Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR102515586B1 - Micro physiological systems capable of cell multi culture, mass culture and real time monitoring - Google Patents

Micro physiological systems capable of cell multi culture, mass culture and real time monitoring Download PDF

Info

Publication number
KR102515586B1
KR102515586B1 KR1020210039085A KR20210039085A KR102515586B1 KR 102515586 B1 KR102515586 B1 KR 102515586B1 KR 1020210039085 A KR1020210039085 A KR 1020210039085A KR 20210039085 A KR20210039085 A KR 20210039085A KR 102515586 B1 KR102515586 B1 KR 102515586B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
channel
culture medium
micropump
layer
membrane
Prior art date
Application number
KR1020210039085A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20220133679A (en
Inventor
서화영
Original Assignee
주식회사 바이오스페로
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 바이오스페로 filed Critical 주식회사 바이오스페로
Priority to KR1020210039085A priority Critical patent/KR102515586B1/en
Publication of KR20220133679A publication Critical patent/KR20220133679A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102515586B1 publication Critical patent/KR102515586B1/en

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
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/46—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of cellular or enzymatic activity or functionality, e.g. cell viability
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/08—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing artificial tissue or for ex-vivo cultivation of tissue
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/16—Microfluidic devices; Capillary tubes
    • 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
    • C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
    • C12M25/02—Membranes; Filters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/04—Filters; Permeable or porous membranes or plates, e.g. dialysis

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 세포의 멀티 배양, 대량 배양 및 실시간 모니터링이 가능한 미세 생리학적 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 배양액을 사용해 세포를 멀티 배양 및 대량 배양함으로써 간, 신장, 폐, 장 등 인체 장기 조직을 체외에서 모사할 수 있는 미세 생리학적 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 미세 생리학적 시스템은 인체 장기 조직을 정확하게 모사할 수 있고, 실시간으로 세포 조직 상태를 모니터링할 수 있는 효과를 제공한다.The present invention relates to a microphysiological system capable of multi-cultivation, mass-cultivation, and real-time monitoring of cells. It relates to microphysiological systems that can be simulated in vitro. The microphysiological system of the present invention can accurately simulate human organ tissue and provides an effect of monitoring the state of a cell tissue in real time.

Description

세포의 멀티 배양, 대량 배양 및 실시간 모니터링이 가능한 미세 생리학적 시스템{MICRO PHYSIOLOGICAL SYSTEMS CAPABLE OF CELL MULTI CULTURE, MASS CULTURE AND REAL TIME MONITORING}Micro-physiological system capable of multi-cultivation, mass-cultivation and real-time monitoring of cells

본 발명은 세포의 멀티 배양, 대량 배양 및 실시간 모니터링이 가능한 미세 생리학적 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 배양액을 사용해 세포를 멀티배양 및 대량 배양함으로써 간, 신장, 폐, 장 등 인체 장기 조직을 체외에서 모사할 수 있는 미세 생리학적 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 미세 생리학적 시스템은 인체 장기 조직을 정확하게 모사할 수 있고, 실시간으로 세포 조직 상태를 모니터링할 수 있는 효과를 제공한다.The present invention relates to a microphysiological system capable of multi-cultivation, mass-cultivation, and real-time monitoring of cells. It relates to microphysiological systems that can be simulated in vitro. The microphysiological system of the present invention can accurately simulate human organ tissue and provides an effect of monitoring the state of a cell tissue in real time.

기존에 신약 개발 단계에서 20~30%의 개발 비용이 전임상 시험(2차원 세포배양/동물실험)에 사용되고 있으며, 신약 개발까지 약 8,000억~1조원, 10~15년이라는 천문학적인 비용 및 시간이 요구된다. 하지만, 2차원 세포배양은 인체 조직의 생체 미세환경(산소와 영양분 농도, 다른 세포와의 신호전달 등에 의한 기계적인 자극, 3차원 조직 구조) 구현이 불가능하다.Previously, 20-30% of the development cost in the new drug development stage is spent on preclinical trials (2D cell culture/animal testing), and it takes about 800 billion to 1 trillion won and 10 to 15 years of astronomical costs and time to develop a new drug. It is required. However, 2D cell culture is impossible to realize the biological microenvironment (oxygen and nutrient concentration, mechanical stimulation by signal transmission with other cells, etc., 3D tissue structure) of human tissue.

미 식품 의약품(FDA)은 동물실험에 통해 신약후보물질 중 92%가 인체 대상의 임상실험을 통과하지 못한다고 밝히며, 동물실험 효율성에 대한 의문을 제기하였다. 또한, 동물보호에 대한 인식이 커지면서 세계 각국에서 동물실험을 줄이는 추세로 유럽연합(EU)은 화장품 및 신약 개발에 동물실험을 금지하였으며, 국내에서도 2015년 동물실험을 통해 화장품을 유통/판매할 수 없도록 하는 법안이 통과되어 2017년 2월부터 시행되고 있다.The US Food and Drug Administration (FDA) revealed that 92% of new drug candidates did not pass human clinical trials through animal experiments, raising questions about the efficiency of animal experiments. In addition, as awareness of animal protection grows, animal testing tends to be reduced in countries around the world, and the European Union (EU) has banned animal testing in the development of cosmetics and new drugs. The bill was passed and has been in force since February 2017.

최근에는 2차원 세포배양/동물실험 문제를 극복하기 위해 전 세계적으로 인체 조직(간, 신장, 폐, 장 등)을 체외에서 모사하는 'Organ-on-a-chip(조직칩)' 기술이 활발히 진행되고 있다.Recently, 'Organ-on-a-chip' technology, which simulates human tissues (liver, kidney, lung, intestine, etc.) in vitro, is actively used worldwide to overcome the problem of 2D cell culture/animal testing. It's going on.

조직칩 기술은 인체의 생체 미세환경(CO2, 온도, 관류 등)을 모사하고, 다양한 세포(Line cells, Primary cells, iPSC cells 등)를 이용해서 조직칩 내부에 인체 조직을 구현하는 기술이다. 그러나 현재 개발되고 있거나 상용화된 조직칩 기술은 단일 조직 세포를 구현하거나, 또는 실시간으로 세포 조직 상태를 온라인으로 분석하는 것이 불가능하거나 분석을 위해 복잡한 프로세스 과정이 포함되어 있거나, 또는 효율적인 약물 스크리닝이 불가능한 문제점이 있다.Tissue chip technology simulates the biological microenvironment (CO 2 , temperature, perfusion, etc.) of the human body and implements human tissue inside the tissue chip using various cells (Line cells, Primary cells, iPSC cells, etc.). However, the currently developed or commercialized tissue chip technology implements a single tissue cell, or it is impossible to analyze the state of a cell tissue in real time online, or it includes a complicated process for analysis, or it is impossible to efficiently screen drugs. there is

이와 관련하여, 대한민국 공개특허 제10-2021-0023261호는 세포 배양 환경을 인체 내 환경에 보다 가깝게 모사할 수 있는 3차원 세포 배양 시스템을 개시하고 있다.In this regard, Korean Patent Publication No. 10-2021-0023261 discloses a three-dimensional cell culture system capable of more closely mimicking a cell culture environment in a human body.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 인체 조직을 정확하게 모사할 수 있고, 세포 멀티 배양 및 대량으로 세포를 배양할 수 있는 미세 생리학적 시스템을 제공하는 것에 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and is to provide a microphysiological system capable of accurately replicating human tissue and culturing cells in multiple cells and in large quantities.

