WO2022045780A1 - 내장 장기칩 및 이의 제조방법 - Google Patents

내장 장기칩 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2022045780A1
WO2022045780A1 PCT/KR2021/011391 KR2021011391W WO2022045780A1 WO 2022045780 A1 WO2022045780 A1 WO 2022045780A1 KR 2021011391 W KR2021011391 W KR 2021011391W WO 2022045780 A1 WO2022045780 A1 WO 2022045780A1
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microfluidic channel
layer
organ
membrane
organ chip
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PCT/KR2021/011391
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정세훈
장동진
임상은
최민영
윤진아
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인제대학교 산학협력단
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    • C12N5/0602—Vertebrate cells
    • C12N5/0679—Cells of the gastro-intestinal tract

Definitions

  • the present invention relates to a built-in organ chip for examining the absorption of organ cells for any drug.
  • Most orally administered drugs are absorbed in the gastrointestinal tract. Absorption is the process by which a drug enters the bloodstream from the site when it is administered. The absorbed drug circulates in the blood vessel, moves to the specific tissue cell site where the drug acts, and is distributed to the tissue through the cell membrane. After that, the drug reaches the site of action through dispersion as a conversion process in the body, and after showing the drug effect, it undergoes a metabolic process that converts it to an inactive state for excretion outside the body. The excretion process of excretion is carried out.
  • Absorption from the gastrointestinal tract is the first step in a complex process in which an orally administered drug arrives at the site of therapeutic action and exerts its effect. It is a major determinant of the magnitude of the therapeutic effect.
  • a permeability test using the built-in organ chip can be performed. After determining the absorption rate of the drug for the internal organ chip cultured with gastric cells, the absorption rate of the drug should be determined for the internal organ chip cultured with enterocytes. As the number of times increased, the time required for the test was inevitably increased, so the time required for the test was also not small.
  • An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and to provide a built-in organ chip capable of measuring the drug absorption rate for two or more organ cells.
  • An internal organ chip for achieving the above object includes: a first layer in which a first microfluidic channel for culturing first organ cells is formed; a second layer disposed below the first layer and having a second microfluidic channel; a third layer disposed below the second layer and having a third microfluidic channel for culturing second organ cells; a first membrane disposed between the first microfluidic channel and the second microfluidic channel to spatially separate the first microfluidic channel and the second microfluidic channel; and a second membrane disposed between the second microfluidic channel and the third microfluidic channel to spatially separate the second microfluidic channel and the third microfluidic channel.
  • the first microfluidic channel is at a point or section in which the first microfluidic channel is vertically upper and the third microfluidic channel is vertically lowered. It may be further characterized in that a reaction chamber including a channel, a second microfluidic channel, and a portion of the third microfluidic channel is provided.
  • the first microfluidic channel, the second microfluidic channel, and the third microfluidic channel are projected on a virtual plane parallel to the second layer, the first microfluidic channel and the second microfluidic channel
  • the angle between the flow channels and the angle between the second microfluidic channel and the third microfluidic channel have the same size.
  • the first membrane disposed between the first microfluidic channel and the second microfluidic channel serves as a substrate on which the first organ cells are cultured, and in the second microfluidic channel, the first Another feature may be that it is a porous flexible film through which a material can be moved to a microfluidic channel.
  • the second membrane disposed between the second microfluidic channel and the third microfluidic channel serves as a substrate on which the second organ cells are cultured, and in the second microfluidic channel, the third Another feature may be that it is a porous flexible film through which a material can be moved to a microfluidic channel.
  • a cover substrate disposed on the upper side of the first layer to cover at least a portion of the upper side of the first layer.
  • it may be further characterized in that it further includes a base substrate disposed under the third layer to cover at least a portion of the lower surface of the third layer.
  • the cover substrate may be further characterized in that a first inlet communicating with the first microfluidic channel is provided to one end of the first microfluidic channel so that a predetermined drug or culture solution can be injected. there is.
  • the cover substrate may be further characterized in that a second inlet communicating with the second microfluidic channel is provided at one end of the second microfluidic channel so that a predetermined drug or culture solution can be injected. there is.
  • a third injection port communicating with the third microfluidic channel is provided so that a predetermined drug or culture solution can be injected into one end of the third microfluidic channel.
  • a first layer having a first microfluidic channel and a second layer having a second microfluidic channel are provided using polydimethylsiloxane (PDMS). and a layer forming step of forming each of the third layers provided with third microfluidic channels; and a first membrane interposed between the first layer and the second layer formed in the layer forming step, and a second membrane interposed between the second layer and the third layer. It may be characterized as including; a layer combining step of combining the second layer and the third layer.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the first organ cells are cultured using the first membrane as a substrate in the first microfluidic channel, and the second membrane is cultured in the third microfluidic channel.
  • the cell culture step in which the second organ cells are cultured it may be characterized as further comprising.
  • the layer bonding step as another method, bonding the cover substrate and the base substrate to the upper surface of the first layer and the lower surface of the third layer may be performed.
  • the built-in organ chip according to an embodiment of the present invention can measure the drug absorption rate for two or more organ cells at the same time, thereby reducing the time required for testing and increasing the drug absorption test efficiency.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a built-in organ chip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a built-in organ chip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view schematically showing a built-in organ chip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a plan view schematically showing a cover substrate of an embedded organ chip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view schematically illustrating a first layer of an embedded organ chip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view schematically illustrating a second layer of an embedded organ chip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view schematically illustrating a third layer of an embedded organ chip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing a base substrate of an embedded organ chip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view schematically showing an embedded organ chip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart schematically illustrating a method for manufacturing an embedded organ chip according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a built-in organ chip according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view schematically showing a side cross-section of a built-in organ chip according to an embodiment of the present invention.
  • the embedded organ chip 10 includes a first layer 310 , a second layer 340 , a third layer 370 , and a first membrane 210 .
  • second membranes 220 and 220 and may further include a base substrate 110 and a cover substrate 120 .
  • the internal organ chip 10 has a second layer 340 under the first layer 310 and a third layer 370 under the second layer 340 as shown in the drawings as a whole. .
  • the first membrane 210 is disposed in a form interposed between the first layer 310 and the second layer 340 , and interposed between the second layer 340 and the third layer 370 .
  • a second membrane 220 is disposed.
  • the lower surface of the third layer 370 has a base substrate 120 serving as a pedestal.
