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화학 물질의 안자극 시험용 세포 기반 미세유체 칩의 제작 및 응용
Fabrication and application of cell-based microfluidic chip for eye-irritation test of chemicals
분석과학 / Analytical Science and Technology, (P)1225-0163; (E)2288-8985
2021, v.34 no.6, pp.275-283
https://doi.org/10.5806/AST.2021.34.6.275
(공주대학교 화학과)
(공주대학교 화학과)
(공주대학교 화학과)
조수진,
&
이석우.
(2021). 화학 물질의 안자극 시험용 세포 기반 미세유체 칩의 제작 및 응용. 분석과학, 34(6), 275-283, https://doi.org/10.5806/AST.2021.34.6.275
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초록
본 연구에서는 화학 물질의 급성 안자극 시험을 수행하기 위한 세포 기반 미세유체 칩의 개발과 응용에 관한 연구를 수행하였다. 포토리소그래피와 소프트리소그래피 공정을 이용하여 미세유체 칩을 제작하였으며, 칩은 배양 면적이 다른 3개의 세포 배양 구획으로 이루어져 있다. 세포 기반 안자극 시험은 토끼 각막 상피 세포를 사용하여 수행하였다. 미세유체 칩에 배양된 세포에 화학 물질 수용액을 처리한 후 일정한 간격으로 세포를 관찰하고, 생존율 곡선을 기반으로 세포 사멸에 대한 속도 상수를 계산하였다. 세포-세포 사이의 연접, 세포-기판 사이의 부착, 초기 세포 수 변화가 세포 사멸 속도에 미치는영향을 조사하여 미세유체 칩의 성능을 검증하였다. 안자극 시험의 표준물질인 sodium dodecylsulfate (SDS) 수용액의 다양한 농도 조건에서 안자극 시험을 수행하였다. 화학 물질의 수용액에 300초 동안 노출시킨 세포의 생존율을 이용하여 안자극을 시험하였다. 최종적으로 미세유체 칩의 각 구획에 대한 가중치를 기반으로 독성 점수(toxicity score, TS) 산출식을 얻었다. 본 연구에서 개발한 세포 기반 미세유체칩은 화장품과 제약에 사용되는 화학 물질의 안자극 시험에 활용될 수 있을 것이다.
- keywords
- cell-based microfluidic chip, eye irritation test, adherent cells, cell death rate, toxicity scores
Abstract
This study presents the development of cell-based microfluidic chips for the performance of acute eye irritation tests due to chemicals and examined some of their applications. Microfluidic chips were fabricated by photolithography and soft lithography, and they had three compartments with different areas for cell culture. Rabbit corneal epithelial cells were used for the eye irritation test. The death of cells cultured inside the chip was monitored at regular time intervals after treatment with an aqueous solution of chemicals, and the cell death rate constants were calculated based on the viability curve. The performance of the microfluidic chip was verified by examining the effects of cell-cell junctions, cell-substrate adhesion, and initial cell numbers compared to cell death rates. Eye irritation tests were performed at various concentrations of an aqueous solution of sodium dodecyl sulfate (SDS), a standard substance for the eye irritant test. The cells were exposed to the SDS aqueous solution for 300 s, and the resulting eye irritation was assessed by cell viability. Finally, the equation for calculating the toxicity score (TS) was derived based on the weighting factor for each compartment in the chip. The cell-based microfluidic chip developed in this study may be used for eye irritation tests from chemicals used in cosmetics and pharmaceuticals.
- keywords
- cell-based microfluidic chip, eye irritation test, adherent cells, cell death rate, toxicity scores
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