130)는 배양액의 유동을 확인할 수 있도록 투명한 재질로 이루어지고, 상기 하측부재(110)와, 상측부재(130)는 좌, 우로 길이를 갖는 직사각형의 플레이트 형태로 구비되는 것이 바람직하다.
상기 하측부재(110)는 그 좌측편에 외부에서 유입된 배양액이 수용되는 유입부(113)를 형성하고, 그 우측편에 유입부(113)에서 채널(111)을 따라 유동한 배양액을 수용하는 배출부(114)를 형성한다.
그리고 상기 유입부(113) 및 배출부(114)와 연결되어, 상기 유입부(113)에 수용된 배양액을 배출부(114)로 유도하는 한 쌍의 채널(111)을 형성한다.
이때 한 쌍의 채널(111)은 서로 일정 거리를 이격 형성하여, 서로 평행을 이루고, 평행을 이루는 한 쌍의 채널(111) 사이에는 복수 개의 슬롯(112)을 형성한다.
여기서 상기 슬롯(112)들은 서로 일정한 간격을 두고 서로 이격 배치되고, 상기 한 쌍의 채널(111)에서 배양액의 공급 및 배출이 이루어지도록 병렬로 연결되는 것이 바람직하다.
따라서 한 쌍의 채널(111) 중 일측 채널(111)은 상기 유입부(113)와 연결되고, 타측 채널(111)은 배출부(114)와 연결되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 유입부(113)와, 채널(111)과, 슬롯(112), 배출부(114)는 상기 하측부재(110)의 상면을 음각으로 가공하여 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 하측부재(110)의 상면에는 상측부재(130)가 적층되어 결합하는데, 상기 상측부재(130)는 그 좌측편 중 상기 하측부재(110)의 유입부(113)와 대응하는 위치에 유입공(131)을 형성하여, 따라서 상기 유입공(131)을 통해 외부에서 배양액이 상기 유입부(113)로 유입될 수 있도록 한다.
그리고 상기 상측부재(130)는 그 우측편 중 상기 하측부재(110)의 배출부(114)와 대응하는 위치에 배출공(133)을 형성하여, 상기 배출공(133)을 통해 배양액이 외부로 배출될 수 있도록 한다.
더불어 상기 상측부재(130) 중 상기 하측부재(110)의 슬롯(112)에 대응하는 위치에는 삽입공(132)을 형성하여, 상기 삽입공(132)을 통해 상기 배양카트리지(200)가 삽입되어, 상기 배양카트리지(200)가 상기 슬롯(112)에 직립할 수 있다.
따라서 제1실시 예에 따른 스탠드(100)는 배양액이 유입부(113)에서 일측 채널(111) 따라 유동하면서 병렬로 연결된 복수 개의 슬롯(112) 각각에 공급되고, 상기 복수 개의 슬롯(112)을 통과한 배양액은 타측 채널(111)을 따라 유동하면서 배출부(114)로 집수되어 외부로 배출되는 배양액의 유동경로를 이룬다.
그리고 상기 스탠드(100)의 제2 실시예는 제2하측부재(120)와, 제1하측부재(110)와, 상측부재(130)로 구비되는데, 상기 제2하측부재(120)와, 제1하측부재(110)와, 상측부재(130)는 배양액의 유동을 확인할 수 있도록 투명한 재질로 이루어지고, 상기 제2하측부재(120)와, 제1하측부재(110)와, 상측부재(130)는 좌, 우로 길이를 갖는 직사각형의 플레이트 형태로 구비되는 것이 바람직하다.
상기 제2하측부재(120)는 그 우측편에 유입부(113)에서 채널(111)을 따라 유동한 배양액을 수용하는 배출부(114)를 형성한다.
이때 상기 배출부(114)는 상기 제2하측부재(120)의 상면을 음각으로 가공하여 형성하는 것이 바람직하고, 그 모양은 어느 한 모양에 한정하지 않으며 선택에 따라 다양한 모양으로 형성할 수 있다.
