KR20230125870A - 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예는 고집적화 및 ??춤형 미세 웰 플레이트의 제작이 가능하고, 미세 웰 플레이트의 내부에 스터러를 형성시키도록 하는 기술을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트는, 기판; 기판의 표면 상 층을 이루는 형상으로 형성되고, 복수 개의 웰(well)을 구비하는 웰부; 복수 개의 웰 각각의 바닥면에 코팅되어 형성되는 희생층; 및 웰의 바닥면 상 희생층의 표면에서 돌출되는 형상으로 형성되고, 외부의 회전 자기장에 의해 회전을 수행하는 스터러를 포함한다.
Description
본 발명은 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 고집적화 및 ??춤형 미세 웰 플레이트의 제작이 가능하고, 미세 웰 플레이트의 내부에 스터러를 형성시키도록 하는 기술에 관한 것이다.
DNA/RNA, 화합물 기반의 백신 및 약물 개발에 주로 사용되는 합성은 극소량의 용액의 화학반응으로 데드 볼륨(버려지는 양)을 최소화하고 집접도를 향상시켜 생산성과 효율성을 높이고자 한다.
그런데, 기존 웰 플레이트는 내화학성, 내부식성, 내열성, 내구성등을 고려한 폴리스티렌(PS; polystyrene), PTFE 등과 같은 소재를 금속 금형을 통해 제작하고 있으며, 일반적 (금속, 폴리머, 유기등) 금형은 제작 가능한 최소구조물 크기 한계인해 웰 플레이트의 집적도 및 구조의 제약이 있다.
이에 따라, 미세 웰플레이트의 반응성 향상을 위한 개별적 (물리적)혼합 장치의 개발이 필요하다.
유럽 등록특허 제2681305호(발명의 명칭: Hanging droplet plate)에서는, 복수 개의 웰을 구비하는 웰 플레이트가 형성되고, 이와 같은 복수 개의 웰 내부에 액적을 주입하여 세포 배양 등의 소정의 기능이 수행되도록 할 수 있는 기술이 개시되며, 해당 기술의 장치는, 복수 개의 웰 내부 각각에 공간이 형성되고, 이와 같은 웰 내부 공간에는 소정의 구조물이 형성되어 해당 구조물과 주입된 액적이 접촉하도록 구성되는데, 웰의 내부에 형성되는 구조물은 환형의 장벽을 형성시키는 형상으로 형성되고, 이와 같은 장벽에 의해 웰의 내부에 다시 별도의 공간이 형성되며, 이와 같은 별도의 공간에 액적이 위치하게 된다.
대한민국 등록특허 제10-2132630호(발명의 명칭: 섬 구조물을 포함하는 신속한 세포배양검사 장치)에서는, 복수의 웰 유닛들을 구비한 세포배양검사 장치로서, 상기 웰 유닛은 제1 유체를 주입하기 위한 제1 주입부; 상기 제1 주입부에서 주입된 제1 유체가 유동하여 수용되도록 제1 주입부와 연통된 제1 수용부; 제2 유체를 주입하기 위한 제2 주입부; 및 제2 유체를 수용하기 위한 제2 수용부를 포함하되; 상기 제2 수용부의 내부에는 제2 수용부의 벽면에서 확장된 섬 연결 구조물에 의하여 연결되어 있는 섬 구조물을 포함하고, 상기 섬 구조물의 상측에는 항생제가 투입되는 제3 주입부가 형성되며, 상기 섬 구조물 내면 및 외면에는 상기 제3 주입부에서 주입된 항생제가 수용되어 고정되는 세포배양검사 장치가 제공된다.
