DE102021105994A1

DE102021105994A1 - Fasergittermatte, verfahren zur herstellung einer fasergittermatte und aus fasergittermatte gebildeter zellkultur–chip

Info

Publication number: DE102021105994A1
Application number: DE102021105994.1A
Authority: DE
Inventors: Taichi Nakamura; Norihito Tsukahara; Kouji Ikeda; Kiyotaka Tsuji
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2020-03-16
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2021-09-16
Also published as: US20210285138A1

Abstract

Eine Fasergittermatte wird bereitgestellt, wobei die Fasergitterplatte eine Gitterstruktur aufweist, in der zwei oder mehr Lagen von ebenen Faseranordnungsgruppen geschichtet sind, wobei in jeder der ebenen Faseranordnungsgruppen die Längsrichtungen einer Vielzahl von Fasern aus einem Polymermaterial in einer Ebene entlang einer Richtung angeordnet sind, die Längsrichtungen der Fasern in einer der Faseranordnungsgruppen diejenigen der Fasern in der anderen Faseranordnungsgruppe in zwei benachbarten Lagen der Faseranordnungsgruppen unter einem Schnittwinkel von 30° oder mehr und 150° oder weniger, in einer Draufsicht aus einer Richtung senkrecht zu der Ebene gesehen, schneiden, ein oberer Teil eines Querschnitts der Faser in der Faseranordnungsgruppe in einer untersten Lage im Wesentlichen kreisförmig ist und ein unterer Teil eines Querschnitts der Faser in der Faseranordnungsgruppe in der untersten Lage im Wesentlichen flach ist, wobei der obere Teil eine Seite ist, auf der die benachbarte Faseranordnungsgruppe vorhanden ist, und der untere Teil eine Seite ist, auf der die benachbarte Faseranordnungsgruppe nicht vorhanden ist, und ein Querschnitt der Faser in der Faseranordnungsgruppe in einer anderen Lage als der untersten Lage im Wesentlichen kreisförmig ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Fasergittermatte, ein Verfahren zur Herstellung einer Fasergittermatte und einen aus der Fasergittermatte gebildeten Zellkultur-Chip.
Beschreibung des Standes der Technik
In den letzten Jahren wurde ein Organ-on-a-Chip (OoC) als Chip für die Zellkultur aktiv entwickelt (siehe zum Beispiel die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2019-180354). Ein OoC ist ein Zellkultur-Chip, der die Gewebefunktionen eines lebenden Körpers auf einer Mikroskala reproduziert, indem er Zellen in einem künstlichen Mikroraum kultiviert, der durch die Kombination von Glas, Harz und ähnlichem entsteht.
Durch die Verabreichung eines Medikaments an Zellen, die unter Verwendung eines derartigen Zellkultur-Chips kultiviert wurden, ist es möglich, die Wirksamkeit von Medikamenten, Toxizitätstests und Tests zur Absorption, zum Metabolismus, zur Ausscheidung und dergleichen, die konventionell durch Tierversuche unter Verwendung von Mäusen evaluiert wurden, in einem künstlichen In-vitro-Chip unter Verwendung von Zellen, die eine Funktion haben, die der eines lebenden Körpers näherkommt, zu bewerten.
ZUSAMMENFASSUNG
In einer Fasergittermatte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Fasergittermatte eine Gitterstruktur auf, in der zwei oder mehr Lagen von ebenen Faseranordnungsgruppen geschichtet sind, wobei
in jeder der ebenen Faseranordnungsgruppen die Längsrichtungen einer Vielzahl von Fasern aus einem Polymermaterial in einer Ebene entlang einer Richtung angeordnet sind,
die Längsrichtungen der Fasern in einer der Faseranordnungsgruppen diejenigen der Fasern in der anderen Faseranordnungsgruppe in zwei benachbarten Lagen der Faseranordnungsgruppen unter einem Schnittwinkel von 30° oder mehr und 150° oder weniger, in einer Draufsicht aus einer Richtung senkrecht zur Ebene gesehen, schneiden,
ein oberer Teil eines Querschnitts der Faser in der Faseranordnungsgruppe in einer untersten Lage im Wesentlichen kreisförmig ist, und ein unterer Teil eines Querschnitts der Faser in der Faseranordnungsgruppe in der untersten Lage im Wesentlichen flach ist, wobei der obere Teil eine Seite ist, auf der die benachbarte Faseranordnungsgruppe vorhanden ist, und der untere Teil eine Seite ist, auf der die benachbarte Faseranordnungsgruppe nicht vorhanden ist, und
ein Querschnitt der Faser in der Faseranordnungsgruppe in einer anderen Lage als der untersten Lage im Wesentlichen kreisförmig ist.
In einem Verfahren zur Herstellung einer Fasergittermatte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren:

einen Schritt des Schichtens von zwei oder mehr Lagen ebener Faseranordnungsgruppen, wobei in jeder der ebenen Faseranordnungsgruppen die Längsrichtungen einer Vielzahl von Fasern aus einem Polymermaterial in einer Ebene entlang einer Richtung angeordnet sind, so dass die Längsrichtungen der Fasern in einer der Faseranordnungsgruppen diejenigen der Fasern in der anderen Faseranordnungsgruppe in zwei benachbarten Lagen der Faseranordnungsgruppen unter einem Schnittwinkel von 30° oder mehr und 150° oder weniger, in einer Draufsicht aus einer Richtung senkrecht zu der Ebene gesehen, schneiden; und
einen Schritt des Durchführens einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur, die gleich oder höher als ein Schmelzpunkt des Polymermaterials der Faser und niedriger als eine Temperatur ist, bei der die Faser geschmolzen und geschnitten wird,
wobei die beiden benachbarten Lagen der Faseranordnungsgruppen durch den Schritt des Durchführens der Wärmebehandlung an einer Mehrzahl von Abschnitten, an denen die beiden benachbarten Lagen miteinander in Kontakt sind, miteinander verflochten werden.

