JP2010063379A - 細胞培養担体 - Google Patents
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Abstract
【課題】凹部内で細胞を安定して接着させることができ、より3次元的に細胞を培養することができ、更に、凹部内に栄養素を容易に送り込むことが可能な細胞培養担体の提供。
【解決手段】本発明に係る細胞培養担体1は、細胞を培養する凹部5が複数設けられた細胞培養担体1であって、前記凹部5は、前記凹部5が設けられた面3Aに対向する面3Bまで貫通する貫通口で構成されており、前記貫通口を構成する側部5Aの少なくとも表面は多孔体で構成されている。
【選択図】図2
【解決手段】本発明に係る細胞培養担体1は、細胞を培養する凹部5が複数設けられた細胞培養担体1であって、前記凹部5は、前記凹部5が設けられた面3Aに対向する面3Bまで貫通する貫通口で構成されており、前記貫通口を構成する側部5Aの少なくとも表面は多孔体で構成されている。
【選択図】図2
Description
本発明は、3次元的な細胞の培養が可能な細胞培養担体に関する。
近年、細胞培養技術の向上に伴って、細胞が産生するアミノ酸やタンパク質などを用いた医薬品の開発、更には、細胞自身を患部に移植する再生医療などが行われるようになり、状態が良い細胞が大量に必要とされるようになってきた。このため、様々な細胞を生体外(in vitro)で効率的に培養する方法が検討されている。しかし、これらの研究の多くは、ゼラチンなどをコーティングしたシャーレやフラスコ上などの2次元的な環境で行われている。
近年、3次元構造を持たせたバイオマテリアルで細胞を培養すると、細胞の生存率や物質生産効率が向上する傾向があることが示されつつある。このため、3次元培養法が注目を集めている。以上のような現状から、今後は、より生体内(in vivo)環境に酷似した3次元構造を備えたバイオマテリアルの開発が重要になると考えられる。
このようなバイオマテリアルとしては、ガラス等の無機材料、ステンレス綱等の金属材料、合成樹脂、ゴム等からなる基板表面上に、細胞を凝集化させて保持するための、アレイ状やハニカム状に規則配列された細胞培養セル(本願でいう凹部)を備えた細胞培養チップが開示されている(例えば、特許文献1)。
また、細胞培養担体に1より大きい比重を有する比重調整物質を含めることによって、細胞培養中に細胞培養担体が浮くことがなく、かつ、細胞を良好に培養することが可能な細胞培養担体が開示されている(例えば、特許文献2)。
特開2005−27598号公報
特開2007−174989号公報
しかしながら、特許文献1に記載されているように、細胞培養担体の素材として高分子や金属材料等を用いると、細胞培養担体全域にわたって緻密質構造になるため、撒種した細胞が凹部内に接着されずに浮いてしまうため、細胞が凹部内に安定して接着されないという課題を有していた。
また、特許文献2に記載の技術はこのような課題を解決するものであるが、これによって、細胞が細胞培養担体表面に接着されてしまうため、細胞の成長方向が上方のみとなってしまい、3次元的な培養としては限界があるものであった。
また、特許文献1や特許文献2に示すように、細胞培養セルの底部が緻密体で構成されていると、前記底部側から前記セル内に栄養素を送り込むことができないという問題もあった。
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、凹部内で細胞を安定して接着させることができ、より3次元的に細胞を培養することができ、更に、凹部内に栄養素を容易に送り込むことが可能な細胞培養担体を提供することを目的とする。
本発明に係る細胞培養担体は、細胞を培養する凹部が複数設けられた細胞培養担体であって、前記凹部は、前記凹部が設けられた面に対向する面まで貫通する貫通口で構成されており、前記貫通口を構成する側部の少なくとも表面は多孔体で構成されていることを特徴とする。
このような細胞培養担体を用いることで、凹部内で細胞を安定して接着させることができ、より3次元的に細胞を培養することができ、更に、凹部内に栄養素を容易に送り込むことが可能となる。
前記貫通口の幅が10μm以上1000μm以下であり、深さが10μm以上1000μm以下であることが好ましい。
通常、細胞のサイズは10〜20μmであることから、凹部(マイクロウェル部)で細胞が選択的に接着・増殖することを考慮すると、径・深さともに10μm以上であることが好ましい。
前記細胞培養担体は、ジルコニア、イットリア、チタニア、アルミナ、シリカ、ハイドロキシアパタイトおよびβ−リン酸三カルシウムのうちのいずれか1種のセラミックスで構成されていることが好ましい。
このような構成を備えることで、細胞に害がなく、細胞を培養することができる。
