KR20240030938A - 부분적으로 둘러싸인 미세유체 채널을 구비한 미세유체 디바이스 및 관류가능한 혈관 네트워크를 형성하는 방법 - Google Patents

부분적으로 둘러싸인 미세유체 채널을 구비한 미세유체 디바이스 및 관류가능한 혈관 네트워크를 형성하는 방법 Download PDF

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Abstract

장치는 상단 표면 및 상단 표면과 대향하는 하단 표면을 갖는 지재; 기재 상에 정의된 제1 마이크로유체 채널 및 제2 마이크로유체 채널을 포함한다. 제2 마이크로유체 채널은 제1 마이크로유체 채널과 다르고, 제1 마이크로유체 채널과 접촉하고 이에 실질적으로 평행하다. 내피화된 마이크로채널을 형성하기 위한 방법, 혈관화된 스페로이드를 형성하기 위한 방법, 및 혈관화된 오르가노이드를 형성하기 위한 방법이 또한 설명된다.

Description

부분적으로 둘러싸인 미세유체 채널을 구비한 미세유체 디바이스 및 관류가능한 혈관 네트워크를 형성하는 방법
관련 출원들
본 출원은 2021년 6월 01일에 출원되고, 발명의 명칭이 "Microfluidic Devices with Partially Enclosed Microfluidic Channels and Methods for Forming Perfusable Vascular Networks"인 PCT 출원 번호 PCT/US2021/035277의 일부 계속 출원이며, 이 일부 계속 출원은 본원에 전체적으로 참조로 원용된다.
기술분야
본 출원은 마이크로유체 장치들 및 이들을 사용하는 방법들에 관한 것이다. 특히, 본 출원은 그러한 마이크로유체 장치들을 사용하여 세포들 또는 조직들을 배양하기 위한 방법들 및 마이크로유체 장치를 사용하여 세포들 또는 조직을 공배양하는 단계를 포함하는, 그러한 마이크로유체 장치들을 사용하여 세포들 또는 조직들을 처리하기 위한 방법들에 관한 것이다.
미세유체(마이크로유체) 채널, 챔버 또는 저장조의 다양한 구조들을 갖는 마이크로유체 장치들은 3차원 세포 공배양과 같은 다양한 분야들에 사용되었다. 마이크로유체 장치를 사용함으로써, 특정 조직 또는 기관을 구성하는 세포들은 조직 또는 기관의 기능들, 특성들, 및 역학적 및 생리학적 세포 반응들의 연구 및 리서치를 위해 체외에서 배양되고, 또한 신약 개발에서 동물 테스트를 대체하는 데 사용된다.
그러나, 세포 배양을 위한 종래의 마이크로유체 장치들은 세포들이 배양되는 부피의 적어도 4개의 측면들을 정의하는 마이크로유체 채널을 필요로 한다. 따라서, 세포들의 공간 활성도가 감소되거나 제한된다. 추가적으로, 그러한 종래의 마이크로유체 장치는 세포 배양기가 제공되는 별도의 배양기 채널을 필요로 한다. 종래의 마이크로유체 장치들에서, 세포 배양기는 마이크로유체 채널 내의 세포들에 균일하게 제공되지 않을 수 있다.
따라서, 위에 논의된 도전들 및 제한들을 처리하기 위해 세포 배양을 위한 마이크로유체 장치들에 대한 요구가 있다. 본 출원에 설명된 마이크로유체 장치들은 위에 논의된 도전들 및 제한들을 처리한다. 추가적으로, 본 출원에 설명된 마이크로유체 장치들은 종래의 마이크로유체 장치들과 연관된 추가 도전들 및 제한들을 처리하며, 그 일부는 후술된다.
일부 실시예들에 따라, 마이크로유체 장치는 부분적으로 밀폐되는(둘러싸인)(예를 들어, 마이크로유체 채널의 길이의 일부를 따라 적어도 상단 또는 일 측면에서 개방되는) 마이크로유체 채널을 갖는다.
일부 실시예들에 따라, 장치는 상단 표면 및 상단 표면에 대향하는 하단 표면을 갖는 기재; 기재 상에 정의된 제1 마이크로유체 채널; 및 제1 마이크로유체 채널과 다르고, 기재 상에 정의되고 제1 마이크로유체 채널과 접촉하고 이에 실질적으로 평행한 제2 마이크로유체 채널을 포함한다.
일부 실시예들에 따라, 내피화된 마이크로채널을 형성하기 위한 방법은 마이크로유체 장치의 제1 채널로 제1 용액을 주입하는 단계; 및 내피화된 마이크로채널을 형성하기 위해 제1 채널과 연통 가능한 마이크로유체 장치의 제2 채널로 제2 용액을 주입하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에 따라, 혈관화된 종양 스페로이드를 형성하기 위한 방법은 마이크로유체 장치의 제1 채널로 제1 용액을 주입하는 단계를 포함한다. 제1 용액은 종양 스페로이드를 포함한다. 방법은 또한 혈관화된 종양 스페로이드를 형성하기 위한 제1 채널과 연통 가능한 마이크로유체 장치의 제2 채널로 제2 용액을 주입하는 단계를 포함한다.
다양한 설명된 실시예들의 더 좋은 이해를 위해, 유사한 참조 번호들이 도면들의 전체에 걸쳐 대응하는 부분들을 지칭하는 이하의 도면들과 함께, 아래의 실시예들의 설명이 참조되어야 한다.
도 1a는 일부 실시예들에 따라 유체 채널을 갖는 장치를 제조하기 위한 방법을 도시한다.
도 1b는 일부 실시예들에 따라 장치 어레이를 제조하는 데 사용되는 구성요소들을 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치의 상면도 및 저면도이다.
도 2c는 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치의 단면도이다.
도 2d는 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치의 절개도이다.
도 3은 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치를 사용하는 방법을 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치의 제1 채널을 충전하는 것을 도시한다.
도 5a 내지 도 5c는 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치의 제1 채널을 성공적으로 충전하기 위한 조건들을 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치의 제2 채널을 충전하는 것을 도시한다.
도 7a 내지 도 7c는 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치의 제2 채널을 성공적으로 충전하기 위한 조건들을 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치의 제1 채널 및 제2 채널을 성공적으로 충전하기 위한 조건들을 도시한다.
도 9a는 일부 실시예들에 따라 스페로이드를 갖는 관류 가능한 혈관 그물(네트워크)을 형성하는 것을 도시한다.
도 9b는 일부 실시예들에 따라 스페로이드를 갖지 않는 관류 가능한 혈관 그물을 형성하는 것을 도시한다.
도 10은 일부 실시예들에 따라 상이한 조건들 아래에 형성된 관류 가능한 혈관 그물들을 도시한다.
도 11은 일부 실시예들에 따라 SW620 세포들을 사용함으로써 형성된 혈관 그물들을 도시한다.
도 12는 일부 실시예들에 따라 일차 신경 세포들을 사용함으로써 형성된 신경망들을 도시한다.
도 13은 일부 실시예들에 따라 인간 뇌 미세혈관 내피 세포들(HBMEC들)을 사용함으로써 형성된 혈관 그물들을 도시한다.
도 14는 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치 상의 혈관형성을 도시한다.
도 15는 일부 실시예들에 따라 스페로이드를 갖는 혈관형성을 도시한다.
도 16은 일부 실시예들에 따라 혈관화된 종양 스페로이드의 형성을 도시한다.
도 17a는 일부 실시예들에 따라 유체 채널을 갖는 장치를 도시한다.
도 17b는 일부 실시예들에 따라 액체 패터닝을 갖는 도 17a에 도시된 장치의 단면도를 도시한다.
도 17c는 일부 실시예들에 따라 액체 패터닝을 갖는 도 17a에 도시된 장치의 저면도를 도시한다.
도 18은 일부 실시예들에 따라 도 17a에 도시된 장치의 제2 채널을 성공적으로 충전하기 위한 조건들을 도시한다.
도 19는 도 17a에 도시된 장치를 사용함으로써 형성되는 내피화된 마이크로채널들을 도시한다.
도 20은 일부 실시예들에 따라 관류 가능한 혈관망들을 도시한다.
도 21은 일부 실시예들에 따라 관류 가능한 혈관망들을 도시한다.
도 22는 감소된 내피화를 갖는 조직 모델 및 내피화된 마이크로채널들을 갖는 조직 모델의 비교를 도시한다.
도 23은 내피화를 갖지 않는 조직 모델 및 내피화된 마이크로채널들을 갖는 조직 모델의 비교를 도시한다.
도 24는 일부 실시예들에 따라 관류 가능한 혈관망의 형성을 도시한다.
도 25는 일부 실시예들에 따라 혈관화된 미세종양 조직의 형성을 도시한다.
도 26은 일부 실시예들에 따라 혈관화된 암 스페로이드를 도시한다.
도 27은 일부 실시예들에 따라 혈관화된 암 스페로이드들의 형성을 도시한다.
도 28은 일부 실시예들에 따라 조직의 수집을 도시한다.
도 29는 일부 실시예들에 따라 유체 장치에서 성장된 조직 내의 혈관형성을 도시한다.
도 30은 일부 실시예들에 따라 유체 장치에서 성장된 조직 내의 혈관형성을 도시한다.
도 31은 일부 실시예들에 따라 내피화된 마이크로채널을 형성하기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 32는 일부 실시예들에 따라 혈관화된 스페로이드를 형성하기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 33은 일부 실시예들에 따라 혈관화된 오르가노이드를 형성하기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.
