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세포 기반 고집적 스크리닝 시스템용 비접촉식 고정밀 마이크로 디스팬서 제작

Development of a Non-contact Liquid Dispenser for High Contents Screening System

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.40 no.6, 2016년, pp.581 - 585  

조성진 (충남대학교 기계공학부) ,  김인태 (삼성전기 GTC) ,  임근배 (포항공과대학교 기계공학과)

초록
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최근 고령화 사회에 진입과 소득수준이 향상됨에 따라 의료 수요가 빠르게 증가되고 있다. 이중 신약 개발은 의료분야의 핵심 분야 중 하나로 전 세계적으로 많은 투자가 연구가 이루어지고 있다. 신약 개발의 중요한 과제 중 하나는 다양한 후보를 빠르고 정확하게 발굴하는 자동화 시스템을 개발하는 것이다. 고속으로 후보물질을 발굴하는 기술 중 대표적 기술이 세포 기반 고집적 스크리닝 시스템(High Contents Screening, 이하 HCS) 기술이다. 이 HCS 시스템에서 다양한 물질을 한꺼번에 스크리닝하기 위해서는 다기능 고정밀 디스팬서 제작이 필수적이다. 본 연구에서는 기존의 HCS 디스팬서 시스템이 가지고 있는 단점을 보완하기 위해 에어건과 압력 구동식 펌프를 이용한 새로운 컨셉의 비접촉식 디스팬서를 개발하고 그 가능성을 확인한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Nowadays medical treatment service increase due to ageing population and improving the quality of life. Accordingly it is predicted that drug discovery market will expansion continuously. Therefore it is necessary that profit creation by drug discovery on the global market is important. HCS(High Con...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이를 해결 하기 위한 방안 중 하나인 비접촉식 디스팬서가 주목 받고 있으나 표면장력 때문에 분주 가능한 시료의 양이 많고 분주 방향이 일정치 않아 HCS용으로 활용하기 부적한 한계점을 갖고 있었다. 따라서 기존의 비접촉식 디스팬서의 단점 보완하기 위하여 압력 구동식 펌프(Pressure driven pump)와 에어건(Air gun)을 이용한 새로운 비접촉식 디스팬서를 개발하였다.
  • (3~5) 하지만 표면처리 비용이나 규격화된 팁의 크기 등의 문제점 때문에 이를 해결하는데 어려움이 따랐다. 따라서 본 연구에서는 팁을 변화 시키지 않고 추가적인 외력을 이용한 방법으로 이를 해결하고자 한다. 이를 위해 제안하는 방법이 바로 에어건(air gun)방식이다.
  • 본 연구에서는 HCS에 사용될 수 있는 고정밀 비접촉식 디스팬서 시스템을 개발하였다. 분주 정밀도를 높이기 위하여 기존의 실린지 펌프를 대체 하는 압력 구동식 펌프를 개발하여 미세유량 제어의 불안정성을 해결하고 제어 응답성을 향상시켰다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
HCS란 무엇인가? 이러한 기존 HTS의 한계로 인해 개선된 HTS인 HCS(High Contents Screening)가 개발되었다. HCS란 살아있는 세포 내의 다양한 표적을 시간적, 공간적으로 분해능이 높은 고감도 형광 이미지를 기반으로 해서 복합적이고 기능적으로 스크리닝하는 기술이다.(1) HTS를 HCS로 대체하게 되면 불필요한 선도물질 수를 줄여 줄 수 있기 때문에 발굴된 선도물질에서 후보물질을 도출하는데 발생했던 병목현상을 줄일 수 있다.
신약개발 과정은 어떻게 나누어지는가? 현재 사회는 고령화 및 삶의 질 향상으로 의료 수요가 빠르게 증가하고 있고 이에 따라 신약개발 시장이 급속히 확대되고 있다. 신약개발 과정은 크게 도입기(Discovery), 발전기(Development), 상용화(Commercialization)의 3단계로 나눌 수 있다. 도입기 단계는 기초 단계와 발굴 단계로 구성되어 있는데, 발굴단계에서 선도 물질을 발굴하는 과정에서 HTS(High-Throughput Screening, 이하 HTS)가 널리 이용 되었다.
HCS가 개발된 배경은 무엇인가? 도입기 단계는 기초 단계와 발굴 단계로 구성되어 있는데, 발굴단계에서 선도 물질을 발굴하는 과정에서 HTS(High-Throughput Screening, 이하 HTS)가 널리 이용 되었다. 단시간에 다양한 선도물질을 발굴하기 위해 HTS연구에 막대한 투자가 이루어졌으나 HTS의 선도 물질 발굴기간이 길어 전체 신약 개발에 병목현상을 야기시켰다. 이러한 기존 HTS의 한계로 인해 개선된 HTS인 HCS(High Contents Screening)가 개발되었다.
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참고문헌 (5)

  1. Sundberg, S., 2000, "High-throughput and Ultrahigh-throughput Screening: Solution- and Cell-based Approaches," Curr. Opin. Biotechnol., Vol. 11, No. 1, pp. 47-53. 

  2. Hertzberg, R. P. and Pope, A. J., 2000, "Highthroughput Screening: New Technology for the 21st Century," Curr. Opin. Chem. Biol., Vol. 4, No. 4, pp. 445-451. 

  3. Koimpsidis, L., Papanikolaou, M. and Stamatoudis, M., 2007, "Size Distribution of Drops Formed from Nozzles in Air at Velocities below Jetting," Chem. Eng. Technol., Vol. 30, No. 9, pp. 1280-1283. 

  4. Lin, S. P. and Reitz, R. D., 1998, "Drop and Spray Formation from a Liquid Jet," Annu. Rev. Fluid Mech., Vol. 30, No. 1, pp. 85-105. 

  5. Dong, Z., Ma, J. and Jiang, L., 2013, "Manipulating and Dispensing Micro/Nanoliter Droplets by Superhydrophobic Needle Nozzles," ACS Nano, Vol. 7, No. 11, pp. 10371-9. 

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