JP2010539935A - 灌流可能な微小血管システムを作製するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、NIH国立心臓、肺および血液研究所により与えられた認可番号1R21 HL081152−01の下で政府支援を得て行われた。政府は本発明においてある種の権利を有する。
本出願は、「灌流可能な微小血管システムを作製するための方法」という表題の、2006年3月24日に出願されたNeumannの同時係属米国出願第11388920号の優先権を主張し、その一部継続出願である。Neumannの米国出願第11388920号は参照により本明細書に組み込まれている。
生体組織の不透明性を回避するために、研究者らは両生類幼虫の天然に透明な尾部を含む生きた動物の「窓」(ClarkとClark、1939)、あるいはウサギの耳(ClarkとClark、1939)、マウスの皮膚(Algire、Chalkleyら、1945)およびハムスターの頬袋(GreenblattとShubi、1968)に植え込まれた、またはウサギの角膜ポケット(Gimbrone、Cotranら、1974)もしくはニワトリ絨毛尿膜(Ausprunk、Knightonら、1974)から開発された特殊な観察室を通じて血管新生を観察してきた。これらの初期の大部分が記述的な研究から、腫瘍誘導血管走化性の中核的パラダイムの確証および血管増殖を促進する拡散性腫瘍由来分子の対応する発見が生まれた。インビボでの血管新生の新しいアッセイでは、げっ歯類の皮下に植え込まれたゲル状基底膜タンパク質の重合体スポンジまたはプラグへの血管内殖が測定される(Passaniti、Taylorら、1992; Andrade、Machadoら、1997; Akhtar、Dickersonら、2002; Koike、Vernonら、2003)。そのすべての優雅さの割に、インビボでのアプローチは、(1)動物による血管新生応答の種内変動;(2)ある種から別の種への結果の移行の欠如;(3)動物の購入および維持の高コスト;(4)研究目的のための動物使用に対する国民の不支持;および(5)動物手術ならびに結果の視覚化および評価において直面する複雑さによって困難になる。
血管新生の分子力学を理解することを目指して、大血管から単離した内皮細胞が、血管の内膜をシミュレートするコンフルエントな舗道様単層を形成するまで平皿で培養された(Jaffe、Nachmanら、1973; Gimbrone 1976)。大血管中の内皮障害に対する増殖応答のモデルとしては有用であるが(Gimbrone、Cotranら、1974; Fishman、Ryanら、1975; MadriとStenn 1982; MadriとPratt 1986; Jozaki,Maruchaら、1990; Rosen、Meromskyら、1990)、硬い基層上の内皮細胞の単層培養物は、血管新生のシミュレーションで毛細血管様の管に典型的に組織化されることはない。しかし、1980年、毛細血管内皮細胞の長期培養の成功に続いて(Folkman、Haudenschildら、1979)、ウシまたはヒト毛細血管内皮細胞の20〜40日培養物がコンフルエント細胞単層上に2D細胞ネットワークを発生させたことが報告され、これは「インビトロ血管新生」と呼ばれるプロセスである(FolkmanとHaudenschild 1980)。ネットワークの内皮細胞は、「管腔」が、その上に細胞が組織化される「マンドレル」の内因的に合成されるネットワークであると解釈される原線維/アモルファス物質で充填された「管」のように見えた。その後の研究により、大血管由来の内皮細胞による(Maciag、Kadishら、1982; Madri 1982; Fader、Marasaら、1983)および基底膜タンパク質の展性水和ゲル(たとえば、Matrigel(登録商標)ゲル)上に播種された内皮細胞による(Kubota、Kleinmanら、1988)類似の2Dネットワーク形成が報告された。
1.浸潤:2Dモデルの内皮細胞は細胞外マトリックス上にネットワークを形成し、細胞外マトリックスに潜り込む傾向をほとんど示さない(Vernon、Angelloら、1992; Vernon、Laraら、1995)。
2.方向性:2Dモデルでは、内皮細胞のネットワークは、予め位置決めした細胞のフィールド全体でほぼ同時にインビトロで形成されるが、インビボでの血管新生は、複数レベルの枝分かれにより分岐するフィラメント状の芽による細胞外マトリックスのベクトル浸潤を伴う。
3.正しい極性:2Dモデルは、毛細管に著しく類似する単細胞管を作る(Maciag、Kadishら、1982; Feder、Marasaら、1983; SageとVernon 1994)が、その極性は「裏返し」になっている、すなわち、2Dモデルは基底層物質をその管腔表面に沈着させ、その血栓形成表面を周囲の培地に外側に向けており(Maciag、Kadishら、1982; Feder、Marasaら、1983)、これはインビボでの状況とは正反対である。