이제 실시예들이 참조될 것이며, 그 예들은 첨부 도면들에 도시된다. 이하의 설명에서, 다수의 특정 상세는 다양한 설명된 실시예들의 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 다양한 설명된 실시예들이 이들 특정 상세들 없이 실시될 수 있다는 점이 당업자에게 분명할 것이다. 다른 사례들에서, 잘 공지된 방법들, 절차들, 구성요소들, 회로들, 및 네트워크들은 실시예들의 양태들을 불필요하게 모호하지 않도록 상세히 설명되지 않았다.
본원에 사용되는 "마이크로유체 채널"은 유체 흐름의 경로를 지칭한다. 일부 경우들에서, 유체 경로는 세포들 또는 조직이 배양되고 다른 흐름 경로 또는 챔버와 연결될 하나 이상의 측면(예를 들어, 하나의 측방 측면, 2개의 측방 측면, 3개의 측방 측면, 또는 4개의 측방 측면)에서 개방되어 인접한 유체들 또는 챔버들 사이에서 배양기 및 유체의 교환을 허용하는 공간을 정의한다. 일부 실시예들에서, 마이크로유체 채널은 2개 이상의 측방 측면 상에 밀폐될 필요는 없다.
도 1a는 일부 실시예들에 따라 유체 채널을 갖는 장치를 제조하기 위한 방법을 도시한다.
방법은 몸체(102)를 획득하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 몸체(102)는 플라스틱 재료(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트 등)로 제조된다. 일부 실시예들에서, 몸체(102)는 성형(예를 들어, 사출 성형, 압축 성형, 삽입 성형 등)을 사용함으로써 제조된다.
일부 실시예들에서, 방법은 몸체(102)를 밀봉재(104)에 부착하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 밀봉재는 접착제 층(예를 들어, 감압 접착제 테이프)을 포함한다.
방법은 유체 장치를 형성하기 위해 몸체(102)를 기재(106)에 (예를 들어, 밀봉재(104)를 사용하여) 부착하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 기재(106)는 유리 또는 플라스틱 재료로 제조된다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 관통 구멍(또는 컷아웃)은 몸체(102) 내의 액체의 적어도 일부가 기재(106)와 직접 접촉할 수 있도록 밀봉재(104) 내에 정의된다.
도 1b는 일부 실시예들에 따라 장치 어레이를 제조하는 데 사용되는 구성요소들을 도시한다. 도 1a가 단일 배양 웰을 갖는 장치를 제조하는 방법을 도시하지만, 다수의 배양 웰에 대한 다수의 챔버를 정의하는 몸체(112), 다수의 관통 구멍(또는 컷아웃)을 갖는 밀봉재(114), 및 기재(106)를 사용함으로써 그러한 장치들의 어레이를 동시에 제조하는 것이 가능하다.
도 2a는 일부 실시예들애 따라 도 1a에 도시된 장치의 상면도를 도시한다. 도 2a에는 주입 구멍들(214, 216, 및 218)이 도시된다. 주입 구멍(214)은 제1 채널(204)에 연결되고(예를 들어, 주입 구멍(214) 내로 제공된 액체는 제1 채널(204)을 충전함), 주입 구멍(216)은 제2 채널(206)에 연결되고(예를 들어, 주입 구멍(216) 내로 제공된 액체는 제2 채널(206)을 충전함), 주입 구멍(218)은 제3 채널(208)에 연결된다(예를 들어, 주입 구멍(218) 내로 제공된 액체는 제3 채널(208)을 충전함). 또한 도 2a에는 도 2c의 단면도가 취해지는 라인(AA)이 도시된다.
도 2b는 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치의 저면도를 도시한다. 도 2b에는 제1 채널(204), 주입 구멍(216) 내로 제공된 액체를 제2 채널(206)로 경로지정하기 위한 채널(226), 및 주입 구멍(218) 내로 제공된 액체를 제3 채널(208)로 경로지정하기 위한 채널(228)이 도시된다. 또한 도 2b에는 저장조들(236 및 238)이 도시된다.
도 2d는 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치의 절개도이다. 절개도는 제1 채널(204)에 대한 주입 구멍(214), 주입 구멍(216)을 제2 채널(206)에 연결하는 채널(226), 제3 채널(208)에 연결된 주입 구멍(218), 및 저장조들(236 및 238)의 연결을 도시한다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 주입 구멍(214)은 제1 채널(204)에 제공될 제1 액체를 위한 저장조를 정의할 수 있고, 주입 구멍(216)은 (밀봉재(104)의 일부와 함께) 제2 채널(206)에 제공될 제2 액체를 위한 저장조를 정의할 수 있고, 및 주입 구멍(218)은 (밀봉재(104)의 일부와 함께) 제3 채널(208)에 제공될 제3 액체를 위한 저장조를 정의할 수 있다.
일부 실시예들에서, 주입 구멍(214)은 빔(224) 내에 적어도 부분적으로 정의된다. 도 2d에서, 빔(224)은 기재(106)로부터 분리되고 제1 채널(204)은 빔(224)과 기재(106) 사이에 정의된다.
빔(224)에 인접하여 빔(226) 및 빔(228)이 위치된다. 도 2d에서, 빔(226)은 빔(224)과 접촉하고 빔(228)은 빔(224)과 접촉한다. 일부 실시예들에서, 빔(224)은 빔(226) 및 빔(228)과 일체로 형성된다. 도 2d에서, 빔(226)은 기재(106)로부터 분리되고 제2 채널(206)은 빔(226)과 기재(106) 사이에 정의된다. 도 2d에서, 빔(228)은 기재(106)로부터 분리되고 제3 채널(208)은 빔(228)과 기재(106) 사이에 정의된다.
도 3은 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치를 사용하는 방법을 도시한다. 제1 액체(304)는 주입 구멍(214) 내로 제공되어 제1 액체(304)가 제1 채널(204)을 충전한다. 제1 액체(304)를 주입 구멍(214) 내로 제공한 것에 후속하여, 제2 액체(306)는 주입 구멍(216) 내로 제공되어 제2 액체(306)는 제2 채널(206)을 (채널(226)을 통해) 충전하고 제3 액체(308)는 주입 구멍(218) 내로 제공되어 제3 액체(308)는 제3 채널(208)을 충전한다. 일부 실시예들에서, 제2 액체(306)는 제3 액체(308)를 주입 구멍(218) 내로 제공하는 것과 동시에 주입 구멍(216) 내로 제공된다. 일부 실시예들에서, 제2 액체(306)는 제3 액체(308)를 주입 구멍(218) 내로 제공하기 전에 또는 제공한 후에 주입 구멍(216) 내로 제공된다.
도 4a 및 도 4b는 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치의 제1 채널(204)을 충전하는 것을 도시한다. 일부 경우들에서, 제1 채널(204) 내로 (주입 구멍(214)을 통해) 제공된 제1 액체는 이하의 조건들이 충족될 때 확산하고 제1 채널(204)을 (예를 들어, 표면 장력에 의해) 충전한다:
ΔPforward,1 - ΔPburst,1 <0
여기서,
w1은 제1 채널(204)의 폭이고, h1은 제1 채널(204)의 높이이고, γ는 제1 액체의 표면 장력이고, 몸체 접촉 각도(θb)는 제1 액체와 몸체(102) 사이의 어드밴스 접촉 각도이고, 기재 접촉 각도(θs)는 제1 액체와 기재(106) 사이의 전진 접촉 각도이고, L(t)는 시간(t)에 제1 채널(204) 내에 제1 유체에 의해 점유된 부피의 길이이다. 이들 방정식들에서, L(t)는 L1(t)로 칭해질 수 있다.
전진 접촉 각도의 예들은 이하와 같다:
몸체 재료 폴리스티렌 UV 경화 가능한 아크릴레이트 수지(예를 들어, MED-AMB-10)
전진 접촉 각도 106.67° 93.99°
기재 재료 유리 감압 접착제 필름 폴리카보네이트 피브린 겔
전진 접촉 각도 22.34° 121.02° 97.23° 130°
일부 실시예들에서, ΔPforward,1보다 더 큰 ΔPburst,1을 갖는 것이 바람직하다. (예를 들어, 압력 차이 ΔP1 = ΔPburst,1 - ΔPforward,1 > 0). 일부 구성들에서, 그것은 ΔP1을 최대화하는(또는 미리 정의된 임계치보다 더 큰 ΔP1을 제공하는) 것에 유익할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치의 제1 채널(204)을 성공적으로 충전하기 위한 조건들을 도시한다. 도 5b는 2 mm의 폭(w1)을 갖는 제1 채널에서 72 mN/m의 표면 장력(γ)을 갖는 액체(예를 들어, 25 ℃에서의 물) 및 70°의 몸체 접촉 각도(표면 처리로 폴리스티렌으로 제조된 몸체와 접촉하는 물의 전진 접촉 각도)에 대한 기재의 접촉 각도(θs)(도)의 함수로서 압력 차이(ΔP1)를 도시한다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 500 Pa 이상의 압력 차이(ΔP1)는 제1 액체로 제1 채널의 성공적인 충전(도 5a에 도시된 바와 같이, 좌측 측면, 이는 0°의 θs 및 70°의 θb를 갖는 액체에 대해 2 mm의 w1 및 0.3 mm의 h1을 갖는 제1 채널로 획득됨)을 초래하였다. 압력 차이(ΔP1)가 500 Pa 미만인 조건들은 제1 채널의 언더필링(도 5a에 도시된 바와 같이, 중간, 이는 0°의 θs 및 70°의 θb를 갖는 액체에 대해 2 mm의 w1 및 0.7 mm의 h1을 갖는 제1 채널로 획득됨) 또는 인접한 제2 또는 제3 채널로의 유출(도 5a에 도시된 바와 같이, 우측 측면, 이는 120°의 θs 및 70°의 θb를 갖는 액체에 대해 2 mm의 w1 및 0.3 mm의 h1을 갖는 제1 채널로 획득됨)을 초래하였을 수 있다. 도 5c는 0.25 mm의 높이(h1)를 갖는 제1 채널에서 72 mN/m의 표면 장력(γ)을 갖는 액체(예를 들어, 25 ℃에서의 물) 및 70°의 몸체 접촉 각도(표면 처리로 폴리스티렌으로 제조된 몸체와 접촉하는 물의 전진 접촉 각도)에 대한 기재의 접촉 각도(θs)(도)의 함수로서 압력 차이(ΔP1)를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치의 제2 채널(206)을 충전하는 것을 도시한다. 일부 경우들에서, 제2 채널(206) 내로 (주입 구멍(216)을 통해) 제공된 제2 액체는 이하의 조건들이 충족될 때 확산하고 제2 채널(206)을 (예를 들어, 표면 장력에 의해) 충전한다:
ΔPforward,2 - ΔPburst,2 <0
여기서,
w2는 제2 채널(206)의 폭이고, h2는 제2 채널(206)의 높이이고, γ는 제2 액체의 표면 장력이고, 몸체 접촉 각도(θb)는 제2 액체와 몸체(102) 사이의 어드밴스 접촉 각도이고, 기재 접촉 각도(θs)는 제2 액체와 기재(106) 사이의 전진 접촉 각도이고, L(t)는 시간(t)에 제2 채널(206) 내에 제2 유체에 의해 점유된 부피의 길이이다. 이들 방정식들에서, L(t)는 L2(t)로 칭해질 수 있다.