本発明は、凹部内で細胞を安定して接着させることができ、より3次元的に細胞を培養することができ、更に、凹部内に栄養素を容易に送り込むことが可能な細胞培養担体が提供される。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る細胞培養担体の外観構成の一例を示す上面図であり、図2は、図1のA−A線における断面図である。
本実施形態に係る細胞培養担体1は、図1および図2に示すように、細胞を培養する凹部5が複数設けられ、前記凹部5は、前記凹部5が設けられた面3A(表面:細胞投入面)に対向する面3B(裏面)まで貫通する貫通口で構成されており、前記貫通口を構成する側部5Aの少なくとも表面は多孔体で構成されている。
本実施形態に係る細胞培養担体1は、上述したような構成を備えているため、凹部5内に投入された細胞は、表面が多孔体で構成された側部5Aに細胞が接着され、いわゆる凹部5内で細胞が宙ずり状態で保持されることになる。
そのため、細胞培養担体1は、凹部5内で細胞を安定して接着させることができると共に、凹部5内で接着された細胞の下方は浮いた状態となっているため、前記下方にも大きい空間が存在することになる。従って、底部に接着させる従来の細胞培養担体よりも、より3次元的に細胞を培養することができる。
更に、凹部5は貫通口で構成されているため、凹部5内に一方の面(通常は裏面3B)から栄養素を容易に送り込むことが可能となる。
また、前記凹部5が貫通口で構成されているため、一方の面(通常は裏面3B)から前記凹部5内で細胞が培養される状況も逐次観察することができる。
なお、板状体3は、前述したように、貫通口を構成する側部5Aの少なくとも表面が多孔体で構成されていれば、その他の部分は緻密体で構成されていてもよい。なお、板状体3を製造する観点から考えると、板状体3は、全体が3次元的に連通した開気孔を有する多孔体で構成されていることが好ましい。
このような構成とすることで、細胞培養担体1の製造の際には、製造工程が増えることなく容易に板状体3を製造することができる。
なお、ここでいう多孔体の開気孔の気孔径、気孔同士を連通する連通部の口径及び気孔率は、板状体3がその形態を保つことができる程度に十分な強度を有していれば、特に限定されない。
このような場合の気孔径としては、例えば、100μm以上600μm以下であり、連通部の口径としては、例えば、10μm以上60μm以下であり、気孔率としては、例えば、55%以上85%以下である。なお、ここでいう開気孔の気孔径は、顕微鏡による観察により測定した平均値である。また、連通部の口径は、水銀圧法で測定した平均値である。気孔率は、多孔体の密度と多孔体の骨格部の密度との理論密度から算出した値である。
前記貫通口の幅が10μm以上1000μm以下であり、深さが10μm以上1000μm以下であることが好ましい。
通常、細胞のサイズは10〜20μmであることから、凹部(マイクロウェル部)で細胞が選択的に接着・増殖することを考慮すると、径・深さともに10μm以上であることが好ましい。
前記板状体3は、ジルコニア、イットリア、チタニア、アルミナ、シリカ、ハイドロキシアパタイトおよびβ−リン酸三カルシウムのうちのいずれか1種のセラミックスで構成されていることが好ましい。
このような構成を備えることで、細胞に害がなく、細胞を培養することができる。
より好ましくは、ハイドロキシアパタイトを用いた方が生体適合性の観点から更に好ましい。上述したような細胞培養担体は1、例えば、下記のような方法で製造することができる。所望のセラミックス原料粉に、分散媒として、例えば、ポリエチレンイミン水溶液を加え、ボールミルで攪拌混合して原料スラリーを調整し、この原料スラリーに、起泡材として、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテルを添加して攪拌して泡沫状スラリーを調整する。さらに、架橋剤としてソルビトールポリグリシジルエーテルを添加し、混合後、型に鋳込み、ゲル化体を作製する。その後、得られたゲル化体を減圧し、硬化後、型から取り出し、例えば、30℃、湿度90%の加湿乾燥器内で一昼夜乾燥させ、成形体(乾燥体)とする、次に、この成形体を、例えば、1200℃で1時間焼成して、焼結体とした後、得られた焼結体に、凹部5となる複数の貫通孔を形成することによって、板状体3が作製することができる。
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明は、下記実施例により限定されるものではない。
(実施例1)
板状体3を気孔率50%〜60%を有するハイドロキシアパタイト多孔体の焼結体として、それぞれ構成し、幅が40μm、深さが40μmである貫通口が複数形成された図1に示すような細胞培養担体1を作製した。
(実施例1)
板状体3を気孔率50%〜60%を有するハイドロキシアパタイト多孔体の焼結体として、それぞれ構成し、幅が40μm、深さが40μmである貫通口が複数形成された図1に示すような細胞培養担体1を作製した。
