CN102911866A - 使用电响应性功能材料的细胞培养装置，包括该装置的细胞培养体系以及细胞培养方法 - Google Patents

使用电响应性功能材料的细胞培养装置，包括该装置的细胞培养体系以及细胞培养方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种细胞培养装置，其包括：电极，在该电极表面上设置有通过电方式在亲水性和疏水性之间变化的亲水性/疏水性转换物质。在该情况中，电极设置于适合容纳待培养细胞的区域中。使用该细胞培养装置，向电极施加合适的电压改变了亲水性/疏水性转换物质的亲水性/疏水性。因此，吸附至亲水性/疏水性转换物质的原料被脱附，由此可以将原料供给至细胞。

Description

使用电响应性功能材料的细胞培养装置,包括该装置的细胞培养体系以及细胞培养方法
技术领域
本发明涉及使用电响应性(electrical responsiveness)功能材料的细胞培养装置、包括该装置的细胞培养体系，以及使用上述中的一种的细胞培养方法。更具体地，本发明涉及利用通过电方式在亲水性和疏水性之间转换的功能材料的细胞培养装置，包括该装置的细胞培养体系，以及使用上述中的一种的细胞培养方法。 
背景技术
一般而言，在细胞培养物中，胎牛血清被加入到培养液中。然而，每批之间的性能差异较大，这导致了实验再现性困难。此外，干细胞培养物与饲养细胞如小鼠胚胎成纤维细胞的共培养涉及很多问题，如因外源感染因素导致的细胞或组织污染，由于来自不同来源或物种的成分而导致的排异响应爆发等，这成为临床应用进程中的一个课题。为此，近年来，已经开展了在细胞培养中替换为化学组成明确的培养液或添加物质的研究。 
在上述细胞培养液的添加物质的情况中，需要在适当的时间将适当量的添加物质加入到培养液中。因此，日本专利特开平10-117767号公报中披露了一种细胞培养容器，可以通过传送低分子量物质的隔膜向其中引入药剂液体溶液。 
但是，当不依靠物质在培养液中的自然扩散等而更积极地考虑对细胞培养液中的各成分进行控制时，考虑了如下的系统，该系统通过来自外部的一些类型的刺激来实施控制。例如，日本专利特开2003-310244号公报披露了一种技术，通过这种技术，在使用温度响应性聚合物的细胞培养容器中，产生培养液温度的变化，由此剥离粘接至细胞培养容器的细胞。 
发明内容
为了解决上述问题完成了本公开内容，由于期望提供一种新的用于细胞 培养的技术，换言之，提供使用能够通过电方式在亲水性和疏水性之间转换的电响应功能物质的细胞培养装置，包括该装置的细胞培养体系和使用上述中的一种的细胞培养方法。 
在细胞培养中替换为化学组成明确的培养液或添加物质是重要的。然而，到现在为止都没有提出过以数量上和时间上高度精确的方式将物质自动供给至细胞培养液的方法。本申请的发明人认真地进行了研究，结果发现了以下方法，在该方法中，通过向电极施加合适的电压来控制依据氧化还原反应在亲水性和疏水性之间变化的亲水性/疏水性转换物质(hydrophilicity/hydrophobicity converting material)，从而将吸附至亲水性/疏水性转换物质上的亲水性或疏水性原料(feed material)从亲水性/疏水性转换物质上脱附(desorb)，由此将该亲水性或疏水性原料供给至细胞。 
为了实现上述目的，根据本公开的一实施方案，提供了一种细胞培养装置(cell culturing device)，其包括以下电极，在该电极的表面上提供有适合通过电方式(electrically)在亲水性和疏水性之间变化的亲水性/疏水性转换物质，所述电极设置在适合容纳待培养细胞的区域中。 