또한 약물 스크리닝이 가능하고, 실시간으로 세포 조직 상태를 온라인으로 분석할 수 있는 미세 생리학적 시스템을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a microphysiological system capable of drug screening and real-time on-line analysis of cell tissue state.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면은, As a technical means for achieving the above-described technical problem, one aspect of the present invention,

제1 배양액을 저장하는 제1 배양액 저장소(110) 및 제2 배양액을 저장하는 제2 배양액 저장소(120)를 포함하는 제1 커버층(100); 상기 제1 커버층(100)의 하면에 위치하고, 상기 제1 배양액을 유동시키는 제1 채널(210)을 포함하는 제1 채널층(200); 상기 제1 채널층(200)의 하면에 위치하고, 세포배양 챔버(310), 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320) 및 센서(330)를 포함하는 중간층(300); 상기 중간층(300)의 하면에 위치하고, 상기 제2 배양액을 유동시키는 제2 채널(410)을 포함하는 제2 채널층(400); 상기 제2 채널층(400)의 하면에 위치하고, 상기 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320)에 압력을 공급하는 압력 공급라인(510) 및 제2 마이크로펌프용 멤브레인(520)을 포함하는 제2 커버층(500); 및 상기 제1 커버층(100) 및 상기 제2 커버층(500)에 각각 삽입되는 세포 시딩 키트(600, 700);를 포함하는 미세 생리학적 시스템(Micro Physiological Systems, MPS)(10)이 제공된다.a first cover layer 100 including a first culture medium reservoir 110 for storing a first culture medium and a second culture medium reservoir 120 for storing a second culture medium; a first channel layer 200 located on a lower surface of the first cover layer 100 and including a first channel 210 through which the first culture medium flows; an intermediate layer 300 located on a lower surface of the first channel layer 200 and including a cell culture chamber 310, a first micropump membrane 320, and a sensor 330; a second channel layer 400 located on a lower surface of the middle layer 300 and including a second channel 410 through which the second culture medium flows; Located on the lower surface of the second channel layer 400, the second cover includes a pressure supply line 510 for supplying pressure to the first micropump membrane 320 and a second micropump membrane 520. layer 500; and cell seeding kits 600 and 700 respectively inserted into the first cover layer 100 and the second cover layer 500; provided by a microphysiological system (Micro Physiological Systems, MPS) 10 including do.

상기 제1 배양액 저장소(110)는, 상기 제1 채널(210)로 공급되는 제1 배양액을 저장하는 제1 공급부(111); 상기 제1 채널(210)로부터 배출되는 제1 배양액을 저장하는 제1 배출부(112); 및 상기 제1 공급부(111)와 제1 배출부(112) 사이에 위치하는 제1 분리부(113);를 포함하고, 상기 제1 분리부(113)는 상기 제1 배출부(112)가 위치한 쪽이 상기 제1 공급부(111)가 위치한 쪽보다 높은 경사진 구조를 가질 수 있다.The first culture medium reservoir 110 includes a first supply unit 111 for storing the first culture medium supplied to the first channel 210; a first discharge unit 112 for storing the first culture medium discharged from the first channel 210; and a first separation unit 113 positioned between the first supply unit 111 and the first discharge unit 112, wherein the first separation unit 113 is the first discharge unit 112 The side on which the first supply unit 111 is located may have a higher inclined structure than the side on which the first supply unit 111 is located.

상기 제1 채널층(200)은 상기 제1 공급부(111) 및 제1 배출부(112)에 대응하는 관통 구멍을 포함할 수 있다.The first channel layer 200 may include through holes corresponding to the first supply part 111 and the first discharge part 112 .

상기 제1 채널(210)은, 상기 제1 공급부(111)에 대응하는 관통 구멍과 연결되고, 상기 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320)에 대응하는 관통 구멍을 포함하는 제1 마이크로펌프용 채널(211); 및 상기 제1 배출부(112)에 대응하는 관통 구멍과 연결되고, 상기 세포배양 챔버(310)에 대응하는 관통 구멍을 포함하는 제1 세포배양 챔버용 채널(212);을 포함하고, 상기 제1 마이크로펌프용 채널(211)과 제1 세포배양 챔버용 채널(212)은 서로 연결될 수 있다.The first channel 210 is connected to a through hole corresponding to the first supply unit 111 and includes a through hole corresponding to the first micropump membrane 320 ( 211); and a first cell culture chamber channel 212 connected to the through hole corresponding to the first discharge unit 112 and including a through hole corresponding to the cell culture chamber 310. The channel 211 for one micropump and the channel 212 for the first cell culture chamber may be connected to each other.

상기 제2 채널층(400)은 상기 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320)에 대응하는 관통 구멍을 포함할 수 있다.The second channel layer 400 may include a through hole corresponding to the first micropump membrane 320 .

상기 제2 배양액 저장소(120)는, 상기 제2 채널(410)로 공급되는 제2 배양액을 저장하는 제2 공급부(121); 상기 제2 채널(410)로부터 배출되는 제2 배양액을 저장하는 제2 배출부(122); 및 상기 제2 공급부(121)와 제2 배출부(122) 사이에 위치하는 제2 분리부(123);를 포함하고, 상기 제2 분리부(123)는 상기 제2 배출부(122)가 위치한 쪽이 상기 제2 공급부(121)가 위치한 쪽보다 높은 경사진 구조를 가질 수 있다.The second culture medium reservoir 120 includes a second supply unit 121 for storing the second culture medium supplied to the second channel 410; a second discharge unit 122 for storing the second culture medium discharged from the second channel 410; and a second separation unit 123 positioned between the second supply unit 121 and the second discharge unit 122, wherein the second separation unit 123 is the second discharge unit 122 The side on which the second supply unit 121 is located may have a higher inclined structure than the side on which the second supply unit 121 is located.

상기 제1 채널층(200), 중간층(300) 및 제2 채널층(400)은 상기 제2 공급부(121) 및 제2 배출부(122)에 대응하는 관통 구멍을 포함할 수 있다.The first channel layer 200 , the intermediate layer 300 , and the second channel layer 400 may include through holes corresponding to the second supply part 121 and the second discharge part 122 .

상기 제2 채널(410)은, 상기 제2 공급부(121)에 대응하는 관통 구멍과 연결되고, 상기 제2 마이크로펌프용 멤브레인(520)에 대응하는 관통 구멍을 포함하는 제2 마이크로펌프용 채널(411); 및 상기 제2 배출부(122)에 대응하는 관통 구멍과 연결되고, 상기 세포배양 챔버(310)에 대응하는 관통 구멍을 포함하는 제2 세포배양 챔버용 채널(412);을 포함하고, 상기 제2 마이크로펌프용 채널(411)과 제2 세포배양 챔버용 채널(412)은 서로 연결될 수 있다.The second channel 410 is connected to a through hole corresponding to the second supply unit 121 and includes a through hole corresponding to the second micropump membrane 520 ( 411); and a channel 412 for a second cell culture chamber connected to the through hole corresponding to the second discharge unit 122 and including a through hole corresponding to the cell culture chamber 310. The channel 411 for 2 micropumps and the channel 412 for the second cell culture chamber may be connected to each other.

