KR20240014423A - 역-미세둑 구조가 포함된 장기모사칩 및 이의 용도 - Google Patents

역-미세둑 구조가 포함된 장기모사칩 및 이의 용도 Download PDF

Info

Publication number
KR20240014423A
KR20240014423A KR1020220185685A KR20220185685A KR20240014423A KR 20240014423 A KR20240014423 A KR 20240014423A KR 1020220185685 A KR1020220185685 A KR 1020220185685A KR 20220185685 A KR20220185685 A KR 20220185685A KR 20240014423 A KR20240014423 A KR 20240014423A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cells
cell
culture medium
simulation chip
chamber
Prior art date
Application number
KR1020220185685A
Other languages
English (en)
Inventor
백상원
박성빈
Original Assignee
주식회사 휴먼에이스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 휴먼에이스 filed Critical 주식회사 휴먼에이스
Priority to PCT/KR2023/009081 priority Critical patent/WO2024025177A1/ko
Publication of KR20240014423A publication Critical patent/KR20240014423A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/08—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing artificial tissue or for ex-vivo cultivation of tissue
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/46—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of cellular or enzymatic activity or functionality, e.g. cell viability
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602—Vertebrate cells
    • C12N5/0652—Cells of skeletal and connective tissues; Mesenchyme
    • C12N5/0657—Cardiomyocytes; Heart cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602—Vertebrate cells
    • C12N5/067—Hepatocytes
    • C12N5/0671—Three-dimensional culture, tissue culture or organ culture; Encapsulated cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/5014—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics for testing toxicity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2513/00—3D culture

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Rheumatology (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

본 발명은 역-미세둑 구조가 포함된 장기모사칩 및 이의 용도에 관한 것이다. 본 발명에서 제공하는 약물의 효능 및 독성 평가용 장기모사칩을 사용하면, 기존 2차원 in-vitro 세포 배양법의 인체 미세환경을 모방하지 못하는 한계점과 동물실험의 이종간의 차이에 따른 부정확성을 극복할 수 있고, 약물처리에 따른 세포에 대한 보다 정확한 효능 및 독성결과를 도출할 수 있다. 이에 따라, 동물실험 대체 시험법으로 이용함으로써 신약 개발 및 약물 스크리닝 시 필요한 비용 및 기간을 획기적으로 감소시킬 뿐 아니라 세포 미세환경 연구 및 다른 장기칩(organ-on-a-chip)의 연구, 신약 개발, 약물 대사 기전 연구 등에 유용하게 이용될 수 있을 것이다.

Description

역-미세둑 구조가 포함된 장기모사칩 및 이의 용도{Organ-on-a-chips with inverted-microweir structures and uses thereof}
본 발명은 역-미세둑 구조가 포함된 장기모사칩 및 이의 용도에 관한 것이다.
약물 개발은 많은 시간과 노력을 필요로 하고 비용이 많이 들지만, 개발이 진행된 약들 중 극소수만이 승인을 받는다. 단일 의약품에 대한 규제 승인을 달성하기 위해선 약 25억 달러 이상의 엄청난 고비용과 10-15년 정도의 장 시간이 요구 된다. 이를 극복하기 위해, 많은 동물 또는 세포 기반 실험이 약물 개발의 초기 단계에서 일반적으로 수행되어 왔다.
동물에 기반한 실험은 고비용이고 장 시간이 필요하고 윤리적인 문제에서도 자유로울 수 없었으며, 인간과 다른 이온채널의 존재, 약동학적 차이 등 종간 차이(inter-species differences)라는 한계점을 지니고 있어 동물실험 결과가 인간에게 똑같이 적용되지 않는 경우가 많고, 동물실험을 거쳐 임상실험을 통과한다고 하더라도 부작용으로 다시 퇴출되는 경우가 있는 실정이다. 세포 기반 실험에서 세포는 보통 2차원 조건에서 배양된다. 이러한 2차원 세포 배양 모델은 취급의 용이성과 높은 처리량 면에서 장점이 있지만, 2차원 배양 과정에서 세포가 고유의 기능을 상실하여 잘못된 평가 결과가 나오기 때문에 이를 이용한 약물 효능 및 독성평가에는 한계가 있다. 인체 장기에서 세포는 세포외기질(ECM, Extracellular Matrix)과 함께 3차원 구조 환경에 있고 모세혈관에서 영양소와 산소를 확산으로 계속 공급받고 그 후 생성된 노폐물과 대사산물 그리고 이산화탄소를 혈관을 통해 확산 배출 시킨다. 따라서 실제 장기의 구조적, 생리적, 환경적 특성을 반영하는 효율적인 약물 효능 및 독성평가 플랫폼이 필요하다.
생체모사칩 또는 장기모사칩(organ-on-a-chip; OoC)는 인체 특정 장기의 내부 미세환경(microenvironment) 구조를 모방하여 마이크로챔버에 해당 장기를 구성하는 세포를 배양함으로써 그 특성을 구현하는 시스템이다. 따라서 장기모사칩은 이러한 동물실험의 한계점들을 극복할 수 있는 효과적인 대안이며, 조직 또는 장기 수준의 생리활성을 구현함으로써 전 임상 신약개발 플랫폼으로 기대되고 있다. 심장모사칩을 사용하는 연구는 주로 심근 모델링에 초점을 맞추고 있으며, 몇몇 연구그룹들은 심장 구조와 미세환경을 모방하여 심장 모사칩을 제작하였다. 이에 대한 국내 선행연구는 미비한 실정이며, 국외 선행연구에서 본 발명과 유사하며 가장 최근 발표된 심장모사칩 연구인 2015년에 발표된 A. Mathur et al., 그룹의 연구는 미세구조를 가진 칩에 심장 근육세포를 주입하여 약물 효능 및 독성평가를 진행한 유의적인 연구임에 불구하고, 세포외기질의 부재 등 심근세포의 주변 미세환경을 완벽하게 구현했다고는 보기 어렵다.
이에, 실제로 생체내 장기와 동일한 환경 및 기능을 모사할 수 있는 생체모사칩 또는 장기모사칩의 개발의 필요성이 대두되고 있다.
Anurag Mathur, et al., Human iPSC-based Cardiac Microphysiological System For Drug Screening Applications, SCIENTIFIC REPORTS, 5:8883, 2015
본 발명의 주된 목적은 세포에 배양액을 공급하기 위한 배양액 공급부와 고정된 세포를 포함하는 세포 공급부 및 이들 사이에 구비된 역-미세둑 구조를 포함하는 약물의 효능 및 독성 평가용 인체 장기모사칩을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 장기모사칩을 이용하여 세포에 미치는 약물의 효능을 평가하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 장기모사칩을 이용하여 세포에 미치는 약물의 독성을 평가하는 방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시양태는 (a) 배양액 공급 챔버; 배양액 회수 챔버; 및, 상기 각 챔버와 연통하는 배양액 채널;을 포함하는 배양액 공급부; (b) 일 측단에 구비된 세포 유입구; 다른 일 측단에 구비된 잔류물 유출구; 및, 상기 세포 유입구와 잔류물 유출구 사이에 구비되고, 상기 배양액 채널과 연접하여 동일한 방향으로 연장된 세포 챔버;를 포함하는 세포 공급부; 및, (c) 상기 배양액 채널과 세포 챔버의 연접부, 상기 세포 챔버와 잔류물 유출구의 연접부 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 부위에 구비된 역-미세둑 구조를 포함하는, 장기모사칩을 제공한다.
본 발명에서 제공하는 "역-미세둑 구조"란, 배양액 채널과 세포 챔버의 연접부 또는 세포 챔버와 잔류물 유출구의 연접부에 구비된 부분 차단부재를 의미하는데, 구체적으로, 배양액 채널과 세포 챔버의 연접부 또는 세포 챔버와 잔류물 유출구의 연접부의 일부 공간을 차단하여 세포의 이동은 방지하면서 액상성분의 이동을 허용한다는 점에서 부분 차단부재로 사용될 수 있다. 또한, 배양액 채널과 세포 챔버의 연접부의 경우 상기 연접부를 따라 동일한 방향으로 연장되고, 그의 상단이 연접부의 상단과 결합되고, 그의 하단이 연접부의 바닥과 이격되도록 구비된 형태이므로, 거꾸로 천정부위에 결합된 둑(weir) 형태의 구조물이라는 의미에서 "역-미세둑 구조"라 명명하였다.