상기와 같은 종래기술에서는, 웰의 내부에 소정의 구조물이 형성된다고 하더라도, 이와 같은 구조물은 고정되게 형성되는 것으로써, 주입되는 액체의 분리 정도의 기능만 수행하여, 웰 내 용액의 혼합을 수행하는 등의 기능 구현이 용이하지 않다는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 고집적화 및 ??춤형 미세 웰 플레이트의 제작이 가능하고, 미세 웰 플레이트의 내부에 스터러를 형성시키도록 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 기판; 상기 기판의 표면 상 층을 이루는 형상으로 형성되고, 복수 개의 웰(well)을 구비하는 웰부; 상기 복수 개의 웰 각각의 바닥면에 코팅되어 형성되는 희생층; 및 웰의 바닥면 상 상기 희생층의 표면에서 돌출되는 형상으로 형성되고, 외부의 회전 자기장에 의해 회전을 수행하는 스터러를 포함하고, 상기 스터러의 회전에 의해 상기 웰 내 용액의 혼합이 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 스터러는, 자성을 띄는 입자인 자성입자를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 스터러의 최장축 길이는, 200 마이크로미터(㎛) 이상일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 희생층은, 상기 웰에 주입된 용액의 용매에 의해 분해될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 기판은 PDMS, PS, PTFE 및 SOG(Spin On Glasses) 소재로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소재로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 웰부는 PDMS, PS, PTFE 및 SOG(Spin On Glasses) 소재로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소재로 형성될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 상기 기판을 마련하고, 상기 기판 표면에 탄성중합체를 적층시켜 상기 웰부를 형성시키는 제1단계; 상기 웰의 내측 바닥면에 상기 희생층이 코팅되는 제2단계; 및 상기 웰의 바닥면 상의 희생층에 스터러 형성용 물질을 적층시켜 상기 희생층의 표면에 상기 스터러가 형성되는 제3단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제3단계에서, 상기 스터러 형성용 물질은 PDMS, 자성입자, 나노실리카(SiO2) 및 솔벤트(solvent)의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 솔벤트는 DCM(Dichloromethane), Chloroform, MIBK(4-methyl-2-penthanone) 및 IPA(isopropyl alcohol)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제3단계에서, 상기 스터러의 경화 전 상기 스터러에 외부의 자기장을 제공하여 상기 스터러에 인가된 자기장 방향과 세기를 통해 자성입자의 자화 방향과 최장축 방향 및 길이를 조절할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 웰부, 상기 희생층 및 상기 스터러 각각은 3D 프린팅을 이용하여 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 고집적화 및 ??춤형 미세 웰 플레이트의 제작을 통해 복수 개의 웰에 의한 공간 중 버려지는 공간 및 이용되는 시약의 양을 최소화할 수 있다는 것이다.
또한, 본 발명의 효과는, 웰의 형성과 동시에 웰의 내부에 스터러가 형성되는 구조로써, 내화학성 및 생체친화형 소재를 활용하여 극소량의 용액의 화학반응을 위한 웰 플레이트와 물리적으로 다중 용액을 혼합하기 위한 마이크로 스터러를 3D 프린터와 같은 동일 공정 장비로 제작할 수 있으므로, 본 발명의 미세 웰 플레이트의 생산성을 향상시킬 수 있다는 것이다.
그리고, 본 발명의 효과는, 웰 내 용액의 반응을 위해 각각의 웰 내부에서 스터러에 의한 교반이 수행되므로, 용액의 반응 효율이 향상될 수 있다는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 웰 플레이트의 평면도 및 확대도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 웰 플레이트의 일부 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 웰 플레이트의 일 부위에 대한 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스터러에 대한 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 웰 플레이트의 일부 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 웰 플레이트의 일 부위에 대한 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스터러에 대한 이미지이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "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 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 웰 플레이트의 평면도 및 확대도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 웰 플레이트의 일부 단면도이다.
그리고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세 웰 플레이트의 일 부위에 대한 이미지이다. 도 3의 (a)는 웰(310)의 확대 이미지이고, 도 3의 (b)의 4개의 웰(310)이 형성된 미세 웰 플레이트에 대한 이미지이다.
도 1내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 미세 웰 플레이트는, 기판(400); 기판(400)의 표면 상 층을 이루는 형상으로 형성되고, 복수 개의 웰(310)(well)을 구비하는 웰부(300); 복수 개의 웰(310) 각각의 바닥면에 코팅되어 형성되는 희생층(Sacrificial layer)(200); 및 웰(310)의 바닥면 상 희생층(200)의 표면에서 돌출되는 형상으로 형성되고, 외부의 회전 자기장에 의해 회전을 수행하는 스터러(stirrer)(100)를 포함한다.
그리고, 본 발명에서는, 스터러(100)에 회전 자기장을 공급하는 자기장공급부를 더 포함할 수 있다. 이와 같은, 자기장공급부는 회전을 수행하는 자기장 코일을 구비할 수 있으며, 자기장 코일의 회전 속도, 자기장 코일에 공급되는 전류 등을 제어하여 스터러(100)에 제공되는 자기장을 제어할 수 있다.