根据本公开的另一个实施方式，提供了一种细胞培养体系(cell culturing system)，其包括：设置有电极的细胞培养装置，在电极表面上提供有适合通过电方式在亲水性和疏水性之间变化的亲水性/疏水性转换物质，所述电极设置在适合容纳待培养细胞的区域中；以及电源，其向所述电极施加电压。 
根据本公开的再另一个实施方式，提供了一种细胞培养方法，其包括：在适合容纳待培养细胞的区域中，向电极施加电压，在该电极表面上提供有通过电方式在亲水性和疏水性之间变化的亲水性/疏水性转换物质，由此改变亲水性/疏水性转换物质的亲水性/疏水性；根据所述亲水性/疏水性转换物质的亲水性/疏水性的改变将吸附至所述亲水性/疏水性转换物质的亲水性或疏水性原料脱附；将如此脱附的所述亲水性或疏水性原料供给至所述培养细胞。 
如本文所提出的，根据本公开，在细胞培养中提供了一种新的技术。也就是说，可以提供一种细胞培养装置，其能够控制要添加至细胞培养物中的培养液的原料的进料时间和进料量，以及可以提供包括该装置的细胞培养体系，以及使用上述中的一种的细胞培养方法。 
附图的简要说明 
图1为根据本公开第一实施方案的细胞培养装置的示意图； 
图2示出在根据本公开第一实施方案的细胞培养装置中从亲水性/疏水性转换物质上脱附原料的过程； 
图3示出在根据本公开第一实施方案的细胞培养装置中合成N-异丙基丙烯酰胺-乙烯基二茂铁共聚物的示意图； 
图4示出在根据本公开第一实施方案的细胞培养装置中N-异丙基丙烯酰胺-乙烯基二茂铁共聚物在施加电压的阶段的循环伏安图； 
图5示出根据本公开第二实施方案的细胞培养体系的示意图，部分以方框显示；和 
图6示出第一实施方案的实施例的观察设备的示意图，部分以方框显示。 
发明详述 
下面将参考附图详细描述本公开的实施方案。应当注意到，下文将要描述的实施方案显示的是本公开典型实施方案，因此本公开的范围并不意在以限制性方式通过本文的实施方案进行解释。将按照以下顺序给出说明。 
1.第一实施方案：细胞培养装置 
1-1.细胞培养装置的构成 
1-2.电极 
1-3.亲水性/疏水性转换物质 
1-4.原料 
2.第二实施方案：细胞培养体系 
3.第三实施方案：细胞培养方法 
3-1.细胞培养方法 
3-2.细胞和培养液 
4.实施例 
4-1.观察设备的构成 
4-2.观察结果 
1.第一实施方案：细胞培养装置 
下面将对本公开第一实施方案的细胞培养装置进行详细说明。 
1-1.细胞培养装置的构成 
图1为根据本公开第一实施方案的细胞培养装置的示意图。细胞培养装置A包括电极1和亲水性/疏水性转换物质2。在这种情况中，电极1位于容纳待培养细胞的区域中。此外，亲水性/疏水性转换物质2提供在电极1上，并且可通过电方式在亲水性和疏水性之间变化。供给至各细胞4的原料3吸附至亲水性/疏水性转换物质2。 
在细胞培养装置A中，为了仅通过亲水性/疏水性转换物质2的电方式的亲水性/疏水性转换来控制原料3和细胞4之间的接触，仅需要保持以下状态，其中各细胞4以及原料3吸附的电极1彼此不发生接触。为此目的，各细胞4可以通过隔膜或类似物与电极1隔开。另一方面，上述隔膜需要对待供给至细胞4的原料3具有穿透性。为此，在细胞培养装置A中，优选由滤膜或类似物构成的隔膜。例如，在图1中，插入物5示意作为隔膜。插入物5的使用使得隔膜提供在相对各细胞4结合表面的水平方向上，并因此各细胞4和电极1可以通过隔膜在垂直方向上隔开。此外，隔膜还可以提供在相对各细胞4的结合表面的垂直方向上，并且因此各细胞4和电极1还可以通过隔膜在水平方向上隔开。尽管在解释隔膜时，假设细胞4为粘着细胞，但是细胞4还可以为浮游细胞。同样，仅有必要如下设计隔膜使其相应于各细胞4的性质，使得保持以下状态，在该状态中各细胞4和电极1不会彼此接触。当细胞4为粘着细胞时，还可以保持以下状态，在该状态中，各细胞4和电极1在没有提供隔膜时彼此不发生接触。不必须采用如下构成，其中电极1位于电极1可以接触培养液的位置，位于容纳细胞4的区域(如细胞培养用烧瓶)的上部中。此外，还优选如下构成，其中使用了插入物5，且多个电极1设置于容纳细胞4的区域的上部和下部。 
