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본 연구에서는 2차원 온도/임피던스 센서를 제작하여 HeLa세포를 배양한 후 약물을 투여
하여 세포-약물 반응 특성을 확인하였다. 세포 약물 반응시 미세한 온도반응을 확인하기 위
해 Fick’s second law를 활용하여 기판의 두께가 얇아질수록 온도 센서의 반응속도와 민감도
특성이 개선되는 것을 유도하였다. 얇은 두께의 기판을 제작한 이후 온도 센서에서 세포의
미세한 온도 변화를 측정함과 동시에 임피던스 값의 변화를 측정하였다.
기판의 두께를 얇게 만들기 위해 MEMS공정을 사용하여 실리콘 기판을 10㎛두께로 만든
이후 온도 센서의 특성 분석을 진행하였다. 슬라이드 글라스, bulk ...

본 연구에서는 2차원 온도/임피던스 센서를 제작하여 HeLa세포를 배양한 후 약물을 투여
하여 세포-약물 반응 특성을 확인하였다. 세포 약물 반응시 미세한 온도반응을 확인하기 위
해 Fick’s second law를 활용하여 기판의 두께가 얇아질수록 온도 센서의 반응속도와 민감도
특성이 개선되는 것을 유도하였다. 얇은 두께의 기판을 제작한 이후 온도 센서에서 세포의
미세한 온도 변화를 측정함과 동시에 임피던스 값의 변화를 측정하였다.
기판의 두께를 얇게 만들기 위해 MEMS공정을 사용하여 실리콘 기판을 10㎛두께로 만든
이후 온도 센서의 특성 분석을 진행하였다. 슬라이드 글라스, bulk silicon, silicon oxide기판
을 사용하여 특성을 비교해본 결과, 슬라이드 글라스 기판에 비해 membrane type 실리콘 기
판의 민감도는 약 4배, 반응속도는 약 5배 이상 개선된 것을 확인하였다.
온도 센서 특성이 우수한 membrane type 실리콘 기판을 사용하여 온도/임피던스 센서를 제
작하였다. 센서 위에 자궁경부암 세포인 HeLa세포를 배양한 이후 세포 사멸을 유도하는 약
물인 cisplatin을 투여하여 세포 사멸 시 온도반응과 임피던스 반응을 모니터링 하였다. 그
결과 임피던스 반응은 약물을 투여한 이후 6시간 이내에는 임피던스 값이 증가하다가 약물
투여 6시간 이후 그 값이 감소하는 경향을 보였다. 이는 생물학적인 측정방법과 비교하였을
때와 동일하게 약물 투여 6시간 이내에는 세포가 증식하였고, 약물 투여 6시간 이후에는 세
포가 급격히 사멸하는 것을 확인하였다.
세포 약물 반응에 의한 열 반응은 약물 투여 3시간 이후 약 0.5℃에서 1.5℃의 온도변화가
발생하는 것을 확인하였다. 이는 대사 작용이 활발한 암세포(HeLa세포)를 사용하였고, 암세
포에 cisplatin을 투여하였기 때문에 HeLa세포가 자신이 가진 프로그램을 작동시켜 사멸하는
세포사를 유도하여 온도변화가 발생할 수 있다는 것을 확인하였다.
2차원 온도/임피던스 센서의 제작 및 실험을 진행한 이후 인체 내부 환경과 유사하게 3차
원으로 세포를 배양하고자 하였다. 이를 위해 3D Biosensor를 제작하여 세포를 성장 시키고
약물을 주입하였을 때 세포의 전기적인 반응과 생물학적인 반응을 분석하였다.
제작한 3D Biosensor의 기초 특성 평가를 위해 isopropyl alcohol을 사용하여 용액의 증발에
따른 높이 정보를 측정하였다. 기초 특성 평가를 진행한 이후 바이오잉크를 사용하여 HeLa
세포를 3차원으로 배양하고 약물을 주입하여 세포 배양과정 및 사멸과정의 Capacitance값의
변화를 확인하였다. 24시간동안 세포를 배양하였을 때 세포가 센서 칩에 접촉하여 완전히
자라는 것을 확인하였고, 세포 배양 약 5시간 이후 세포가 센서 칩에 접촉하여 자라는 것을
확인하였다. 또한 세포 약물 반응 시 Capacitance값이 감소하는 것을 확인하였고 이는 생물
학적인 분석결과와 비교하여 동일하게 살아있는 세포의 수가 감소하는 것을 확인 하였다.

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