  • FIGS. 3 to 8 sequentially based on FIGS. 1 and 2 .
  • FIG 3 is a plan view schematically showing an upper surface of a cover substrate of an embedded organ chip according to an embodiment of the present invention.
  • the cover substrate 110 of the embedded organ chip 10 is disposed on the upper side of the first layer 310 to at least a portion of the upper side of the first layer 310 .
  • cover the The cover substrate 110 may be made of a polycarbonate material, but is not limited thereto.
  • the cover substrate 110 has a first inlet in communication with the first microfluidic channel CH1 so that a predetermined drug or culture solution can be injected into one end of the first microfluidic channel of the first layer 310 to be described later.
  • a second inlet 111 communicating with the second microfluidic channel (CH2) so that a predetermined drug or culture solution can be injected into one end of the second microfluidic channel (CH2) of the second layer (340)
  • a third inlet 113 communicating with the third microfluidic channel (CH3) is provided so that a predetermined drug or medicament can be injected into one end of the third microfluidic channel (CH3) of the third layer (370).
  • a culture solution or a predetermined drug may be injected through the first inlet 115 , the second inlet 111 , and the third inlet 113 .
  • the cover substrate 110 has a first outlet 116 that can communicate with the first inlet 115 through the first microfluidic channel CH1, and a second inlet 111 through the second microfluidic channel CH2. ) and a third outlet 114 that can communicate with the third inlet 113 through the second outlet 112 and the third microfluidic channel CH3 are also provided.
  • the drug or culture solution injected into the first inlet 115 is introduced into the first microfluidic channel (CH1), moves along the first microfluidic channel (CH1), and then can be discharged through the first outlet (116). there is.
  • the drug or culture solution injected into the second inlet 111 is introduced into the first microfluidic channel (CH1), moves along the first microfluidic channel (CH1), and then can be discharged through the second outlet (112). there is.
  • the drug or culture solution injected through the third inlet 113 is introduced into the first microfluidic channel (CH1), moves along the first microfluidic channel (CH1), and then is discharged through the third outlet (114).
  • the first layer 310 is disposed on the lower side through a coupling in which the first layer 310 is attached to the lower surface of the cover substrate 110 .
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing a first layer 310 of an embedded organ chip according to an embodiment of the present invention.
  • the first microfluidic channel CH1 for culturing the first organ cells is formed in the first layer 310 with a predetermined length.
  • first organ cells for example, gastric cells or enterocytes may be used, but of course, organ cells constituting other organs may be used.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • a first microfluidic channel (CH1) is formed in the form of a hole or groove with a predetermined length for culturing the first organ cells.
  • CH1 a first microfluidic channel
  • the upper side of the first microfluidic channel CH1 is covered by the cover substrate 110 coupled to the upper surface of the first layer 310 , and the first inlet 115 and the first outlet provided on the cover substrate 110 . (116) is communicatively connected.
  • the lower side is covered by the upper side of the second layer (340), and at a point or section where the second microfluidic channel (CH2) is vertically lower than the second microfluidic channel (CH2) It becomes a shape in which a space can be divided by one membrane 210 .
  • a second inlet 111 and a third inlet 113 are formed in the first layer 310 , and a second outlet 112 and a third outlet 114 are also formed.
  • the second inlet 111 formed in the first layer 310 communicates with the second inlet 111 provided in the cover substrate 110 .
  • the third inlet 113 of the first layer 310 communicates with the third inlet 113 of the cover substrate 110 .
  • the second outlet 112 and the third outlet 114 of the first layer 310 communicate with the second outlet 112 and the third outlet 114 of the cover substrate 110, respectively.
  • FIG 5 is a plan view schematically showing the second layer 340 of the embedded organ chip according to an embodiment of the present invention.
  • the second microfluidic channel CH2 is formed to have a predetermined length in the second layer 340 disposed below the first layer 310 .
  • polydimethylsiloxane may be used as a material of the second layer 340 .
  • a second microfluidic channel is formed in the form of a hole or groove with a predetermined length to measure the drug absorption rate or drug absorption amount of the first organ cells or the second organ cells.
  • the second microfluidic channel CH2 is formed in the form of a hole in the second layer 340 as an example.
  • the second organ cell may be the same type of cell as the first organ cell, but may be a different type of organ cell.
  • the enterocyte may be used as the second organ cell, but of course, it may be an organ cell constituting other organs.
  • the upper side of the second microfluidic channel CH2 is covered by the first layer 310 or the first membrane 210 coupled to the upper surface of the second layer 340, and the cover substrate 110 and the first layer (310) is connected in communication with the second inlet 111 and the second outlet 112 provided in each.
  • the second microfluidic channel (CH2) is formed in the shape of a hole, the lower side is covered by the upper surface of the third layer 370 or the second membrane 220, and the third microfluidic channel (CH3) is vertically lower At a point or section in , a space can be divided by the second membrane 220 .
  • a third inlet 113 is formed in the second layer 340 , and a third outlet 114 is also formed.
  • the third inlet 113 formed in the second layer 340 is the cover substrate 110 and the third inlet 113 provided in the first layer 310 .
  • the third outlet 114 formed in the second layer 340 communicates with the third outlet 114 provided in the cover substrate 110 and the first layer 310 .
  • first membrane 210 is disposed between the first microfluidic channel (CH1) and the second microfluidic channel (CH2) to spatially separate the first microfluidic channel (CH1) and the second microfluidic channel (CH2) makes it
  • the first membrane 210 is disposed between the first microfluidic channel (CH1) and the second microfluidic channel (CH2). It is preferably a porous flexible film through which a material can be transferred from the second microfluidic channel (CH2) to the first microfluidic channel (CH1).
  • first microfluidic channel (CH1) and the second microfluidic channel (CH2) interaction between the first microfluidic channel (CH1) and the second microfluidic channel (CH2) is possible with the first membrane 210, which is a porous flexible film, between the first membrane 210 and the second microfluidic channel.
  • the first organ cells in the first microfluidic channel (CH1) as a culture environment can absorb the drug injected into the second microfluidic channel (CH2).
  • FIG. 6 is a plan view schematically showing the third layer 370 of the embedded organ chip according to an embodiment of the present invention.
  • a third microfluidic channel CH3 for culturing the second organ cells is formed in the third layer 370 with a predetermined length.
  • the second organ cells for example, gastric cells or enterocytes may be used, but of course, organ cells constituting other organs may be used. If the first organ cell is a gastric cell, the second organ cell may be an enterocyte. In addition, polydimethylsiloxane (PDMS) may be used as a material of the third layer 370 .