1-2.电极 
提供在细胞培养装置A中的电极1可以由任何材料制成，只要该材料为如下的导电材料即可，在该导电材料中在细胞培养液中不会产生损耗如腐蚀，并且该导电材料具有高的生物相容性。例如，除金属材料如金、铂、氧化铱或氮化钛之外，碳电极、导电性聚合物或类似物优选作为电极1的材料。 
1-3.亲水性/疏水性转换物质 
图2示出在根据本公开第一实施方案的细胞培养装置中从亲水性/疏水 性转换物质上脱附原料的过程。 
亲水性/疏水性转换物质2位于电极1的表面上。在可通过电方式在亲水性/疏水性方面变化的亲水性/疏水性转换物质2中，可变电压的施加引起亲水性/疏水性的改变。因此，先前已经吸附至亲水性/疏水性转换物质2的原料3失去了与亲水性/疏水性转换物质2的亲和性，而被排出至细胞培养液中，由此供给至细胞4。 
图2显示了以下过程，其中在向电极1施加合适电压之前显示疏水性的亲水性/疏水性转换物质2通过电氧化开始显示亲水性，并且已经吸附至亲水性/疏水性转换物质2且显示疏水性的原料3失去与亲水性/疏水性转换物质2的亲和性而被排出进入细胞培养液中。与此相反，还可以采用如下过程，其中在向电极1施加合适电压之前显示亲水性的亲水性/疏水性转换物质2通过电还原显示疏水性，并且已经吸附至亲水性/疏水性转换物质2且显示亲水性的原料3失去与亲水性/疏水性转换物质2的亲和性而被排出进入细胞培养液中。 
在根据本公开第一实施方案的细胞培养装置A中，合适电压的施加造成了亲水性/疏水性转换物质2和原料3之间的亲和力变化。因此，将原料3排出进入待供给至细胞4的细胞培养液中。亲水性/疏水性转换物质2的亲水性/疏水性转换可以任何模式从疏水性转换成亲水性，或从亲水性转换成疏水性。 
位于电极1上的亲水性/疏水性转换物质2包括具有响应于电学变化以改变亲水性/疏水性的性质的物质。更优选地，亲水性/疏水性转换物质2为包含亲水性/疏水性转换单元和电子接收单元(electron accepting unit)的聚合物。在向电极1施加合适电压后，通过电子接收单元中的电子的给出和接收，包含亲水性/疏水性转换单元和电子接收单元的聚合物作为整个聚合物而言氧化还原状态发生变化。上述聚合物的氧化还原变化引起亲水性/疏水性转换单元的亲水性或疏水性的性质变化。因此，可以通过向电极1施加合适电压引起上述聚合物的亲水性/疏水性的变化。对于所关注的聚合物中的亲水性/疏水性转换单元和电子接收单元的结合形式，可以采用任何形式，代表形式为其中电子接收单元作为共聚物的一部分结合的形式，以及其中电子接收单元连接至侧链的形式。 
亲水性/疏水性转换单元的特征在于其是包含由在侧链中具有亲水性基 团和疏水性基团的物质的聚合物。当通过电子接收单元的氧化还原反应进行上述聚合物的氧化时，已经显示疏水性的单元由于单元本身的离子化、单元本身附近的成对离子的影响等而变成亲水性。另一方面，当进行上述聚合物的还原时，已经显示亲水性的单元形成团聚结构而变成疏水性。 
上述亲水性/疏水性转换单元，例如，包括包含下述物质的聚合物，例如(甲基)丙烯酰胺化合物、N-烷基取代的(甲基)丙烯酰胺衍生物、N,N-二烷基取代的(甲基)丙烯酰胺衍生物、具有成环基团(cyclic group)的(甲基)丙烯酰胺衍生物和乙烯基醚衍生物。