앞서 정의한 바와 같이, 본 발명에서 제공하는 장기모사칩에 포함된 역-미세둑 구조는 그의 상단이 연접부의 상단과 결합되고, 그의 하단이 연접부의 바닥과 이격되도록 구비되어, 상기 이격된 부위를 통해 세포 또는 경화된 세포는 통과하지 못하고, 액상성분은 통과할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 역-미세둑 구조의 형태는 상술한 기능성을 나타내는 한 특별히 이에 제한되지 않으나 단면이 직방형 또는 호의 형태를 갖는 미세 장벽 구조가 될 수 있는데, 이는 세포가 세포 챔버 외부로 빠져나가지 않고, 배양액만 통과하게 하기 위함이다. 또한, 하단에 구비된 이격된 부위의 간격은 세포의 통과가 허용되지 않는 한 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서, 5 ㎛ 내지 40 ㎛가 될 수 있고, 다른 예로서, 7 ㎛ 내지 20 ㎛가 될 수 있으며, 또 다른 예로서, 10 ㎛가 될 수 있다.
상기 이격된 부위의 간격이 5 ㎛ 보다 작은 경우에는 표면장력에 의해 역-미세둑 구조의 하단과 연접부의 바닥사이로 액상성분이 통과할 수 없고, 상기 이격된 부위의 간격이 40 ㎛ 보다 넓은 경우에는 상기 이격된 부위를 통해 세포가 이동할 수 있다.
또한, 상기 역-미세둑 구조 중에서, 배양액 채널과 세포 챔버의 연접부에 구비된 역-미세둑 구조는 상기 연접부를 따라 동일한 방향으로 연장되도록 구비되고, 하단의 이격부위를 통해 세포의 통과를 방지하면서도, 배양액 채널과 세포 챔버간에 배양액의 상호유통을 허용하도록 구성될 수 있다.
아울러, 상기 역-미세둑 구조 중에서, 세포 챔버와 잔류물 유출구의 연접부에 구비된 역-미세둑 구조는 상기 잔류물 유출구 방향으로 굽어진 호의 형태로 구비되고, 하단의 이격부위를 통해 세포의 통과를 방지하면서도, 세포 챔버로부터 잔류물 유출구로의 잔류물 배출을 허용하도록 구성될 수 있다.
본 발명에서 제공하는 장기모사칩에 있어서, 앞서 설명한 개량된 부분 차단부재인 역-미세둑 구조는 종래의 미세 기둥 구조물과 동일하게 배양액 채널과 세포 챔버의 연접부를 완전히 개통하지 않고 부분적으로 개통하여 세포의 이동을 방지하는 역할을 수행한다는 점에서 동일한 효과를 나타낸다.
다만, 본 발명에서 제공하는 장기모사칩에 포함된 역-미세둑 구조는 정교하고 복잡한 형태를 갖는 미세 기둥 구조물에 비하여, 단순한 형태를 나타내므로, 이의 제조에 사용되는 주형의 제작비용을 절감할 수 있고, 주형으로부터 얻어진 결과물의 수율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 종래의 심근주막 모방 심장칩에는 배지 채널에서 심근세포 배양챔버 방향으로 배지 흐름의 속도 조절을 위해 하이드로젤 채널을 구성했는데, 이 하이드로젤을 유입구에 주입한 후 인큐베이터 내에 1시간 이상 두어 하이드로젤을 경화 시켜야 할 뿐만 아니라, 하이드로젤의 붕괴를 막기 위해 심근세포 챔버 주입구에 심근세포 혼합물 아주 천천히 주입하여야 하므로, 상기 세포 챔버에 세포 혼합물을 주입할 경우 약 총 3시간 이상의 장시간이 소요되고, 이로 인하여, 생산비용과 시간이 증가된다는 단점이 있다.
이에 반하여, 본 발명에서 제공하는 역-미세둑 구조는 구조적으로 세포가 통과할 수 없을 뿐만 아니라, 이 구조에 의해 배지 채널에서 세포 배양챔버 방향으로 배지 흐름의 속도 조절이 가능하도록 설계되었기 때문에, 하이드로젤 채널을 구축할 필요가 없어서 상기 세포 챔버에 세포 혼합물을 주입하는데 1 내지 10분 정도의 현저히 짧은 시간이 소요된다는 장점이 있다.
이로부터, 본 발명에서 제공하는 역-미세둑 구조를 포함하는 장기모사칩은 제조공정을 보다 단순화 시킬 수 있어, 이에 의한 생산성 향상효과를 나타낼 수 있다는 장점이 있다.
끝으로, 본 발명에서 제공하는 제공하는 장기모사칩에 심근세포를 주입하여 심장모사칩의 형태로 사용할 경우, 종래의 심근주막 모방 심장칩보다도 실험결과의 편차가 감소된 결과를 얻을 수 있다. 구체적으로, 다수의 종래의 심근주막 모방 심창칩을 사용하여 이에 포함된 심근세포의 박동수를 각각 측정하면, 각 심근주막 모방 심창칩에서 측정된 박동수의 편차는 약 15bpm으로 확인된 반면, 본 발명에서 제공하는 제공하는 장기모사칩에 심근세포를 주입하여 제작된 다수의 심장모사칩을 사용하여 이에 포함된 심근세포의 박동수를 각각 측정하면, 각 심장모사칩에서 측정된 박동수의 편차는 약 5bpm으로 확인되었다.
따라서, 본 발명에서 제공하는 제공하는 장기모사칩에 심근세포를 주입할 경우, 심근세포 박동수의 편차를 현저히 감소시켜서, 보다 재현성이 높은 고품질의 심장모사칩으로 활용할 수 있고, 이러한 심장모사칩을 이용한 약물효능 평가 또는 독성평가시에 신뢰도가 높은 결과를 기대할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 장기모사칩은 슬라이드 글라스 또는 전극이 구비된 기판의 상부에 안치된 형태로 제작될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서 제공하는 장기모사칩은 그의 하단, 구체적으로 상기 장기모사칩의 배양액 공급부와 세포 공급부의 하단에 전극을 추가로 포함하도록 제작될 수 있다. 이처럼, 하단에 구비된 전극은 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서, 장기모사칩 전체의 하단에 미세전극배열체 (Microelectrode array, MEA) 형태로 포함될 수 있고, 다른 예로서, 역-미세둑 구조와 합치되는 전극패턴을 갖는 미세전극배열체의 형태로 포함될 수 있다.
상기 미세전극배열체(MEA)는 마이크로 수준의 크기를 갖는 전극들이 어레이 형태로 제작된 전극을 의미하는데, 특별히 이에 제한되지 않으나, 반도체공정에 의해 투명한 유리기판 위에 다수의 전도성 금속 전극을 어레이 형태로 배열하여 제작할 수 있다. 상기 미세전극배열체는 심근세포, 신경세포 등의 다양한 생체유래 세포들로부터 발생된 활동전위(Action potential)와 같은 전기생리신호 변화를 측정하는데 사용될 수 있다.
이처럼, 하단에 전극이 구비된 기판의 상부에 안치된 형태로 제작된 장기모사칩은 전기생리학적인 신호가 발생되는 세포의 분석에 사용될 경우, 더욱 효과적인 분석결과를 얻을 수 있는데, 전기생리학적인 신호가 발생되는 세포는 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서, 신경세포 또는 심근세포가 될 수 있고, 다른 예로서, 심근세포가 될 수 있다.
본 발명에서 제공하는 장기모사칩에 목적하는 세포를 배양하게 되면, 약 7일 이내에 세포배양이 종료되고, 배양된 세포의 특징을 연구할 수 있다. 예시적으로, 심근세포를 배양할 경우, 세포배양이 완료된 시점에서 심근세포의 박동이 확인되며, 이러한 심근세포의 박동은 배양 후 7일이 경과될 때까지 일정한 수준으로 유지된다. 따라서, 상기 심근세포를 배양하여, 심근세포의 박동이 시작된 후, 배양액 공급 챔버에 약물을 투여하면, 상기 약물의 효과에 의하여 심근세포의 전기생리학적 신호가 변화될 수 있는데, 상기 전기생리학적 신호는 심근세포 특이적인 신호라면 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서, 심근박동의 횟수, 심근박동의 빠르기 혹은 세기, 심근박동의 형태 변화, T 파형의 진폭크기, QT 파형변화 등이 될 수 있다.