4.管腔形成:2Dモデルが開存性管腔をもつ内皮細胞(EC)管を生み出している証拠は弱い。典型的に、内皮細胞管は(外因性であれ細胞により合成されようと)細胞外マトリックスで充填されている「管腔」空間を有する(Maciag、Kadishら、1982; Madri 1982; Feder、Marasaら、1983; SageとVernon 1994; Vernon、Laraら、1995)。開存性管腔は、それが存在するところでは、通常、内皮細胞細胞質の厚い壁に隣接する細隙状のまたは狭い円筒空間のように見え、インビボでの毛細管を典型的に表す膨張薄壁内皮細胞管とは全く異なっている。
5.細胞特異性:2Dモデルでの細胞ネットワークは、非EC細胞型により実現されることがある機械的プロセスにより生み出される(Vernon、Angelloら、1992; Vernon、Laraら、1995)。実際、数学モデリングによれば、張力を展性のある2D細胞外マトリックス(内因的に合成されるものでも、供給される(たとえば、Matrigel(登録商標)ゲル)ものでも)に適用することができるどんな接着細胞型も最適条件下でネットワークを生み出すことができることが明らかにされている(Manoussaki、Lubkinら、1996)、
である。
インビボでの血管新生は3D細胞外マトリックス内で起こると認識されているために、出芽がインビトロでの細胞外マトリックスの3Dゲル内で誘導される種々のモデルが生まれてきた。初期の3Dモデルでは、コラーゲンゲル内に分散された内皮細胞(Montesano、Orciら、1983)は索および管のネットワークを形成した(ElsdaleとBard 1972)。その内皮細胞管は正しい極性を示したが、浸潤および方向性という特徴が欠けていた(内皮細胞は細胞外マトリックス中に予め埋め込まれ、均一に分散されていた)。にもかかわらず、このアプローチは、管腔形成について(DavisとCamarillo 1996)および増殖因子に対する内皮細胞の応答について(Madri、Prattら、1988; Merwin、Andersonら、1990; KuzuyaとKinsella 1994; Marx、Perlmutterら、1994; DavisとCamarillo 1996)の研究では有用であることが判明していた。
ここで図2A、図2B、図2Cおよび図2Dに言及すると、既知の熱収縮工程の例となる概略図が示されている。図2Aに具体的に示されるように、それぞれの培養/灌流装置(CPD)は、支持フレーム12により保持された1つまたは複数のマンドレル2を含んでいてもよい。目的の血管内径の径のマンドレル2が、その両末端を医療グレード収縮管セグメント4にぴったり入れて収まっている。マンドレル2は、模倣される血管の大きさにより、数マイクロメートルから数ミリメートルまでの径を有する生体適合性繊維(たとえば、高分子、ガラス、ワイヤーまたは同等物)を含んでいてもよい。一例では、光ファイバーを含む微小毛細血管をマンドレルとして用いた。
ここで図3Aに言及すると、いくつかのマンドレル/収縮管集合体11の灌流のための既知の装置が示されている。フレーム20は、ポリカーボネートまたは同等の材料を都合よく圧延してもよい。分配チャンバー30が設計図に含まれてもよく、これにより多くのバイオ人工血管の同時灌流が可能になる。マンドレル2を含む一組の糸の末端はシリコン管23に集められる。
ここで図3Bに言及すると、取付け培養/灌流装置の製造法で使用される新規の設計図が図式的に示されている。単一血管設計、CPD70は、2枚のレーザー切断Mylar(登録商標)フレーム22間に熱収縮管に保持されたマンドレル2を挟むことにより都合よく作製してもよい。下に詳述される通りに構築された円筒状エポキシ樹脂多岐管21は、マンドレル/収縮管集合体11を保持するために都合よく使用してもよい。
ここで図5A、図5Bおよび図5Cに言及すると、微細加工された培養/灌流装置の別の設計図が図式的に示されている。図5Aは、特に、穿孔が収縮管の代わりになるスリーブ56を有しているフレーム中の小穿孔54を通じて取り込まれる一組のマンドレル2を示している。図5Bは、特に、フレーム壁52中にはめ込まれた一組のマンドレル2を含む細胞播種前のCPDを示している。
ここで図6に言及すると、細胞播種法が図式的に示されている。細胞播種のためのCPD70を準備するために、CPD70は先ず洗浄され、次に紫外線殺菌される。無菌条件下で、CPDは表面、たとえば、ペトリ皿72の底に固定される。次に、CPDフレーム集合体70の内部ウィンドウ76(図3Bに示されている)をラミニン1などの接着タンパク質を含有する溶液で満たす。1つまたは複数のスペーサー77を必要に応じて使用してもよい。インキュベーション時間の後、接着タンパク質含有溶液を取り除き、次に、培養液中の目的の細胞型(たとえば、平滑筋細胞または内皮細胞)の懸濁液をCPD70のウィンドウ76に移す。
培養装置を先ず洗浄し、次に30分間、両側から紫外線暴露により無菌化する。無菌条件下で、装置を無菌条片でペトリ皿の底に固定する。