상기 세포배양 챔버(310)는 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)을 포함하고, 상기 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)의 상기 제1 채널층(200) 측 면에 제1 세포를 배양하고, 상기 제2 채널층(400) 측 면에 제2 세포를 배양할 수 있다.The cell culture chamber 310 includes a porous or nanofiber membrane 311, cultures a first cell on the side of the first channel layer 200 of the porous or nanofiber membrane 311, and A second cell may be cultured on the side of the second channel layer 400 .

상기 센서(330)는 상기 배양된 제1 세포 및 제2 세포의 용존산소(Dissolved oxygen, DO), 활성산소(Reactive oxygen species, ROS) 글루코스(glucose), 락테이트(lactate), 글루타민(glutamine) 및 글루탐메이트(glutamate) 중 적어도 하나를 센싱할 수 있다.The sensor 330 detects dissolved oxygen (DO), reactive oxygen species (ROS), glucose, lactate, and glutamine of the cultured first and second cells. And it can sense at least one of glutamate.

상기 제1 커버층(100) 및 제2 커버층(500)은 각각 상기 세포 시딩 키트(600, 700)가 삽입되는 관통 구멍을 포함할 수 있다.The first cover layer 100 and the second cover layer 500 may each include a through hole into which the cell seeding kits 600 and 700 are inserted.

상기 미세 생리학적 시스템은 상기 제1 배양액 저장소(110), 제2 배양액 저장소(120), 제1 채널(210), 세포배양 챔버(310), 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320), 센서(330), 제2 채널(410), 압력 공급라인(510) 및 제2 마이크로펌프용 멤브레인(520)을 각각 복수 개 포함할 수 있다.The microphysiological system includes the first culture medium reservoir 110, the second culture medium reservoir 120, the first channel 210, the cell culture chamber 310, the first micropump membrane 320, and the sensor 330. ), a second channel 410, a pressure supply line 510, and a plurality of membranes 520 for the second micropump.

본 발명의 미세 생리학적 시스템은 인체 조직을 정확하게 모사할 수 있고, 세포 멀티 배양 및 대량으로 세포를 배양할 수 있는 효과가 있다.The microphysiological system of the present invention can accurately mimic human tissue, and has the effect of culturing cells in multiple cells and in large quantities.

또한 본 발명의 미세 생리학적 시스템은 약물 스크리닝이 가능하고, 실시간으로 세포 조직 상태를 온라인으로 분석할 수 있는 효과가 있다.In addition, the microphysiological system of the present invention has the effect of enabling drug screening and real-time on-line analysis of the cell tissue state.

또한 본 발명의 미세 생리학적 시스템을 이용하여 약력학(PD)/약동학(PK) 분석, 화장품, 건강기능식품, 신약, 약물 재배치(Drug Repurposing) 등의 분야에도 활용이 가능한 효과가 있다.In addition, there is an effect that can be used in the fields of pharmacodynamics (PD) / pharmacokinetics (PK) analysis, cosmetics, health functional foods, new drugs, and drug repurposing by using the microphysiological system of the present invention.

도 1은 본 발명의 미세 생리학적 시스템(10)의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 미세 생리학적 시스템(10)의 분해도이다.
도 3은 본 발명의 미세 생리학적 시스템의 제1 커버층(100)의 배면도이다.
도 4는 본 발명의 미세 생리학적 시스템의 배양액 저장소(110, 120) 구조를 나타낸 개략도이다.
도 5는 도 1의 A-A' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 미세 생리학적 시스템의 제1 채널층(200)의 배면도이다.
도 7은 본 발명의 미세 생리학적 시스템의 마이크로펌프 원리를 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 미세 생리학적 시스템의 중간층(300)의 배면도이다.
도 9는 본 발명의 미세 생리학적 시스템의 제2 채널층(400)의 배면도이다.
도 10은 본 발명의 미세 생리학적 시스템의 제2 커버층(500)의 배면도이다.1 is a schematic diagram showing the structure of a microphysiological system 10 of the present invention.
2 is an exploded view of the microphysiological system 10 of the present invention.
3 is a rear view of the first cover layer 100 of the microphysiological system of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram showing the structure of the culture medium reservoir (110, 120) of the microphysiological system of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken in the AA′ direction of FIG. 1 .
6 is a rear view of the first channel layer 200 of the microphysiological system of the present invention.
7 is a schematic diagram showing the micropump principle of the microphysiological system of the present invention.
8 is a rear view of the middle layer 300 of the microphysiological system of the present invention.
9 is a rear view of the second channel layer 400 of the microphysiological system of the present invention.
10 is a rear view of the second cover layer 500 of the microphysiological system of the present invention.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. However, the present invention can be implemented in many different forms, and the present invention is not limited by the embodiments described herein, and the present invention is only defined by the claims to be described later.

덧붙여, 본 발명에서 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 발명의 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.In addition, terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the entire specification of the present invention, 'include' a certain element means that other elements may be further included without excluding other elements unless otherwise stated.

이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 미세 생리학적 시스템(10)에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the microphysiological system 10 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10 .

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 제1 커버층(100); 제1 채널층(200); 중간층(300); 제2 채널층(400); 제2 커버층(500); 및 세포 시딩 키트(600, 700);를 포함하는 미세 생리학적 시스템(Micro Physiological Systems, MPS)(10)을 제공한다.Referring to Figures 1 and 2, the present invention is a first cover layer 100; a first channel layer 200; middle layer 300; a second channel layer 400; a second cover layer 500; And cell seeding kits (600, 700); provides a micro-physiological system (Micro Physiological Systems, MPS) (10) including.

제1 커버층(100)First cover layer 100

도 3을 참조하면, 본 발명의 미세 생리학적 시스템은 제1 배양액을 저장하는 제1 배양액 저장소(110) 및 제2 배양액을 저장하는 제2 배양액 저장소(120)를 포함하는 제1 커버층(100)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the microphysiological system of the present invention includes a first cover layer 100 including a first culture medium reservoir 110 for storing a first culture medium and a second culture medium reservoir 120 for storing a second culture medium. ) may be included.

상기 제1 배양액 저장소(110)는 제1 채널층(200)의 제1 채널(210)로 공급되는 제1 배양액을 저장하는 제1 공급부(111) 및 상기 제1 채널(210)로부터 배출되는 제1 배양액을 저장하는 제1 배출부(112)를 포함할 수 있다.The first culture medium reservoir 110 includes a first supply unit 111 for storing the first culture medium supplied to the first channel 210 of the first channel layer 200 and a first medium discharged from the first channel 210. 1 may include a first discharge unit 112 for storing the culture medium.

도 6을 참조하면, 제1 커버층(100)의 하면에 위치하는 제1 채널층(200)은 상기 제1 공급부(111) 및 제1 배출부(112)에 대응하는 관통 구멍을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the first channel layer 200 positioned on the lower surface of the first cover layer 100 may include through holes corresponding to the first supply part 111 and the first discharge part 112. there is.

또한 상기 제1 배양액 저장소(110)는 상기 제1 공급부(111)와 제1 배출부(112) 사이에 위치하는 제1 분리부(113)를 포함할 수 있다.In addition, the first culture medium reservoir 110 may include a first separator 113 positioned between the first supply unit 111 and the first discharge unit 112 .