따라서, 상기 심근세포의 박동수를 측정하여, 상기 약물이 심근세포에 미치는 효과를 평가할 수 있다. 예를 들어, 약물의 투여 후, 심근세포의 박동수가 증가되면, 상기 약물은 생체 내에서 심장의 박동을 증가시키는 강심제 또는 혈압강화제로서의 역할을 수행할 것으로 평가할 수 있다. 이에 반하여, 약물을 투여한 후, 심근세포의 박동수가 감소되면, 상기 약물은 생체 내에서 심장의 박동을 감소시키는 혈압저하제로서의 역할을 수행할 것으로 평가할 수 있다.
한편, 본 발명에서 제공하는 장기모사칩의 전체적인 구조물의 재질은 세포의 고정 및 배양을 저해하거나 좋지않은 영향을 미치지 않는 한, 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서, 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 폴리디메틸실록산(poly(dimethylsiloxane), PDMS), 폴리락틱산(polylactic acid, PLA), 폴리글리콜산(polyglycolic acid, PGA), 폴리디옥사논(polydioxanone, PDO) 등이 될 수 있고, 다른 예로서, 광학적으로 투명하고, 내구성이 강하며, 생물 친화적이고, 유연한 PDMS 등이 될 수 있다.
본 발명에서 제공하는 장기모사칩에 포함된 배양액 공급 챔버는 역-미세둑 구조를 통해 세포 챔버에 공급하기 위한 세포 배양용 배양액을 저장하고, 저장된 배양액을 배양액 채널을 통해 세포에 공급하는 역할을 수행한다. 아울러, 약물의 독성을 평가하기 위하여, 상기 배양액 공급 챔버는 간세포를 배양하기 위한 배양용기로서 사용될 수도 있다.
본 발명에서 제공하는 장기모사칩에 포함된 배양액 회수 챔버는 상기 배양액 공급 챔버로부터 공급된 배양액이 배양액 채널을 통과한 후, 최종적으로 저장되는 부위로서, 세포 배양 후 오염된 배양액을 회수하는 역할을 수행하는데, 배양 후 세포로부터 분비된 각종 대사산물, 노폐물 등으로 오염된 배양액으로 인한 주변환경 오염을 방지하기 목적으로 사용된다.
본 발명에서 제공하는 장기모사칩에 포함된 배양액 채널은 배양액 공급 챔버로부터 배양액 회수 챔버로 배양액이 유통하는 배양액의 메인 유로로서의 역할을 수행하는데, 상기 역-미세둑 구조를 통해 세포 챔버에 위치한 세포에 배양액을 공급하고, 세포 배양에 사용된 배양액을 회수하는 역할을 수행한다. 본 발명에 있어서, 상기 배양액 채널은 생체 내에 존재하는 세포에 영양을 공급하기 위한 모세혈관을 모사한 구성요소로서 해석될 수 있다. 이에 따라, 상기 배양액 채널의 폭은 모세혈관의 기능을 모사할 수 있는 한 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서, 20 내지 100㎛의 폭을 가질 수 있고, 다른 예로서, 25 내지 60㎛의 폭을 가질 수 있으며, 또 다른 예로서, 30㎛의 폭을 가질 수 있다.
본 발명에서 제공하는 장기모사칩에 포함된 세포 유입구는 세포 챔버에 공급하기 위한 세포 혼합물을 유입하는 역할을 수행하는데, 예를 들어, 세포 혼합물이 로딩된 세포 유입구에 주사기의 노즐이 연결될 수 있는 구조를 갖도록 구성될 수 있다. 상기 세포 혼합물은 세포와 상기 세포의 유통과 고정을 보조하는 보조성분을 포함할 수 있다. 본 발명의 장기모사칩은 이에 포함된 세포 챔버 내부에 정렬되어 고정된 형태로 존재하는 세포를 포함하게 되는데, 상기 세포 챔버 내부에 세포를 주입하고, 주입된 세포가 상기 세포 챔버 내부에 고정되기 위해서는 이를 보조하는 보조성분을 필요로 한다. 상기 보조성분은 세포 주변의 미세환경에 존재하는 세포외기질(ECM)을 모방한 것으로서, 세포의 3차원 세포배양에 필수적이며, 배양된 세포의 구조 및 기능이 생체 내의 것과 유사하도록 유지하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 보조성분은 세포의 유입과 고정을 보조할 수 있는 한, 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서, 하이드로젤을 사용할 수 있고, 다른 예로서, 콜라겐 하이드로젤, 알지네이트 하이드로젤, 젤마(GelMa) 하이드로젤 등을 사용할 수 있다. 상기 하이드로젤은 세포와 혼합되어, 세포의 3차원 배양을 보조하고, 추가적으로 상기 세포에 유동성을 부여하여, 상기 세포가 세포 유입구로부터 세포 챔버로 이동할 수 있게 한다. 뿐만 아니라, 상기 하이드로젤은 다양한 조건에 의해 경화될 수 있는데, 예를 들어, 콜라겐 하이드로젤은 인큐베이터 내에 1시간 이상 두어 온도상승을 유도하여 경화시킬 수 있고, 알지네이트 하이드로젤은 배양액 채널에 배지를 대체하여 CaCl2 용액을 주입하여 경화시킬 수 있으며, 젤마 하이드로젤은 자외선을 조사하여 경화시킬 수 있다. 상기 세포 혼합물이 세포 챔버로 이동한 후, 이에 포함된 하이드로젤이 경화되면, 상기 경화된 하이드로젤 내에 포함된 세포가 자연스럽게 고정될 수 있는데, 하이드로젤의 내재적인 다공성 특징으로 인하여, 하이드로젤을 통해 외부의 배양액이 세포에 전달될 수 있어, 고정된 세포의 배양을 보조할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 장기모사칩에 포함된 세포 챔버는 상술한 바와 같이, 세포 유입구를 통해 공급된 세포 혼합물이 저장 및 고정될 뿐만 아니라, 고정된 세포를 배양하기 위한 배양용기로서의 역할을 수행할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 세포 챔버는 생체내 존재하는 세포의 미세구조를 모사한 구성요소로서 해석될 수 있다. 이에 따라, 상기 세포 챔버의 폭은 심근세포의 고정 및 배양을 수행할 수 있는 한 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서, 20 내지 2000㎛의 폭을 가질 수 있고, 다른 예로서, 100 내지 1000㎛의 폭을 가질 수 있으며, 또 다른 예로서, 600㎛의 폭을 가질 수 있다.
상기 세포 챔버는 세포 유입구와 잔류물 유출구 사이에 연통된 통로의 형태가 될 수 있는데, 상기 잔류물 유출구와 연통된 부위에는 내부에 역-미세둑 구조가 구비되어 있고, 이에 따라, 세포 유입구를 통해 공급된 세포 혼합물에 포함된 세포가 잔류물 유출구로 이동되지 않고, 세포 챔버 내에 잔류하게 된다.
또한, 상기 세포 챔버에 주입될 수 있는 세포는 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서, 심근세포, 평활근 세포, 횡문근 세포, 신장세포, 간세포, 상피세포, 신경세포, 줄기세포, 혈관내피세포, 두피세포, 비장세포, 폐세포, 구강세포, 피부세포, 모낭세포, 뇌세포, 척수세포 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 세포가 될 수 있고, 다른 예로서, 심근세포가 될 수 있다.
본 발명에서 제공하는 장기모사칩에 포함된 잔류물 유출구는 세포 챔버에 고정된 세포를 배양하면서 상기 세포로부터 생성된 대사산물 또는 노폐물 등의 오염물을 외부로 배출하는 역할을 수행할 수 있다. 이처럼 오염물을 배출하는 역할은 잔류물 유출구 뿐만 아니라 세포 유입구도 함께 수행할 수 있다. 즉, 세포를 세포 챔버에 유입하는 역할이 종료된 세포 유입구는 세포 챔버에 고정된 세포를 배양하면서 생성되는 오염물을 외부로 배출하는 역할을 수행할 수도 있다.