그리고 상기 제2하측부재(120)의 상면에는 제1하측부재(110)가 적층되어 결합하는데, 상기 제1하측부재(110)는 그 좌측편에 외부에서 유입된 배양액이 수용되는 유입부(113)를 형성하고, 상기 유입부(113) 및 배출부(114)와 연결되어, 상기 유입부(113)에 수용된 배양액을 배출부(114)로 유도하는 한 쌍의 채널(111)을 형성한다.
이때 한 쌍의 채널(111)은 서로 일정 거리를 이격 형성하여, 서로 평행을 이루고, 평행을 이루는 한 쌍의 채널(111) 사이에는 복수 개의 슬롯(112)을 형성한다.
여기서 상기 슬롯(112)들은 서로 일정한 간격을 두고 이격 배치되고, 상기 한 쌍의 채널(111)에서 배양액의 공급 및 배출이 이루어지도록 병렬로 연결되는 것이 바람직하다.
따라서 한 쌍의 채널(111) 중 일측 채널(111)은 상기 유입부(113)와 연결되고, 타측 채널(111)은 배출부(114)와 연결되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 유입부(113)와, 채널(111)과, 슬롯(112) 역시, 상기 제1하측부재(110)의 상면을 음각으로 가공하여 형성하는 것이 바람직하고, 상기 제1하측부재(110)의 우측편에는 상기 제2하측부재(120)의 배출부(114)와 대응하는 형상으로 관통홀을 형성한다.
또한, 상기 제1하측부재(110)의 상면에는 상측부재(130)가 적층되는데, 상기 상측부재(130)는 그 좌측편 중 상기 제1하측부재(110)의 유입부(113)와 대응하는 위치에 유입공(131)을 형성하여, 상기 유입공(131)을 통해 외부에서 배양액이 상기 유입부로 유입될 수 있도록 한다.
그리고 상기 상측부재(130)는 그 우측편 중 상기 제2하측부재(120)의 배출부(114)와 대응하는 위치에 배출공(133)을 형성하여, 상기 배출공(133)을 통해 배양액이 외부로 배출될 수 있도록 한다.
더불어 상기 상측부재(130) 중 상기 제1하측부재(110)의 슬롯(112)에 대응하는 위치에는 삽입공(132)을 형성하여, 상기 삽입공(132)을 통해 상기 배양카트리지(200)가 삽입되어 상기 슬롯(112)에 직립할 수 있도록 한다.
따라서 제2실시 예에 따른 스탠드(100)는 상기 제1하측부재(110)에 형성된 유입부(113)와, 상기 제2하측부재(120) 형성된 배출부(114)의 높이 차이로, 배양액이 유입부(113)에서 일측 채널(111) 따라 유동하면서 복수 개의 슬롯(112) 각각으로 공급되고, 상기 복수 개의 슬롯(112)을 통과한 배양액은 타측 채널(111)을 따라 유동하여 배출부(114)로 집수되어 외부로 배출되는 배양액의 유동경로를 이룬다.
그리고 상기 스탠드(100)의 제3 실시예는 배양액을 정치하여 상기 슬롯(112)에 삽입된 배양카트리지(200) 공급하는 형태로, 하측부재(110)와, 상측부재(130)로 구비되는데, 상기 하측부재(110)와, 상측부재(130)는 배양액의 유동을 확인할 수 있도록 투명한 재질로 이루어지고, 상기 하측부재(110)와, 상측부재(130)는 좌, 우로 길이를 갖는 직사각형의 플레이트 형태로 구비되는 것이 바람직하다.
이때 상기 하측부재(110)는 복수 개의 층으로 구성할 수 있는데, 직사각형의 플레이트를 이루는 제3하측부재(110c)와, 상기 제3하측부재(110c)의 상면에 적층되는 제2하측부재(110b), 상기 제2하측부재(110b)의 상면에 적층되는 제1하측부재(110a)로 구성할 수 있다.