스터러(100)의 회전에 의해 웰(310) 내 용액의 혼합이 수행될 수 있다. 상기에서 보는 바와 같이, 스터러(100)는 외부의 회전 자기장에 의해 회전을 수행할 수 있으므로, 웰(310)에 용액이 주입된 다음 스터러(100)에 외부의 회전 자기장을 제공하면 스터러(100)가 회전을 수행하여 용액에 대한 교반을 수행할 수 있다.
외부의 회전 자기장의 제공으로 회전을 수행하기 위하여, 스터러(100)는, 자성을 띄는 입자인 자성입자를 포함할 수 있다. 기판(400) 상 웰부(300)가 형성되고 웰(310)의 내측면에 희생층(200)이 코팅된 다음, 웰(310)의 바닥면 상 희생층(200) 표면에 하기된 스터러 형성용 물질을 적층시켜 스터러(100)를 형성할 수 있다.
이 때, 스터러 형성용 물질에는 탄성중합체와 자성입자가 포함되고, 이와 같은 스터러 형성용 물질의 경화에 의해 스터러(100)가 형성되므로, 스터러(100)에는 자성입자가 포함될 수 있다.
스터러(100)의 최장축 길이는, 200 마이크로미터(㎛) 이상일 수 있다. 여기서, 최장축 길이는, 각 구성 내 어느 한 점과 다른 한 점을 연결한 경우 가장 길게 형성되는 길이일 수 있다. 그리고, 최단축 길이는, 각 구성 내 어느 한 점과 다른 한 점을 연결한 경우 가장 짧게 형성되는 길이일 수 있다.
상기와 같이 스터러(100)의 최장축 길이가 마이크로미터 단위로 형성되므로, 미세한 웰(310)의 내부 공간에 스터러(100)가 형성되기에 용이할 뿐만 아니라, 웰(310)의 내부 공간에서 스터러(100)의 회전이 용이할 수 있다.
다만, 스터러(100)의 최장축 길이가 200 마이크로미터(㎛) 이하로 형성되는 경우에는, 스터러(100)의 부피가 과소하고 스터러(100)의 최장축 길이와 최단축 길이의 비율이 감소하여 스터러(100)의 교반 성능이 저하될 수 있다.
자성입자의 최장축 길이는, 상기된 스터러(100)에 포함되기에 적합하도록 나노 또는 마이크로 길이로 제작될 수 있다.
복수 개의 스터러(100) 중 하나의 스터러(100)의 자화 자기장 세기와 다른 스터러(100)의 자화 자기장 세기가 서로 상이할 수 있다. 그리고, 복수 개의 스터러(100) 중 하나의 스터러(100)의 자화 자기장 세기와 다른 스터러(100)의 자화 자기장 세기가 서로 동일할 수도 있다.
상기와 같이 각각의 스터러(100)에 대한 자화 자기장 세기는 스터러(100)의 형성 공정 중 제어될 수 있으며, 이에 대한 사항은 하기된 본 발명의 미세 웰 플레이트의 제조방법에서 설명하기로 한다.
복수 개의 스터러(100) 중 하나의 스터러(100)의 자화 자기장 세기와 다른 스터러(100)의 자화 자기장 세기가 서로 동일하고 각각의 스터러(100)에서 다른 조건이 동일한 경우, 각각의 스터러(100)에 동일한 회전 자기장이 제공되면, 각각의 스터러(100)는 동일한 회전 속도를 구비하고, 이에 따라, 하나의 스터러(100)에 의한 용액의 혼합 속도와 다른 스터러(100)에 의한 용액의 혼합 속도가 동일할 수 있다.
복수 개의 스터러(100) 중 하나의 스터러(100)의 자화 자기장 세기와 다른 스터러(100)의 자화 자기장 세기는 서로 상이하고 각각의 스터러(100)에서 다른 조건은 동일한 경우, 각각의 스터러(100)에 동일한 회전 자기장이 제공되면, 각각의 스터러(100)는 상이한 회전 속도를 구비하고, 이에 따라, 하나의 스터러(100)에 의한 용액의 혼합 속도와 다른 스터러(100)에 의한 용액의 혼합 속도가 상이할 수 있다.