更具体地，上述亲水性/疏水性转换单元为包含以下物质的聚合物，所述物质为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-n-丙基丙烯酰胺、N-n-丙基甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-异丙基甲基丙烯酰胺、N-环丙基丙烯酰胺、N-环丙基甲基丙烯酰胺、N-乙氧基乙基丙烯酰胺、N-乙氧基乙基甲基丙烯酰胺、N-四氢糠基丙烯酰胺、N-四氢糠基甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基-)丙烯酰胺、N,N-乙基甲基丙烯酰胺、N-N-二乙基丙烯酰胺、1-(1-氧代(oxo)-2-丙烯基)-吡咯烷、1-(1-氧代-2-丙烯基)-哌啶、4-(1-氧代-2-丙烯基)-吗啉、1-(1-氧-2-甲基-2-丙烯基)-吡咯烷、1-(1-氧-2-甲基-2-丙烯基)-哌啶、4-(1-氧-2-甲基-2-丙烯基)-吗啉、甲基乙烯基醚等。对于所关注的亲水性/疏水性转换单元，除了由上述单体中的一种构成的聚合物之外，还可以使用包含上述单体和其他单体的聚合物，或聚合物和共聚物的混合物。 
电子接收单元的特征是具有稳定的氧化还原特性。因此，电极的氧化还原状态变得可逆。电子接收单元，例如，包括共轭体类分子如噻吩或苯胺、有机金属络合物以及有机自由基分子(organic radical molecule)。 
对于所关注的有机金属络合物，优选使用茂金属。更具体地，可以使用二茂铁、二茂钛(titanocene)、二茂钒(vanadocene)、二茂铬(chromocene)、二茂锰(manganocene)、二茂钴(cobaltocene)、二茂镍(nickelocene)、二茂锆(zirconocene)、二茂钌(ruthenocene)、二茂锇(osmocene)等。 
N-异丙基丙烯酰胺-乙烯基二茂铁(N-isopropylacrylamido-vinylferrocene)共聚物是优选的上述包含亲水性/疏水性转换单元和电子接收单元的亲水性/疏水性转换物质。 
图3以N-异丙基丙烯酰胺-乙烯基二茂铁为例显示电极1中的聚合过程。N-异丙基丙烯酰胺和乙烯基二茂铁分别用于亲水性/疏水性转换单元和电子 接收单元中。此外，金用于电极1中。双[2-(2’-溴代异丁酰氧基)乙基]二硫化物用作引发剂。 
首先，引发剂的硫醇基团(thiol group)配位结合至电极1的表面。接下来，将N-异丙基丙烯酰胺和乙烯基二茂铁加至电极1的表面，向其中加入铜(I)联吡啶络合物(copper(I)bipyridine complex)作为催化剂。同样地，进行原子转移自由基聚合，由此在电极1表面上提供由N-异丙基丙烯酰胺-乙烯基二茂铁共聚物构成的聚合物2a。 
在图3中，对于将聚合物2a配制到电极1上，显示了在电极1表面上实施聚合的方法。然而，也可以采用以下方法，其中将完成合成后的聚合物2a溶解或分散到合适的溶剂中，从而用如此溶解或分散的聚合物2a来涂覆电极1。上述任何方法都可以作为将聚合物2a配置到基底1上的方法。 
图4为在上述N-异丙基丙烯酰胺-乙烯基二茂铁共聚物中在施加合适电压的阶段的循环伏安图。如所关注的循环伏安图所示，由于向电极1施加合适电压，置于电极1表面上的N-异丙基丙烯酰胺-乙烯基二茂铁共聚物改变了氧化还原态。此外，使用图4中示出的循环伏安图等能够对电极1上的氧化还原状态进行控制。 
电极1上的氧化还原状态的改变，以及聚合物2a的亲水性/疏水性的改变显示出相关的关系。为此，对从聚合物2a排出的原料3的供给量的控制可以通过依据控制向电极1施加的合适电压的聚合物2a氧化还原状态的变化来进行。由此，使用根据本公开第一实施方案的细胞培养装置A可以高精确性和可再现性地将原料3供给至细胞4。 
1-4.原料 
从位于电极1表面上的亲水性/疏水性转换物质2脱附而待供给至细胞4的原料3可以为显示亲水性或疏水性中任一种亲和性的物质。亲水性/疏水性转换物质2的亲水性或疏水性可以预先根据原料3的性质来确定。原料3，例如，可以为任何蛋白质，例如细胞因子、激素、或抗体、核酸如载体或核酸适体、脂质、糖链、低分子化合物或类似物，只要该物质为供给至细胞培养物中的细胞4的物质即可。 
