WO2023063660A1 - 채널 내 유체의 유동 제어가 용이한 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스 - Google Patents

채널 내 유체의 유동 제어가 용이한 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
WO2023063660A1
WO2023063660A1 PCT/KR2022/015164 KR2022015164W WO2023063660A1 WO 2023063660 A1 WO2023063660 A1 WO 2023063660A1 KR 2022015164 W KR2022015164 W KR 2022015164W WO 2023063660 A1 WO2023063660 A1 WO 2023063660A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
channel
conduit
biomimetic
partition wall
microfluidic device
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/015164
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
하동헌
Original Assignee
주식회사 에드믹바이오
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에드믹바이오 filed Critical 주식회사 에드믹바이오
Publication of WO2023063660A1 publication Critical patent/WO2023063660A1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • 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
    • C12M3/00—Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus
    • 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 microfluidic device for simulating biological tissue, which can easily control the flow of fluid in a channel, and a cell culture method using the same, and more particularly, the flow of fluid inside a channel can be easily controlled through a gradient.
  • fluid containing necessary nutrients is independently supplied to the cells existing on the outside and inside of the tissue through the tilt of the device without a separate pump, enabling culture and observation without separating each cell. It relates to a microfluidic device for tissue simulating and a cell culture method using the same.
  • Biochips can be largely classified into microarray chips and microfluidic chips.
  • the microfluidic chip technology is a technology that measures and analyzes the interaction of a material to be analyzed contained in a fluid sample with a biological material, cell, tissue, or detection device on a chip using microfluidic control technology.
  • Related prior literature is introduced below. Identification codes in the following prior documents are irrelevant to the present invention.
  • Korean Patent Registration No. 10-1898093 'Analysis Chip Containing Vital Tissue-Mimicking Tissue and Manufacturing Method thereof' discloses a method for manufacturing an analysis chip including a living duct-mimicking tissue and an analysis chip including a living duct-mimicking tissue. It is about.
  • the analysis chip including the in vivo duct mimic tissue of the present invention the living duct formed by the epithelial cell membrane and the extracellular matrix surrounding the living duct were implemented as closely as possible to the biological environment on the chip for analysis.
  • the analytical chip containing the in vivo tubular tissue of the present invention is a platform capable of conducting research on the process of carcinogenesis or metastasis of cancer cells or screening or testing of new anticancer drugs similar to actual in vivo conditions. can provide.
  • Korean Patent Publication No. 10-2021-0038110 'Lung tissue simulating microfluidic system' is a lung tissue containing lung epithelial cells, lung fibroblasts, and commercial vascular endothelial cells isolated from human lungs and microfluidic is perfused therein.
  • It relates to a simulated biomimetic system, a manufacturing method thereof, and a microfluidic control method using the same, wherein a fluid including a gas and a culture medium can be perfused in each chamber inside the system and similar respiratory motion can be simulated, and the fluid perfusion Even after one week or more has elapsed, all of the three types of cells in the system can survive, and the pH and pO2 in the chamber can be monitored using the pH measurement sensor and gas partial pressure measurement sensor inside the system.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is not only to easily control the flow of fluid inside the channel through a gradient without a separate pump, but also to facilitate the flow of different fluids supplied to the outer and inner parts of the tissue matrix. It is to provide a microfluidic device for mimicking biological tissue and a cell culturing method using the same, which can independently supply nutrients optimized to the cells without separating the cells present in the outer and inner parts of the tissue by controlling them.
  • the present invention is a frame 100; and a conduit installation unit 200 for gripping the biomimetic conduit 210 installed inside the frame 100;
  • the microfluidic device for simulating biological tissue may further include a second channel 400 arranged in parallel with the first channel, and the second channel 400 horizontally partitions the internal passage at a predetermined height.
  • a second channel 400 arranged in parallel with the first channel, and the second channel 400 horizontally partitions the internal passage at a predetermined height.
  • the biotissue-simulating microfluidic device includes a first partition wall 500 formed while the first channel 300 and the second channel 400 contact each other; A second separation wall 600 formed while the conduit installation unit 200 and the second channel 400 come into contact with each other; When the biomimetic conduit 210 is gripped, the biomimetic conduit 210 and the conduit installation unit Conduit outer channel 700 formed by a space spaced apart from 200; and when gripping the biomimetic conduit 210, the second channel 400 and the conduit outer channel 700 form a closed space. It may further include a conduit gripping partition wall 800 installed downwardly from the second partition wall 600.
  • the conduit holding partition wall 800 includes a slit 810 for holding the conduit; a shielding portion 820 for shielding a lower portion of the slit 810; and a fluid induction barrier 830 for guiding the fluid introduced from the first channel 300 to the conduit 200 .
  • the partition wall 310 of the first channel and the partition wall 410 of the second channel may further have fluid storage units 311 and 411 formed on opposite sides of the inclined surfaces, respectively, so that the fluid can be easily introduced.
  • the conduit installation unit 200 grips the biomimetic conduit 210, but the biomimetic conduit 210 may include different cells in the outer and inner parts, and the biomimetic conduit 210 The cells included may be different cells selected from the group consisting of fibroblasts and epithelial cells.
  • a cell culturing method using the biological tissue-simulating microfluidic device includes the steps of gripping a biomimetic conduit 210 containing different cells in the slit 810 of the conduit holding septum 800; Injecting different culture solutions into the first channel 300 and the second channel 400, respectively; and inclining the frame 100 in one direction to flow only the culture medium injected into any one of the first and second channels 300 and 400, and then inclining the frame 100 in the opposite direction to the one direction, It is characterized by including; repeating the process of flowing only the culture medium of the other one of the channels 1 and 2 (300, 400) for a certain period of time.
  • a channel having an inclined surface is formed in a channel formed in a microfluidic device for simulating biological tissue, the flow of fluid in the channel can be easily controlled according to the inclined direction of the device.
  • the velocity of the fluid can be more precisely controlled.
  • FIG. 1 is a perspective view of a microfluidic device for simulating living tissue of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the microfluidic device for simulating living tissue of the present invention.
