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3차원 랩온어칩 개발
 
 
교 수 정봉근
학 과 기계공학과
연구분야 디지털 PCR 진단기기, 바이오 센서, 나노소재
홈페이지 https://bntl.sogang.ac.kr  
 
바이오/의료 > 바이오공정/기기

본 기술은 신경줄기세포-암세포 그리고 뇌종양세포-유방암 세포의 공동배양과 암세포의 광열치료, 그리고 암세포 전이 등의 연구를 위하여 하이드로젤 기반의 3차원 랩온어칩을 개발하였다. 세포의 3차원적 배양을 위하여 랩온어칩 채널 안에 두 가지의 종류의 하이드로젤을 주입하였는데, 여기서 하이드로젤은 각각 물리적 barrier3차원 배양을 위한 scaffold로 사용되었다. 광가교결합 (photocrosslinkable)이 가능한 gelatin-methacrylate (GelMA) 고분자는 하이드로젤의 기공의 크기를 조절하여 barrier를 만들고 barrier를 기준으로 양쪽의 다른 세포 주변 환경을 조성하여 두 종류의 세포 배양을 가능하게 하였고, collagen type I 하이드로젤은 세포의 3차원 배양을 위하여 사용되었다. 또한 5 wt% GelMA의 기공(pore) 형태는 가늘고 긴 형태이며, 25 wt% GelMA의 기공 형태는 원형인 것을 확인하였다. 랩온어칩 안에서 신경줄기세포와 암세포를 공동 배양하기 위하여 GelMA를 가로지르는 분자의 확산 특성을 관찰한 결과 25 wt% GelMA 하이드로젤 에서는 분자의 확산을 억제 하였으나, 5wt% GelMA에서는 기공의 크기가 더 크기 때문에 쉽게 확산 되는 것을 확인하였다. 더 나아가서 우리는 collagen 채널 안에서 암세포를 배양하는 동안 다른 collagen 채널에서는 신경세포로 분화하는 것을 확인하였다. 또한, 하이드로젤 기반의 3차원 랩온어칩은 금나노입자 기반의 광열치료와 암세포의 전이등을 정밀하게 in vitro에서 모사할 수 있다

 

 

그림 1. 하이드로젤 기반의 3차원 랩온어칩 개발

 

 

 

 

 

그림 2. 3차원 랩온어칩에서 광가교 하이드로젤의 physical barrier를 이용한 diffusion 분석

 

 

 

 

 

그림 3. 하이드로젤 기반의 3차원 랩온어칩에서의 암세포 전이 연구


 


     

 제품명

 응용분야

 세포 공동배양용 3차원 세포칩

 혈관구조를 모사하는 3차원 하이드로젤 바이오칩 개발

 암세포 전이용 Organ-on-a-Chip

 동물실험을 대체하고 인체의 장기를 모사할 수 있는 Organ-on-a-Chip 개발

 

 

 

3차원적으로 암세포와 신경 줄기세포의 공동 배양이 가능한 하이드로젤 기반의 미세유체칩을 개발하였다. 이러한 다기능성 랩온어칩을 사용하면 기존의 줄기세포의 분화를 위한 배양방법과 비교하여 적은 배양액과 성장인자, 그리고 적은 세포수로 high-throughput한 결과를 얻을 수 있는 장점이 있고, 암세포와 신경줄기세포 이외에도 다른 종류의 세포의 공동 배양연구 등에 응용할 수 있다. 따라서 하이드로젤 기반의 3차원 랩온어칩은 세포의 분화환경 조절, 광열치료, 그리고 암세포 전이 등의 연구를 위한 중요한 도구로서 사용될 수 있을 것으로 기대되어진다.

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