通过采用上述构成，使用根据本公开第一实施方案的细胞培养装置，向电极1施加合适电压改变了位于电极1表面上的亲水性/疏水性转换物质2的亲水性/疏水性。因此，失去吸附至亲水性/疏水性转换物质2的原料3和 亲水性/疏水性转换物质2之间的亲和力，从而将原料3排出进入细胞培养液中，由此可以将原料3供给至细胞4。 
2.第二实施方案：细胞培养体系 
下面参考根据本公开第二实施方案的细胞培养体系给出描述。 
除了图1中示出的细胞培养装置A的各构件之外，图5中所示的细胞培养体系B还包括用于向电极1施加合适电压的电源6。由于细胞培养装置A的构成与参考图1至4所描述的构成相同，因此为了简便起见，在此省略重复的描述。细胞培养体系B可以包括用于控制电源6中电压的施加时间或施加量的控制部分7。该控制部分7可以具有包括在电源6中的构成，或者可以具有与电源6分开提供的构成(如图5中所示的方式)。此外，细胞培养体系B可以具有如下构成，其中多个细胞培养装置A连接至一个电源6。 
通过采用上述构成，使用细胞培养体系B，可以通过电源6向电极1施加合适的电压，从而改变设置于电极1表面上的亲水性/疏水性转换物质2的亲水性/疏水性。因此，失去吸附至亲水性/疏水性转换物质2的原料3和亲水性/疏水性转换物质2之间的亲和力，从而将原料3排出进入细胞培养液中，由此可以将原料3供给至细胞4。除此之外，该细胞培养体系B还包括控制部分7，由此可以控制通过电源6向电极1施加的合适电压的时间或电压的施加量，并且控制施加时间或者供给至细胞4的原料3的供给量。 
3.第三实施方案：细胞控制方法 
下面参考根据本公开第三实施方案的细胞培养方法给出说明。 
3-1.细胞培养方法 
根据本公开第三实施方案的细胞培养方法包括：通过向电极施加合适的电压通过电方式改变亲水性/疏水性转换物质的亲水性/疏水性的过程，所述电极位于能在其中容纳待培养的细胞的区域中，并且在该电极表面上提供有亲水性/疏水性可通过电方式改变的亲水性/疏水性转换物质；通过亲水性/疏水性转换物质的亲水性/疏水性的变化将吸附至亲水性/疏水性转换物质的亲水性或疏水性原料脱附的过程；以及将原料供给至待培养的细胞的过程。也就是说，根据第三实施方案的细胞培养方法为使用根据第一实施方案的细胞培养装置A的细胞培养方法。应当注意的是，尽管在本公开第三实施方案 中，细胞培养方法被描述为包含三个过程，但是实施在向细胞培养装置A的电极1施加合适电压的过程后的两个过程可以连续产生，并且因此可以理解为一个过程。 
除了图1所示的构成之外，细胞培养装置A，例如，还可以采用如下构成，在该构成中，多个电极1与插入物5一起提供在能够在其中容纳细胞4的区域中，并且原料3的浓度梯度形成在细胞培养液中。通过采用这种构成，细胞4还可以在具有极性的状态下培养。 
除此之外，第三实施方案的细胞培养方法进一步包括通过控制电压的施加量和施加时间在任意时间或以任意量将所述吸附至亲水性/疏水性转换物质的原料从所述电极上脱附的过程。也就是说，在这种情况中，第三实施方案的细胞培养方法为使用第二实施方案的细胞培养体系B的细胞培养方法。 
在第三实施方案的细胞培养方法中，同时具有高精确性和可再现性的细胞培养方法可以通过以电方式控制待供给至细胞的原料的添加量或添加时间来实现。除此之外，即使当多个细胞培养装置用在第三实施方案的细胞培养体系中并由此同时实施多种细胞培养时，也可以实施该同时具有高精确性和可再现性的细胞培养方法。 
3-2.细胞和培养液 
对在第一实施方案的细胞培养装置中培养的细胞没有任何限制，因此可以为任何植物细胞和动物细胞。对于细胞培养液也如此，可以使用适于上述细胞的培养液。 