  • FIG 3 is an explanatory diagram for explaining the flow of fluid in each channel of the microfluidic device for simulating living tissue according to the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a state in which the microfluidic device for simulating living tissue of the present invention is tilted in order to control the flow of a channel.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a shielding unit for shielding a lower portion of a conduit in the microfluidic device for simulating living tissue according to the present invention.
  • 6 and 7 are longitudinal cross-sectional views of essential parts of each embodiment for explaining the shape of a partition wall for controlling the flow of a channel.
  • FIG. 1 is a perspective view of a microfluidic device for simulating biological tissue according to the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of the microfluidic device for simulating biological tissue according to the present invention.
  • the present invention includes a frame 100 and a conduit installation unit 200 for gripping a biomimetic conduit 210 installed inside the frame 100,
  • it is characterized in that it includes a first channel 300 that horizontally partitions the internal passage at a certain height and has at least one partition wall 310 formed with an inclined surface on one side.
  • one side of the partition wall 310 defining the internal passage of the first channel 300 has an inclined surface, it is possible to easily control the speed and flow of the fluid according to the degree and direction of the inclination of the device. That is, when the fluid flowing through the inner passage of the first channel 300 flows in the opposite direction from one side where the inclined surface is formed, it can move freely along the inclined surface, but conversely, when the fluid flows in the direction of the inclined surface from the opposite surface without the inclined surface The free flow of fluid is blocked by the barrier rib 310 .
  • the fluid flowing through the inner passage of the first channel 300 contains a culture medium required for cells
  • the fluid passing through the first channel 300 is a biomimetic conduit gripped by the conduit installation unit 200 ( 210), it has an effect of controlling the supply of the culture medium to the cells present in the biomimetic conduit 210 in contact with the fluid.
  • the microfluidic device for simulating biological tissue further includes a second channel 400 arranged in parallel with the first channel, wherein the second channel 400 has a certain height and traverses the inner passage in a transverse direction. , and at least one partition wall 410 having an inclined surface perpendicularly symmetrical to the inclined surface of the partition wall 310 of the first channel may be formed on the other side.
  • the inclined surface of the barrier rib 410 formed in the second channel 400 is formed in a direction perpendicularly symmetrical to the inclined surface formed in the barrier rib of the first channel 300, when the device is tilted to one side, the first and second The fluid inside any one of the channels 300 and 400 can move, and the movement of the fluid inside the other channels is restricted by the barrier rib.
  • the respective fluids flowing through the inner passages of the first and second channels 300 and 400 include culture solutions that are not identical to each other, and the different fluids passing through the respective first and second channels 300 and 400 When they come into contact with the outer and inner parts gripped by the conduit installation unit 200, respectively, the effect of independently supplying different culture solutions to the different cells present in the outer and inner parts of the biomimetic conduit 210 have
  • the first channel 300 and the second channel 400 contact each other to form the first partition wall 500, and the conduit installation unit 200 and the second channel 400 come into contact with each other.
  • it is installed to form the second partition wall 600 .
  • the conduit installation unit 200 grips the biomimetic conduit 210
  • the conduit external channel 700 is formed by the spaced space between the conduit 210 and the conduit installation unit 200. It is preferable to adjust the width of the installation part 200.
  • the second partition wall 600 forms a closed space between the second channel 400 and the conduit external channel 700. It is preferable to further include; a conduit holding partition wall 800 installed downwardly from the
  • a pair of first and second channels 300 and 400 and first and second partition walls 500 and 600 are provided at the top and bottom of the conduit installation part 200, respectively. And forming the conduit outer channel 700 to be symmetrically arranged can increase the flow of fluid and increase the efficiency of culture.
  • the biomimetic conduit 210 gripped by the conduit installation unit 200 according to the present invention is a biological tissue mimetic, and includes an extracellular matrix (ECM) or cells, more preferably, different cells are extracellular. It may be a living tissue mimetic existing in a form surrounded by a matrix (ECM).
  • ECM extracellular matrix
  • the cells located on the outer and inner sides of the tissue may mimic different liver tissues, and the cells are different from each other in the group consisting of vascular cells, fibroblasts, and epithelial cells. may be selected.
  • the biomimetic conduit 210 may be manufactured through 3D printing, and if necessary, may be manufactured by inoculating and culturing cells on a scaffold.
  • the biomimetic conduit 210 preferably has the flexibility of a tubular shape in which cells can be cultured therein as a support.
  • the biomimetic conduit 210 is preferably manufactured so that different cells are cultured and located on the inside and outside of the conduit 210 in order to mimic more similar biological tissue.
  • biomimetic conduit 210 When such a biomimetic conduit 210 is applied to a microfluidic device for simulating biological tissue, as shown in FIGS. 1 and 2, cells inside the biomimetic conduit 210 can be obtained simply by inclining the device without a separate pump. and nutrients suitable for each cell on the outside of the biomimetic conduit 210 can be independently supplied, through which the cells cultured on the inside of the biomimetic conduit 210 and the cells cultured on the outside of the biomimetic conduit 210 Metabolism, including nutrient supply, can be accomplished through an independent circulatory system.
  • FIG 3 is an explanatory diagram for explaining the flow of fluid in each channel of the microfluidic device for simulating living tissue according to the present invention.
  • the inner part of the biomimetic conduit 210 communicates with the first channel 300 to form the first fluid circulation system A. Through this, the cells existing inside the biomimetic conduit 210 are supplied with a medium required for their culture through the fluid of the first fluid circulation system (A).
  • the outer portion of the biomimetic conduit 210 comes into contact with the second fluid circulation system B formed by mutual communication between the second channel 400 and the conduit outer channel 700 .
  • the cells present on the outside of the biomimetic conduit 210 are supplied with a medium necessary for their culture through the fluid of the second fluid circulation system (B).
  • the biomimetic conduit 210 is detachable for the convenience of cell culture, etc., and for this purpose, the device of the present invention has a slit 810 for holding the conduit class; a shielding part 820 for shielding a lower portion of the slit 810; a fluid induction barrier 830 for guiding the fluid introduced from the first channel 300 to the biomimetic conduit 210; It is preferable to include The conduit 210 is fastened by inserting both ends of the biomimetic conduit 210 into the both slits 810 .
  • the fluid induction barrier 830 is formed with the first partition wall 500 so that the fluid flowing from the first channel 300 into the conduit 210 (or the same applies to the flow in the same direction) flows smoothly without vortex.