상기 잔류물 유출구의 형상은, 앞서 설명한 배양액 회수 챔버와 마찬가지로, 세포 혼합물에 포함된 세포로부터 분비된 각종 대사산물, 노폐물 등의 오염물을 외부로 배출하는 역할을 수행할 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. 다만, 상기 오염물로 인한 세포 주변환경의 오염을 방지하기 위하여 튜브 또는 주사기의 노즐이 결합될 수 있는 형태로 구성될 수 있다.
본 발명에서 제공하는 장기모사칩은 적어도 하나의 배양액 공급부와 하나의 세포 공급부를 기본적으로 포함하지만, 상기 장기모사칩을 사용하는 목적에 따라, 다수의 배양액 공급부와 세포 공급부를 포함할 수도 있다.
예를 들어, 복수개의 배양액 공급부와 하나의 세포 공급부를 포함하거나, 하나의 배양액 공급부와 복수개의 세포 공급부를 포함하거나, 또는 복수개의 배양액 공급부와 복수개의 세포 공급부를 포함할 수 있다.
이처럼, 복수개의 배양액 공급부와 하나의 세포 공급부를 포함하는 경우, 일 예로서, 세포공급부를 중심으로 양쪽에 각각의 배양액 공급부가 구비된 형태가 될 수 있는데, 이 경우, 상기 역-미세둑 구조는 복수개의 배양액 채널과 하나의 세포 챔버사이에 형성되고, 각 배양액 채널간의 간섭을 배제하기 위하여, 각 배양액 채널은 인접하지 않도록 구성되거나 또는 인접하더라도 상호 완전 격리되도록 구성될 수 있다.
또한, 하나의 배양액 공급부와 복수개의 세포 공급부를 포함하는 형태인 경우, 복수개의 세포 공급부에 각각 상이한 세포를 주입하고, 이들 세포 공급부에 포함된 복수개의 상이한 세포를 공동배양할 수 있는데, 상기 각각의 세포 공급부는 역-미세둑 구조를 사용하여 연결될 수 있고, 이러한 역-미세둑 구조의 연결부를 통해 배양액이 유통될 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 장기모사칩은 두 개의 배양액 공급 챔버; 두 개의 배양액 회수 챔버; 두 개의 배양액 채널; 한 개의 세포 유입구; 한 개의 잔류물 유출구; 상기 배양액 채널과 연접한 한 개의 세포 챔버; 및 세포 챔버와 배양액 채널의 연접부 및 세포 챔버와 잔류물 유출구의 연접부에 구비된 역-미세둑 구조가 포함된 형태로 제조될 수 있다.
이하, 본 발명의 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명에서 제공하는 장기모사칩의 구조를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 제공하는 장기모사칩(2)은 슬라이드 글라스(1)위에 구비된 구조물의 형태로서, 세포 유입구(5), 잔류물 유출구(6) 및 세포 챔버(8)로 구성된 심근세포 공급부를 중심으로, 배양액 공급 챔버(3), 배양액 회수 챔버(4) 및 배양액 채널(7)로 구성된 두 세트의 배양액 공급부가 각각 양쪽에 구비된 형태이다. 상기 세포 챔버(8)와 배양액 채널(7)은 이들의 연접부에 구비된 역-미세둑 구조(9)에 의해 각각 구별되고, 상기 세포 챔버(8)와 잔류물 유출구(6)의 연접부에도 역-미세둑 구조(10)가 구비되어 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 실시양태는 상기 장기모사칩을 이용하여, 세포에 미치는 약물의 효능을 평가하는 방법을 제공한다.
본 발명에서 제공하는 세포에 미치는 약물의 효능을 평가하는 하나의 방법은 (a) 상기 장기모사칩에 포함된 세포 챔버에 포함된 세포를 배양하는 단계; (b) 상기 장기모사칩에 포함된 배양액 공급 챔버에 목적하는 약물을 투여하는 단계; 및, (c) 상기 배양된 세포의 변화를 측정하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 세포의 변화는 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서, 배양된 세포의 손상여부, 성장여부, 분비성분의 변화여부, 유전자 발현수준의 변화여부, 단백질 수준의 변화여부 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것이 될 수 있고, 다른 예로서, 상기 세포의 변화는 배양된 심근세포의 경우 심근세포의 박동수의 변화여부가 될 수 있다.
본 발명에서 제공하는 세포에 미치는 약물의 효능을 평가하는 다른 방법은 (a) 상기 장기모사칩에 포함된 배양액 공급 챔버에서 간세포를 배양하는 단계; (b) 상기 장기모사칩에 포함된 세포 챔버에 포함된 세포를 배양하는 단계; (c) 상기 배양된 간세포를 포함하는 배양액 공급 챔버에 목적하는 약물을 투여하는 단계; 및, (d) 상기 배양된 세포의 변화를 측정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 배양되는 세포로서 심근세포를 사용할 경우, 배양 후, 약 1 내지 2일이 경과된 시점에서 심근세포의 박동이 확인되며, 이러한 심근세포의 박동은 안정화되어 배양 후 7일이 경과 후까지 일정한 수준으로 유지된다. 따라서, 상기 심근세포를 배양하여, 심근세포의 박동이 시작된 후, 배양액 공급 챔버에 약물을 투여하면, 상기 약물의 효과에 의하여 심근세포의 박동수가 변화를 관찰할 수 있다. 따라서, 상기 심근세포의 박동수를 측정하여, 상기 약물이 심근세포에 미치는 효과를 평가할 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 실시양태는 상기 장기모사칩을 이용하여, 세포에 미치는 약물의 독성을 평가하는 방법을 제공한다.
본 발명에서 제공하는 세포에 미치는 약물의 독성을 평가하는 하나의 방법은 (a) 상기 장기모사칩에 포함된 세포 챔버에 포함된 세포를 배양하는 단계; (b) 상기 장기모사칩에 포함된 배양액 공급 챔버에 목적하는 약물을 투여하는 단계; 및, (c) 상기 배양된 세포의 사멸 또는 약화여부를 확인하는 단계를 포함한다.
본 발명에서 제공하는 세포에 미치는 약물의 독성을 평가하는 다른 방법은 (a) 상기 장기모사칩에 포함된 배양액 공급 챔버에서 간세포를 배양하는 단계; (b) 상기 장기모사칩에 포함된 세포 챔버에 포함된 세포를 배양하는 단계; (c) 상기 배양된 간세포를 포함하는 배양액 공급 챔버에 목적하는 약물을 투여하는 단계; 및, (d) 상기 배양된 세포의 사멸 또는 약화여부를 확인하는 단계를 포함한다.
본 발명에서 제공하는 약물의 효능 및 독성 평가용 장기모사칩을 사용하면, 약물처리에 따른 세포에 대한 보다 정확한 효능 및 독성결과를 도출할 수 있다. 이에 따라, 동물실험 대체 시험법으로 이용함으로써 신약 개발 및 약물 스크리닝 시 필요한 비용 및 기간을 획기적으로 감소시킬 뿐 아니라 세포 내 미세환경 연구 및 다른 장기칩(organ-on-a-chip)의 연구 등에 유용하게 이용될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 약물의 효능 및 독성 평가용 장기모사칩의 일 예인 심장모사칩의 입체도와 미세구조도 및 칩 내 구성요소가 포함된 전체 모식도이다.
도 2는 본 발명에서 제공하는 약물의 효능 및 독성 평가용 장기모사칩의 일 예인 심장모사칩의 입체도이다.
도 3은 본 발명에서 제공하는 약물의 효능 및 독성 평가용 장기모사칩의 일 예인 심장모사칩의 평면도이다.
도 4는 본 발명에서 제공하는 약물의 효능 및 독성 평가용 장기모사칩의 일 실시예의 하나인 심근세포가 포함된 장기모사칩의 세포 챔버와 배양액 채널의 부분 확대도이다.
도 5는 본 발명에서 제공하는 약물의 효능 및 독성 평가용 장기모사칩의 일 예인 심장모사칩의 역-미세둑 구조의 부분 확대도이다.