例如，在干细胞如来源于胚胎的干细胞、诱导的多能性干细胞或间充质干细胞的培养中，在培养阶段，控制分化状态是必要的。近年来，通过使用组成在化学上明确的培养液或添加剂来控制分化的研究已经在进展中。对于控制细胞分化用的物质的添加而言，要求再现性高的有效方法。因此，根据本公开第三实施方案的细胞培养方法适于培养上述干细胞。 
值得注意的是，本公开还可以采用以下构成。 
(1)细胞培养装置，其包括：电极，在该电极表面上提供有适合通过电方式在亲水性和疏水性之间变化的亲水性/疏水性转换物质，所述电极设置在适合容纳待培养细胞的区域中。 
(2)段(1)中描述的细胞培养装置，其中所述亲水性/疏水性转换物质为包含亲水性/疏水性转换单元和电子接收单元的聚合物。 
(3)段(1)中描述的细胞培养装置，其中，所述亲水性/疏水性转换物质为N-异丙基丙烯酰胺-乙烯基二茂铁共聚物。 
(4)段(1)至段(3)中的任一段描述的细胞培养装置，其中待供给至细胞的亲水性或疏水性原料被所述亲水性/疏水性转换物质吸附。 
(5)段(4)中描述的细胞培养装置，其中，通过向所述电极施加电压以改变所述亲水性/疏水性转换物质的亲水性/疏水性，所述原料从所述亲水性/疏水性转换物质上脱附并供给至所述待培养的细胞。 
(6)段(5)中描述的细胞培养装置，进一步包括：隔膜，其以待培养的细胞不接触所述电极的状态隔离所述待培养的细胞，并且可以使从所述亲水性/疏水性转换物质上脱附的所述原料到达所述区域中的所述待培养的细胞。 
(7)细胞培养体系，其包括： 
细胞培养装置，其设置有电极，在该电极表面上提供有适合通过电方式在亲水性和疏水性之间变化的亲水性/疏水性转换物质，所述电极设置在适合容纳待培养细胞的区域中；和电源，其向所述电极施加电压。 
(8)段(7)描述的细胞培养体系，进一步包括： 
控制部分，其配置用来控制所述电源中电压的施加量或施加时间。 
(9)细胞培养方法，其包括： 
在适合容纳待培养细胞的区域中，向电极施加电压，在该电极表面上提供有适合通过电方式在亲水性和疏水性之间变化的亲水性/疏水性转换物质，由此改变所述亲水性/疏水性转换物质的亲水性/疏水性；根据所述亲水性/疏水性转换物质的亲水性/疏水性的改变将吸附至所述亲水性/疏水性转换物质的亲水性或疏水性原料脱附；以及将如此脱附的所述亲水性或疏水性原料供给至所述培养细胞。 
(10)段(9)描述的细胞培养方法，进一步包括： 
通过控制电压的施加量或施加时间，在任意时间或以任意量将所述吸附至亲水性/疏水性转换物质的原料从所述亲水性/疏水性转换物质上脱附。 
4.实施例 
通过使用观察设备对在根据第一实施方案的细胞培养装置中或在根据第二实施方案的细胞培养体系中的电极表面的亲水性/疏水性改变所引起的原料的行为进行观察。 
4-1.观察设备的构成 
图6显示了实施例中使用的观察设备C的构成。该观察设备C包括三个电极：工作电极1a；对电极1b；参考电极1c，恒电位仪9和荧光显微镜10。在这种情况中，恒电位仪9控制三个电极1a、1b和1c。此外，该荧光显微镜10可以用来观察三种电极1a、1b和1c的表面变化。吸附荧光脂质3a的聚合物2a设置在工作电极1a的表面上。为了观察荧光脂质3a在施加合适电压后的行为，将玻璃板8设置在工作电极1a和荧光显微镜10之间。此外，其中含有聚合物2a并保持在工作电极1a和玻璃板8之间的空间填充有磷酸盐缓冲的盐水。 
工作电极1a由金制成。N-异丙基丙烯酰胺-乙烯基二茂铁共聚物用于聚合物2a中，N-异丙基丙烯酰胺-乙烯基二茂铁共聚物至工作电极1a上的合成和配制通过使用1-3中描述的相同方法实施。在完成合成后，通过施加合适的电压造成其上设置有聚合物2a的工作电极1a显示疏水状态。硼-二吡咯亚甲基(Boron-Dipyrromethene，BODIPY)用作荧光脂质3a。将BODIPY溶解在乙醇中(以1μg/1ml的比例)，并且然后将其多次涂敷在具有聚合物2a位于其上的工作电极1a的表面上。 