  • the coupling part of the conduit holding partition wall 800 is connected.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a state in which an inclination is applied by inclining the microfluidic device for simulating living tissue of the present invention in order to control the flow of a channel.
  • the present invention implements the first fluid circulation system (A) and the second fluid circulation system (B), and according to the requirements of the experimental conditions, being able to select an alternative circulation among the above circulation systems will satisfy more diverse experimental conditions. be able to Accordingly, as described above, according to the present invention, partition walls 310 and 410 having an inclination are formed in the first channel 300 and the second channel 400 . Accordingly, as shown in FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a shielding unit for shielding a lower portion of a biomimetic conduit 210 in the microfluidic device for simulating living tissue of the present invention.
  • the shielding part 820 for shielding the lower portion prevents the fluids flowing under the coupled biomimetic conduit 210 from mixing in the first fluid circulation system A and the second fluid circulation system B.
  • a shield may be provided on the top of the biomimetic conduit 210 when there is a risk of overflow depending on the amount of fluid.
  • the shielding part formed on the upper part may be formed to be symmetrical with the shielding part 820, or separate shielding parts may be formed at both ends of the biomimetic conduit 210.
  • FIG. 6 and 7 are longitudinal cross-sectional views of essential parts of each embodiment for explaining the shape of a partition wall for controlling the flow of a channel.
  • the opposite side of the inclined surface of the barrier rib 310 may have a vertical wall.
  • the present invention has the partition wall 310 of the first channel and the partition wall 410 of the second channel on the opposite side of the slope. Provides a structure in which fluid storage units 311 and 411 are formed so that the fluid can be easily introduced into each.
  • the fluid storage parts 311 and 411 may be provided with an inwardly inclined surface as shown in FIG. 7(B) or may be configured using a curved part as shown in FIG. 8(A).
  • a configuration in which a fluid storage groove 312 is formed on the bottom surface in order to accommodate more fluid as needed is also possible.
  • the present invention can easily control the directions of different fluids circulated in the outer and inner parts of the tissue matrix, respectively, in order to simulate the environment of a living tissue in which different cells exist in the outer and inner parts of the tissue.
  • Various experiments are provided by providing a microfluidic device for simulating biological tissue that can simulate a biological tissue, and by providing a structure capable of controlling the flow of fluid in a specific channel by inclining the frame by forming a partition wall having an inclined surface in each channel in which fluid moves. It has the advantage of being able to easily provide conditions.
  • the method of culturing different cells in the living body tissue mimetic includes the following steps.
  • a biomimetic conduit 210 including an extracellular matrix and different cells is prepared.
  • it is not necessarily limited to the conduit by the following method.
  • the biomimetic conduit 210 may be composed of two or more layers including an outer layer and an inner layer, the outer layer and the inner layer. layer) may be integrally formed by including neutralized hybrid pregel and CPF-127 gel, respectively.
  • the neutralized hybrid pregel may be composed of an alginate solution, decellularized ECM, DMEM, and cells (typically vascular cells, fibroblasts, epithelial cells, etc.), CPF-127 gel may consist of calcium chloride and F-127.
  • the biomimetic conduit 210 may be finally manufactured by applying pneumatic pressure by connecting the outer layer and the inner layer including the gel to a co-axial nozzle, respectively.
  • Both ends of the prepared biomimetic conduit 210 are gripped by inserting them into both slits 810 of the conduit gripping partition wall 800.
  • the first fluid circulation system (A) and the second fluid circulation system (B) are formed independently, and the culture solutions injected into each are independently circulated without mutual mixing.
  • Different culture solutions are injected into the first channel 300 and the second channel 400, respectively.
  • the culture solution injected into the first channel 300 may circulate through the first fluid circulation system A formed by the inner portion of the biomimetic conduit 210 and the first channel 300 .
  • the culture solution injected into the second channel 400 may circulate in the second fluid circulation system B formed by the second channel 400 and the conduit outer channel 700 .
  • the present invention provides nutrients suitable for different cells by easily controlling the flow of fluids of different channels supplied to the outer and inner parts of the biomimetic conduit 210 using partition walls having inclined surfaces formed inside each channel. Since it can be supplied independently, these cells can be cultured and observed in one living tissue mimetic without separating different cells in the tissue, which has the advantage of providing a more mimicked environment for living tissue.

Abstract

본 발명은 채널 내 유체의 유동 제어가 용이한 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스 및 이를 이용한 세포 배양방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기울기를 통해 채널 내부의 유체의 흐름을 용이하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 이를 통해 조직의 외측부와 내측부에 존재하는 세포들에게 별도의 펌프 없이도 디바이스의 기울기를 통해 필요한 영양분이 포함된 유체를 독립적으로 공급하여 각각의 세포들을 분리하지 않고도 배양·관찰이 가능하도록 한 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스 및 이를 이용한 세포 배양방법에 관한 것이다.

Description

채널 내 유체의 유동 제어가 용이한 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스
본 발명은 채널 내 유체의 유동 제어가 용이한 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스 및 이를 이용한 세포 배양방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기울기를 통해 채널 내부의 유체의 흐름을 용이하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 이를 통해 조직의 외측부와 내측부에 존재하는 세포들에게 별도의 펌프 없이도 디바이스의 기울기를 통해 필요한 영양분이 포함된 유체를 독립적으로 공급하여 각각의 세포들을 분리하지 않고도 배양·관찰이 가능하도록 한 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스 및 이를 이용한 세포 배양방법에 관한 것이다.
IT 기술과 BT 기술의 접점에서 가장 활발하게 연구되고 있는 분야가 바이오칩 분야이다. 바이오칩은 크게 마이크로어레이(microarray) 칩과 마이크로유체 칩 (microfluidic chip)으로 분류할 수 있다. 이중, 마이크로유체 칩 기술은 미세유체 제어 기술을 이용하여 유체샘플에 포함되어 있는 분석 대상 물질을 칩 위에 있는 생체물질, 세포, 조직 또는 검출 장치와의 상호작용을 측정·분석하는 기술이다. 이하 관련된 선행문헌들을 소개한다. 하기 선행문헌에서의 식별부호는 본원발명과는 무관하다.