일부 실시예들에서, ΔPforward,2보다 더 큰 ΔPburst,2를 갖는 것이 바람직하다. (예를 들어, 압력 차이 ΔP2 = ΔPburst,2 - ΔPforward,2 > 0). 일부 구성들에서, 그것은 ΔP2를 최대화하는(또는 미리 정의된 임계치보다 더 큰 ΔP2를 제공하는) 것에 유익할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치의 제2 채널(206)을 성공적으로 충전하기 위한 조건들을 도시한다.
도 7b는 1 mm의 폭(w2)을 갖는 제2 채널에서 72 mN/m의 표면 장력(γ)을 갖는 액체(예를 들어, 25 ℃에서의 물) 및 70°의 몸체 접촉 각도(표면 처리로 폴리스티렌으로 제조된 몸체와 접촉하는 물의 전진 접촉 각도)에 대한 기재의 접촉 각도(θs)(도)의 함수로서 압력 차이(ΔP2)를 도시한다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 200 Pa 이상의 압력 차이(ΔP2)는 제2 액체로 제2 채널의 성공적인 충전(도 7a에 도시된 바와 같이, 좌측 측면, 이는 0°의 θs 및 70°의 θb를 갖는 액체에 대해 0.25 mm의 h1을 갖는 제1 채널에 인접한 1 mm의 w2 및 0.6 mm의 h2를 갖는 제2 채널로 획득됨)을 초래하였다. 압력 차이(ΔP2)가 200 Pa 미만인 조건들은 제2 채널의 언더필링(도 7a에 도시된 바와 같이, 중간, 이는 0°의 θs 및 70°의 θb를 갖는 액체에 대해 0.25 mm의 h1을 갖는 제1 채널에 인접한 1 mm의 w2 및 1 mm의 h2를 갖는 제2 채널로 획득됨) 또는 인접한 제1 채널로의 유출(도 7a에 도시된 바와 같이, 우측 측면, 이는 120°의 θs 및 70°의 θb를 갖는 액체에 대해 0.25 mm의 h1을 갖는 제1 채널에 인접한 1 mm의 w2 및 0.6 mm의 h2를 갖는 제2 채널로 획득됨)을 초래할 수 있었다. 도 7c는 0.45 mm의 높이(h2)를 갖는 제2 채널에서 72 mN/m의 표면 장력(γ)을 갖는 액체(예를 들어, 25 ℃에서의 물) 및 70°의 몸체 접촉 각도(표면 처리로 폴리스티렌으로 제조된 몸체와 접촉하는 물의 전진 접촉 각도)에 대한 기재의 접촉 각도(θs)(도)의 함수로서 압력 차이(ΔP2)를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치의 제1 채널 및 제2 채널을 성공적으로 충전하기 위한 조건들을 도시한다. 도 8a는 장치가 폭(w1) 및 높이(h1)를 갖는 제1 채널, 폭(w2) 및 높이(h2)를 갖는 제2 채널, 및 폭(w3) 및 높이(h3)를 갖는 제3 채널을 갖는 것을 도시한다. 일부 실시예들에서, w2 및 w3은 동일하다. 일부 실시예들에서, w2는 w3과 다르다. 일부 실시예들에서, h2 및 h3은 동일하다. 일부 실시예들에서, h2는 h3과 다르다. 일부 실시예들에서, 주입 구멍(214)은 d1의 직경을 갖는다.
도 8b의 상단 차트는 주어진 폭(w1)(및 몸체 접촉 각도(θb) 및 기재 접촉 각도(θs))을 위해 선택될 수 있는 높이(h1)를 도시한다. 예를 들어, 주어진 몸체 접촉 각도(θb) 및 기재 접촉 각도(θs)를 위해 선택된 곡선 아래에 높이(h1)를 갖는 제1 채널은 제1 액체가 제1 채널을 성공적으로 충전하는 것을 허용할 수 있다. 유사하게, 도 8b의 하단 차트는 주어진 폭(w2)(및 몸체 접촉 각도(θb) 및 기재 접촉 각도(θs))을 위해 선택될 수 있는 높이(h2)를 도시한다. 예를 들어, 주어진 몸체 접촉 각도(θb) 및 기재 접촉 각도(θs)를 위해 선택된 곡선 아래에 높이(h2)를 갖는 제2 채널은 제2 액체가 제2 채널을 성공적으로 충전하는 것을 허용할 수 있다.
제2 채널을 충전하기 위해 도 6a 내지 도 6b, 도 7a 내지 도 7c, 및 도 8a 내지 도 8b에 대해 설명된 조건들은 도 1a에 도시된 장치의 제3 채널을 충전하는 것에 유사하게 적용될 수 있다. 간결성을 위해, 그러한 상세들은 본원에 반복되지 않는다.
본원에 설명된 장치들(도 1a에 도시된 장치를 포함함)은 다양한 적용들에 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 9a는 일부 실시예들에 따라 스페로이드를 갖는 관류 가능한 혈관 그물(네트워크)을 형성하는 것을 도시한다. 스페로이드를 갖는 관류 가능한 혈관 그물을 형성하기 위해, 폐 섬유아세포들(LF) 및 내피 세포들(EC)과 혼합된 종양 스페로이드는 주입 구멍(214)을 통해 제1 채널로 주입된다. 후속하여, 내피 세포들을 포함하는 혼합물은 관류 가능한 혈관 그물이 형성될 수 있도록 제2 채널 및 제3 채널에 첨가된다.
도 9b는 일부 실시예들에 따라 스페로이드를 갖지 않는 관류 가능한 혈관 그물을 형성하는 것을 도시한다. 예를 들어, 폐 섬유아세포들(LF) 및 내피 세포들(EC)의 혼합물은 주입 구멍(214)을 통해 제1 채널로 주입된다. 도 9b에 도시된 혼합물은 스페로이드를 포함하지 않는다. 후속하여, 내피 세포들을 포함하는 혼합물은 관류 가능한 혈관 그물이 형성될 수 있도록 제2 채널 및 제3 채널에 첨가된다.
도 10은 일부 실시예들에 따라 상이한 조건들 하에 형성된 관류 가능한 혈관 그물들을 도시한다. 도 10에는 인간 뇌 미세혈관 내피 세포들(HBMEC) 및 폐 섬유아세포들(LF)의 혼합물로 형성된 관류 가능한 혈관 그물들이 도시되며, 여기서 HBMEC의 농도는 4 mi/ml(100만 세포들/mL) 또는 6 mi/ml이었고 LF의 농도는 1 mi/ml 또는 2 mi/ml이었다. 이들 사진들은 관류 가능한 혈관 그물들이 인큐베이션 후에 성공적으로 형성된 것을 도시한다.
도 11은 일부 실시예들에 따라 SW620 세포들을 사용함으로써 형성된 혈관 그물들을 도시한다. SW620 세포들은 결직장 선암종 세포 라인으로부터 유도된다. 0.2 mi/ml의 SW620 세포들, 6 mi/ml의 인간 제대 정맥 내피 세포들 P5(HUVEC들), 3 mi/ml의 폐 섬유아세포들(LF), 및 피브린 겔 2.5 mg/ml의 6 μL 혼합물은 제1 채널 내로 제공되었고 1 mi/ml의 HUVEC들 P5를 포함하는 10 μL 용액은 제2 및 제3 채널들에 제공되었다. 혼합물로부터 형성된 암 혈관 모델은 인큐베이션 후에, 도 11(좌측)에 도시된다. 암 혈관 모델의 확대도들은 또한 도 11에 도시된다(중간 - 제1 채널과 제2 채널 사이의 계면을 도시하고; 우측 - 제1 채널과 제3 채널 사이의 계면을 도시함).
도 12는 일부 실시예들에 따라 일차 신경 세포들을 사용함으로써 형성된 신경망들을 도시한다. 젤라틴 단백질(예를 들어, 매트리겔)의 6 μL 혼합물은 제1 채널 내로 제공되었고 8 mi/ml의 일차 신경 세포들을 포함하는 10 μL 용액은 제2 및 제3 채널들에 제공되었다. 혼합물로부터 형성된 신경망들은 인큐베이션 후에, 도 12에 도시된다.