여기서 상기 제2하측부재(110b) 및 상기 제1하측부재(110a)에는 해당 양의 배양액을 수용하는 유입부(113)와 일체를 이루는 슬롯(112)을 형성하는데, 상기 유입부(113)와 일체를 이루는 슬롯(112)은 복수 개로 상기 제2하측부재(110b) 및 상기 제1하측부재(110a)의 길이를 따라 일정한 간격으로 배열되는 것이 바람직하다.
더불어 상기 제3하측부재(110c)에는 배양액이 유동하는 채널(111)을 형성하여, 유입부(113)와 일체를 이루는 슬롯(112)들이 배양액을 서로 공유하도록 할 수도 있다.
그리고 상측부재(130)는 상기 제2하측부재(110b) 및 상기 제1하측부재(110a)의 길이를 따라 일정한 간격으로 배열된 유입부(113)와 일체를 이루는 슬롯(112)과 대응하는 위치에 상기 배양카트리지(200)를 삽입하는 삽입공(132)을 형성한다.
이때 상기 삽입공(132) 역시, 유입부(113)와 일체를 이루는 슬롯(112)과 대응하도록 유입공(131)을 일체로 형성하는 것이 바람직하다.
여기서 상기 상측부재(130)는 상기 하측부재(110)에서 탈부착 가능하고, 상기 상측부재(130)를 일정 거리로 이격시키도록 상기 하측부재(110)의 상면에는 지지슬라이더(115)를 형성할 수 있다.
이때 상기 지지슬라이더(115)는 복수 개의 슬롯(112)들 사이에 각각 배치되어, 상기 하측부재(110)에서 상기 상측부재(130)의 이탈을 용이하게 하고, 상기 상측부재(130)가 하향으로 처지는 것을 방지한다.
그리고 상기 상측부재(130) 및 하측부재(110)의 좌, 우측에 각각 고정밴드(140)를 체결하여, 탈부착 가능한 상기 상측부재(130)를 하측부재(110)의 상면 정위치에 고정되도록 한다.
또한, 상기한 스탠드(100)는 커버(300)를 포함하는데, 상기 커버(300)는 하면이 개방된 형태로 상기 스탠드(100)의 상부에 결합되어, 상기 스탠드(100)의 슬롯(112)에 결합된 배양카트리지(200)를 외부로부터 격리할 수 있다.
더불어 본 발명의 일 실시 예에 따른 배양카트리지(200)를 살펴보면 다음과 같다.
도 6 내지 도 9를 참조한 상기 배양카트리지(200)는 상기 스탠드(100)의 슬롯(112)에 삽입되어 수직으로 직립하고, 내부에는 모세관 현상으로 배양액을 공급받아 세포를 배양하는 배양공간(210)을 형성한다.
이때 상기 배양카트리지(200)에서 배양되는 배양 세포 또는 배양 조직은 피부 유래의 표피, 진피, 진피하층, 피부 전층 조직 모델, 모근, 모발 및 분비샘의 전부 또는 일부를 포함할 수 있고, 배양 세포는 피부의 주요 세포(keratinocyte, fibroblast, melanocyte 등)를 포함할 수 있지만, 여기 상기한 종류에 국한되지 않는다.
마찬가지로, 외피계, 신경계, 내분비계, 호흡기계, 순환기계, 소화기계, 배설기계, 생식기계를 포함하는 인체 및 동물의 주요 조직과 유래 세포를 포함할 수 있지만 상기한 종류에 국한되지 않는다.
상기 배양카트리지(200)는 해당 간격을 두고 대향면이 서로 마주보도록 구비하는 한 쌍의 외벽부재(201)와, 상기 한 쌍의 외벽부재(201) 좌, 우 양측에 각각 결합하여, 상기 한 쌍의 외벽부재(201) 사이에 해당 두께의 배양공간(210)을 형성하는 한 쌍의 이격부재(202)를 포함한다.
