WO2023027469A1 - 세포 배양 장치 - Google Patents

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WO2023027469A1
WO2023027469A1 PCT/KR2022/012554 KR2022012554W WO2023027469A1 WO 2023027469 A1 WO2023027469 A1 WO 2023027469A1 KR 2022012554 W KR2022012554 W KR 2022012554W WO 2023027469 A1 WO2023027469 A1 WO 2023027469A1
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WO
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culture medium
culture
storage tank
reservoir
cell culture
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/012554
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English (en)
French (fr)
Inventor
정기석
Original Assignee
재단법인 아산사회복지재단
울산대학교 산학협력단
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Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인 아산사회복지재단, 울산대학교 산학협력단 filed Critical 재단법인 아산사회복지재단
Priority to EP22861678.5A priority Critical patent/EP4379040A1/en
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    • 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
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • 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
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/26—Inoculator or sampler
    • C12M1/32—Inoculator or sampler multiple field or continuous type
    • 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
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/34—Measuring or testing with condition measuring or sensing means, e.g. colony counters
    • 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
    • C12M3/00—Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus
    • C12M3/06—Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus with filtration, ultrafiltration, inverse osmosis or dialysis means

Definitions

  • the present invention relates to a cell culture device.
  • the human body has a microenvironment in which cells and the like can receive nutrients by blood flow and discharge metabolites. Cells of the human body can perform various metabolic activities and grow based on this microenvironment.
  • An object of the present invention is to provide a device capable of efficiently performing large-scale and long-term culture and drug evaluation of cultures such as 3-dimensional cell spheroids or organoids.
  • an object of the present invention is to provide a device capable of controlling the flow rate and flow rate of the culture medium.
  • an object of the present invention is to provide a device capable of simultaneously culturing various cultures and providing various drugs to the cultures at the same time.
  • one aspect of the present invention is a base, disposed on the base, an accommodation space for accommodating the culture medium is provided therein, and a through hole through which the culture medium is discharged is formed on one side of the accommodation space. It may include a culture medium supply unit including a first reservoir and a culture medium control member disposed to pass through the through hole to control the flow of the culture medium discharged from the first reservoir.
  • the present invention can provide a device capable of efficiently performing drug evaluation using cancer organoids and cancer cell spheroids and large-scale and long-term culture of cultures such as 3-dimensional cell spheroids or organoids.
  • the present invention can provide a device capable of controlling the flow rate and flow rate of the culture medium.
  • the present invention can provide a device capable of simultaneously culturing various cultures and providing various drugs to the cultures at the same time.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a cell culture apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining that a cover is provided in the storage tank of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an embodiment of the storage tank of FIG. 1 .
  • Figure 4 is a view for explaining a method for controlling the flow of the culture medium.
  • FIG. 5 is a view for explaining a use example of a cell culture device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the plate unit of FIG. 1 .
  • FIG. 7 is an enlarged view of A of FIG. 6 .
  • FIG. 8 is a view schematically showing a modified example of a plate unit.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing another variant of the plate unit.
  • 10 is a diagram for explaining the flow of the culture medium.
  • 11 is a view for explaining the process of supplying the culture medium to the culture body.
  • one aspect of the present invention is a base, disposed on the base, an accommodation space for accommodating the culture medium is provided therein, and a through hole through which the culture medium is discharged is formed on one side of the accommodation space. It may include a culture medium supply unit including a first reservoir and a culture medium control member disposed to pass through the through hole to control the flow of the culture medium discharged from the first reservoir.
  • the culture medium supply unit may further include a second reservoir disposed on the base and spaced apart from the first reservoir.
  • the storage tank may include at least one partition wall dividing the accommodation space into a plurality of spaces.
  • the storage tank may have through holes formed in each of a plurality of spaces partitioned by the barrier rib.
  • the culture medium control member may be made of a porous material.
  • the plate unit may further include a channel for guiding a path of the culture medium supplied from the culture medium supply unit and at least one well disposed to be connected to the channel.
  • the plate unit may be detachable from the culture medium supply unit.
  • a plurality of channels may be provided.
  • a plurality of wells may be disposed along the length of the channel.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis are not limited to the three axes of the Cartesian coordinate system, and may be interpreted in a broad sense including these.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis may be orthogonal to each other, but may refer to different directions that are not orthogonal to each other.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a cell culture device 10 according to an embodiment of the present invention.
  • a cell culture apparatus 10 may include a culture medium supply unit 100 and a plate unit 200.
  • the culture solution supply unit 100 may be a means for receiving and storing a culture solution necessary for culturing cultures and supplying the stored culture solution to the plate unit 200 .
  • the plate unit 200 may be a means for receiving the culture solution from the culture solution supply unit 100, providing a path through which the supplied culture solution flows, and providing a space through which the culture solution is supplied to the culture body. Details are described below.
  • Embryos may include 3-dimensional cells, and specifically may be 3-dimensional cell spheroids and organoids.
  • the culture body may be a multi-celluar cancer spheroid, organ cell spheroid, patient-derived cancer organoid, or general organ organoid, but is not limited thereto.
  • the culture medium may refer to any material containing nutrients or other components necessary for culturing cultures.
  • the culture medium may include drugs supplied to the cultures for drug evaluation of the cultures, for example, various drugs such as anticancer drugs and promoters. However, it is not limited thereto.
  • FIG. 2 is a view for explaining that the cover 130 is provided in the storage tank 120 of FIG. 1
  • FIG. 3 is a view schematically showing an embodiment of the storage tank 120 of FIG. 1, and
  • FIG. It is a drawing for explaining the method for controlling the flow of the culture medium.
  • the culture medium supply unit 100 is disposed on the base 110 and the base 110, and therein is an accommodation space 121 in which the culture medium is accommodated. ) Is provided, and a storage tank 120 in which a through hole 123 through which the culture medium is discharged is formed on one side of the receiving space 121 and disposed to pass through the through hole 123 so that the culture medium discharged from the storage tank 120 It may include a culture solution control member 140 for controlling the flow.
  • the base 110 may form one side of the culture medium supply unit 100 and may support the base 110 .
  • the base 110 may be formed in the shape of a plate to have a width.
  • a storage tank 120 may be disposed on the base 110 .
  • An accommodating space 121 accommodating the culture medium may be provided inside the storage tank 120, and a through hole 123 for circulating the culture medium to the outside may be formed on one surface of the accommodating space 121.
  • two reservoirs 120 may be disposed.
  • the storage tank 120 may include a first storage tank 120a and a second storage tank 120b.
  • the first reservoir 120a is disposed on one side of the base 110, but may be biased to one side
  • the second reservoir 120b is disposed on one side of the base 110 like the first reservoir 120a.
  • It may be arranged to be spaced apart from the first storage tank (120a).
  • the first storage tank 120a may be a means for supplying the culture medium
  • the second storage tank 120b may be a means for recovering the culture medium.
  • the culture medium may be supplied from the first storage tank 120a, pass through the plate unit 200, exchange materials with the culture medium, and then be returned to the second storage tank 120b.
  • the first reservoir 120a and the second reservoir 120b may be formed in the same shape.
  • the first reservoir 120a may be a means for supplying the culture medium
  • the second reservoir 120b may be a means for recovering the culture medium.