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • a third microfluidic channel is formed in the form of a hole or groove with a predetermined length for culturing the second organ cells.
  • CH3 third microfluidic channel
  • the second organ cell may be the same type of cell as the first organ cell, but may be a different type of organ cell.
  • the first organ cells are gastric cells
  • enterocytes may be used as the second organ cells. This is only an example, and can be applied to organ cells constituting other organs.
  • the upper side of the third microfluidic channel CH3 is covered by the second layer 340 or the second membrane 220 coupled to the upper side of the third layer 370, and the cover substrate 110, the first layer 310 and the second layer 340 are connected in communication with the third inlet 113 and the third outlet 114 provided in each.
  • the third microfluidic channel (CH3) is formed in the shape of a hole, the lower side is covered not to leak by the upper side of the base substrate 120, and the second microfluidic channel (CH2) is a point or section at the vertically upper side.
  • the space can be divided by the second membrane 220 .
  • the second membrane 220 is disposed between the second microfluidic channel (CH2) and the third microfluidic channel (CH3) to spatially separate the second microfluidic channel (CH2) and the third microfluidic channel (CH3).
  • the second membrane 220 disposed between the second microfluidic channel and the third microfluidic channel serves as a substrate on which second organ cells are cultured, and in the second microfluidic channel, the third microfluidic channel It is preferable that it is a porous flexible film through which the material can be moved through the flow channel.
  • the second membrane 220 which is a porous flexible film, interposed therebetween, and the second membrane 220 and the second microfluidic channel
  • the second organ cells in the 3 microfluidic channel (CH3) as a culture environment can absorb the drug injected into the second microfluidic channel (CH2).
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing a base substrate of an embedded organ chip according to an embodiment of the present invention.
  • the base substrate 120 is a substrate disposed under the third layer 370 to cover at least a portion of the lower surface of the third layer 370 .
  • the base substrate 120 may be made of a polycarbonate material, but is not limited thereto.
  • the base substrate 120 serves as a foundation for supporting the aforementioned first to third layers 370 , the first membrane 210 and the second membrane 220 , and the cover substrate 110 .
  • the base substrate 120 is coupled to be attached to the lower surface of the third layer 370 . Therefore, when the third microfluidic channel CH3 of the third layer 370 is formed in the shape of a hole, the base substrate 120 serves to prevent leakage downward. In addition, it also serves to block the inlet or outlet provided in the third layer 370 .
  • FIG. 8 is a plan view schematically showing an embedded organ chip according to an embodiment of the present invention.
  • the first microfluidic channel CH1 , the second microfluidic channel CH2 and the third microfluidic channel CH3 are parallel to the second layer 340 .
  • the angle ⁇ between the first microfluidic channel CH1 and the third microfluidic channel CH3 is also formed.
  • the spacing or space between the inlet or outlet provided at the ends of the three microfluidic channels is Since it can be secured as much as possible, the user can perform the inspection more conveniently in performing the inspection task.
  • first microfluidic channel (CH1), the second microfluidic channel (CH2), and the third microfluidic channel (CH3) are not limited to the linear shape as shown in the figure, and the microfluidic channel It may be formed in a form bent at an arbitrary angle at some points.
  • the reaction chamber CR01 includes a portion of the first microfluidic channel CH1, a portion of the second microfluidic channel CH2, and a portion of the third microfluidic channel CH3 on one vertical line. And, as referenced in the partially enlarged view of FIG. 2 , it is spatially distinguishable by the first membrane 210 and the second membrane 220 .
  • each microfluidic channel forms an independent environment.
  • the first membrane 210 and the second membrane 220 are formed of a porous material having a pore size of several micro units, and each microfluidic channel is spatially separated by these membranes 210 and 220 .
  • the interaction between the channels (CH1, CH2, CH3) in which substances are absorbed or discharged is possible.
  • FIG. 9 is a flowchart schematically illustrating a method for manufacturing an embedded organ chip according to an embodiment of the present invention.
  • the method for manufacturing a built-in organ chip includes a layer forming step (S110) and a layer combining step (S130), and may further include a cell culturing step.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the first membrane 210 is interposed between the first layer 310 and the second layer 340 formed in the layer forming step ( S110 ), and the second layer 340 and the second layer 340 .
  • the first layer 310 , the second layer 340 , and the third layer 370 are coupled in such a manner that the second membrane 220 is interposed between the three layers 370 .
  • each part of the first microfluidic channel (CH1), the second microfluidic channel (CH2) and the third microfluidic channel (CH3) is at a point or section with a partial point or section of the third microfluidic channel (CH3) It is preferable to combine the first layer 310 , the second layer 340 , and the third layer 370 so that a reaction chamber CR01 including
  • the reaction chamber CR01 includes a portion of the first microfluidic channel CH1, a portion of the second microfluidic channel CH2, and a portion of the third microfluidic channel CH3 on one vertical line. And, as referenced in the partially enlarged view of FIG. 2 , it is spatially distinguishable by the first membrane 210 and the second membrane 220 .
  • first layer 310 , the second layer 340 , and the third layer 370 may be coupled using plasma.
  • cover substrate 110 and the base substrate 120 it is preferable to couple the cover substrate 110 and the base substrate 120 to the upper surface of the first layer 310 and the lower surface of the third layer 370 .
  • the cell culture step (S150) may be performed after the layer combining step (S130).
  • the first organ cells are cultured using the first membrane 210 as a base, that is, a substrate in the first microfluidic channel (CH1), and the first organ cells are cultured in the third microfluidic channel (CH3). Based on the second membrane 220, the second organ cells are cultured.
  • the culture medium may be supplied through the first microfluidic channel so that the first organ cells are cultured, and the culture medium may be supplied through the third microfluidic channel so that the second organ cells are cultured.
  • the absorption amount of the drug can be tested.
  • the drug absorption rate can be measured simultaneously for two or more organ cells, so the time required for the test can be reduced and the drug absorption test efficiency can be increased. there is.