도 13은 일부 실시예들에 따라 인간 뇌 미세혈관 내피 세포들(HBMEC들)을 사용함으로써 형성된 혈관 그물들을 도시한다. 혈관 그물들은 다양한 조건들 하에 HBMEC들을 사용하여 형성되었다. 도 13에는 (1) 제1 채널에서 2.5 mg/ml의 피브린 겔 내에 4 mi/ml의 HBMEC P5, 1 mi/ml의 LF P6의 6 μL 혼합물 및 제2 및 제3 채널들에서 1 mi/ml의 HBMEC P4 현탁액을 포함하는 10 μL 용액을 사용하여 형성된 혈관 그물들, (2) 제1 채널에서 2.5 mg/ml의 피브린 겔 내에 4 mi/ml의 HBMEC P5, 2 mi/ml의 LF P6의 6 μL 혼합물 및 제2 및 제3 채널들에서 1 mi/ml의 HBMEC P4 현탁액을 포함하는 10 μL 용액을 사용하여 형성된 혈관 그물들, (3) 제1 채널에서 2.5 mg/ml의 피브린 겔 내에 6 mi/ml의 HBMEC P5, 1 mi/ml의 LF P6의 6 μL 혼합물 및 제2 및 제3 채널들에서 1 mi/ml의 HBMEC P4 현탁액을 포함하는 10 μL 용액을 사용하여 형성된 혈관 그물들, 및 (4) 제1 채널에서 2.5 mg/ml의 피브린 겔 내에 6 mi/ml의 HBMEC P5, 2 mi/ml의 LF P6의 6 μL 혼합물 및 제2 및 제3 채널들에서 1 mi/ml의 HBMEC P4 현탁액을 포함하는 10 μL 용액을 사용하여 형성된 혈관 그물들이 도시된다.
도 14는 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 장치 상의 혈관형성을 도시한다. 혈관형성을 유도하기 위해, 일부 실시예들에서, 도 14의 섹션 (a)에 도시된 바와 같이, 블랭크 겔은 제1 채널에 제공되고, 폐 섬유아세포들을 포함하는 겔은 제2 채널에 제공되고, 시딩 내피 세포들을 포함하는 용액은 제3 채널에 제공된다. 도 14는 또한 장치(섹션 b) 내의 혈관 내피 성장 인자(VEGF)의 3차원 분포 및 섹션 b(섹션 c)에 도시된 라인(AA')을 따르는 VEGF 분자들의 분포를 도시한다. 도 14의 섹션 4는 인큐베이션의 7 일 후에 형성된 혈관들을 도시한다.
도 15는 일부 실시예들에 따라 스페로이드(예를 들어, 3차원의 실질적으로 구체 세포 응집체들)를 갖는 혈관형성을 도시한다. 스페로이드를 갖는 혈관형성을 유도하기 위해, 일부 실시예들에서, 도 15의 섹션 (a)에 도시된 바와 같이, 스페로이드 및 블랭크 겔의 혼합물은 제1 채널에 제공되고, 시딩 내피 세포들을 포함하는 용액은 제2 및 제3 채널들에 제공된다. 도 15는 또한 장치(섹션 b) 내의 혈관 내피 성장 인자(VEGF)의 3차원 분포 및 섹션 b(섹션 c)에 도시된 라인(AA')을 따르는 VEGF 분자들의 분포를 도시한다. 도 15의 섹션 4는 인큐베이션의 7 일 후에 스페로이드 주위에 형성된 혈관들을 도시한다. 도 15가 스페로이드를 사용하는 일 예를 도시하지만, 일부 실시예들에서, 오르가노이드(예를 들어, 줄기 세포들로부터 유도되는 자기 조직된 3차원 조직 배양들)는 스페로이드 대신에 사용된다.
도 16은 일부 실시예들에 따라 혈관화된 종양 스페로이드의 형성을 도시한다. 도 16에서, 스페로이드(예를 들어, 종양 스페로이드), HUVEC, 폐 섬유아세포들, 및 하이드로겔의 혼합물, 예컨대 마우스 육종 세포들에 의해 분비된 피브리노겐, 콜라겐, 또는 단백질 혼합물의 혼합물은 제1 채널 내로 제공된다. 일부 실시예들에서, 혼합물은 또한 트롬빈을 포함한다. 제1 용액의 노출된 계면들(예를 들어, 측방 계면들)은 내피 세포들로 코팅된다. 인큐베이션 후에, 종양 스페로이드에 대한 혈관 그물들이 형성된다. 형성된 모델(혈관화된 종양 스페로이드를 포함함)은 미세환경의 종양의 작용을 연구하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 형성된 모델은 3차원 혈관 그물들을 통해 종양 스페로이드에 효과적으로 전달될 수 있는 약제들 또는 세포들을 스크리닝하는 데 사용될 수 있다.
도 17a는 일부 실시예들에 따라 유체 채널을 갖는 장치의 평면도 및 라인(AA')을 따르는 장치의 단면을 도시한다. 도 17a에 도시된 장치는 도 17a의 제2 및 제3 채널들이 상단 상에 노출되는 반면, 도 1a의 제2 및 제3 채널들이 측방으로 노출되는 것을 제외하고, 도 1a에 도시된 장치와 유사하다. 도 17a에서, 장치는 제1 채널(1704)이 빔(1714)과 기재(106) 사이에 정의되도록 빔(1714)을 포함한다. 도 17a의 장치는 또한 제2 채널(1706)이 빔(1714)과 빔(1716) 사이에 정의되도록 빔(1716)을 포함한다. 도 17a에서, 장치는 제3 채널(1708)이 빔(1714)과 빔(1718) 사이에 정의되도록 빔(1718)을 더 포함한다.
도 17a에 도시된 바와 같이, 제1 채널(1704)은 폭(w1), 높이(h1), 및 직경(d1)을 갖는 관통 구멍을 갖는다. 일부 실시예들에서, w1은 0.1 mm 내지 10 mm, 0.5 mm 내지 5 mm, 1 mm 내지 3 mm, 또는 1.5 mm 내지 2.5 mm이다. 일부 실시예들에서, h1은 0.1 mm 내지 2 mm, 0.1 mm 내지 1 mm, 0.1 mm 내지 0.5 mm, 또는 0.1 mm 내지 0.3 mm이다. 일부 실시예들에서, d1은 0.1 mm 내지 1 mm, 0.2 mm 내지 0.9 mm, 0.3 mm 내지 0.8 mm, 또는 0.4 mm 내지 0.7 mm이다. 일부 실시예들에서, d1은 w1 미만이다.
도 17a의 제2 채널(1706)(또는 제3 채널(1708))은 w2의 폭 및 h2의 높이를 갖는다. 일부 실시예들에서, w2는 0.1 mm 내지 10 mm, 0.5 mm 내지 5 mm, 1 mm 내지 3 mm, 또는 1.5 mm 내지 2.5 mm이다. 일부 실시예들에서, h2는 0.1 mm 내지 10 mm, 0.5 mm 내지 5 mm, 1 mm 내지 3 mm, 또는 1.5 mm 내지 2.5 mm이다. 일부 실시예들에서, h2는 h1보다 더 크다. 도 1a에 도시된 장치와 유사하게, 도 17a에 도시된 장치는 주입 구멍(216)을 통해 제2 채널을 충전하는 것을 허용한다. 그러나, 도 17a에 도시된 장치는 더 큰 부피의 액체(예를 들어, 10 μL과 비교하여 25 μL)가 주입 구멍(216)으로 주입되는 것을 허용한다. 액체가 내피 세포들을 포함할 때, 내피 세포들의 단층은 제1 액체 및 제2 액체의 계면 상에 형성될 수 있다. 따라서, 도 17a에 도시된 장치는 내피 세포들로 액체 계면을 코팅하는 것을 용이하게 할 수 있으며, 이는 차례로, 도 17a에 도시된 장치를 사용하여 수행된 실험들의 재현성을 개선하고 내피 세포 층을 형성하는 데 필요한 내피 세포들의 양을 감소시킨다.
일부 실시예들에서, 도 17a에 도시된 바와 같이, 빔(1716)은 측면 구조(1726)(이의 일부)에 포함되며, 이는 또한 주입 구멍(216) 및 제2 액체가 주입 구멍(216)으로부터 제2 채널(1706)로 흐르는 것을 허용하는 채널(1746)을 정의한다. 일부 실시예들에서, 도 17a에 도시된 바와 같이, 빔(1718)은 측면 구조(1728)(또는 이의 일부)에 포함되며, 이는 또한 주입 구멍(218) 및 제2 액체가 주입 구멍(218)으로부터 제3 채널(1708)로 흐르는 것을 허용하는 채널(1748)을 정의한다.
도 17b는 일부 실시예들에 따라 액체 패터닝을 갖는 도 17a에 도시된 장치의 단면도를 도시하고, 도 17c는 일부 실시예들에 따라 액체 패터닝을 갖는 도 17a에 도시된 장치의 저면도를 도시한다. 일부 실시예들에서, 장치는 액체들을 주입하기 전에 플라즈마 처리를 받는다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 처리는 장치 하이드로필릭 내에 특정 표면들을 만든다. 하이드로겔을 포함하는 제1 액체(예를 들어, 6 내지 10 μL; 그러나, 상이한 부피가 장치 및 유체 채널들의 크기에 따라 사용될 수 있음)는 주입 구멍(214)을 통해 제1 채널에 제공된다. 하이드로겔의 겔화가 친수성 표면(예를 들어, 플라즈마 처리에 의해 처리된 표면) 상에 수행될 때, 하이드로겔의 계면은 도 17b에 도시된 바와 같이 오목한 표면을 가질 수 있다. 하이드로겔의 겔화(예를 들어, 피브리노겐에 대해 ~5 분) 후에, 제2 및 제3 액체들은 제2 채널 및 제3 채널에 각각 제공된다. 일부 실시예들에서, 배양기는 저장조들(1736 및 1738)에 제공되고, 장치는 인큐베이션된다.