  • the first reservoir 120a may be a means for recovering the culture medium
  • the second reservoir 120b may be a means for recovering the culture medium.
  • the first storage tank 120a and the second storage tank 120b may alternately perform roles of supplying and recovering the culture medium. This may depend on the experimenter's choice. For example, as will be described later, the storage tank 120 containing a relatively large amount of culture medium can supply the culture medium, and the storage tank 120 containing a relatively small amount of culture medium can recover the culture medium. can do.
  • the accommodating space 121 provided inside the storage tank 120 may be a space in which the culture medium is accommodated.
  • the culture medium required for culturing cultures may be accommodated in the accommodating space 121 of the first reservoir 120a, and may be supplied from the accommodating space 121 to the plate unit 200 according to a set flow. Thereafter, the culture medium that has passed through the plate unit 200 may be recovered to the receiving space 121 of the second reservoir 120b.
  • a through hole 123 may be formed on one surface of the accommodating space 121 to allow the culture solution to flow to the outside, and for example, the through hole 123 may penetrate the bottom of the accommodating space 121 .
  • through holes 123 may be formed in the first storage tank 120a and the second storage tank 120b, respectively.
  • the through hole 123 formed in the first reservoir 120a may be a path through which the culture medium is supplied from the first reservoir 120a to the plate unit 200 .
  • the through hole 123 formed in the second reservoir 120b may be a path through which the culture medium is recovered from the plate unit 200 to the second reservoir 120b.
  • the storage tank 120 may include at least one partition wall 122 dividing the accommodating space 121 into a plurality of spaces.
  • the accommodation space 121 provided inside the storage tank 120 may be partitioned by a partition wall 122, and for example, the storage tank 120 includes a plurality of partition walls 122 to receive accommodation.
  • the space 121 may be partitioned into a plurality of spaces.
  • the plurality of partitioned spaces may be isolated so that the culture medium does not mix with each other. Therefore, it may be possible to supply various culture media or various drugs to cultured bodies.
  • through holes 123 may be formed in each of the plurality of spaces partitioned by the partition wall 122 .
  • the culture medium may be individually supplied to the plate unit 200 from each space.
  • the cell culture device 10 may further include a cover 130 .
  • the cover 130 may be a means for preventing foreign matter from entering the culture medium from the outside by covering the open portion of the storage tank 120 130 .
  • the cover 130 can be removed to open the storage tank 120 when the culture solution is filled in the storage tank 120, and the open position of the storage tank 120 to close the storage tank 120 while the culture is in progress. can be placed in
  • the cover 130 may cover 130 at least one of the first storage tank 120a and the second storage tank 120b, and preferably cover both the first storage tank 120a and the second storage tank 120b. Two may be provided to (130).
  • the culture medium supply unit 100 may include a culture medium control member 140 that controls the flow of the culture medium discharged from the storage tank 120 .
  • the culture solution control member 140 may control the flow rate and flow rate of the culture solution discharged from the storage tank 120 .
  • the culture medium control member 140 is formed to have a length, and the culture medium control member 140 may include a porous material.
  • the culture solution control member 140 may include a porous material to generate resistance to the flow of the culture solution.
  • the culture medium regulating member 140 may be disposed to pass through the through hole 123 of the reservoir 120, and thus the culture medium may move to the plate unit 200 through the culture medium regulating member 140.
  • the culture solution control member 140 since the culture solution control member 140 includes a porous material, resistance is generated to the flow of the culture solution, and accordingly, the flow rate and flow rate of the culture solution are controlled.
  • the culture medium control member 140 may be made of various materials depending on the resistance to the flow of the culture medium. For example, when a specific culture medium control member 140 is placed in the through hole 123 of the storage tank 120, the flow of the culture medium can be controlled to correspond to the resistance value generated by the corresponding culture medium control member 140. there is. Therefore, the culture medium control member 140 may be provided in various types so that the culture medium is provided at various flow rates or flow rates according to specific circumstances such as the goal and method of culture.
  • the culture medium control member 140 may be detachable, for example, the culture medium control member 140 may be replaceable. Specifically, if an experimenter wants to flow the culture medium at a specific flow rate or flow rate for an experiment, he or she can select a culture medium control member 140 capable of generating a flow having that value and install it in the storage tank 120.
  • the storage tank 120 may be formed so that the lower surface of the accommodation space 121 in which the culture medium is accommodated is spaced apart from the base 110 by a predetermined distance.
  • the storage tank 120 may be formed with a circumference extending such that a bottom surface is spaced apart from the base 110 .
  • a through hole 123 is formed on the bottom surface of the accommodation space 121, and the through hole 123 may extend from the bottom surface of the accommodation space 121 in a direction toward the base 110.
  • the base 110 is formed extending from the base 110 in a direction toward the accommodation space 121 at a position corresponding to the through hole 123 formed in the accommodation space 121, and includes a protrusion in which a through hole is formed. can do.
  • One end of the through hole formed in the protrusion may be opened in a direction toward the reservoir 120 and the other end may be opened in a direction toward the plate unit 200 . Therefore, the through hole 123 formed in the reservoir 120 and the protrusion formed in the base 110 are formed to face each other, and a space in which the culture medium can flow from the accommodating space 121 of the reservoir 120 to the plate unit 200. this can be provided.
  • the through hole 123 and the protrusion do not necessarily have to be in contact with each other or separated from each other.
  • the culture medium control member 140 is formed to have a length, and may be disposed to pass through the through hole 123 formed in the reservoir 120 and the protrusion formed in the base 110. Accordingly, the culture medium stored in the receiving space 121 is absorbed into the culture medium control member 140 and can move along the culture medium control member 140 . That is, the culture medium can be supplied to the plate unit 200 through the through hole formed in the protruding portion from the accommodating space 121 along the culture medium control member 140 through the through hole 123 . In this process, the culture solution is subjected to resistance to the flow, so that the flow rate or flow rate can be controlled.
  • the culture solution control member 140 is preferably provided in the storage tank 120 for supplying the culture solution, but may not be provided in the storage tank 120 for recovering the culture solution.
  • the culture medium control member 140 may be installed only in the storage tank 120 supplying the culture medium.
  • the culture medium control member 140 may be installed in both the reservoir 120 for supplying the culture medium and the reservoir 120 for collecting the culture medium.
  • the cell culture apparatus 10 causes the culture medium to flow at an excessively high speed, thereby destroying the cells present in the well 230. It can prevent being washed away.
  • the culture solution control member 140 may adjust the flow rate or flow rate of the culture solution to be similar to the microenvironment of the human body.
  • the culture solution control member 140 may make it easy to analyze the effect on the cultured body while changing the flow rate or flow rate of the culture solution by adjusting the flow rate or flow rate of the culture solution as needed.
  • FIG 5 is a view for explaining a use example of the cell culture device 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the plate unit 200 may be detachable from the culture medium supply unit 100 .
  • the cell culture device 10 may be coupled and used only during culture of a cultured body or an experiment targeting the cultured body is being performed.
  • the culture medium supply unit 100 and the plate unit 200 may be manufactured, stored, repaired, and maintained in a state of being separated from each other, and may be used in combination during use. Therefore, maintenance and repair may be easy.