次に、装置の内部ウィンドウをラミニン1の接着タンパク質溶液で満たす(フィブロネクチン、フィブリン、またはゼラチンなどの他の接着タンパク質を代わりに使用することができる)。
一晩インキュベーション後、接着タンパク質含有溶液を取り除き、次に培養液中のヒト血管内皮細胞の懸濁液を装置のウィンドウに移す。
次に、ペトリ皿を逆さまにひっくり返し、このようにして装置のウィンドウに細胞培養懸濁液の懸滴を作り出す。細胞培養インキュベーター中(5%CO2、37℃)での45分間のインキュベーション時間後、多数の細胞が装置内のマンドレル/収縮管集合体に付着することになる。
次に、ペトリ皿を立位に戻し、装置が沈むまでヒト血管内皮細胞用の増殖培養液で満たす。
マンドレルに結合していない細胞は浮き上がり、吸引して破棄することができる。
次に、ペトリ皿をインキュベーター中(5%CO2、37℃)に入れる。マンドレルに付着した細胞は広がり増殖し、ヒト血管内皮細胞の同心円状の単層を形成する。
次に、培養液をペトリ皿から取り除く。コラーゲン溶液を培養装置のウィンドウに満たし、固化させ、このようにしてマンドレルを細胞層で埋め込む。
ヒト血管内皮細胞がコラーゲンゲル中に芽を形成することになる。次に、マンドレルをゆっくり引き抜き、後にヒト血管内皮細胞の灌流可能な「親」微小血管が残る。
次に、装置の多岐管は灌流システムに繋がれ、ヒト血管内皮細胞増殖培養液で灌流される。
CPDは、灌流システムに線形様式でまたは循環様式のいずれで繋いでもよい。線形配置は、重力フローシステム、または市販のもしくは注文製の注射器ポンプを付けて作製してよい。注射器は灌流培養液で満たし、注射器ポンプに取り付け、ガス気密管を介してCPDの上流末端に繋がれる。CPDは無菌条件下でインキュベーターに保存してもよいし、無菌細胞培養環境をCPD内に確立してもよい。CPDの下流多岐管は、灌流液を回収する末端貯蔵容器に繋がれる。循環システムを、蠕動ポンプを使用することにより作製してもよい。線形システムにも循環システムにもガス交換用の装置を取り付けてよい。ガス濃度、灌流圧、流量、温度、ならびに栄養分および代謝副産物の濃度は、センサーで測定する。集めたデータはフィードバックループに送ることもでき、目的のパラメータの厳格な制御を可能にする。
血管新生関連研究のためのモデル
ここで図7に言及すると、図7は、2つのバイオ人工親血管200、202間の毛細血管網の概略図を示している。液体灌流液204は、「静脈」親血管202への流量(f)を減少し、「動脈」親血管200での抵抗(R)を増加することにより毛細管206を通して経路を変更される。したがって、灌流液204は圧力の高い血管から圧力の低い血管へ推進され、動脈末端から毛細血管床の静脈末端への自然な血流をシミュレートする。
冠状動脈代用物の作製のために、内径がほぼ4mmから5.5mmの血管管腔を有する冠状動脈代用物を生じるように外径が選択されたマンドレル。代わりに、マンドレルは、灌流され、冠状動脈代用物の増殖期間中に栄養素とガスの交換を可能にするくらいの透過性のある中空管でもよい。冠状動脈代用物は、平滑筋細胞からのみ増殖されて、このようにして血管中の中間層に類似する構造物を提供するか、または、2つもしくは3つの細胞型から複合構造物として作製されてもよい。
本明細書に開示するCPD法を使用して、冠状動脈以外の径と種類の血管を作製してもよい。マンドレルの径を変えれば、血管の径も変わることになる。血管の種類(動脈、静脈、リンパ管)は、細胞の表現型、および/または細胞の増殖が阻害される時点によって変えてもよい。たとえば、静脈はわずかな平滑筋細胞層のみを含有する。
本明細書に開示するCPD法は、胆管、涙管、耳管、卵管、輸精管、尿管、尿道、肺気道、等などの他の管状組織の工学のために使用してもよい。本明細書に開示するCPD法は、神経増殖および修復の誘導のための、グリア細胞を含む異なる細胞型からの神経導管の作製にも有用であることが判明する可能性がある。
本明細書に開示するCPD法は、取り外し可能なマンドレルの列をスカフォールドとして使用することにより、組織および器官の工学のために使用してもよい。目的の組織/器官(筋肉、肝臓、腎臓、肺、皮膚、等)の細胞は、接着タンパク質被膜マンドレル上に播種される。これらのマンドレルは、固形線維もしくはワイヤーから、または、代わりにセルロースなどの灌流可能な透過性管から作製してもよい。マンドレルは、単一の細胞スリーブを合併させる正確な間隙をおいて互いに分離される。この方法を使用して、シート状またはブロック状の組織を形成してもよい。次に、マンドレルを引き抜いて(または、別々に取り除いて)、バイオ人工組織は、灌流システムを用いて内部で灌流される。
製造前バイオ人工血管システムを使用して、糖尿病患者の慢性潰瘍のためなどの創傷治癒に役立ててもよい。バイオ人工毛細血管網を(たとえば、細胞外マトリックスゲルから、血管新生増殖因子で強化された)パッチ状の支持材料に埋め込み、創傷上に置くことができる。酸素添加栄養溶液を自律的に灌流すれば、バイオ人工血管はドーナーの脈管構造および皮膚の出芽を促進すると考えられる。代わりに、そのようなバイオ人工血管パッチを創傷と植皮間に挟み込めば、移植片の内殖を促進することができると考えられる。