예를 들어, 도 17a 및 도 17b에 도시된 장치를 사용하여 혈관화된 종양 스페로이드를 구성하기 위해, 종양 스페로이드, HUVEC들 6.0 mi/ml, 폐 섬유아세포들 3.0 mi/ml, 피브리노겐, 및 트롬빈의 혼합물은 장치가 플라즈마 처리를 받은 후에 주입 구멍(214)을 통해 제1 채널에 제공된다. 피브린 겔의 겔화(~5 분) 후에, 현탁액 내의 내피 세포들을 포함하는 용액은 주입 구멍들(216 및 218)을 통해 제2 채널 및 제3 채널에 제공된다. 그 후에, 200 내지 250 μL의 배양기는 저장조들(1736 및 1738)에 제공되고 장치는 인큐베이션되어 혈관화된 종양 스페로이드를 형성한다.
도 18은 일부 실시예들에 따라 도 17a에 도시된 장치의 제2 채널을 성공적으로 충전하기 위한 조건들을 도시한다. 일부 경우들에서, 제2 채널(206) 내로 (주입 구멍(216)을 통해) 제공된 제2 액체는 이하의 조건이 충족될 때 확산하고 제2 채널(206)을 (예를 들어, 표면 장력에 의해) 충전한다:
w2는 제2 채널(206)의 폭이고, h2는 제2 채널(206)의 높이이고, γ는 제2 액체의 표면 장력이고, 몸체 접촉 각도(θb)는 제2 액체와 몸체(102) 사이의 어드밴스 접촉 각도이고, 기재 접촉 각도(θs)는 제2 액체와 기재(106) 사이의 전진 접촉 각도이고, 겔 접촉 각도(θh)는 제2 액체와 제1 액체 내의 하이드로겔(예를 들어, 경화된 피브리노겐) 사이의 전진 접촉 각도이다.
도 19는 도 17a에 도시된 장치를 사용함으로써 형성되는 내피화된 마이크로채널들을 도시한다. 도 19에 도시된 형광은 렉틴 라벨링 내피 세포들에서 나온다. 도 19의 이미지는 혈관 그물들 및 내피 세포들의 단층을 도시한다. 이미지는 또한 혈관 그물들 내의 내피 세포들 및 단층이 문합을 형성하는 것을 도시한다.
도 20은 일부 실시예들에 따라 관류 가능한 혈관망들을 도시한다. 도 20의 이미지들은 HUVEC들이 증식하고 오목한 하이드로겔 계면을 커버하는 것을 도시한다. 하이드로겔 계면의 곡률이 제1 채널에 제공된 하이드로겔의 부피(1: 개방 채널, 2: 6 μL, 3: 7 μL, 4: 8 μL, 및 5: 10 μL)에 기초하여 변경되지만, 내피 세포들의 단층은 하이드로겔 계면의 곡률에 관계없이 하이드로겔 계면을 일관되게 커버한다.
도 21은 일부 실시예들에 따라 관류 가능한 혈관망들을 도시한다. HUVEC들, 폐 섬유아세포들, 및 하이드로겔(1: HUVEC 6 mi/ml, LF 6 mi/ml; 2: HUVEC 6 mi/ml, LF 3 mi/ml; 3: HUVEC 6 mi/ml, LF 2 mi/ml; 및 4: HUVEC 6 mi/ml, LF 1 mi/ml)의 혼합물을 사용함으로써 형성된 관류 가능한 혈관망들은 상이한 형상들을 갖지만, 혈관망들의 전부는 그를 통해 2 μm 직경 마이크로비드들의 전달을 허용한다.
도 22는 감소된 내피화를 갖는 조직 모델 및 내피화된 마이크로채널들을 갖는 조직 모델의 비교를 도시한다. 도 22의 좌측 측면 상에는 내피 층 없이 형성된 조직 모델이 도시되며, 이는 그를 통해 마이크로비드들의 전달을 허용하지 않는다. 대조적으로, 도 22의 우측 측면 상에 도시된 조직 모델은 하이드로겔 계면들 상에 내피 세포 층들을 갖고, 내피 세포 층들은 마이크로비드들이 전달될 수 있도록 혈관 그물들의 형성을 용이하게 한다.
도 23은 내피화를 갖지 않는 조직 모델 및 내피화된 마이크로채널들을 갖는 조직 모델의 비교를 도시한다. (우측 측면 상에 도시된) 내피 세포들의 층을 사용하여 형성되는 혈관화된 스페로이드는 염료 분자들이 제2 채널(하단에 도시됨)로부터 제1 채널 내에 형성된 혈관 그물들을 통해 제3 채널(상단에 도시됨)로 살포되는 것을 허용한다. 비교에서, (좌측 측면 상에 도시된) 내피 세포들의 층 없이 형성되는 혈관화된 스페로이드는 염료 분자들이 제2 채널(하단에 도시됨)로부터 제3 채널(상단에 도시됨)로 살포되는 것을 허용하지 않는다.
도 24는 일부 실시예들에 따라 관류 가능한 혈관망의 형성을 도시한다. 6 mi/ml의 HUVEC 및 3 mi/ml의 LF의 혼합물을 사용하여 큰 영역을 가로질러(예를 들어, 2 mm의 거리에 걸쳐) 형성된 혈관 그물은 제2 채널과 제3 채널 사이에 마이크로비드들의 살포를 여전히 허용한다.
도 25는 일부 실시예들에 따라 혈관화된 미세종양 조직의 형성을 도시한다. 혈관화된 미세종양 조직은 5일 동안 제1 채널에서 6 mi/ml의 HUVEC, LF 3 mi/ml, 및 0.2 mi/ml의 SW48 대장 암 세포의 혼합물, 및 0.85 mi/ml의 HUVEC-S를 인큐베이션함으로써 형성되었다. 도 25에 도시된 이미지는 렉틴으로 얼룩지게 함으로써 획득되었다.
도 26은 일부 실시예들에 따라 혈관화된 암 스페로이드를 도시한다. PANC-1 암 스페로이드는 1:9:4 비율로 LF 및 HUVEC들와 혼합되었고 인큐베이션을 위해 제1 채널에 제공되었다. 8 일 동안 인큐베이션 후에 형성되는 혈관화된 암 스페로이드는 도 26에 도시된다.
도 27은 일부 실시예들에 따라 혈관화된 암 스페로이드들(1: 혈관화된 PANC-1 스페로이드; 2: 혈관화된 MIA PACA-2 스페로이드)의 형성을 도시한다. 이들 혈관화된 암 스페로이드들은 암의 유형들에 기초하여 혈관 그물들의 모폴로지의 연구를 허용한다. 추가적으로, 혈관화된 암 스페로이드들은 바이오마커들 및 표현형들의 연구를 허용한다.
도 28은 일부 실시예들에 따라 조직의 수집을 도시한다. 본원에 설명된 혈관 그물들은 본원에 설명된 장치 내에서만 연구될 필요가 없다. 대신에, 혈관 그물들을 포함하는 조직은 혈관 그물들이 다른 검정들에 사용되거나 다른 분석 방법들을 받을 수 있도록 장치로부터 제거될 수 있다. 장치로부터 조직의 제거 또는 수집을 용이하게 하기 위해, 일부 실시예들에서, 분리형 기재가 사용된다. 혈관 그물들이 형성된 후에, 분리형 기재는 접착제 층(예를 들어, 감압 접착제 테이프 또는 몸체)으로부터 분리된다. 일부 실시예들에서, 조직과 접촉하는 분리형 기재의 일부는 (예를 들어, 생검 펀치에 의해) 제거된다. 그 후에, 분리형 기재, 또는 그 일부는 완충 용액(예를 들어, 인산 완충 염분) 내에 배치되어 분리형 기재로부터 조직의 분리를 용이하게 한다.
도 29는 일부 실시예들에 따라 유체 장치에서 성장된 조직 내의 혈관형성을 도시한다. 폐 섬유아세포들 및 피브린의 혼합물은 제1 채널에 제공되었고 내피 세포들을 포함하는 용액은 제2 및 제3 채널들에 제공되었다. 도 29의 섹션 (1)에 도시된 바와 같이, 상이한 양들의 배양기는 제1 저장조(1736) 및 제2 저장조(1738) 내의 상이한 수준들의 배양기에 의해 야기된 압력 차이가 제1 채널 내의 하이드로겔을 통해 흐름을 유도하도록 제1 저장조(1736) 및 제2 저장조(1738)에 제공될 수 있다. 도 29의 섹션 (2)는 동일한 양들의 배양기가 제1 저장조(1736) 및 제2 저장조(1738)에 제공될 때 내피 세포 발아를 도시하고, 도 29의 섹션 (3)은 제1 저장조(1736) 및 제2 저장조(1738)에 제공된 배양기의 부피들이 100 μL만큼 다를 때 내피 세포 발아를 도시한다.
도 30은 일부 실시예들에 따라 유체 장치에서 성장된 조직 내의 혈관형성을 도시한다. 폐 섬유아세포들 및 피브린의 혼합물은 제1 채널에 제공되었고 내피 세포들을 포함하는 용액은 제2 및 제3 채널들에 제공된 한편 제2 및 제3 채널들에 제공된 용액의 부피들은 100 μL만큼 달랐다. 제1 채널에 제공된 폐 섬유아세포 및 피브린의 혼합물의 부피가 변화되었을 지라도(예를 들어, 7 μL, 8 μL, 9 μL, 10 μL), 혼합물의 부피는 내피 세포 발아에 영향을 미치지 않는다.
도 31은 일부 실시예들에 따라 내피화된 마이크로채널을 형성하기 위한 방법(3100)을 도시하는 흐름도이다.