4-2.观察结果 
在向工作电极1a施加合适电压后，荧光脂质3a的行为通过使用观察设备C的荧光显微镜10来观察。在将合适的0.5V(相对于Ag/AgCl(vs.Ag/AgCl))施加至工作电极1a后10分钟，来自工作电极1a上的荧光脂质3a的信号被减弱。由此认为，吸附至聚合物2a的荧光脂质3a从聚合物2a上脱附，从而扩散进入磷酸盐缓冲的盐水中。 
实施例中的观察结果表明，在分别根据本公开第一实施方案和本公开第二实施方案的细胞培养装置或细胞培养体系中，通过向电极施加合适电压，位于电极表面上的亲水性/疏水性转换物质的亲水性/疏水性变化，因此吸附至亲水性/疏水性转换物质的原料可以从亲水性/疏水性转换物质上脱附，从而供给至待培养的细胞。 
在根据本公开第一、第二或第三实施方案的细胞培养装置、细胞培养体系或细胞培养方法中，原料可以高精确性排出至细胞培养液中从而供给至细胞。具体地，根据本公开第一实施方案的细胞培养装置适合用于供应用于控制干细胞与干细胞之间的分化的物质。 
本技术包含涉及2011年8月3日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2011-169818的主题，其全部内容引入本文作为参考。 
本领域技术人员应当理解，各种变化、组合、亚组合和变更会根据设计需要和其他因素而发生，只要它们在所附权利要求或其等价物的范围内。 

Claims (10)

1.细胞培养装置，其包括：
电极，在该电极表面上提供有适合通过电方式在亲水性和疏水性之间变化的亲水性/疏水性转换物质，所述电极设置在适合容纳待培养细胞的区域中。
2.根据权利要求1的细胞培养装置，其中所述亲水性/疏水性转换物质为包含亲水性/疏水性转换单元和电子接收单元的聚合物。
3.根据权利要求1的细胞培养装置，其中所述亲水性/疏水性转换物质为N-异丙基丙烯酰胺-乙烯基二茂铁共聚物。
4.根据权利要求1的细胞培养装置，其中待供给至细胞的亲水性或疏水性原料被所述亲水性/疏水性转换物质吸附。
5.根据权利要求4的细胞培养装置，其中通过向所述电极施加电压以改变所述亲水性/疏水性转换物质的亲水性/疏水性，所述原料从所述亲水性/疏水性转换物质上脱附并供给至所述待培养的细胞。
6.根据权利要求5的细胞培养装置，进一步包括：
隔膜，其以待培养的细胞不接触所述电极的状态隔离所述待培养的细胞，并且可以使从所述亲水性/疏水性转换物质上脱附的所述原料到达所述区域中的所述待培养的细胞。
7.细胞培养体系，其包括：
细胞培养装置，其设置有电极，在该电极表面上提供有适合通过电方式在亲水性和疏水性之间变化的亲水性/疏水性转换物质，所述电极设置在适合容纳待培养细胞的区域中；和
电源，其向所述电极施加电压。
8.根据权利要求7的细胞培养体系，进一步包括：
控制部分，其配置用来控制所述电源中电压的施加量或施加时间。
9.细胞培养方法，其包括：
在适合容纳待培养细胞的区域中，向电极施加电压，在该电极表面上提供有适合通过电方式在亲水性和疏水性之间变化的亲水性/疏水性转换物质，由此改变所述亲水性/疏水性转换物质的亲水性/疏水性；
根据所述亲水性/疏水性转换物质的亲水性/疏水性的改变将吸附至所述亲水性/疏水性转换物质的亲水性或疏水性原料脱附；以及
将如此脱附的所述亲水性或疏水性原料供给至所述培养细胞。
10.根据权利要求9的细胞培养方法，进一步包括：
通过控制电压的施加量或施加时间，在任意时间或以任意量将所述吸附至亲水性/疏水性转换物质的原料从所述亲水性/疏水性转换物质上脱附。
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