Figurenliste

1A ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer Fasergittermatte gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt;
1B ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Struktur und Abmessungen jeder der Fasern, die eine erste Lage und eine zweite Lage der Fasergittermatte aus 1A bilden, zeigt;
2 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens zur Herstellung der Fasergittermatte gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform;
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Konfiguration eines Zellkultur-Chips gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt; und
4 ist Tabelle 1, die die Bedingungen jeweils der vergleichenden Beispiele und Beispiele und Kulturergebnisse in einem Fall dargestellt, in dem der Zellkultur-Chip verwendet wurde.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGEN
In dem konventionellen Zellkultur-Chip, der in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2019-180354 offenbart ist, wird zum Beispiel eine Mikromesh-Platte als Gerüst für die Kultivierung von Zellen verwendet, um einen Zellrasen bereitzustellen, der Hepatozyten oder Darmzellen enthält, deren Funktion der eines lebenden Körpers näherkommt.
In einigen Fällen werden zwei Zelltypen gebildet, indem Zellen unabhängig voneinander in oberen und unteren Zellrasen kultiviert werden, und verschiedene Flüssigkeiten werden unabhängig voneinander in den oberen und unteren Zellrasen perfundiert, um die Permeation von Medikamenten durch die Zellrasen zu untersuchen. In diesem Fall ist es erforderlich, die Maschenweite auf eine Größe einzustellen, die den Durchgang einer Zelle verhindert, so dass die Zellen in den oberen und unteren Zellrasen kultiviert werden, aber dennoch getrennt sind. Dies führt zu dem Problem, dass die Maschenöffnung leicht mit einer Testsubstanz verstopft wird und die Medikamentendurchlässigkeit behindert wird.
Dieses Problem ist insbesondere dadurch deutlicher geworden, dass die Molekülmasse der Verbindungen als Kandidaten für die neuesten Medikamente zugenommen hat.
Dementsprechend löst die vorliegende Erfindung die oben erwähnten konventionellen Probleme, und ein Ziel davon ist es, eine Fasergittermatte bereitzustellen, die für einen Zellkultur-Chip verwendet wird, in dem zwei Arten von Zellen kultiviert werden können, während sie in einen oberen und einen unteren Teil getrennt sind, selbst wenn die Fasergittermatte eine Maschenweite mit einer geeigneten Größe hat, die in der Lage ist, ein Verstopfen der Maschenöffnung mit einer Testsubstanz zu verhindern.
In einer Fasergittermatte gemäß einem ersten Aspekt weist die Fasergittermatte eine Gitterstruktur auf, in der zwei oder mehr Lagen von ebenen Faseranordnungsgruppen geschichtet sind, wobei
in jeder der ebenen Faseranordnungsgruppen die Längsrichtungen einer Vielzahl von Fasern aus einem Polymermaterial in einer Ebene entlang einer Richtung angeordnet sind,
die Längsrichtungen der Fasern in einer der Faseranordnungsgruppen diejenigen der Fasern in der anderen Faseranordnungsgruppe in zwei benachbarten Lagen der Faseranordnungsgruppen unter einem Schnittwinkel von 30° oder mehr und 150° oder weniger, in einer Draufsicht aus einer Richtung senkrecht zur Ebene gesehen, schneiden,
ein oberer Teil eines Querschnitts der Faser in der Faseranordnungsgruppe in einer untersten Lage im Wesentlichen kreisförmig ist, und ein unterer Teil eines Querschnitts der Faser in der Faseranordnungsgruppe in der untersten Lage im Wesentlichen flach ist, wobei der obere Teil eine Seite ist, auf der die benachbarte Faseranordnungsgruppe vorhanden ist, und der untere Teil eine Seite ist, auf der die benachbarte Faseranordnungsgruppe nicht vorhanden ist, und
ein Querschnitt der Faser in der Faseranordnungsgruppe in einer anderen Lage als der untersten Lage im Wesentlichen kreisförmig ist.
In der Fasergittermatte gemäß einem zweiten Aspekt kann in dem ersten Aspekt der Kontaktwinkel zwischen der im Wesentlichen kreisförmigen Form in der Faseranordnungsgruppe in der Lage, die nicht die unterste Lage ist, und Wasser 90° oder mehr und 150° oder weniger betragen.
In der Fasergittermatte gemäß einem dritten Aspekt kann in dem ersten oder zweiten Aspekt ein durchschnittlicher Durchmesser der Fasern in der Faseranordnungsgruppe 1 µm oder mehr und 50 µm oder weniger betragen.
In einem Verfahren zur Herstellung einer Fasergittermatte gemäß einem vierten Aspekt umfasst das Verfahren:

In dem Verfahren zur Herstellung einer Fasergittermatte gemäß einem fünften Aspekt kann in dem vierten Aspekt ein unterer Teil eines Querschnitts der Faser in der Faseranordnungsgruppe in einer untersten Lage durch den Schritt des Durchführens der Wärmebehandlung bei der Temperatur, die gleich oder höher als der Schmelzpunkt des Polymermaterials der Faser und niedriger als die Temperatur ist, bei der die Faser geschmolzen und geschnitten wird, in eine im Wesentlichen flache Form gebracht werden, wobei der untere Teil eine Seite ist, auf der die benachbarte Faseranordnungsgruppe nicht vorhanden ist.
Ein Zellkultur-Chip gemäß einem sechsten Aspekt enthält die Fasergittermatte gemäß einem der ersten bis dritten Aspekte.
Wie oben beschrieben, ist es mit der Fasergittermatte gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine Substanz mit der Größe einer Zelle im unteren Teil mit einer im Wesentlichen flachen Form der Fasern in der Faseranordnungsgruppe in der untersten Lage zu trennen, einzufangen und zurückzugewinnen.
Des Weiteren können durch die Verwendung dieser Fasergittermatte als Gerüst für das Kultivieren von Zellen, um den Zellkultur-Chip zu konfigurieren, zwei Arten von Zellen kultiviert werden, während sie in einen oberen und einen unteren Teil getrennt sind, selbst wenn die Fasergittermatte eine Maschenweite mit einer geeigneten Größe hat, die in der Lage ist, ein Verstopfen der Maschenöffnung mit einer Testsubstanz zu verhindern. Dementsprechend ist es möglich, die Evaluierung von Kandidatenverbindungen für neue Medikamente zu bewältigen, bei denen die Molekülmasse zunimmt.
Nachfolgend werden eine Fasergittermatte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, ein Verfahren zur Herstellung einer Fasergittermatte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform und ein Zellkultur-Chip gemäß einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind im Wesentlichen die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
ERSTE BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORM
Fasergittermatte
1A ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration der Fasergittermatte 101 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 1B ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Struktur und Abmessungen jeder der Fasern, die eine erste Lage und eine zweite Lage der Fasergittermatte aus 1A bilden, zeigt. In den Zeichnungen ist der Einfachheit halber eine Ebene der Faseranordnungsgruppe 102 in einer ersten Lage und der Faseranordnungsgruppe 103 in einer zweiten Lage als XY-Ebene dargestellt, und eine Schichtungsrichtung ist als Z-Richtung dargestellt.
Die Fasergittermatte 101 weist eine Gitterstruktur auf, in der zwei oder mehr Lagen von ebenen Faseranordnungsgruppen 102 und 103 geschichtet sind, wobei in jeder der ebenen Faseranordnungsgruppen die Längsrichtungen einer Vielzahl von Fasern 1 und 2 aus einem Polymermaterial in einer Ebene (XY-Ebene) entlang einer Richtung angeordnet sind. Die Längsrichtungen der Fasern 1 in der Faseranordnungsgruppe 102 schneiden diejenigen der Fasern 2 in der Faseranordnungsgruppe 103 in zwei benachbarten Lagen der Faseranordnungsgruppen 102 und 103 unter einem Schnittwinkel θ von 30° oder mehr und 150° oder weniger, in einer Draufsicht aus einer Richtung (Z-Richtung) senkrecht zur Ebene gesehen. Die Faseranordnungsgruppe 102 der ersten Lage ist eine Fasergruppe, in der die Längsrichtungen einer Vielzahl von Fasern 1, die aus einem Polymermaterial hergestellt sind, in einer Richtung in feinen Linien mit gleichen Abständen ausgerichtet sind, und ein oberer Teil einer Querschnittsform jeder der Fasern 1 ist im Wesentlichen kreisförmig, und ein unterer Teil einer Querschnittsform jeder der Fasern 1 ist im Wesentlichen flach. Der obere Teil ist eine Seite, auf der sich die benachbarte Faseranordnungsgruppe befindet, d. h. eine Vorwärtsrichtung in Z-Richtung. Der untere Teil ist eine Seite, auf der sich die benachbarte Faseranordnungsgruppe nicht befindet, d. h. eine Rückwärtsrichtung in Z-Richtung. Die Faseranordnungsgruppe 103 der zweiten Lage ist eine Fasergruppe, in der die Längsrichtungen einer Vielzahl von Fasern 2, die aus einem Polymermaterial hergestellt sind, in einer Richtung in feinen Linien mit gleichen Abständen ausgerichtet sind, und eine Querschnittsform jeder der Fasern 2, die die Faseranordnungsgruppe 103 der zweiten Lage bilden, ist im Wesentlichen kreisförmig. Die meisten Abschnitte des unteren Teils der Fasern 2 in der Faseranordnungsgruppe 103 der zweiten Lage sind mit dem oberen Teil der Fasern 1 in der Faseranordnungsgruppe 102 der ersten Lage verflochten und verbunden. Der Begriff „verflechten“ bedeutet, dass sich Faser 1 und Faser 2 überschneiden und jeweils ein Teil von Faser 1 und Faser 2 an einer Stelle verbunden ist, an der sie miteinander in Kontakt sind.
Gemäß dieser Fasergittermatte schneiden die Längsrichtungen der Fasern 1 in der Faseranordnungsgruppe 102 diejenigen der Fasern 2 in der Faseranordnungsgruppe 103 in zwei benachbarten Lagen der Faseranordnungsgruppen 102 und 103 unter einem Schnittwinkel θ von 30° oder mehr und 150° oder weniger, in einer Draufsicht aus einer Richtung (Z-Richtung) senkrecht zur Ebene gesehen. Dementsprechend ist es möglich, sowohl den Durchgang von Zellen als auch das Verstopfen mit einer Testsubstanz zu verhindern.
Außerdem kann ein Kontaktwinkel zwischen der im Wesentlichen kreisförmigen Faser 2 in der Faseranordnungsgruppe 103 der zweiten Lage, die keine unterste Lage ist, und Wasser 90° oder mehr und 150° oder weniger betragen. Dementsprechend kann ferner erwartet werden, dass ein Zellrasen mit einer Funktion, die der eines lebenden Körpers näherkommt, durch Benetzung in einer seitlichen Richtung der im Wesentlichen kreisförmigen Faser 2 erhalten werden kann, um Wasser durch eine Maschenöffnung in Kontakt mit einer Zellart zu bringen.
Darüber hinaus kann ein durchschnittlicher Durchmesser der Fasern 1 und der Fasern 2 in der Faseranordnungsgruppe 102 der ersten Lage und der Faseranordnungsgruppe 103 der zweiten Lage beispielsweise 1 µm oder mehr und 50 µm oder weniger betragen.
Der mittlere Durchmesser ist ein Durchschnittswert der Durchmesser der Fasern 1 und 2. Ein Durchmesser jeder der Fasern 1 und 2 ist ein Durchmesser eines Querschnitts senkrecht zu einer Längsrichtung jeder der Fasern. In einem Fall, in dem ein derartiger Querschnitt nicht kreisförmig ist, kann ein maximaler Durchmesser als Durchmesser angesehen werden. Darüber hinaus kann eine Breite in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Faser, aus einer Normalrichtung einer Hauptoberfläche jeweils der Faseranordnungsgruppe 102 der ersten Lage und der Faseranordnungsgruppe 103 der zweiten Lage gesehen, als ein Durchmesser jeder der Fasern angesehen werden. Ein durchschnittlicher Faserdurchmesser ist beispielsweise ein Durchschnittswert, der durch eine Bildverarbeitungsmessung eines Durchschnittswerts von Durchmessern einer beliebigen Position an zehn Fasern erhalten wird, die in der Faseranordnungsgruppe 102 der ersten Lage und der Faseranordnungsgruppe 103 der zweiten Lage enthalten sind.
Darüber hinaus kann eine Faseranordnungsgruppe als dritte oder höhere Lage auf der Faseranordnungsgruppe 103 der zweiten Lage, d. h. in Vorwärtsrichtung der Z-Richtung, vorgesehen werden.
Verfahren zur Herstellung von Fasergittermatten
2 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens zur Herstellung der Fasergittermatte 101 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.

(1) S01 ist ein Schritt zur Herstellung einer Folie. Es ist wünschenswert, dass eine Oberfläche der Folie eine geeignete Abziehbarkeit aufweist, indem sie einer Fluorbehandlung oder dergleichen unterzogen wird. Der Grund dafür ist, dass eine Haftfunktion an Fasern erforderlich ist, wenn die Fasern in jedem der später zu beschreibenden Schritte S02 und S04 auf der Folie gesponnen werden, und dass eine Abziehfunktion der Fasergittermatte von der Folie erforderlich ist, wenn die Fasergittermatte in einem nachfolgenden Schritt in einen Zellkultur-Chip integriert wird.
(2) S02 ist ein Schritt des Spinnens der Faseranordnungsgruppe 102 der ersten Lage. Eine Lösung, die durch Schmelzen eines Polymermaterials, das als Fasergittermatte 101 verwendet wird, durch Erwärmung erhalten wird, oder eine mit einem organischen Lösungsmittel gequollene Lösung wird auf die in Schritt S01 hergestellte Folie in der gleichen Richtung mit gleichen Abständen in feinen Linien aufgetragen.

Das im geschmolzenen Zustand oder im Lösungszustand bereitgestellte Polymermaterial wird natürlich gekühlt oder natürlich getrocknet, um Fasern nur im festen Zustand zu bilden.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform wird Polystyrol mit geringer Zytotoxizität als Polymermaterial verwendet, und eine Lösung, die durch Quellen von pelletiertem Polystyrol mit DMF (N,N-Dimethylformamid) als organischem Lösungsmittel um 30 Gew.-% erhalten wird, wird verwendet und auf Fasern mit einem Durchmesser von jeweils 5 µm in der gleichen Richtung in Abständen von 30 µm aufgebracht. Ein durchschnittlicher Durchmesser der Fasern kann 1 µm oder mehr und 50 µm oder weniger betragen.

