CN1753988A - 细胞培养用微型容器的加工装置及方法 - Google Patents

细胞培养用微型容器的加工装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1753988A
CN1753988A CNA2004800052212A CN200480005221A CN1753988A CN 1753988 A CN1753988 A CN 1753988A CN A2004800052212 A CNA2004800052212 A CN A2004800052212A CN 200480005221 A CN200480005221 A CN 200480005221A CN 1753988 A CN1753988 A CN 1753988A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
absorption
spawn
light source
miniature vessel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2004800052212A
Other languages
English (en)
Inventor
服部明弘
安田贤二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Agency
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Agency filed Critical Japan Science and Technology Agency
Publication of CN1753988A publication Critical patent/CN1753988A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/16—Microfluidic devices; Capillary tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5085—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/06—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of illumination
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00279—Features relating to reactor vessels
    • B01J2219/00306—Reactor vessels in a multiple arrangement
    • B01J2219/00313—Reactor vessels in a multiple arrangement the reactor vessels being formed by arrays of wells in blocks
    • B01J2219/00315—Microtiter plates
    • B01J2219/00317—Microwell devices, i.e. having large numbers of wells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00351—Means for dispensing and evacuation of reagents
    • B01J2219/00436—Maskless processes
    • B01J2219/00441—Maskless processes using lasers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/0061—The surface being organic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00612—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports the surface being inorganic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00614—Delimitation of the attachment areas
    • B01J2219/00621—Delimitation of the attachment areas by physical means, e.g. trenches, raised areas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00623—Immobilisation or binding