대한민국 등록특허 제10-1898093호 '생체관 모사조직이 포함된 분석용 칩 및 이의 제조방법'은 생체관 모사조직이 포함된 분석용 칩을 제조하는 방법 및 생체관 모사조직이 포함된 분석용 칩에 관한 것이다. 상기 발명의 생체관 모사조직이 포함된 분석용 칩은 상피세포막에 의해 형성된 생체관 및 생체관을 둘러싸고 있는 세포외기질을 분석용 칩 상에서 생체환경과 최대한 근접하게 구현하였다. 따라서, 상기 발명의 생체관모사조직이 포함된 분석용 칩은 암세포의 발암과정 또는 암전이 과정에 대한 연구 또는 신규 항암제의 스크리닝 또는 테스트를 실제 인 비보(in vivo)조건과 유사하게 수행할 수 있는 플랫폼을 제공할 수 있다.
대한민국 공개특허 제10-2021-0038110호 '폐 조직 모사 미세유체 시스템'은 인간의 폐로부터 분리된 폐 상피세포, 폐 섬유아세포 및 상용 혈관내피세포를 포함하고 내부에 미세유체가 관류하는 폐 조직을 모사한 생체모방 시스템, 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 미세유체 제어 방법에 관한 것으로, 시스템 내부의 챔버 각각에 기체 및 배양액을 포함하는 유체를 관류시킬 수 있고 유사 호흡운동 모사가 가능하며, 상기 유체 관류 후 일주일 이상이 경과하였을 때도 시스템 내부의 상기 3종의 세포가 모두 생존할 수 있으며, 상기 시스템 내부의 pH 측정 센서 및 기체 분압 측정 센서를 이용하여 챔버 내 pH 및 pO2 모니터링이 가능하므로 시스템 내부의 상기 3종의 세포를 생체 내 폐와 동일한 조건으로 외부 환경 혹은 약물 등에 노출시킬 수 있는 바, 유해 물질에 의한 폐 질환 모델링 및 치료용 약물 효능 테스트를 포함하는 방대한 범위의 연구가 가능하고, 나아가 시험관조건(in vitro)질병 모델링 및 맞춤 의약 처방 등에도 활용 가능하다.
그러나, 상기의 선행문헌의 기술은 조직의 외측부와 내측부에 존재하는 세포들을 분리한 상태에서 배양하므로, 생체 조직 모사에 한계가 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 별도의 펌프 없이도 기울기를 통해채널 내부의 유체의 흐름을 용이하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 이를 통해 조직 모사체의 외측부와 내측부에 공급되는 서로 다른 유체의 흐름을 용이하게 제어함으로써, 조직의 외측부와 내측부에 존재하는 세포들을 분리하지 않고도 이들 세포들에게 최적화된 영양분을 독립적으로 공급할 수 있는, 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스 및 이를 이용한 세포 배양방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 프레임(100); 및, 상기 프레임(100) 내부에 설치되는 생체 모사형 도관(210)을 파지하기 위한 도관설치부(200);를 포함하는 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스에 있어서, 일정 높이로 내부 통로를 횡방향으로 구획하며, 일측이 경사면을 갖는 격벽(310)이 적어도 하나 이상 형성된 제1 채널(300);을 포함하여, 상기 제1 채널(300) 내부의 유체의 흐름을 기울기를 통해 용이하게 제어 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스는 상기 제1 채널과 평행하게 배열되되 제2 채널(400);을 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 채널(400)은 일정 높이로 내부 통로를 횡방향으로 구획하며, 타측에 상기 제1 채널의 격벽(310)의 경사면과 수직 대칭되는 방향의 경사면을 갖는 격벽(410)이 적어도 하나 이상 형성될 경우 상기 제1 채널(300)과 상기 제2 채널(400) 내부의 각각의 유체의 흐름을 기울기를 통해 용이하게 제어 가능할 수 있다.
상기 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스는 상기 제1 채널(300)과 제2 채널(400)이 상호 접하면서 형성되는 제1 분리벽(500); 상기 도관설치부(200와 제2 채널(400)이 상호 접하면서 형성되는 제2 분리벽(600); 상기 생체 모사형 도관(210) 파지 시 상기 생체 모사형 도관(210)과 상기 도관설치부(200)와의 이격된 공간에 의해 형성되는 도관외부채널(700); 및 상기 생체 모사형 도관(210) 파지 시 상기 제2 채널(400)과 상기 도관외부채널(700)이 닫힌 공간을 형성하도록 상기 제2 분리벽(600)으로부터 하향 연정되어 설치되는 도관파지격벽(800);을 더 포함할 수 있다.
상기 도관파지격벽(800)은 도관을 파지하기 위한 슬릿(810); 상기 슬릿(810) 하부를 차폐하기 위한 차폐부(820); 및 상기 제1 채널(300)로부터 유입되는 유체를 도관(200)으로 유도하기 위한 유체유도격벽(830);을 더 포함할 수 있다.
상기 제1채널의 격벽(310)과 제2채널의 격벽(410)은 경사면 반대측면에 각각 유체가 용이하게 유입되도록 유체저장부(311, 411)가 더 형성될 수 있다.
상기 도관설치부(200)는 상기 생체 모사형 도관(210)을 파지하되, 상기 생체 모사형 도관(210)은 외측부와 내측부에 각각 서로 다른 세포를 포함할 수 있으며 생체 모사형 도관(210)에 포함된 세포는 섬유아세포 및 상피세포로 이루어진 군으로터 선택되는 서로 다른 세포일 수 있다.
또 다른 본 발명인 상기 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스를 이용한 세포 배양방법은 서로 다른 세포들을 포함하는 생체 모사형 도관(210)을 상기 도관파지격벽(800)의 슬릿(810)에 파지하는 단계; 상기 제1 채널(300)과 제2 채널(400)에 서로 다른 배양액을 각각 투입하는 단계; 및 상기 프레임(100)을 일측 방향으로 기울여서 상기 제1,2 채널(300, 400) 중 어느 하나의 채널에 투입된 배양액만 유동시킨 후, 상기 프레임(100)을 일측 방향의 반대 반향으로 기울여서 상기 제1,2 채널(300, 400) 중 나머지 하나의 채널배양액만 유동시키는 과정을 일정 시간동안 반복하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스 내에 형성된 채널에 경사면을 가지는 채널이 형성됨으로써, 디바이스의 기울여진 방향에 따라 용이하게 채널 내 유체의 흐름을 제어할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 채널 내 형성된 상기 격벽의 경사면 반대측면에 유체를 용이하게 일시 저장시킬 수 있는 유체저장부를 더 형성할 경우, 유체의 속도를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 효과를 가진다.