  • a step difference may be formed along the circumference of the plate unit 200 , and specifically, a step difference may be formed such that a surface contacting the floor has a larger area than an upper layer thereof.
  • the culture medium supply unit 100 may be formed in a shape with a bottom surface concave toward the inside so that a stepped portion formed in the plate unit 200 is inserted.
  • the plate unit 200 can be easily inserted into and coupled to the lower surface of the culture medium supply unit 100 .
  • the plate unit 200 and the culture medium supply unit 100 may be matched in a coupled state and not shaken or shifted.
  • FIG. 6 is a schematic view of the plate unit 200 of FIG. 1
  • FIG. 7 is an enlarged view of A of FIG. 6 .
  • the plate unit 200 may be a means for receiving a culture medium (CM) from the reservoir 120 and providing a path through which the supplied culture medium (CM) flows.
  • CM culture medium
  • the plate unit 200 includes a channel 220 for guiding the path of the culture medium (CM) supplied from the culture medium (CM) supply unit 100 and at least one well 230 arranged to be connected to the channel 220.
  • CM culture medium
  • CM culture medium
  • the plate unit 200 may include a liquid collection unit 210 to which the culture medium (CM) is primarily supplied from the storage tank 120 .
  • the liquid collection unit 210 is disposed below the culture medium (CM) control member 140, and the culture medium (CM) moved along the culture medium (CM) control member 140 may be supplied.
  • the culture medium (CM) may move along the channel 220 from the liquid collecting unit 210 .
  • the channel 220 may provide a movement path for the culture medium (CM).
  • the liquid collector 210 may be disposed at both ends of the channel 220 .
  • the liquid collecting unit 210 disposed at one end of the channel 220 may be a part where the supplied culture medium (CM) is collected, and the liquid collecting unit 210 disposed at the other side moves through the channel 220 and collects the liquid. It may be a part where the culture medium (CM) is collected.
  • a plurality of channels 220 may be disposed, and the culture medium CM may move along the plurality of channels 220 .
  • the channels 220 may be arranged to correspond to the plurality of partitioned spaces.
  • each of the culture solutions (CM) may move along different channels 220 and not be mixed with each other. there is.
  • the plate unit 200 may further include a branching part 240 disposed between the liquid collecting part 210 and the channel 220 .
  • the branching part 240 may be a part branching from the liquid collecting part 210 into several branches, and each branching part may be connected to the channel 220 . Accordingly, several channels 220 may be disposed in parallel between the liquid collectors 210 disposed on both sides.
  • the same culture medium (CM) can flow along the plurality of channels 220, whereby a large amount of culture medium can be cultured or changes occurring when the same culture medium (CM) is supplied to different culture bodies can be observed.
  • the plate unit 200 may include a plurality of channels 220 disposed in parallel, and the same drug or different drugs may be supplied to the plurality of channels 220 according to the experimenter's choice.
  • the cell culture apparatus 10 according to the present invention can add various drugs such as various anticancer agents and promoters to the culture medium, thereby enabling various drug evaluations to be performed on the culture medium.
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a modified example of the plate unit 200'.
  • a plurality of liquid collection units 210' may be formed to be connected to each other.
  • the culture medium (CM) supplied to one liquid collecting unit 210' may move to an adjacent liquid collecting unit 210'. Therefore, this modified example can be used when simultaneously supplying the same culture medium (CM) to several cultures.
  • the present invention is not limited thereto, and the channels 220' or the branching units 240' may be connected to each other.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing another modified example of the plate unit 200 ".
  • the culture medium (CM) collected in one liquid collection unit 210" of the plate unit 200" is branched by the branching unit 240" and supplied to several channels 220".
  • the branching part 240 may include at least one subdivided branching part.
  • the branching part 240′′ may include a first branching part 241′′, a second branching part 242′′, and a third branching part 243′′.
  • the culture medium (CM) supplied to the liquid collecting unit 210" may be branched by the first branching part 241", and the branched culture medium (CM) is branched again by the second branching part 242". After that, it can be branched again in the third branching part 243" and flow into the channel 220".
  • the culture medium (CM) supplied to one liquid collecting part 210" can be divided into a plurality of branched branching parts ( 241", 242", 243"), it can be branched into a plurality of branches, and then supplied to the channels 220", respectively, and accordingly, the same culture medium (CM) can be supplied to the plurality of wells 230". .
  • the supplied culture medium (CM) is branched into a plurality of branches and supplied to the channel 220", so that the flow rate and flow rate are relatively reduced. It can be. That is, the flow rate and flow rate of the supplied culture medium (CM) can be easily adjusted according to the experimenter's choice.
  • CM culture medium
  • the present embodiment includes a first branch part 241", a second branch part 242" and a third branch part 243", but is not limited thereto, and if necessary Accordingly, only two subdivided branching parts may be included, or three or more subdivided branching parts may be included.
  • FIG. 10 is a view for explaining the flow of the culture medium (CM)
  • FIG. 11 is a view for explaining the process of supplying the culture medium (CM) to the culture medium (OJ).
  • the plate unit 200 may include a well 230 .
  • the well 230 may be a portion where the culture body OJ is placed.
  • the well 230 may have a space in which the culture body OJ is accommodated.
  • the well 230 may be disposed on a path through which the culture medium CM flows, and for example, the well 230 may be disposed to be connected to the channel 220 .
  • the culture medium (CM) may be supplied to the culture body (OJ) while flowing along the channel (220). At this time, the culture medium (CM) may be supplied to the culture body (OJ) by diffusion.
  • CM culture medium
  • nutrients, oxygen, and other additives included in the culture medium (CM) may be supplied to the culture body (OJ) by diffusion.
  • the drug when a drug is included in the culture medium (CM), the drug may be supplied to the culture medium (OJ).
  • metabolites of the cultured body (OJ) may diffuse into the culture medium (CM) flowing along the channel 220 . Therefore, by the culture medium (CM) flowing along the channel 220, the culture body (OJ) can easily exchange substances.
  • the well 230 may be disposed along the length of the channel 220 and disposed below the channel 220 . Therefore, the culture medium (CM) can be more easily supplied to the culture medium (OJ) disposed inside the well 230 .
  • a plurality of wells 230 may be disposed along the length of the channel 220 . That is, since the channel 220 provides a flow path of the culture medium (CM) along the length direction, a plurality of wells 230 may be disposed along the flow direction of the culture medium (CM).
  • CM culture medium
  • a plurality of wells 230 may be connected to each channel 220, and accordingly, it is possible to simultaneously culture a large amount of OJ.
  • CM culture medium
  • the culture medium (CM) may flow from the first reservoir 120a to the second reservoir 120b. At this time, it can be divided into a storage tank 120 for supplying the culture medium (CM) and a storage tank 120 for recovering the culture medium (CM) according to the height of the culture medium (CM) filled in each storage tank 120.
  • the direction in which the culture medium (CM) flows may be controlled according to the relative size of the heights of the culture medium (CM) filled in the first reservoir (120a) and the second reservoir (120b).
  • the first reservoir 120a is the reservoir 120 disposed on the right side
  • the second reservoir 120b is the reservoir 120 disposed on the left side.