    • B01J2219/0063—Other, e.g. van der Waals forces, hydrogen bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00632—Introduction of reactive groups to the surface
    • B01J2219/00637—Introduction of reactive groups to the surface by coating it with another layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
    • B01J2219/0072—Organic compounds
    • B01J2219/0074—Biological products
    • B01J2219/00743—Cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/12—Specific details about manufacturing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0819—Microarrays; Biochips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/12—Specific details about materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/16—Surface properties and coatings
    • B01L2300/161—Control and use of surface tension forces, e.g. hydrophobic, hydrophilic
    • B01L2300/163—Biocompatibility

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供一种具有预期的培养空间的细胞培养用微型容器的加工装置及加工方法。细胞培养用微型容器加工装置，其中，包括微型容器和光源，所述微型容器是在于可视及红外区域不具有显著的吸收的透明基板上，顺序叠层0层或1层于可视及红外区域具有吸收的吸收层，以及至少1层由具有不高于100℃的凝胶溶解温度且利用加热溶胶化的在常温下凝胶状的物质、即在可视及红外区域的特定波长具有吸收的凝胶状物质构成的层，在不具有所述吸收层时叠层至少2层由所述凝胶状物质构成的层而形成的；所述光源是至少一种所述特定波长的单色光的光源；配置成所述光源照射所述吸收层及/或由所述凝结状物质构成的层。

Description

细胞培养用微型容器的加工装置及方法
技术领域
本发明涉及一种用于培养细胞的有效微型容器加工装置及微型容器加工方法。
背景技术
以往，为了观察细胞的状态变化、或细胞对药物等的反应，以是否是一个细胞的特性的方式，来观察细胞群的值的平均值。但是，实际上，细胞在群中细胞周期同步的很少，在各个细胞不同的周期，发现了蛋白质。为解决这些问题，开发了同步培养等方法，但是由于培养的细胞的由来不是来自完全相同的一个细胞，所以培养前的由来细胞各自的遗传因子的差异，有可能产生蛋白质发现的差异，实际上在分析对刺激的反应的结果时，很难弄清其波动是来自细胞的反应机构本体普遍具有的响应的波动，或是来自细胞的差异(即遗传信息的差异)的波动。此外，由于相同的理由，即使对于细胞株，由于一般不是完全从一个细胞培养的，因此很难弄清对于刺激的响应的再现性是否因细胞各自的遗传因子的差异而波动。此外，实情是，由于对细胞的刺激(信号)，有根据细胞周边的溶液所含的信号物质、营养、溶存气体的量提供的刺激，和与其它细胞的物理接触形成的刺激2种，因此也很难判断波动。
另外，以往，在生物工程学的研究领域，在进行细胞观察的情况下，临时从培养器取出用大型培养器培养的细胞群的一部分，放置在显微镜上，进行观察，或用塑料容器围住显微镜整体，管理温度，其中一边采用另外的小的容器，管理二氧化碳浓度及湿度，一边进行显微镜观察。此时，努力通过一边培养细胞，一边将旧的培养液更换成新鲜的培养液，使液体条件稳定(固定)。例如，有以下两个例子：一个例子是，循环泵在高于基材的上端边缘高度的水平面和低于下端边缘高度的水平面之间，升高·降下操作相对于基材表面的培养基的水平面，通过如果降到上述低水平面，就供给培养基，如果升高到上述高水平面，就排出培养基的机构，使营养状态保持稳定的方法(日本特开平10-191961)；另一个例子是，在培养容器内，插入向培养容器内导入新的培养基的导管、向外部排出培养容器内培养基的排出管、连通培养容器的气体部分和泵的气管的各一端，在所述导入管、排出管及气管各自的管路上，设置阻止细菌侵入培养容器内的过滤器，将培养槽的营养状态保持稳定的构成(日本特开平8-172956)等。但是，所有发明，都不是一边控制培养细胞的溶液环境和细胞间的物理接触，一边培养的例子。
为此，本发明者们，为解决上述问题，开发了新的只选择特定的一个细胞，作为细胞株培养该一个细胞的技术、及在观察细胞的情况下，控制细胞的溶液环境条件，并且稳定控制容器中的细胞浓度的技术、或一边确定相互作用的细胞一边培养观察的技术(日本特开2002-153260)。此外，开发了可一边进行细胞培养，一边照射会聚光，自由改变已加热的区域的细胞培养容器的形状的细胞培养用微型容器(日本特愿2002-245904)。