상기와 같이, 각각의 스터러(100)의 자화 특성을 달리하여 각각의 스터러(100)의 회전 속도를 상이하게 하여, 각각의 웰(310)에서 용액에 대한 혼합 속도를 제어할 수 있다.
기판(400)은 판상형으로 형성될 수 있으며, 웰(310)을 구비하는 웰부(300)는 판상형으로 형성되고 웰(310)의 형성을 위한 홀(hole)을 구비할 수 있다. 여기서, 웰부(300)에 형성된 홀은 웰부(300)를 완전히 관통하여 형성될 수 있으며, 이와 같은 경우, 웰부(300)와 기판(400)이 결합됨으로써 웰(310)이 형성될 수 있다.
그리고, 웰부(300)에 형성된 홀은 바닥이 폐쇄되어 웰(310)의 형상으로 형성될 수 있으며, 이와 같은 경우에는 웰부(300)와 기판(400)의 결합 전 이미 웰부(300)에 웰(310)이 형성되어 있을 수 있다. 이와 같은 경우에는, 기판(400) 없이 웰부(300)만 형성될 수도 있다.
기판(400)의 형성으로 웰부(300)의 내구성이 향상될 수 있고, 상기와 같이 기판(400)과 웰부(300)의 결합에 의해 웰(310)이 형성될 수도 있다.
기판(400)은 PDMS, PS, PTFE 및 SOG(Spin On Glasses) 소재로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소재로 형성될 수 있다. 그리고, 웰부(300)는 PDMS, PS, PTFE 및 SOG(Spin On Glasses) 소재로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소재로 형성될 수 있다.
기판(400)과 웰부(300) 각각이 상기와 같은 소재로 형성됨으로써, 기판(400)과 웰부(300) 각각은, 3D 프린팅으로 형성되기에 용이함과 동시에, 내화학성, 내부식성, 내열성, 내구성 등의 성능을 구비할 수 있다.
희생층(200)은 웰(310)의 내측 바닥면, 웰(310)의 내측 측벽면 또는 웰부(300)의 외측 표면에 코팅되어 형성될 수 있다. 상기와 같이 기판(400) 상에 웰부(300)가 결합된 후, 웰부(300)의 표면에 희생층 형성용 물질이 코팅 또는 프린팅 되어 희생층(200)이 형성될 수 있다.
희생층 형성용 물질을 이용하여 웰부(300)의 각 표면에 분사 코팅 등을 수행하여 희생층(200)을 형성시키거나, 희생층 형성용 물질을 이용하여 웰부(300)의 각 표면에 3D 프린팅에 의한 코팅을 수행하여 희생층(200)을 형성시킬 수 있다.
상기와 같은 방식으로 희생층(200)이 형성됨으로써, 희생층 형성용 물질이 웰(310)의 바닥면, 웰(310)의 측벽면 또는 웰부(300)의 표면 상에 형성되어 희생층(200)이 형성될 수 있다. 다만, 나노/마이크로 3D 프린팅 방식 등을 이용하는 경우, 웰(310)의 바닥면 상에만 희생층(200)을 형성시키는 것도 가능하다.
희생층(200)은, 웰(310)에 주입된 용액의 용매에 의해 분해될 수 있다. 여기서, 희생층(200)은 액체 또는 고체의 층으로 형성될 수 있다. 즉, 액체 상태인 희생층 형성용 물질이 웰(310)의 내측면 또는 웰부(300)의 상부 표면 등에 막을 형성하여 형성될 수 있고, 또는, 형성 후 경화되어 고체 상태인 희생층(200)이 웰(310)의 내측면 또는 웰부(300)의 상부 표면 등에 형성될 수도 있다.
구체적인 일 실시 예로써, 용매가 물이고 희생층 형성용 물질은 물에 용해되며 액체 상태인 PAA(peracetic acid)로 형성될 수 있으며, PAA가 웰부(300) 상으로 분사 또는 프린팅되고, 이에 따라, 웰(310)의 내측 바닥면과 측벽면 및 웰부(300)의 외측 표면에 희생층 형성용 물질의 코팅층이 형성되어 희생층(200)이 형성될 수 있다.
그리고, 다른 실시 예로써, 용매가 물이고 희생층 형성용 물질은 NaCl로 형성될 수 있으며, NaCl수용액이 웰부(300) 상으로 분사 또는 프린팅된 후 건조되고, 이에 따라, 웰(310)의 내측 바닥면과 측벽면 및 웰부(300)의 외측 표면에 희생층 형성용 물질의 코팅층이 형성되어 희생층(200)이 형성될 수 있다.