バイオ人工血管は、植込み式薬剤送達装置に使用することができると考えられる。細胞は、患者から採取して、インビトロで遺伝子改変すれば、ある種のタンパク質(ホルモン、酵素、等)を産生することができると考えられる。次に、これらの細胞を、上述の方法を使用して、バイオ人工血管または血管網に増殖させてもよい。宿主に再移植すれば、細胞は標的物質を産生し、局所的にまたは全身的にその物質を放出し続ける。
組織工学による血管網は、上記のように、組織の作製または全臓器の作製のためにも使用してよい。1つのアプローチは、1つまたは複数のインビトロ灌流親血管を作製することである。目的の組織または器官由来の間質細胞を、たとえば、ゲル中の親血管の周囲に播種する。間質細胞は、親血管を介して栄養分と酸素を供給される。間質細胞が増殖すると、栄養分と酸素への要求が増加する。細胞は血管新生因子を放出し、血管を出芽するように刺激する。自然増殖にきわめて類似して、組織が成長するに従って血管系は、同一速度で出芽する。したがって、このシステムは発生生物学の研究のための優れたモデルにもなると考えられる。
ここで図8aに言及すると、平滑筋細胞を播種した後の複数のマンドレルの例のインビトロ画像が示されている。複数のマンドレルと収縮管ユニットMは、Mylar(登録商標)フレームに挟み込んだ。マンドレルM間の距離はほぼ100μmに調整した。収縮管セグメントの末端は、1つの上流多岐管と1つの下流多岐管に結合させた(示されていない)。Mylarフレームは無菌化し、管腔被膜し、5×106ラット大動脈平滑筋細胞SM(RASMC)/mlの懸濁液を播種した。細胞SMは、個々のマンドレルMそれぞれに付着し、増殖し、このようにして環状層を形成した。10日後、個々の層が合併し終わり、1つの厚いシート状のまたはプレート状の平滑筋細胞を生じた。増殖培養液中にさらに7日間置いた後、培養液にはもう7日間、50U/mlヘパリンを補充した。その後、マンドレルはすべて引き抜き、組織は、10ml/日の速度でヘパリン培養液で灌流した。灌流チャンバーは、ヘパリン培養液で満たした100mmペトリ皿の底に固定したままにした。SMCプレートは11日間灌流した。その時間を過ぎても、チャネルCHは機能的なままであり、依然としてインビトロではっきりと目に見えた(図8bにもっともよく示されている)。
ここで図12に言及すると、コラーゲンマトリックス内のチャネルに播種することにより親細胞を作製するための別の方法が示されている。シリコーン層を使用した別のCPDは記載済みなので、当業者による本開示の理解を促進するために、微小血管システムを作製するための適用の具体例をここで記載することにする。
Claims (18)
- インビトロで灌流可能な微小血管のネットワークを作製するための方法であって、
マトリックス(1054)からマンドレル(2)を引き出して、マトリックスからチャネルを形成すること(1010)と、
細胞(1)をチャネルに注入すること(1014)と、
マトリックスをインキュベートして、細胞(1)をチャネル内部に付着させること(1016)と、
チャネルを灌流して(1020)未付着の細胞(1)を取り除き、チャネル内に、マトリックス(1054)において細胞(1)で裏打ちされた灌流可能な中空チャネルを含む親血管(1102)を作り出すこと(1022)と、
周囲にあるマトリックス(1054)中に芽(1106)を作り出すように親血管(1102)を誘導し、その結果、微小血管ネットワーク(222)を形成することと、
微小血管ネットワーク(222)を、親血管(1102)を通る管腔灌流にさらすことと
を含む方法。 - 2つ以上のチャネルが複数のマンドレル(2)により形成され、マンドレル(2)が毛細管(916)を含み、少なくとも2つの親血管(1102)が、吻合して微小血管ネットワーク(222)を形成する芽(1106)を作り出すように誘導される、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも2つの親血管(1102)が灌流可能な血管の多次元の列(222)を含む、請求項2に記載の方法。
- チャネルの灌流(1020)が、血清および血管新生または血管新生抑制物質がない酸素添加細胞増殖培養液、血清を補充した酸素添加細胞増殖培養液、少なくとも1つの血管新生影響化合物、酸素添加生理食塩水、酸素添加血液、血液成分、代用血液、システムの酸素添加がマトリックスを介する拡散により実現される非酸素添加灌流液、灌流液に添加される少なくとも1つの血管新生および血管新生抑制化合物、ならびにマトリックス(1054)中の少なくとも1つの血管新生および血管新生抑制化合物を含む少なくとも1つの灌流液(204)を用いる、請求項1に記載の方法。
- 細胞(1)が、灌流液(204)またはマトリックス(1054)中に産物を放出する遺伝子改変細胞(1)を含む、請求項1に記載の方法。
- マトリックス(1054)が、フィブリン、コラーゲン、ゼラチン、ゲル状基底膜、寒天、アガロース、アルギン酸、基底膜タンパク質、シリカゲル、細胞およびその組合せからなるグループから選択される材料を含む、請求項1に記載の方法。