  • the first reservoir 120a The height (h2) of the culture medium (CM) filled in may be greater than the height (h1) of the culture medium (CM) filled in the second reservoir (120b). Accordingly, the culture medium (CM) stored in the first reservoir 120a can be supplied to the plate unit 200 by gravity, and the culture medium (CM) flows along the channel 220 and then to the second reservoir 120b. can be recovered
  • the flow may be reversed. That is, the culture medium (CM) can flow from the first reservoir 120a to the second reservoir 120b.
  • the flow of the culture medium (CM) stops. It can be.
  • 3D cell spheroids and organoids can be cultured in an environment similar to the microenvironment of the human body.
  • drug evaluation can be performed in an environment similar to the microenvironment of the human body even when drug evaluation is performed for 3-dimensional cell spheroids and organoids.
  • cultured bodies (OJ) can be formed in large quantities and can be uniformly formed to a certain size, so that the cultured bodies (OJ) can be standardized.
  • drug evaluation using several drugs such as anticancer drugs can be simultaneously performed on a plurality of cells and screened, uniform drug evaluation results can be derived, and multiple samples can be extracted or , can be used for patient-specific precision medicine.
  • a cell culture device capable of efficiently performing large-scale and long-term culture and drug evaluation of cultures such as 3D cell spheroids or organoids is provided.
  • embodiments of the present invention can be applied to cell culture devices used industrially.

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Abstract

본 발명은 세포 배양 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면은, 베이스, 상기 베이스 상에 배치되고, 내부에는 상기 배양액이 수용되는 수용공간이 마련되며, 상기 수용공간의 일면에는 상기 배양액이 배출되는 통공이 형성되는 제1 저장조 및 상기 통공을 관통하도록 배치되어 상기 제1 저장조로부터 배출되는 배양액의 흐름을 조절하는 배양액 조절 부재를 포함하는 배양액 공급 유닛을 포함할 수 있다.

Description

세포 배양 장치
본 발명은 세포 배양 장치에 관한 것이다.
인체에는 세포 등이 혈액의 흐름에 의해 영양분을 전달받고 대사산물을 배출할 수 있는 미세환경이 구현되어 있다. 인체의 세포는 이러한 미세환경에 기초하여 다양한 대사활동을 수행하고, 생장할 수 있다.
따라서, 의학적, 생물학적, 공학적 실험을 위해 3차원 세포 구상체나 오가노이드와 같은 배양체를 배양하는 경우에도 이러한 인체의 미세환경과 유사한 환경이 구현되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 이러한 미세환경에 근사하도록 배양환경이 구현되는 경우 배양체의 배양이 효율적이고 균일하게 수행될 수 있게 된다. 또한, 배양체에 다양한 약물을 공급하면서 약물 평가를 수행하는 경우에도 이러한 인체의 미세환경과 유사한 환경이 구현되는 것이 바람직하다.
한편, 인간의 미세 환경과 유사한 환경이 조성된 경우라 하더라도, 배양체를 대상으로 다양한 비교실험을 수행하기 위해서는 다수의 세포를 수행할 수 있는 장치와 다종의 약물을 공급할 수 있는 장치가 필요하다.
따라서, 인체의 미세환경과 유사한 환경이 구현되도록 배양액의 유량과 유속을 제어할 수 있고, 나아가 다수의 세포를 배양할 수 있으며, 다종의 약물을 공급할 수 있는 세포 배양 장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 3차원 세포 구상체나 오가노이드와 같은 배양체의 대규모 및 장기 배양과 약물 평가를 효율적으로 수행할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 배양액의 유량 및 유속을 제어할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 다양한 배양체를 동시에 배양할 수 있고, 배양체에 다양한 약물을 동시에 제공할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 이러한 과제는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명이 해결하고자 하는 과제가 한정되는 것은 아니다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 베이스, 상기 베이스 상에 배치되고, 내부에는 상기 배양액이 수용되는 수용공간이 마련되며, 상기 수용공간의 일면에는 상기 배양액이 배출되는 통공이 형성되는 제1 저장조 및 상기 통공을 관통하도록 배치되어 상기 제1 저장조로부터 배출되는 배양액의 흐름을 조절하는 배양액 조절 부재를 포함하는 배양액 공급 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명은 3차원 세포 구상체나 오가노이드와 같은 배양체의 대규모 및 장기 배양과 암 오가노이드 및 암 세포 구상체를 이용한 약물평가를 효율적으로 수행할 수 있는 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 배양액의 유량 및 유속을 제어할 수 있는 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 다양한 배양체를 동시에 배양할 수 있고, 배양체에 다양한 약물을 동시에 제공할 수 있는 장치를 제공할 수 있다.
다만, 이러한 효과는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명의 효과가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 저장조에 커버가 구비되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 저장조의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 배양액의 흐름을 제어하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치의 사용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1의 플레이트 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 A를 확대한 도면이다.
도 8은 플레이트 유닛의 일 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 플레이트 유닛의 또 다른 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 배양액의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 배양체에 배양액이 공급되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 배양액이 흐르는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 베이스, 상기 베이스 상에 배치되고, 내부에는 상기 배양액이 수용되는 수용공간이 마련되며, 상기 수용공간의 일면에는 상기 배양액이 배출되는 통공이 형성되는 제1 저장조 및 상기 통공을 관통하도록 배치되어 상기 제1 저장조로부터 배출되는 배양액의 흐름을 조절하는 배양액 조절 부재를 포함하는 배양액 공급 유닛을 포함할 수 있다.
또한, 상기 배양액 공급 유닛은 상기 베이스 상에 배치되되, 상기 제1 저장조와 이격되도록 배치되는 제2 저장조를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 저장조는 상기 수용공간을 복수의 공간으로 구획하는 적어도 하나의 격벽을 포함할 수 있다.
또한, 상기 저장조는 상기 격벽에 의해 구획되는 복수의 공간마다 통공이 형성될 수 있다.
또한, 상기 배양액 조절 부재는 다공성 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 배양액 공급 유닛으로부터 공급되는 상기 배양액의 경로를 안내하는 채널 및 상기 채널과 연결되도록 배치되는 적어도 하나의 웰을 포함하는 플레이트 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 플레이트 유닛은 상기 배양액 공급 유닛에 탈착 가능할 수 있다.
또한, 상기 채널은 복수개가 구비될 수 있다.
또한, 상기 웰은 상기 채널의 길이를 따라 복수개가 배치될 수 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 표시했음으로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하, 전술한 원칙에 기초하여 본 발명에 따른 세포 배양 장치(10)를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치(10)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치(10)는 배양액 공급 유닛(100)과 플레이트 유닛(200)을 포함할 수 있다.
배양액 공급 유닛(100)은 배양체를 배양하는데 필요한 배양액을 수용하여 저장하고, 저장된 배양액을 플레이트 유닛(200)에 공급하는 수단일 수 있다.
플레이트 유닛(200)은 배양액 공급 유닛(100)으로부터 배양액을 공급받고, 공급받은 배양액이 흐르는 경로를 제공하며, 배양액이 배양체로 공급되는 공간을 제공하는 수단일 수 있다. 자세한 내용은 후술한다.