도 4를 참조하면, 상기 제1 분리부(113)는 상기 제1 배출부(112)가 위치한 쪽이 상기 제1 공급부(111)가 위치한 쪽보다 높은 경사진 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조로 인해 제1 채널층(200)의 제1 채널(210)을 통해 제1 배양액이 순환할 때 제1 배출부(112)에서 제1 공급부(111)로 배양액이 자동적으로 옮겨질 수 있어 매번 사용자가 상기 제1 공급부(111)에 배양액을 수동적으로 옮기지 않아도 된다.Referring to FIG. 4 , the first separation unit 113 may have a structure in which the side where the first discharge unit 112 is located is higher than the side where the first supply unit 111 is located. Due to this structure, when the first culture medium circulates through the first channel 210 of the first channel layer 200, the culture medium can be automatically transferred from the first discharge unit 112 to the first supply unit 111. The user does not have to manually transfer the culture medium to the first supply unit 111 each time.

상기 제2 배양액 저장소(120)는 제2 채널층(400)의 제2 채널(410)로 공급되는 제2 배양액을 저장하는 제2 공급부(121) 및 상기 제2 채널(410)로부터 배출되는 제2 배양액을 저장하는 제2 배출부(122)를 포함할 수 있다.The second culture medium reservoir 120 includes a second supply unit 121 for storing the second culture medium supplied to the second channel 410 of the second channel layer 400 and a second medium discharged from the second channel 410. 2 may include a second outlet 122 for storing the culture medium.

도 6, 도 8 및 도 9를 참조하면, 제1 커버층(100)의 하면에 위치하는 제1 채널층(200), 제1 채널층(200)의 하면에 위치하는 중간층(300) 및 중간층(300)의 하면에 위치하는 제2 채널층(400)은 각각 상기 제2 공급부(121) 및 제2 배출부(122)에 대응하는 관통 구멍을 포함할 수 있다.6, 8 and 9, the first channel layer 200 located on the lower surface of the first cover layer 100, the intermediate layer 300 and the intermediate layer located on the lower surface of the first channel layer 200 The second channel layer 400 positioned on the lower surface of 300 may include through holes corresponding to the second supply part 121 and the second discharge part 122, respectively.

또한 상기 제2 배양액 저장소(120)는 상기 제2 공급부(121)와 제2 배출부(122) 사이에 위치하는 제2 분리부(123)를 포함할 수 있다.In addition, the second culture medium reservoir 120 may include a second separation unit 123 located between the second supply unit 121 and the second discharge unit 122 .

도 4를 참조하면, 상기 제2 분리부(123)는 상기 제2 배출부(122)가 위치한 쪽이 상기 제2 공급부(121)가 위치한 쪽보다 높은 경사진 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조로 인해 제2 채널층(400)의 제2 채널(410)을 통해 제2 배양액이 순환할 때 제2 배출부(122)에서 제2 공급부(121)로 배양액이 자동적으로 옮겨질 수 있어 매번 사용자가 상기 제2 공급부(121)에 배양액을 수동적으로 옮기지 않아도 된다.Referring to FIG. 4 , the second separation unit 123 may have a structure in which the side where the second discharge unit 122 is located is higher than the side where the second supply unit 121 is located. Due to this structure, when the second culture medium circulates through the second channel 410 of the second channel layer 400, the culture medium can be automatically transferred from the second discharge unit 122 to the second supply unit 121. The user does not have to manually transfer the culture medium to the second supply unit 121 each time.

제1 채널층(200)First channel layer 200

도 2 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 미세 생리학적 시스템은 상기 제1 커버층(100)의 하면에 위치하고, 상기 제1 배양액을 유동시키는 제1 채널(210)을 포함하는 제1 채널층(200)을 포함할 수 있다.2 and 6, the microphysiological system of the present invention is located on the lower surface of the first cover layer 100 and includes a first channel 210 through which the first culture medium flows. (200).

상기 제1 채널층(200)은 상기 제1 배양액 저장소(110)의 제1 공급부(111) 및 제1 배출부(112)에 대응하는 관통 구멍을 포함할 수 있다.The first channel layer 200 may include through holes corresponding to the first supply part 111 and the first discharge part 112 of the first culture medium reservoir 110 .

상기 제1 채널(210)은 상기 제1 공급부(111)에 대응하는 관통 구멍과 연결되고, 중간층(300)의 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320)에 대응하는 관통 구멍을 포함하는 제1 마이크로펌프용 채널(211)을 포함할 수 있다.The first channel 210 is connected to a through hole corresponding to the first supply part 111 and includes a through hole corresponding to the first micropump membrane 320 of the intermediate layer 300. A channel 211 may be included.

도 7을 참조하면, 본 발명의 미세 생리학적 시스템은 마이크로펌프를 이용하여 배양액을 유동(Flow)시킬 수 있다. 제2 커버층(500)에서 마이크로펌프 공압이 공급되면 중간층(300)에 있는 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320)이 위 아래로 움직이고, 상기 제1 마이크로펌프용 채널(211)에서 제1 배양액의 Flow가 발생한다. 이로 인해 중간층(300)에 있는 세포배양 챔버(310)에 제1 배양액의 Flow를 주어서 제1 배양액을 순환시키는 원리이다. 도 9를 참조하면, 제2 채널층(400)에는 상기 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320)에 대응하는 관통 구멍을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the microphysiological system of the present invention can flow a culture medium using a micropump. When micropump pneumatic pressure is supplied from the second cover layer 500, the first micropump membrane 320 in the middle layer 300 moves up and down, and the first micropump channel 211 moves the first culture medium. Flow occurs. This is the principle of circulating the first culture medium by giving the flow of the first culture medium to the cell culture chamber 310 in the middle layer 300. Referring to FIG. 9 , the second channel layer 400 may include a through hole corresponding to the first micropump membrane 320 .

기존 상용화된 대부분의 조직칩들은 튜빙이나 튜빙커넥터가 필요하지만, 본 발명과 같이 마이크로펌프를 이용하면 개별적이 튜빙이 없어 사용자가 편리하게 사용할 수 있다는 장점을 가진다.Most existing commercially available tissue chips require tubing or tubing connectors, but the use of a micropump as in the present invention has the advantage that users can use it conveniently without individual tubing.

또한 상기 제1 채널(210)은 상기 제1 배출부(112)에 대응하는 관통 구멍과 연결되고, 중간층(300)의 세포배양 챔버(310)에 대응하는 관통 구멍을 포함하는 제1 세포배양 챔버용 채널(212)을 포함할 수 있다.In addition, the first channel 210 is connected to the through hole corresponding to the first discharge part 112, and the first cell culture chamber including the through hole corresponding to the cell culture chamber 310 of the intermediate layer 300 It may include a channel 212 for use.

상기 제1 세포배양 챔버용 채널(212)은 인체 관류를 모사하도록 형성될 수 있다. 인체에는 혈관이 있고, 혈액이 혈관을 통해 몸 속에 있는 모든 장기를 순환한다. 상기 제1 세포배양 챔버용 채널(212)은 인체 장기 종류에 따라 원하는 형상으로 구현이 가능하다.The channel 212 for the first cell culture chamber may be formed to simulate human body perfusion. The human body has blood vessels, and blood circulates through the blood vessels to all organs in the body. The channel 212 for the first cell culture chamber can be implemented in a desired shape according to the type of human organ.

도 6을 참조하면, 상기 제1 마이크로펌프용 채널(211)과 제1 세포배양 챔버용 채널(212)은 서로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the first micropump channel 211 and the first cell culture chamber channel 212 may be connected to each other.