상기와 같은 희생층(200)이 형성되고, 웰(310)의 바닥면 상 희생층(200)의 표면에 스터러(100)가 형성될 수 있으며, 웰(310)에 주입되는 용액에 물이 포함되는 경우, 희생층(200)이 제거되고, 희생층(200) 상에 형성된 스터러(100)는 웰(310)의 바닥면 상에 놓여진 상태로 형성될 수 있다.
이에 따라, 희생층(200)에 의한 구속력이 제거된 스터러(100)에 외부의 회전 자기장이 제공되는 경우, 스터러(100)는 회전을 수행할 수 있으며, 이에 따라 웰(310)에 주입된 용액에 대한 교반이 수행될 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 미세 웰 플레이트는, 웰(310)의 형성과 동시에 웰(310)의 내부에 스터러(100)가 형성되는 구조로써, 내화학성 및 생체친화형 소재를 활용하여 극소량의 용액의 화학반응을 위한 웰(310) 플레이트와 물리적으로 다중 용액을 혼합하기 위한 마이크로 스터러(100)를 3D 프린터와 같은 동일 공정 장비로 제작할 수 있으므로, 본 발명의 미세 웰 플레이트의 생산성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 미세 웰 플레이트에서는 웰(310) 내 용액의 반응을 위해 각각의 웰(310) 내부에서 스터러(100)에 의한 교반이 수행되므로, 용액의 반응 효율이 향상될 수 있다.
상기와 같이 형성되는 본 발명의 미세 웰 플레이트를 포함하는 세포 배양 시스템을 제작할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 미세 웰 플레이트, 복수 개의 웰(310) 각각에 반응 용액을 주입시키는 용액 주입 장치 및 웰(310)에 주입된 용액의 온도를 제어하는 온도 제어 장치가 포함된 세포 배양 시스템이 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 미세 웰 플레이트의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 제1단계에서, 기판(400)을 마련하고, 기판(400) 표면에 탄성중합체를 적층시켜 웰부(300)를 형성시킬 수 있다. 그리고, 제2단계에서, 웰(310)의 내측 바닥면에 희생층(200)이 코팅될 수 있다.
여기서, 웰(310)의 내측 바닥면에 희생층 형성용 물질이 코팅되어 희생층(200)이 형성된 사항에 대해서는 상기에 상세히 설명되어 있다.
상기된 제2단게 수행 후 제3단계에서, 웰(310)의 바닥면 상에 스터러 형성용 물질을 적층시켜 희생층(200)의 표면에 스터러(100)가 형성될 수 있다.
웰부(300), 희생층(200) 및 스터러(100) 각각은 3D 프린팅을 이용하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 3D 프린팅 방식 중 DIW(direct ink writing) 방식 프린팅 기술을 활용하여, 본 발명의 미세 웰 플레이트의 형상 및 크기를 임의적으로 제작하여 집적도를 향상시킬 수 있다.
이와 같은 고집적화 및 ??춤형 미세 웰 플레이트의 제작을 통해 복수 개의 웰(310)에 의한 공간 중 버려지는 공간 및 이용되는 시약의 양을 최소화할 수 있다.
다만, 웰부(300), 희생층(200) 및 스터러(100) 각각의 형성 방식이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 3D 프린팅 방식 등이 다양하게 이용될 수 있음은 당연하다.
제3단계에서, 스터러 형성용 물질은 PDMS, 자성입자, 나노실리카(SiO2) 및 솔벤트(solvent)의 혼합물일 수 있다. 구체적으로, 스터러 형성용 물질은, PDMS 8~12wt%, 자성입자 75~85wt%, 나노실리카(SiO2) 2~5wt% 및 솔벤트(solvent) 5~10%로 형성될 수 있다. 여기서, 나노실리카(SiO2)는 3wt%인 것이 바람직할 수 있다.
이에 따라, 스터러 형성용 물질이 프린팅되고 자성입자 자화를 위한 외부 자기장 인가를 통해 스터러 형태로 모양이 형성된 후 탄성중합체를 경화함으로써, PDMS 기반의 스터러(100)가 제작되고, 내부에 자성입자가 분포되어 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스터러(100)에 대한 이미지이다. 도 4의 (a)는, 스터러 형성용 물질로 프린팅 직 후의 스터러(100)의 정지 상태에 대한 이미지이고, 도 4의 (b)는, 스터러 형성용 물질로 프린팅된 후 스터러의 형태로 모양이 형성된 상태에 대한 이미지이다.