방법(3100)은 마이크로유체 장치의 제1 채널로 제1 용액을 주입하는 단계(3102)를 포함한다(예를 들어, 제1 액체는 도 3 또는 도 17b에 도시된 바와 같이 주입 구멍(214)을 통해 제1 채널로 주입됨).
방법(3100)은 또한 내피화된 마이크로채널을 형성하기 위해 제1 채널과 연통 가능한 마이크로유체 장치의 제2 채널로 제2 용액을 주입하는 단계(3104)를 포함한다(예를 들어, 제2 액체는 도 3 또는 도 17b에 도시된 바와 같이 주입 구멍(216)을 통해 제2 채널로 주입됨).
일부 실시예들에서, 마이크로유체 장치는 본원에 설명된 임의의 장치(예를 들어, 도 1a 또는 도 17a에 도시된 장치)이다.
일부 실시예들에서, 제1 용액은 하이드로겔을 포함한다. 일부 실시예들에서, 하이드로겔은 마우스 육종 세포들에 의해 분비된 피브리노겐, 콜라겐, 또는 단백질 혼합물(예를 들어, 또한 매트리겔로 공지된, Engelbreth-Holm-Swarm 마우스 육종 세포들에 의해 분비된 단백질 혼합물) 중 하나 이상을 포함한다.
일부 실시예들에서, 제1 용액은 내피 세포들(예를 들어, HUVEC들)을 포함한다.
일부 실시예들에서, 제1 용액은 또한 섬유아세포(예를 들어, 폐 섬유아세포들)를 포함한다.
일부 실시예들에서, 제1 용액은 트롬빈을 포함한다. 트롬빈은 피브린으로 피브리노겐의 변환을 야기하며, 이는 혈관 그물들의 형성을 용이하게 한다.
일부 실시예들에서, 제2 용액은 내피 세포들(예를 들어, HUVEC들)을 포함한다.
일부 실시예들에서, 방법은 제1 용액으로부터 형성된 하이드로겔 계면을 내피 세포들의 하나 이상의 층(예를 들어, 도 22, 섹션 (2))으로 코팅하는 단계(3106)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 방법은 제1 용액으로부터 형성된 하이드로겔 계면을 내피 세포들의 단 하나의 층(예를 들어, 단층)으로 코팅하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 하이드로겔 계면은 제2 용액 내의 내피 세포들의 증식에 의해 내피 세포들의 층으로 코팅된다.
일부 실시예들에서, 방법은 제1 채널과 연통 가능한 마이크로유체 장치의 제3 채널로 제3 용액을 주입하는 단계(3108)를 포함한다(예를 들어, 제3 액체는 도 3 또는 도 17b에 도시된 바와 같이 주입 구멍(218)을 통해 제3 채널로 주입됨).
일부 실시예들에서, 제3 용액은 내피 세포들(예를 들어, HUVEC들)을 포함한다.
일부 실시예들에서, 방법(3100)은 방법(3200) 또는 방법(3300)에 대해 본원에 설명된 하나 이상의 특징을 포함한다. 예를 들어, 방법(3100)은 일부 실시예들에서, 제1 빔으로부터 기재를 제거하는 단계 및 하나 이상의 세포를 추출하는 단계를 포함한다. 간결성을 위해, 그러한 상세들은 본원에 반복되지 않는다.
도 32는 일부 실시예들에 따라 혈관화된 스페로이드를 형성하기 위한 방법(3200)을 도시하는 흐름도이다.
방법(3200)은 마이크로유체 장치의 제1 채널로 제1 용액을 주입하는 단계(3202)를 포함한다(예를 들어, 도 9a). 제1 용액은 스페로이드를 포함한다. 일부 실시예들에서, 스페로이드는 종양 스페로이드이다.
방법(3200)은 또한 혈관화된 스페로이드를 형성하기 위해 제1 채널과 연통 가능한 마이크로유체 장치의 제2 채널로 제2 용액을 주입하는 단계(3204)를 포함한다.
일부 실시예들에서, 제1 용액은 하이드로겔을 포함한다.
일부 실시예들에서, 하이드로겔은 피브리노겐, 콜라겐, 또는 단백질 혼합물 중 하나 이상을 포함한다.
일부 실시예들에서, 제1 용액은 내피 세포들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 제1 용액은 섬유아세포를 포함한다.
일부 실시예들에서, 제1 용액은 트롬빈을 포함한다.
일부 실시예들에서, 제2 용액은 내피 세포들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 방법(3200)은 제1 용액으로부터 형성된 하이드로겔 계면을 내피 세포들의 하나 이상의 층으로 코팅하는 단계(3206)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 방법(3200)은 제1 용액으로부터 형성된 하이드로겔 계면을 내피 세포들의 단일 층으로 코팅하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 방법(3200)은 혈관화된 스페로이드를 형성하기 위해 제1 채널과 연통 가능한 마이크로유체 장치의 제3 채널로 제3 용액을 주입하는 단계(3208)를 포함한다.
일부 실시예들에서, 제3 용액은 내피 세포들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 방법(3200)은 인큐베이션 용액을 제공하는 단계(3210)를 포함한다.
일부 실시예들에서, 방법(3200)은 혈관화된 종양 스페로이드를 형성하기 위해 마이크로유체 장치를 인큐베이션하는 단계(3212)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 방법(3200)은 제1 용액이 제2 용액과 접촉하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 방법(3200)은 제1 용액이 제2 용액 및 제3 용액과 접촉하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 방법(3200)은 제1 빔으로부터 기재를 제거하는 단계(3214)(예를 들어, 제1 빔과 기재 사이의 거리를 증가시키는 단계), 및 하나 이상의 세포(예를 들어, 도 28에 도시된 바와 같이 조직으로부터의 하나 이상의 세포)를 추출하는 단계(3216)를 포함한다.
일부 실시예들에서, 방법(3200)은 방법(3100) 또는 방법(3300)에 대해 본원에 설명된 하나 이상의 특징을 포함한다. 간결성을 위해, 그러한 상세들은 본원에 반복되지 않는다.
도 33은 일부 실시예들에 따라 혈관화된 오르가노이드를 형성하기 위한 방법(3300)을 도시하는 흐름도이다.
방법(3300)은 마이크로유체 장치의 제1 채널로 제1 용액을 주입하는 단계(3302)를 포함하며, 제1 용액은 오르가노이드를 포함한다.
방법(3300)은 또한 혈관화된 오르가노이드를 형성하기 위해 제1 채널과 연통 가능한 마이크로유체 장치의 제2 채널로 제2 용액을 주입하는 단계(3304)를 포함한다.
일부 실시예들에서, 방법(3300)은 혈관화된 오르가노이드를 형성하기 위해 제1 채널과 연통 가능한 마이크로유체 장치의 제3 채널로 제3 용액을 주입하는 단계(3306)를 포함한다.
일부 실시예들에서, 방법(3300)은 방법(3100) 또는 방법(3200)에 대해 본원에 설명된 하나 이상의 특징을 포함한다. 예를 들어, 방법(3300)은 일부 실시예들에서, 제1 용액으로부터 형성된 하이드로겔 계면을 내피 세포들의 하나 이상의 층으로 코팅하는 단계를 포함한다. 간결성을 위해, 그러한 상세들은 본원에 반복되지 않는다.
이들 원리들 및 예들을 고려하여, 우리는 특정 실시예들을 참조한다.
일부 실시예들에 따라, 장치는 기재(예를 들어, 도 2d 또는 도 17a의 기재(106)); 기재 상에 정의된 제1 마이크로유체 채널(예를 들어, 도 2d의 제1 채널(204); 도 17a의 제1 채널(1704)); 및 제1 마이크로유체 채널과 다르고, 기재 상에 정의되고 제1 마이크로유체 채널과 접촉하고, 이에 실질적으로 평행한 제2 마이크로유체 채널(예를 들어, 도 2d의 제2 채널(206); 도 17a의 제2 채널(1706))을 포함한다.
일부 실시예들에서, 기재는 상단 표면(예를 들어, 몸체(102) 또는 밀봉재(104)를 향하는 표면) 및 상단 표면에 대향하는 하단 표면(예를 들어, 몸체(102) 또는 밀봉재(104)로부터 멀리 향하는 표면)을 갖는다.
일부 실시예들에서, 장치는 하단 표면 및 측면 표면들을 갖는 제1 빔(예를 들어, 도 2d의 빔(224); 도 17a의 빔(1714))을 포함하며, 제1 빔은 적어도 제1 마이크로유체 채널을 정의하기 위해 기재의 상단 표면으로부터 이격된다.
일부 실시예들에서, 제1 빔은 제1 용액을 수용하기 위해 상단 표면과 제1 빔의 하단 표면 사이에 연장되는 관통 구멍(예를 들어, 도 2d 또는 도 17a의 구멍(214))을 정의한다.
일부 실시예들에서, 장치는 제2 마이크로유체 채널을 정의하는 제2 빔(예를 들어, 도 2d의 빔(226); 도 17a의 빔(1716))을 포함한다.
일부 실시예들에서, 제2 빔은 상단 표면 및 상단 표면에 대향하는 하단 표면을 갖고, 제2 빔의 적어도 일부는 제2 빔의 하단 표면과 기재(예를 들어, 도 2d의 빔(226))의 상단 표면 사이에 제2 마이크로유체 채널을 정의하기 위해 기재로부터 이격된다. 제2 빔은 제1 빔에 인접한다. 일부 실시예들에서, 제2 빔은 제1 빔과 접촉한다. 일부 실시예들에서, 제2 빔은 제3 빔의 길이의 실질적인 부분을 따라 제1 빔에 인접한다.
