Neuron patterning technology for the hippocampal neuron study in an in-vitro has been developed with the objective of overcoming low-reproducibility and complexity of ramdom culture network. Especially, control of the neurite outgrowth is important part to decide polarity of neuron. However, it`s hard to maintain the patterned neuronal cultures on micropatterns on a few micrometer fine lines due to the lack of cell adhe-sive area. Neural networks cultured on such fine patterns not only lost their primary structure, but also showed low viability with the course of time. In this work, we report an alternative neuronal patterning technique that is effective in obtaining low-density long-term neuronal networks on a few micrometer lines. The method of neurite control is used both surface coating and microcontact printing(uCP). We made line PLL patterns using uCP on the glass covered with PLL. Next, we demonstrate that postnatal primary hippocampal neurons from rat had the controlled neurite on the line pattern. In this substrate, cell bodies are randomly distributed. However, neurites grew along the stamped line pattern. Patterned culture with our method maintained controlled neurite more than 2 weeks in contrast with line pattern that was made by uCP only. This new method is able to get patterned neuronal network with high viability and also make the neuronal network that is similar to in-vivo one
본 연구에서는 미세접촉 프린팅 기술을 이용하여 양극성 고분자 농도 차이가 있는 기판을 만들었다. 양극성 고분자인 PLL이 분포된 유리 표면에 같은 물질을 미세접촉 프린팅해서 미세도장의 패턴 부분에 해당하는 위치에 다른 유리 표면보다 높은 표면농도를 갖게 하는 것이 가능하다는 것을 보였다. 이용한 패턴의 너비는 3 μm 부터 50 μm까지 다양하기 때문에 여러가지 형태로 양극성 고분자의 농도를 높이는 것이 가능할 것으로 보인다.
본 연구에서 제작한 양극성 고분자 표면 농도는 신경세포의 고유 현상인 신경돌기 돌출과 신경돌기 성장 유도에 관여하는 것을 알 수 있었다. 3 μm 너비의 양극성 고분자 농도가 높은 직선 패턴은 그 위에서 자라는 신경세포의 신경돌기 돌출을 촉진하고, 그 방향을 제어할 수 있다는 것을 확인했다.
미세접촉 프린팅을 이용해 양극성 고분자 농도차이를 만들고 그로인해 신경돌기의 성장을 유도하는 것은 여러가지 의미가 있다. 먼저 세포 외 기질(Extracellular matrix)단백질이나 성장 인자에 비해 양극성 고분자는 구조가 간단해서 안정적이고, 다루기 쉽기 때문에 신경돌기 유도 기술을 개발하는 목적인 체내 신경 재생에 응용할 수 있는 가능성이 높다. 또한 농도차이를 만들기 위해 사용된 미세접촉 프린팅은 간단한 기술이기 때문에 여러 연구에 응용될 수 있다.
그 예로 양극성 고분자 표면 농도차이가 있는 기판을 이용해 신경 군집 회로망의 극성을 제어하는 것을 보였다. 간단한 미세접촉 프린팅을 이용한 기술이기 때문에 현재 사용되고 있는 신경 군집 회로망의 형성을 위한 기술에 바로 적용할 수 있었고, 미세유체채널을 이용한 기술 이외에도 여러 신경 네트웍 형성을 위한 공학적 기술과 조합해서 여러 분야에 응용 될 수 있는 가능성이 많다.