도 4에서 보는 바와 같이, 제3단계에서, 스터러(100)의 경화 전 스터러(100)에 외부의 자기장을 제공하여 스터러(100)에 인가된 자기장 방향과 세기를 통해 자성입자의 자화 방향과 최장축 방향 및 길이를 조절할 수 있다.
구체적으로, 스터러 형성용 물질로 프린팅된 후 경화 전 상태의 스터러(100)는 반고체 상태일 수 있으며, 외부에서 특정 방향의 자기장을 인가하면 탄성중합체 내 자성입자가 정렬이 됨으로써, 스터러 형태가 형성되며, 인가되는 자기장의 세기를 크게 할수록 최장축 길이가 증가하게 되면서 스터러(100)의 형상이 변화할 수 있고, 탄성중합체를 경화시킴으로써, 스터러(100) 형상을 유지할 수 있다.
여기서, 자기장의 방향을 조절하여 자성입자의 자화방향을 조절함으로써, 최장축 방향, 즉, 촤장축 길이 형성 방향도 조절할 수 있다.
그리고, 상기와 같이 스터러(100)의 형상을 조절함으로써, 스터러(100)의 회전 속도를 조절할 수 있다. 구체적으로, 최단축 길이 대비 최장축 길이가 증가할 수록 스터러(100)의 중심에서 이격되는 자화입자의 수가 증가하고, 이에 따라, 외부의 회전 자기장에 의한 스터러(100)의 회전력이 증가하여 스터러(100)의 회전 속도가 증가할 수 있다.
또한, 제3단계에서, 스터러(100)의 경화 중에 스터러(100)에 자화 자기장을 제공하고, 이와 같은 자화 자기장의 세기를 조절하여 스터러(100)의 자기장 특성을 제어할 수 있다.
구체적으로, 하나의 웰(310)에 하나의 스터러(100)를 형성한 후 하나의 스터러(100)가 경화되기 전에 하나의 스터러(100)에 제1세기의 자화 자기장을 제공하여 하나의 스터러(100)에 포함된 자성입자를 자화시키고, 다른 웰(310)에 다른 스터러(310)를 형성한 후 다른 스터러(100)가 경화되기 전에 다른 스터러(100)에 제2세기의 자화 자기장을 제공하여 다른 스터러(100)에 포함된 자성입자를 자화시킬 수 있다. 여기서, 하나의 스터러(100)와 다른 스터러(100)에서는 자화 자기장의 세기가 상이한 것 외에 다른 조건을 동일할 수 있다.
상기와 같은 공정에 의하여, 복수 개의 스터러(100) 중 하나의 스터러(100)의 자화 자기장 세기와 다른 스터러(100)의 자화 자기장 세기가 서로 상이할 수 있으며, 이와 같은 경우, 각각의 스터러(100)에 동일한 회전 자기장이 제공되면, 각각의 스터러(100)는 상이한 회전 속도를 구비하고, 이에 따라, 하나의 스터러(100)에 의한 용액의 혼합 속도와 다른 스터러(100)에 의한 용액의 혼합 속도가 상이할 수 있다.
그리고, 하나의 웰(310)에 하나의 스터러(100)를 형성하고 다른 웰(310)에 다른 스터러(100)를 형성한 다음 각각의 스터러(100)의 경화 전, 제1세기의 자화 자기장으로 각각의 스터러(100)에 포함된 자성입자를 자화시킬 수 있다. 여기서, 하나의 스터러(100)와 다른 스터러(100)에서는 자화 자기장의 세기가 상이한 것 외에 다른 조건도 동일할 수 있다.
상기와 같은 공정에 의하여, 복수 개의 스터러(100) 중 하나의 스터러(100)의 자화 자기장 세기와 다른 스터러(100)의 자화 자기장 세기가 서로 동일할 수 있으며, 이와 같은 경우, 각각의 스터러(100)에 동일한 회전 자기장이 제공되면, 각각의 스터러(100)는 동일한 회전 속도를 구비하고, 이에 따라, 하나의 스터러(100)에 의한 용액의 혼합 속도와 다른 스터러(100)에 의한 용액의 혼합 속도가 동일할 수 있다.