  • base substrate 210 first membrane
  • CH1 1st microfluidic channel
  • CH2 2nd microfluidic channel

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Abstract

본 발명은 내장 장기칩에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 제1장기세포의 배양을 위한 제1미세유동채널이 형성된 제1레이어; 제2미세유동채널이 형성된 제2레이어; 제2장기세포의 배양을 위한 제3미세유동채널이 형성된 제3레이어; 제1미세유동채널과 제2미세유동채널을 공간적으로 구분시켜주는 제1멤브레인; 및 제2미세유동채널과 상기 제3미세유동채널을 공간적으로 구분시켜주는 제2멤브레인;을 포함하므로, 테스트약물에 대한 제1장기세포와 제2장기세포의 흡수율을 동시에 측정할 수 있는 기술이 개시된다.

Description

내장 장기칩 및 이의 제조방법
본 발명은 임의의 약물에 대한 장기 세포의 흡수를 검사하기 위한 내장 장기칩에 관한 것이다.
대부분의 경구 투여되는 약물은 위장관에서 흡수가 이루어지게 된다. 흡수는 약물이 투여되었을 때 약물이 그 부위로부터 혈액으로 들어가는 과정이다. 흡수된 약물은 혈관에서 순환하다가 약물의 작용하는 특정 조직세포부위까지 이동하여 세포막을 통해 조직으로 분포한다. 그 후 생체 내 전환과정으로 분산을 통해 약물이 작용부위에 도달하여 약효를 나타낸 후에 체외로 배출되기 위한 비활성 상태로 전환해주는 대사과정을 거치고 신장이나 장, 폐 등의 기관을 통해 대사된 산물을 체외로 배출하는 배설과정이 이루어지게 된다.
위장관에서의 흡수는 경구투여되는 약물이 치료 작용 부위에 도착하여서 효과를 나타내는 복잡한 과정의 첫단계라고 할 수 있으며, 신체를 통해 이동하는 동안 손실될 수 있는 약물을 제외하고, 초기흡수과정은 일반적으로 치료효과의 크기의 주요 결정인자가 된다.
위세포 또는 장세포에서 약물이 얼마나 흡수되는지 확인하기 위해서 내장 장기칩이 이용한 투과성 시험을 할 수 있다. 위세포가 배양된 내장 장기칩에 대하여 약물의 흡수율을 파악한 후 장세포가 배양된 내장 장기칩에 대하여 약물의 흡수율을 파악해야하므로 최소한 2번 이상의 시험이 수행되어야 하는 절차상의 번거로움이 있었으며, 시험회수가 많을수록 시험에 소요되는 시간도 증가할 수 밖에 없으므로 시험에 소요되는 시간 또한 적지 않았다.
[선행기술문헌]
[특허문헌] 대한민국 등록특허 제10-2020-0047538호
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 둘 이상의 장기세포에 대한 약물흡수율을 측정할 수 있는 내장 장기칩을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩은, 제1장기세포의 배양을 위한 제1미세유동채널이 형성된 제1레이어; 상기 제1레이어의 하측에 배치되며, 제2미세유동채널이 형성된 제2레이어; 상기 제2레이어의 하측에 배치되며, 제2장기세포의 배양을 위한 제3미세유동채널이 형성된 제3레이어; 상기 제1미세유동채널 및 상기 제2미세유동채널 사이에 배치되어 상기 제1미세유동채널과 상기 제2미세유동채널을 공간적으로 구분시켜주는 제1멤브레인; 및 상기 제2미세유동채널 및 상기 제3미세유동채널 사이에 배치되어 상기 제2미세유동채널과 상기 제3미세유동채널을 공간적으로 구분시켜주는 제2멤브레인;을 포함하는 것을 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 제2미세유동채널 상의 적어도 어느 하나의 지점 또는 구간 중에서, 연직상측에 상기 제1미세유동채널이 있고, 연직하측에 상기 제3미세유동채널이 있는 지점 또는 구간에 상기 제1미세유동채널, 상기 제2미세유동채널 및 상기 제3미세유동채널의 일부분을 포함하는 반응챔버가 마련된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 제1미세유동채널, 상기 제2미세유동채널 및 상기 제3미세유동채널을 상기 제2레이어에 평행한 가상의 평면상에 투영시켰을 때, 상기 제1미세유동채널 및 상기 제2미세유동채널 사이의 각도와, 상기 제2미세유동채널 및 상기 제3미세유동채널 사이의 각도가 동등한 크기를 갖도록 형성된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 제1미세유동채널 및 상기 제2미세유동채널 사이에 배치된 상기 제1멤브레인은, 상기 제1장기세포가 배양되는 토대(substrate)가 되며, 상기 제2미세유동채널에서 상기 제1미세유동채널로 물질이 이동될 수 있는 다공질의 연성막인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 제2 미세유동채널 및 상기 제3 미세유동채널 사이에 배치된 상기 제2멤브레인은, 상기 제2장기세포가 배양되는 토대(Substrate)가 되며, 상기 제2 미세유동채널에서 상기 제3 미세유동채널로 물질이 이동될 수 있는 다공질의 연성막인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 제1레이어의 상측에 배치되어 상기 제1레이어의 상측면의 적어도 일부분을 커버하여 주는 커버기판을 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 제3레이어의 하측에 배치되어 상기 제3레이어의 하측면의 적어도 일부분을 커버하여 주는 베이스기판을 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 커버기판에는, 상기 제1미세유동채널의 일측단에 소정의 약물 또는 배양액이 주입될 수 있도록 상기 제1미세유동채널과 연통되는 제1주입구가 마련되어 있는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 커버기판에는, 상기 제2미세유동채널의 일측단에 소정의 약물 또는 배양액이 주입될 수 있도록 상기 제2미세유동채널과 연통되는 제2주입구가 마련되어 있는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 커버기판에는, 상기 제3미세유동채널의 일측단에 소정의 약물 또는 배양액이 주입될 수 있도록 상기 제3미세유동채널과 연통되는 제3주입구가 마련되어 있는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩 제조방법은, PDMS(Polydimethylsiloxane)를 이용하여 제1미세유동채널이 마련된 제1레이어, 제2미세유동채널이 마련된 제2레이어 및 제3미세유동채널이 마련된 제3레이어 각각을 형성시키는 레이어 형성단계; 및 상기 레이어 형성단계에서 형성된 상기 제1레이어와 상기 제2레이어 사이에 제1멤브레인이 개재되고, 상기 제2레이어와 상기 제3레이어 사이에 제2멤브레인이 개재된 형태로 상기 제1레이어, 상기 제2레이어 및 상기 제3레이어를 결합시키는 레이어 결합단계;를 포함하는 것을 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 레이어 결합단계 이후에 이루어지는 단계로서, 상기 제1 미세유동채널에서 상기 제1멤브레인을 토대(substrate)로 하여 제1장기세포가 배양되고, 상기 제3미세유동채널에서 상기 제2멤브레인을 토대로 하여 제2 장기세포가 배양되는 세포배양단계;를 더 포함하는 것을 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 레이어 결합단계에서, 상기 제1 레이어의 상측면과 상기 제3 레이어의 하측면에 커버기판과 베이스기판을 결합시키는 것을 또 하나의 방법으로 할 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩은, 둘 이상의 장기세포에 대하여 동시적으로 약물흡수율을 측정할 수 있으므로 테스트 소요시간이 절감되고, 약물흡수 검사효율이 증대되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩을 개략적으로 나타낸 분해사시도이도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩을 개략적으로 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩을 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩의 커버기판을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩의 제1레이어를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩의 제2레이어를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩의 제3레이어를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩의 베이스기판을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
이하에서는 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 이해할 수 있도록 첨부된 도면을 참조한 바람직한 실시 예를 들어 설명하기로 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩을 개략적으로 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩의 측단면을 개략적으로 나타낸 측단면도 이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩(10)은 제1레이어(310), 제2레이어(340), 제3레이어(370), 제1멤브레인(210), 제2멤브레인(220)(220)을 포함하며, 베이스기판(110)과 커버기판(120)을 더 포함할 수 있다.