나아가, 생체 모사형 도관의 외측부와 내측부에 공급되는 서로 다른 채널의 유체의 흐름을 채널 내부의 경사진 격벽을 이용하여 기울임 만으로도 용이하게 제어함으로써, 상기 생체 모사형 도관의 외측부와 내측부에 존재하는 세포들에게 최적화된 영양분을 독립적으로 공급할 수 있는 바, 이는 조직 내 서로 다른 세포를 분리하지 않고도 배양·관찰할 수 있어 보다 생체 조직에 모사된 환경을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스의 각 채널에서의 유체의 흐름을 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 채널의 흐름을 제어하기 위하여 본 발명의 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스를 기울이는 상태를 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 본 발명의 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스에서 도관 하부를 차폐하기 위한 차폐부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 6 및 7은 채널의 흐름을 제어하기 위한 격벽의 형상을 설명하기 위한 각 실시예의 요부 종단면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스의 평면도이다. 본 발명은, 도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이 프레임(100)과, 상기 프레임(100) 내부에 설치되는 생체 모사형 도관(210)을 파지하기 위한 도관설치부(200)를 포함하며, 추가로 일정 높이로 내부 통로를 횡방향으로 구획하며, 일측에 경사면을 갖는 격벽(310)이 적어도 하나 이상 형성된 제1 채널(300)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
제1 채널(300)의 내부 통로를 구획하는 격벽(310)의 일측에 경사면을 가지므로, 디바이스의 경사진 정도와 방향에 따라 유체의 속도와 흐름을 용이하게 제어할 수 있다. 즉, 제1 채널(300) 내부 통로를 흐르는 유체가 상기 경사면이 형성된 일측 방향에서 반대방향으로 흐르는 경우 경사면을 따라 자유롭게 이동이 가능하지만, 그 반대로 유체가 경사면이 없는 반대면으로부터 경사면 방향으로 흐르는 경우 격벽(310)에 의해 유체의 자유로운 흐름이 막히게 된다.
바람직하게는 상기 제1 채널(300) 내부 통로를 흐르는 유체가 세포에 필요한 배양액을 포함하고, 상기 제1 채널(300)을 통과한 유체가 도관설치부(200)에 파지된 생체 모사형 도관(210)의 외측부 또는 내측부 중 어느 하나와 접할 경우, 상기 유체와 접하는 생체 모사형 도관(210)에 존재하는 세포들에게 배양액 공급을 제어할 수 있는 효과를 가지게 된다.
상기 본 발명에 따른 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스는 상기 제1 채널과 평행하게 배열되되 제2 채널(400);을 더 포함하되, 상기 제2 채널(400)은 일정 높이로 내부 통로를 횡방향으로 구획하며, 타측에 상기 제1 채널의 격벽(310)의 경사면과 수직 대칭되는 방향의 경사면을 갖는 격벽(410)이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 이를 통해, 디바이스에 형성된 제1,2 채널(300, 400) 내부에 흐르는 서로 다른 유체의 방향을 상호 반대로 제어할 수 있다.
즉, 상기 제2 채널(400)에 형성된 격벽(410)의 경사면은 상기 제1 채널(300)의 격벽에 형성된 경사면과 수직 대칭되는 방향으로 형성되므로, 디바이스가 일측으로 기울여진 경우 제1,2 채널(300, 400) 중 어느 하나의 채널의 내부에 있는 유체가 이동할 수 있으며, 나머지 채널의 내부에 있는 유체는 격벽에 의해 이동이 억제된다.
바람직하게는 상기 제1,2 채널(300, 400) 내부 통로를 흐르는 각각의 유체가 서로 동일하지 않은 배양액을 포함하고, 상기 각각의 제1,2 채널(300, 400)을 통과한 서로 다른 유체들이 도관설치부(200)에 파지된 외측부와 내측부에 각각 접할 경우, 상기 생체 모사형 도관(210)의 외측부와 내측부에 각각 존재하는 서로 다른 세포들에게 서로 다른 배양액을 독립적으로 공급할 수 있는 효과를 가지게 된다.
이를 위하여, 상기 제1 채널(300)과 제2 채널(400)은 상호 접하면서 제1 분리벽(500)을 형성하고, 상기 도관설치부(200)와 제2 채널(400)이 상호 접하면서 제2 분리벽(600)을 형성하도록 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 도관설치부(200)에 생체 모사형 도관(210)을 파지 시 상기 도관(210)과 상기 도관설치부(200)와의 이격된 공간에 의해 도관외부채널(700)가 형성되도록 상기 도관설치부(200)의 폭을 조절하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 도관설치부(200)에 상기 생체 모사형 도관(210)의 파지 시 상기 제2 채널(400)과 상기 도관외부채널(700)이 닫힌 공간을 형성하도록 상기 제2 분리벽(600)으로부터 하향 연정되어 설치되는 도관파지격벽(800);이 더 포함되는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게는, 도 1, 2와 같이 상기 도관설치부(200)를 기준으로 상부와 하부에 각각 한쌍의 제1,2 채널(300, 400), 제1, 2 분리벽(500, 600) 및 도관외부채널(700)이 대칭적으로 배치되도록 형성하는 것이 유체의 흐름을 더움 크게 할 수 있어 배양의 효율성을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 도관설치부(200)에 파지되는 생체 모사형 도관(210)은 생체 조직 모사체로서, 세포외기질(ECM) 또는 세포들을 포함하며, 보다 바람직하게는 서로 다른 세포들이 세포외기질(ECM)에 의해 둘러쌓인 형태로 존재하는 생체 조직 모사체일 수 있다. 일 예로 상기 생체 모사형 도관(210)은 조직의 외측부와 내측부에 위치하는 세포들이 서로 다른 간 조직을 모사한 것일 수 있으며, 상기 서로 세포들은 혈관세포, 섬유아세포 및 상피세포로 이루어진 군 중에서 서로 다르게 선택되는 것일 수 있다.