배양체는 3차원 세포를 포함하는 것일 수 있고, 구체적으로 3차원 세포 구상체 및 오가노이드 등일 수 있다. 예를 들면, 배양체는 다세포 종양 스패로이드(multi-cellluar cancer spheroid), 장기 세포 스패로이드(organ cell spheroid), 환자유래 암 오가노이드, 일반 장기 오가노이드 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
배양액은 배양체의 배양을 위해 필요한 영양분이나 기타 성분을 포함하는 모든 물질을 의미하는 것일 수 있다. 또한, 배양액은 배양체의 약물평가를 위해 배양체에 공급되는 약물을 포함할 수 있고, 예를 들면, 항암제, 촉진제 등과 같은 여러 약물을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 도 1의 저장조(120)에 커버(130)가 구비되는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 1의 저장조(120)의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 배양액의 흐름을 제어하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배양액 공급 유닛(100)은 베이스(110), 상기 베이스(110) 상에 배치되고, 내부에는 상기 배양액이 수용되는 수용공간(121)이 마련되며, 상기 수용공간(121)의 일면에는 상기 배양액이 배출되는 통공(123)이 형성되는 저장조(120) 및 상기 통공(123)을 관통하도록 배치되어 저장조(120)로부터 배출되는 배양액의 흐름을 조절하는 배양액 조절 부재(140)를 포함할 수 있다.
베이스(110)는 배양액 공급 유닛(100)의 일 면을 이룰 수 있고, 베이스(110)를 지지할 수 있다. 일 실시예로서, 베이스(110)는 넓이를 갖도록 판의 형상으로 형성될 수 있다.
베이스(110) 상에는 저장조(120)가 배치될 수 있다. 저장조(120)의 내부에는 배양액이 수용되는 수용공간(121)이 마련될 수 있고, 수용공간(121)의 일면에는 배양액이 외부와 유통하기 위한 통공(123)이 형성될 수 있다.
일 실시예로서, 저장조(120)는 두개가 배치될 수 있다.
예를 들면, 저장조(120)는 제1 저장조(120a)와 제2 저장조(120b)를 포함할 수 있다. 제1 저장조(120a)는 베이스(110)의 일면에 배치되되, 일측에 편향되어 배치될 수 있고, 제2 저장조(120b)는 제1 저장조(120a)와 마찬가지로 베이스(110)의 일면에 배치되되, 제1 저장조(120a)와 이격되도록 배치될 수 있다. 이때, 제1 저장조(120a)는 배양액을 공급하는 수단일 수 있고, 제2 저장조(120b)는 배양액을 회수하는 수단일 수 있다. 예를 들면, 배양액은 제1 저장조(120a)로부터 공급될 수 있고, 플레이트 유닛(200)을 통과하면서 배양체와 물질을 교환한 후 제2 저장조(120b)로 회수될 수 있다.
선택적 실시예로서, 제1 저장조(120a)와 제2 저장조(120b)는 동일한 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 실험자의 선택에 따라 제1 저장조(120a)는 배양액을 공급하는 수단일 수 있고, 제2 저장조(120b)는 배양액을 회수하는 수단일 수 있다. 반대로, 실험자의 선택에 따라 제1 저장조(120a)는 배양액을 회수하는 수단일 수 있고, 제2 저장조(120b)는 배양액을 회수하는 수단이 될 수도 있다. 또는, 제1 저장조(120a)와 제2 저장조(120b)는 배양액의 공급과 회수의 역할을 번갈아가면서 수행할 수도 있다. 이는 실험자의 선택에 의존할 수 있고, 예를 들면 후술하는 바와 같이 상대적으로 다량의 배양액이 수용된 저장조(120)는 배양액을 공급할 수 있고, 상대적으로 소량의 배양액이 수용된 저장조(120)는 배양액을 회수할 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해 별도로 언급하는 경우를 제외하고는 배양액은 제1 저장조(120a)로부터 공급되어 제2 저장조(120b)로 회수되는 경우로 예를 들어 설명하기로 한다.
저장조(120)의 내부에 마련된 수용공간(121)은 배양액이 수용되는 공간일 수 있다. 예를 들면, 배양체의 배양에 필요한 배양액은 제1 저장조(120a)의 수용공간(121)에 수용될 수 있고, 수용공간(121)으로부터 설정된 흐름에 따라 플레이트 유닛(200)으로 공급될 수 있다. 이후, 플레이트 유닛(200)을 통과한 배양액은 제2 저장조(120b)의 수용공간(121)으로 회수될 수 있다.
수용공간(121)의 일면에는 배양액이 외부와 유통하기 위한 통공(123)이 형성될 수 있고, 예를 들면 통공(123)은 수용공간(121)의 밑면을 관통하도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 저장조(120a)와 제2 저장조(120b)에는 통공(123)이 각각 형성될 수 있다. 제1 저장조(120a)에 형성된 통공(123)은 배양액이 제1 저장조(120a)로부터 플레이트 유닛(200)으로 공급되는 경로일 수 있다. 또한, 제2 저장조(120b)에 형성된 통공(123)은 배양액이 플레이트 유닛(200)으로부터 제2 저장조(120b)로 회수되는 경로일 수 있다.
일 실시예로서, 저장조(120)는 수용공간(121)을 복수의 공간으로 구획하는 적어도 하나의 격벽(122)을 포함할 수 있다. 다시 도 3을 참조하면, 저장조(120)의 내부에 마련된 수용공간(121)은 격벽(122)에 의해 구획될 수 있고, 예를 들면 저장조(120)는 복수의 격벽(122)을 포함하여 수용공간(121)은 복수의 공간으로 구획될 수 있다. 이때, 구획된 복수의 공간은 서로 배양액이 섞이지 않도록 고립될 수 있다. 따라서, 배양체에 다양한 배양액이나 다양한 약물을 공급하는 것이 가능할 수 있다.
이때, 격벽(122)에 의해 구획되는 복수의 공간에는 각각 통공(123)이 형성될 수 있다. 따라서, 각각의 공간으로부터 배양액이 개별적으로 플레이트 유닛(200)으로 공급될 수 있다.
선택적 실시예로서, 다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치(10)는 커버(130)를 더 포함할 수 있다. 커버(130)는 저장조(120)의 개방된 부분을 커버(130)하여, 외부로부터 배양액에 이물질이 침입하는 것을 방지하는 수단일 수 있다.
따라서, 커버(130)는 배양액이 저장조(120)에 충진되는 경우에는 저장조(120)가 개방되도록 제거될 수 있고, 배양이 진행되는 도중에는 저장조(120)가 폐쇄되도록 저장조(120)의 개방된 위치에 배치될 수 있다.
커버(130)는, 제1 저장조(120a)와 제2 저장조(120b) 중 적어도 하나를 커버(130)할 수 있고, 바람직하게는 제1 저장조(120a)와 제2 저장조(120b)를 모두 커버(130)하도록 두개가 구비될 수 있다.
배양액 공급 유닛(100)은 저장조(120)로부터 배출되는 배양액의 흐름을 조절하는 배양액 조절 부재(140)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 배양액 조절 부재(140)는 저장조(120)로부터 배출되는 배양액의 유속과 유량을 조절할 수 있다.
일 실시예로서, 배양액 조절 부재(140)는 길이를 갖도록 형성되되, 배양액 조절 부재(140)는 다공성 재질을 포함하여 이루어질 수 있다.
