[논문]혈액 세포의 고유자성을 이용한 마이크로 자기영동 세포분리기

정진희; 한기호

doi:10.3795/ksme-b.2008.32.11.856

혈액 세포의 고유자성을 이용한 마이크로 자기영동 세포분리기
Magnetophoretic Microseparators for Separating Blood Cells Based on Their Native Magnetic Properties 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.32 no.11 = no.278, 2008년, pp.856 - 862

Abstract ▼ AI-Helper

This paper presents the characterization of a continuous magnetophoretic microseparator for separating white and red blood cells from peripheral whole blood cells based on their native magnetic properties. The magnetophoretic microseparator separated the blood cells using a high gradient magnetic separation (HGMS) method without the use of additives such as magnetic beads or probing materials. Experimental results show that the paramagnetic capture mode microseparator can continuously separate out 93.5% of red blood cells and 97.4% of white blood cells from diluted whole blood, and the diamagnetic capture mode microseparator can continuously separate out 89.7% of red blood cells and 72.7 % of white blood cells by using applying an external magnetic flux of 0.2 T using a permanent magnet.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 혈액 세포의 고유자성을 이용하여 혈액 세포를 분리할 수 있는 고성능 마이크로 자기영동 세포분리기를 제안, 제작, 시험 평가하였다. MEMS 공정을 이용하여 제작된 마이크로 자기영동 세포분리기로부터 고구배자장이 형성될 수 있었으며, 미소유체채널 내의 혈액 세포가 받는 자기력을 이론적으로 계산하였다.

제안 방법

본 논문에서는 혈액 세포의 고유자성을 이용하여 혈액 세포를 분리할 수 있는 고성능 마이크로 자기영동 세포분리기를 제안, 제작, 시험 평가하였다. MEMS 공정을 이용하여 제작된 마이크로 자기영동 세포분리기로부터 고구배자장이 형성될 수 있었으며, 미소유체채널 내의 혈액 세포가 받는 자기력을 이론적으로 계산하였다. 또한, 이는 시뮬레이션 결과와 비교하여 그 타당성이 검증되었다.
마이크로 자기영동 세포분리기는 미소유체채널 내의 센자성 와이어와 유리 기판 사이의 접착력을 높이기 위해 폭을 120 µm로 제작하였다.
미소유체채널을 형성하기 위하여 0.7 mm 두께의 바닥 유리기판(BorofloatTM, Howard Glass Co., Worchester, MA)을 25% 불산을 이용하여 50 µm의 깊이로 식각한다.
제안된 마이크로 자기영동 세포분리기는 한 개의 입력채널과 세 개의 출력채널로 구성되며, 채널 중앙을 따라 센자성 와이어가 놓인다. Figure 5(a)와 같이 상자성 포획모드를 형성하기 위하여 외부자기장을 채널 폭의 수평방향으로 인가한다.

성능/효과

11(a)]. 결과적으로 0.1 mm/sec의 유속에서 89.7%의 적혈구가 분리되었다. Figure 10(d)는 0.
9(a)에서 보이는 바와 같이 유속이 감소할수록 분리효율이 증가함을 알 수 있으며, 이는 유속이 감소할수록 혈액 세포가 자기력을 받는 시간이 길어지기 때문이다. 결과적으로 0.1 mm/sec의 유속에서 93.5%의 적혈구가 분리되었다. Figure 8(d)는 0.
7%의 백혈구가 중앙 출력채널로부터 분리되었다. 결론적으로, 본 연구에서는 제안된 마이크로 자기영동 세포분리기를 이용하여 혈액에 아무런 생화학적 처리과정이 없이 혈액 세포의 고유자성만으로 적혈구와 백혈구를 높은 효율로 분리할 수 있음을 실험적으로 보였다.
본 논문에서는 선행 연구결과⁽¹³⁾에 의해 수학적으로 확립된 연속적인 세포분리 방식을 이용하여, 고구배자장과 세포의 고유자성으로부터 발생되는 자기력의 이론식이 유도되며, 시뮬레이션 결과를 통하여 유도된 이론식의 타당성이 검증된다. 나아가 유속에 따른 혈액 세포의 분리효율이 측정되며, 예측결과와 비교·분석된다.
또한, 이는 시뮬레이션 결과와 비교하여 그 타당성이 검증되었다. 실험결과에서 0.2 T의 외부자기장이 인가된 상자성 포획모드 자기영동 세포분리기의 중앙 출력채널로부터 0.1 mm/sec의 유속에서 93.5%의 적혈구가 분리되었고, 두 바깥 출력채널로부터 0.05 mm/sec의 유속에서 97.4%의 백혈구가 분리되었다. 반자성 포획모드의 경우 0.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	자기영동 분리 기술의 목적은?	고구배자장(HGMS: high gradient magnetic separation)을 이용하여 바이오 물질을 분리하기 위한 자기영동(magnetophoresis) 분리 기술(1~4)은 간단한 구조와 함께 효율이 높고, 사용이 간편하며, 유전영동(dielectrophoresis)에 비해 가수분해 특성이 없는 장점이 있어 오랫동안 꾸준히 연구되고 있는 분야이다. 자기영동을 이용하여 세포를 분리하는 기술은 크게 자기입자를 이용하는 방법과 세포의 고유자성을 이용하는 방법으로 구분된다.
	자기영동 분리 기술의 장점은?	고구배자장(HGMS: high gradient magnetic separation)을 이용하여 바이오 물질을 분리하기 위한 자기영동(magnetophoresis) 분리 기술(1~4)은 간단한 구조와 함께 효율이 높고, 사용이 간편하며, 유전영동(dielectrophoresis)에 비해 가수분해 특성이 없는 장점이 있어 오랫동안 꾸준히 연구되고 있는 분야이다. 자기영동을 이용하여 세포를 분리하는 기술은 크게 자기입자를 이용하는 방법과 세포의 고유자성을 이용하는 방법으로 구분된다.
	자기영동 분리 기술 중 자기입자를 이용하는 방법의 단점은?	자기입자를 이용하는 방법은 선택성이 뛰어나 시료 속에 희박하게 존재하는 희귀세포를 손쉽게 분리할 수 있고, 다양한 종류의 세포를 정확히 구분할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 반면, 이 방법은 자기입자를 이용하기 때문에 분리 전·후 에 복잡한 시료처리 작업이 요구되며, 또한 불연속적인 분리 특성으로 인해 시료 처리속도가 느린 단점이 있다.

참고문헌 (13)

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