이러한 생체 모사형 도관(210)은 3D 프린팅을 통해 제작될 수 있으며, 필요에 따라서는 세포를 지지체(scaffold) 상에 접종하여 배양하는 방식으로 제조할 수도 있다. 본 발명에서 상기 생체 모사형 도관(210)은 지지체로서 내부에 세포가 배양될 수 있는 관(tubule) 형상의 유연성을 가지는 것이 바람직하다.
상기 생체 모사형 도관(210)은 보다 유사한 생체 조직 모사를 위해 도관(210) 내측과 외측에 각각 다른 세포가 배양되어 위치하도록 제조하는 것이 바람직하다.
이러한 생체 모사형 도관(210)이 도 1, 2와 같은 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스에 적용될 경우, 별도의 펌프 없이도 디바이스를 기울여서 경사를 부여하는 것만으로도 생체 모사형 도관(210) 내측부의 세포와 생체 모사형 도관(210) 외측부의 세포에 각각 적합한 영양분을 독립적으로 공급할 수 있으며, 이를 통해 생체 모사형 도관(210) 내측부에 배양되는 세포와 생체 모사형 도관(210) 외측부에 배양되는 세포의 영양공급을 포함한 물질대사가 독립된 순환계를 통하여 이루어질 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스의 각 채널에서의 유체의 흐름을 설명하기 위한 설명도이다. 상기 생체 모사형 도관(210) 내측부는 상기 제1채널(300)과 소통함으로써 제1유체순환계(A)를 구성한다. 이를 통해, 상기 생체 모사형 도관(210) 내측부에 존재하는 세포는 그 배양에 필요한 배지를 제1 유체순환계(A)의 유체를 통해 공급받게 된다.
또한, 상기 생체 모사형 도관(210) 외측부는 상기 제2 채널(400)과 도관외부채널(700)이 상호 소통하여 형성된 제2유체순환계(B)와 접하게 된다. 이를 통해 상기 생체 모사형 도관(210) 외측부에 존재하는 세포는 그 배양에 필요한 배지를 제2 유체순환계(B)의 유체를 통해 공급받게 된다.
한편, 상기 생체 모사형 도관(210)은 세포배양 등의 편의를 위하여 착탈식으로 구성하는 것이 바람직하며, 이를 위해 본원발명의 디바이스는 상기 도관파지격벽(800)은 도관을 파지하기 위한 슬릿(810)과; 상기 슬릿(810) 하부를 차폐하기 위한 차폐부(820)와; 상기 제1 채널(300)로부터 유입되는 유체를 생체 모사형 도관(210)으로 유도하기 위한 유체유도격벽(830); 을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 양 슬릿(810)에 생체 모사형 도관(210)의 양 말단을 끼워넣음으로써 상기 도관(210)이 체결되게 된다.
상기 유체유도격벽(830)은 상기 제1 채널(300)에서 도관(210)으로 유입(또는 이와 방대의 흐름에서도 동일함)되는 유체가 와류 없이 원활하게 흐르기 위하여 상기 제1 분리벽(500)과 도관파지격벽(800)의 결합부를 이어주게 된다.
도 4는 채널의 흐름을 제어하기 위하여 본 발명의 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스를 기울여서 경사가 부여된 상태를 설명하기 위한 설명도이다. 본원발명은 제1 유체순환계(A)와 제2 유체순환계(B)를 구현하고 있는 바, 실험조건의 요구에 따라, 상기 각 순환계 중 택일적인 순환을 선택할 수 있는 것이 보다 다양한 실험조건을 만족시킬 수 있게 된다. 이에 따라 상술한 바와 같이, 본 발명은 제1 채널(300)과 제2 채널(400)에 경사를 갖는 격벽(310, 410)을 형성시킨다. 이에 따라, 도 4에서와 같이 기울기를 통해 경사를 부여하는 장치인 라커(rocker) 등에 의해 프레임(100)을 기울이게 되면 유체가 격벽(310, 410)의 경사벽 반대쪽 벽에 막혀 흐름이 멈추게 된다. 즉, 일측으로 기울이게 되면, 제1 유체순환계(A)만이 순환하게 되고, 타측으로 기울이면 제2 유체순환계(B) 만이 순환하게 된다. 이러한 구성은 단순히 기울이기만 함으로써 순환하는 유체를 선택할 수 있어 보다 다양한 실험조건을 용이하게 구현할 수 있게 된다. 기울기 없는 평행한 상태에서는 상기 제1 유체순환계(A)와 제2 유체순환계(B)가 모두 순환할 수 있게된다. 상기의 구성을 위하여 상기 각 격벽(310, 410)의 높이는 상기 제1 채널(300)과 제2 채널(400) 깊이의 40~80%인 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스에서 생체 모사형 도관(210) 하부를 차폐하기 위한 차폐부를 설명하기 위한 사시도이다. 상기 하부를 차폐하기 위한 차폐부(820)는 체결된 생체 모사형 도관(210) 밑으로 상기 제1 유체순환계(A)와 제2 유체순환계(B)에서 각각 흐르는 유체들이 혼합되지 아니하도록 한다. 후술하는 바와 같이, 본원발명에서는 마이크로유체 디바이스를 좌우로 흔드는 구성을 제공함에 따라 유체의 양에 따라 넘칠 우려가 있는 경우, 상기 생체 모사형 도관(210)의 상부에도 차폐부를 구비할 수 있다. 상기 상부에 형성되는 차폐부는 상기 차폐부(820)와 대칭되도록 형성되거나, 상기 생체 모사형 도관(210)의 양 말단에 별도의 차폐부가 형성될 수 있다.
도 6 및 7은 채널의 흐름을 제어하기 위한 격벽의 형상을 설명하기 위한 각 실시예의 요부 종단면도이다. 도 6의 (A)에서와 같이 격벽(310)의 경사면 반대측은 수직의 벽을 가질 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이 선택적인 순환을 위한 기울기를 가하는 경우 넘치는 것을 방지 하면서도 보다 많은 유량을 확보하기 위하여 본 발명은 상기 제1채널의 격벽(310)과 제2채널의 격벽(410)은 경사면 반대측에 각각 유체가 용이하게 유입되도록 유체저장부(311, 411)가 형성되는 구조를 제공한다.