일부 실시예들에서, 제2 빔(예를 들어, 도 17a의 빔(1716))은 측면 표면을 갖고, 제2 빔은 제1 빔의 제1 측면 표면과 제2 빔의 측면 표면 사이에 제2 마이크로유체 채널을 정의하기 위해 제1 빔으로부터 이격된다.
일부 실시예들에서, 제2 빔은 기재와 접촉한다(예를 들어, 도 17a의 빔(1716)은 기재(106)와 직접 접촉하거나 밀봉재를 통해 기재(106)와 접촉함).
일부 실시예들에서, 제2 빔은 제2 용액을 수용하기 위해 관통 구멍을 갖는 제1 측면 구조에 포함된다(예를 들어, 도 17a의 빔(1716)은 또한 주입 구멍(216)을 갖는 측면 구조(1726)에 포함됨).
일부 실시예들에서, 제1 빔 및 제2 빔은 일체로 형성된다(예를 들어, 제1 빔 및 제2 빔은 몸체(102)의 일부로서 동시에 형성됨).
일부 실시예들에서, 장치는 제1 마이크로유체 채널과 접촉하고 이에 실질적으로 평행한 제3 마이크로유체 채널(예를 들어, 도 2d 또는 도 17a의 제3 채널(208))을 포함한다.
일부 실시예들에서, 장치는 제3 마이크로유체 채널(예를 들어, 도 2d의 빔(228); 도 17a의 빔(1718))을 정의하는 제3 빔을 포함한다.
일부 실시예들에서, 제3 빔은 상단 표면 및 상단 표면에 대향하는 하단 표면을 갖고, 제3 빔의 적어도 일부는 제3 빔의 하단 표면과 기재(예를 들어, 도 2d의 빔(228))의 상단 표면 사이에 제3 마이크로유체 채널을 정의하기 위해 기재로부터 이격된다. 제3 빔은 제1 빔에 인접한다. 일부 실시예들에서, 제3 빔은 제1 빔과 접촉한다. 일부 실시예들에서, 제3 빔은 제3 빔의 길이의 실질적인 부분을 따라 제1 빔에 인접한다.
일부 실시예들에서, 제3 빔(예를 들어, 도 17a의 빔(1718))은 측면 표면을 가지며, 제3 빔은 제1 빔의 제2 측면 표면과 제3 빔의 측면 표면 사이에 제3 마이크로유체 채널을 정의하기 위해 제1 빔으로부터 이격된다.
일부 실시예들에서, 제3 빔은 기재와 접촉한다(예를 들어, 도 17a의 빔(1718)은 기재(106)와 직접 접촉하거나 밀봉재를 통해 기재(106)와 접촉함).
일부 실시예들에서, 제3 빔은 제3 용액을 수용하기 위해 관통 구멍을 갖는 제2 측면 구조에 포함된다(예를 들어, 도 17a의 빔(1718)은 또한 주입 구멍(218)을 갖는 측면 구조(1728)에 포함됨).
일부 실시예들에서, 제1 빔 및 제3 빔은 일체로 형성된다(예를 들어, 제1 빔 및 제3 빔은 몸체(102)의 일부로서 동시에 형성됨).
일부 실시예들에서, 기재는 제1 재료로 제조되고 제1 빔은 제2 재료로 제조되며, 제1 재료 및 제2 재료는 (예를 들어, 물과 같은, 특정 액체에 대해) 미리 정의된 모세관 힘 기준을 충족하는 표면 장력들을 갖는다.
일부 실시예들은 본원에 설명된 임의의 방법에 의해 형성되는 내피화된 마이크로채널을 포함한다.
일부 실시예들은 본원에 설명된 임의의 방법에 의해 형성되는 혈관화된 종양 스페로이드를 포함한다.
일부 실시예들은 본원에 설명된 임의의 방법에 의해 형성되는 혈관화된 오르가노이드를 포함한다.
본원에 설명된 마이크로유체 장치들은 이하의 장점들을 갖는다. 첫째, 마이크로유체 장치들은 3차원 세포 배양에서 낮은 가스 포화에 의해 야기된 문제들을 해결할 수 있다. 즉, 종래 기술에서, 저장조 내의 배양기가 길고 좁은 배양기 채널을 통해 마이크로유체 채널 내의 세포들에 제공되기 때문에,배양기 내의 가스 포화는 배양기의 상단 표면으로부터 제공된 가스가 배양기 채널을 통과하는 동안 감소되고, 따라서 세포들에 불리한 환경이 제공된다. 다른 한편, 마이크로유체 장치는 마이크로유체 채널의 양 개방 측면들을 통해 배양기와의 유체 흐름을 용이하게 하기 위해 연결되고, 따라서 높은 가스 포화를 유지하는 세포 배양 환경이 제공될 수 있다.
추가적으로, 마이크로유체 장치는 빠르고 간단한 유체 패터닝을 제공한다. 즉, 마이크로유체 장치에서, 모세관 힘에 의해 유체 흐름을 용이하게 하는 내부 코너 경로가 형성되고 마이크로유체 채널과 연결되어 유체 흐름을 용이하게 하고, 따라서 적절한 양의 유체는 내부 코너 경로 상의 선택된 위치에 제공되어, 전체 마이크로유체 채널들 및 내부 코너 경로들의 용이한 패터닝을 야기한다. 따라서, 마이크로유체 장치는 실험 정밀도, 시간 및 이용에 상당히 우수한 효과를 제공한다. 더욱이, 주입 구멍들은 용액들을 동일한 위치들에 제공하는 것을 용이하게 하고, 그것은 균일하고 재현 가능한 반복된 실험이 필요할 때 유용할 수 있다. 유체 패터닝은 마이크로유체 장치의 내부 코너 경로를 따라 유체에 적용된 모세관 힘이 평형 상태일 때까지 이동하기 때문에, 마이크로유체 장치의 내부 코너 경로가 동일한 접촉 각도를 가질 때, 유체 패터닝은 실험자 또는 조작자의 경험 및 기술과 같은 외부 인자들에 관계없이 균일하게 수행될 수 있다.
추가적으로, 마이크로유체 장치는 유체가 적용된 몇 초, 바람직하게는, 1 초 내에 원하는 영역에 유체의 패터닝을 허용할 수 있고, 따라서 빠르고 균일한 패터닝을 필요로 하는 환경에 적절하다. 예를 들어, 2개 이상의 유형의 세포들의 3차원 공배양에서, 패터닝은 상이한 세포들을 포함하는 유체들의 혼합을 방지하는 데 매우 중요하다. 이러한 경우에, 자유 질량 전달이 가능한 환경 하에 세포들을 특정 위치에 고정하기 위해, 중합체 재료, 예를 들어, 피브린 겔은 세포들과 함께 사용된다. 여기서, 세포들과 혼합된 피브린 겔을 경화하기 위해, 일반적으로 사용된 가교제가 첨가되고, 안정되고 매우 신뢰할 수 있는 실험을 위해, 빠르고 균일한 유체 패터닝이 필요하다.
추가적으로, 마이크로유체 장치는 플라스틱(예를 들어, 엔지니어링 플라스틱)으로 제조되고, 마이크로유체 장치는 사출 성형, 뜨거운 엠보싱 또는 3D 인쇄에 의해 용융된 수지를 경화함으로써 제조될 수 있고, 따라서 경제적인 대량 생산에 적용 가능한 장점을 갖는다. 일부 실시예들에서, 플라스틱은 친수성 재료이다. 일부 실시예들에서, 플라스틱은 소수성 재료이다.
일부 실시예들에서, 기재는 플라스틱(예를 들어, 엔지니어링 플라스틱)으로 제조된다. 일부 실시예들에서, 기재는 유리로 제조된다.
전술된 바와 같이, 전술된 구조 및 장점들을 갖는 마이크로유체 장치는 모세관 힘이 유체의 패터닝에서, 유체 주입 위치의 정확한 제어를 위한 별도의 센서를 필요로 하지 않는 것을 제외하고 다른 외부 힘들, 예를 들어, 압력을 필요로 하지 않고, 주입 실패의 확률을 상당히 감소시키고, 따라서 마이크로유체 장치는 자동화 장비를 사용하여 세포 배양에 적용될 수 있다.
챔버에 내장되고 양 측면들에서 개방된 마이크로유체 채널을 포함하는 마이크로유체 장치는 친수성 표면 특성을 갖는 재료를 사용하여 제조되고, 유체는 모세관 힘을 사용하여 마이크로유체 채널 내에 패턴화될 수 있다. 일부 실시예들에 따라, 내부 코너 경로 및 마이크로유체 채널은 마이크로유체 장치의 내부 코너 경로 상에 패턴화될 유체의 적절한 양을 도포함으로써 빠르고 정확한 유체 패터닝에 동시에 사용될 수 있다. 추가적으로, 마이크로유체 채널은 챔버의 하부 부분에 통합되거나 내장되고, 따라서 연결되어 종래 기술에 도시된 바와 같이 길고 좁은 배양기 채널을 통과하지 않고 배양기와의 유체 흐름을 용이하게 한다. 따라서, 세포들이 챔버 내의 배양기의 상단 표면 상에 있는, 공기 접촉 표면으로부터 진입하는 가스를 용이하게 사용할 수 있기 때문에, 유리한 배양 환경은 마이크로유체 채널 내의 세포들에 부여될 수 있다. 따라서, 마이크로유체 장치는 세포들 또는 조직의 3차원 배양에 효과적으로 사용될 수 있다.