- 細胞(1)が、マンドレル(2)の取り出し(1010)後のマトリックスチャネル中への注入(1012)、およびマンドレル(2)への事前付着とやはりマトリックス中への注入との組合せによる、マンドレル(2)への事前付着の少なくとも選択される1つの方法により、マトリックスチャネルに沈着される、請求項1に記載の方法。
- マンドレル(2)が、引き出し(1010)および分解のうちの少なくとも選択される1つの方法により、マトリックス(1054)から取り除かれる、請求項1に記載の方法。
- 細胞(1)が、内皮細胞、平滑筋細胞、周皮細胞、ヒト細胞、動物細胞、植物細胞、幹細胞、筋肉細胞、肝細胞、腎細胞、肺細胞、皮膚細胞、上皮細胞および遺伝子改変細胞からなるグループから選択される、請求項1に記載の方法。
- マトリックス(1054)に、内皮細胞、平滑筋細胞、周皮細胞、ヒト細胞、動物細胞、植物細胞、幹細胞、筋肉細胞、肝細胞、腎細胞、肺細胞、皮膚細胞、上皮細胞および遺伝子改変細胞からなるグループから選択される細胞(1)を定植させる、請求項1に記載の方法。
- 健常または患部組織の断片がマトリックス(1054)に埋め込まれる、請求項1に記載の方法。
- 癌組織の断片がマトリックス(1054)に埋め込まれる、請求項1に記載の方法。
- 流体灌流液(204)が、灌流液(204)が圧力が高いほうの血管から圧力が低いほうの血管へ推進されるように、1つの親血管(202)への流動を減少させ、1つまたは複数の芽(220)により第1の血管に繋がれている第2の親血管(200)での抵抗を増加することにより、毛細管(206)を通して経路が変更される、請求項1に記載の方法。
- 微小血管(222)が、バイオ人工微小血管(200)、開存性内皮細胞管(1102)、および平滑筋細胞管のうちの選択される1つを含む、請求項1に記載の方法。
- 微小血管ネットワーク(222)が、灌流液(204)中に因子を放出する正常なまたは遺伝子改変細胞からなる、請求項1に記載の方法。
- チャネルの灌流(1020)が、灌流液(204)中に因子を放出する正常または遺伝子改変細胞を使用することを含む、請求項1に記載の方法。
- コラーゲンチャンバー(906)、複数の入口ポート(912)、少なくとも1つの毛細管(916)、および少なくとも1つの出口ポート(918)を含む培養灌流装置(CPD)においてインビトロでヒト血管内皮細胞(1)から内皮親血管(1102)を作製するための方法であって、
チャンバー(906)がコラーゲンで満たされるまで、注射針を介してコラーゲン溶液をコラーゲンチャンバー(906)に注入すること(1002)と、
入口ポートを満たし、複数の入口ポートおよび出口ポートを順次プライミングすることにより、CPDを灌流すること(1008)と、
コラーゲンチャンバー中に少なくとも1つの灌流可能なチャネルを作製すること(1010)と、
内皮細胞(1)の濃縮された懸濁液を入口ポート中に注入すること(1012)と、
内皮細胞(1)を少なくとも1つの灌流可能なチャネルに注入すること(1014)と、
CPDをインキュベートして、内皮細胞(1)を少なくとも1つの灌流可能なチャネルの壁に付着させること(1016)と、
細胞(1)をCPD内に分配することと、
少なくとも1つの灌流可能なチャネルを灌流(1020)して、細胞の均一な単層を有する少なくとも1つの親血管(1102)を形成させることと
を含む方法。 - インビトロで灌流可能な微小血管のネットワークを作製するための培養灌流装置であって、
マトリックス(1054)からマンドレル(916)を引き出して、マトリックスからチャネルを形成するための手段(1010)と、
内壁を有するチャネル中に細胞(1)を注入するための手段(1014)と、
マトリックス(1054)をインキュベートして、細胞(1)を内壁に付着させるための手段(1016)と、
チャネルを灌流して(1020)未付着の細胞を取り除き、親血管を作り出すための手段であって、親血管(1102)がマトリックス(1054)において細胞(1)で裏打ちされた灌流可能な中空チャネルを含む手段(1022)と、
周囲にあるマトリックス(1054)中に芽(1106)を作り出すように親血管(1102)を誘導し、その結果、微小血管ネットワーク(222)を形成するための手段と、
微小血管ネットワーク(222)を、親血管(1102)を通る管腔灌流(1020)にさらすための手段と
を含む装置。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018532371A (ja) * | 2015-07-06 | 2018-11-08 | アドバンスト・ソリューションズ・ライフ・サイエンシズ,エルエルシー | 体外血管かん流装置、その作製方法、およびその使用 |