상기 유체저장부(311, 411)는 도 7(B)에서와 같이 내측으로 경사면을 구비하거나, 도8(A)에서와 같이 만곡부를 이용하여 구성될 수 있다. 또한 필요에 따라 보다 많은 유체를 수용하기 위하여 저면에 유체저장홈(312)이 형성되는 구성도 가능하다.
상기의 구성에 따른 본 발명은 조직의 외측부와 내측부에 서로 다른 세포가 존재하는 생체 조직의 환경을 모사하기 위하여, 조직 모사체의 외측부와 내측부에 각각 순환되는 서로 다른 유체의 방향을 용이하게 제어할 수 있는 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스를 제공하며, 유체가 이동하는 각 채널에 경사면을 갖는 격벽을 형성시킴으로써, 프레임을 기울임에 따라 특정 채널 내 유체의 흐름을 제어할 수 있는 구조를 제공함으로써 다양한 실험조건을 용이하게 제공할 수 있는 장점을 가진다.
이하, 상기 본 발명에 따른 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스를 이용한 셍체 조직 모사체에 존재하는 서로 다른 세포의 배양방법에 대하여 설명한다.
상기 셍체 조직 모사체 내 서로 다른 세포의 배양방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.
1. 생체 모사형 도관(210) 제조 단계
먼저, 세포외기질 및 서로 다른 세포들을 포함하는 생체 모사형 도관(210)을 제조한다. 그러나 반드시 하기 방법에 의한 도관으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 생체 모사형 도관(210)은 외각 레이어(outer layer) 및 내각 레이어(inner layer)를 포함한 두 개 이상의 레이어로 이루어 질 수 있으며, 상기 외각 레이어(outer layer)와 상기 내각 레이어(inner layer)는 각각 중화된 하이브리드 프리젤과 CPF-127젤을 포함하여 일체로 형성될 수 있다. 이 때, 중화된 하이브리드 프리젤은 알지네이트(alginate)용액과 탈세포화 세포외기질 (decellularized ECM), DMEM, 세포(대표적으로 혈관세포, 섬유아세포, 상피세포 등)으로 이루어질 수 있으며, CPF-127젤은 염화칼슘과 F-127로 이루어질 수 있다.
상기 생체 모사형 도관(210)은 상기 젤이 포함된 외곽 레이어와 내곽 레이어를 동축 노즐(Co-axial nozzle)에 각각 연결하여 공압을 주어 최종 제작될 수 있다.
2. 생체 모사형 도관(210) 파지 단계
상기 제조한 생체 모사형 도관(210)의 양 말단을 도관파지격벽(800)의 양 슬릿(810)에 끼워넣음으로써 파지시킨다. 이를 통해 제1 유체순환계(A)와 제2 유체순환계(B)가 독립적으로 형성되며, 각각에 투입되는 배양액이 상호 섞임 없이 독립적인 순환이 가능하게 된다.
3. 배양액 투입 단계
상기 제1 채널(300)과 제2 채널(400)에 서로 다른 배양액을 각각 투입한다. 상기 제1 채널(300)에 투입된 배양액은 생체 모사형 도관(210) 내측부와 제1채널(300)에 의해 형성된 제1유체순환계(A)를 순환할 수 있다. 또한, 상기 제2 채널(400)에 투입된 배양액은 제2 채널(400)과 도관외부채널(700)에 의해 형성된 제2유체순환계(B)를 순환할 수 있다.
4. 배양액 유동 단계
상기 프레임(100)에 기울여서 경사를 부여하는 장치인 라커(rocker) 등에 의해 일측 방향으로 기울진 상태에서는, 상기 제1,2 채널(300, 400) 중 어느 하나의 채널에 투입된 배양액만 유동하게 되고, 나머지 채널에 투입된 배양액은 격벽에 의해 유동할 수 없게 된다. 일정 시간이 경과하여 상기 프레임(100)을 일측 방향의 반대 반향으로 기울여진 상태가 되면, 상기 제1,2 채널(300, 400) 중 나머지 하나의 채널배양액만 유동된다. 이러한 일련의 과정을 일정 시간동안 반복함으로써, 서로 다른 위치에 존재하는 세포들에게 펌프와 같은 별도 장치가 없이도 서로 다른 배양액을 기울임에 따른 경사만으로도 독립적으로 공급할을 수 있다.
본 발명은 생체 모사형 도관(210)의 외측부와 내측부에 공급되는 서로 다른 채널의 유체의 흐름을 각각의 채널 내부에 형성된 경사면을 가지는 격벽을 이용하여 용이하게 제어함으로써 서로 다른 세포들에게 적합한 영양분을 독립적으로 공급할 수 있으므로, 조직 내 서로 다른 세포를 분리하지 않고도 하나의 생체 조직 모사체 내에서 이들 세포를 배양·관찰할 수 있어 보다 생체 조직에 모사된 환경을 제공할 수 있는 장점을 가진다.
본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다. 또한, 청구항 부호는 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명의 형상과 구조를 첨부된 도면에 한정한다는 뜻이 아니다.