在制作细胞培养用微型容器的技术中，利用应用半导体制作技术而发展起来的微型加工技术，能够制作电极阵列基板或物理的障壁，但为了加工、修饰基板，在洁净室等中重复进行曝光、刻蚀等复杂的工序，在开始细胞的培养之前，需要预先装入形状·图形。因此，难于在临培养前简单地变更结构，或在神经细胞的培养中进行形状加工，或根据细胞的行为变更微小结构，或加工中一边目视确认其加工位置一边连续进行加工。
发明内容
为此，本发明的目的在于，提供一种微型容器阵列技术，采用能够容易利用会聚光形成的加热而溶解的软质材料(凝胶物质)作为神经细胞培养基板的构成材料，从而能够追加用作为原料采用玻璃·硅等硬质材料的以往的微生产技术中难进行的、根据细胞的状态观察简便且自由地刻蚀加工，能够一边确认加工形状一边连续加工。
本发明，在基板上形成由对在可视及红外区域的特定波长具有吸收的凝胶状物质构成的层，采用单色光，优选采用激光，照射该特定吸收波长的波长，从而在由凝胶状物质构成的层中形成预期形状的容器时，发现这非常适合细胞培养，从而完成本发明。
利用本发明的加工装置或加工方法形成的微型容器，具有以下优点：(1)能够进行细胞培养临开始前或培养中的微细加工；(2)能够控制利用琼质糖等凝胶状物质的细胞不活性和细胞非粘接性的物理的且生物化学的神经突起延伸；(3)能够进行1μm程度的分解能的刻蚀，也容易采用以往的隧道型沟槽等技术制作复杂的形状；(4)即使没有洁净室、屏蔽试验台、干刻蚀装置等高价的设备，只要具有会聚光加热装置，就能够容易制作微型结构物等。
即，本发明，是一种细胞培养用微型容器加工装置，其中，包括微型容器和光源；所述微型容器是在于可视及红外区域不具有显著的吸收的透明基板上，顺序叠层0层或1层于可视及红外区域具有吸收的吸收层，以及至少1层由具有不高于100℃的凝胶溶解温度且利用加热溶胶化的在常温下凝胶状的物质、即在可视及红外区域的特定波长具有吸收的凝胶状物质构成的层，在不具有所述吸收层时叠层至少2层由所述凝胶状物质构成的层而形成的；所述光源是至少一种所述特定波长的单色光的光源；配置成所述光源照射所述吸收层及/或由所述凝结状物质构成的层。
此外，本发明，是一种细胞培养用微型容器加工方法，其中，具有以下步骤：在于可视及红外区域不具有显著的吸收的透明基板上，顺序叠层0层或1层于可视及红外区域具有吸收的吸收层，以及至少1层由具有不高于100℃的凝胶溶解温度且利用加热溶胶化的在常温下凝胶状的物质、即在可视及红外区域的特定波长具有吸收的凝胶状物质构成的层，在不具有所述吸收层时叠层至少2层由所述凝胶状物质构成的层，来制作微型容器的步骤；以及对所述微型容器的吸收层或由凝胶状物质构成的层，照射至少一种可视及红外的单色光，制作不含凝结状物质的预期形状的区域的步骤。
另外，本发明是一种细胞培养方法，在该方法中，还包括向形成的不含凝胶物质的区域注入细胞及其培养液的步骤。
附图说明
图1是表示一例本发明的微型容器加工装置。100：细胞培养用微型容器、101：基板，102：吸收层，103：凝胶状物质构成的层，104：光学观察用可视光，105、106：特定的波长的光源，107、114：光学透镜，108：物镜，109：特定波长的会聚光，111、112：反射特定波长的光的反射镜，113：反射镜细胞等试样，115：观察用摄像机
图2是表示在微型容器上加工预期的形状的工序。a～c表示制作隧道的顺序，d～f表示在上部形成开口的孔的顺序。204、214：会聚光，205、215：会聚光的会聚点，206、216：会聚光的移动方向，207：溶胶化的物质的扩散方向，208：隧道，217：孔
图3是表示说明一例微型容器加工工艺的显微镜照片。各列表示不同的激光强度(93mW、108mW、120mW)的结果，上段表示相位差显微镜像，中段表示共焦点显微镜形成的上面像，下段表示共焦点显微镜形成的断面像。301：孔
图4是表示说明一例微型容器加工工艺的显微镜照片。a～c是从上面看的显微镜照片，d是c的阶段的基板的断面的共焦点显微镜像。401：孔，402：隧道
图5是表示说明一例微型容器加工工艺的显微镜照片。501：基板，502、503：由吸收波长或凝胶溶解温度不同的凝胶状物质构成的层，504、514：会聚光，505：会聚光的会聚点，506：会聚光的移动方向，507：溶胶化的物质的扩散方向
具体实施方式
首先，说明本发明的微型容器的构成。
透明基板，最好是在可视及红外区域不具有显著的吸收，相对于选择的加工用的波长的光，在光学上透明的材料。该基板，相对于本装置所用的可视及红外的所有波长，相对于后述的吸收层的吸收，优选只具有低于0.1％的比较小的吸收。具体是，能够采用硼酸玻璃、石英玻璃等玻璃、或聚苯乙烯等树脂或塑料、或硅基板等固体基板、及琼质糖等高分子。
在该基板上，设置在可视及红外区域具有吸收的吸收层。该吸收层，优选是Cr或氧化铝等金属氧化物的薄膜。这些薄膜，一般对可视及红外的全波长具有平坦的吸收。但是，如法布里-佩洛(Fabry-Perot)那样，由于还具有依赖于光的波长和膜厚的吸收·散乱峰(peak)等，所以最好采用比所用波长薄的薄膜。优选，在所用波长中，具有含有后述凝胶状物质的层的光的吸收的1000倍以上的吸收，例如在1064nm，Cr的5nm蒸镀层具有照射光的10％以上的吸收，但琼质糖的吸收在0.01％以下。另外，该吸收层也可以省略。