이러한 내장 장기칩(10)은 전체적으로 도면에서 참조되는 바와 같이 제1레이어(310)의 하측에 제2레이어(340)가 있고, 제2레이어(340)의 하측에 제3레이어(370)가 있다. 그리고 제1레이어(310)와 제2레이어(340)의 사이에 개재되는 형태로 제1멤브레인(210)이 배치되고, 제2레이어(340)와 제3레이어(370) 사이에 개재되는 형태로 제2멤브레인(220)이 배치되어 있다. 여기에 제1레이어(310)의 상측면을 커버하여주는 커버기판(120)이 있고, 제3레이어(370)의 하측면에는 받침대 역할을 하는 베이스기판(120)이 있다.
이하 도 1 및 도 2를 기본으로 하여 순차적으로 도 3 내지 도 8을 더 참조하면서 내장 장기칩에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩의 커버기판의 상측면을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3을 더 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩(10)의 커버기판(110)은 제1레이어(310)의 상측에 배치되어 제1레이어(310)의 상측면의 적어도 일부분을 커버하여 준다. 이러한 커버기판(110)은 폴리카보네이트 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 커버기판(110)에는 후술할 제1레이어(310)의 제1미세유동채널의 일측단에 소정의 약물 또는 배양액이 주입될 수 있도록 제1미세유동채널(CH1)과 연통되는 제1주입구(115), 제2레이어(340)의 제2미세유동채널(CH2)의 일측단에 소정의 약물 또는 배양액이 주입될 수 있도록 제2미세유동채널(CH2)과 연통되는 제2주입구(111) 및 제3레이어(370)의 제3미세유동채널(CH3)의 일측단에 소정의 약물 또는 배약액이 주입될 수 있도록 제3미세유동채널(CH3)과 연통되는 제3주입구(113)가 마련되어 있다.
이러한 제1주입구(115), 제2주입구(111) 및 제3주입구(113)를 통해 배양액 또는 소정의 약물이 주입될 수 있다.
또한 커버기판(110)에는 제1미세유동채널(CH1)을 통해 제1주입구(115)와 연통될 수 있는 제1배출구(116), 제2미세유동채널(CH2)을 통해 제2주입구(111)와 연통될 수 있는 제2배출구(112) 및 제3미세유동채널(CH3)을 통해 제3주입구(113)와 연통될 수 있는 제3배출구(114)도 마련되어 있다.
따라서, 제1주입구(115)로 주입된 약물이나 배양액은 제1미세유동채널(CH1)에 유입되어 제1미세유동채널(CH1)을 따라 이동된 후 제1배출구(116)를 통해 배출될 수 있다. 그리고, 제2주입구(111)로 주입된 약물이나 배양액은 제1미세유동채널(CH1)에 유입되어 제1미세유동채널(CH1)을 따라 이동된 후 제2배출구(112)를 통해 배출될 수 있다.
또한 제3주입구(113)로 주입된 약물이나 배양액은 제1미세유동채널(CH1)에 유입되어 제1미세유동채널(CH1)을 따라 이동된 후 제3배출구(114)를 통해 배출될 수 있다
커버기판(110)의 하측면에 제1레이어(310)가 부착되는 결합을 통해 제1레이어(310)가 하측에 배치된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩의 제1레이어(310)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 4를 더 참조하면, 제1레이어(310)에는 제1장기세포의 배양을 위한 제1미세유동채널(CH1)이 소정의 길이로 형성되어 있다.
여기서, 제1장기세포로서 예를 들어, 위세포 또는 장세포가 이용될 수 있으나, 그 밖의 장기를 구성하는 장기세포가 될 수 있음은 물론이다. 그리고 제1레이어(310)의 소재로서 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane ; PDMS)가 이용될 수 있다.
제1레이어(310)에는 제1장기세포의 배양을 위하여 제1미세유동채널(CH1)이 소정의 길이로 홀 또는 홈의 형태로 형성되어 있다. 도면에서는 홀의 형태로 형성된 것을 예로서 도시하였다.
제1미세유동채널(CH1)의 상측은 제1레이어(310)의 상측면에 결합된 커버기판(110)에 의해 커버되며, 커버기판(110)에 마련된 제1주입구(115) 및 제1배출구(116)와 연통가능하게 연결된다.
그리고, 제1미세유동채널(CH1)이 홀의 형태로 형성된 경우 하측은 제2레이어(340)의 상측면에 의해 커버되며, 제2미세유동채널(CH2)이 연직하측에 있는 지점 또는 구간에서는 제1멤브레인(210)에 의해 공간이 구분될 수 있는 형태가 된다.