배양액 조절 부재(140)는 다공성 재질을 포함하여 배양액의 흐름에 대해 저항을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 배양액 조절 부재(140)는 저장조(120)의 통공(123)을 관통하도록 배치될 수 있고, 이에 따라 배양액은 배양액 조절 부재(140)를 통해 플레이트 유닛(200)으로 이동할 수 있다. 이때, 배양액 조절 부재(140)는 다공성 재질을 포함하므로, 배양액의 흐름에 저항이 생기게 되며, 이에 따라 배양액의 유속 및 유량이 조절되게 된다.
배양액 조절 부재(140)는 배양액의 흐름에 대한 저항에 따라 다양한 재질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들면, 특정 배양액 조절 부재(140)를 저장조(120)의 통공(123)에 배치시키는 경우, 해당 배양액 조절 부재(140)에 기인하여 발생하는 저항값에 대응되도록 배양액의 흐름이 제어될 수 있다. 따라서, 배양의 목표, 방법 등과 같은 구체적 상황에 따라 다양한 유속이나 유량으로 배양액이 제공되도록 배양액 조절 부재(140)는 다양한 종류가 구비될 수 있다.
선택적 실시예로서, 배양액 조절 부재(140)는 탈착이 가능할 수 있고, 예를 들면 배양액 조절 부재(140)는 교체가 가능할 수 있다. 구체적으로, 실험자는 실험을 위해 특정 유속이나 특정 유량으로 배양액을 흐르게 하고 싶은 경우, 그 값을 갖는 흐름을 발생시킬 수 있는 배양액 조절 부재(140)를 선택하여 저장조(120)에 설치할 수 있다.
선택적 실시예로서, 저장조(120)는 배양액이 수용되는 수용공간(121)의 저면이 베이스(110)와 소정의 거리만큼 이격되도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 저장조(120)는 바닥면이 베이스(110)와 이격되도록 둘레가 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 수용공간(121)의 저면에는 통공(123)이 형성되되, 통공(123)은 수용공간(121)의 저면으로부터 베이스(110)를 향한 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
또한, 베이스(110)는 수용공간(121)에 형성된 통공(123)과 대응되는 위치에 베이스(110)로부터 수용공간(121)을 향한 방향으로 연장되어 형성되고, 관통홈이 형성되는 돌출부를 포함할 수 있다. 돌출부에 형성된 관통홈의 일단은 저장조(120)를 향한 방향으로 개방될 수 있고, 타단은 플레이트 유닛(200)을 향한 방향으로 개방될 수 있다. 따라서, 저장조(120)에 형성된 통공(123)과 베이스(110)에 형성된 돌출부는 서로 마주보도록 형성되며, 저장조(120)의 수용공간(121)으로부터 플레이트 유닛(200)까지는 배양액이 흐를 수 있는 공간이 마련될 수 있다. 다만, 통공(123)과 돌출부는 반드시 서로 접촉되거나 이격되어야만 하는 것은 아니다.
이때, 배양액 조절 부재(140)는 길이를 갖도록 형성되되, 저장조(120)에 형성된 통공(123)과 베이스(110)에 형성된 돌출부를 관통하도록 배치될 수 있다. 이에 의해, 수용공간(121)에 저장된 배양액은 배양액 조절 부재(140)에 흡수되고, 배양액 조절 부재(140)를 따라 이동할 수 있다. 즉, 배양액은 배양액 조절 부재(140)를 따라 수용공간(121)으로부터 통공(123)을 지나 돌출부에 형성된 관통홈을 거쳐 플레이트 유닛(200)으로 공급될 수 있게 된다. 이 과정에서 배양액은 흐름에 저항을 받게 되어 유량이나 유속이 제어될 수 있다.
배양액 조절 부재(140)는 배양액을 공급하는 저장조(120)에는 구비되는 것이 바람직하나, 배양액을 회수하는 저장조(120)에는 구비되지 않을 수 있다.
예를 들면, 실험자가 항상 일방향으로만 배양액의 흐름을 발생시키고 싶은 경우에는 배양액을 공급하는 저장조(120)에만 배양액 조절 부재(140)를 설치할 수 있다.
이와는 달리, 실험자가 필요에 따라 배양액의 흐름 방향을 조절하고 싶은 경우에는 배양액을 공급하는 저장조(120)와 배양액을 회수하는 저장조(120)에 모두 배양액 조절 부재(140)를 설치할 수 있다.
이와 같이, 배양액의 흐름에 대한 저항을 갖는 배양액 조절 부재(140)를 포함함으로써, 본 실시예에 따른 세포 배양 장치(10)는 배양액이 지나치게 빠른 속도로 흐름으로써 웰(230) 내에 존재하는 세포가 쓸려가는 것을 방지할 수 있다.
또한, 배양액 조절 부재(140)는 배양액의 유량이나 유속을 인체의 미세환경과 유사하도록 조절할 수 있다.
또한, 배양액 조절 부재(140)는 필요에 따라 배양액의 유량이나 유속을 조절함으로써 배양액의 유량이나 유속을 변화시키면서 배양체에 미치는 영향을 분석하기에 용이하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치(10)의 사용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 플레이트 유닛(200)은 배양액 공급 유닛(100)에 탈착 가능할 수 있다.
일 실시예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 배양 장치(10)는 배양체의 배양이나 배양체를 대상으로하는 실험이 수행되는 도중에만 결합되어 이용될 수 있다. 구체적으로, 배양액 공급 유닛(100)과 플레이트 유닛(200)은 서로 분리된 상태로 제작, 보관, 보수, 유지될 수 있고, 사용시에는 결합되어 이용될 수 있다. 따라서, 유지 및 보수가 용이할 수 있다.
선택적 실시예로서, 도 5를 기준으로 플레이트 유닛(200)은 둘레를 따라 단차가 형성될 수 있고, 구체적으로는 바닥과 닿는 면이 그 상층보다 넓은 면적을 갖도록 단차가 형성될 수 있다. 또한, 배양액 공급 유닛(100)은 플레이트 유닛(200)에 형성된 단차 부분이 삽입되도록 저면이 내부를 향해 파인 형상으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 플레이트 유닛(200)은 배양액 공급 유닛(100)의 저면에 용이하게 삽입되어 결합될 수 있다. 또한, 이러한 결합으로 인해, 플레이트 유닛(200)과 배양액 공급 유닛(100)은 결합된 상태에서 정합을 이루어 흔들리거나 어긋나지 않을 수 있다.
도 6은 도 1의 플레이트 유닛(200)을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 도 6의 A를 확대한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 플레이트 유닛(200)은 저장조(120)로부터 배양액(CM)을 공급받고, 공급받은 배양액(CM)이 흐를 수 있는 경로를 제공하는 수단일 수 있다.
플레이트 유닛(200)은 배양액(CM) 공급 유닛(100)으로부터 공급되는 배양액(CM)의 경로를 안내하는 채널(220) 및 상기 채널(220)과 연결되도록 배치되는 적어도 하나의 웰(230)을 포함할 수 있다.
플레이트 유닛(200)은 저장조(120)로부터 배양액(CM)이 일차적으로 공급되는 집액부(210)를 포함할 수 있다. 집액부(210)는 배양액(CM) 조절 부재(140)의 하측에 배치되어, 배양액(CM) 조절 부재(140)를 따라 이동한 배양액(CM)이 공급될 수 있다.