另外，也可以用骨胶原分子或聚赖氨酸处理基板或具有吸收层的基板，也可以通过氧灰化使玻璃基板表面本体具有浸水性。例如，对铬蒸镀层等吸收层的表面实施硅烷化处理，在其上面涂敷固定骨胶原等细胞吸附性的因子，也可以以能够将上述细胞稳定地粘接在孔的底面的方式实施加工。如此的表面处理，只要根据培养的细胞或目的确定适宜的条件就可以。
在其上面，至少设置1层由具有不高于100℃、优选45℃以下的凝胶溶解温度，利用加热溶胶化在常温下凝胶状的物质即在可视及红外区域的特定波长具有吸收的凝胶状物质构成的层。由于该微型容器的特征在于还含有吸收层，采用多层，所以在不具有吸收层的情况下，至少叠层2层由凝胶状物质构成的层。
该凝胶状物质，是通过加热·冷却，在溶液中从溶胶向凝胶相变化，从凝胶向溶胶相变化，而且在0℃～100℃的特定的温度下，可逆地进行该溶胶-凝胶变化的物质。认为，在加热溶液中，上述物质形成无规线团状的分子结构，如果冷却该溶液，该物质的一部分形成螺旋结构，形成网络，结果最终失去流动性，凝胶化。该凝胶网络，如果继续冷却则随着时间增加而形成更强固的凝胶。
在如此的物质中，例如，具有从骨胶原、琼质糖、琼脂胶、半乳糖、脱水半乳糖、半乳糖醛酸、半乳糖醛酸甲酯等生体物质精制的直链状的聚合物，但是也可以含有人工制作的具有上述功能的高分子。尤其在采用琼质糖的情况下，认为，由于也没有与细胞的粘接性，此外也不是相对于细胞的信号物质，所以最好是对细胞不仅无害，而且对培养试验数据的影响也小。
在水或缓动液等中，根据用途按0.2～10％的范围溶解如上所述的物质，形成凝胶状物质。
如此的凝胶状物质，通过组合不同的凝胶溶解温度的物质，能够形成凝胶溶解温度不同的凝胶状物质。例如，因精制的分子的链长等而异，但是一般，在骨胶原中，凝胶化温度为15～20℃、凝胶溶解温度为20～30℃；在琼质糖、琼质胶中，凝胶化温度为30～40℃、凝胶溶解温度为85℃；在半乳糖、脱水半乳糖中，凝胶化温度为30～75℃、凝胶溶解温度只要比凝胶化开始温度高5～10℃就溶解；在半乳糖醛酸、半乳糖醛酸甲酯中，在糖度65度以上、pH3.5以下的条件下，凝胶化温度为60～80℃、凝胶溶解温度为60～80℃；在存在钙离子的情况下，凝胶化温度为30～40℃、凝胶溶解温度为30～40℃。
此外，也可以通过在该凝胶状物质中，添加吸收红外光或可视光的物质(染料等)，相对于特定波长具有吸收。
该凝胶状物质，对于无吸收的波长，相对于光路长1cm，Abs通常低于0.01。
如此的凝胶状物质的层的厚度，只要根据目的适宜确定就可以。但是通常在100nm～2mm的范围。
在多层采用该凝胶状物质的情况下，由凝胶状物质构成的层也可以分别具有不同的吸收波长，或者由凝胶状物质构成的层也可以分别具有不同的溶解温度，或者以溶解温度缓慢升高的方式叠层在基板上方。
此外，本发明的微型容器，也可以是在基板上，具有1层吸收层、和具有1层由凝胶状物质构成的层，或不具有吸收层而由凝胶状物质构成的层为2层，但是也可以另外叠层不少于三层的不同熔点的材料。此外，按三维划分区域，也可以配置不同熔点的区域、具有不同吸收的区域。而且，通过调节加热会聚光的种类、强度，能够阶段地选择溶解区域。具体是，例如能够通过叠层具有不同熔点的低熔点琼质糖实现，但是也可以采用琼质糖和塑料等不同的材料。
本发明的加工装置所用的光源，在可视及红外区域发出单色光。光源可以是一种，也可以是不少于2种。作为光源，优选激光，例如可举例Nd:YAG激光器(1064nm)、拉曼光纤激光器(1480nm)、钛蓝宝石激光器(在500nm～1100nm可变)、紫翠玉激光器(在700～818nm可变)、色中心激光器(在800～4000nm可变)、OPO激光器(在400～800nm可变)等。
如此的光源，优选以照射由吸收层及/或凝胶状物质构成的层的方式配置，尤其优选以能够聚光照射在由吸收层及/或凝胶状物质构成的层中的任一层的方式配置。
另外，该光源，也可以由波长不同的不少于2种的光源构成，至少1个波长是由凝胶状物质构成的任一层的吸收波长，此外，也可以是由1种光源构成，其波长是由凝胶状物质构成的任一层的吸收波长。
此外，该加工装置，也可以还具有在照射中确认来自上述光源的照射光的位置的计测构件，优选具有光学显微镜。通过如此的计测构件，能够通过微弱的观察光，光学目视确认加工形状或加工阶段。
利用以上构成的加工装置，如果对吸收层或由凝胶状物质构成的层照射上述单色光，则在照射吸收层的情况下，因在吸收层产生的热，与其接触的由凝胶状物质构成的层的一部分局部溶解，此外在对凝胶状物质照射凝胶状物质的吸收波长的光的情况下，凝胶状物质局部溶解，构成其的物质本身也向层中扩散，取而代之，由凝胶状物质构成的层中包含的水或缓动液充满其空间。通过使如此的光照射适宜移动，能够在由凝胶状物质构成的层内形成由预期形状的水或缓动液充满的空间。不限于如此的空间的形状，也能够制作具有直径2μm～1mm的孔的圆筒形或长方体、通路的直径2μm～1mm、长2μm～1mm的范围的通路等。
如此能够在由凝胶状物质构成的层上制作预期的形状，但通过在内部空间，朝外设置开口部，或从外部向内部空间插入管等，也能够向该空间注入或排出细胞或其培养液。