상기와 같이, 스터러(100)의 형상 조절 결과 또는 스터러(100)의 자기장 특성을 조절 결과에 의해, 동일한 외부의 회전 자기장을 이용하여 스터러(100)의 회전 속도를 미세하게 조절할 수 있음으로써 용액의 혼합 속도를 미세하게 조절할 수 있으므로, 단순히 외부의 회전 자기장을 조절하여 스터러(100)의 회전 속도를 조절함으로써 용액의 혼합 속도를 조절하는 경우보다 더 미세하게 용액의 혼합 속도를 조절할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 스터러
200 : 희생층
300 : 웰부
310 : 웰
400 : 기판
200 : 희생층
300 : 웰부
310 : 웰
400 : 기판
Claims (14)
- 기판;
상기 기판의 표면 상 층을 이루는 형상으로 형성되고, 복수 개의 웰(well)을 구비하는 웰부;
상기 복수 개의 웰 각각의 바닥면에 코팅되어 형성되는 희생층; 및
웰의 바닥면 상 상기 희생층의 표면에서 돌출되는 형상으로 형성되고, 외부의 회전 자기장에 의해 회전을 수행하는 스터러를 포함하고,
상기 스터러의 회전에 의해 상기 웰 내 용액의 혼합이 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트.
- 청구항 1에 있어서,
상기 스터러는, 자성을 띄는 입자인 자성입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트.
- 청구항 2에 있어서,
복수 개의 스터러 중 하나의 스터러의 자화 자기장 세기와 다른 스터러의 자화 자기장 세기가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트.
- 청구항 1에 있어서,
상기 스터러에 회전 자기장을 공급하는 자기장공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트.
- 청구항 1에 있어서,
상기 스터러의 최장축 길이는, 200 마이크로미터(㎛) 이상인 것을 특징으로 하는 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트.
- 청구항 1에 있어서,
상기 희생층은, 상기 웰에 주입된 용액의 용매에 의해 분해되는 것을 특징으로 하는 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트.
- 청구항 1에 있어서,
상기 기판은 PDMS, PS, PTFE 및 SOG(Spin On Glasses) 소재로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트.
- 청구항 1에 있어서,
상기 웰부는 PDMS, PS, PTFE 및 SOG(Spin On Glasses) 소재로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트.
- 청구항 1 내지 청구항 8 중 선택되는 어느 하나의 항에 의한 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양 시스템.
- 청구항 1의 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트의 제조방법에 있어서,
상기 기판을 마련하고, 상기 기판 표면에 탄성중합체를 적층시켜 상기 웰부를 형성시키는 제1단계;
상기 웰의 내측 바닥면에 상기 희생층이 코팅되는 제2단계; 및
상기 웰의 바닥면 상의 희생층에 스터러 형성용 물질을 적층시켜 상기 희생층의 표면에 상기 스터러가 형성되는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트의 제조방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 제3단계에서, 상기 스터러 형성용 물질은 PDMS, 자성입자, 나노실리카(SiO2) 및 솔벤트의 혼합물인 것을 특징으로 하는 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트의 제조방법.
- 청구항 11에 있어서,
상기 솔벤트는 DCM(Dichloromethane), Chloroform, MIBK(4-methyl-2-penthanone) 및 IPA(isopropyl alcohol)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트의 제조방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 제3단계에서, 상기 스터러의 경화 전 상기 스터러에 외부의 회전 자기장을 제공하여 상기 스터러에 인가된 자기장 방향과 세기를 통해 자성입자의 자화 방향과 최장축 방향 및 길이를 조절하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트의 제조방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 웰부, 상기 희생층 및 상기 스터러 각각은 3D 프린팅을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트의 제조방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020220022635A KR20230125870A (ko) | 2022-02-22 | 2022-02-22 | 마이크로 스터러를 구비한 미세 웰 플레이트 및 이의 제조방법 |
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Publications (1)
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| EP2681305A2 (en) | 2011-03-03 | 2014-01-08 | F.Hoffmann-La Roche Ag | Hanging droplet plate |
| KR102132630B1 (ko) | 2020-03-16 | 2020-07-10 | 주식회사 퀀타매트릭스 | 섬 구조물을 포함하는 신속한 세포배양검사 장치 |
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