Grooved and holed surface with a well fabricated design may serve as microsubstrate for cell culture. In this study, the author prepared chemically treated, micrometer scale grooved and holed glass surface by combination of chemical surface modification and ultraviolet (UV) excimer laser ablation technologies as follows ; Amine group attached glass surfaces, prepared by the treatment with an aminopropyltriethoxysilane, were condensed with a carboxylated radical initiator 4,4''-azobiscyanovaleric acid. Subsequently, poluacrylamide was grafted by surface initiated radical polymerization to create a very hydrophilic surface layer. Ultraviolet excimer laser beams (KrF : 248 nm) were irradiated through a microscope onto surfaces to create grooves or holes that were 10 and 50 micrometers in width and diameter, respectively. The depth, depending on the irradiation light strength, ranged from a few to several tenths of a micrometer. On eddothelial cell(EC) seeding, EC adhered and grew on the bottoms of the grooved or holed surface where native glass surface was exposed on ablation. Little cell adhesion was observed on nonablated, grafted surfaces. Endothelial ells aligned along the groove, resulting in very narrow tube like formation, whereas EC tended to form a multilayed spherical aggregates in a hole.

본 연구에서는 다단계에 걸처 화학적으로 처리된 유리표면을 물리적 가공(excimer laser ablation)법으로 micrometer scale로 미세가공된 표면을 형성하여 세포의 성장을 위상학적으로 제어하려는 시도를 행하였다. 먼저 cover glass를 aminopropyltriethoxysilane으로 처리하여 유리표면에 아민기를 화학결합으로 도입시키고, 이를 카르복실기를 포함하는 라디칼 중합개시제와의 축합반응으로 중합개시제를 유리표면에 도입시켰다. 이 cover glass를 acrylamide 단량체 수용액 중에 침적시켜서 열을 가하면, 유리표면에서부터 개시반응이 발생하여 polyacryamide의 그래프트중합이 진행되어 강항 친수성을 발휘하는 유리표면이 얻어졌다. 이 표면을 현미경이 장착된 excimer laser(light source, KrF ; 248 nm)로 가공하면 micrometer scale의 홈 (10-50㎛)이 형성된다. 이때 형성된 가공부위의 깊이는 사용된 excimer laser의 power 및 ablation 회수에 비례함이 밝혀졌다. 상술한 구조적 특성을 갖는 재료 표면에 혈관 내피세포를 in vitro에서 배양시키면, 형서된 홈 및 구멍은 세포성장에 필수적인 세포접착부위로 유효함이 밝혀졌고, 세포성장이 세포배양 기재 상에서 micrometer scale로 구축된 서로 다른 특성을 갖는 표면에 의해 제어 가능함이 시사되었다.

Keywords: topography; microfabrication; excimer laser ablation; cell adhesion control; surface grafting