Claims (5)

  1. 프레임(100); 및, 상기 프레임(100) 내부에 설치되는 생체 모사형 도관(210)을 파지하기 위한 도관설치부(200);를 포함하는 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스에 있어서,
    일정 높이로 내부 통로를 횡방향으로 구획하며, 일측이 경사면을 갖는 격벽(310)이 적어도 하나 이상 형성된 제1 채널(300);을 포함하여, 상기 제1 채널(300) 내부의 유체의 흐름을 기울기를 통해 용이하게 제어 가능한 것을 특징으로 하는, 마이크로유체 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 채널과 평행하게 배열되되 제2 채널(400);을 포함하며,
    상기 제2 채널(400)은 일정 높이로 내부 통로를 횡방향으로 구획하며, 타측에 상기 제1 채널의 격벽(310)의 경사면과 수직 대칭되는 방향의 경사면을 갖는 격벽(410)이 적어도 하나 이상 형성되어, 상기 제1 채널(300)과 상기 제2 채널(400) 내부의 각각의 유체의 흐름을 기울기를 통해 용이하게 제어 가능한 것을 특징으로 하는, 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 채널(300)과 제2 채널(400)이 상호 접하면서 형성되는 제1 분리벽(500);
    상기 도관설치부(200와 제2 채널(400)이 상호 접하면서 형성되는 제2 분리벽(600);
    상기 생체 모사형 도관(210)의 파지 시 상기 생체 모사형 도관(210)과 상기 도관설치부(200)와의 이격된 공간에 의해 형성되는 도관외부채널(700); 및
    상기 생체 모사형 도관(210)의 시 상기 제2 채널(400)과 상기 도관외부채널(700)이 닫힌 공간을 형성하도록 상기 제2 분리벽(600)으로부터 하향 연정되어 설치되는 도관파지격벽(800);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로유체 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 도관설치부(200)는 상기 생체 모사형 도관(210)을 파지하되,
    상기 생체 모사형 도관(210)은 외측부와 내측부에 각각 서로 다른 세포가 포함되며,
    상기 서로 다른 세포는 혈관세포, 섬유아세포 및 상피세포로 이루어진 군으로터 선택되는 서로 다른 세포인 것을 특징으로 하는 마이크로유체 디바이스.
  5. 제4항에 따른 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스를 이용한 세포 배양방법에 있어서,
    상기 서로 다른 세포들을 포함하는 생체 모사형 도관(210)을 상기 도관파지격벽(800)의 슬릿(810)에 파지하는 단계;
    상기 제1 채널(300)과 제2 채널(400)에 서로 다른 배양액을 각각 투입하는 단계; 및
    상기 프레임(100)을 일측 방향으로 기울기를 주어 상기 제1,2 채널(300, 400) 중 어느 하나의 채널에 투입된 배양액만 유동시킨 후, 상기 프레임(100)을 일측 방향의 반대 반향으로 기울기를 주어 상기 제1,2 채널(300, 400) 중 나머지 하나의 채널배양액만 유동시키는 과정을 일정 시간동안 반복하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양방법.
PCT/KR2022/015164 2021-10-15 2022-10-07 채널 내 유체의 유동 제어가 용이한 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스 WO2023063660A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0137294 2021-10-15
KR20210137294 2021-10-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023063660A1 true WO2023063660A1 (ko) 2023-04-20

Family

ID=83805387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/015164 WO2023063660A1 (ko) 2021-10-15 2022-10-07 채널 내 유체의 유동 제어가 용이한 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102457496B1 (ko)
WO (1) WO2023063660A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160121413A (ko) * 2015-04-10 2016-10-19 재단법인 아산사회복지재단 생체관 모사조직이 포함된 분석용 칩 및 이의 제조방법
KR101706750B1 (ko) * 2015-08-19 2017-02-14 전남대학교산학협력단 다중채널 세포배양용기
KR101856379B1 (ko) * 2016-11-04 2018-05-09 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 세포 시딩방법
KR20190120820A (ko) * 2017-03-29 2019-10-24 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크. 외부 압력 대비 방향성 유체 이송을 위한 표면
KR20210038110A (ko) * 2019-09-30 2021-04-07 서울대학교병원 폐 조직 모사 미세유체 시스템

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160121413A (ko) * 2015-04-10 2016-10-19 재단법인 아산사회복지재단 생체관 모사조직이 포함된 분석용 칩 및 이의 제조방법
KR101898093B1 (ko) 2015-04-10 2018-09-12 재단법인 아산사회복지재단 생체관 모사조직이 포함된 분석용 칩 및 이의 제조방법
KR101706750B1 (ko) * 2015-08-19 2017-02-14 전남대학교산학협력단 다중채널 세포배양용기
KR101856379B1 (ko) * 2016-11-04 2018-05-09 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 세포 시딩방법
KR20190120820A (ko) * 2017-03-29 2019-10-24 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크. 외부 압력 대비 방향성 유체 이송을 위한 표면
KR20210038110A (ko) * 2019-09-30 2021-04-07 서울대학교병원 폐 조직 모사 미세유체 시스템
KR20220012976A (ko) 2019-09-30 2022-02-04 서울대학교병원 폐 조직 모사 미세유체 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR102457496B9 (ko) 2023-02-23
KR102457496B1 (ko) 2022-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10744505B2 (en) Microfluidic device for in vitro 3D cell culture experimentation
WO2019132405A1 (ko) 핵산 추출용 카트리지의 유로 구조
EP3545074A1 (en) Bi-layer multi-well cell culture platform
JP7171696B2 (ja) 相互接続されたウェルを有するマイクロプレートを備えた流体デバイス
CN111996121A (zh) 3d多器官共培养芯片
WO2011105818A2 (en) Cell culture unit and cell culture device including the same
WO2023063660A1 (ko) 채널 내 유체의 유동 제어가 용이한 생체 조직 모사용 마이크로유체 디바이스
WO2021075806A1 (ko) 세포배양장치
CN113462564B (zh) 培养装置
WO2022139389A1 (ko) 세포 배양 플레이트 적층 배열체
CN110408538B (zh) 一种多肝小叶集成结构的肝芯片
WO2018079866A1 (ko) 세포를 공동배양하기 위한 미세유체칩
WO2020130335A1 (ko) 바이오 칩용 필라 구조체
WO2020213860A1 (ko) 스포터
CN212476781U (zh) 3d多器官共培养芯片
WO2022139568A1 (ko) 세포 배양 플레이트 및 세포 배양 플레이트 적층 배열체
WO2019017682A2 (ko) 체외 세포 배양 블록
WO2024019195A1 (ko) 세포 배양 장치 및 이를 포함하는 세포 배양 시스템
US11498067B2 (en) Apparatus and a method for patterning biological cells
NL2026038B1 (en) Microfluidic cell culture device
WO2023140543A1 (ko) 직립형 배양플레이트 장치
WO2023027469A1 (ko) 세포 배양 장치
WO2020130388A1 (ko) 공기 흐름 제어를 통한 호흡기 분화 촉진을 위한 미세 유체 칩
WO2022174060A9 (en) Microchannel cell culture device and system
CN116240108A (zh) 一种四通道器官芯片及其应用和使用方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22879615

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1