제1레이어(310)에는 제2주입구(111)와 제3주입구(113)가 형성되어 있으며, 제2배출구(112)와 제3배출구(114)도 형성되어 있다. 제1레이어(310)와 커버기판(110)이 결합되면 제1레이어(310)에 형성된 제2주입구(111)는 커버기판(110)에 마련된 제2주입구(111)와 연통된다. 제1레이어(310)의 제3주입구(113)는 커버기판(110)의 제3주입구(113)와 연통된다. 제1레이어(310)의 제2배출구(112)와 제3배출구(114)는 각기 커버기판(110)의 제2배출구(112), 제3배출구(114)와 연통된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩의 제2레이어(340)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 5를 더 참조하면, 제1레이어(310)의 하측에 배치되는 제2레이어(340)에는 제2미세유동채널(CH2)이 소정의 길이로 형성되어 있다.
그리고 제2레이어(340)의 소재로서 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane ; PDMS)가 이용될 수 있다.
제2레이어(340)에는 제1장기세포 또는 제2장기세포의 약물흡수율 또는 약물흡수량을 측정하기 위하여 제2미세유동채널(CH2)이 소정의 길이로 홀 또는 홈의 형태로 형성되어 있다. 도면에서는 제2미세유동채널(CH2)이 제2레이어(340)에서 홀의 형태로 형성된 것을 예로서 나타내었다.
그리고, 제2장기세포는 제1장기세포와 같은 종류의 세포인 것도 가능하지만, 다른 종류의 장기세포일 수 있다. 예를 들어, 제1장기세포가 위세포라면, 제2장기세포로서 장세포가 이용될 수 있으나, 그 밖의 장기를 구성하는 장기세포가 될 수 있음은 물론이다.
제2미세유동채널(CH2)의 상측은 제2레이어(340)의 상측면에 결합된 제1레이어(310) 또는 제1멤브레인(210)에 의해 커버되며, 커버기판(110)과 제1레이어(310) 각각에 마련된 제2주입구(111) 및 제2배출구(112)와 연통가능하게 연결된다.
그리고, 제2미세유동채널(CH2)이 홀의 형태로 형성된 경우 하측은 제3레이어(370)의 상측면 또는 제2멤브레인(220)에 의해 커버되며, 제3미세유동채널(CH3)이 연직하측에 있는 지점 또는 구간에서는 제2멤브레인(220)에 의해 공간이 구분될 수 있는 형태가 된다.
제2레이어(340)에는 제3주입구(113)가 형성되어 있으며, 제3배출구(114)도 형성되어 있다. 제1레이어(310)와 제2레이어(340)가 결합되면 제2레이어(340)에 형성된 제3주입구(113)는 커버기판(110)과 제1레이어(310)에 마련된 제3주입구(113)와 연통된다. 마찬가지로 제2레이어(340)에 형성된 제3배출구(114)도 커버기판(110)과 제1레이어(310)에 마련된 제3배출구(114)와 연통된다.
그리고 제1멤브레인(210)은 제1미세유동채널(CH1) 및 제2미세유동채널(CH2) 사이에 배치되어 제1미세유동채널(CH1)과 제2미세유동채널(CH2)을 공간적으로 구분시켜준다.
제1멤브레인(210)은 제1미세유동채널(CH1) 및 제2미세유동채널(CH2) 사이에 배치된 상기 제1멤브레인(210)은, 제1장기세포가 배양되는 토대 즉 기질(substrate)이 되며, 제2미세유동채널(CH2)에서 제1미세유동채널(CH1)로 물질이 이동될 수 있는 다공질의 연성막인 것이 바람직하다.
따라서, 다공질의 연성막인 제1멤브레인(210)을 사이에 두고 제1미세유동채널(CH1)과 제2미세유동채널(CH2) 사이의 상호작용이 가능하며, 제1멤브레인(210)과 제1미세유동채널(CH1)을 배양환경으로 두고 있는 제1장기세포는 제2미세유동채널(CH2)에 주입된 약물을 흡수할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩의 제3레이어(370)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6을 더 참조하면, 제3레이어(370)에는 제2장기세포의 배양을 위한 제3미세유동채널(CH3)이 소정의 길이로 형성되어 있다.
여기서 제2장기세포로서 예를 들어, 위세포 또는 장세포가 이용될 수 있으나, 그 밖의 장기를 구성하는 장기세포가 될 수 있음은 물론이다. 만약 제1장기세포가 위세포인 경우 제2장기세포는 장세포가 될 수 있다. 그리고 제3레이어(370)의 소재로서 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane ; PDMS)가 이용될 수 있다.
제3레이어(370)에는 제2장기세포의 배양을 위하여 제3미세유동채널(CH3)이 소정의 길이로 홀 또는 홈의 형태로 형성되어 있다. 도면에서는 홀의 형태로 형성된 것을 예로서 도시하였다.
여기서, 제2장기세포는 앞서 언급한 바와 같이, 제1장기세포와 같은 종류의 세포인 것도 가능하지만, 다른 종류의 장기세포일 수 있다. 예를 들어, 제1장기세포가 위세포라면, 제2장기세포로서 장세포가 이용될 수 있으나. 이는 일 예시일 뿐, 그 밖의 장기를 구성하는 장기세포들에 대해 적용이 가능하다.
제3미세유동채널(CH3)의 상측은 제3레이어(370)의 상측면에 결합된 제2레이어(340) 또는 제2멤브레인(220)에 의해 커버되며, 커버기판(110), 제1레이어(310) 및 제2레이어(340) 각각에 마련된 제3주입구(113) 및 제3배출구(114)와 연통가능하게 연결된다.
그리고, 제3미세유동채널(CH3)이 홀의 형태로 형성된 경우 하측은 베이스기판(120)의 상측면에 의해 누출되지 않도록 커버되며, 제2미세유동채널(CH2)이 연직상측에 있는 지점 또는 구간에서는 제2멤브레인(220)에 의해 공간이 구분될 수 있는 형태가 된다.
제2멤브레인(220)은 제2미세유동채널(CH2) 및 제3미세유동채널(CH3) 사이에 배치되어 제2미세유동채널(CH2)과 제3미세유동채널(CH3)을 공간적으로 구분시켜준다.
제2 미세유동채널 및 상기 제3 미세유동채널 사이에 배치된 상기 제2멤브레인(220)은, 제2장기세포가 배양되는 토대(Substrate)가 되며, 상기 제2 미세유동채널에서 상기 제3 미세유동채널로 물질이 이동될 수 있는 다공질의 연성막인 것이 바람직하다.
