Study of Surface Functionalization for Antibacterial and Effective Cell Culture Platforms

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, microfluidic systems have been used in many biological applications such as pretreatment of samples, diagnosis of diseases, and drug screening. We have developed microfluidic system for the study of in vitro cell culture and cytotoxicity. In order to create efficient cell culture environment, we utilized polyelectrolyte multilayer film and AgNP coating film modifying the surface of the micro-channels. Different behaviors of the cells were shown depending on the hydrophilicity, functional groups of the coating surfaces. We could apply one of the anti-fouling, biocompatible, and antibacterial coatings for the microfluidic devices to the study of cellular activities. The results of this study indicate that the micro-channels suitably surface functionalized might be available to effectively monitor cell interaction and cancerous cells upon the exposure to anti-cancer drug. Also, it was possible to conduct a long-term cell culture system using antibacterial film. This functionalized microfluidic system may have a great potential in cell-based drug screening and some related bio-applications.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 1.1. 연구 배경 및 목적 1
• 1.2. 관련 기술의 개요 3
• 1.2.1. 세포칩(Cell chip) 3
• 1.2.2. 고분자전해질 다층막 4
• 1.2.3. 항균 소재로서의 은 나노 입자 8
• 1.2.4. 초분자체 10
• 2. 재료 및 실험방법 13
• 2.1. 실험 재료 및 시약 13
• 2.1.1. 고분자 합성 및 코팅막 제조 시약 13
• 2.1.2. 은 나노 입자 합성 시약 14
• 2.1.3. Cationic-cyclodextrin-oligomer 합성 재료 및 시약 15
• 2.1.4. 세포배양 및 세포독성 실험 재료 및 시약 16
• 2.2. 기능성 코팅막 소재 합성법 17
• 2.2.1. Cationic-cyclodextrin-oligomer 합성 17
• 2.3. 고분자전해질 다층막의 제조 19
• 2.4. 은 나노 입자 합성 21
• 2.5. 고분자전해질 다층막 특성 연구 23
• 2.5.1. 고분자전해질 다층막의 화학적 특성 23
• 2.5.2. 고분자전해질 다층막의 두께 분석 25
• 2.5.3. 고분자전해질 다층막의 습윤도 분석 26
• 2.6. 은 나노 입자 코팅막의 특성 연구 27
• 2.6.1. 고분자전해질 다층막 내의 은 나노 입자 27
• 2.6.2. 합성된 은 나노 입자의 구조 분석 28
• 2.7. Cell chip 제작 및 내부 표면 개질 29
• 2.8. 기능성 코팅막 표면에서의 세포배양 32
• 2.8.1. 세포배양 및 세포 독성 시험 32
• 2.8.2. 은 나노 입자 코팅막의 항균성 테스트 34
• 2.8.3. Cell chip에서의 세포배양 35
• 3. 결과 및 고찰 36
• 3.1. Cat-Cyclodextrin-oligomer 합성 결과 36
• 3.2. 고분자전해질 다층막의 특성 38
• 3.2.1. 고분자전해질 다층막의 분광학적 분석 38
• 3.2.2. 고분자전해질 다층막의 적층에 따른 두께 변화 39
• 3.2.3. 고분자전해질 다층막의 적층에 따른 습윤도 변화 40
• 3.2.4. 고분자전해질 다층막의 세포흡착 및 분열 특성 41
• 3.3. 다층막내에 합성된 은 나노 입자의 특성 43
• 3.3.1. 은 나노 입자 코팅막의 분광학적 특성 43
• 3.3.2. 은 나노 입자의 전자현미경에 의한 구조분석 45
• 3.3.3. 은 나노 입자의 다층막에서의 방출 거동 47
• 3.3.4. 은 나노 입자 코팅막의 항균 효과 49
• 3.3.5. 은 나노 입자 코팅막의 세포배양 결과 51
• 3.4. 미세유체시스템을 이용한 In vitro 모니터링 54
• 3.4.1. 코팅 특성에 따른 세포배양 및 약물 효과 모니터링 55
• 3.4.2. 항균성 은 나노 입자를 이용한 장기적 세포배양 58
• 4. 결론 60
• 5. 참고문헌 62
• Abstract