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미세유체 압력 컨트롤러(microfluidic engineering) OB1 – 국제 논문 적용 사례/실험 [Elveflow 앨브플로]- 연구실험용 정밀정량펌프 전문 레보딕스(주)

안녕하세요 ㈜레보딕스 입니다. Elveflow 사의 미세 유체 압력 컨트롤러 OB1 에 대해서는 지난 포스팅에서 몇 차례 소개해 드린 바 있습니다. OB1 압력 컨트롤러는 우수한 성능으로 인해 여러 산업 공정 분야는 물론 첨단 연구분야에서도 많이 사용되고 있는데요 이번 포스팅에서는 구체적으로 어떤 연구에 사용되고 있는지 국제 논문 사례를 통해 소개해 드리도록 하겠습니다.

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OB1의 작동 원리

OB1은 미세유체의 흐름을 제어할 수 있는 장비 중 가장 정확하고 반응이 빠릅니다. 이는 Elveflow 만의 기술 방식인 piezoelectric regulation 때문인데요 이로 인해 정밀한 시린지 펌프나 연동 펌프에 비해 미세유체를 정확하고 빠르게 컨트롤 할 수 있습니다.

OB1을 사용하기 위해서는 외부의 압력원(positive or vacuum)이 필요한데요 외부로부터 공급 받은 압력을 OB1은 정밀하게 제어하여 유체가 들어 있는 밀폐된 용기에 압력을 가합니다. 가해진 압력으로 인해 유체는 outlet 포트를 통해 외부로 나가게 되고 외부로 전달된 유체는 마이크로 채널을 통해 흐르면서 여러 가지 연구에 활용됩니다.

구체적으로 어떠한 연구에 사용되고 있는지 아래 4가지 사례를 통해 살펴보도록 하겠습니다.

 

A simple device to immobilize protists for electrophysiology and microinjection

Journal of experimental biology 2020

해당 연구에서는 원형 생물에서 섬모와 같은 운동성 세포를 기계적으로 고정시키고 전기생리학 연구 및 미세 주사에 이용하기 위한 장치를 고안했습니다.

짚신벌레와 같은 단세포 생물을 샘플로 사용하여 샘플보다 작은 구멍이 있는 필터를 통해 적절히 구성된 세포외 용액을 흘려보내고 down stream 을 이용해 샘플을 바닥으로 끌어 들여 필터에 고정하였습니다.

용액의 흐름은 배출구와 연결된 탱크의 감압을 통해 발생되는데요 감압을 통한 흐름 발생은 미세한 세포를 다루는 만큼 정밀하게 이루어 져야 했습니다. 이 과정에서 탱크의 압력 조절에 OB1 압력 컨트롤러가 사용되었습니다.

이렇게 고정된 샘플은 활동 전위를 기록하거나 세포질 형광 염료 주입에 사용 되었습니다. 마이크로 유리 피펫을 통한 형광 염료 주입에도 OB1이 사용되었습니다.

Continuous production of iron oxide nanoparticles via fast and economical high temperature synthesis

Reaction Chemistry & Engineering 2020

 

산화철의 나노 입자 합성을 위한 기존의 열분해 방법은 재현성 문제가 있습니다. 이러한 문제를 개선하기 위해 본 연구에서는 290°C 이상의 고온 환경에서 표준 batch 시스템에서는 달성하기 어려운 가열, 냉각 속도를 제공하는 튜브형 리엑터를 통해 산화철 나노 입자의 연속 열분해 합성을 구현하였습니다.

OB1은 MFS4 Flow meter와 조합되어 반응 전구체 용액을 퍼지하고 반응기에 용액(ferric acetylacetonate, oleylamine, and 1-octadecene as a solvent)을 정밀하게 주입하기 위해 사용되었습니다.

A Novel Microfluidic Method Utilizing a Hydrofoil Structure to Improve Circulating Tumor Cell Enrichment: Design and Analytical Validation

Micromachines 2020

 

암 관리 기간 중의 종양 세포의 분리 및 특성화는 암의 진행에 대한 중요한 정보를 제공하고 치료에 대한 성공 확률을 높이는 가능성을 제공합니다.

본 연구에서는 down stream에 수중익이 설치된 나선형의 미세 유체 칩과 미세 유체 제어 시스템을 활용하여 혈액에서 종양 세포를 분리하고 고순도로 농축하는 시스템을 고안하고 효과를 입증하였습니다.

압력 컨트롤러는 종양 세포를 포함한 혈액의 유량을 제어하며 마이크로 칩으로 주입하는데 사용되었습니다. 실험 결과, 높은 회수율과 생존율로 종양 세포를 혈액에서 분리할 수 있었습니다.

Cyclic on-chip bacteria separation and preconcentration

Scientific Reports volume 10, Article number: 21107 (2020)

 

나노 입자와 생물학적 분자를 높은 처리량으로 분리하는 것은 의료 및 나노 과학 분야에서 중요한 관심사입니다. 본 연구에서는 멤브레인 밸브로 컨트롤 되는 마이크로 플랫폼에서 높은 효율로 생물학적 분자를 분리, 농축하였습니다. E. coli bacteria는 샘플로서 나노 입자와 분리 되었으며 80.92ul/min 의 처리량으로 122%의 예비 농축 결과를 얻을 수 있었습니다.

마이크로 칩은 아래 그림과 같이 6개의 포트에서 순서에 따라 밸브가 열리고 닫히게 설계되었고 밸브의 개폐에 따라 버퍼 용액과 샘플 용액이 채워지며 생물 분자를 필터링하고 backflow를 통해 걸러진 분자를 농축하게 됩니다. OB1은 버퍼 용액과 샘플 용액을 마이크로 칩에 주입하는데 사용되었습니다.

 

지금까지 elveflow 압력 컨트롤러의 응용 사례를 국제 논문을 통해 소개해 드렸습니다.


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