WO2022059498A1 (ja) * | 2020-09-15 | 2022-03-24 | 日清食品ホールディングス株式会社 | 三次元筋組織構築デバイス及び三次元筋組織の製造方法 |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100714988B1 (ko) * | 2005-08-09 | 2007-05-09 | 삼성전자주식회사 | 산화막이 표면에 형성된 실리콘 구조물 표면을 이용한dna 정제 방법 및 정제장치 |
US8003388B2 (en) * | 2006-03-24 | 2011-08-23 | Nortis, Inc. | Method for creating perfusable microvessel systems |
US20110244567A1 (en) | 2006-08-31 | 2011-10-06 | Snu R&Db Foundation | Device and Method of 3-Dimensionally Generating IN VITRO Blood Vessels |
US8790874B2 (en) | 2008-06-17 | 2014-07-29 | Axel Guenther | Device for investigation of a flow conduit |
CN105311677B (zh) * | 2010-05-25 | 2019-08-20 | 库克生物技术股份有限公司 | 用于医疗移植物的细胞接种的方法、基底和系统 |
CN102899249B (zh) * | 2011-04-18 | 2015-07-29 | 首尔大学校产学协力团 | 产生体外血管的装置和方法 |
JP6188075B2 (ja) * | 2012-02-08 | 2017-08-30 | 国立大学法人旭川医科大学 | 末梢組織の毛細血管構成細胞の不死化細胞株 |
CA2866267A1 (en) * | 2012-03-06 | 2013-09-12 | The Uab Research Foundation | Three-dimesional, prevascularized, engineered tissue constructs, methods of making and methods of using the tissue constructs |
WO2014030418A1 (ja) * | 2012-08-18 | 2014-02-27 | 国立大学法人千葉大学 | 血管組織およびその作製方法 |
CA2908562A1 (en) * | 2013-04-02 | 2014-10-09 | Peter S. Mcfetridge | Compositions and methods for induction and modulation of angiogenesis and methods and assays for identifying angiogenesis modulators |
US10624991B2 (en) | 2014-09-23 | 2020-04-21 | The University Of Tokyo | Three-dimensional artificial tissue, method for producing the same, three-dimensional artificial tissue perfusion device, and drug evaluation method using three-dimensional artificial tissue |
ITUB20153348A1 (it) | 2015-09-02 | 2017-03-02 | Tensive S R L | Dispositivo medico biodegradabile per ricostruzione e/o aumento del seno |
WO2017039043A1 (ko) * | 2015-09-04 | 2017-03-09 | 서울대학교 산학협력단 | 체외 피부면역계 모사 시스템 |
JP6933855B2 (ja) * | 2016-01-20 | 2021-09-08 | 国立大学法人 東京大学 | 人工皮膚組織の製造方法、人工皮膚組織灌流デバイス、人工皮膚組織を用いた薬剤評価方法 |
US11473054B2 (en) | 2016-02-16 | 2022-10-18 | Osaka University | Method of producing three-dimensional tissue having vascular system structure, and three-dimensional tissue including gel having vascular system structure |
WO2018041745A1 (en) | 2016-08-31 | 2018-03-08 | Koninklijke Philips N.V. | Apparatus for tubulus detection from a tissue biopsy |