본 출원은 마이크로유체 채널(종종 배양기 챔버에 내장됨)을 포함하는 마이크로유체 장치, 및 모세관 힘에 의해 형성되고 인접한 마이크로유체 채널과 배양기 사이의 유체 흐름을 용이하게 하는 구조를 설명한다. 추가적으로, 본 출원은 또한 하나의 공통 기재 상에 몇 개의 마이크로유체 장치들을 갖는 구조를 설명한다. 더욱이, 마이크로유체 장치는 사출 성형에 의해 소수성 엔지니어링 플라스틱으로 제조될 수 있다. 따라서, 마이크로유체 장치는 3차원 배양에 필요한, 세포들, 조직 또는 세포들 및 조직의 배양에 효과적으로 사용될 수 있고, 따라서, 생명공학 실험실들, 화장품 개발 및 신약 개발과 같은 일반 산업들에 사용될 수 있다. 본 출원은 또한 마이크로유체 장치의 선택된 적용들을 설명한다. 마이크로유체 장치는 스페로이드(또는 오르가노이드)를 갖거나 갖지 않고, 관류 가능한 혈관 그물들을 발생시킬 수 있는 것으로 증명되었다. 예들의 일부는 신경망들뿐만 아니라 인간 뇌 미세혈관 내피 세포들 및 다양한 종양 세포들로 형성된 혈관 그물들을 포함한다. 그러한 혈관 그물들은 약물동력학의 연구를 포함하는, 다양한 약제 연구를 연구하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 혈관 그물들 내의 성장 인자들, 시토킨들, 및 약제들의 전달이 연구될 수 있다.
전술한 설명은 설명의 목적을 위해, 특정 실시예들과 관련하여 설명되었다. 그러나, 상기 예시적인 논의들은 총망라하거나 개시된 정확한 형태들로 청구항들의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 많은 수정들 및 변화들은 상기 교시들을 고려하여 가능하다. 실시예들은 다양한 설명된 실시예들의 원리들 및 그들의 실제적인 적용들을 최상으로 설명하기 위해 선택되고 설명되며, 이에 따라 다른 당업자들이 고려된 특정 사용에 적합한 바와 같은 다양한 수정들로 원리들 및 다양한 설명된 실시예들을 최상으로 이용할 수 있게 한다.

Claims (45)

  1. 장치로서,
    상단 표면 및 상기 상단 표면과 대향하는 하단 표면을 갖는 기재;
    상기 기재 상에 정의된 제1 마이크로유체 채널; 및
    상기 제1 마이크로유체 채널과 다르고, 상기 기재 상에 정의되고 상기 제1 마이크로유체 채널과 접촉하고 이에 실질적으로 평행한 제2 마이크로유체 채널을 포함하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    하단 표면 및 측면 표면들을 갖는 제1 빔을 포함하며, 상기 제1 빔은 적어도 상기 제1 마이크로유체 채널을 정의하기 위해 상기 기재의 상단 표면으로부터 이격되는, 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 빔은 제1 용액을 수용하기 위해 상기 상단 표면과 상기 제1 빔의 하단 표면 사이에서 연장되는 관통 구멍을 정의하는, 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 항에 있어서,
    상기 제2 마이크로유체 채널을 정의하는 제2 빔을 포함하는, 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 빔은 상단 표면 및 상기 상단 표면에 대향하는 하단 표면을 갖고, 상기 제2 빔의 적어도 일부는 상기 제2 빔의 하단 표면과 상기 기재의 상단 표면 사이에 상기 제2 마이크로유체 채널을 정의하기 위해 상기 기재로부터 이격되고;
    상기 제2 빔은 상기 제1 빔에 인접하는, 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제2 빔은 측면 표면을 갖고, 상기 제2 빔은 상기 제1 빔의 제1 측면 표면과 상기 제2 빔의 측면 표면 사이에 상기 제2 마이크로유체 채널을 정의하기 위해 상기 제1 빔으로부터 이격되는, 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 빔은 상기 기재와 접촉하는, 장치.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 항에 있어서,
    상기 제2 빔은 제2 용액을 수용하기 위해 관통 구멍을 갖는 제1 측면 구조에 포함되는, 장치.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 항에 있어서,
    상기 제1 빔은 및 상기 제2 빔은 일체로 형성되는, 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 항에 있어서,
    상기 제1 마이크로유체 채널과 접촉하고 이에 실질적으로 평행한 제3 마이크로유체 채널을 더 포함하는, 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제3 마이크로유체 채널을 정의하는 제3 빔을 포함하는, 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제3 빔은 상단 표면 및 상기 상단 표면과 대양하는 하단 표면을 갖고, 상기 제3 빔의 적어도 일부는 상기 제3 빔의 하단 표면과 상기 기재의 상단 표면 사이에 상기 제3 마이크로유체 채널을 정의하기 위해 상기 기재로부터 이격되고;
    상기 제3 빔은 상기 제1 빔에 인접하는, 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 제3 빔은 측면 표면을 갖고, 상기 제3 빔은 상기 제1 빔의 제2 측면 표면과 상기 제3 빔의 측면 표면 사이에 상기 제3 마이크로유체 채널을 정의하기 위해 상기 제1 빔으로부터 이격되는, 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제3 빔은 상기 기재와 접촉하는, 장치.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 항에 있어서,
    상기 제3 빔은 제3 용액을 수용하기 위해 관통 구멍을 갖는 제2 측면 구조에 포함되는, 장치.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 항에 있어서,
    상기 제1 빔 및 상기 제3 빔은 일체로 형성되는, 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 항에 있어서,
    상기 기재는 제1 재료로 제조되고 상기 제1 빔은 제2 재료로 제조되며, 상기 제1 재료 및 상기 제2 재료는 미리 정의된 모세관 힘 기준을 충족하는 표면 장력들을 갖는, 장치.
  18. 내피화된 마이크로채널을 형성하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    마이크로유체 장치의 제1 채널로 제1 용액을 주입하는 단계; 및
    내피화된 마이크로채널을 형성하기 위해 상기 제1 채널과 연통 가능한 마이크로유체 장치의 제2 채널로 제2 용액을 주입하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 마이크로유체 장치는 제1항 내지 제17항 중 어느 항의 장치인, 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 제1 용액은 하이드로겔을 포함하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 하이드로겔은 피브리노겐, 콜라겐, 또는 단백질 혼합물 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
  22. 제18항 내지 제21항 중 어느 항에 있어서,
    상기 제1 용액은 내피 세포들을 포함하는, 방법.
  23. 제18항 내지 제22항 중 어느 항에 있어서,
    상기 제1 용액은 또한 섬유아세포를 포함하는, 방법.
  24. 제18항 내지 제23항 중 어느 항에 있어서,
    상기 제1 용액은 트롬빈을 포함하는, 방법.
  25. 제18항 내지 제24항 중 어느 항에 있어서,
    상기 제2 용액은 내피 세포들을 포함하는, 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제1 용액으로부터 형성된 하이드로겔 계면을 내피 세포들의 층으로 코팅하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  27. 혈관화된 스페로이드를 형성하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    마이크로유체 장치의 제1 채널로 제1 용액을 주입하는 단계로서, 상기 제1 용액은 스페로이드를 포함하는 단계; 및
    혈관화된 스페로이드를 형성하기 위해 상기 제1 채널과 연통 가능한 마이크로유체 장치의 제2 채널로 제2 용액을 주입하는 단계를 포함하는, 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제1 용액은 하이드로겔을 포함하는, 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 하이드로겔은 피브리노겐, 콜라겐, 또는 단백질 혼합물 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
  30. 제27항 내지 제29항 중 어느 항에 있어서,
    상기 제1 용액은 내피 세포들을 포함하는, 방법.
  31. 제27항 내지 제30항 중 어느 항에 있어서,
    상기 제1 용액은 섬유아세포를 포함하는, 방법.
  32. 제27항 내지 제31항 중 어느 항에 있어서,
    상기 제1 용액은 트롬빈을 포함하는, 방법.
  33. 제27항 내지 제32항 중 어느 항에 있어서,
    상기 제2 용액은 내피 세포들을 포함하는, 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 제1 용액으로부터 형성된 하이드로겔 계면을 내피 세포들의 층으로 코팅하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  35. 제27항 내지 제34항 중 어느 항에 있어서,
    상기 혈관화된 스페로이드를 형성하기 위해 상기 제1 채널과 연통 가능한 마이크로유체 장치의 제3 채널로 제3 용액을 주입하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  36. 제27항 내지 제35항 중 어느 항에 있어서,
    상기 제3 용액은 내피 세포들을 포함하는, 방법.
  37. 제27항 내지 제36항 중 어느 항에 있어서,
    인큐베이션 용액을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  38. 제27항 내지 제37항 중 어느 항에 있어서,
    상기 혈관화된 스페로이드를 형성하기 위해 상기 마이크로유체 장치를 인큐베이션하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  39. 제27항 내지 제38항 중 어느 항에 있어서, 상기 스페로이드는 종양 스페로이드인, 방법.
  40. 제18항 내지 제39항 중 어느 항에 있어서,
    상기 제1 빔으로부터 상기 기재를 제거하는 단계; 및
    하나 이상의 세포를 추출하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  41. 혈관화된 오르가노이드를 형성하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    마이크로유체 장치의 제1 채널로 제1 용액을 주입하는 단계로서, 상기 제1 용액은 오르가노이드를 포함하는 단계; 및
    혈관화된 오르가노이드를 형성하기 위해 상기 제1 채널과 연통 가능한 마이크로유체 장치의 제2 채널로 제2 용액을 주입하는 단계를 포함하는, 방법.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 혈관화된 오르가노이드를 형성하기 위해 상기 제1 채널과 연통 가능한 마이크로유체 장치의 제3 채널로 제3 용액을 주입하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  43. 제18항 내지 제26항 중 어느 항의 방법에 의해 형성된, 내피화된 마이크로채널.
  44. 제27항 내지 제40항 중 어느 항의 방법에 의해 형성된, 혈관화된 스페로이드.
  45. 제41항 또는 제42항 중 어느 항의 방법에 의해 형성된, 혈관화된 오르가노이드.
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