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제안 방법
- 0.5 µl/min의 유속으로 동시에 시린지 펌프를 이용해 주입한 후 광학현미경에 연결된 컴퓨터로 시간의 경과에 따른 탄산칼슘의 결정화 과정을 관찰하였다.
- 2의 inlet 2에 아스파르트산을 주입하였다. Detection channel에서 아스파르트산의 농도가 Fig. 7과 같이 가운데 부분에서 가장 높으리라 예상하였고 Fig. 3와 같이 FITC로 촬영하여 농도 분포를 확인하였다.
- 1E). PDMS 몰드의 음각패턴의 패턴이 새겨진 면과 슬라이드 글라스를 O2 플라즈마 처리를 통한 표면개질을 통하여 접합시켰다(Fig. 1F).
- 결정이 채널 높이인 60 µm에 다다른 이후인 120분 후에는 Fig. 6A와 이를 10배 확대한 Fig. 6B와 같이 새로운 결정핵들이 생성되는 것을 관찰했다.
- 먼저 소프트-리소그래피를 위해 PDMS와 가교제의 혼합비가 10 : 1이 되도록 유리막대로 저어 혼합하였다. 그 후 혼합된 PDMS를 실리콘 마스터 위에 덮어준 뒤 진공펌프를 이용하여 혼합 과정에서 발생했던 기포를 제거해준 후 65oC의 온도에서 4시간 이상 가교시켰다(Fig. 1D). 가교가 끝난 PDMS 몰드는 실리콘 몰드에서 분리해 내어 주입구와 출구직경을 1.
- 이후 여러 채널들이 detection channel에서 하나의 흐름으로 합쳐질 때 detection channel 내부에서 농도구배를 형성하게 된다. 농도구배를 시각적으로 확인하기 위해 fluorescein isothiocyanate (FITC)를 주입하여 detection channel에서 FITC 형광을 촬영하였다. 탄산칼슘 결정화를 위한 초기 핵 생성에 유리한 탄산나트륨과 염화칼슘의 농도비를 알아내기 위하여 detection channel 내에서도 가장 농도구배가 확립되는 중간부분 7 mm 구간을 광학 현미경으로 관찰하였다.
- 결정의 성장과정을 실시간으로 직접 관찰할 수 있다는 점에서 기존의 리터단위 결정화 연구에서 확인하지 못했던 것들을 미세유체 결정화 시스템으로 관찰할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 아미노산 첨가를 통한 biomineralization 과정까지 수행하였다.
- 5로 일정하게 조절하기 위해서 Tris 완충용액(Sigma, USA)과 염화수소(Oriental Chemical Industries, Korea)를 이용했다. 또한 첨가제로 사용하기 위해 pH 7.5인 Tris 완충용액에 아스파르트산(Samchun, Korea)을 다른 시료들과 마찬가지로 2차 증류수를 이용하여 제조하였다.
- 1A, B, C)를 통해 제작된 채널이 새겨진 웨이퍼를 마스터로 하여 복제 마이크로 몰딩 방법(replica micromolding method)을 사용하였다. 먼저 소프트-리소그래피를 위해 PDMS와 가교제의 혼합비가 10 : 1이 되도록 유리막대로 저어 혼합하였다. 그 후 혼합된 PDMS를 실리콘 마스터 위에 덮어준 뒤 진공펌프를 이용하여 혼합 과정에서 발생했던 기포를 제거해준 후 65oC의 온도에서 4시간 이상 가교시켰다(Fig.
- 먼지와 같은 이물질 유입을 방지하고 기포발생을 막기 위해 미리 채널 내부에 증류수를 채워둔 미세유체 반응기를 광학 현미경에 올려두었다. 시린지 펌프에 설치된 100 mM의 염화칼슘 Tris 완충용액이 들어있는 1.
- 미세유체 반응기를이용한 결정화 과정관찰을 위해 반응기 내부에 샘플을 주입하는데 주사기 펌프(Harvard, USA)를 사용하였으며 1.0 ml 부피의 주사기를 이용해 용액을 주입하였으며 결정화 과정을 관찰하기 위해 광학 현미경(Nikon, Japan)을 이용하였다. 측정된 이미지들을 분석하기 위해서 이미지 분석 프로그램 Image-pro plus (Media cybernetics, CA, USA)를 이용하였다.