(3) S03 ist ein Schritt des Drehens der Folie, in die die Faseranordnungsgruppe 102 der ersten Lage in Schritt S02 gesponnen wird, um 90° in einer Ebene.
(4) S04 ist ein Schritt des Spinnens der Faseranordnungsgruppe 103 der zweiten Lage auf die in Schritt S03 um 90° in der Ebene gedrehte Folie. Ein Polymermaterial, das als Fasergittermatte 101 verwendet wird, wird durch Erwärmung geschmolzen oder eine mit einem organischen Lösungsmittel gequollene Lösung wird auf die in Schritt S03 hergestellte Folie in der gleichen Richtung mit gleichen Abständen in feinen Linien aufgetragen.

In der ersten beispielhaften Ausführungsform wird wie in Schritt S02 Polystyrol mit geringer Zytotoxizität als Polymermaterial verwendet, und eine Lösung, die durch Quellen von pelletiertem Polystyrol mit DMF (N,N-Dimethylformamid) als organischem Lösungsmittel um 30 Gew.-% erhalten wird, wird verwendet und auf Fasern mit einem Durchmesser von jeweils 5 µm in der gleichen Richtung in Abständen von 30 µm aufgebracht.

(5) S05 ist ein Schritt des Erwärmens der Fasergittermatte auf der bis Schritt S04 erzeugten Folie. Im Besonderen wird durch Erwärmen des Polymermaterials (Polystyrol in der ersten beispielhaften Ausführungsform) auf eine Temperatur, die gleich oder höher als ein Schmelzpunkt und niedriger als eine Temperatur ist, bei der die Faser geschmolzen und geschnitten wird, für eine bestimmte Zeitspanne ein Großteil der Abschnitte, bei denen der obere Teil der Faseranordnungsgruppe 102 der ersten Lage und der untere Teil der Faseranordnungsgruppe 103 der zweiten Lage miteinander in Kontakt sind, miteinander verflochten, und der untere Teil der Faseranordnungsgruppe 102 der ersten Lage erhält eine im Wesentlichen flache Form. Das Verflechten von Abschnitten, an denen sich der obere Teil der Faseranordnungsgruppe 102 der ersten Lage und der untere Teil der Faseranordnungsgruppe 103 der zweiten Lage miteinander in Kontakt befinden, kann beispielsweise durch Verschmelzen sich kreuzender Fasern erfolgen. Dabei ist die Temperatur, bei der die Faser geschmolzen und geschnitten wird, z. B. um 100°C höher als der Schmelzpunkt des Polymermaterials der Faser.