도 6은 본 발명에서 제공하는 약물의 효능 및 독성 평가용 장기모사칩의 일 예인 심근세포가 포함된 장기모사칩의 실제 사진과 칩 내부의 각 채널 내로 식용 색소를 주입한 결과를 나타내는 부분 및 심근세포 배양 결과의 확대사진이다.
도 7은 본 발명에서 제공하는 약물의 효능 및 독성 평가용 장기모사칩의 일 실시예인 심근세포가 로딩된 장기모사칩에서 심근세포를 7일 동안 배양하고, 심근박동수의 변화를 주는 대조양성약물인 이소프로테레놀을 처리한 다음, 심근세포의 박동수의 변화를 대조군과 비교 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8a는 본 발명의 장기모사칩을 이용하여 심근세포를 7일 동안 배양하고 심근박동수의 변화를 주는 약물인 이소프로테레놀을 처리하지 않은 대조군을 motion tracking program을 통해 심근박동 수, 빠르기 혹은 세기, 형태의 변화 등을 관찰한 비디오 기반 심근 모션 추적 그래프이다.
도 8b는 본 발명의 장기모사칩을 이용하여 심근세포를 7일 동안 배양하고 심근박동수의 변화를 주는 약물인 이소프로테레놀을 5 μM 농도로 처리한 후 1시간 뒤에 motion tracking program을 통해 심근박동 수, 빠르기 혹은 세기, 형태의 변화 등을 관찰한 비디오 기반 심근 모션 추적 그래프이다.
도 9는 본 장기모사칩의 미세구조 배치와 일치하는 (alignment) 멀티어레이 형태로 배열된 MEA가 구비된 기판에 안치된 상태로 제작된 장기모사칩의 사진이다.
도 10은 멀티어레이 형태로 배열된 MEA가 구비된 장기모사칩에서 심근세포를 7일 동안 배양하고 심근세포의 전기생리신호의 변화를 주는 대조양성약물인 이소프로테레놀 및 니페디핀을 처리한 다음 1시간 후에 자기장전위(field potential)를 측정한 그래프이다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 역-미세둑 구조 장기모사칩의 제작
본 발명의 장기모사칩은 PDMS(polydimethylsiloxane)탄성중합체와 슬라이드글라스 (slide glass)를 이용하여 제작하였다.
감광액 패터닝(PR patterning)이 완료된 주형(mold) 위에 PDMS 실리콘계 엘라스토머(silicone base elastomer)와 경화제(curing agent, SYLGARD 184 silicone elastomer kit, Dow Corning)의 비율을 10:1로 섞은 후 플라즈마 처리기(plasma processing system, CUTE, FEMTO Science)의 진공 시스템을 이용하여 믹싱 시 발생하는 기포를 제거하였다. 이후 SU-8 주형 위에 상기 혼합물을 부은뒤 80℃의 열판 위에서 10시간 동안 열처리를 가해 고형화 하였다. 이를 주형으로부터 분리해 낸 후, 칩의 적정 크기에 따라 자른 후 원통형 1.2mm 및 8mm 직경의 생검 펀치(biopsy punch)를 이용하여 세포 및 하이드로젤 혼합물 유입구 및 유출구와 배지 저장 및 유입구 및 유출구를 각각의 크기에 맞게 펀치아웃(punch out)하여 미세유체소자를 제작하였다.
상기 제작된 미세유체소자를 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)이 담겨있는 초음파 발생 장치(sonicator)에 PDMS 기반 미세유체소자를 담가 초음파 처리(sonication)를 수행하여 세척한 후, 에어건(air-gun)으로 완전히 건조시켰다.
세척이 완료 된 PDMS기반 미세유체소자와 슬라이드글라스는 80℃ 드라이 오븐(dry oven) 내에서 10분 동안 건조시킨 뒤 30분 동안 자외선에 노출시켜 멸균시켰다. 최종적으로, PDMS 기반 미세유체소자와 슬라이드 글라스를 플라즈마 처리기에 넣고 산소 플라즈마 처리(oxygen plasma treatment)를 통해 접착시켜 장기모사칩을 제작하였다. 제작된 장기모사칩을 35mm 페트리 디쉬(petri dish)에 넣고, 플라즈마 처리에 의한 접착력을 단단하게 하기 위해 80℃로 가열된 핫플레이트(hot plate) 위에서 30분 동안 열을 가하였다.
상기와 같이 제작된 장기모사칩의 전체 크기는 가로 2.7cm, 세로 2cm 이며 칩 내 모든 채널 미세구조의 높이는 50㎛ 이며, 역 미세 둑 구조 이외의 높이는 5㎛이다. 세포 채널의 폭 사이즈는 600㎛로, 이는 생체 내 심근다발의 직경인 약 200㎛의 3배 정도의 크기이다.
배양액 채널의 폭은 30㎛이며, 이는 생체 내 모세혈관의 직경인 약 10㎛의 3배 정도로, 세포 채널을 중심으로 양쪽 최외각에 배치함으로써 생체내 심근섬유들의 사이사이에 위치하고 있는 모세혈관망을 모방하고자 디자인 하였다.
세포 채널의 잔류물 유출구 방향에 위치한 역-미세둑 구조는 세포 채널의 폭이 좁아지는 직전 부분에 두께 60㎛으로 유출구 방향으로 호 형태로 위치하여 주입되는 세포-하이드로젤 혼합물이 잔류물 유출구 쪽으로 빠져나가지 않고 누적되게끔 유도하기 위한 디자인하였으며, 원활한 주입과 주입 시 발생하는 압력만은 잔류물 유출구 쪽으로 빠져나갈 수 있게 하였다. 또한, 세포 채널과 배양액 채널의 연접부에 구비된 역-미세둑 구조는 두께 100μm의 직사각형 형태로 디자인하였으며, 마찬가지로 세포-하이드로젤 혼합물이 세포 채널의 바깥으로 빠져나가지 않고 누적되게끔 디자인하였다. 세포 채널과 연결되어 있는 각 유입구(inlet)와 유출구(outlet)의 지름은 1.5mm 이며, 배양액 공급챔버 및 회수챔버에 연결된 배양액 채널의 지름은 8mm으로 설정하였다.
실시예 2: 심근세포가 포함된 장기모사칩의 제작
NEXEL 사의 인간 줄기세포(hPSCs)로부터 분화된 심근세포(Cardiosight-S)를 콜라젠(collagen)과 같은 하이드로젤(hydrogel)과 혼합한 다음, 상기 실시예 1에서 제작된 본 발명의 장기모사칩 내로 주입하고, Supplement(75X)를 보충한 Cardiosight-S Media로 7일 동안 배양하였다. 또한 세포를 37℃ 및 5% CO2에서 조건의 가습한 인큐베이터에 배양하였다.
실시예 3: 역-미세둑 구조와 심근세포를 포함하는 장기모사칩을 이용한 약물의 효능 및 독성평가
실시예 3-1: 장기모사칩의 기능 평가
상기 실시예 2에서 제작한 본 발명의 장기모사칩이 정상적으로 기능을 수행하는지를 평가하였다.
대략적으로, 붉은색 및 노란색 식용색소를 적절한 농도 및 점도로 설정하여 붉은색 식용색소 용액을 배양액 공급 챔버 및 회수 챔버에 각각 200㎕ 로딩하고 파이펫을 이용하여 각 양쪽에 위치한 배양액 채널의 내부에 식용색 소용액을 채운 다음, 나머지 한 세트의 배양액 공급 챔버 및 회수 챔버에도 각각 200㎕을 로딩하여 각 챔버간에 붉은색소 용액의 흐름이 연결되도록 하였다. 이후, 노란색 식용색소 용액을 syringe pump (NE-1000, NEWERA)를 이용하여 20㎕/ min의 속도로 세포 채널에 주입하였다(도 6).
도 6은 본 발명에서 제공하는 약물의 효능 및 독성 평가용 장기모사칩의 일 예인 심근세포가 포함된 장기모사칩의 실제 사진과 칩 내부의 각 채널 내로 식용 색소를 주입한 결과를 나타내는 부분 및 심근세포 배양 결과의 확대사진이다.
도 6에서 보듯이, 역-미세둑 구조를 경계로 배양액 채널과 세포 채널 사이에 표면장력에 의해 노란색소 용액이 경계를 이루는 것을 확인 함으로써, 성공적으로 선택적 액체가 분리 주입되었음을 확인하였다.