- 먼지와 같은 이물질 유입을 방지하고 기포발생을 막기 위해 미리 채널 내부에 증류수를 채워둔 미세유체 반응기를 광학 현미경에 올려두었다. 시린지 펌프에 설치된 100 mM의 염화칼슘 Tris 완충용액이 들어있는 1.0 ml 부피의 주사기를 준비하여 미세유체 반응기에서 Fig. 2의 inlet 1에, 50 mM Tris 완충용액만 들어있는 1.0 ml 부피의 주사기를 inlet 2에, 그리고 100 mM의 탄산나트륨 Tris 완충용액이 들어있는 1.0 ml 부피의 주사기를 inlet 3에 연결하여 총 3개의 주사기를 연결하였다. 0.
- 액체-액체 반응을 통한 탄산칼슘 결정화를 위한 시약으로 탄산나트륨(Duksan, Korea)과 염화칼슘(Oriental Chemical Industries, Korea) 샘플을 2차 증류수를 이용하여 제조하였다. 결정화 과정에서의 pH를 7.
- PR에 UV를 조사시키기 위해 Aligner로 MDA-400M-06 (MIDAS, England)을 사용하였다. 웨이퍼를 bake하기 위해 hot plate로 NDK-1K (ASONE, Japan)를 이용하여 웨이퍼를 가열해 주었으며 development 과정 수행에는 GLIPS-G (Global lab, Korea)를 이용했다.
- 탄산나트륨과 염화칼슘을 주입하고 탄산칼슘 결정화를 관찰하였다. 결정핵은 시료를 주입한 후 2~3분 사이에 생성되었다.
- 농도구배를 시각적으로 확인하기 위해 fluorescein isothiocyanate (FITC)를 주입하여 detection channel에서 FITC 형광을 촬영하였다. 탄산칼슘 결정화를 위한 초기 핵 생성에 유리한 탄산나트륨과 염화칼슘의 농도비를 알아내기 위하여 detection channel 내에서도 가장 농도구배가 확립되는 중간부분 7 mm 구간을 광학 현미경으로 관찰하였다.
- 탄산칼슘 결정화에 미세유체 시스템을 접목시키는 실험을 하여 초기 결정핵 생성에 유리한 탄산나트륨과 염화칼슘 농도비와 이후의 결정성장 경향 및 첨가제로 아스파르트산을 주입했을 때 결정화 반응의 차이에 대해서 조사하였다.
대상 데이터
- 액체-액체 반응을 통한 탄산칼슘 결정화를 위한 시약으로 탄산나트륨(Duksan, Korea)과 염화칼슘(Oriental Chemical Industries, Korea) 샘플을 2차 증류수를 이용하여 제조하였다. 결정화 과정에서의 pH를 7.5로 일정하게 조절하기 위해서 Tris 완충용액(Sigma, USA)과 염화수소(Oriental Chemical Industries, Korea)를 이용했다. 또한 첨가제로 사용하기 위해 pH 7.
- 미세유체반응기의 제조를 위해 실리콘 웨이퍼 위에 양각형태의 패턴을 새기기 위한 photoresist (PR)로는 SU-8 (NIPPON KAYAKU, Japan)과 SU-8 developer (NIPPON KAYAKU, Japan)가 사용되었으며 미세유체 반응기의 실리콘 몰드 제작을 위해 Polydimethylsiloxane (PDMS)의 제조에는 SYLGARD® 184 Silicone Elastomer base (Dow Corning, USA)와 SYLGARD® 184 Silicone Elastomer curing agent (Dow Corning, USA)를 사용하였다.
데이터처리
- 0 ml 부피의 주사기를 이용해 용액을 주입하였으며 결정화 과정을 관찰하기 위해 광학 현미경(Nikon, Japan)을 이용하였다. 측정된 이미지들을 분석하기 위해서 이미지 분석 프로그램 Image-pro plus (Media cybernetics, CA, USA)를 이용하였다.
이론/모형
- 미세유체 반응기의 제작용 SU-8을 이용한 반도체 공정을 통해 양각 패턴이 새겨진 실리콘 몰드를 준비하기 위해 원형의 실리콘웨이퍼 위에 SU-8을 덜어내어 채널의 높이를 60 µm로 맞추기 위하여 2,300 rpm으로 30 sec 동안 스핀코팅 해주었다. 또한, photolithography (Fig. 1A, B, C)를 통해 제작된 채널이 새겨진 웨이퍼를 마스터로 하여 복제 마이크로 몰딩 방법(replica micromolding method)을 사용하였다. 먼저 소프트-리소그래피를 위해 PDMS와 가교제의 혼합비가 10 : 1이 되도록 유리막대로 저어 혼합하였다.
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