상기 외벽부재(201)는 내부가 투시되도록 투명한 아크릴판 또는 유리판으로 이루어질 수 있으나, 투명한 재질이면 모두 가능하다. 상기 배양공간(210)의 두께는 상기 한 쌍의 외벽부재(201) 좌, 우 양측에 각각 결합되는 이격부재(202)의 두께에 의해 결정되는데, 바람직하게는 0.2mm ~ 1mm로 형성될 수 있다.
따라서 상기 배양카트리지(200)는 슬롯(112)의 폭보다 얇은 두께로 형성하여, 상기 배양공간(210)에서 발생하는 모세관 현상으로 배양액을 공급받아 세포를 배양할 수 있다.
그리고 상기 외벽부재(201)들 중 서로 대응하는 내측면에는 표면처리를 할 수 있는데, 친수성 또는 소수성 물질로 표면처리 될 수 있다.
이때 한 쌍의 외벽부재(201) 모두의 내측면에 친수성 물질로 표면처리 하거나, 한 쌍의 외벽부재(201) 모두의 내측면에 소수성 물질로 표면처리 하거나, 한 쌍의 외벽부재(201) 중 어느 한 외벽부재(201)의 내측면을 친수성 물질로 표면처리하고, 다른 한 외벽부재(201)의 내측면은 소수성 물질로 표면처리 할 수 있다.
또한, 상기 배양공간(210)은 수평선상으로 구비된 구획부(220)에 의해 세포가 배양되는 배양부(211)와, 상기 배양부(211)로 배양액을 공급하는 레저보어(212)로 구획할 수 있다.
여기서 상기 구획부(220)의 재질은 반투과막 또는 세포외기질 또는 하이드로겔 또는 이들의 복수의 조합으로 이루어지고, 상기 배양부(211)에서 배양되는 세포들이 레저보어(212)로 낙하하는 것을 방지하면서, 상기 레저보어(212)의 배양액과 선택적 물질 교환이 이루어지도록 하거나, 상기 레저보어(212)의 배양액에서 세포분열, 세포분화를 촉진하는 신호물질만이 제공되도록 할 수 있다.
이때 반투과막은 스캐폴드 물질로 PES, PS, PP, PET, 셀룰로스, 니트로셀로로스, 셀룰로스 아세테이트 중 어느 하나로 이루어지거나 또는 복수의 조합으로 이루어지고, 상기 세포외기질은 콜라젠, 젤라틴, 하일루론산, Matrigel, 중 어느 하나 또는 복수의 조합으로 이루어지며, 상기 하이드로겔은 GelMA, ColMA, 셀룰로스 및 헤미셀룰로스, 아가로스, 알긴산 중 어느 하나 또는 복수의 조합으로 이루어질 수 있다.
상기 세포외기질 또는 하이드로겔은 물리적 특성 부여를 위해 cross-linking(가교)된 것을 포함할 수 있는데, cross-linking을 위해 메타크릴산염(mathacrylated) 물질을 사용할 수 있고, cross-linking 반응을 위해 UV 경화, 열 경화를 사용할 수 있다.
그리고 상기 배양부(211)는 그 상측면이 대기에 노출되어, 공기-액체 계면을 형성할 수 있고, 상기 구획부(220)에서 상향으로 연장형성된 격벽체(215)에 의해 복수 개의 상기 배양부(211)로 구획될 수 있다. 또한, 상기 배양부(211) 중 일부는 공기와 배지 만을 통하도록 하기 위해 반투막, 세포외기질 또는 하이드로겔을 제외할 수도 있다.
