[한국기술뉴스] 울산과학기술원 기계공학과 김태성 교수 연구팀은 세포 배양 중 약물의 인가, 제거를 반복하는 미세 세포 배양 장치를 개발했다. 개발된 기술은 울산과학기술원 산학협력단을 통해 2013년 07월 29일 특허를 출원(출원번호 제1020130089699호)했다. 특허 명칭은 '미세 세포 배양장치’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

지난 100년 동안 과학자들은 세포를 배양하기 위해 2차원의 세포배양용 접시를 사용했습니다. 그러나 이 방법은 세포가 배양되는 접시에 약물을 한번 인가하고 나면 그 약물을 제거하거나 농도를 조절하는 등의 추가 조작이 불가능한 상태에서의 수동적인 실험방법이었습니다.

최근 세포 배양 기술이 발전하면서 세포를 배양하는 동안에 다양한 약물을 인가할 수 있을 뿐만 아니라 그 약물을 제거하거나, 또는 시간에 따라서 여러 약물을 인가하고 또 제거할 수 있는 신기술이 개발되고 있습니다. 이 기술을 활용하면 세포에 대한 약물의 효과를 실시간, 대용량 처리 방식으로 확인할 수 있으므로 향후에는 동물실험을 대체하고 신약 개발에 드는 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.

울산과학기술원 김태성 교수 연구팀은 미세유체 플랫폼 내 세포 배양 챔버를 수십에서 수천개의 어레이로 만들고 각 챔버에 가해지는 압력을 조절하여 세포배양중에 시간에 따른 약물 인가, 원하는 시점에 약물 제거를 반복하면서 세포의 약물 반응을 연구할 수 있는 미세 세포 배양 장치를 발명했습니다.

본 발명의 배양 장치는 유체가 이동하는 메인채널과 세포의 배양이 이루어지는 테스트챔버로 구성되어 있습니다. 메인채널과 테스트챔버 사이에는 연결채널이 있으며, 압력조절수단을 통해 유체 및 유체 내 약물의 이동을 조절할 수 있습니다.

일례로 탄성중합체에 압력을 조절하여 테스트챔버 내에 있는 세포는 외부 메인채널로 유출이 제한되지만, 메인채널에 주입된 약물은 테스트챔버에 있는 세포로 자유롭게 확산되도록 제어할 수 있습니다. 메인채널에 약물주입이나 교체시에도 테스트챔버 내에 있는 세포에 직접적인 유동의 영향은 없으면서, 유체내의 약물은 메인채널과 테스트챔버 사이의 농도차를 이용하여 그 입출입 제어가 가능합니다.

연구팀은 실험을 통해 압력조절수단의 압력 정도가 약물의 확산에 미치는 상관관계를 정량화하였으며, 테스트챔버 내 균일한 개수의 세포가 구획화되고, 실시간으로 약물에 반응하는 세포 배양 미세유체 어레이 장치 개발을 구현하였습니다.

본 기술을 활용하면 세포를 테스트챔버 내부에 유지한 상태에서 배양을 안정적으로 수행할 수 있어 항암제와 같은 고가의 약물에 대한 세포 반응을 정밀 분석하는 플랫폼으로 그 활용도가 높을 것으로 기대됩니다.