EP3725869A4 (en) * | 2017-12-11 | 2021-08-04 | Tokyo Women's Medical University | TUBULAR TISSUE PREPARATION DEVICE, TUBULAR TISSUE PREPARATION KIT, AND TUBULAR TISSUE PREPARATION METHOD |
JP6991572B2 (ja) * | 2018-01-18 | 2022-01-12 | 国立大学法人 東京大学 | 人工三次元組織のバリア機能測定システム、人工三次元組織のバリア機能測定方法及び人工三次元組織を用いた薬剤評価方法 |
WO2019200411A1 (en) * | 2018-04-13 | 2019-10-17 | The Administrators Of The Tulaneeducational Fund | Biomimetic tissue systems and methods of using the same |
US11273447B2 (en) * | 2019-01-11 | 2022-03-15 | Purdue Research Foundation | Collapsible basket arrays, collapsible cellular arrays therefor, and methods of use |
WO2021007168A1 (en) * | 2019-07-09 | 2021-01-14 | Board Of Regents Of The University Of Nebraska | Dissolvable and degradable artificial circulation systems for large volume tissues |
CN112143642B (zh) * | 2020-08-28 | 2022-06-14 | 上海交通大学 | 用于体外培养的血管化肿瘤微流控器官芯片及其制备方法 |
CN112587730B (zh) * | 2020-12-29 | 2024-04-09 | 深圳华源再生医学有限公司 | 复合细胞支架及其制备方法 |
CN114540278B (zh) * | 2022-03-25 | 2023-11-21 | 青岛大学 | 微血管体外培养方法及培养液 |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1527592A (en) | 1974-08-05 | 1978-10-04 | Ici Ltd | Wound dressing |
US5106743A (en) * | 1981-01-26 | 1992-04-21 | Trustees Of Boston University | Hydrogels capable of supporting cell growth |
US5298022A (en) * | 1989-05-29 | 1994-03-29 | Amplifon Spa | Wearable artificial pancreas |
US5804366A (en) | 1995-02-09 | 1998-09-08 | Baxter International Inc. | Method and apparatus for sodding microvessel cells onto a synthetic vascular graft |
US6592623B1 (en) | 1999-08-31 | 2003-07-15 | Virginia Commonwealth University Intellectual Property Foundation | Engineered muscle |
US6503273B1 (en) | 1999-11-22 | 2003-01-07 | Cyograft Tissue Engineering, Inc. | Tissue engineered blood vessels and methods and apparatus for their manufacture |
US7947069B2 (en) | 1999-11-24 | 2011-05-24 | University Of Washington | Medical devices comprising small fiber biomaterials, and methods of use |
US6893812B2 (en) | 2000-05-30 | 2005-05-17 | Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Three-dimensional ex vivo angiogenesis system |
US6642019B1 (en) | 2000-11-22 | 2003-11-04 | Synthecan, Inc. | Vessel, preferably spherical or oblate spherical for growing or culturing cells, cellular aggregates, tissues and organoids and methods for using same |