此外，通过用纤维素等光学上透明的半透明膜覆盖由凝胶状物质构成的层的外面，也能够防止来自外部的微生物等的污染，防止细胞从孔逃出。此时，例如在由凝胶状物质构成的层是琼质糖、半透膜是纤维素时，一同使糖链的一部分开环，分别修饰在-CHO残基具有氨基末端的抗生物蛋白、生物素，通过抗生物蛋白-生物素结合，也可以结合半透膜和由凝胶状物质构成的层。在培养细胞时，在需要循环培养液的情况下，盖上全部覆盖由凝胶状物质构成的层的形状的光学上透明的容器，也可以从管导入培养液，从连接在所述容器上的另一个管回收培养液的废液。
以下，说明本发明的微型容器加工装置、加工方法及形成的微型容器的具体方式。本发明不局限于下述具体的方式，能够采用多种方式。
图1表示一例本发明的微型容器加工装置。在本申请的发明的细胞培养用微型容器100中，在滑动玻璃等光学透明的基板101上，配置铬蒸镀层等具有光学吸收的吸收层(薄膜层)102。在用透射光观察的情况下，吸收层102的薄膜，最好是不完全吸收光程度的，并且无浪费程度的薄层。例如，在吸收层上蒸镀铬的情况下，膜厚50埃，可视区域的透光率为70％左右。接着，在吸收层102上，叠层由琼质糖等光学上透明的、且低熔点温度的、对细胞等不具有毒性的凝胶状物质构成的层103。在层103上，通过按以下说明的方法，在其中形成导入细胞等试样的多个孔，能够在各孔内分别培养特定的细胞。
图1所示的装置为了加工由凝胶状物质构成的层103，具有通过物镜对区域103照射不少于2个的不同波长的会聚光的构件。具体是，例如，从不具有水吸收的产生1064nm的单色光的光源105照射的光，通过调整透镜107的位置，能够调整通过物镜108时的会聚点的位置。此外，通过光学显微计测构件目视确认该会聚点的位置，能够调整所述位置。此外，从具有水吸收的产生1480nm的单色光的光源106照射的光，能够通过调整透镜107的位置，同样调整微型容器中的会聚点的位置。此外，这些单色光，能够分别通过反射镜111及112导入物镜的光路。
此外，在本装置中，由于确认利用所述特定波长的会聚光的加工位置，因此能够通过透镜114将由可视光源104观察的像，使摄像机115的受光面对准焦点面。
下面，图2表示，在基板上设置了一层吸收层和在其上由凝胶状物质构成的一层(例如，厚度200μm)的微型容器上，组合不同的2个波长的会聚光，在微型容器上加工预期形状的工序。
图2a～c，表示通过对吸收层照射例如1064nm的会聚光，制作隧道208的顺序。首先，通过1064nm的会聚光204，在会聚点205附近的吸收该波长的光的吸收层202引起吸收，结果，因产生的热，由凝胶状物质构成的层203的一部分溶解。该凝胶状物质本身向层203中扩散，取而代之，由凝胶状物质构成的层203中含有的水或缓动液充满其空间。然后，如果使该会聚点205的位置向箭头206的方向移动(图2b)，如图2c所示，形成随着会聚点的移动而在由凝胶状物质构成的层203中充满水或缓动液的隧道208。
然后，如图2d～f所示，如果对由凝胶状物质构成的层203照射1480nm的单色会聚光214，由琼质糖等含有水分的物质构成的层213，因水吸收1480nm的会聚光，加热光路214上的物质，全部溶解。其结果，在由凝胶状物质构成的层203上形成上部开口的孔(图2d)。能够从如此的在上部开口的孔注入或排出细胞或其培养液。另外，如图2所示，如果使该会聚点215向箭头216方向移动，与其一并扩大隧道的形状(图2f)。
图3表示如此形成的孔的显微镜照片。图3表示对涂敷了琼质糖的基板照射1480nm的会聚光30秒钟形成孔的样子。从该图能够确认，沿光路在厚度200μm的琼质糖层形成孔。
图4表示一例采用2个不同波长的照射光的加工方法。例如，通过阶段地采用1064nm的单色光和1480nm的单色光，能够形成孔和连接孔的隧道。图4a表示光照射前的基板的照片，图4b表示按图3所示的顺序用1480nm的单色激光制作的孔401。在制作了2个孔后，如图4c及d所示，向吸收层照射在琼质糖无吸收的波长1064nm(与图2a～c所示的方法相同的方法)，在琼质糖层的底面上形成隧道402，能够连接2个孔。
图5表示，在基板501上叠层吸收波长不同的2个由凝胶状物质构成的层502和503，通过组合2种会聚光504及514，选择性地只溶解层502、层503，形成复杂的形状的工艺。首先，如图5a所示，采用只在层502具有吸收的波长，如图5b所示，只加工层502。接着，如图5c所示，采用在层503具有吸收的波长，进行层503的加工。由此能够加工复杂的形状。
通过在基板501上叠层由凝胶溶解温度不同的2种凝胶状物质构成的层502(凝胶溶解温度低)和503(凝胶溶解温度高)，采用一种波长的光源，改变其照射时间，也能够形成同样的形状。
本发明效果如下：
如上所述，根据本发明，以往不可能的、在培养生物细胞等的同时根据其培养过程改变容器的形状成为可能。此外，通过组合多种不同波长的光，能够在光的波长以下的区域局部地溶解物质，形成结构。

Claims (12)

1.一种细胞培养用微型容器加工装置，其特征在于，包括微型容器和光源，
所述微型容器是在于可视及红外区域不具有显著的吸收的透明基板上，顺序叠层0层或1层于可视及红外区域具有吸收的吸收层，以及至少1层由具有不高于100℃的凝胶溶解温度且利用加热溶胶化的在常温下凝胶状的物质、即在可视及红外区域的特定波长具有吸收的凝胶状物质构成的层，在不具有所述吸收层时叠层至少2层由所述凝胶状物质构成的层而形成的；