Gemäß den vorstehenden Beschreibungen kann die Fasergittermatte erhalten werden.
Zellkultur-Chip
Im Folgenden wird der Zellkultur-Chip 300, der aus der Fasergittermatte 101 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform gebildet wird, näher beschrieben.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Konfiguration des Zellkultur-Chips 300 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt. In der Zeichnung wird der Einfachheit halber eine Ebene der ersten Tafel 11 und dergleichen als XY-Ebene dargestellt, und eine Richtung senkrecht dazu wird als Z-Richtung dargestellt.
Der Zellkultur-Chip 300 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform umfasst einen Hauptkörper und eine Fasergittermatte 101, die durch das Verfahren zur Herstellung einer Fasergittermatte hergestellt wurde. Der Hauptkörper weist eine Schichtstoffstruktur auf, bei der die erste Tafel 11, die erste Trennschicht 12, die zweite Trennschicht 14 und die zweite Tafel 15, die alle eine zur XY-Ebene parallele Hauptoberfläche aufweisen, in dieser Reihenfolge entlang einer vorgegebenen Richtung (in der Zeichnung die Richtung der Z-Achse) geschichtet sind. Darüber hinaus ist die Fasergittermatte 101 zwischen der ersten Trennschicht 12 und der zweiten Trennschicht 14 des Hauptkörpers sandwichartig angeordnet.
Die Elemente, die den Zellkultur-Chip 300 bilden, werden im Folgenden beschrieben.
Erste Tafel
Die erste Tafel 11 ist ein plattenförmiges Element aus einem Material wie beispielsweise Glas. Das Material der ersten Tafel 11 ist nicht auf Glas beschränkt, es kann jedes Material, wie beispielsweise Harz und Keramik, verwendet werden. Außerdem wird die erste Tafel 11 aus einem Material gebildet, das keine Zytotoxizität aufweist, da die erste Tafel 11 bei der Kultivierung der Zellen mit Zellen in Kontakt kommt.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform ist die erste Tafel 11 ein plattenförmiges Element mit einer rechteckigen Hauptoberfläche. Außerdem weist die erste Tafel 11 Löcher 31 auf, die die erste Tafel 11 entlang einer vorbestimmten Richtung durchdringen, um zur ersten Trennschicht 12 zu führen, auf die die erste Tafel 11 geschichtet werden soll.
Erste Trennschicht
Die erste Tafel 11 kann so konfiguriert sein, dass sie direkt mit der ersten Trennschicht 12 kommuniziert, und nicht über die Löcher 31 der ersten Tafel 11, in einem Fall, in dem ein Abschnitt der ersten Trennschicht 12 so freigelegt ist, dass er nicht mit der ersten Tafel 11 überlappt. Die erste Trennschicht 12 ist ein plattenförmiges Element aus einem Silikonharz.
Die erste Trennschicht 12 weist ein erstes Durchgangsloch auf, und zumindest ein Teil des ersten Durchgangslochs durchdringt die erste Tafel 11 bis zur ersten Trennschicht 12 in einer Dickenrichtung (Z-Achsenrichtung). Details werden später beschrieben, aber das erste Durchgangsloch entspricht dem ersten Fließweg 33.
Die beiden Enden des ersten Durchgangslochs entsprechen zwei der in der ersten Tafel 11 ausgebildeten Löcher 31. Außerdem weist die erste Trennschicht 12 Löcher 32 auf, die zwei anderen Löchern 31 als den zwei Löchern 31 entsprechen, die dem ersten Durchgangsloch entsprechen, und welche die erste Trennschicht 12 in Dickenrichtung durchdringen, um zu der zweiten Trennschicht 14 zu führen, auf die die erste Trennschicht 12 geschichtet werden soll.
Fasergittermatte
Die Fasergittermatte 101 weist eine erste Hauptfläche 101a auf der Seite der ersten Trennschicht 12 und eine zweite Hauptfläche 101b auf der Seite der zweiten Trennschicht 14 auf. In der ersten Hauptoberfläche 101a ist die Querschnittsform einer Faser in der Faseranordnungsgruppe der zweiten Lage in 1A im Wesentlichen kreisförmig. In der zweiten Hauptoberfläche 101b ist die Querschnittsform einer Faser in der Faseranordnungsgruppe der ersten Lage in 1A flach. Weiterhin sind vorbestimmte Öffnungen ausgebildet, die die erste Hauptoberfläche 101a und die zweite Hauptoberfläche 101b durchdringen, welche sich mit ihren Rückseiten gegenüberliegen. Der Ausdruck „sich mit ihren Rückseiten gegenüberliegen“ bedeutet, dass die Rückseiten der ersten Hauptoberfläche 101a und der zweiten Hauptoberfläche 101b miteinander in Kontakt sind.
Der Durchmesser der vorbestimmten Öffnung ist kleiner als der Durchmesser einer Zelle unter den Zellen, die unter Verwendung des Zellkultur-Chips 300 kultiviert werden. Dementsprechend hat die Fasergittermatte 101 die Funktion, den Durchgang von Zellen, die größer als die vorbestimmte Öffnung sind, von der ersten Hauptoberfläche 101a zur zweiten Hauptoberfläche 101b oder von der zweiten Hauptoberfläche 101b zur ersten Hauptoberfläche 101a zu verhindern, und die halbdurchlässige Funktion, Lösungskomponenten, die kleiner als die vorbestimmte Öffnung sind (z. B. Testsubstanzen oder Mediumkomponenten), durchzulassen.
Darüber hinaus hat die Fasergittermatte 101 eine Funktion als Gerüst für Zellen, die im Zellkultur-Chip 300 kultiviert werden sollen. Dementsprechend kann für die Fasergittermatte 101 ein Material ausgewählt und verwendet werden, das eine geringe Toxizität für die zu kultivierenden Zellen aufweist und an dem diese haften können.
Die Fasergittermatte 101 ist an einer Position angeordnet, die dem ersten Durchgangsloch und einem später zu beschreibenden zweiten Durchgangsloch entspricht, und ist, in einer Draufsicht aus einer Schichtungsrichtung (Z-Richtung) gesehen, zwischen der ersten Trennschicht 12 und der zweiten Trennschicht 14 an einer Außenseite des ersten Durchgangslochs und des zweiten Durchgangslochs sandwichartig angeordnet.
Dementsprechend sind das erste Durchgangsloch und das zweite Durchgangsloch jeweils durch die Fasergittermatte 101 an einer Position unterteilt, an der sich das erste Durchgangsloch und das zweite Durchgangsloch überlappen. Dadurch wird ein erster Fließweg 33 gebildet, der einen ersten Hauptfließweg 36 aufweist und durch die Hauptoberfläche der ersten Tafel 11, das erste Durchgangsloch und die erste Hauptoberfläche 101a definiert ist. Mit anderen Worten: Der Hauptfließweg 36 wird zwischen der ersten Tafel 11 und der Fasergittermatte 101 durch das erste Durchgangsloch gebildet.
Der erste Hauptfließweg 36 ist ein Teil des ersten Fließwegs 33, der durch das erste Durchgangsloch gebildet wird. Der wie oben definierte erste Fließweg 33 steht insbesondere mit dem ersten Hauptfließweg 36 in Kontakt und erstreckt sich im ersten Hauptfließweg 36 entlang des ersten Hauptfließwegs 36.
Außerdem ist im ersten Fließweg 33 an einem Ende, das dem Loch 31 entspricht, eine erste Einlassöffnung 34 und am anderen Ende eine erste Auslassöffnung 38 ausgebildet, die jeweils durch die Löcher 31 mit der Außenseite des Zellkultur-Chips 300 in Verbindung stehen.