그리고 상기 레저보어(212)는 슬롯(112)에 잔존하는 배양액을 모세관 현상 등으로 끌어올려 상기 배양부(211)로 공급하는데, 이때 상기 레저보어(212)의 효율을 향상시키기 위해 수직선상으로 미세채널(213)을 형성하거나, 표면을 거칠게 가공한 조도면(214)을 형성할 수 있다.
더불어 상기 배양공간(210)의 배양부(211) 및 레저보어(212)에는 티어(teer)전극(230)을 구비하여, 물리적인 스트레스에 의해 변형 또는 파괴되는 과정을 티어(teer)전극(230)을 통해 실시간으로 측정할 수 있다.
따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 배양카트리지(200)는 H형 또는 사각형을 이루는 외벽부재(201) 두 개와, 세포를 배양하는 배양공간(210)을 확보하도록 간격을 유지하는 이격부재(202)를 이용하여 샌드위치 형태의 구조물이 만들어지고, 이를 상기 스탠드(100)의 슬롯(112)에 삽입하여 상기 스탠드(100)에 공급되는 배양액을 모세관 현상으로 공급받아 세포를 배양한다.
상기한 배양카트리지(200)는 이격부재(202)의 두께에 따라 좁은 배양 폭을 가지기 때문에 넓이 방향에서 배양되기 위해 요구되는 세포 양보다 적은 수의 세포를 사용할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 배양카트리지(200)는 투명한 외벽부재(201) 두 개를 사용하여 샌드위치 구조를 형성하기 때문에 실시간으로 현미경 관찰이 가능하며, 비디오를 통한 레코딩, 타임랩스를 통한 시간차 촬영 기록이 가능하다.
특히, 종래의 평판 구조에서는 배양체를 뜯어서 고정하고 절단해야만 관찰할 수 있었던 측면(세포 적층 구조의 옆면, 조직의 내부구조)을 배양 과정에서 실시간으로, 조직을 죽이지 않고 촬영 가능하다는 장점이 있다.
또한, 피부와 같이 여러 층의 세포가 분화하면서 형성되는 중층조직 Stratified tissue에서 넓이 방향의 생장 시간을 최소화하는 이점이 있다.
피부뿐만 아니라, 층상 구조로 분열-분화하는 다양한 조직(예, 호흡기 폐포 구조물, 방광의 표피 구조물, 소화기계 장관 조직의 표면 구조 등)에 활용 가능하다.
아울러, 다양한 내외부 구조 형태를 갖는 오가노이드(organoid)를 실시간 관찰에도 활용 가능하다.
본 구조물의 형태적 특징은 전기영동 장치와 마찬가지로 배양공간(210) 상, 하부에 전극을 설치한 장치(230)의 경우에는 TEER(Trans-Epithelial Electrical Resistance)를 측정하여 배양 조직의 구조적 강건성이나 수분 함유량(또는 유실량) 등을 배양 과정에서 실시간으로 측정할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 직립형 배양플레이트 장치
100: 스탠드 110: 하측부재
111: 채널 112: 슬롯
113: 유입부 114: 배출부
115: 지지슬라이더 130: 상측부재
131: 유입공 132: 삽입공
133: 배출공 140: 고정밴드
200: 배양카트리지 201: 외벽부재
202: 이격부재 210: 배양공간
211: 배양부 212: 레저보어
213: 미세채널 214: 조도면
215: 격벽체 220: 구획부
230: 티어(TEER)전극 300: 커버
100: 스탠드 110: 하측부재
111: 채널 112: 슬롯
113: 유입부 114: 배출부
115: 지지슬라이더 130: 상측부재
131: 유입공 132: 삽입공
133: 배출공 140: 고정밴드
200: 배양카트리지 201: 외벽부재
202: 이격부재 210: 배양공간
211: 배양부 212: 레저보어
213: 미세채널 214: 조도면
215: 격벽체 220: 구획부
230: 티어(TEER)전극 300: 커버
Claims (15)
- 내부에 형성된 채널을 따라 배양액이 공급되는 복수 개의 슬롯을 형성한 스탠드; 및
상기 스탠드의 슬롯에 삽입되어 수직으로 직립하고, 내부에는 배양액을 공급받아 세포를 배양하는 배양공간을 형성한 배양카트리지;를 포함하는 직립형 배양플레이트 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 스탠드는
외부에서 유입된 배양액을 일측에서 타측으로 유동시키는 채널과, 상기 채널과 연결되고, 상기 채널을 따라 유동하는 배양액을 체류시키는 복수 개의 슬롯을 형성한 하측부재와;
상기 하측부재의 상부에 결합하고, 길이방향을 따라 상기 배양카트리지가 삽입되는 복수 개의 삽입공을 형성한 상측부재;를 포함하는 직립형 배양플레이트 장치.