所述光源是至少一种所述特定波长的单色光的光源；
配置成所述光源照射所述吸收层及/或由所述凝结状物质构成的层。
2.如权利要求1记载的细胞培养用微型容器加工装置，其中，还具有计测构件，在照射中确认来自所述光源的照射光的位置。
3.如权利要求1或2记载的细胞培养用微型容器加工装置，其中，所述光源聚光照射所述吸收层及由所述凝胶状物质构成的层中的任一层。
4 如权利要求1～3中任一项记载的细胞培养用微型容器加工装置，其中，由所述凝胶状物质构成的层，分别具有不同的吸收波长。
5.如权利要求1～4中任一项记载的细胞培养用微型容器加工装置，其中，由所述凝胶状物质构成的层，分别具有不同的溶解温度。
6.如权利要求1～5中任一项记载的细胞培养用微型容器加工装置，其中，所述光源由波长不同的不少于2种的光源构成，至少1个波长是由凝胶状物质构成的任一层的吸收波长。
7.如权利要求1～6中任一项记载的细胞培养用微型容器加工装置，其中，所述光源由1种光源构成，其波长是由凝胶状物质构成的任一层的吸收波长。
8.如权利要求1～7中任一项记载的细胞培养用微型容器加工装置，其中，所述吸收层是1层，由所述凝胶状物质构成的层是1层。
9.如权利要求1～7中任一项记载的装置，其中，不具有所述吸收层，由所述凝胶状物质构成的层是2层。
10.一种细胞培养用微型容器加工方法，其特征在于，具有以下步骤：
在于可视及红外区域不具有显著的吸收的透明基板上，顺序叠层0层或1层于可视及红外区域具有吸收的吸收层，以及至少1层由具有不高于100℃的凝胶溶解温度且利用加热溶胶化的在常温下凝胶状的物质、即在可视及红外区域的特定波长具有吸收的凝胶状物质构成的层，在不具有所述吸收层时叠层至少2层由所述凝胶状物质构成的层，来制作微型容器的步骤；以及
对所述微型容器的吸收层或由凝胶状物质构成的层，照射至少一种可视及红外的单色光，制作不含凝结状物质的预期形状的区域的步骤。
11.如权利要求10记载的细胞培养用微型容器加工方法，其中，所述单色光聚光照射在所述吸收层及由所述凝胶状物质构成的层中的任一层。
12.一种细胞培养方法，其中，在如权利要求10或11记载的细胞培养用微型容器加工方法中，还包括向形成的不含凝胶物质的区域，注入细胞及其培养液的阶段。
CNA2004800052212A 2003-02-26 2004-02-19 细胞培养用微型容器的加工装置及方法 Pending CN1753988A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003048659 2003-02-26
JP048659/2003 2003-02-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1753988A true CN1753988A (zh) 2006-03-29

Family

ID=32923300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2004800052212A Pending CN1753988A (zh) 2003-02-26 2004-02-19 细胞培养用微型容器的加工装置及方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US8008069B2 (zh)
EP (1) EP1609851A4 (zh)
JP (1) JP4101266B2 (zh)
KR (1) KR100686633B1 (zh)
CN (1) CN1753988A (zh)
CA (1) CA2515588A1 (zh)
WO (1) WO2004076610A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102245755A (zh) * 2008-09-30 2011-11-16 3M创新有限公司 生物检测制品
CN108291188A (zh) * 2015-12-04 2018-07-17 公立大学法人大阪府立大学 细胞培养容器及观察用样品室

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8008069B2 (en) * 2003-02-26 2011-08-30 Japan Science And Technology Agency Apparatus and method for machining microchamber for cell culture
WO2004097915A1 (ja) * 2003-04-25 2004-11-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. 液滴吐出装置、パターンの形成方法、および半導体装置の製造方法
CN100533808C (zh) * 2004-01-26 2009-08-26 株式会社半导体能源研究所 显示器件及其制造方法以及电视设备
