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림프관 판막 구조가 모사된 하이드로젤 기반 미세유체소자를 이용한 림프 흐름 특성 연구

Study of lymphatic flow characteristics in human body using hydrogel-based microfluidic device mimicking lymphatic valve structure,

류지혜 (서강대학교 일반대학원)

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림프의 흐름은 배출된 세포의 노폐물을 운반하는 역할을 하므로 건강의 유지에 매우 중요하다. 림프는 판막(valve) 구조와 평활근(smooth muscle) 구조의 상호작용으로 인해 흐르게 되며, 이는 심장이라는 펌프로 동력을 얻는 혈액의 흐름과는 다른 메커니즘이다. 림프의 흐름과 관련한 기존 실험은 수학적 모델을 기반으로 한 시뮬레이션으로 이루어져왔으며, 식과 조건에 따라 상충되는 결과들을 보이기도 하였다. 이는 림프 구조의 복잡성과 비선형의 림프관 벽 팽창성, 그리고 수학적 모델이 실제 판막 구조의 기능을 다 표현할 수 없는 이...
림프의 흐름은 배출된 세포의 노폐물을 운반하는 역할을 하므로 건강의 유지에 매우 중요하다. 림프는 판막(valve) 구조와 평활근(smooth muscle) 구조의 상호작용으로 인해 흐르게 되며, 이는 심장이라는 펌프로 동력을 얻는 혈액의 흐름과는 다른 메커니즘이다. 림프의 흐름과 관련한 기존 실험은 수학적 모델을 기반으로 한 시뮬레이션으로 이루어져왔으며, 식과 조건에 따라 상충되는 결과들을 보이기도 하였다. 이는 림프 구조의 복잡성과 비선형의 림프관 벽 팽창성, 그리고 수학적 모델이 실제 판막 구조의 기능을 다 표현할 수 없는 이유 때문이다. 따라서 본 논문을 통해 실험을 통하여 림프의 흐름을 연구할 수 있는 미세 유체 소자를 제조하고 이를 중점적으로 소개하였다. 미세 유체 소자 내부에 생체 내 판막과 기능이 유사한 고분자 기반 판막 형성을 위하여 Plate bending 이론을 기반으로 판막의 구조를 모사하고, 기계적 물성을 모사하여 평활근의 운동 조건에서 판막의 개폐를 위한 굽힘 변형이 일어나도록 하였다. 또한 실험으로 파악하지 못한 요소들을 알기 위해 유한 요소 해석을 통하여 예측해보았다. 미세 유체 소자를 활용하여 평활근의 운동 특성인 수축 순서(Sequence), 시간(Period), 위상차(Phase delay) 조건을 조절하여 전체적인 흐름 양을 측정하기 위한 실험계획을 하였다.