In vitro cell culture, a method capable of studying the behavior of animal cells in a controlled environment, can be the basis for various studies, including biomedical engineering and regenerative medicine. To date, various in vitro cell culture methods such as 3D cell culture have been developed in order to more closely mimic the in vivo system, but these still have some limitations including lack of in vivo relevance and low differentiation efficiency according to cell types. In this thesis, we control the interaction between the cells and the culture substrate based on a polymer thin film by using an initiated chemical vapor deposition (iCVD), and thereby construct a functional culture model of various cell types. By precisely controlling the adhesion ability of cells through the hydrophobic polymer, we developed a bone marrow-derived dendritic cell culture platform capable of promoting differentiation and growth. In addition, by controlling the surface properties of the culture substrate and corresponding properties of the adsorbed protein, we developed a cancer spheroid culture method that can mimic the interaction between cells and proteins existing in the tumor microenvironment, and applied it to construct a microfluidic-based metastasis model.
체외 세포 배양은 통제된 환경에서 동물 세포의 행동을 연구할 수 있는 방법으로써, 의공학 및 재생의학 등을 포함하는 다양한 연구의 기반이 될 수 있다. 현재까지 체내 시스템을 더욱 가깝게 모사하기 위해 삼차원 배양을 필두로 다양한 체외 세포 배양 방법들이 개발되어 왔으나, 여전히 특정 세포 종류에 대하여 체내 유사성 부족 및 낮은 분화 효율을 포함한 몇 가지 한계점들이 존재한다. 본 학위 논문에서는 표면 개질 공정인 개시제를 이용한 화학 기상 증착법(iCVD) 공정을 활용하여, 고분자 박막 기반의 배양 기판과 세포 간의 상호 작용을 조절하고, 이를 통해 다양한 세포의 기능적 배양 모델을 구축하고자 하였다. 소수성 고분자를 통해 세포 종류에 따른 부착 성질을 정밀하게 제어하여, 골수 유래 수지상 세포의 분화와 성장을 효율적으로 유도할 수 있는 배양 모델을 개발하고자 하였다 또한, 배양 기판의 표면 성질과 그에 따른 흡착 단백질의 특성을 조절하여, 암 미세환경에 존재하는 단백질과 세포 간의 상호 작용을 모사한 암세포 스페로이드의 배양법을 개발하고, 이를 활용하여 혈관 세포, 세포 외 기질을 포함한 미세 유체 기반의 암 전이 모델을 구축하고자 하였다.