- 청구항 2에 있어서,
상기 스탠드는
상기 하측부재에서 상측부재의 분리가 용이하도록, 상기 하측부재의 상면에 일정한 간격으로 이격 형성된 복수 개의 지지슬라이드를 구비하는 직립형 배양플레이트 장치.
- 청구항 3에 있어서,
상기 스탠드는
상기 하측부재와 상측부재의 결합상태를 유지하도록,
상기 결합된 상기 하측부재와 상측부재의 좌, 우측에 각각 구비되는 고정밴드를 포함하는 직립형 배양플레이트 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 배양카트리지는
해당 간격을 두고 대향면이 서로 마주보도록 구비하는 한 쌍의 외벽부재와;
상기 한 쌍의 외벽부재 좌, 우 양측에 각각 결합하여, 상기 한 쌍의 외벽부재 사이에 해당 두께의 배양공간을 형성하는 이격부재;를 포함하는 직립형 배양플레이트 장치.
- 청구항 5에 있어서,
상기 배양공간은
수평선상으로 구비된 구획부에 의해 세포가 배양되는 배양부와, 상기 배양부로 배양액을 공급하는 레저보어로 구획되는 직립형 배양플레이트 장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 구획부는
반투과막으로 형성하는 직립형 배양플레이트 장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 구획부는
세포외기질로 형성하는 직립형 배양플레이트 장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 구획부는
하이드로겔로 형성하는 직립형 배양플레이트 장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 구획부는
반투과막, 세포외기질, 하이드로겔 복수의 조합으로 형성하는 직립형 배양 플레이트 장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 구획부는
격벽체로 배양부를 복수 개로 분할한 직립형 배양 플레이트 장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 레저보어는
수직으로 길이를 갖는 복수 개의 미세채널을 형성하는 직립형 배양플레이트 장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 레저보어는
표면을 거칠게 가공한 조도면을 형성하는 직립형 배양플레이트 장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 레저보어는
표면이 매끈하게 가공되어 배양액 이송이 가능한 직립형 배양플레이트 장치.
- 청구항 1에 있어서,
하면이 개방된 형태로 상기 스탠드의 상부에 결합되어, 상기 스탠드의 슬롯에 결합된 배양카트리지를 덮는 커버를 포함하는 직립형 배양플레이트 장치.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220010287A KR20230114116A (ko) | 2022-01-24 | 2022-01-24 | 직립형 배양플레이트 장치 |
| PCT/KR2023/000256 WO2023140543A1 (ko) | 2022-01-24 | 2023-01-06 | 직립형 배양플레이트 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220010287A KR20230114116A (ko) | 2022-01-24 | 2022-01-24 | 직립형 배양플레이트 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230114116A true KR20230114116A (ko) | 2023-08-01 |
Family
ID=87348956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220010287A KR20230114116A (ko) | 2022-01-24 | 2022-01-24 | 직립형 배양플레이트 장치 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230114116A (ko) |
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- 2022-01-24 KR KR1020220010287A patent/KR20230114116A/ko not_active Application Discontinuation
-
2023
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023140543A1 (ko) | 2023-07-27 |
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