US7462514B2 (en) * 2004-03-03 2008-12-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the same, liquid crystal television, and EL television
US7642038B2 (en) * 2004-03-24 2010-01-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for forming pattern, thin film transistor, display device, method for manufacturing thereof, and television apparatus
US7531294B2 (en) * 2004-03-25 2009-05-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for forming film pattern, method for manufacturing semiconductor device, liquid crystal television, and EL television
US8158517B2 (en) * 2004-06-28 2012-04-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing wiring substrate, thin film transistor, display device and television device
JP4535832B2 (ja) * 2004-10-13 2010-09-01 有限責任中間法人 オンチップ・セロミクス・コンソーシアム 異種細胞を用いる細胞再構成デバイスおよびこれを用いるバイオアッセイ
JP4664646B2 (ja) * 2004-10-20 2011-04-06 一般社団法人オンチップ・セロミクス・コンソーシアム 細胞培養用マイクロチャンバーおよび細胞構造構築法
DK1880764T3 (da) * 2006-07-20 2012-12-17 Ibidi Gmbh Prøveholder til undersøgelse af cellevækst
KR100912626B1 (ko) * 2007-10-16 2009-08-24 충청북도 현장진단용 멀티챔버 형광 측정용 광학 장치 및 이를이용한 멀티챔버 형광 측정 방법
KR101362905B1 (ko) * 2007-11-30 2014-02-19 (주)바이오니아 마이크로 챔버 플레이트, 그 제조방법
WO2011102385A1 (ja) * 2010-02-16 2011-08-25 財団法人神奈川科学技術アカデミー 画像認識型細胞回収装置
GB201314721D0 (en) 2013-08-16 2013-10-02 Almagen Ltd A method of selectively masking one or more sites on a surface and a method of synthesising an array of molecules

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4603105A (en) * 1982-05-27 1986-07-29 Kaplan Donald A Efficient screening methods for low probability variants
JPH0654899A (ja) 1991-05-02 1994-03-01 Kanebo Ltd 二層性蛋白質シ−トの製造方法
JPH08172956A (ja) 1994-12-28 1996-07-09 Tokimec Inc 培養装置及びその培地交換方法
DE19725602C2 (de) 1996-06-18 2003-08-21 Ming-Yi Liau Verfahren und Vorrichtung zum Züchten von Zellen
JPH11169703A (ja) * 1997-12-17 1999-06-29 M & M Kenkyusho:Kk 熱可逆ハイドロゲル形成性組成物
JP4002720B2 (ja) * 2000-11-22 2007-11-07 独立行政法人科学技術振興機構 一細胞長期培養顕微観察装置
JP2002245904A (ja) 2001-02-22 2002-08-30 Hitachi Ltd 遮断器の流体圧駆動装置
JP2003135586A (ja) 2001-11-07 2003-05-13 Kunihiko Mitsubuchi 細胞移植用担体及びこれを用いた細胞移植用材料
JP2004081086A (ja) * 2002-08-26 2004-03-18 Japan Science & Technology Corp 細胞培養マイクロチャンバー
US8008069B2 (en) * 2003-02-26 2011-08-30 Japan Science And Technology Agency Apparatus and method for machining microchamber for cell culture