Außerdem umfasst der erste Fließweg 33 einen ersten Einlassfließweg 35, der von der ersten Einlassöffnung 34 zum ersten Hauptfließweg 36 führt, und einen ersten Auslassfließweg 37, der von der ersten Auslassöffnung 38 zum ersten Hauptfließweg 36 führt. Der erste Einlassfließweg 35 und der erste Auslassfließweg 37 sind vom ersten Hauptfließweg 36 anstelle der Fasergittermatte 101 durch die zweite Trennschicht 14 abgegrenzt.
Zweite Trennschicht
Die zweite Trennschicht 14 ist ein plattenförmiges Element aus einem Silikonharz. Details werden später beschrieben, aber das zweite Durchgangsloch entspricht dem zweiten Fließweg 41. Die beiden Enden des zweiten Durchgangslochs entsprechen dem Loch 31, das in der ersten Tafel 11 ausgebildet ist, und dem Loch 32, das in der ersten Trennschicht 12 ausgebildet ist.
Zweite Tafel
Die zweite Tafel 15 ist ein plattenförmiges Element aus einem Material wie beispielsweise Glas. Das Material der zweiten Tafel 15 ist nicht auf Glas beschränkt, es kann jedes Material, wie beispielsweise Harz und Keramik, verwendet werden. In der ersten beispielhaften Ausführungsform ist die erste Tafel 15 ein plattenförmiges Element mit einer rechteckigen Hauptoberfläche.
Dadurch wird ein zweiter Fließweg 41 gebildet, der einen zweiten Hauptfließweg 44 aufweist und durch die Hauptoberfläche der zweiten Tafel 15, das zweite Durchgangsloch und die zweite Hauptoberfläche 101b definiert ist.
Mit anderen Worten: Der zweite Hauptfließweg 44 wird zwischen der zweiten Tafel 15 und der Fasergittermatte 101 durch das zweite Durchgangsloch gebildet. Der zweite Hauptfließweg 44 ist ein Teil des zweiten Fließwegs 41, der durch das zweite Durchgangsloch gebildet wird.
Die Fasergittermatte 101 ist zwischen dem ersten Fließweg 33 und dem zweiten Fließweg 41 so angeordnet, dass der erste Hauptfließweg 36 des ersten Fließwegs 33 auf der ersten Hauptoberfläche 101a und der zweite Hauptfließweg 44 des zweiten Fließwegs 41 auf der zweiten Hauptoberfläche 101b liegt.
Dementsprechend können der erste Hauptfließweg 36 und der zweite Hauptfließweg 44 über die Fasergittermatte 101 eine Komponente austauschen, die kleiner als ein vorgegebener Lochdurchmesser ist, beispielsweise eine Testsubstanz und eine Mediumkomponente, die durch die jeweiligen Fließwege fließen.
Außerdem ist im zweiten Fließweg 41 an einem Ende, das Loch 31 und Loch 32 entspricht, eine zweite Einlassöffnung 42 und am anderen Ende eine zweite Auslassöffnung 46 ausgebildet, die jeweils durch die Löcher 31 und 32 mit der Außenseite des Zellkultur-Chips 300 in Verbindung stehen.
Außerdem umfasst der zweite Fließweg 41 einen zweiten Einlassfließweg 43, der von der zweiten Einlassöffnung 42 zum zweiten Hauptfließweg 44 führt, und einen zweiten Auslassfließweg 45, der von der zweiten Auslassöffnung 46 zum zweiten Hauptfließweg 44 führt. Der zweite Einlassfließweg 43 und der zweite Auslassfließweg 45 sind vom zweiten Hauptfließweg 44 anstelle der Fasergittermatte 101 durch die erste Trennschicht 12 abgegrenzt.
Das heißt, in einer Draufsicht aus der Schichtungsrichtung (Z-Richtung) gesehen, überlappen sich der erste Einlassfließweg 35 und der zweite Einlassfließweg 43 nicht, und der erste Auslassfließweg 37 und der zweite Auslassfließweg 45 überlappen sich nicht. Dementsprechend bilden der erste Einlassfließweg 35 und der erste Auslassfließweg 37 einen Teil des ersten Fließwegs 33 durch die Hauptoberfläche der zweiten Trennschicht 14, auf der das zweite Durchgangsloch nicht ausgebildet ist.
Außerdem bilden der zweite Einlassfließweg 43 und der zweite Auslassfließweg 45 einen Teil des zweiten Fließwegs 41 durch die Hauptoberfläche der ersten Trennschicht 12, auf der das erste Durchgangsloch nicht ausgebildet ist.
Vergleich zwischen Beispielen und vergleichende Beispiele
Nachfolgend werden vergleichende Beispiele und Beispiele in der ersten beispielhaften Ausführungsform mit Bezug auf Tabelle 1 in 4 beschrieben.
Sowohl für die vergleichenden Beispiele als auch für die Beispiele wurden die Fasergittermatten nach dem in der ersten beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer Fasergittermatte hergestellt. Die Fasergittermatte einer ersten Lage wurde auf der Seite eines zweiten Hauptfließwegs angebracht, und die Fasergittermatte einer zweiten Lage wurde in Richtung eines ersten Hauptfließwegs in Bezug auf den in der ersten beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Zellkultur-Chip angebracht.
In den vergleichenden Beispielen wurden, obwohl die Verflechtung zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage durch Steuerung einer Erwärmungstemperatur/-zeit in S05 in dem Verfahren zur Herstellung einer Fasergittermatte gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform gebildet wurde, sowohl für die erste Lage als auch für die zweite Lage, Fasern verwendet, die jeweils eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsform aufweisen.
Darüber hinaus wurden als Zellen, die in den Zellkultur-Chip ausgesät werden sollten, Zellen mit geringer Infiltrationskapazität und Zellen mit hoher Infiltrationskapazität als Zelltyp X verwendet, der auf der Seite eines ersten Hauptfließwegs ausgesät werden sollte, und Zellen mit geringer Infiltrationskapazität und Zellen mit hoher Infiltrationskapazität wurden als Zelltyp Y verwendet, der auf der Seite eines zweiten Hauptfließwegs ausgesät werden sollte. Die Kultur wurde ausgewertet, indem die Reihenfolge des Aussäens auf der Seite des ersten Hauptfließwegs und der Seite des zweiten Hauptfließwegs geändert wurde.
In der beispielhaften Ausführungsform wurde sowohl für den Zelltyp X als auch für den Zelltyp Y eine Zelle mit einer Zellgröße von 20 µm und eine Polymerverbindungslösung von 1 µm) (entspricht einer Molekülmasse von 750.000) als Testsubstanz verwendet.
Die Fasergittermatte, die mit dem Verfahren zur Herstellung einer Fasergittermatte gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform hergestellt wurde, wies eine Faser mit einem Durchmesser von 5 µm und eine Öffnung von 25 µm um die Faser herum, in Intervallen von 30 µm angeordnet, auf, was größer war als eine Größe von 20 µm, welche die Größe einer Zelle ist. Dementsprechend wurde durch die als Testsubstanz verwendete Polymerverbindungslösung 1 µm) (entspricht einer Molekülmasse von 750.000) nicht leicht verstopft.
Indessen zeigen die Auswertungsergebnisse der Kultur einen Zustand, in dem der Zelltyp X und der Zelltyp Y jeweils in Form eines Rasens gebildet wurden, ohne miteinander vermischt zu werden, und A bis E sind wie folgt:

A: Eine Rate, bei der der Zelltyp X und der Zelltyp Y jeweils in Form eines Rasens gebildet wurden, ohne miteinander vermischt zu werden, betrug 100%.
B: Eine Rate, bei der der Zelltyp X und der Zelltyp Y jeweils in Form eines Rasens gebildet wurden, ohne miteinander vermischt zu werden, betrug weniger als 100% und gleich oder mehr als 80%.
C: Eine Rate, bei der der Zelltyp X und der Zelltyp Y jeweils in Form eines Rasens gebildet wurden, ohne miteinander vermischt zu werden, betrug weniger als 80% und gleich oder mehr als 60%.
D: Eine Rate, bei der der Zelltyp X und der Zelltyp Y jeweils in Form eines Rasens gebildet wurden, ohne miteinander vermischt zu werden, betrug weniger als 60% und gleich oder mehr als 40%.
E: Eine Rate, bei der der Zelltyp X und der Zelltyp Y jeweils in Form eines Rasens gebildet wurden, ohne miteinander vermischt zu werden, betrug weniger als 40%.

In dem vergleichenden Beispiel 1 und dem vergleichenden Beispiel 2 in Tabelle 1 war in einem Fall, in dem Zellen mit geringer Infiltrationskapazität sowohl für den Zelltyp X, der auf der Seite des ersten Hauptfließwegs ausgesät wurde, als auch für den Zelltyp Y, der auf der Seite des zweiten Hauptfließwegs ausgesät wurde, ein Kulturergebnis C, unabhängig von der Reihenfolge des Aussäens der Zellen.
Es wird vermutet, dass der Grund dafür darin liegt, dass die Größe der Öffnungen in der Fasergittermatte größer war als die Größe einer auszusäenden Zelle, und dadurch einige Zellen von der Seite des Hauptfließwegs, auf der die Zellen ausgesät wurden, auf die gegenüberliegende Seite des Hauptfließwegs geschlüpft sind.
Andererseits war in dem vergleichenden Beispiel 3 und dem vergleichenden Beispiel 4 in einem Fall, in dem Zellen mit hoher Infiltrationskapazität für den Zelltyp Y verwendet wurden, der auf der Seite des zweiten Hauptfließwegs ausgesät wurde, ein Kulturergebnis in dem Fall, dass die Reihenfolge des Aussäens der Zellen von der Seite des ersten Hauptfließwegs zu der Seite des zweiten Hauptfließwegs war, D, was ein verschlechtertes Ergebnis war, und ein Kulturergebnis in dem Fall, dass die Reihenfolge des Aussäens der Zellen von der Seite des zweiten Hauptfließwegs zu der Seite des ersten Hauptfließwegs war, E, was ein weiter verschlechtertes Ergebnis war.
Es wird vermutet, dass der Grund dafür darin liegt, dass in dem vergleichenden Beispiel 3, obwohl die meisten Zellen mit geringer Infiltrationskapazität, die auf der Seite des ersten Hauptfließwegs ausgesät wurden, zuerst in Form eines Rasens gebildet wurden, die meisten Zellen mit hoher Infiltrationskapazität, die anschließend auf der Seite des zweiten Hauptfließwegs ausgesät wurden, in Richtung der Seite des ersten Hauptfließwegs schlüpften und sich mit den oberen Zellen vermischten.
Des Weiteren wird vermutet, dass in dem vergleichenden Beispiel 4 fast alle Zellen mit hoher Infiltrationskapazität, die auf der Seite des zweiten Hauptfließwegs ausgesät wurden, von der Fasergittermatte in Richtung der Seite des ersten Hauptfließwegs geschlüpft sind, und daher der Zelltyp X, der anschließend auf der Seite des ersten Hauptfließwegs ausgesät wurde, nicht in Form eines Rasens gebildet werden konnte.
In ähnlicher Weise war in dem vergleichenden Beispiel 5 und dem vergleichenden Beispiel 6 in einem Fall, in dem der Zelltyp X, der auf der Seite des ersten Hauptfließwegs ausgesät wurde, für Zellen mit hoher Infiltrationskapazität verwendet wurde, und der Zelltyp Y, der auf der Seite des zweiten Hauptfließwegs ausgesät wurde, für Zellen mit niedriger Infiltrationskapazität verwendet wurde, ein Ergebnis des vergleichenden Beispiels 5, bei dem die Zellen mit hoher Infiltrationskapazität zuerst ausgesät wurden, E, und ein Ergebnis des vergleichenden Beispiels 6, bei dem die Zellen mit hoher Infiltrationskapazität anschließend ausgesät wurden, D, wie in den oben beschriebenen Fällen des vergleichenden Beispiels 3 und des vergleichenden Beispiels 4.
Indessen war dem vergleichenden Beispiel 7 und dem vergleichenden Beispiel 8 in einem Fall, in dem Zellen mit hoher Infiltrationskapazität sowohl für den Zelltyp X, der auf der Seite des ersten Hauptfließwegs ausgesät wurde, als auch für den Zelltyp Y, der auf der Seite des zweiten Hauptfließwegs ausgesät wurde, ein Kulturergebnis E, unabhängig von der Reihenfolge des Aussäens der Zellen. Auch in diesem Fall wird vermutet, dass zuerst ausgesäte Zellen von der Fasergittermatte in Richtung der Seite des Hauptfließwegs schlüpften, auf der die Zellen anschließend ausgesät werden sollten, und dadurch ein Anteil in der Bildung des anschließend ausgesäten Zelltyps in Form eines Rasens minimiert wurde.
Indessen verbesserten sich die Kulturergebnisse in allen Beispielen, die den vergleichenden Beispielen entsprechen, und diese Tendenz war besonders bemerkenswert in den Beispielen, in denen der Zelltyp mit hoher Infiltrationskapazität zuerst von der Seite des zweiten Hauptfließwegs ausgesät wurde (Beispiele 4, 6 und 8).
Das heißt, es wird angenommen, dass durch zunächst Aussäen des Zelltyps Y mit hoher Infiltrationskapazität von der Seite des zweiten Hauptfließwegs unter Verwendung der Fasergittermatte 101 der beispielhaften Ausführungsform der Zelltyp Y in Form eines Rasens auf der Seite des zweiten Hauptfließwegs kultiviert wurde, ohne von der Fasergittermatte 101 zu schlüpfen, und der Zelltyp X, der auf der Seite des ersten Hauptfließwegs ausgesät wurde, anschließend in Form eines Rasens kultiviert wurde, unabhängig davon, ob die Infiltrationskapazität hoch oder niedrig war, und dadurch alle Zellen der Zelltypen X und Y sowohl auf der Seite des ersten Hauptfließwegs als auch auf der Seite des zweiten Hauptfließwegs in Form eines Rasens geschichtet werden konnten.
Das bedeutet, dass der Zelltyp mit hoher Infiltrationskapazität wahrscheinlich von einer Seite mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Form schlüpft, aber wahrscheinlich nicht von einer Seite mit einer im Wesentlichen flachen Form.
Das heißt, es wird angenommen, dass der Zelltyp, der eine hohe Infiltrationskapazität hat, wahrscheinlich in Lücken des Gitters passt, indem er eher in einer seitlichen Richtung benetzt wird als auf einer Oberfläche mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Form, und dadurch wahrscheinlich aus Öffnungen schlüpft, während, im Vergleich zu der Seite mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Form, der Zelltyp wahrscheinlich in einer Oberflächenrichtung benetzt wird in dem Fall, dass die Seite eine im Wesentlichen flache Form aufweist, und dadurch verhindert wird, dass ein Phänomen des Passens in Lücken des Gitters auftritt.
Darüber hinaus kann in einem Fall, in dem der Zelltyp X mit hoher Infiltrationskapazität auf der Seite des ersten Hauptfließwegs ausgesät wurde, ferner erwartet werden, dass ein Zellrasen mit einer Funktion erhalten werden kann, die derjenigen eines lebenden Körpers näherkommt, durch eine Benetzung in einer seitlichen Richtung der im Wesentlichen kreisförmigen Form, um Wasser im Voraus durch eine Öffnung im Gitter mit dem Zelltyp Y, der auf der Seite des zweiten Hauptfließwegs ausgesät wurde, in Kontakt zu bringen.
Um einen solchen Effekt zu erzielen, wurde in der beispielhaften Ausführungsform der wünschenswerteste Kontaktwinkel zwischen der im Wesentlichen kreisförmigen Form und Wasser auf 90° festgelegt, aber es wird erwartet, dass sich der gleiche Effekt in einem Fall zeigt, in dem ein Kontaktwinkel auf 90° oder mehr und 150° oder weniger festgelegt wird.
Des Weiteren wurden in der beispielhaften Ausführungsform der Zelltyp X und der Zelltyp Y mit jeweils einer Zellgröße von 30 µm verwendet, 1 µm) (entspricht einer Molekülmasse von 750.000) wurde als Testsubstanz verwendet, und eine Lücke in der Fasergittermatte 101 wurde auf 30 µm festgelegt, was das Verstopfen mit einer Testsubstanz verhindern konnte, aber diese Werte können nach Belieben festgelegt werden.
Im Besonderen ist es als Untergrenze erforderlich, dass ein Zwischenraum größer ist als eine Größe, bei der eine zu verwendende Testsubstanz in Abhängigkeit von der Molekülmasse und der Konzentration der Testsubstanz verstopft. Als Obergrenze ist es jedoch ausreichend, wenn ein Zwischenraum so groß ist, dass er den Durchgang von ausgesäten Zellen verhindern kann.
Des Weiteren wurde in der beispielhaften Ausführungsform eine Polystyrolfaser mit einem Durchmesser von 5 µm verwendet, der Durchmesser kann jedoch nach Belieben festgelegt werden.
Im Besonderen kann der Durchmesser 1 µm oder mehr und 50 µm oder weniger betragen, was als Gerüst für die zu kultivierenden Zellen funktionieren sollte. Das Material ist nicht auf Polystyrol beschränkt, es können auch Materialien auf Polymilchsäurebasis oder Materialien auf Silikonbasis sein, die eine geringe Zytotoxizität aufweisen, aber es ist wünschenswert, ein Polymermaterial zu verwenden, da es in Abhängigkeit von einem Zellgerüst Flexibilität aufweisen muss.
Darüber hinaus ist ein Drehwinkel von 90° in einer Ebene in Schritt S03 des Verfahrens zur Herstellung einer Fasergittermatte gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform nicht auf diesen Winkel beschränkt, und wenn ein Winkel 30° oder mehr und 150° oder weniger beträgt, ist es möglich, sowohl den Durchgang von Zellen als auch das Verstopfen mit einer Testsubstanz zu verhindern.
Darüber hinaus ist es in einem Fall, in dem es erforderlich ist, eine Dicke der Fasergittermatte in Abhängigkeit von den zu verwendenden Zellkultur-Chips zu erhöhen, ausreichend, wenn das Drehen und Spinnen einer Folie nach Schritt S04 des in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Fasergittermatte auf die gleiche Weise wiederholt wird. In diesem Fall ist es wünschenswert, Drehwinkel und Abstände zwischen den Fasern zu vereinheitlichen, um ein Verstopfen mit einer Testsubstanz zu verhindern.
Einfangen und Rückgewinnen auf Ein-Zell-Ebene
Die Wirkungen, die die Fasergittermatte der beispielhaften Ausführungsform im Zellkultur-Chip zeigt, sind auch für das Einfangen und Rückgewinnen von Zellen effektiv.
Im Besonderen in einem Fall, in dem die Fasergittermatte als Trennmembran zum Einfangen und Rückgewinnen einer Substanz mit der Größe einer Zelle (beispielsweise eines roten Blutkörperchens mit einem Durchmesser von 8 µm) aus einer Probe (beispielsweise Blut) verwendet wird, wird in dem vergleichenden Beispiel, bei dem nur Fasern mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Querschnittsform verwendet werden, durch Benetzen in einer seitlichen Richtung als eine Oberfläche mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Form, die Substanz mit der Größe einer Zelle wahrscheinlich in Lücken des Gitters passen, und es ist dadurch schwierig, die Substanz zurückzugewinnen, obwohl sie eingefangen werden kann.
In dem Beispiel, in dem Fasern mit einer im Wesentlichen flachen Querschnittsform verwendet werden, wird es indessen im Vergleich zu der im Wesentlichen kreisförmigen Form einfacher, in einer Oberflächenrichtung zu benetzen, und dadurch ist es möglich, ein Phänomen zu verhindern, bei dem die Substanz in Lücken des Gitters passt, und sowohl das Einfangen als auch die Rückgewinnung einer Substanz mit der Größe einer Zelle zu erreichen.
Die vorliegende Offenbarung umfasst eine geeignete Kombination aus jeder beispielhaften Ausführungsform und/oder jedem Beispiel unter den verschiedenen oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen und/oder Beispielen, und die Wirkungen jeder der beispielhaften Ausführungsformen und/oder Beispiele können weiterhin gezeigt werden.
Die Verwendung der Fasergittermatte gemäß der vorliegenden Offenbarung trägt beispielsweise zu neuen Erweiterungen bei der Entwicklung von pharmazeutischen Produkten und dergleichen bei, wie beispielsweise der Einrichtung eines Testsystems durch Zellen, die unter Verwendung eines Zellkultur-Chips gezüchtet werden.