배양액(CM)은 집액부(210)로부터 채널(220)을 따라 이동할 수 있다. 채널(220)은 배양액(CM)의 이동경로를 제공할 수 있다.
일 실시예로서, 집액부(210)는 채널(220)의 양단에 각각 배치될 수 있다. 이때, 채널(220)의 일단에 배치된 집액부(210)는 공급되는 배양액(CM)이 집액되는 부분일 수 있고, 타측에 배치된 집액부(210)는 채널(220)을 통해 이동하여 회수되는 배양액(CM)이 집액되는 부분일 수 있다.
채널(220)은 복수개가 배치될 수 있고, 배양액(CM)은 복수의 채널(220)을 따라 이동할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 저장조(120)의 수용공간(121)이 복수의 공간으로 구획되는 경우 채널(220)은 구획된 복수의 공간에 대응되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 수용공간(121)이 복수의 공간으로 구획되어, 다종의 배양액(CM)이 공급되는 경우, 각각의 배양액(CM)은 서로 상이한 채널(220)을 따라 이동하여 서로 혼합되지 않을 수 있다.
선택적 실시예로서, 플레이트 유닛(200)은 집액부(210)와 채널(220)의 사이에 배치되는 분기부(240)를 더 포함할 수 있다. 분기부(240)는 집액부(210)로부터 여러 갈래로 분기되는 부분일 수 있고, 여러 갈래로 분기되는 부분은 각각 채널(220)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 양측에 배치되는 집액부(210)의 사이에는 여러 채널(220)이 병렬로 배치될 수 있다.
따라서, 동일한 배양액(CM)은 복수의 채널(220)을 따라 흐를 수 있고, 이에 의해 다량의 배양체를 배양하거나, 상이한 배양체에 동일한 배양액(CM)을 공급함으로써 발생하는 변화를 관찰할 수 있다.
이처럼, 플레이트 유닛(200)은 병렬로 배치되는 복수의 채널(220)을 포함할 수 있고, 실험자의 선택에 따라 복수의 채널(220)에 동일한 약물을 공급하거나 상이한 약물을 공급할 수 있다. 이에 의해, 본 발명에 따른 세포 배양 장치(10)는 배양액에 다양한 항암제, 촉진제 등 다양한 약제를 첨가할 수 있고, 이에 의해 배양체에 다양한 약물평가를 수행할 수 있게 된다.
도 8은 플레이트 유닛(200')의 일 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 복수의 집액부(210')는 서로 연결되도록 형성될 수도 있다.
이 경우, 하나의 집액부(210')에 공급되는 배양액(CM)은 인접한 집액부(210')로 이동할 수 있다. 따라서, 동일한 배양액(CM)을 여러 배양체에 동시에 공급하고자 하는 경우에 본 변형예가 이용될 수 있다.
다만, 도면 상에는 복수의 집액부(210')가 서로 연결되는 것을 예시로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 채널(220')이나, 분기부(240')가 서로 유통되도록 연결될 수도 있다.
도 9는 플레이트 유닛(200")의 또 다른 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 플레이트 유닛(200")의 하나의 집액부(210")로 집액된 배양액(CM)은 분기부(240")에 의해 분기되어 여러 채널(220")로 공급될 수 있다. 이때, 분기부(240")는 적어도 하나의 세분화된 분기부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 분기부(240")는 제1 분기부(241"), 제2 분기부(242") 및 제3 분기부(243")를 포함할 수 있다. 이때, 집액부(210")로 공급된 배양액(CM)은 제1 분기부(241")에 의해 분기될 수 있고, 분기된 배양액(CM)은 제2 분기부(242")에서 다시 분기된 후, 제3 분기부(243")에서 다시 분기되어 채널(220")으로 흘러 들어갈 수 있다. 즉, 하나의 집액부(210")로 공급된 배양액(CM)은 복수의 세분화된 분기부(241" 242", 243")를 통과하면서 복수의 갈래로 분기된 후 각각 채널(220")로 공급될 수 있고, 이에 따라 복수의 웰(230")에 동일한 배양액(CM)이 공급될 수 있다.
이에 의해, 집액부(210")로 다량의 배양액(CM)이 공급되는 경우에도 공급된 배양액(CM)은 복수의 갈래로 분기되어 채널(220")로 공급되므로 그 유량과 유속이 상대적으로 감소될 수 있다. 즉, 실험자의 선택에 따라 공급되는 배양액(CM)의 유량과 유속이 용이하게 조절될 수 있다.
또한, 하나의 집액부(210")에만 배양액(CM)을 공급함으로써 복수의 채널(220")에 동일한 배양액(CM)을 동시에 공급할 수 있으므로, 배양 및 약물평가가 더욱 용이하고 효율적으로 수행될 수 있다.
다만, 도 12를 참조하면 본 실시예는 제1 분기부(241"), 제2 분기부(242") 및 제3 분기부(243")를 포함하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 2개의 세분화된 분기부만을 포함하거나, 3개 이상의 세분화된 분기부를 포함할 수도 있다.
도 10은 배양액(CM)의 흐름을 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 배양체(OJ)에 배양액(CM)이 공급되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 플레이트 유닛(200)은 웰(230)을 포함할 수 있다.
웰(230)은 배양체(OJ)가 배치되는 부분일 수 있다. 예를 들면, 웰(230)은 내부에 배양체(OJ)가 수용되는 공간이 마련될 수 있다.
일 실시예로서, 웰(230)은 배양액(CM)이 흐르는 경로 상에 배치될 수 있고, 예를 들면 웰(230)은 채널(220)과 연결되도록 배치될 수 있다.
따라서, 배양액(CM)은 채널(220)을 따라 흐르면서 배양체(OJ)에 공급될 수 있다. 이때, 배양액(CM)은 확산에 의해 배양체(OJ)로 공급될 수 있다.
구체적으로, 배양액(CM)이 채널(220)을 따라 흐르는 도중에 배양액(CM) 내에 포함된 영양분이나 산소 및 기타 첨가물질은 확산에 의해 배양체(OJ)로 공급될 수 있다. 또한, 배양액(CM)에 약물이 포함된 경우 약물은 배양체(OJ)로 공급될 수 있다. 나아가, 배양체(OJ)의 대사산물은 채널(220)을 따라 흐르는 배양액(CM)에 확산되어 들어갈 수 있다. 따라서, 채널(220)을 따라 흐르는 배양액(CM)에 의해 배양체(OJ)는 물질의 교환을 용이하게 할 수 있다.
일 실시예로서, 웰(230)은 채널(220)의 길이를 따라 배치되되, 채널(220)의 하측에 배치될 수 있다. 따라서, 배양액(CM)은 웰(230)의 내부에 배치된 배양체(OJ)로 더욱 용이하게 공급될 수 있다.
일 실시예로서, 웰(230)은 채널(220)의 길이를 따라 복수개가 배치될 수 있다. 즉, 채널(220)은 길이 방향을 따라 배양액(CM)의 흐름 경로를 제공하므로, 웰(230)은 배양액(CM)의 흐름 방향을 따라 복수개가 배치될 수 있다.