따라서, 다공질의 연성막인 제2멤브레인(220)을 사이에 두고 제2미세유동채널(CH2)과 제3미세유동채널(CH3) 사이의 상호작용이 가능하며, 제2멤브레인(220)과 제3미세유동채널(CH3)을 배양환경으로 두고 있는 제2장기세포는 제2미세유동채널(CH2)에 주입된 약물을 흡수할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩의 베이스기판을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 7을 더 참조하면, 베이스기판(120)은 제3레이어(370)의 하측에 배치되어 상기 제3레이어(370)의 하측면의 적어도 일부분을 커버하여 주는 기판이다.
이러한 베이스기판(120)은 폴리카보네이트 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
베이스기판(120)은 앞서 언급한 제1 내지 제3레이어(370), 제1멤브레인(210) 및 제2멤브레인(220) 그리고 커버기판(110)을 받쳐주는 기초토대 역할을 한다고 볼 수 있다.
아울러 베이스기판(120)은, 제3레이어(370)의 하측면에 부착되는 결합을 한다. 따라서 베이스기판(120)은 제3레이어(370)의 제3미세유동채널(CH3)이 홀의 형태로 형성된 경우 하측으로 누출되지 않도록 막아주는 역할을 한다. 아울러, 제3레이어(370)에 마련되어 있는 주입구 또는 배출구 또한 막아주는 역할도 한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 8을 더 참조하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1미세유동채널(CH1), 제2미세유동채널(CH2) 및 제3미세유동채널(CH3)을 제2레이어(340)에 평행한 가상의 평면상에 투영시켰을 때, 제1미세유동채널(CH1) 및 제2미세유동채널(CH2) 사이의 각도(α)와, 제2미세유동채널(CH2) 및 제3미세유동채널(CH3) 사이의 각도(γ)가 동등한 크기를 갖도록 형성된 것이 바람직하다.
좀 더 바람직하게는 제1미세유동채널(CH1)과 제3미세유동채널(CH3) 사이의 각도(β)도 동일하게 형성된다. 이처럼 제1미세유동채널(CH1) 내지 제3미세유동채널(CH3) 사이의 세 각도(α, β, γ)가 동등하면, 세 미세유동채널의 끝단에 마련된 주입구 또는 배출구 사이의 간격 또는 공간이 최대한 확보될 수 있으므로 사용자가 검사작업을 수행함에 있어서 좀 더 편하게 검사작업을 할 수 있다.
물론 제1미세유동채널(CH1), 제2미세유동채널(CH2) 및 제3미세유동채널(CH3)이 도면에 도시된 바와 같은 직선형태에만 국한되는 것은 아니며 설계상의 필요에 따라서는 미세유동채널이 일부 지점에서 임의의 각도로 꺾여진 형태로 형성될 수도 있다.
그리고, 제2미세유동채널(CH2) 상의 적어도 어느 하나의 지점 또는 구간 중에서, 연직상측에 제1미세유동채널(CH1)의 일부 지점 또는 구간이 있고, 연직하측에 제3미세유동채널(CH3)의 일부 지점 또는 구간이 있는 지점 또는 구간에 제1미세유동채널(CH1), 제2미세유동채널(CH2) 및 제3미세유동채널(CH3)의 각각의 일부분을 포함하는 반응챔버(CR01)가 마련된 것이 바람직하다.
이러한 반응챔버(CR01)는 하나의 연직선상에 있는 제1미세유동채널(CH1)의 부분과 제2미세유동채널(CH2)의 부분 및 제3미세유동채널(CH3)의 부분을 포함한다. 그리고, 도 2의 부분확대된 모습에서 참조되는 바와 같이, 제1멤브레인(210)과 제2멤브레인(220)에 의해 공간적으로 구분가능하게 된다.
이러한 반응챔버(CR01)에서, 제1장기세포 및 제2장기세포에 대하여 동시적으로 제2미세유동채널(CH2)을 통해 주입된 약물이 흡수되는 양을 검사할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 내장 장기칩(10)은 각 미세유동채널이 각기 독립적인 환경을 형성한다. 제1멤브레인(210)과 제2멤브레인(220)은 수 마이크로 단위 정도의 구멍크기를 갖춘 다공질로 되어 있으며, 이러한 멤브레인(210, 220)에 의해 각 미세유동채널을 공간적으로 구분시켜주면서도 각 미세유동채널(CH1, CH2, CH3)간 물질이 흡수되거나 배출되는 상호작용이 가능하게 된다.
다음으로 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩 제조방법에 대하여 도 9를 더 참조하여 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 9를 더 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 내장 장기칩 제조방법은, 레이어형성단계 (S110) 및 레이어결합단계(S130)를 포함하며, 세포배양단계를 더 포함할 수 있다.
레이어 형성단계(S110)에서는 PDMS(Polydimethylsiloxane)를 이용하여 제1미세유동채널(CH1)이 마련된 제1레이어(310), 제2미세유동채널(CH2)이 마련된 제2레이어(3540) 및 제3미세유동채널(370)이 마련된 제3레이어(370) 각각을 형성시켜준다. 미세유동채널이 형성되도록 PDMS를 이용하여 레이어를 형성시키는 구체적인 방법은 잘 알려져 있으므로 이에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로 레이어 결합단계(S130)에서는 레이어 형성단계(S110)에서 형성된 제1레이어(310)와 제2레이어(340) 사이에 제1멤브레인(210)이 개재되고, 제2레이어(340)와 제3레이어(370) 사이에 제2멤브레인(220)이 개재된 형태로 제1레이어(310), 제2레이어(340) 및 제3레이어(370)를 결합시킨다.
여기서 앞서 설명한 도 2에서 참조되는 바와 같이, 제2미세유동채널(CH2) 상의 적어도 어느 하나의 지점 또는 구간 중에서, 연직상측에 제1미세유동채널(CH1)의 일부 지점 또는 구간이 있고, 연직하측에 제3미세유동채널(CH3)의 일부 지점 또는 구간이 있는 지점 또는 구간에 제1미세유동채널(CH1), 제2미세유동채널(CH2) 및 제3미세유동채널(CH3)의 각각의 일부분을 포함하는 반응챔버(CR01)가 마련되도록 제1레이어(310), 제2레이어(340) 및 제3레이어(370)을 결합시켜주는 것이 바람직하다.
이러한 반응챔버(CR01)는 하나의 연직선상에 있는 제1미세유동채널(CH1)의 부분과 제2미세유동채널(CH2)의 부분 및 제3미세유동채널(CH3)의 부분을 포함한다. 그리고, 도 2의 부분확대된 모습에서 참조되는 바와 같이, 제1멤브레인(210)과 제2멤브레인(220)에 의해 공간적으로 구분가능하게 된다.