Claims

Fasergittermatte, wobei die Fasergittermatte eine Gitterstruktur aufweist, in der zwei oder mehr Lagen von ebenen Faseranordnungsgruppen geschichtet sind, wobei in jeder der ebenen Faseranordnungsgruppen die Längsrichtungen einer Vielzahl von Fasern aus einem Polymermaterial in einer Ebene entlang einer Richtung angeordnet sind, die Längsrichtungen der Fasern in einer der Faseranordnungsgruppen diejenigen der Fasern in der anderen Faseranordnungsgruppe in zwei benachbarten Lagen der Faseranordnungsgruppen unter einem Schnittwinkel von 30° oder mehr und 150° oder weniger, in einer Draufsicht aus einer Richtung senkrecht zur Ebene gesehen, schneiden, ein oberer Teil eines Querschnitts der Faser in der Faseranordnungsgruppe in einer untersten Lage im Wesentlichen kreisförmig ist, und ein unterer Teil eines Querschnitts der Faser in der Faseranordnungsgruppe in der untersten Lage im Wesentlichen flach ist, wobei der obere Teil eine Seite ist, auf der die benachbarte Faseranordnungsgruppe vorhanden ist, und der untere Teil eine Seite ist, auf der die benachbarte Faseranordnungsgruppe nicht vorhanden ist, und ein Querschnitt der Faser in der Faseranordnungsgruppe in einer anderen Lage als der untersten Lage im Wesentlichen kreisförmig ist.
Fasergittermatte nach Anspruch 1, wobei ein Kontaktwinkel zwischen der im Wesentlichen kreisförmigen Form in der Faseranordnungsgruppe in der Lage, die nicht die unterste Lage ist, und Wasser 90° oder mehr und 150° oder weniger beträgt.
Fasergittermatte nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein durchschnittlicher Durchmesser der Fasern in der Faseranordnungsgruppe 1 µm oder mehr und 50 µm oder weniger beträgt.
Verfahren zur Herstellung einer Fasergittermatte, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt des Schichtens von zwei oder mehr Lagen ebener Faseranordnungsgruppen, wobei in jeder der ebenen Faseranordnungsgruppen die Längsrichtungen einer Vielzahl von Fasern aus einem Polymermaterial in einer Ebene entlang einer Richtung angeordnet sind, so dass die Längsrichtungen der Fasern in einer der Faseranordnungsgruppen diejenigen der Fasern in der anderen Faseranordnungsgruppe in zwei benachbarten Lagen der Faseranordnungsgruppen unter einem Schnittwinkel von 30° oder mehr und 150° oder weniger, in einer Draufsicht aus einer Richtung senkrecht zu der Ebene gesehen, schneiden; und einen Schritt des Durchführens einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur, die gleich oder höher als ein Schmelzpunkt des Polymermaterials der Faser und niedriger als eine Temperatur ist, bei der die Faser geschmolzen und geschnitten wird, wobei die beiden benachbarten Lagen der Faseranordnungsgruppen durch den Schritt des Durchführens der Wärmebehandlung an einer Mehrzahl von Abschnitten, an denen die beiden benachbarten Lagen miteinander in Kontakt sind, miteinander verflochten werden.
Verfahren zur Herstellung einer Fasergittermatte nach Anspruch 4, wobei ein unterer Teil eines Querschnitts der Faser in der Faseranordnungsgruppe in einer untersten Lage durch den Schritt des Durchführens der Wärmebehandlung bei der Temperatur, die gleich oder höher als der Schmelzpunkt des Polymermaterials der Faser und niedriger als die Temperatur ist, bei der die Faser geschmolzen und geschnitten wird, in eine im Wesentlichen flache Form gebracht wird, wobei der untere Teil eine Seite ist, auf der die benachbarte Faseranordnungsgruppe nicht vorhanden ist.
Zellkultur-Chip umfassend die Fasergittermatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3.