중간층(300)Intermediate layer (300)

도 2 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 미세 생리학적 시스템은 상기 제1 채널층(200)의 하면에 위치하고, 세포배양 챔버(310), 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320) 및 센서(330)를 포함하는 중간층(300)을 포함할 수 있다.2 and 8, the microphysiological system of the present invention is located on the lower surface of the first channel layer 200, and includes a cell culture chamber 310, a first micropump membrane 320, and a sensor 330. ) It may include an intermediate layer 300 including.

상기 세포배양 챔버(310)는 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)을 포함할 수 있다.The cell culture chamber 310 may include a porous or nanofiber membrane 311 .

상기 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)의 상기 제1 채널층(200) 측 면에 제1 세포를 배양하고, 상기 제2 채널층(400) 측 면에 제2 세포를 배양할 수 있다.First cells may be cultured on the side of the first channel layer 200 of the porous or nanofiber membrane 311 , and second cells may be cultured on the side of the second channel layer 400 .

구체적으로, 상기 제1 채널층(200) 측 면은 상기 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)의 윗면(상부면)을 의미하고, 상기 제2 채널층(400) 측 면은 상기 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)의 아랫면(하부면)을 의미한다.Specifically, the side surface of the first channel layer 200 means an upper surface (upper surface) of the porous or nanofiber membrane 311, and the side surface of the second channel layer 400 refers to the porous or nanofiber membrane It means the lower surface (lower surface) of (311).

구체적으로, 상기 제1 세포는 상피세포를 포함할 수 있고 상기 제2 세포는 내피세포를 포함할 수 있다.Specifically, the first cells may include epithelial cells and the second cells may include endothelial cells.

즉, 상기 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)의 윗면에 상피세포를 배양하고, 아랫면에 내피세포를 배양할 수 있으나, 세포 종류가 이에 한정되는 것은 아니며 광범위한 세포 종류를 배양할 수 있다.That is, epithelial cells may be cultured on the upper surface of the porous or nanofiber membrane 311 and endothelial cells may be cultured on the lower surface, but the cell type is not limited thereto and a wide range of cell types may be cultured.

또한 상기 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)에 세포가 잘 부착되어 배양되도록 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)에 콜라겐을 코팅할 수도 있다. In addition, collagen may be coated on the porous or nanofiber membrane 311 so that cells are well adhered to and cultured on the porous or nanofiber membrane 311 .

상기 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)으로 PCL(Poly-Caprolactone), PLGA(Polylactide-co-glycolide) 및 Polycarbonate(PCTE)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.At least one selected from the group consisting of poly-caprolactone (PCL), polylactide-co-glycolide (PLGA), and polycarbonate (PCTE) may be used as the porous or nanofiber membrane 311, but is not limited thereto.

상기 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)의 기공 크기는 2 내지 10 μm일 수 있다. 상기 기공 크기가 2 μm 미만이면 세포가 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)에서 이탈되는 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않고, 10 μm를 초과하면 기공의 크기가 커져 배양이 예정된 세포가 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)을 통과하여 빠져나가는 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않다.A pore size of the porous or nanofiber membrane 311 may be 2 μm to 10 μm. If the pore size is less than 2 μm, it is undesirable because a problem in which cells are separated from the porous or nanofiber membrane 311 may occur, and if the pore size exceeds 10 μm, the pore size increases, so that the cells scheduled to be cultured may not pass through the porous or nanofiber membrane 311. It is not preferable because a problem of passing through (311) may occur.

상기 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)의 두께는 5 내지 500 μm일 수 있다. 상기 두께가 5 μm 미만이면 상기 제1 세포가 상기 제2 세포가 배양되는 면까지 도달하여 세포 배양에 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않고, 500 μm를 초과하면 세포 배양 후 공배양 단계에서 동기화 문제가 발생할 가능성이 있어 바람직하지 않다.The porous or nanofiber membrane 311 may have a thickness of 5 μm to 500 μm. If the thickness is less than 5 μm, the first cells may reach the surface where the second cells are cultured, which may cause problems in cell culture, which is undesirable. If the thickness exceeds 500 μm, synchronization problems may occur in the co-culture step after cell culture. There is a possibility that this is not desirable.

상기 센서(330)는 상기 배양된 제1 세포 및 제2 세포의 용존산소(Dissolved oxygen, DO), 활성산소(Reactive oxygen species, ROS) 글루코스(glucose), 락테이트(lactate), 글루타민(glutamine) 및 글루탐메이트(glutamate) 등을 센싱할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The sensor 330 detects dissolved oxygen (DO), reactive oxygen species (ROS), glucose, lactate, and glutamine of the cultured first and second cells. And glutamate (glutamate) can be sensed, but is not limited thereto.

또한 상기 센서(330)로 경피저항(Trans-Epithelial Electrical Resistance, TEER) 센서를 사용할 수 있다. TEER 센서는 장기의 상피 또는 내피를 통한 전기 임피던스를 이용하여 장기의 세포단층의 무결성 및 분화 수준을 평가하는 데에 이용된다.In addition, a Trans-Epithelial Electrical Resistance (TEER) sensor may be used as the sensor 330 . The TEER sensor is used to evaluate the integrity and differentiation level of an organ's cell monolayer using electrical impedance through the organ's epithelium or endothelium.

기존 상용화된 조직칩들은 내부에 센서를 제작하는 제품이 존재하지 않아 실시간으로 분석할 수 없으나, 본 발명의 미세 생리학적 시스템은 상기 세포배양 챔버(310) 옆에 온라인 센서(330)가 존재하므로 세포 조직을 실시간으로 분석할 수 있는 효과가 있다.Existing commercially available tissue chips cannot be analyzed in real time because there is no product for manufacturing a sensor inside, but the microphysiological system of the present invention has an online sensor 330 next to the cell culture chamber 310, so cells It has the effect of analyzing the organization in real time.

제2 채널층(400)Second channel layer 400

도 2 및 도 9를 참조하면, 상기 중간층(300)의 하면에 위치하고, 상기 제2 배양액을 유동시키는 제2 채널(410)을 포함하는 제2 채널층(400)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 9 , a second channel layer 400 including a second channel 410 located on a lower surface of the middle layer 300 and allowing the second culture medium to flow may be included.

상기 제2 채널층(400)은 상기 제2 배양액 저장소(120)의 제2 공급부(121) 및 제2 배출부(122)에 대응하는 관통 구멍을 포함할 수 있다.The second channel layer 400 may include through holes corresponding to the second supply part 121 and the second discharge part 122 of the second culture medium reservoir 120 .

상기 제2 채널(410)은 상기 제2 공급부(121)에 대응하는 관통 구멍과 연결되고, 제2 커버층(500)의 제2 마이크로펌프용 멤브레인(520)에 대응하는 관통 구멍을 포함하는 제2 마이크로펌프용 채널(411)을 포함할 수 있다.The second channel 410 is connected to a through hole corresponding to the second supply part 121 and includes a through hole corresponding to the second micropump membrane 520 of the second cover layer 500. 2 channels 411 for micropumps may be included.

상기 제2 배양액이 순환되는 원리는 상기 제1 채널(210)의 제1 배양액이 순환되는 원리와 동일하다.The principle of circulation of the second culture medium is the same as the principle of circulation of the first culture medium of the first channel 210 .

즉, 제2 커버층(500)에 있는 제2 마이크로펌프용 멤브레인(520)에 공압이 공급되면 위 아래로 움직이고, 상기 제2 마이크로펌프용 채널(411)에서 제2 배양액의 Flow가 발생한다. 이로 인해 중간층(300)에 있는 세포배양 챔버(310)에 제2 배양액의 Flow를 주어서 제2 배양액을 순환시키는 원리이다.That is, when air pressure is supplied to the second micropump membrane 520 in the second cover layer 500, it moves up and down, and the flow of the second culture medium occurs in the second micropump channel 411. This is the principle of circulating the second culture medium by giving the flow of the second culture medium to the cell culture chamber 310 in the middle layer 300.

또한 상기 제2 채널(410)은 상기 제2 배출부(122)에 대응하는 관통 구멍과 연결되고, 상기 세포배양 챔버(310)에 대응하는 관통 구멍을 포함하는 제2 세포배양 챔버용 채널(412)을 포함할 수 있다.In addition, the second channel 410 is connected to the through hole corresponding to the second discharge part 122 and includes a through hole corresponding to the cell culture chamber 310, and the second cell culture chamber channel 412 ) may be included.

도 9를 참조하면, 상기 제2 마이크로펌프용 채널(411)과 제2 세포배양 챔버용 채널(412)은 서로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 9 , the second micropump channel 411 and the second cell culture chamber channel 412 may be connected to each other.

제2 커버층(500)Second cover layer 500

도 2 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 미세 생리학적 시스템은 상기 제2 채널층(400)의 하면에 위치하고, 상기 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320)에 압력을 공급하는 압력 공급라인(510) 및 제2 마이크로펌프용 멤브레인(520)을 포함하는 제2 커버층(500)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 10 , the microphysiological system of the present invention is a pressure supply line 510 located on the lower surface of the second channel layer 400 and supplying pressure to the first micropump membrane 320. ) and a second cover layer 500 including a second micropump membrane 520.

상기 압력 공급라인(510)은 중간층(300)의 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320)과 이어지는 라인이고, 상기 압력 공급라인(510)을 통해 중간층(300)에 있는 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320)에 공압을 공급할 수 있다. 공압이 공급되면 중간층(300)의 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320)이 위 아래로 움직이면서 제1 배양액이 Flow될 수 있다.The pressure supply line 510 is a line connected to the first micropump membrane 320 of the middle layer 300, and the first micropump membrane 320 in the middle layer 300 through the pressure supply line 510. ) can be supplied with pneumatics. When air pressure is supplied, the first culture medium can flow while the first micropump membrane 320 of the middle layer 300 moves up and down.

상기 제2 마이크로펌프용 멤브레인(520)은 멤브레인 바로 밑에 공급라인이 이어져 있고, 이를 통해 공압이 공급되어 위 아래로 움직이면서 제2 배양액이 Flow될 수 있다.The second micropump membrane 520 has a supply line connected directly below the membrane, through which air pressure is supplied and the second culture medium can flow while moving up and down.

세포 시딩 키트(600, 700)Cell Seeding Kit (600, 700)

도 2를 참조하면, 본 발명의 미세 생리학적 시스템은 상기 제1 커버층(100) 및 상기 제2 커버층(500)에 각각 삽입되는 세포 시딩 키트(cell seeding kit) (600, 700)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the microphysiological system of the present invention includes cell seeding kits 600 and 700 respectively inserted into the first cover layer 100 and the second cover layer 500. can do.

도 3 및 도 10을 참조하면, 상기 제1 커버층(100) 및 제2 커버층(500)은 각각 상기 세포 시딩 키트(600, 700)가 삽입되는 관통 구멍을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 10 , the first cover layer 100 and the second cover layer 500 may each include a through hole into which the cell seeding kits 600 and 700 are inserted.

도 5를 참조하면, 상기 세포 시딩 키트(600, 700)가 상기 제1 커버층(100) 및 제2 커버층(500) 각각에 삽입됨으로써 세포 시딩 키트(600, 700)와 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311) 사이에 형성되는 공간을 이용하여 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)에 세포를 시딩할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the cell seeding kits 600 and 700 are inserted into the first cover layer 100 and the second cover layer 500, respectively, so that the cell seeding kits 600 and 700 and the porous or nanofiber membrane Cells may be seeded on the porous or nanofiber membrane 311 using the space formed between the 311 .

즉, 상기 세포 시딩 키트(600)가 상기 제1 커버층(100)에 삽입되는 공간을 이용하여 상기 중간층(300)에 존재하는 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)의 윗면에 세포를 시딩할 수 있다.That is, cells can be seeded on the upper surface of the porous or nanofiber membrane 311 present in the intermediate layer 300 by using the space where the cell seeding kit 600 is inserted into the first cover layer 100. .

또한 상기 세포 시딩 키트(700)가 상기 제2 커버층(500)에 삽입되는 공간을 이용하여 상기 중간층(300)에 존재하는 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)의 아랫면에 세포를 시딩할 수 있다.In addition, cells may be seeded on the lower surface of the porous or nanofiber membrane 311 present in the intermediate layer 300 by using the space where the cell seeding kit 700 is inserted into the second cover layer 500.

시딩 후에는 배양액이 누수되지 않도록 세포 시딩 키트(600, 700)로 막음 처리할 수 있다.After seeding, the cell seeding kits 600 and 700 may be used to prevent leakage of the culture medium.

상기 미세 생리학적 시스템은 상기 제1 배양액 저장소(110), 제2 배양액 저장소(120), 제1 채널(210), 세포배양 챔버(310), 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320), 센서(330), 제2 채널(410), 압력 공급라인(510) 및 제2 마이크로펌프용 멤브레인(520)을 각각 복수 개 포함할 수 있으며, 사용자에 따라 개수 선택이 가능하다.The microphysiological system includes the first culture medium reservoir 110, the second culture medium reservoir 120, the first channel 210, the cell culture chamber 310, the first micropump membrane 320, and the sensor 330. ), a second channel 410, a pressure supply line 510, and a plurality of membranes 520 for the second micropump, respectively, and the number can be selected according to the user.

상기 제1 배양액 및 제2 배양액이 각각 상기 제1 채널(210) 및 제2 채널(410)을 통해 흐르는 유량은 1 내지 100μl/min일 수 있다. 1μl/min 미만이면 내압으로 인해 유량이 발생하지 않아 바람직하지 않고, 100μl/min을 초과하면 세포가 떨어질 수 있어 바람직하지 않다.Flow rates of the first culture medium and the second culture medium flowing through the first channel 210 and the second channel 410, respectively, may be 1 to 100 μl/min. If it is less than 1 μl/min, it is not preferable because flow rate does not occur due to internal pressure, and if it exceeds 100 μl/min, cells may fall off, which is not preferable.

이상, 도면을 참조하여 바람직한 실시예와 함께 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 이러한 도면과 실시예로 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형예 또는 균등한 범위의 실시예가 존재할 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 기술적 사상의 권리범위는 청구범위에 의해 해석되어야 하고, 이와 동등하거나 균등한 범위 내의 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail with preferred embodiments with reference to the drawings, but the scope of the technical idea of the present invention is not limited to these drawings and embodiments. Therefore, various modifications or equivalent ranges of embodiments may exist within the scope of the technical idea of the present invention. Therefore, the scope of the technical idea according to the present invention should be interpreted by the claims, and the technical idea within the equivalent or equivalent range should be construed as belonging to the scope of the present invention.

10: 미세 생리학적 시스템 100: 제1 커버층
110: 제1 배양액 저장소 111: 제1 공급부
112: 제1 배출부 113: 제1 분리부
120: 제2 배양액 저장소 121: 제2 공급부
122: 제2 배출부 123: 제2 분리부
200: 제1 채널층 210: 제1 채널
211: 제1 마이크로펌프용 채널 212: 제1 세포배양 챔버용 채널
300: 중간층 310: 세포배양 챔버
311: 다공성 또는 나노파이버 멤브레인
320: 제1 마이크로펌프용 멤브레인 330: 센서
400: 제2 채널층 410: 제2 채널
411: 제2 마이크로펌프용 채널 412: 제2 세포배양 챔버용 채널
500: 제2 커버층 510: 압력 공급라인
520: 제2 마이크로펌프용 멤브레인 600, 700: 세포 시딩 키트10: microphysiological system 100: first cover layer
110: first culture medium reservoir 111: first supply unit
112: first discharge unit 113: first separation unit
120: second culture medium reservoir 121: second supply unit
122: second discharge unit 123: second separation unit
200: first channel layer 210: first channel
211: channel for the first micropump 212: channel for the first cell culture chamber
300: intermediate layer 310: cell culture chamber
311 Porous or nanofiber membrane
320: membrane for the first micropump 330: sensor
400: second channel layer 410: second channel
411: second micropump channel 412: second cell culture chamber channel
500: second cover layer 510: pressure supply line
520: membrane for second micropump 600, 700: cell seeding kit

Claims (12)

제1 배양액을 저장하는 제1 배양액 저장소(110) 및 제2 배양액을 저장하는 제2 배양액 저장소(120)를 포함하는 제1 커버층(100);
상기 제1 커버층(100)의 하면에 위치하고, 상기 제1 배양액을 유동시키는 제1 채널(210)을 포함하는 제1 채널층(200);
상기 제1 채널층(200)의 하면에 위치하고, 세포배양 챔버(310), 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320) 및 센서(330)를 포함하는 중간층(300);
상기 중간층(300)의 하면에 위치하고, 상기 제2 배양액을 유동시키는 제2 채널(410)을 포함하는 제2 채널층(400);
상기 제2 채널층(400)의 하면에 위치하고, 상기 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320)에 압력을 공급하는 압력 공급라인(510) 및 제2 마이크로펌프용 멤브레인(520)을 포함하는 제2 커버층(500); 및
상기 제1 커버층(100) 및 상기 제2 커버층(500)에 각각 삽입되는 세포 시딩 키트(600, 700);를 포함하며,
상기 제1 배양액 저장소(110)는,
상기 제1 채널(210)로 공급되는 제1 배양액을 저장하는 제1 공급부(111);
상기 제1 채널(210)로부터 배출되는 제1 배양액을 저장하는 제1 배출부(112); 및
상기 제1 공급부(111)와 제1 배출부(112) 사이에 위치하는 제1 분리부(113);를 포함하고,
상기 제1 분리부(113)는 상기 제1 배출부(112)가 위치한 쪽이 상기 제1 공급부(111)가 위치한 쪽보다 높은 경사진 구조를 가지고,
상기 제1 채널층(200)은 상기 제1 공급부(111) 및 제1 배출부(112)에 대응하는 관통 구멍을 포함하며,
상기 제1 채널(210)은,
상기 제1 공급부(111)에 대응하는 관통 구멍과 연결되고, 상기 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320)에 대응하는 관통 구멍을 포함하는 제1 마이크로펌프용 채널(211); 및
상기 제1 배출부(112)에 대응하는 관통 구멍과 연결되고, 상기 세포배양 챔버(310)에 대응하는 관통 구멍을 포함하는 제1 세포배양 챔버용 채널(212);을 포함하고,
상기 제1 마이크로펌프용 채널(211)과 제1 세포배양 챔버용 채널(212)은 서로 연결되며,
상기 제1 마이크로펌프용 채널(211)은 상기 압력 공급라인(510)에서 공급하는 공압에 의해 상기 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320)이 위 아래로 움직이는 힘에 의해 상기 제1 배양액을 상기 제1 세포배양 챔버용 채널(212)로 이송하는 미세 생리학적 시스템(Micro Physiological Systems, MPS)(10).a first cover layer 100 including a first culture medium reservoir 110 for storing a first culture medium and a second culture medium reservoir 120 for storing a second culture medium;
a first channel layer 200 located on a lower surface of the first cover layer 100 and including a first channel 210 through which the first culture medium flows;
an intermediate layer 300 located on a lower surface of the first channel layer 200 and including a cell culture chamber 310, a first micropump membrane 320, and a sensor 330;
a second channel layer 400 located on a lower surface of the middle layer 300 and including a second channel 410 through which the second culture medium flows;
Located on the lower surface of the second channel layer 400, the second cover includes a pressure supply line 510 for supplying pressure to the first micropump membrane 320 and a second micropump membrane 520. layer 500; and
Cell seeding kits 600 and 700 respectively inserted into the first cover layer 100 and the second cover layer 500;
The first culture medium reservoir 110,
a first supply unit 111 for storing the first culture medium supplied to the first channel 210;
a first discharge unit 112 for storing the first culture medium discharged from the first channel 210; and
A first separation unit 113 located between the first supply unit 111 and the first discharge unit 112; includes,
The first separation unit 113 has a structure in which the side where the first discharge unit 112 is located is higher than the side where the first supply unit 111 is located,
The first channel layer 200 includes through holes corresponding to the first supply part 111 and the first discharge part 112,
The first channel 210,
a first micropump channel 211 connected to a through hole corresponding to the first supply unit 111 and including a through hole corresponding to the first micropump membrane 320; and
A channel 212 for a first cell culture chamber connected to a through hole corresponding to the first discharge part 112 and including a through hole corresponding to the cell culture chamber 310; including,
The first micropump channel 211 and the first cell culture chamber channel 212 are connected to each other,
The first micropump channel 211 supplies the first culture medium to the first micropump channel 211 by the force that moves the first micropump membrane 320 up and down by the air pressure supplied from the pressure supply line 510. A microphysiological system (Micro Physiological Systems, MPS) (10) transferred to the cell culture chamber channel (212). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2 채널층(400)은 상기 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320)에 대응하는 관통 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 생리학적 시스템.According to claim 1,
The second channel layer (400) includes a through hole corresponding to the first micropump membrane (320). 제1항에 있어서,
상기 제2 배양액 저장소(120)는,
상기 제2 채널(410)로 공급되는 제2 배양액을 저장하는 제2 공급부(121);
상기 제2 채널(410)로부터 배출되는 제2 배양액을 저장하는 제2 배출부(122); 및
상기 제2 공급부(121)와 제2 배출부(122) 사이에 위치하는 제2 분리부(123);를 포함하고,
상기 제2 분리부(123)는 상기 제2 배출부(122)가 위치한 쪽이 상기 제2 공급부(121)가 위치한 쪽보다 높은 경사진 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 미세 생리학적 시스템.According to claim 1,
The second culture medium reservoir 120,
a second supply unit 121 for storing the second culture medium supplied to the second channel 410;
a second discharge unit 122 for storing the second culture medium discharged from the second channel 410; and
A second separation unit 123 located between the second supply unit 121 and the second discharge unit 122; includes,
The second separation unit 123 has a structure in which the side where the second discharge unit 122 is located has a higher slope than the side where the second supply unit 121 is located. 제6항에 있어서,
상기 제1 채널층(200), 중간층(300) 및 제2 채널층(400)은 상기 제2 공급부(121) 및 제2 배출부(122)에 대응하는 관통 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 생리학적 시스템.According to claim 6,
The first channel layer 200, the intermediate layer 300 and the second channel layer 400 include through holes corresponding to the second supply part 121 and the second discharge part 122, characterized in that physiological system. 제7항에 있어서,
상기 제2 채널(410)은,
상기 제2 공급부(121)에 대응하는 관통 구멍과 연결되고, 상기 제2 마이크로펌프용 멤브레인(520)에 대응하는 관통 구멍을 포함하는 제2 마이크로펌프용 채널(411); 및
상기 제2 배출부(122)에 대응하는 관통 구멍과 연결되고, 상기 세포배양 챔버(310)에 대응하는 관통 구멍을 포함하는 제2 세포배양 챔버용 채널(412);을 포함하고,
상기 제2 마이크로펌프용 채널(411)과 제2 세포배양 챔버용 채널(412)은 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 미세 생리학적 시스템.According to claim 7,
The second channel 410,
a second micropump channel 411 connected to the through hole corresponding to the second supply part 121 and including a through hole corresponding to the second micropump membrane 520; and
A channel 412 for a second cell culture chamber connected to a through hole corresponding to the second discharge part 122 and including a through hole corresponding to the cell culture chamber 310; including,
The microphysiological system, characterized in that the channel 411 for the second micropump and the channel 412 for the second cell culture chamber are connected to each other. 제1항에 있어서,
상기 세포배양 챔버(310)는 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)을 포함하고,
상기 다공성 또는 나노파이버 멤브레인(311)의 상기 제1 채널층(200) 측 면에 제1 세포를 배양하고, 상기 제2 채널층(400) 측 면에 제2 세포를 배양하는 것을 특징으로 하는 미세 생리학적 시스템.According to claim 1,
The cell culture chamber 310 includes a porous or nanofiber membrane 311,
The first cell is cultured on the side of the first channel layer 200 of the porous or nanofiber membrane 311, and the second cell is cultured on the side of the second channel layer 400. physiological system. 제9항에 있어서,
상기 센서(330)는 상기 배양된 제1 세포 및 제2 세포의 용존산소(Dissolved oxygen, DO), 활성산소(Reactive oxygen species, ROS) 글루코스(glucose), 락테이트(lactate), 글루타민(glutamine) 및 글루탐메이트(glutamate) 중 적어도 하나를 센싱하는 것을 특징으로 하는 미세 생리학적 시스템.According to claim 9,
The sensor 330 detects dissolved oxygen (DO), reactive oxygen species (ROS), glucose, lactate, and glutamine of the cultured first and second cells. and glutamate. A microphysiological system characterized by sensing at least one of them. 제1항에 있어서,
상기 제1 커버층(100) 및 제2 커버층(500)은 각각 상기 세포 시딩 키트(600, 700)가 삽입되는 관통 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 생리학적 시스템.According to claim 1,
The first cover layer (100) and the second cover layer (500) each include a through hole into which the cell seeding kits (600, 700) are inserted. 제1항에 있어서,
상기 미세 생리학적 시스템은 상기 제1 배양액 저장소(110), 제2 배양액 저장소(120), 제1 채널(210), 세포배양 챔버(310), 제1 마이크로펌프용 멤브레인(320), 센서(330), 제2 채널(410), 압력 공급라인(510) 및 제2 마이크로펌프용 멤브레인(520)을 각각 복수 개 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 생리학적 시스템.According to claim 1,
The microphysiological system includes the first culture medium reservoir 110, the second culture medium reservoir 120, the first channel 210, the cell culture chamber 310, the first micropump membrane 320, and the sensor 330. ), a second channel 410, a pressure supply line 510, and a plurality of membranes 520 for the second micropump, respectively.
KR1020210039085A 2021-03-25 2021-03-25 Micro physiological systems capable of cell multi culture, mass culture and real time monitoring KR102515586B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210039085A KR102515586B1 (en) 2021-03-25 2021-03-25 Micro physiological systems capable of cell multi culture, mass culture and real time monitoring

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210039085A KR102515586B1 (en) 2021-03-25 2021-03-25 Micro physiological systems capable of cell multi culture, mass culture and real time monitoring

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220133679A KR20220133679A (en) 2022-10-05
KR102515586B1 true KR102515586B1 (en) 2023-03-29

Family

ID=83597012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210039085A KR102515586B1 (en) 2021-03-25 2021-03-25 Micro physiological systems capable of cell multi culture, mass culture and real time monitoring

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102515586B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009524407A (en) * 2005-10-18 2009-07-02 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ ミシガン Microfluidic cell culture device
KR102064935B1 (en) * 2019-03-18 2020-01-10 제주대학교 산학협력단 A co-culture mold, co-culture method and lung organ on a chip

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2730928C (en) * 2008-07-16 2023-06-20 Children's Medical Center Corporation Organ mimic device with microchannels and methods of use and manufacturing thereof
EP2479466A1 (en) * 2011-01-21 2012-07-25 Biocartis SA Micro-Pump or normally-off micro-valve

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009524407A (en) * 2005-10-18 2009-07-02 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ ミシガン Microfluidic cell culture device
KR102064935B1 (en) * 2019-03-18 2020-01-10 제주대학교 산학협력단 A co-culture mold, co-culture method and lung organ on a chip

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220133679A (en) 2022-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10481150B2 (en) Microfluidic device for cell-based assays
US20140308688A1 (en) Human emulated response with microfluidic enhanced systems
US7820430B2 (en) Micro device for cell culture
US10634665B2 (en) Bio-assessment device and method of making the device
CN101268365A (en) Chemosensitivity tester
US20210284944A1 (en) High-throughput multi-organ perfusion models
CN109996863A (en) Cell culture system and method
US11299705B2 (en) System and method for creating tissue
CN116445285B (en) Organ-like co-culture chip, construction method and co-culture method
WO2024187816A1 (en) Four-channel organ-on-a-chip, use thereof, and use method therefor
JP2017501745A (en) Fluidic device and perfusion system for the reconstruction of complex biological tissue outside the body
Yu et al. Emerging strategies of engineering retinal organoids and organoid-on-a-chip in modeling intraocular drug delivery: Current progress and future perspectives
KR102515586B1 (en) Micro physiological systems capable of cell multi culture, mass culture and real time monitoring
EP3535383B1 (en) Method for creating tissue
CN111269830A (en) Multi-organ chip based on microfluidic technology and application thereof
CN109777739A (en) A kind of micro-fluidic chip stem cell cultivation reactor of imitative capillary nutriment exchange
CN109337813A (en) Suitable for biological tissue's culture and the system and method for real-time monitoring
CN220166205U (en) Organ-like co-culture chip
CN112375681B (en) Organ chip and application thereof
CN116333881A (en) Three-channel organ chip and application and use method thereof
CN116024086A (en) Plug-in tissue culture chip
CN114989977A (en) Tumor organoid chip for multi-cell interaction and drug screening and preparation method thereof
CN108660076A (en) A kind of emulation lung chip model
CN111500445A (en) High-flux multi-organ chip and using method thereof
CN105838606B (en) A kind of high-flux cell Combined culture chip

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right