세포 농도 조절은 생물학적 분석 및 임상 진단에서 극도로 희귀한 질환 관련 세포의 전처리에 핵심적인 과정이다. 시료 전농축 및 원심분리에 사용되는 기존 기술은 배치 공정을 요구하며, 고가의 대형 장비가 필요하다는 한계가 있다. 따라서 고처리량의 연속형 세포 농축 기술을 개발할 필요가 있다. 그러나 단일 통과(single-pass) 운전에서는 요구되는 농축 비율을 달성하기 어렵다. 본 연구에서는 점탄성의 비뉴턴 유체를 이용한 폐루프(closed-loop) 연속 세포 농축 시스템을 제안한다. 소형화 및 통합 시스템을 위해 두 개의 압전(piezoelectric) 펌프를 채택하였다. 마이크로유체 채널에서 압전 펌프가 생성하는 펌핑 능력을, 인가 전압, 주파수, 시료 점도 및 채널 길이에 따라 평가하였다. 장치의 농축 성능은 서로 다른 채널 길이와 전압 조건에서 13 μm 입자 및 백혈구(WBCs)를 사용하여 평가하였다. 폐루프 시스템에서는 중심 출구에서 집광된 세포를 다시 유입구로 되돌리고, 완충 용액은 측면 출구로 제거하였다. 마지막으로 폐루프 시스템의 임상 적용성을 확장하기 위해, 70% 헤마토크리트(hematocrit)를 갖는 용혈(lysied) 혈액 시료의 WBC와 소변 시료의 전립선암 세포를 사용하였다. 폐루프 시스템을 이용하면 WBC는 20분 내에 약 63.4 ± 0.8배 농축되어, 160 μL의 최종 부피를 얻었으며 70% 헤마토크리트(~3 cP)를 갖는 10 mL 용혈 혈액 시료를 사용하였다. 또한 점도가 낮은(~1 cP) 10 mL 소변 시료에서 전립선암 세포는 약 11분 내에 약 64.1배 농축되었다.

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