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102245755A (zh) * 2008-09-30 2011-11-16 3M创新有限公司 生物检测制品
CN102245755B (zh) * 2008-09-30 2013-11-06 3M创新有限公司 生物检测制品
CN108291188A (zh) * 2015-12-04 2018-07-17 公立大学法人大阪府立大学 细胞培养容器及观察用样品室
CN108291188B (zh) * 2015-12-04 2023-03-10 公立大学法人大阪府立大学 细胞培养容器及观察用样品室

Also Published As

Publication number Publication date
US20060141619A1 (en) 2006-06-29
WO2004076610A1 (ja) 2004-09-10
US8247222B2 (en) 2012-08-21
KR100686633B1 (ko) 2007-02-26
KR20050105473A (ko) 2005-11-04
JP4101266B2 (ja) 2008-06-18
JPWO2004076610A1 (ja) 2006-06-08
EP1609851A4 (en) 2010-02-10
US8008069B2 (en) 2011-08-30
CA2515588A1 (en) 2004-09-10
EP1609851A1 (en) 2005-12-28
US20110212522A1 (en) 2011-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1753988A (zh) 细胞培养用微型容器的加工装置及方法
CN1678732A (zh) 细胞培养微室
CN101300518A (zh) 显微镜载物台和显微镜观察单元
Na et al. Harvesting of living cell sheets by the dynamic generation of diffractive photothermal pattern on PEDOT
CN101208426A (zh) 细胞分离的方法与设备
CN1678737A (zh) 核酸分析芯片和核酸分析装置
CN100342000C (zh) 神经细胞培养微室
CN1862289A (zh) 梯度折射率透镜及其制备方法
Yu et al. Microprocessing on single protein crystals using femtosecond pulse laser
Zhu et al. Large-scale high-throughput 3D culture, imaging, and analysis of cell spheroids using microchip-enhanced light-sheet microscopy
Zhao et al. Colloidal chiral carbon dots: An emerging system for chiroptical applications
JP6521432B2 (ja) 細胞培養器及び細胞培養方法
Wang et al. Rapid fabrication of large-area concave microlens arrays on silica glasses by femtosecond laser bursts
CN110560189A (zh) 一种基于y切铌酸锂芯片的水合液滴分离方法及装置
JP4048265B2 (ja) 一細胞長期観察装置
CN1185288C (zh) 促进细胞贴壁生长的聚合物材料表面处理方法
CN1678738A (zh) 核酸回收芯片和核酸回收装置
JP2004321065A (ja) 細胞の培養方法、細胞の培養装置、細胞組織の培養に使用される立体フレームの形成方法、細胞組織の培養に使用される立体フレームの形成装置、及び細胞組織の培養に使用される立体フレーム
CN112752836A (zh) 细胞培养器具和细胞培养器具的制造方法
CN111710590A (zh) 一种提高钙钛矿量子点薄膜偏振度的方法
CN117720063A (zh) 一种进行微纳米图案化的方法和装置
Minaev et al. An Apparatus for Laser Engineering of Microbiological Systems
CN1236344C (zh) 三维可控缺陷态光子晶体的制备方法
Dong et al. Light-illuminated New Silk Road: Emerging Silk Fibroin-Based Optical Biomedical Sensors
Jesse et al. Optical fiber light source directs neurite growth

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication