이 연구에서 우리는 3D 암 종양 스페로이드의 생성과 스페로이드 신호의 정확한 검출이 가능한 기능적 플랫폼을 보고합니다. 여러 금 계면 활성제를 사용하여 전기 화학적 증착을 통해 다양한 금 나노 구조를 제작하였습니다. 기존의 전기화학 금 증착에 사용하였던 PEG와 같은 비이온성 계열의 TWEEN20과 TWEEN80을 사용하여 최고의 조건을 찾고자 하였습니다. 같은 sorbitan 물질이지만, oleate 인 TWEEN80과 laurate로 구성된 TWEEN20는 입자 크기와 특성이 상이하여 전기화학 금 증착 구조물을 조사하였습니다. 또한, 이온성 계면활성제인 SDS는 2차원 혹은 3차원에서 단백질 구조물을 분해하는 것으로 알려져 있어 3차원 세포 배양 시 어떠한 현상을 나타내는지 조사하는 목적으로 선정하였습니다. TWEEN20 전기화학적 표면적(ECSA) 계산은 표면 전기 촉매반응을 설명하는 데 사용되었습니다. 증착 시간(30초 ~ 120초) 및 계면활성제 유형에 따라 ECSA 값이 성공적으로 평가되었으며 뚜렷한 특성을 나타내지 않았습니다. 세포의 거동을 확인하기 위해 난소암 세포(OV-90)를 해당 전도성 플랫폼에서 배양했습니다. 균일한 크기의 암 스페로이드가 금 나노 구조 플랫폼에서 생성되고, 스페로이드의 3D 구조를 방해하지 않으면서 이들의 산화환원 세포 신호 거동을 측정합니다. 회전 타원체 생존 가능성의 지표로 전기 화학적 신호를 사용하여 다양한 금 나노 구조 기판에서 암 회전 타원체 생존 능력을 평가했습니다. TWEEN 80이 첨가된 금 입자 용액의 120초 증착 시간은 3D 암 스페로이드 형성 및 세포 검출을 위한 우수한 계면활성제임이 스페로이드 형태, 전기화학 신호를 통해 입증되었습니다. 다세포 모델은 고형 종양을 모방하기 위해 고도로 발달된 암 스페로이드를 형성하기 위해 도입되었습니다. 섬유 아세포를 포함한 공배양 모델은 내부 장기를 구성하는 세포를 모사하여 섬유 아세포는 암세포의 성장과 세포기질을 제공함으로써 3차원 종양 형성이 촉진된다는 가설을 바탕으로 실험을 설계하였습니다. 5:1의 비율은 스페로이드 생성율과 효과적인 전기 화학 신호 검출을 통해 최적화되었습니다. 이는 단일배양 세포보다 전기화학 신호, 스페로이드 직경 크기가 상대적 우위를 보입니다. 따라서 새롭게 설계된 금 나노 구조 플랫폼은 3차원 세포 배양을 기반으로 보다 정밀한 약물 스크리닝 분석이 가능합니다.
In this study, we report a functional platform that is capable of the generation of 3D cancer spheroids and precise detection of spheroids' signal. Using several gold surfactants (PEG, SDS TWEEN20, and TWEEN80), diverse gold nanostructures were formulated via electrochemical deposition. An electrochemical surface area (ECSA) calculation was utilized to describe surface electrocatalysis. Depending on the deposition time (30s ~ 120s) and surfactant types, ECSA values were successfully assessed, exhibiting no distinct characterization. Ovarian cancer cells (OV-90) were cultured on this platform. The Uniform size of cancer spheroids is generated on a gold nanostructure platform, and their redox behaviors are measured without disrupting the 3D structures of the spheroids. Using electrochemical signal as an indicator of spheroid viability, cancer spheroids viability was evaluated on diverse gold nanostructure substrates. TWEEN 80 of 120s gold deposition time was proven to be an excellent surfactant for 3D cancer spheroid formation and cell detection. Multicellular models are introduced to form highly developed cancer spheroids to mimic a solid tumor. The ratio of 5 : 1 was optimized in spheroid morphology and total amount. Therefore, it can be concluded that a newly designed gold nanostructure platform is a promising drug screening tool based on 3D cell cultivation.