Heparinized Micropattern-Surface by Photoinitiated Polymerization and Its Cellular Response
헤파린이 고정화된 마이크로 패턴 표면 제조 및 세포 거동에 대한 연구
- 발행기관 Department of Molecular Science and Technology Ajou University
- 지도교수 Park, Ki Dong
- 발행년도 2005
- 학위수여년월 2005. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 공학계열
- 본문언어 영어
초록/요약
The heparinized micropattern-surface, which can regulate variable cell functions including cell adhesion, growth and differentiation, was prepared by using simple photoinitiated polymerization. Photoreactive copolymer, poly (styrene-co-vinylbenzyl N, N-diethyldithio- carbamate) (ST-VBDC) was synthesized and the photoreactive copolymer (ST-VBDC) was precoated on the surface. And then surface photopolymerization by UV irradiation was performed with poly (ethylene glycol methacrylate) (PEGMA) using photomask. Heparin was sequentially immobilized onto the patterned PEGMA surface using N, N-carbonyl diimidazzole (CDI) as a coupling agent. The PEGMA grafted surface was characterized by ATR-FTIR, XPS and contact angle measurement. And the PEGMA grafted surface was well micropatterned by the photo mask in the results of microscope, α-step and Atomic Force Microscopy (AFM). In addition, we confirmed that heparin was successfully immobilized onto the micropatterned PEGMA surface by the quantitative analysis of heparin (toluidine blue method). The specific cellular response to heparinized micropattern-surface was investigated in vitro in the presence of fibroblast growth factor (FGF). The growth of Mouse fibroblast STO cells only showed on the heparinized PEGMA surface pattern-independently and this result demonstrates that the cells growth was stimulated by FGF interacting with heparin. In summary, heparinized micropattern-surface was successfully prepared by photoinitiated polymerization and is expected to be useful for study of the heparin effect caused by FGF-heparin binding on the various cells. Furthermore, this heparinized micropattern-surface will be applicable to a substrate for control of cell behaviors on biomaterial matrices used in tissue engineering and cell chip.
more초록/요약
본 연구에서는 미세 수준의 디바이스 제조에 널리 이용되고 있는 기술인 광중합 기술을 이용하여 마이크로 패턴화 된 고분자 표면을 제조하였으며, 더 나아가 세포의 점착, 성장 그리고 분화에 영향을 주는 헤파린을 도입하여 헤파린이 고정화된 마이크로 패턴 표면을 개발하였다. 먼저 광반응성을 갖는 고분자를 합성한 후 이를 표면에 코팅하여 Poly (ethylene glycol methacrylate) (PEGMA) 용액상에서 포토마스크를 이용하여 UV를 조사하였다. 제조된 PEGMA 패턴 표면에 N,N-carbonyl diimidazzole (CDI) 를 이용하여 헤파린을 고정화 시켰다. PEGMA의 표면 도입 여부는 ATR-FTIR, XPS 그리고 contact angle measurement를 통해 확인할 수 있었으며, 패턴화 된 표면은 microscope, a-step, AFM 등을 통해 확인 할 수 있었다. 또한 톨루이딘 블루 정량법을 통해 헤파린이 표면에 도입되었음을 확인하였다. 헤파린이 고정화된 마이크로 패턴 표면에 대한 섬유아세포의 부착 및 성장에 대한 연구 결과, 헤파린이 고정화된 영역에서만 세포의 성장을 확인할 수 있었으며 이는 fibroblast growth factor (FGF)와 같은 성장 인자와 헤파린과의 상호작용으로 인해 헤파린이 고정화된 영역에서만 세포의 성장이 촉진되었음에 기인한다. 이와 같이 헤파린이 고정화된 “micropatterned surface”의 제조 기술과 재료 표면에 대한 세포와의 상호작용에 관한 연구는 헤파린 고정화 표면에서 FGF와 같은 다양한 성장 인자들과의 특정 상호작용에 기인한 세포의 세포거동 연구를 위한 기초자료로 유용하게 이용될 것이며, 더 나아가 조직공학에서 재료의 표면에 대한 설계 또는 세포 칩 등의 기술에도 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
more목차
CONTENTS
ACKNOWLEDGEMENT
ABSTRACT
CONTENTS
LIST OF TABLES
LIST OF FIGURES
Ⅰ. INTRODUCTION = 1
Ⅱ. THEORETICAL BACKGROUND = 5
A. Photoinitiated polymerization = 5
B. Heparin = 15
C. Surface micropatterning = 19
Ⅲ. EXPERIMENTAL = 27
A. Materials = 27
B. Preparation of photoreactive polymer (ST-VBDC) = 27
C. Surface photo-graft polymerization = 28
D. Preparation of micropatterned PEGMA surface = 29
E. Heparin immobilization of the micropatterned PEGMA surface = 29
F. Cell culture = 36
G. Characterizations = 36
Ⅳ. RESULTS AND DISCUSSIONS = 38
A. Characterizations of photoreactive polymer (ST-VBDC) = 38
B. PEGMA grafted surface by photopolymerization = 39
C. Micropatterned PEGMA surface = 48
D. Heparinized micropattern-surface = 48
E. Cell culture = 49
Ⅴ. CONCLUSIONS = 55
Ⅵ. REFERENCES = 56
Abstract (in Korean)