실시예 3-2: 장기모사칩을 이용한 세포 배양 및 제작 생산성 평가
먼저, 상기 실시예 1에서 제작한 본 발명의 장기모사칩에 포함된 한 세트의 배양액 공급 챔버 및 회수 챔버에 각각 200㎕의 배양액을 로딩하고 파이펫을 이용하여 각 챔버간에 배양액의 흐름이 연결되도록 한 뒤 각 양쪽에 위치한 배양액 채널의 내부에 배양액을 채워 최종적으로 배지 흐름을 만들어주었다. 이때 역-미세둑 구조를 경계로 배양액 채널과 세포 채널 사이에 표면장력에 의해 배지가 경계를 이루는 것을 확인하였다. 추가적으로, 심근세포 유입구에 파이펫을 이용하여 심근세포 혼합물(2 x 106개 심근세포/2㎕ 콜라젠의 비율로 제작 후 여러 개 칩에 주입)을 로딩하고, 파이펫팅을 이용하여 세포 채널에 이를 주입하였다. 마찬가지로 역-미세둑 구조에 의해 심근세포 혼합물이 경계를 이루는 것을 확인함으로써, 심근세포 혼합물과 배양액이 각각 성공적으로 분리 주입되었음을 확인하였다.
이처럼 제조된 장기모사칩은 종래의 심근주막 모방 심장칩에 비하여, 심근세포 혼합물 주입과정까지의 소요되는 시간이 절감됨을 확인하였다. 구체적으로, 종래의 심근주막 모방 심장칩의 세포 챔버에 심근세포 혼합물을 주입할 경우 칩 1개당 약 3시간이 소요된 반면, 앞서 제조된 장기모사칩의 세포 챔버에 심근세포 혼합물을 주입할 경우에는 칩 1개당 약 5분이 소요됨을 확인하였다.
따라서, 본 발명에서 제공하는 장기모사칩은 세포가 주입된 형태로 제작할 경우, 제작 생산성을 크게 높여주어 시간당 제작 단가를 절감시킬 수 있음을 알 수 있었다.
이어, 주입된 심근세포 혼합물에 포함된 하이드로젤을 경화시켜서, 심근세포 채널 내에 심근세포를 고정시켰다. 하이드로젤의 종류에 따라 경화 방법을 달리하여 경화를 수행하게 되는데 콜라젠의 경우 인큐베이터 내에 1시간 이상 두어 온도변화에 의한 경화를 수행한 후, 지속적으로 인큐베이터에서 심근세포를 배양하였다. 배양 2일까지 배양액 공급 챔버 및 회수 챔버에 모두 200㎕의 배양액을 로딩함으로써, 배지의 흐름을 최소화하여 심근세포가 장기모사칩 내 환경에서 적응할 수 있는 시간을 부여하였고, 이후 배양 7일까지는 배양액 공급 챔버에는 200㎕의 배양액을 로딩하고, 배양액 회수 챔버에는 125㎕의 배양액을 로딩하여 배지의 높낮이 차이를 줌으로써 중력에 의해 배지흐름이 발생하도록 유도하였다. 상기 배양액은 매일 신선한 배양액으로 교체하여 지속적인 배지흐름과 신선한 영양분을 제공하였고, 배지교체 시 각 배양액 공급 챔버 및 회수 챔버에 있는 기존에 있던 배양액을 제거함으로써 노폐물을 제거하면서 배양하였다.
한편, 상기 장기모사칩 내 심근세포의 박동은 빠르면 배양 1~2일쯤에 발생하기 시작하는데, 배양시간이 지나면서 심근박동 수는 증가하고, 1분 내 심근박동수(beat per minute, BPM)를 기준으로 최적 심근박동수에 맞추어 약물효능 및 독성평가 전 배양기간을 7일로 설정하였다.
구체적으로, 심근세포가 주입된 장기모사칩의 경우, 주입 후 1일째에서는 모든 칩에서 박동이 관찰되지 않았으며, 2일째부터 심근 박동이 국지적으로 발생함을 관찰할 수 있었다. 이후 3일째부터 칩 내 심근세포 전체에서 심근 박동이 관찰되었으며 비교적 빠른 박동인 평균값 약 75 bpm을 관찰할 수 있으며, 이 후 6일째에 대부분의 칩이 정상 범주인 약 68 bpm까지 도달하였으며, 7일째에 모든 칩들이 정상범위 안에 들어왔으며, 평균값 약 64 bpm까지 도달하였다.
이에 따라, 최적배양일수로는 7일이 약물 효능 및 독성 평가를 수행하는데 가장 최적기라고 판단하였고, 칩 간의 박동수 차이도 약 5bpm 내외로 대다수의 칩에서 균일한 박동수를 보였으며, 이는 기존 심근주막 모방 심장칩의 칩 간 박동수 차이인 약 15bpm 내외보다 더 재현성있는 결과인 것으로 분석되었다.
상기 분석결과로부터, 본 발명에서 제공하는 제공하는 장기모사칩에 심근세포를 주입할 경우, 심근세포 박동수의 편차를 현저히 감소시켜서, 보다 재현성이 높은 고품질의 심장모사칩으로 활용할 수 있고, 이러한 심장모사칩을 이용한 약물효능 평가 또는 독성평가시에 신뢰도가 높은 결과를 기대할 수 있다는 장점이 있음을 알 수 있었다.
실시예 3-3: 약물의 효능 및 독성 평가
상기 실시예 3-2를 통해 본 발명의 장기모사칩의 배양액 공급 챔버에 심근박동수에 영향을 미치는 것으로 알려져 있는 약물인 이소프로테레놀(isoproterenol)을 각기 처리하였고, 이에 따른 심근 세포 박동 변화를 광학현미경으로 관찰하고, 심근 세포의 박동수 및 박동 간격을 측정한 다음, 이를 분석하였다(도 7).
도 7은 본 발명에서 제공하는 약물의 효능 및 독성 평가용 장기모사칩의 일 실시예인 심근세포가 로딩된 장기모사칩에서 심근세포를 7일 동안 배양하고, 심근박동수의 변화를 주는 대조양성약물인 이소프로테레놀을 처리한 다음, 심근세포의 박동수의 변화를 대조군과 비교 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7에서 보듯이, 이소프로테레놀을 처리하기 전 1분당 심근박동 수(bpm)는 약 60회 정도로 정상 맥박 상태를 나타내었다. 약물의 농도는 5μM로 처리하였고, 1시간 간격으로 6시간까지, 이후 3시간 간격으로 총 12시간 동안 관찰하였을 때, 전체적인 경향은 약물 처리 후 박동수가 증가하고 처리 후 1시간에서 최고 박동수를 나타내었고 이후 시간이 흐를수록 박동수가 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 이에 반해 대조군은 상기 명시한 12시간 관찰 시간 동안 분당 60회 전후의 일정한 박동수를 유지하는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 심근세포가 이소프로테레놀의 효능에 의해서 심근박동수가 증가하나 최대 심근박동수를 기록한 후의 약물처리 시간을 오래하였을 때 동 약물의 독성에 의해 세포기능 감소로 오히려 심근박동수가 감소되는 것을 확인 할 수 있었으며, 약물의 효능 및 독성이 관찰됨을 확인할 수 있었다.
한편, 약물에 따른 심근박동수 변화 외에 심근박동의 세기 혹은 빠르기 및 형태 변화 등을 관찰하기 위하여 비디오 기반 motion tracking program을 통해 대조군 및 5μM의 농도의 이소프로테레놀(isoproterenol)을 처리군의 변화를 그래프화하여 관찰하였다(도 8a 및 8b).
도 8a는 본 발명의 장기모사칩을 이용하여 심근세포를 7일 동안 배양하고 심근박동수의 변화를 주는 약물인 이소프로테레놀을 처리하지 않은 대조군을 motion tracking program을 통해 심근박동의 횟수, 빠르기 혹은 세기, 형태의 변화 등을 관찰한 비디오 기반 심근 모션 추적 그래프이고, 도 8b는 본 발명의 장기모사칩을 이용하여 심근세포를 7일 동안 배양하고 심근박동수의 변화를 주는 약물인 이소프로테레놀을 5 μM 농도로 처리한 후 1시간 뒤에 motion tracking program을 통해 심근박동 수, 빠르기 혹은 세기, 형태의 변화 등을 관찰한 비디오 기반 심근 모션 추적 그래프이다.
