In this thesis, a simple method for constructing spheroid-hydrogel array chip using droplet contact-based transfer was demonstrated. When the upper spheroid-containing drop was in contact with the lower liquid drop, the air/liquid interface disappeared at the merged surface and the spheroid settled down due to gravitational force. This method was applied to repetitive medium change and live/dead staining of spheroids cultured with the hanging drop method using a polydimethylsiloxane (PDMS)-based drop array chip (DAC) having an array of well structures and peripheral rims. To embed the spheroids into the collagen hydrogel drops, the pillar array chip (PAC) was contacted in advance with the spheroid-containing DAC. The contacted PAC had the spheroids trapped in small liquid drops whose volume were reduced to around 1/16 of the drops loaded in DAC. The spheroids were embedded in the collagen drops at once by contacting the spheroid-containing PAC and the collagen-loaded DAC. The spheroids embedded in DAC-PAC contacting method showed the slowest invasion rate, reflecting homogeneity in the concentration or distribution of collagen drops. Finally, the spheroid？collagen DAC was treated with multiple concentrations of doxorubicin and paclitaxel to demonstrate the applicability of spheroid-hydrogel array chip to anti-cancer drug assays.
본 연구에서는 액적 접촉 기반의 이식법을 이용하여 스페로이드-수화젤 어레이 칩을 제작하는 간단한 방법을 개발하였다. 스페로이드를 포함하는 상부 액적이 하부의 액적과 접촉할 때, 스페로이드 하단의 공기/액적 계면이 사라지며 스페로이드는 하부에 위치한 액적으로 가라앉게 된다. 이 이식법은 연구에서 개발된 PDMS 기반의 액적 어레이 칩을 이용하여, 현적 배양법으로 배양되는 스페로이드의 반복적인 배양액 교환 및 생존율 평가에 적용되었다. 스페로이드를 콜라겐 수화젤 액적에 이식하기 위하여, 상부의 스페로이드를 포함하는 액적 어레이 칩을 하부 기둥 어레이 칩과 접촉시켰다. 접촉 이후 기둥 어레이의 상면에는 스페로이드를 포함하는 작은 액적이 생겼으며, 그 부피는 기둥 어레이가 접촉한 액적의 약 1/16로 감소되었다. 이후 스페로이드를 가지는 기둥 어레이 칩과 콜라겐 액적 어레이 칩을 접촉하여 스페로이드-콜라겐 수화젤 어레이를 만들었다. 기둥과 액적 어레이의 접촉으로 이식된 스페로이드의 수화젤 침투 속도는 직접적인 피펫팅이나 액적과 액적 어레이의 접촉으로 이식된 스페로이드의 침투 속도에 비교하여 가장 낮은 결과를 보였다. 이렇게 제작된 스페로이드-수화젤 어레이를 여러 농도의 항암제 (독소루비신 파클리탁셀)로 처리하여 스페로이드-수화젤 어레이 칩의 약물 스크리닝에 대한 적용 가능성을 입증하였다.