여기서 플라즈마를 이용하여 제1레이어(310), 제2레이어(340) 및 제3레이어(370)를 결합시킬 수 있다.
그리고, 제1레이어(310)의 상측면과 제3레이어(370)의 하측면에 커버기판(110)과 베이스기판(120)을 결합시키는 것이 바람직하다.
이와 같이, 레이어 결합단계(S130) 이후에 세표배양단계(S150)가 이루어질 수 있다.
세포배양단계(S150)에서는 제1미세유동채널(CH1)에서 제1멤브레인(210)을 토대 즉 기질(substrate)로 하여 제1장기세포가 배양되고, 제3미세유동채널(CH3)에서 상기 제2멤브레인(220)을 토대로 하여 제2장기세포가 배양시킨다.
제1장기세포가 배양되도록 제1미세유동채널을 통해 배양액을 공급하고, 제2장기세포가 배양되도록 제3미세유동채널을 통해 배양액을 공급하여 줄 수 있다.
이와 같이 세포배양단계(S150)을 통해 제1장기세포와 제2장기세포가 배양되면 약물의 흡수량을 테스트할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 내장 장기칩에 의하면, 둘 이상의 장기세포에 대하여 동시적으로 약물흡수율을 측정할 수 있으므로 테스트 소요시간이 절감되고, 약물흡수 검사효율이 증대시켜줄 수 있다는 장점이 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예들에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
[부호의 설명]
10 : 내장 장기칩 110 : 커버기판
120 : 베이스기판 210 : 제1멤브레인
220 : 제2멤브레인 310 : 제1레이어
340 : 제2레이어 370 : 제3레이어
CH1 : 제1미세유동채널 CH2 : 제2미세유동채널
CH3 : 제3미세유동채널 CR01 : 반응챔버

Claims (13)

  1. 제1장기세포의 배양을 위한 제1미세유동채널이 형성된 제1레이어;
    상기 제1레이어의 하측에 배치되며, 제2미세유동채널이 형성된 제2레이어;
    상기 제2레이어의 하측에 배치되며, 제2장기세포의 배양을 위한 제3미세유동채널이 형성된 제3레이어;
    상기 제1미세유동채널 및 상기 제2미세유동채널 사이에 배치되어 상기 제1미세유동채널과 상기 제2미세유동채널을 공간적으로 구분시켜주는 제1멤브레인; 및
    상기 제2미세유동채널 및 상기 제3미세유동채널 사이에 배치되어 상기 제2미세유동채널과 상기 제3미세유동채널을 공간적으로 구분시켜주는 제2멤브레인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 내장 장기칩.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2미세유동채널 상의 적어도 어느 하나의 지점 또는 구간 중에서,
    연직상측에 상기 제1미세유동채널이 있고, 연직하측에 상기 제3미세유동채널이 있는 지점 또는 구간에 상기 제1미세유동채널, 상기 제2미세유동채널 및 상기 제3미세유동채널의 일부분을 포함하는 반응챔버가 마련된 것을 특징으로 하는 내장 장기칩.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1미세유동채널, 상기 제2미세유동채널 및 상기 제3미세유동채널을 상기 제2레이어에 평행한 가상의 평면상에 투영시켰을 때,
    상기 제1미세유동채널 및 상기 제2미세유동채널 사이의 각도와, 상기 제2미세유동채널 및 상기 제3미세유동채널 사이의 각도가 동등한 크기를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 내장 장기칩.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1미세유동채널 및 상기 제2미세유동채널 사이에 배치된 상기 제1멤브레인은,
    상기 제1장기세포가 배양되는 토대가 되며, 상기 제2미세유동채널에서 상기 제1미세유동채널로 물질이 이동될 수 있는 다공질의 연성막인 것을 특징으로 하는 내장 장기칩.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제2 미세유동채널 및 상기 제3 미세유동채널 사이에 배치된 상기 제2멤브레인은,
    상기 제2장기세포가 배양되는 토대가 되며, 상기 제2 미세유동채널에서 상기 제3 미세유동채널로 물질이 이동될 수 있는 다공질의 연성막인 것을 특징으로 하는 내장 장기칩.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1레이어의 상측에 배치되어 상기 제1레이어의 상측면의 적어도 일부분을 커버하여 주는 커버기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내장 장기칩.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제3레이어의 하측에 배치되어 상기 제3레이어의 하측면의 적어도 일부분을 커버하여 주는 베이스기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내장 장기칩.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 커버기판에는,
    상기 제1미세유동채널의 일측단에 소정의 약물 또는 배양액이 주입될 수 있도록 상기 제1미세유동채널과 연통되는 제1주입구가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 내장 장기칩.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 커버기판에는,
    상기 제2미세유동채널의 일측단에 소정의 약물 또는 배양액이 주입될 수 있도록 상기 제2미세유동채널과 연통되는 제2주입구가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 내장 장기칩.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 커버기판에는,
    상기 제3미세유동채널의 일측단에 소정의 약물 또는 배약액이 주입될 수 있도록 상기 제3미세유동채널과 연통되는 제3주입구가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 내장 장기칩.
  11. PDMS(Polydimethylsiloxane)를 이용하여 제1미세유동채널이 마련된 제1레이어, 제2미세유동채널이 마련된 제2레이어 및 제3미세유동채널이 마련된 제3레이어 각각을 형성시키는 레이어 형성단계; 및
    상기 레이어 형성단계에서 형성된 상기 제1레이어와 상기 제2레이어 사이에 제1멤브레인이 개재되고, 상기 제2레이어와 상기 제3레이어 사이에 제2멤브레인이 개재된 형태로 상기 제1레이어, 상기 제2레이어 및 상기 제3레이어를 결합시키는 레이어 결합단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내장 장기칩 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 레이어 결합단계 이후에 이루어지는 단계로서,
    상기 제1 미세유동채널에서 상기 제1멤브레인을 토대(substrate)로 하여 제1장기세포가 배양되고, 상기 제3미세유동채널에서 상기 제2멤브레인을 토대로 하여 제2 장기세포가 배양되는 세포배양단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내장 장기칩 제조방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 레이어 결합단계에서,
    상기 제1 레이어의 상측면과 상기 제3 레이어의 하측면에 커버기판과 베이스기판을 결합시키는 것을 특징으로 하는 내장 장기칩 제조방법.
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