次に、この細胞培養担体1を24ウェルプレートの穴に入れ、Hep−G2(ヒト肝ガン細胞)を1.0×104個撒種し、10%FBS(fetal bovine serum;ウシ胎児血清)を混合したDMEMを用いて、5%CO2インキュベータ内で、37℃で培養した。
7日間経過後、培養担体上で増殖したHep−G2を、トリプシン処理により剥離し、血球計算板により、細胞数を計測したところ、5.0×105個であった。また、増殖した細胞を、グルタルアルデヒドで固定処理し、SEM観察したところ、凹部5内で、Hep−G2が細胞凝集体を形成していることが認められた。
さらに、上記において増殖したHep−G2について、免疫測定法により、細胞1.0×106個当たりのアルブミン量を算出したところ、400μg/日であり、ゼラチンコートディッシュにおいて増殖したHep−G2と比較して、約6倍の物質生産能力を有していることが認められた。
(比較例1)
板状体3の凹部5を貫通口としないで底部を備えている凹部で構成し、その他は、実施例1と同様な細胞培養担体を作製した。
(比較例1)
板状体3の凹部5を貫通口としないで底部を備えている凹部で構成し、その他は、実施例1と同様な細胞培養担体を作製した。
次に、この細胞培養担体を24ウェルプレートの穴に入れ、Hep−G2(ヒト肝ガン細胞)を1.0×104個撒種し、10%FBS(fetal bovine serum;ウシ胎児血清)を混合したDMEMを用いて、5%CO2インキュベータ内で、37℃で培養した。
7日間経過後、培養担体上で増殖したHep−G2を、トリプシン処理により剥離し、血球計算板により、細胞数を計測したところ、1.0×105個であった。また、増殖した細胞を、グルタルアルデヒドで固定処理し、SEM観察したところ、凹部5内で、Hep−G2が細胞凝集体を形成していることが認められた。
さらに、上記において増殖したHep−G2について、免疫測定法により、細胞1.0×106個当たりのアルブミン量を算出したところ、40μg/日であり、ゼラチンコートディッシュにおいて増殖したHep−G2と比較して、物質生産能力は同等程度であることが認められた。
1…細胞培養担体、3…板状体、5…凹部、5A…側部。
Claims (3)
- 細胞を培養する凹部が複数設けられた細胞培養担体であって、
前記凹部は、前記凹部が設けられた面に対向する面まで貫通する貫通口で構成されており、
前記貫通口を構成する側部の少なくとも表面は多孔体で構成されていることを特徴とする細胞培養担体。 - 前記貫通口の幅が10μm以上1000μm以下であり、深さが10μm以上1000μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の細胞培養担体。
- ジルコニア、イットリア、チタニア、アルミナ、シリカ、ハイドロキシアパタイトおよびβ−リン酸三カルシウムのうちのいずれか1種のセラミックスで構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の細胞培養担体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008230690A JP2010063379A (ja) | 2008-09-09 | 2008-09-09 | 細胞培養担体 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012101892A1 (ja) * | 2011-01-27 | 2012-08-02 | 富山県 | マイクロウェルアレイチップおよび細胞の回収方法 |
JP2013102737A (ja) * | 2011-11-15 | 2013-05-30 | Covalent Materials Corp | 細胞培養担体及びその製造方法 |
WO2020243035A3 (en) * | 2019-05-24 | 2021-05-14 | The Regents Of The University Of Michigan | Bioreactor assembly, bioreactor, and method of operating same |
EP3868862A4 (en) * | 2018-10-20 | 2022-07-20 | Toyo Seikan Group Holdings, Ltd. | SPHERE CULTURE ELEMENT, CULTURE CONTAINER, PERFORATED ELEMENT TREATMENT METHOD AND CLEANING CONTAINER |
-
2008
- 2008-09-09 JP JP2008230690A patent/JP2010063379A/ja active Pending
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