US6752829B2 (en) | 2001-01-30 | 2004-06-22 | Scimed Life Systems, Inc. | Stent with channel(s) for containing and delivering a biologically active material and method for manufacturing the same |
GB0121986D0 (en) * | 2001-09-11 | 2001-10-31 | Isis Innovation | Method and structure for growing living organic tissue |
US20040044403A1 (en) | 2001-10-30 | 2004-03-04 | Joyce Bischoff | Tissue-engineered vascular structures |
US7504258B2 (en) | 2001-12-11 | 2009-03-17 | Cytograft Tissue Engineering, Inc. | Tissue engineered cellular sheets, methods of making and use thereof |
EP1496824A2 (en) * | 2002-04-04 | 2005-01-19 | W.R. Grace & Co. | Tissue composites and uses thereof |
AU2004226561A1 (en) | 2003-03-31 | 2004-10-14 | Teijin Limited | Composite of support substrate and collagen, and process for producing support substrate and composite |
FR2859381B1 (fr) | 2003-09-05 | 2008-07-25 | Centre Nat Rech Scient | Utilisaton de cellules issues du tissu adipeux pour induire la formation d'un reseau vasculaire fonctionnel |
WO2005030476A1 (en) | 2003-09-23 | 2005-04-07 | Trustees Of Boston University | Three-dimensional gels that have microscale features |
US7832429B2 (en) * | 2004-10-13 | 2010-11-16 | Rheonix, Inc. | Microfluidic pump and valve structures and fabrication methods |
US8003388B2 (en) * | 2006-03-24 | 2011-08-23 | Nortis, Inc. | Method for creating perfusable microvessel systems |
US7622298B2 (en) * | 2006-03-24 | 2009-11-24 | Norits, Inc. | Method for creating perfusable microvessel systems |
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Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
JPN6013037717; 'Head & Face Medicine' 2006, Vol.2, No.26, pp.1-8 * |
JPN6013037719; 'Microvascular Research' 2006, Vol.71, pp.185-196 * |
JPN6013037721; 'Microvascular Research' 2003, Vol.66, pp.59-67 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018532371A (ja) * | 2015-07-06 | 2018-11-08 | アドバンスト・ソリューションズ・ライフ・サイエンシズ,エルエルシー | 体外血管かん流装置、その作製方法、およびその使用 |
WO2022059498A1 (ja) * | 2020-09-15 | 2022-03-24 | 日清食品ホールディングス株式会社 | 三次元筋組織構築デバイス及び三次元筋組織の製造方法 |
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