도 8a 및 8b에서 보듯이, 약물 처리 1시간 후 심근박동은 약 140bpm을 기록하였으며 규칙적인 간격으로 박동하고 있음을 확인할 수 있으며, 약물 처리에 따른 박동 수 증가도 확인할 수 있었다. 박동의 빠르기 혹은 세기는 음성대조군(약물 미처리 군)과 비교하였을 때, 매 박동간의 차이는 좀 더 커지긴 했지만 비교적 비슷한 수준을 유지하고 있다고 보이며 수축 및 이완 박동이 평균적으로 약 11㎛/s을 기록함으로써 대조군의 평균인 약 7㎛/s 비해 증가함을 확인하였다.
실시예 4: 전극이 구비된 기판을 이용한 장기모사칩의 제작 및 약물의 효능과 독성 평가
실시예 4-1: 전극이 구비된 기판을 이용한 장기모사칩의 제작
슬라이드 글라스 대신에, 전극이 구비된 기판을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 방법을 이용하여, 전극이 구비된 기판에 안치된 장기모사칩을 제작하였다(도 9).
도 9는 본 장기모사칩의 미세구조 배치와 일치하는 (alignment) 멀티어레이 형태로 배열된 MEA가 구비된 기판에 안치된 상태로 제작된 장기모사칩의 사진이다.
상기 도 9의 형태로 제작된 장기모사칩의 세포 챔버에 심근세포를 배양하면, 상기 기판에 구비된 전극을 통해 전달되는 전기생리학적 신호를 해석하여, 심근세포에 처리되는 약물에 의한 심근박동수를 비롯한 다양한 생리학적 변화를 종합적으로 보다 정확히 분석할 수 있다.
실시예 4-2: 전극이 구비된 기판이 포함된 장기모사칩을 이용한 약물의 효능 및 독성 평가
상기 실시예 4-1에서 제작된 멀티어레이 형태로 배열된 MEA가 구비된 장기모사칩에서 7일 동안 심근세포를 배양한 뒤, 심근박동수의 변화를 주는 대조양성약물인 5μM 이소프로테레놀과 20nM 니페디핀을 각각 처리하여 1시간 후에 자기장전위를 측정하였다(도 10).
도 10은 멀티어레이 형태로 배열된 MEA가 구비된 장기모사칩에서 심근세포를 7일 동안 배양하고 심근세포의 전기생리신호의 변화를 주는 대조양성약물인 이소프로테레놀 및 니페디핀을 처리한 다음 1시간 후에 자기장전위(field potential)를 측정한 그래프이다.
도 10에서 보듯이, T파형의 진폭크기(T-wave amplitude)의 경우, 5μM 이소프로테레놀을 처리한 조건에서 음성대조군 대비 의미 있게 높아졌으며, 20nM 니페디핀을 처리한 조건에서는 음성대조군 대비 낮아짐을 확인하였다. 또한 두 약물군 모두에서 QT 시간이 줄어들었으며, 이소프로테레놀과는 달리 니페디핀은 non-QT prolonging drug으로써 박동간격이 늘어남에도 QT 시간이 길어지지 않는 실제 임상에서 약물의 특성이 정확하게 반영되는 것을 확인하였다.
이러한 결과는 본 장기모사칩이 임상결과와 유사한 결과를 도출할 수 있음을 시사하는 것으로 분석되었다.
이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그 리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : PDMS 기반 미세유체 소자
2 : 슬라이드 글라스
3 : 배양액 공급챔버
4 : 배양액 회수챔버
5 : 심근세포 유입구
6 : 잔류물 유출구
7 : 배양액 채널
8 : 세포 챔버
9 : 세포 챔버와 배양액 채널의 연접부에 위치한 역-미세둑 구조
10 : 세포 챔버와 잔류물 유출구의 연접부에 위치한 역-미세둑 구조

Claims (38)

  1. (a) 배양액 공급 챔버; 배양액 회수 챔버; 및, 상기 각 챔버와 연통하는 배양액 채널;을 포함하는 배양액 공급부;
    (b) 일 측단에 구비된 세포 유입구; 다른 일 측단에 구비된 잔류물 유출구; 및, 상기 세포 유입구와 잔류물 유출구 사이에 구비되고, 상기 배양액 채널과 연접하여 동일한 방향으로 연장된 세포 챔버;를 포함하는 세포 공급부; 및
    (c) 상기 배양액 채널과 세포 챔버의 연접부, 상기 세포 챔버와 잔류물 유출구의 연접부 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 부위에 구비된 역-미세둑 구조를 포함하는, 장기모사칩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 역-미세둑 구조는 그의 상단이 연접부의 상단과 결합되고, 하단이 연접부의 바닥과 이격되도록 구비되어, 상기 이격된 부위를 통해 세포 또는 경화된 세포는 통과하지 못하고, 액상성분은 통과할 수 있도록 구성되는 것인, 장기모사칩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이격된 부위의 간격은 5 내지 40 ㎛인 것인, 장기모사칩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 역-미세둑 구조의 단면은 직방형 또는 호의 형태인 것인, 장기모사칩.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 배양액 채널과 세포 챔버의 연접부에 구비된 역-미세둑 구조는 상기 연접부를 따라 동일한 방향으로 연장되도록 구비되고, 하단의 이격부위를 통해 배양액 채널과 세포 챔버간에 배양액의 상호유통을 허용하도록 구성되는 것인, 장기모사칩.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 세포 챔버와 잔류물 유출구의 연접부에 구비된 역-미세둑 구조는 상기 잔류물 유출구 방향으로 굽어진 호의 형태로 구비되고, 하단의 이격부위를 통해 세포 챔버로부터 잔류물 유출구로의 잔류물 배출을 허용하도록 구성되는 것인, 장기모사칩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배양액 공급 챔버는 배양액 채널 및 역-미세둑 구조를 통해 세포 챔버에 공급하기 위한 세포 배양용 배양액을 저장하는 것인, 장기모사칩.
  8. 제1항에 있어서,
    약물의 효능 및 독성 평가를 위하여, 상기 배양액 공급 챔버에서 간세포를 추가로 배양하는 것인, 장기모사칩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배양액 채널은 상기 배양액 공급 챔버로부터 배양액 회수 챔버로 배양액이 유통하는 경로인 것인, 장기모사칩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 배양액 채널의 폭은 20 내지 100㎛인 것인, 장기모사칩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 세포 유입구는 세포 챔버에 공급하기 위한 세포 혼합물을 유입하는 역할을 수행하는 것인, 장기모사칩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 세포 혼합물은 세포 및 세포의 유통과 고정을 보조하는 하이드로젤을 포함하는 것인, 장기모사칩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 세포 챔버는 세포 유입구를 통해 공급된 세포 혼합물에 포함된 세포가 정렬하여 고정되고, 고정된 세포를 배양하는 배양용기로서의 역할을 수행하는 것인, 장기모사칩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 세포의 고정은 세포 혼합물에 포함된 하이드로젤의 경화에 의해 수행되는 것인, 장기모사칩.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 세포의 배양은 역-미세둑 구조의 하단부와 연접부의 바닥 사이에 형성된 이격부위를 통해 배양액 채널로부터 공급된 배양액이 세포 챔버에 고정된 세포에 공급되어 수행되는 것인, 장기모사칩.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 배양의 대상이 되는 세포는, 심근세포, 평활근 세포, 횡문근 세포, 신장세포, 간세포, 상피세포, 신경세포, 줄기세포, 혈관내피세포, 두피세포, 비장세포, 폐세포, 구강세포, 피부세포, 모낭세포, 뇌세포, 척수세포 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 세포인 것인, 장기모사칩.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 배양의 대상이 되는 세포는, 심근세포인 것인, 장기모사칩.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 세포 챔버의 폭은 20 내지 2000㎛인 것인, 장기모사칩.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 잔류물 유출구는 세포 챔버에 고정된 세포를 배양하면서 상기 세포로부터 생성된 오염물을 외부로 배출하는 역할을 수행하는 것인, 장기모사칩.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 장기모사칩은 하나의 배양액 공급부와 하나의 세포 공급부를 포함하는 것인, 장기모사칩.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 장기모사칩은 복수개의 배양액 공급부와 하나의 세포 공급부를 포함하는 것인, 장기모사칩.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 배양액 공급부는 세포 공급부를 중심으로 양쪽으로 정렬된 것인, 장기모사칩.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 장기모사칩은 하나의 배양액 공급부와 복수개의 세포 공급부를 포함하는 것인, 장기모사칩.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 복수개의 세포 공급부에는 각각 상이한 세포가 주입되어 공동배양 할 수 있고, 각각의 세포 공급부는 역-미세둑 구조를 사용하여 연결될 수 있으며, 상기 역-미세둑 구조의 연결부를 통해 배양액이 유통되는 것인, 장기모사칩.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 장기모사칩은 복수개의 배양액 공급부와 복수개의 세포 공급부를 포함하는 것인, 장기모사칩.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 장기모사칩은 두 개의 배양액 공급 챔버(3); 두 개의 배양액 회수 챔버(4); 두 개의 배양액 채널(7); 한 개의 세포 유입구(5); 한 개의 잔류물 유출구(6); 상기 배양액 채널과 연접한 한 개의 세포 챔버(8); 및, 세포 챔버와 배양액 채널의 연접부 및 세포 챔버와 잔류물 유출구의 연접부에 구비된 역-미세둑 구조(9, 10)를 포함하는 것인, 장기모사칩.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 두 개의 배양액 채널(7)은 세포 챔버(8)를 중심으로 양쪽으로 정렬된 것인, 장기모사칩.
