3D spheroid cell culture is widely used for various biomedical applications such as drug screening, cell therapy, and tissue regeneration due to higher bio-similarity compared to conventional 2D culture. In this study, effective 3D cell culture dishes were designed by optimizing the structure and coating stability of hexanoyl glycol chitosan (HGC) materials with ultra-low attachment (ULA) characteristics, and their effectiveness was evaluated. Various HGCs with different substitution ratios were synthesized and their coating stability and 3D cell culture ability were compared. In addition, ULA mesh-pattern culture dishes capable of mass-production of 3D spheroids of various and uniform sizes were produced by utilizing meshes of various specifications. The HGC polymer with a substitution ratio of 36% or more showed high stability and spheroid formation ability as a ULA coating material, and the mesh-pattern culture dishes were very effective in mass-production of cell spheroids of uniform and controlled sizes.

삼차원 스페로이드 세포배양은 기존 2차원 세포배양보다 높은 생체유사성으로 약물 스크리닝, 세포치료제 및 조직재생 등 다양한 바이오메디컬 연구에서 광범위하게 활용되고 있다. 본 연구에서는 ultra-low attachment(ULA) 특성을 갖는 헥사노일 글리콜 키토산(HGC) 소재의 구조 및 코팅 안정성의 최적화를 통해 효과적인 3차원 세포배양접시를 제조하고, 그 유효성을 평가하였다. 글리콜 키토산의 N-헥사노일화를 통해 치환율이 다양한 HGC 고분자들을 합성하였고, 코팅 안정성과 3차원 세포배양능을 비교하였다. 또한, 다양한 규격의 메쉬(mesh)를 활용하여 균일한 사이즈의 3차원 스페로이드 대량배양이 가능한 ULA 메쉬-패턴 배양접시를 제작하였다. 치환율 36% 이상의 HGC 고분자는 ULA 코팅소재로 높은 안정성과 스페로이드 형성능을 보였고, 메쉬-패턴 배양접시는 다양한 크기의 세포 스페로이드를 균일하고 대량으로 제조하는데 매우 효과적이었다.

Keywords: 3D cell culture, hexanoyl glycol chitosan, ultra-low attachment, spheroid, mass-production.