따라서, 하나의 채널(220)마다 복수개의 웰(230)이 연결될 수 있고, 이에 따라 다량의 배양체(OJ)를 동시에 배양하는 것이 가능하게 된다.
도 12는 배양액(CM)이 흐르는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 배양액(CM)은 제1 저장조(120a)로부터 제2 저장조(120b)로 흐를 수 있다. 이때, 각 저장조(120)에 채워진 배양액(CM)의 높이에 따라 배양액(CM)을 공급하는 저장조(120)와 배양액(CM)을 회수하는 저장조(120)로 구분될 수 있다.
구체적으로, 제1 저장조(120a)와 제2 저장조(120b)에 채워진 배양액(CM)의 높이의 상대적인 크기에 따라 배양액(CM)이 흐르는 방향이 제어될 수 있다. 예를 들면, 도 12를 기준으로 제1 저장조(120a)는 오른쪽에 배치된 저장조(120)이고, 제2 저장조(120b)는 왼쪽에 배치된 저장조(120)이며, 이때, 제1 저장조(120a)에 채워진 배양액(CM)의 높이(h2)는 제2 저장조(120b)에 채워진 배양액(CM)의 높이(h1)보다 클 수 있다. 이에 따라, 중력에 의해 제1 저장조(120a)에 저장된 배양액(CM)은 플레이트 유닛(200)으로 공급될 수 있고, 배양액(CM)은 채널(220)을 따라 흐른 후 제2 저장조(120b)로 회수될 수 있다.
이와는 달리, 제1 저장조(120a)에 채워진 배양액(CM)의 높이(h1)가 제2 저장조(120b)에 채워진 배양액(CM)의 높이(h2)보다 큰 경우에는 흐름이 반대로 형성될 수 있다. 즉, 배양액(CM)은 제1 저장조(120a)로부터 제2 저장조(120b)로 흐를 수 있게 된다.
또한, 제1 저장조(120a)에 채워진 배양액(CM)의 높이(h1)와 제2 저장조(120b)에 채워진 배양액(CM)의 높이(h2)가 동일해지는 경우에는 배양액(CM)의 흐름이 정지될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 세포 배양 장치(10)를 이용하는 경우 3차원 세포 구상체 및 오가노이드를 인체의 미세환경과 유사한 환경에서 배양할 수 있다. 또한, 3차원 세포 구상체 및 오가노이드에 대하여 약물평가를 진행함에 있어서도 인체의 미세환경과 유사한 환경에서 약물평가를 진행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 세포 배양 장치(10)에 의하면 배양체(OJ)를 대량으로 형성할 수 있고, 일정한 크기로 균일하게 형성을 촉진시킬 수 있어 배양체(OJ)의 규격화가 가능해질 수 있다. 또한, 본 발명에 의할 경우 항암제 등의 여러 약물을 이용하는 약물평가를 다수의 세포에 대하여 동시에 수행하고, 이를 스크리닝 할 수 있으므로, 균일한 약물평가 결과를 도출해낼 수 있으며, 다수의 표본을 추출하거나, 환자 맞춤형 정밀의료에 이용될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
실시예에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 실시 예의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, '필수적인', '중요하게' 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
실시예의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 '상기'의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 실시 예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시 예들이 한정되는 것은 아니다. 실시 예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시 예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시 예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 3차원 세포 구상체나 오가노이드와 같은 배양체의 대규모 및 장기 배양과 약물 평가를 효율적으로 수행할 수 있는 세포 배양 장치를 제공한다. 또한, 산업상 이용하는 세포 배양 장치에 본 발명의 실시예를 적용할 수 있다.

Claims (9)

  1. 베이스;
    상기 베이스 상에 배치되고, 내부에는 상기 배양액이 수용되는 수용공간이 마련되며, 상기 수용공간의 일면에는 상기 배양액이 배출되는 통공이 형성되는 제1 저장조; 및
    상기 통공을 관통하도록 배치되어 상기 제1 저장조로부터 배출되는 배양액의 흐름을 조절하는 배양액 조절 부재;를 포함하는 배양액 공급 유닛;을 포함하는, 세포 배양 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배양액 공급 유닛은,
    상기 베이스 상에 배치되되, 상기 제1 저장조와 이격되도록 배치되는 제2 저장조;를 더 포함하는, 세포 배양 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 저장조는,
    상기 수용공간을 복수의 공간으로 구획하는 적어도 하나의 격벽을 포함하는, 세포 배양 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 저장조는,
    상기 격벽에 의해 구획되는 복수의 공간마다 통공이 형성되는, 세포 배양 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배양액 조절 부재는,
    다공성 재질로 이루어지는, 세포 배양 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배양액 공급 유닛으로부터 공급되는 상기 배양액의 경로를 안내하는 채널; 및
    상기 채널과 연결되도록 배치되는 적어도 하나의 웰;을 포함하는 플레이트 유닛;을 더 포함하는, 세포 배양 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 플레이트 유닛은,
    상기 배양액 공급 유닛에 탈착 가능한, 세포 배양 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 채널은 복수개가 구비되는, 세포 배양 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 웰은,
    상기 채널의 길이를 따라 복수개가 배치되는, 세포 배양 장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140014494A (ko) * 2012-07-24 2014-02-06 주식회사 새한마이크로텍 세포 배양 유닛, 세포 배양 장치 및 세포 배양 시스템
KR101770337B1 (ko) * 2016-09-30 2017-08-23 경희대학교 산학협력단 세포 배양 모듈 및 이를 포함하는 세포 배양 장치
KR20190115604A (ko) * 2018-04-03 2019-10-14 한국생산기술연구원 다공성 필름과 미세인공혈관 채널이 구비된 세포배양 플레이트, 이를 포함하는 세포배양 장치 및 세포배양 장치를 이용한 세포배양방법
CN111218395A (zh) * 2020-04-18 2020-06-02 博奥生物集团有限公司 一种全流程生物检测装置
JP2020536521A (ja) * 2017-10-16 2020-12-17 リジェネロン・ファーマシューティカルズ・インコーポレイテッドＲｅｇｅｎｅｒｏｎ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ， Ｉｎｃ． 灌流バイオリアクタ及び関連する使用方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140014494A (ko) * 2012-07-24 2014-02-06 주식회사 새한마이크로텍 세포 배양 유닛, 세포 배양 장치 및 세포 배양 시스템
KR101770337B1 (ko) * 2016-09-30 2017-08-23 경희대학교 산학협력단 세포 배양 모듈 및 이를 포함하는 세포 배양 장치
JP2020536521A (ja) * 2017-10-16 2020-12-17 リジェネロン・ファーマシューティカルズ・インコーポレイテッドＲｅｇｅｎｅｒｏｎ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ， Ｉｎｃ． 灌流バイオリアクタ及び関連する使用方法
KR20190115604A (ko) * 2018-04-03 2019-10-14 한국생산기술연구원 다공성 필름과 미세인공혈관 채널이 구비된 세포배양 플레이트, 이를 포함하는 세포배양 장치 및 세포배양 장치를 이용한 세포배양방법
CN111218395A (zh) * 2020-04-18 2020-06-02 博奥生物集团有限公司 一种全流程生物检测装置

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