  28. 제1항에 있어서,
    상기 장기모사칩은 슬라이드 글라스 또는 전극이 구비된 기판의 상부에 안치된 형태로 제작되는 것인, 장기모사칩.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 전극은 장기모사칩 전체의 하단에 미세전극배열체 (Microelecorde array, MEA) 형태로 구비되는 것인, 장기모사칩.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 전극은 역-미세둑 구조와 합치되는 전극패턴을 갖는 미세전극배열체의 형태인 것인, 장기모사칩.
  31. 제1항에 있어서,
    상기 장기모사칩의 세포 챔버에 세포혼합물을 주입하는데 소요되는 시간이 1 내지 10분인 것인, 장기모사칩.
  32. (a) 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항의 장기모사칩에 포함된 세포 챔버에 포함된 세포를 배양하는 단계;
    (b) 상기 장기모사칩에 포함된 배양액 공급 챔버에 목적하는 약물을 투여하는 단계; 및,
    (c) 상기 배양된 세포의 변화를 측정하는 단계를 포함하는, 세포에 미치는 약물의 효능을 평가하는 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 세포의 변화는 배양된 세포의 손상여부, 성장여부, 분비성분의 변화여부, 유전자 발현수준의 변화여부, 단백질 수준의 변화여부 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인, 방법.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 세포는 심근세포이고, 상기 심근세포의 변화는 심근박동의 횟수, 심근박동의 빠르기 혹은 세기, 심근박동의 형태 변화, T 파형의 진폭크기, QT 파형변화 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 변화인 것인, 방법.
  35. (a) 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항의 장기모사칩에 포함된 배양액 공급 챔버에서 간세포를 배양하는 단계;
    (b) 상기 장기모사칩에 포함된 세포 챔버에 포함된 세포를 배양하는 단계;
    (c) 상기 배양된 간세포를 포함하는 배양액 공급 챔버에 목적하는 약물을 투여하는 단계; 및,
    (d) 상기 배양된 세포의 변화를 측정하는 단계를 포함하는, 세포에 미치는 약물의 효능을 평가하는 방법.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 세포의 변화는 배양된 세포의 손상여부, 성장여부, 분비성분의 변화여부, 유전자 발현수준의 변화여부, 단백질 수준의 변화여부 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인, 방법.
  37. (a) 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항의 장기모사칩에 포함된 세포 챔버에 포함된 세포를 배양하는 단계;
    (b) 상기 장기모사칩에 포함된 배양액 공급 챔버에 목적하는 약물을 투여하는 단계; 및,
    (c) 상기 배양된 세포의 사멸 또는 약화여부를 확인하는 단계를 포함하는, 세포에 미치는 약물의 독성을 평가하는 방법.
  38. (a) 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항의 장기모사칩에 포함된 배양액 공급 챔버에서 간세포를 배양하는 단계;
    (b) 상기 장기모사칩에 포함된 세포 챔버에 포함된 세포를 배양하는 단계;
    (c) 상기 배양된 간세포를 포함하는 배양액 공급 챔버에 목적하는 약물을 투여하는 단계; 및,
    (d) 상기 배양된 세포의 사멸 또는 약화여부를 확인하는 단계를 포함하는, 세포에 미치는 약물의 독성을 평가하는 방법.
KR1020220185685A 2022-07-25 2022-12-27 역-미세둑 구조가 포함된 장기모사칩 및 이의 용도 KR20240014423A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2023/009081 WO2024025177A1 (ko) 2022-07-25 2023-06-29 역-미세둑 구조가 포함된 장기모사칩 및 이의 용도

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220091959 2022-07-25
KR20220091959 2022-07-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240014423A true KR20240014423A (ko) 2024-02-01

Family

ID=89859331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220185685A KR20240014423A (ko) 2022-07-25 2022-12-27 역-미세둑 구조가 포함된 장기모사칩 및 이의 용도

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240014423A (ko)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Anurag Mathur, et al., Human iPSC-based Cardiac Microphysiological System For Drug Screening Applications, SCIENTIFIC REPORTS, 5:8883, 2015

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11859165B2 (en) Open-top microfluidic device with structural anchors
Zheng et al. Organ‐on‐a‐Chip Systems: microengineering to biomimic living systems
CN102124096B (zh) 具有微通道的器官模仿装置及其使用和制造方法
CN105925480B (zh) 用于血脑屏障药物通透性高通量筛选的微流控芯片及制备方法
KR101401199B1 (ko) 생체 외 혈관 생성 장치
KR102281857B1 (ko) 약물의 심장 효능 및 독성 시험을 위한 심근내막 수준 생체모방 심장칩
KR102157266B1 (ko) 심근주막 수준 생체모방 심장칩 및 이의 용도
CN101451105B (zh) 一种毛细血管模型的构建方法及其微系统芯片
Tran et al. Micro/nano devices for integration with human brain organoids
Yu et al. Emerging strategies of engineering retinal organoids and organoid-on-a-chip in modeling intraocular drug delivery: Current progress and future perspectives
Chen et al. Engineering Cardiac Tissue for Advanced Heart‐On‐A‐Chip Platforms
KR20240014423A (ko) 역-미세둑 구조가 포함된 장기모사칩 및 이의 용도
KR101902521B1 (ko) 인공 지방간 형성 방법 , 지방간 분석 방법과 이를 위한 지방간 칩 및 지방간-지방세포 칩
KR102325876B1 (ko) 신경에 대한 효능 및 독성평가를 위한 생체모방 신경칩 및 이의 용도
KR20230110031A (ko) 콜라겐층이 구비된 역-미세둑 구조가 포함된 장기모사칩 및 이의 용도
KR20230110153A (ko) 역-미세둑 구조가 포함된 인간 생체조직칩 및 이의 용도
WO2024025177A1 (ko) 역-미세둑 구조가 포함된 장기모사칩 및 이의 용도
Liu et al. Advances in Microfluidic Technologies in Organoid Research
CN116445282B (zh) 一种微流控系统及其在构建仿生器官微环境中的应用
US20230159871A1 (en) Biomimetic heart tissue culture system
EP4239052A1 (en) Cultivation device for biological cell material and method of manufacturing thereof
Sun et al. Vascularized Microfluidic Organ on a Chip and Its Applications
Rajyalakshmi et al. A BRIEF REVIEW ON ORGAN ON A CHIP
KR20240017570A (ko) 인공 피부 배양 방법 및 장치
이현재 Engineering of Geometrically Organized Blood Vessels for Quantitative Assays on a Microfluidic Chip